專利名稱：晶圓的清洗裝置及清洗方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬集成電路工藝技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有高均勻超聲波的半導體晶圓清洗裝置及清洗方法。
背景技術(shù)：
伴隨集成電路制造工藝的不斷進步，半導體器件的體積正變得越來越小，這也導致了非常微小的顆粒也變得足以影響半導體器件的制造和性能。對于這些微小的顆粒，傳統(tǒng)的流體清洗方法并不能夠非常有效地去除它們。這是由于在半導體晶圓表面和清洗液體之間存在著一個相對靜止的邊界層。當附著在晶圓表面的顆粒直徑小于邊界層厚度時，清洗液體的流動就無法對顆粒產(chǎn)生作用。為了改善這個問題，超聲波和兆聲波被引入了半導體清洗工藝。超聲波能量可以在水中產(chǎn)生微小的氣泡，當氣泡爆開時所產(chǎn)生的震動將有助于剝離那些附著在晶圓上的微小顆粒，從而洗凈晶圓。眾所周知，超聲波的能量在媒介中是以波狀傳遞的，因此，晶圓表面的超聲波能量就不可避免的產(chǎn)生不均勻問題。對于單片式清洗方法，無論使用何種頻率的超聲波振蕩器或者兆聲波振蕩器，其能量作用在晶圓表面時，根據(jù)與振蕩器距離的不同而變化，這就使得晶圓各個位置的顆粒去除效率不同，嚴重影響了清洗效果。如果可以使晶圓和超聲波振蕩器在清洗過程的相對位置作周期性連續(xù)變化，就可以消除這種能量的不均勻性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種在不損傷表面結(jié)構(gòu)的前提下有效地去除半導體晶圓沾污的、高均勻超聲波的半導體晶圓清洗裝置和方法。為解決上述問題，本發(fā)明提供一種晶圓的清洗裝置，包括清洗平臺，晶圓固定于所述清洗平臺上；超聲波振蕩器，設置于所述晶圓上方；其中，在清洗過程中，所述超聲波振蕩器固定，所述清洗平臺做水平周期性連續(xù)移動，使所述超聲波振蕩器與晶圓中心的距離產(chǎn)生周期性連續(xù)變化。進一步的，針對晶圓清洗裝置，所述清洗平臺包括能夠分別獨立水平旋轉(zhuǎn)的下部平臺和上部平臺，所述上部平臺設置于所述下部平臺上，所述上部平臺的自轉(zhuǎn)軸心與所述下部平臺的自轉(zhuǎn)軸心平行且相錯開，所述晶圓固定于所述上部平臺上。進一步的，針對晶圓清洗裝置，所述上部平臺的自轉(zhuǎn)軸心與下部平臺的自轉(zhuǎn)軸心之間的距離為1 5厘米。進一步的，針對晶圓清洗裝置，所述上部平臺上設置有用以固定所述晶圓的晶圓支架。進一步的，晶圓清洗裝置還包括清洗液供應裝置，所述清洗液供應裝置的供應管朝向所述晶圓。進一步的，針對晶圓清洗裝置，所述超聲波振蕩器的輸出功率為0. 5 5瓦特/平方厘米。進一步的，針對晶圓清洗裝置，所述超聲波振蕩器的輸出頻率為200千赫茲 3兆赫茲。本發(fā)明還提供一種晶圓的清洗方法，利用所述的晶圓的清洗裝置進行清洗，包括以下步驟將晶圓放置于清洗平臺上，并將超聲波振蕩器移動至所述晶圓上方；所述清洗平臺啟動水平旋轉(zhuǎn)，帶動所述晶圓周期性轉(zhuǎn)動和移動，同時向所述晶圓上方供應清洗液，布滿所述晶圓表面；超聲波振蕩器輸出的超聲波通過清洗液在所述晶圓表面?zhèn)鞑ィ瑢λ鼍A進行清洗；清洗結(jié)束后，所述清洗平臺停止水平旋轉(zhuǎn)，并停止供應清洗液，移去所述超聲波振蕩器并取出晶圓。進一步的，針對晶圓的清洗方法，所述清洗平臺包括能夠分別獨立水平旋轉(zhuǎn)的下部平臺和上部平臺，所述上部平臺設置于所述下部平臺上，所述上部平臺的自轉(zhuǎn)軸心與所述下部平臺的自轉(zhuǎn)軸心平行且相錯開，所述晶圓固定于所述上部平臺上。進一步的，針對晶圓的清洗方法，所述上部平臺的自轉(zhuǎn)軸心與下部平臺的自轉(zhuǎn)軸心之間的距離為1 5厘米。進一步的，針對晶圓的清洗方法，在所述清洗平臺啟動水平旋轉(zhuǎn)的步驟中，所述下部平臺和所述上部平臺同時啟動水平旋轉(zhuǎn)，所述下部平臺帶動所述上部平臺轉(zhuǎn)動，所述上部平臺同時自身旋轉(zhuǎn)，帶動所述晶圓作周期性轉(zhuǎn)動和移動。進一步的，針對晶圓的清洗方法，所述下部平臺的旋轉(zhuǎn)速度為2RPM 20RPM，所述上部平臺的旋轉(zhuǎn)速度為100RPM 2000RPM。進一步的，針對晶圓的清洗方法，所述上部平臺的轉(zhuǎn)速是下部平臺的轉(zhuǎn)速的整數(shù)倍。進一步的，針對晶圓的清洗方法，所述上部平臺上設置有設置所述晶圓的晶圓支
^K O進一步的，針對晶圓的清洗方法，所述晶圓清洗裝置還包括清洗液供應裝置，用于供應清洗液，所述清洗液供應裝置的供應管朝向所述晶圓。進一步的，針對晶圓清洗方法，所述超聲波振蕩器的輸出功率為0. 5 5瓦特/平方厘米。進一步的，針對晶圓的清洗方法，所述超聲波振蕩器的輸出頻率為200千赫茲 3 兆赫茲。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所述晶圓的清洗裝置，在清洗過程中，通過所述超聲波振蕩器固定，所述清洗平臺做水平周期性連續(xù)移動，使所述超聲波振蕩器與晶圓中心的距離產(chǎn)生周期性連續(xù)變化，從而提高了超聲波能量的均勻性，減小了清洗損傷，提升了清洗效^ ο


圖1為本發(fā)明一實施例中晶圓的清洗裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明一實施例中晶圓的清洗方法的流程示意圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的內(nèi)容更加清楚易懂，以下結(jié)合說明書附圖，對本發(fā)明的內(nèi)容作進一步說明。當然本發(fā)明并不局限于該具體實施例，本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員所熟知的一般替換也涵蓋在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。其次，本發(fā)明利用示意圖進行了詳細的表述，在詳述本發(fā)明實例時，為了便于說明，示意圖不依照一般比例局部放大，不應以此作為對本發(fā)明的限定。圖1為本發(fā)明一實施例中晶圓的清洗裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，本發(fā)明提供一種晶圓的清洗裝置，包括清洗平臺101和超聲波振蕩器104，所述晶圓200固定于所述清洗平臺101上；所述超聲波振蕩器104設置于所述晶圓200上方；其中，在清洗過程中， 所述超聲波振蕩器104固定，所述清洗平臺101做水平周期性連續(xù)移動，使所述超聲波振蕩器104與晶圓200中心的距離產(chǎn)生周期性連續(xù)變化。在本實施例中，所述清洗平臺101包括能夠分別獨立水平旋轉(zhuǎn)的下部平臺IOla和上部平臺101b，所述上部平臺IOlb設置于所述下部平臺IOla上，所述上部平臺IOlb的自轉(zhuǎn)軸心103與所述下部平臺IOla的自轉(zhuǎn)軸心102平行且相錯開，所述晶圓200通過晶圓支架202設置于所述上部平臺IOlb上。在其中一個實施例中，所述下部平臺IOla通過其自轉(zhuǎn)軸心102固定，所述上部平臺IOlb的自轉(zhuǎn)軸心103固定于下部平臺上101a，并能夠帶動上部平臺IOlb的旋轉(zhuǎn)，所述上部平臺IOlb的下表面與所述下部平臺IOla的上表面之間具有空隙，以減小獨立旋轉(zhuǎn)時相互產(chǎn)生的摩擦力，此外，其他能夠使上部平臺IOlb設置于下部平臺IOla上且上部平臺IOla和下部平臺IOlb均能夠獨立旋轉(zhuǎn)互不影響的結(jié)構(gòu)均在本發(fā)明的思想范圍之內(nèi)。所述上部平臺IOlb上設置有固定所述晶圓200的晶圓支架202，從而在上部平臺IOlb和下部平臺轉(zhuǎn)動過程中，同時帶動晶圓200隨之旋轉(zhuǎn)，防止晶圓200滑落。所述下部平臺IOla的自轉(zhuǎn)軸心102在外部馬達(圖中未標示)的帶動下轉(zhuǎn)動，而所述上部平臺IOlb的自傳軸心103固定于所述下部平臺IOla上，上部平臺IOlb跟隨下部平臺IOla轉(zhuǎn)動的同時，上部平臺IOlb的自傳軸心103自身旋轉(zhuǎn)，從而帶動晶圓200轉(zhuǎn)動和移動，因此在清洗過程中，超聲波振蕩器104在晶圓200上的位置呈周期性連續(xù)變化的，使超聲波振蕩器104輸出的能量在整個晶圓200表面更為均勻的傳播，有助于提高晶圓200 表面沾污的去除效率，并防止由超聲波振蕩器輸出的超聲波停留在同一位置造成的結(jié)構(gòu)損傷。其中，所述上部平臺IOlb的自轉(zhuǎn)軸心103與下部平臺IOla的自轉(zhuǎn)軸心102之間的距離為1 5厘米，該距離范圍避免上部平臺IOlb的運動幅度過大而影響清洗裝置的穩(wěn)定性，并節(jié)約工藝腔尺寸，降低制造成本。此外，所述晶圓清洗裝置還包括一清洗液供應裝置106，為晶圓200提供清洗液， 所述清洗液供應裝置106的供應管107朝向所述晶圓200，該清洗液可以為去離子水或化學藥液。在清洗過程中，所述超聲波振蕩器104的輸出功率為0. 5 5瓦特/平方厘米，超聲波振蕩器104的輸出頻率為200千赫茲 3兆赫茲，從而形成足夠的超聲波能量，去除晶圓200上的雜質(zhì)。圖2為本發(fā)明一實施例中晶圓的清洗方法的流程示意圖，結(jié)合圖2，本發(fā)明還提供一種晶圓的清洗方法，利用上述晶圓的清洗裝置進行清洗，包括以下步驟步驟SOl 將晶圓放置于清洗平臺上，并將超聲波振蕩器移動至所述晶圓上方；步驟S02 所述清洗平臺啟動水平旋轉(zhuǎn)，帶動所述晶圓周期性轉(zhuǎn)動和移動，同時向所述晶圓上方供應清洗液，布滿所述晶圓表面；步驟S03 超聲波振蕩器輸出的超聲波通過清洗液在所述晶圓表面?zhèn)鞑?，對所述晶圓進行清洗；步驟S04 清洗結(jié)束后，所述清洗平臺停止水平旋轉(zhuǎn)，并停止供應清洗液，移去所述超聲波振蕩器并取出晶圓。以下詳細說明晶圓的晶圓的清洗過程。在步驟SOl中，通過外部機械臂(圖中未標示)抓取晶圓200放置于清洗平臺101 上，晶圓200固定，然后，將超聲波振蕩器104移動至所述晶圓200上方；在本實施例中，所述清洗平臺101包括能夠獨立水平旋轉(zhuǎn)的下部平臺IOla和上部平臺101b，所述上部平臺IOlb設置于所述下部平臺IOla上，所述上部平臺IOlb的自轉(zhuǎn)軸心103與所述下部平臺IOla的自轉(zhuǎn)軸心102平行且相錯開，所述晶圓200固定于所述上部平臺IOlb上。所述下部平臺IOla的自轉(zhuǎn)軸心102在外部馬達(圖中未標示)的帶動下轉(zhuǎn)動，而所述上部平臺IOlb的自傳軸心103固定于所述下部平臺IOla上，上部平臺IOlb跟隨下部平臺IOla轉(zhuǎn)動的同時，上部平臺IOlb的自傳軸心103自身轉(zhuǎn)動，帶動上部平臺IOlb 自身水平轉(zhuǎn)動；因此轉(zhuǎn)動過程超聲波在晶圓上的位置呈周期性連續(xù)變化，從而使超聲波振蕩器104輸出的能量在整個晶圓表面更為均勻的傳播，有助于提高晶圓表面沾污的去除效率，并防止由超聲波造成的結(jié)構(gòu)損傷。其中，所述上部平臺IOlb的自轉(zhuǎn)軸心103與下部平臺IOla的自轉(zhuǎn)軸心102之間的距離為1 5厘米，該距離范圍避免上部平臺IOlb的運動幅度過大而影響清洗裝置的穩(wěn)定性，并節(jié)約工藝腔尺寸，降低制造成本。此外，所述上部平臺IOlb上設置有固定所述晶圓200的晶圓支架202，從而在上部平臺IOlb和下部平臺轉(zhuǎn)動過程中，同時帶動晶圓200隨之旋轉(zhuǎn)，防止晶圓滑落。在較佳的實施例中，所述下部平臺IOla的旋轉(zhuǎn)速度為2RPM 20RPM。所述上部平臺IOlb的旋轉(zhuǎn)速度為100RPM 2000RPM，所述上部平臺IOla的轉(zhuǎn)速是下部平臺IOlb的轉(zhuǎn)速的整數(shù)倍，上述旋轉(zhuǎn)速度能夠帶動晶圓200進行合理的移動周期，同時維持足夠的清洗液停留在晶圓200表面，有利于晶圓200的清洗。接著，在步驟S02中，所述清洗平臺101啟動水平旋轉(zhuǎn)，帶動所述晶圓200周期性轉(zhuǎn)動和移動，同時控制清洗液供應裝置106向所述晶圓200上方供應清洗液300，其中所述清洗液300可以為去離子水或化學試劑，通過源源不斷地供應，使清洗液300布滿所述晶圓 200表面；以布滿所述晶圓200表面。在本實施例中，所述下部平臺IOla和上部平臺IOlb 同時啟動水平旋轉(zhuǎn)，下部平臺IOla帶動上部平臺IOlb轉(zhuǎn)動，同時上部平臺IOlb自身水平旋轉(zhuǎn)，帶動所述晶圓200周期性轉(zhuǎn)動和移動，從而使超聲波振蕩器104與晶圓200中心的距離形成周期性變化，減弱了超聲波振蕩器104產(chǎn)生超聲波對晶圓200清洗作用的不均勻性，使超聲波振蕩器104輸出的能量在整個晶圓200表面更為均勻的傳播，有助于提高晶圓 200表面沾污的去除效率，并防止由超聲波振蕩器104發(fā)出的超聲波停留在一個位置對晶圓200造成結(jié)構(gòu)損傷。接著，在步驟S03中，超聲波振蕩器106輸出的超聲波通過清洗液在所述晶圓200 表面?zhèn)鞑?，以利用超聲波對晶圓200進行全面清洗；清洗過程中，由于超聲波振蕩器104到晶圓200中心的距離呈周期性連續(xù)變化，即超聲波振蕩器104在晶圓200上的位置呈周期性連續(xù)變化，從而使超聲波振蕩器104輸出的能量在整個晶圓200表面更為均勻的傳播且不停留于同一位置，有助于提高晶圓200表面沾污的去除效率，并防止由超聲波振蕩器104 發(fā)出的超聲波停留在同一位置對晶圓200造成結(jié)構(gòu)損傷。在清洗過程中，所述超聲波振蕩器的輸出功率為0. 5 5瓦特/平方厘米。所述超聲波振蕩器的輸出頻率為200千赫茲 3兆赫茲，采用上述輸出功率和輸出頻率能夠更好地去除晶圓200表面的雜質(zhì)，并避免功率過大損傷晶圓200。在步驟S04中，在清洗結(jié)束后，所述清洗平臺101停止水平旋轉(zhuǎn)，并停止供應清洗液，移去所述超聲波振蕩器104并取出晶圓200。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所述晶圓的清洗裝置，在清洗過程中，通過所述超聲波振蕩器固定，所述清洗平臺做水平周期性連續(xù)移動，使所述超聲波振蕩器與晶圓中心的距離產(chǎn)生周期性連續(xù)變化，從而提高了超聲波能量的均勻性，減小了清洗損傷，提升了清洗效
果ο雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當可作些許的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍當視權(quán)利要求書所界定者為準。
權(quán)利要求
1.一種晶圓的清洗裝置，包括清洗平臺，晶圓固定于所述清洗平臺上；超聲波振蕩器，設置于所述晶圓上方；其特征在于，在清洗過程中，所述超聲波振蕩器固定，所述清洗平臺做水平周期性連續(xù)轉(zhuǎn)動和移動，使所述超聲波振蕩器與晶圓中心的距離產(chǎn)生周期性連續(xù)變化。
2.如權(quán)利要求1所述的晶圓的清洗裝置，其特征在于，所述清洗平臺包括能夠分別獨立水平旋轉(zhuǎn)的下部平臺和上部平臺，所述上部平臺設置于所述下部平臺上，所述上部平臺的自轉(zhuǎn)軸心與所述下部平臺的自轉(zhuǎn)軸心平行且相錯開，所述晶圓固定于所述上部平臺上。
3.如權(quán)利要求2所述的晶圓的清洗裝置，其特征在于，所述上部平臺的自轉(zhuǎn)軸心與下部平臺的自轉(zhuǎn)軸心之間的距離為1 5厘米。
4.如權(quán)利要求2所述的晶圓的清洗裝置，其特征在于，所述上部平臺上設置有用以固定所述晶圓的晶圓支架。
5.如權(quán)利要求1至4中任意一項所述的晶圓的清洗裝置，其特征在于，還包括清洗液供應裝置，所述清洗液供應裝置的供應管朝向所述晶圓。
6.如權(quán)利要求1至4中任意一項所述的晶圓的清洗裝置，其特征在于，所述超聲波振蕩器的輸出功率為0. 5 5瓦特/平方厘米。
7.如權(quán)利要求1至4中任意一項所述的晶圓的清洗裝置，其特征在于，所述超聲波振蕩器的輸出頻率為200千赫茲 3兆赫茲。
8.一種晶圓的清洗方法，其特征在于，利用如權(quán)利要求1所述的晶圓的清洗裝置進行清洗，包括將晶圓放置于清洗平臺上，并將超聲波振蕩器移動至所述晶圓上方；所述清洗平臺啟動水平旋轉(zhuǎn)，帶動所述晶圓周期性轉(zhuǎn)動和移動，同時向所述晶圓上方供應清洗液，布滿所述晶圓表面；超聲波振蕩器輸出的超聲波通過清洗液在所述晶圓表面?zhèn)鞑ィ瑢λ鼍A進行清洗；清洗結(jié)束后，所述清洗平臺停止水平旋轉(zhuǎn)，并停止供應清洗液，移去所述超聲波振蕩器并取出晶圓。
9.如權(quán)利要求8所述的晶圓的清洗方法，其特征在于，所述清洗平臺包括能夠分別獨立水平旋轉(zhuǎn)的下部平臺和上部平臺，所述上部平臺設置于所述下部平臺上，所述上部平臺的自轉(zhuǎn)軸心與所述下部平臺的自轉(zhuǎn)軸心平行且相錯開，所述晶圓固定于所述上部平臺上。
10.如權(quán)利要求9所述的晶圓的清洗方法，其特征在于，所述上部平臺的自轉(zhuǎn)軸心與下部平臺的自轉(zhuǎn)軸心之間的距離為1 5厘米。
11.如權(quán)利要求9所述的晶圓的清洗方法，其特征在于，在所述清洗平臺啟動水平旋轉(zhuǎn)的步驟中，所述下部平臺和所述上部平臺同時啟動水平旋轉(zhuǎn)，所述下部平臺帶動所述上部平臺轉(zhuǎn)動，所述上部平臺同時自身旋轉(zhuǎn)，帶動所述晶圓作周期性轉(zhuǎn)動和移動。
12.如權(quán)利要求11所述的晶圓的清洗方法，其特征在于，所述下部平臺的旋轉(zhuǎn)速度為 2RPM 20RPM，所述上部平臺的旋轉(zhuǎn)速度為100RPM 2000RPM。
13.如權(quán)利要求12所述的晶圓的清洗方法，其特征在于，所述上部平臺的轉(zhuǎn)速是下部平臺的轉(zhuǎn)速的整數(shù)倍。
14.如權(quán)利要求9所述的晶圓的清洗方法，其特征在于，所述上部平臺上設置有固定所述晶圓的晶圓支架。
15.如權(quán)利要求8至14中任意一項所述的晶圓的清洗方法，其特征在于，還包括清洗液供應裝置，用于供應清洗液，所述清洗液供應裝置的供應管朝向所述晶圓。
16.如權(quán)利要求8至14中任意一項所述的晶圓的清洗方法，其特征在于，所述超聲波振蕩器的輸出功率為0. 5 5瓦特/平方厘米。
17.如權(quán)利要求8至14中任意一項所述的晶圓的清洗方法，其特征在于，所述超聲波振蕩器的輸出頻率為200千赫茲 3兆赫茲。
全文摘要
本發(fā)明提供一種晶圓的清洗裝置及清洗方法，通過在清洗過程中，所述超聲波振蕩器固定，所述清洗平臺做水平周期性連續(xù)移動，使所述超聲波振蕩器與晶圓中心的距離產(chǎn)生周期性連續(xù)變化。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所述晶圓的清洗裝置，在清洗過程中，通過所述超聲波振蕩器固定，所述清洗平臺做水平周期性連續(xù)移動，使所述超聲波振蕩器與晶圓中心的距離產(chǎn)生周期性連續(xù)變化，從而提高了超聲波能量的均勻性，減小了清洗損傷，提升了清洗效果。
文檔編號B08B3/12GK102496591SQ20111045739
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月30日
發(fā)明者張晨騁 申請人:上海集成電路研發(fā)中心有限公司