硅片清洗裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明揭示了一種硅片清洗裝置及方法，該裝置包括：外置槽、內(nèi)置槽、超/兆聲波換能器、超/兆聲波發(fā)生器、硅片夾及螺桿。外置槽開設(shè)有排液口。內(nèi)置槽套設(shè)于外置槽內(nèi)，內(nèi)置槽的側(cè)壁開設(shè)有進(jìn)液口及出液口，出液口位于內(nèi)置槽側(cè)壁接近底部的位置。超/兆聲波換能器設(shè)置于內(nèi)置槽的底部。超/兆聲波發(fā)生器與超/兆聲波換能器相連接。硅片夾夾持硅片，硅片的待清洗面朝向超/兆聲波換能器。螺桿與硅片夾相連接，螺桿帶動(dòng)硅片夾上下移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)。本發(fā)明清洗硅片時(shí)，使硅片的待清洗面朝向超/兆聲波換能器，并且使清洗硅片的清洗液循環(huán)流動(dòng)，能夠有效去除硅片上槽和通孔中的顆粒和污染物，提高清洗效果。
【專利說明】硅片清洗裝置及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件制造【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種硅片清洗裝置及方法。

【背景技術(shù)】
[0002]半導(dǎo)體器件是在半導(dǎo)體硅片上經(jīng)過一系列不同的加工步驟形成晶體管和互連線而成的。為了使晶體管終端能和硅片連在一起，需要在硅片的電介質(zhì)材料上做出導(dǎo)電的(例如金屬)槽、孔及其他類似的結(jié)構(gòu)作為半導(dǎo)體器件的一部分。槽和孔可以在晶體管之間、內(nèi)部電路以及外部電路傳遞電信號和能量。
[0003]在形成互連結(jié)構(gòu)時(shí)，硅片可能需要掩膜、刻蝕和沉積等工藝來形成半導(dǎo)體器件所需要的電子回路。特別是多層掩膜和刻蝕工藝可以在硅片的電介質(zhì)層形成凹陷區(qū)域的圖案，用于充當(dāng)互連線的槽和通孔。為了去除槽和通孔中產(chǎn)生的顆粒和污染物，必須進(jìn)行一個(gè)清洗步驟，通常采用濕法清洗去除槽和通孔中的顆粒和污染物。隨著半導(dǎo)體器件特征尺寸的不斷減小，槽和通孔的側(cè)壁損失是維護(hù)臨界尺寸的關(guān)鍵。為了減少或消除槽和通孔的側(cè)壁損失，應(yīng)用溫和的、稀釋的化學(xué)試劑或有時(shí)只用去離子水清洗具有圖案的硅片。然而，稀釋的化學(xué)試劑或去離子水往往不能有效的去除槽和通孔中的顆粒和污染物。所以，為了有效的去除槽和通孔中的顆粒和污染物，需要用到機(jī)械裝置如超聲波或兆聲波裝置。超聲波或兆聲波產(chǎn)生的能量可以在清洗液中產(chǎn)生微小氣泡，當(dāng)氣泡爆開時(shí)產(chǎn)生的震動(dòng)有助于將附著在槽和通孔中的顆粒和污染物從槽和通孔中剝離，從而達(dá)到清洗硅片的目的。
[0004]現(xiàn)有的硅片清洗裝置將超聲波或兆聲波裝置置于清洗槽的底部，在清洗硅片時(shí)，若干硅片豎直浸入清洗槽的清洗液中，此種清洗方式用于清洗有圖案的硅片時(shí)，其清洗效果不是太理想，特別是，當(dāng)硅片上槽和通孔的深度較深時(shí)，此種清洗方式不能有效去除槽和通孔底部的顆粒和污染物，從而導(dǎo)致半導(dǎo)體器件的成品率和可靠性降低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種能夠有效去除硅片上槽和通孔內(nèi)的顆粒和污染物的硅片清洗裝置及方法。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出一種硅片清洗裝置包括:外置槽、內(nèi)置槽、超/兆聲波換能器、超/兆聲波發(fā)生器、硅片夾及螺桿。外置槽開設(shè)有排液口。內(nèi)置槽套設(shè)于外置槽內(nèi)，內(nèi)置槽的側(cè)壁開設(shè)有進(jìn)液口及出液口，出液口位于內(nèi)置槽側(cè)壁接近底部的位置。超/兆聲波換能器設(shè)置于內(nèi)置槽的底部。超/兆聲波發(fā)生器與超/兆聲波換能器相連接。硅片夾夾持硅片，硅片的待清洗面朝向超/兆聲波換能器。螺桿與硅片夾相連接，螺桿帶動(dòng)硅片夾上下移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)。
[0007]在一個(gè)實(shí)施例中，該硅片清洗裝置還包括:供應(yīng)桶、供應(yīng)泵及排液管，供應(yīng)桶通過管道分別與外置槽的排液口和內(nèi)置槽的出液口相連接，供應(yīng)泵的輸入端與供應(yīng)桶相連接，供應(yīng)泵的輸出端與內(nèi)置槽的進(jìn)液口相連接，排液管與連接供應(yīng)桶及外置槽的排液口和內(nèi)置槽的出液口的管道相連接，排液管上設(shè)置有排液閥。
[0008]在一個(gè)實(shí)施例中，該硅片清洗裝置還包括加熱裝置，加熱裝置設(shè)置在供應(yīng)泵的輸出端與內(nèi)置槽的進(jìn)液口之間。
[0009]在一個(gè)實(shí)施例中，該硅片清洗裝置還包括過濾裝置，過濾裝置設(shè)置在供應(yīng)泵的輸出端與內(nèi)置槽的進(jìn)液口之間。
[0010]在一個(gè)實(shí)施例中，硅片的待清洗面與超/兆聲波換能器平行或呈一定角度。
[0011]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提出一種硅片清洗方法，包括步驟:將清洗液輸送至內(nèi)置槽，清洗液在內(nèi)置槽和外置槽之間循環(huán)流動(dòng)；將硅片夾持于硅片夾上；將硅片浸入內(nèi)置槽的清洗液中，硅片的待清洗面朝向超/兆聲波換能器；打開超/兆聲波發(fā)生器，超/兆聲波換能器振動(dòng)，同時(shí)使硅片夾上下移動(dòng)并旋轉(zhuǎn)；及關(guān)閉超/兆聲波發(fā)生器，取出硅片。
[0012]在一個(gè)實(shí)施例中，硅片的待清洗面與超/兆聲波換能器平行或呈一定角度。
[0013]在一個(gè)實(shí)施例中，清洗液輸送至內(nèi)置槽之前，對清洗液進(jìn)行加熱處理。
[0014]在一個(gè)實(shí)施例中，清洗液輸送至內(nèi)置槽之前，對清洗液進(jìn)行過濾處理。
[0015]在一個(gè)實(shí)施例中，清洗液循環(huán)使用一時(shí)間段后，將一定量的清洗液排掉，同時(shí)向內(nèi)置槽供應(yīng)新鮮的清洗液。
[0016]綜上所述，本發(fā)明清洗硅片時(shí)，使硅片的待清洗面朝向超/兆聲波換能器，并且使清洗硅片的清洗液循環(huán)流動(dòng)，能夠有效去除硅片上槽和通孔中的顆粒和污染物，提高清洗效果。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1揭示了根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的硅片清洗裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2揭示了根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的硅片清洗裝置中的超/兆聲波換能器與超/兆聲波發(fā)生器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖3揭示了根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的硅片清洗方法的流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0020]為詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容、構(gòu)造特征、所達(dá)成目的及功效，下面將結(jié)合實(shí)施例并配合圖式予以詳細(xì)說明。
[0021]參閱圖1和圖2，揭示了根據(jù)本發(fā)明的硅片清洗裝置的一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，以及硅片清洗裝置中的超/兆聲波換能器與超/兆聲波發(fā)生器的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1和圖2所示，該硅片清洗裝置包括外置槽101及內(nèi)置槽103，清洗液在外置槽101和內(nèi)置槽103之間循環(huán)流動(dòng)，以清洗置于內(nèi)置槽103內(nèi)的硅片110。具體地，外置槽101的底部開設(shè)有排液口 102。內(nèi)置槽103套設(shè)于外置槽101內(nèi)，內(nèi)置槽103的側(cè)壁開設(shè)有進(jìn)液口 104及出液口105，出液口 105位于內(nèi)置槽103側(cè)壁接近底部的位置。內(nèi)置槽103的底部設(shè)置有超/兆聲波換能器106，超/兆聲波換能器106與超/兆聲波發(fā)生器107相連接，如圖2所示，超/兆聲波發(fā)生器107產(chǎn)生高頻信號并傳送至超/兆聲波換能器106，驅(qū)動(dòng)超/兆聲波換能器106振動(dòng)并在內(nèi)置槽103中的清洗液內(nèi)產(chǎn)生大量微小氣泡，微小氣泡瞬間爆開，產(chǎn)生的高溫和沖擊波作用于硅片I1上，從而去除附著在硅片110上的顆粒和污染物，硅片110被清洗干凈。硅片110夾持在硅片夾109上，硅片夾109與螺桿108相連接，螺桿108帶動(dòng)硅片夾109在內(nèi)置槽103內(nèi)上下移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)。清洗時(shí)，硅片110浸入內(nèi)置槽103中的清洗液內(nèi)，且硅片110的待清洗面朝向超/兆聲波換能器106，并與超/兆聲波換能器106平行，優(yōu)選的，硅片110的待清洗面與超/兆聲波換能器106呈一定角度，以便更好的去除硅片110上槽和通孔內(nèi)的顆粒和污染物，提高清洗效果。
[0022]本發(fā)明硅片清洗裝置還包括供應(yīng)桶111、供應(yīng)泵112及排液管115。供應(yīng)桶111通過管道分別與外置槽101的排液口 102和內(nèi)置槽103的出液口 105相連接。供應(yīng)泵112的輸入端與供應(yīng)桶111相連接，供應(yīng)泵112的輸出端與內(nèi)置槽103的進(jìn)液口 104相連接。因而，供應(yīng)桶111、供應(yīng)泵112、內(nèi)置槽103及外置槽101之間構(gòu)成循環(huán)通路，以供清洗液循環(huán)流動(dòng)。排液管115與供應(yīng)桶111及外置槽101的排液口 102和內(nèi)置槽103的出液口 105之間的管道相連接，排液管115上設(shè)置有排液閥116。為了提高清洗效果，較佳的，在供應(yīng)泵112的輸出端與內(nèi)置槽103的進(jìn)液口 104之間依次設(shè)置有加熱裝置113及過濾裝置114。
[0023]本發(fā)明對硅片110的清洗過程如下:首先新鮮的清洗液輸送至供應(yīng)桶111，然后供應(yīng)泵112將供應(yīng)桶111中的清洗液通過內(nèi)置槽103的進(jìn)液口 104輸送至內(nèi)置槽103。清洗液在被輸送至內(nèi)置槽103之前，先經(jīng)由加熱裝置113加熱處理和過濾裝置114過濾處理。內(nèi)置槽103中的清洗液從內(nèi)置槽103的出液口 105流出并通過管道流入供應(yīng)桶111，用于循環(huán)使用。由于內(nèi)置槽103的出液口 105設(shè)置在內(nèi)置槽103側(cè)壁接近底部的位置，因此,沉積于內(nèi)置槽103底部的清洗液中的顆粒和污染物能夠隨著清洗液流出內(nèi)置槽103。此外，內(nèi)置槽103中的清洗液滿后溢出至外置槽101，外置槽101中的清洗液從外置槽101的排液口 102流出并流入供應(yīng)桶111，用于循環(huán)使用。將硅片110夾持于硅片夾109上，然后將硅片110浸入內(nèi)置槽103的清洗液中，硅片110的待清洗面朝向超/兆聲波換能器106，并與超/兆聲波換能器106平行或呈一定角度。打開超/兆聲波發(fā)生器107，超/兆聲波換能器106振動(dòng)，螺桿108帶動(dòng)硅片夾109上下移動(dòng)并旋轉(zhuǎn)，以對硅片110進(jìn)行清洗。為了保證硅片110表面的超聲波或兆聲波能量密度分布均勻，從而有效地去除硅片110表面的顆粒和污染物而不會(huì)損傷硅片110表面元件結(jié)構(gòu)，在清洗過程中，硅片夾109旋轉(zhuǎn)的同時(shí)改變硅片110和超/兆聲波換能器106之間的距離。硅片夾109每旋轉(zhuǎn)一圈，硅片110和超/兆聲波換能器106之間的距離增大或減小0.5 λ /N，清洗過程中硅片110和超/兆聲波換能器106之間的距離大小在0.5 λ η范圍內(nèi)變化，這里λ是超聲波或兆聲波的波長，N是一個(gè)從2到1000的整數(shù)，η是從I開始的整數(shù)。進(jìn)一步的詳細(xì)說明可參考本 申請人:于2009年5月8日提出的申請?zhí)枮镃N200910050834.2的發(fā)明專利申請。
[0024]硅片110清洗結(jié)束后，關(guān)閉超/兆聲波發(fā)生器107，取出硅片110。在上述清洗過程中，當(dāng)清洗液循環(huán)使用一時(shí)間段后，打開設(shè)于排液管115上的排液閥116，將一定量的清洗液排掉，同時(shí)向供應(yīng)桶111供應(yīng)新鮮的清洗液。
[0025]結(jié)合上述的清洗過程和圖3所示，本發(fā)明還揭示了一種硅片清洗方法300，包括如下的步驟:
[0026]302.將清洗液輸送至內(nèi)置槽，清洗液在內(nèi)置槽和外置槽之間循環(huán)流動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施例中，清洗液輸送至內(nèi)置槽之前，對清洗液進(jìn)行加熱處理。在另一個(gè)實(shí)施例中，清洗液輸送至內(nèi)置槽之前，還對清洗液進(jìn)行過濾處理。
[0027]304.將硅片夾持于硅片夾上。
[0028]306.將硅片浸入內(nèi)置槽的清洗液中，硅片的待清洗面朝向超/兆聲波換能器。在一個(gè)實(shí)施例中，硅片的待清洗面與超/兆聲波換能器平行或呈一定角度。
[0029]308.打開超/兆聲波發(fā)生器，超/兆聲波換能器振動(dòng)，同時(shí)使硅片夾上下移動(dòng)并旋轉(zhuǎn)。
[0030]310.關(guān)閉超/兆聲波發(fā)生器，取出硅片。
[0031]清洗液循環(huán)使用一時(shí)間段后，將一定量的清洗液排掉，同時(shí)向內(nèi)置槽供應(yīng)新鮮的清洗液。
[0032]由上述可知，本發(fā)明清洗硅片110時(shí)，使硅片110的待清洗面朝向超/兆聲波換能器106，并且使清洗硅片110的清洗液循環(huán)流動(dòng)，能夠有效去除硅片110上槽和通孔中的顆粒和污染物，提高清洗效果。
[0033]綜上所述，本發(fā)明硅片清洗裝置及方法通過上述實(shí)施方式及相關(guān)圖式說明，己具體、詳實(shí)的揭露了相關(guān)技術(shù)，使本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以據(jù)以實(shí)施。而以上所述實(shí)施例只是用來說明本發(fā)明，而不是用來限制本發(fā)明的，本發(fā)明的權(quán)利范圍，應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求來界定。至于本文中所述元件數(shù)目的改變或等效元件的代替等仍都應(yīng)屬于本發(fā)明的權(quán)利范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種硅片清洗裝置，其特征在于，包括: 外置槽，所述外置槽開設(shè)有排液口； 內(nèi)置槽，所述內(nèi)置槽套設(shè)于外置槽內(nèi)，內(nèi)置槽的側(cè)壁開設(shè)有進(jìn)液口及出液口，出液口位于內(nèi)置槽側(cè)壁接近底部的位置； 超/兆聲波換能器，所述超/兆聲波換能器設(shè)置于內(nèi)置槽的底部； 超/兆聲波發(fā)生器，所述超/兆聲波發(fā)生器與超/兆聲波換能器相連接； 硅片夾，所述硅片夾夾持硅片，所述硅片的待清洗面朝向超/兆聲波換能器 '及 螺桿，所述螺桿與硅片夾相連接，螺桿帶動(dòng)硅片夾上下移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅片清洗裝置，其特征在于，還包括供應(yīng)桶、供應(yīng)泵及排液管，所述供應(yīng)桶通過管道分別與外置槽的排液口和內(nèi)置槽的出液口相連接，所述供應(yīng)泵的輸入端與供應(yīng)桶相連接，供應(yīng)泵的輸出端與內(nèi)置槽的進(jìn)液口相連接，所述排液管與連接供應(yīng)桶及外置槽的排液口和內(nèi)置槽的出液口的管道相連接，排液管上設(shè)置有排液閥。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的硅片清洗裝置，其特征在于，還包括加熱裝置，所述加熱裝置設(shè)置在供應(yīng)泵的輸出端與內(nèi)置槽的進(jìn)液口之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的硅片清洗裝置，其特征在于，還包括過濾裝置，所述過濾裝置設(shè)置在供應(yīng)泵的輸出端與內(nèi)置槽的進(jìn)液口之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅片清洗裝置，其特征在于，所述硅片的待清洗面與超/兆聲波換能器平行或呈一定角度。
6.一種硅片清洗方法，其特征在于，包括步驟: 將清洗液輸送至內(nèi)置槽，清洗液在內(nèi)置槽和外置槽之間循環(huán)流動(dòng)； 將娃片夾持于娃片夾上； 將硅片浸入內(nèi)置槽的清洗液中，硅片的待清洗面朝向超/兆聲波換能器； 打開超/兆聲波發(fā)生器，超/兆聲波換能器振動(dòng)，同時(shí)使硅片夾上下移動(dòng)并旋轉(zhuǎn) '及 關(guān)閉超/兆聲波發(fā)生器，取出硅片。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的硅片清洗方法，其特征在于，所述硅片的待清洗面與超/兆聲波換能器平行或呈一定角度。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的硅片清洗方法，其特征在于，所述清洗液輸送至內(nèi)置槽之前，對清洗液進(jìn)行加熱處理。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的硅片清洗方法，其特征在于，所述清洗液輸送至內(nèi)置槽之前，對清洗液進(jìn)行過濾處理。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的硅片清洗方法，其特征在于，所述清洗液循環(huán)使用一時(shí)間段后，將一定量的清洗液排掉，同時(shí)向內(nèi)置槽供應(yīng)新鮮的清洗液。
【文檔編號】B08B3/12GK104138870SQ201310170180
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2013年5月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月10日
【發(fā)明者】王堅(jiān), 楊貴璞, 王暉 申請人:盛美半導(dǎo)體設(shè)備（上海）有限公司