本發(fā)明涉及濕法清洗技術領域，更具體地，涉及一種采用二相流霧化清洗方式去除晶圓表面污染物的方法。

背景技術：

清洗工藝是集成電路制作過程中最普遍的工藝步驟，其目的在于有效地控制各步驟的沾污水平，以實現(xiàn)各工藝步驟的目標。

在單片濕法清洗設備上，利用氣液兩相霧化清洗可以明顯改善清洗工藝的效果。霧化清洗過程中，由氣液兩相形成的霧化顆粒對覆蓋在晶圓表面的液膜產(chǎn)生一個沖擊力，并在液膜中形成快速傳播的沖擊波，此沖擊波作用于顆粒污染物上時，可以加快污染物從晶圓表面脫離的過程；另一方面，沖擊波會加速晶圓表面清洗藥液的流動速度，促使顆粒污染物更快地隨著藥液的流動而被帶離晶圓表面。

二相流霧化清洗過程中，霧化用氣體和液體的流量、清洗液體主管路的流量、晶圓轉速、清洗工藝時間等都會對清洗的效果產(chǎn)生明顯影響。例如，霧化用液體流量過大時，會造成霧化顆粒尺寸過大，容易導致晶圓表面圖形結構的損傷；而霧化用液體流量過小時，會導致霧化顆粒尺寸過小，具有的動能也隨著減小，無法實現(xiàn)有效的清洗。再比如，晶圓轉速過高會導致晶圓表面存積的液膜厚度太薄，容易導致圖形結構損傷；而晶圓轉速過低會導致晶圓表面液膜厚度太厚，不能保證清洗的有效性。

因此，需要對二相流霧化清洗的工藝過程進行優(yōu)化，以及對各個工藝參數(shù)的范圍進行優(yōu)化，以獲得綜合的最優(yōu)化清洗效果。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術存在的上述缺陷，提供一種采用二相流霧化清洗晶圓表面污染物的方法，可保證顆粒污染物的高效去除效率，同時對晶圓表面的圖形結構也不會造成損傷。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案如下：

一種采用二相流霧化清洗晶圓表面污染物的方法，包括以下步驟：

步驟一：使晶圓以第一轉速旋轉，通過主液體管路向晶圓表面噴淋第一流量的第一清洗液體，以在晶圓表面形成液體薄膜，并對晶圓表面進行第一時間的清洗；

步驟二：使晶圓以第二轉速旋轉，關閉主液體管路，并向二相流霧化噴嘴中通入第二流量的氣態(tài)清洗介質和第三流量的液態(tài)清洗介質，以通過二相流霧化噴嘴向晶圓表面噴射經(jīng)調制的霧化液體顆粒，并對晶圓表面進行第二時間的二相流霧化清洗；

步驟三：使晶圓以第三轉速旋轉，關閉二相流霧化噴嘴，通過主液體管路向晶圓表面噴淋第四流量的第二清洗液體，對晶圓表面進行第三時間的沖洗，使顆粒污染物脫離晶圓表面；

步驟四：使晶圓以第四轉速旋轉，關閉主液體管路，通過干燥管路向晶圓表面噴淋干燥介質，對晶圓表面進行第四時間的干燥；

其中，第四轉速大于第一-第三轉速，第二轉速不小于第一、第三轉速，第二時間大于第一、第三、第四時間，第三、第四時間不小于第一時間，第二流量大于第五流量，第五流量大于第一、第三、第四流量，第一、第四流量大于第三流量。

優(yōu)選地，步驟一和步驟三中，調整使所述主液體管路按固定位置或者是按運動的方式噴淋第一和第二清洗液體。

優(yōu)選地，步驟二中，調整使所述二相流霧化噴嘴在晶圓表面上方作圓弧往復運動，以使從二相流霧化噴嘴噴出的霧化顆粒均勻覆蓋整個晶圓表面范圍。

優(yōu)選地，步驟四中，調整使所述干燥管路按固定位置或者是按圓弧往復的方式噴淋干燥介質。

優(yōu)選地，所述第一-第四轉速分別為200-500、200-800、200-500、1200-2100rpm。

優(yōu)選地，所述第一-第四時間分別為5-20、10-90、5-30、5-30s。

優(yōu)選地，所述第一-第五流量分別為0.5-2、5-30、0.05-0.3、0.5-2、1-20L/min。

優(yōu)選地，所述第一、第二清洗液體相同或不同。

優(yōu)選地，步驟四中，所述干燥介質為氣體或液體。

優(yōu)選地，步驟四中，通過干燥管路向晶圓表面噴淋液體干燥介質，同時，通過增設另一干燥管路向晶圓表面噴射氣體干燥介質，以加快對晶圓表面的干燥，并防止水印的殘留。

從上述技術方案可以看出，本發(fā)明通過對清洗工藝的步驟過程和各個步驟所采用的工藝參數(shù)進行優(yōu)化，合理選定二相流霧化清洗晶圓表面顆粒污染物的工藝條件，明確清洗工藝窗口，實現(xiàn)對晶圓表面的有效清洗，在保證顆粒污染物高效去除效率的同時，對晶圓表面的圖形結構不會造成損傷，從而獲得綜合的最優(yōu)化的清洗效果。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一較佳實施例的一種采用二相流霧化清洗晶圓表面污染物的方法的工藝步驟流程圖；

圖2是應用圖1方法時使用的一種二相流霧化清洗裝置結構示意圖；

圖中：1-二相流霧化噴嘴主體，2-晶圓，3-晶圓夾持結構，4-晶圓載臺，5-晶圓旋轉電機，6-主液體管路，7-第一清洗介質管路，8-N₂干燥管路，9-第二清洗介質管路。

具體實施方式

本發(fā)明的核心思想是：本發(fā)明的一種采用二相流霧化清洗晶圓表面污染物的方法，通過以下步驟加以實現(xiàn)：

步驟一：使晶圓以第一轉速旋轉，通過主液體管路向晶圓表面噴淋第一流量的第一清洗液體，以在晶圓表面形成液體薄膜，并對晶圓表面進行第一時間的清洗；

步驟二：使晶圓以第二轉速旋轉，關閉主液體管路，并向二相流霧化噴嘴中通入第二流量的氣態(tài)清洗介質和第三流量的液態(tài)清洗介質，以通過二相流霧化噴嘴向晶圓表面噴射經(jīng)調制的霧化液體顆粒，并對晶圓表面進行第二時間的二相流霧化清洗；

步驟三：使晶圓以第三轉速旋轉，關閉二相流霧化噴嘴，通過主液體管路向晶圓表面噴淋第四流量的第二清洗液體，對晶圓表面進行第三時間的沖洗，使顆粒污染物脫離晶圓表面；

步驟四：使晶圓以第四轉速旋轉，關閉主液體管路，通過干燥管路向晶圓表面噴淋干燥介質，對晶圓表面進行第四時間的干燥；

其中，第四轉速大于第一-第三轉速，第二轉速不小于第一、第三轉速，第二時間大于第一、第三、第四時間，第三、第四時間不小于第一時間，第二流量大于第五流量，第五流量大于第一、第三、第四流量，第一、第四流量大于第三流量。

下面結合附圖，對本發(fā)明的具體實施方式作進一步的詳細說明。

需要說明的是，在下述的具體實施方式中，在詳述本發(fā)明的實施方式時，為了清楚地表示本發(fā)明的結構以便于說明，特對附圖中的結構不依照一般比例繪圖，并進行了局部放大、變形及簡化處理，因此，應避免以此作為對本發(fā)明的限定來加以理解。

在以下本發(fā)明的具體實施方式中，請參閱圖1，圖1是本發(fā)明一較佳實施例的一種采用二相流霧化清洗晶圓表面污染物的方法的工藝步驟流程圖；同時，請參閱圖2，圖2是應用圖1方法時使用的一種二相流霧化清洗裝置結構示意圖。如圖2所示，二相流霧化清洗裝置至少包含一個二相流霧化噴嘴，以及一個主液體管路6和一個N₂干燥管路8。所述二相流霧化噴嘴設有主體1，主體1連接有第一清洗介質管路7和第二清洗介質管路9。第一清洗介質管路7和第二清洗介質管路9用于其中一個通入氣體清洗介質，另一個通入液體清洗介質。也可以根據(jù)實際工藝需要將N₂干燥管路8更換為IPA干燥方式；或者根據(jù)實際需要再增設相應的管路，包括增設另一干燥管路(圖略)，可利用干燥管路8向晶圓表面噴淋IPA，同時利用另一干燥管路向晶圓表面噴射N₂，以加快對晶圓表面的干燥，并防止水印的殘留。

如圖2所示，晶圓2可通過晶圓夾持結構3固定在晶圓載臺4上，并可在晶圓旋轉電機5的帶動下按照各種設定速度作旋轉運動。

其中，不同清洗管路的固定及工作方式如下：

(1)二相流霧化噴嘴主體1、第一清洗介質管路7和第二清洗介質管路9可固定在一個擺臂(圖略)上，并在擺臂上安裝的旋轉升降電機的帶動下，在晶圓表面作圓弧往復運動，保證從二相流霧化噴嘴主體1的出口噴出的霧化顆?？梢跃鶆虻馗采w整個晶圓范圍。

(2)主液體管路6可以采用固定位置噴射的方式(例如安裝在清洗腔室內部固定位置，噴射液體至晶圓正中心)，或者是安裝在擺臂上采用運動噴射的方式噴射第一、第二清洗液體。第一、第二清洗液體可相同或不同。其作用是：a)可在晶圓表面形成一個均勻的液體薄膜，當霧化顆粒射入液體薄膜的時候，可以形成沖擊波，作用在顆粒污染物上，實現(xiàn)清洗的目的；b)在二相流霧化清洗步驟結束以后，通過主液體管路6噴射清洗液體(即第二清洗液體)，使從晶圓表面脫離的顆粒污染物隨著液體的流動離開晶圓表面，完成清洗。

(3)N₂干燥管路8(或IPA干燥管路)可固定在擺臂上，可以在晶圓正中心固定位置噴射，也可以隨擺臂運動噴射，在晶圓上方作圓弧往復運動，其作用是使整個晶圓范圍得到干燥，并防止水印的殘留。

以下通過圖1和圖2詳細說明本發(fā)明的一種采用二相流霧化清洗晶圓表面污染物的方法。

如圖1所示，本發(fā)明的一種采用二相流霧化清洗晶圓表面污染物的方法，可包括執(zhí)行以下步驟：

S1：通過手動，半自動，或者全自動的方式，將待清洗晶圓2通過夾持結構3固定在晶圓載臺4上；

S2：將晶圓載臺移動至合適的工藝位置；

S3：選擇相應的清洗工藝菜單，開始清洗工藝；

S4：通過主液體管路6噴淋清洗液體(即第一清洗液體)，在晶圓表面形成液體薄膜(此為清洗工藝第一步，此步對應下表1中編輯的清洗工藝菜單中各工藝步驟的第一步)；

S5：通過二相流霧化噴嘴主體1噴射霧化液體顆粒，進行二相流霧化清洗(此為清洗工藝第二步，此步對應下表1中編輯的清洗工藝菜單中各工藝步驟的第二步)；

S6：通過主液體管路噴淋清洗液體(即第二清洗液體)，沖洗晶圓，使顆粒污染物離開晶圓表面(此為清洗工藝第三步，此步對應下表1中編輯的清洗工藝菜單中各工藝步驟的第三步)；

S7：通過N₂干燥管路8/IPA干燥管路或者其它管路(例如另一干燥管路)噴淋相應介質，使晶圓表面快速干燥(此為清洗工藝第四步，此步對應下表1中編輯的清洗工藝菜單中各工藝步驟的第四步)；

S8:關閉各管路，清洗工藝結束；

S9：將晶圓載臺移動至晶圓取放位置；

S10：通過手動，半自動，或者全自動的方式將清洗后晶圓取出。

上述步驟S1-S10中，步驟S1-S2為晶圓裝載過程，步驟S3-S8為二相流霧化清洗過程，步驟S9-S10為晶圓卸載過程。

上述步驟S1-S10中，可采用以下表1中編輯的清洗工藝菜單。

表1：清洗工藝菜單(含各工藝步驟的關鍵工藝參數(shù)范圍)

其中，所述第一-第四轉速分別對應表1中第一-第四步的晶圓轉速200-500、200-800、200-500、1200-2100rpm；所述第一-第四時間分別對應表1中第一-第四步的步驟時間5-20、10-90、5-30、5-30s；所述第一、第四流量分別對應表1中第一、第三步的主液體流量0.5-2L/min，所述第二、第三流量分別對應表1中第二步的清洗介質流量(氣態(tài))5-30L/min、清洗介質流量(液態(tài))50-300ml/min，所述第五流量對應表1中第四步的N₂干燥流量1-20L/min。

本發(fā)明上述方法中通過合理選定二相流霧化清洗晶圓表面顆粒污染物的工藝條件，實現(xiàn)對晶圓表面的有效清洗。實驗表明，在經(jīng)采用本發(fā)明上述方法對晶圓表面進行二相流霧化清洗后檢測，對40nm以上顆粒污染物的去除效率可達99.5％以上，對100nm以上顆粒污染物的去除效率可達99.7％以上，對400nm以上顆粒污染物的去除效率可達99.8％以上。同時，上述二相流霧化清洗方法不會對晶圓表面的精細圖形結構造成損傷。

綜上所述，本發(fā)明通過對清洗工藝的步驟過程和各個步驟所采用的工藝參數(shù)進行優(yōu)化，合理選定二相流霧化清洗晶圓表面顆粒污染物的工藝條件，明確清洗工藝窗口，實現(xiàn)對晶圓表面的有效清洗，在保證顆粒污染物高效去除效率的同時，對晶圓表面的圖形結構不會造成損傷，從而獲得綜合的最優(yōu)化的清洗效果。

以上所述的僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，所述實施例并非用以限制本發(fā)明的專利保護范圍，因此凡是運用本發(fā)明的說明書及附圖內容所作的等同結構變化，同理均應包含在本發(fā)明的保護范圍內。