專利名稱：晶圓表面局部定位清洗方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種晶圓表面局部定位清洗方法，特別涉及一種對(duì)晶圓表面指定區(qū)域的清洗方法。
背景技術(shù)：
隨著特大規(guī)模集成電路(ULSI)的研發(fā)與生產(chǎn)，硅片(或稱晶圓、圓片、晶片)的線寬不斷地減小，制造工藝要求不斷地提高，特別對(duì)潔凈度有嚴(yán)格的規(guī)格要求，一旦晶圓表面無(wú)機(jī)或有機(jī)污染物超標(biāo)，就會(huì)嚴(yán)重地影響ULSI的品質(zhì)和成品率。因此，晶圓表面清洗就成為ULSI制備中非常重要、必不可少的一項(xiàng)工藝。目前被廣泛使用的化學(xué)清洗法，將晶圓整體浸沒(méi)在容器中進(jìn)行多次清洗，需要消耗大量的化學(xué)藥劑和純水，導(dǎo)致制造成本增加，同時(shí)挑戰(zhàn)節(jié)能減排的要求。在晶圓加工的有些制程中，并不是晶圓整片受到污染，只是晶圓某個(gè)區(qū)域受到污染，如果能針對(duì)性地對(duì)污染區(qū)域進(jìn)行清洗作業(yè)，那么就可以大大地減少藥劑和純水使用量，降低晶圓制造成本，增強(qiáng)節(jié)能減排效果。

發(fā)明內(nèi)容
有待解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種新的清洗方法，能夠有效減少化學(xué)藥劑和純水的用量，針對(duì)晶圓指定污染區(qū)域進(jìn)行定點(diǎn)清洗而無(wú)須對(duì)整塊晶圓進(jìn)行清洗。針對(duì)以往清洗技術(shù)的不足，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種新穎的清洗方法，采用一種特制的觸頭對(duì)晶圓進(jìn)行定位清洗， 從而避免了無(wú)區(qū)別地對(duì)晶圓整體進(jìn)行清洗，整個(gè)過(guò)程耗費(fèi)的化學(xué)藥劑和純水以微升計(jì)算， 顯著減輕晶圓制造清洗環(huán)節(jié)排放負(fù)擔(dān)；同時(shí)由于定位清洗精度高，無(wú)污染晶圓表面不會(huì)接觸到化學(xué)藥劑，不受清洗影響。為了解決晶圓表面定位清洗問(wèn)題，本發(fā)明設(shè)計(jì)了如下的技術(shù)原理和方案設(shè)計(jì)了一種特殊的清洗觸頭，觸頭內(nèi)部具有液體輸出和回收二個(gè)管道。首先，計(jì)算機(jī)按照晶圓測(cè)試數(shù)據(jù)，確定需要清洗的區(qū)域。清洗觸頭輸出清洗藥劑，清洗藥劑依靠液體的表面張力在觸頭頂端形成附著液滴，液滴對(duì)晶圓表面指定區(qū)域進(jìn)行清洗作業(yè)，清洗后含污染物的液滴被回收。按照上述方法，對(duì)整個(gè)晶圓指定污染區(qū)域進(jìn)行清洗后，晶圓清洗任務(wù)完畢。清洗區(qū)域如圖1所示。晶圓表面受污染區(qū)域無(wú)論正方形、矩形、弧形、環(huán)形、扇形、 圓形的各種形狀、分布區(qū)域和面積大小都可以進(jìn)行指定清洗。這種精確局部清洗使用很少量的清洗藥劑和純水。利用本發(fā)明的方法對(duì)晶圓進(jìn)行清洗具有如下有益效果(1) 一次清洗可以去除80%的污染物，3次清洗可以去除90%以上污染物。(2)最終清潔度可達(dá)到ICP-MS檢測(cè)的下限值，即0. 5X109atOmS/Cm2。(3)每次清洗的藥液消耗僅為100-200微升，而傳統(tǒng)的清洗需要升為計(jì)量單位。因此本發(fā)明的清洗方法不但精確、高效，而且藥液用量?jī)H是傳統(tǒng)的千分之一，節(jié)省成本效果明顯。


以下對(duì)照附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例，附圖中所示圖1是正方形或矩形區(qū)域清洗模式示意圖。圖2是弧形區(qū)域清洗模式示意圖。圖3是定位清洗觸頭結(jié)構(gòu)與液滴流向示意圖。定位清洗觸頭-1、高速氣體_2、清洗液輸出管道_3、清洗液回收管道_4、氣體導(dǎo)管-具體實(shí)施例方式本發(fā)明具體采用如下方式對(duì)半導(dǎo)體晶圓表面進(jìn)行局部定位清洗圖1和圖2示出了晶圓清洗的定位方法。清洗前通過(guò)對(duì)晶圓表面進(jìn)行測(cè)試，確定污染物分布區(qū)域，然后將測(cè)試結(jié)果存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；選定要進(jìn)行清洗的受污染晶圓，運(yùn)送晶圓至自動(dòng)清洗裝置，在隨后的清洗過(guò)程中讀出該晶片的污染區(qū)域數(shù)據(jù)，對(duì)晶圓進(jìn)行定位清洗。污染物的測(cè)試方法可以采用電測(cè)法等常規(guī)技術(shù)。污染物包括金屬污染物和非金屬離子污染物，其中金屬污染物包括Li、Be、Na、Mg、Al、K、V、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Sr、Y、 Ag、Cd、Ba、Pb、Bi、Ce ；非金屬離子污染物包括Γ、Cr、NO” SO廣、NH4+。圖3示出了晶圓清洗裝置的工作原理。晶圓自動(dòng)清洗裝置包括運(yùn)送晶圓的機(jī)械手、升降機(jī)、支承晶圓的盤(pán)體以及安裝有定位清洗觸頭1的觸頭臂。定位清洗觸頭1為雙層結(jié)構(gòu)，在觸頭內(nèi)層結(jié)構(gòu)安裝清洗液輸出管道3和清洗液回收管道4，外層結(jié)構(gòu)與內(nèi)層結(jié)構(gòu)之間具有一定空隙，所述空隙形成氣體導(dǎo)管5，在氣體導(dǎo)管中注入高速氣體2。先由機(jī)械手把晶圓放置于上下方向移動(dòng)自如的升降器上；升降器下降，把晶圓設(shè)置于回轉(zhuǎn)自如的支承晶圓的盤(pán)體上；同心調(diào)整機(jī)構(gòu)把晶圓圓心對(duì)準(zhǔn)盤(pán)體圓心；晶圓旋轉(zhuǎn)并帶動(dòng)固定在盤(pán)體下側(cè)的三個(gè)轉(zhuǎn)輪一起轉(zhuǎn)動(dòng)。上述機(jī)構(gòu)使晶圓保持水平、同心、轉(zhuǎn)動(dòng)。觸頭臂依照事先測(cè)試所得污染分布數(shù)據(jù)開(kāi)始移動(dòng)至指定清洗污染區(qū)域開(kāi)始位置。 計(jì)量泵提供清洗藥劑給清洗觸頭1，清洗觸頭輸出清洗藥劑并在觸頭頂端形成液滴，液滴接觸晶圓表面并且移動(dòng)、清洗晶圓污染區(qū)域。藥劑清洗完成后切換成純水清洗，最后完成整個(gè)清洗過(guò)程。在清洗過(guò)程中，晶圓的旋轉(zhuǎn)速度、清洗起始半徑和終止半徑、清洗液滴掃描送程節(jié)距、清洗掃描區(qū)域(正方形、矩形、弧形、環(huán)形、扇形、圓形)、氣體的排放量、藥液和純水的輸出和回收量由計(jì)算機(jī)控制。清洗模式可以通過(guò)觸摸屏菜單上選擇，或者通過(guò)觸摸屏輸入等待選用。經(jīng)過(guò)一次清洗可以去除80%的污染物，3次清洗就可以去除90%以上的污染物， 最終清潔度達(dá)到ICP-MS檢測(cè)的下限值，即0. 5X109atomS/Cm2。采用本方法時(shí)，每次清洗的藥液消耗量為100-200微升。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體晶圓表面局部定位清洗方法，其特征在于利用定位清洗觸頭對(duì)晶圓表面進(jìn)行清洗；清洗步驟如下(1)清洗前計(jì)算機(jī)讀取晶圓表面污染物的分布區(qū)域數(shù)據(jù)；(2)定位清洗觸頭輸出清洗藥劑；(3)藥劑對(duì)測(cè)試到的晶圓表面污染物分布區(qū)域進(jìn)行清洗；(4)邊清洗邊回收含污染物的液滴；(5)藥劑清洗完成后切換成純水清洗，直到完成整個(gè)污染區(qū)域的清洗過(guò)程；所述定位清洗觸頭為雙層結(jié)構(gòu)，在觸頭內(nèi)層結(jié)構(gòu)安裝清洗液輸出管道和清洗液回收管道；清洗觸頭安裝觸頭臂上，觸頭臂依照清洗前測(cè)試所得污染分布數(shù)據(jù)，在清洗開(kāi)始時(shí)移動(dòng)至污染區(qū)域清洗起始位置。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于定位清洗觸頭中的清洗藥劑由計(jì)量泵提供； 清洗藥劑在計(jì)量泵作用下依靠液體的表面張力在觸頭頂端形成附著液滴。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于清洗過(guò)程在上下方向移動(dòng)自如的升降器上進(jìn)行。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于機(jī)械手把晶圓放置于所述升降器上；放置后升降器下降，從而把晶圓設(shè)置于回轉(zhuǎn)自如的支承晶圓的盤(pán)體上；同心調(diào)整機(jī)構(gòu)把晶圓圓心對(duì)準(zhǔn)盤(pán)體圓心；晶圓旋轉(zhuǎn)并帶動(dòng)固定在盤(pán)本體下側(cè)的三個(gè)轉(zhuǎn)輪一起轉(zhuǎn)動(dòng)；所述同心調(diào)整機(jī)構(gòu)使晶圓保持水平、同心轉(zhuǎn)動(dòng)。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于晶圓的旋轉(zhuǎn)速度、清洗觸頭起始半徑和終止半徑、清洗液滴掃描送程節(jié)距、清洗掃描區(qū)域、氣體的排放量、藥液和純水的輸出和回收量由計(jì)算機(jī)控制。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于清洗掃描區(qū)域?yàn)檎叫?、矩形、弧形、環(huán)形、 扇形、圓形中的任意一種。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于清洗方法通過(guò)觸摸屏菜單進(jìn)行選擇，或者通過(guò)觸摸屏輸入等待選用。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于所述污染物包括金屬離子污染物和非金屬離子污染物。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于所述金屬污染物包括Li、Be、Na、Mg、Al、K、 V、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Sr、Y、Ag、Cd、Ba、Pb、Bi、Ce ；所述非金屬離子污染物包括Γ、 Cr、NO” SO,、NH4+。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于完成一次清洗的藥劑用量為100-200微升/次。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于最終清潔度為ICP-MS分析下限 0. 5xl09atoms/cm2o
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種半導(dǎo)體晶圓表面局部定位清洗方法。相對(duì)以往的整體浸泡清洗技術(shù)，不需要將晶圓整體浸入到大量的化學(xué)藥劑中以去除雜質(zhì)，而是提出以微小觸頭尖端的藥劑液滴對(duì)晶圓局部進(jìn)行定位清洗。本發(fā)明特點(diǎn)就是每次清潔過(guò)程僅僅需要微升級(jí)的藥劑量，就能達(dá)到清除晶圓表面污染的目的，可以大量減少清洗藥劑和純水的使用量，達(dá)到節(jié)能減排，降低制造成本的效果。
文檔編號(hào)B08B3/08GK102214558SQ20111013315
公開(kāi)日2011年10月12日 申請(qǐng)日期2011年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月23日
發(fā)明者葉偉清 申請(qǐng)人:葉偉清