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，螺桿帶動硅片夾上下移動和旋轉(zhuǎn)。本發(fā)明清洗硅片時，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，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，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)氣泡爆開時產(chǎn)生的震動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，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，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，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，螺桿帶動硅片夾上下移動和旋轉(zhuǎn)。
[0007]在一個實(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；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，同時使硅片夾上下移動并旋轉(zhuǎn)；及關(guān)閉超/兆聲波發(fā)生器，取出硅片。
[0012]在一個實(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]在一個實(shí)施例中，清洗液循環(huán)使用一時間段后，將一定量的清洗液排掉，同時向內(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，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，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，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)動超/兆聲波換能器106振動并在內(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帶動硅片夾109在內(nèi)置槽103內(nèi)上下移動和旋轉(zhuǎn)。清洗時，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。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，螺桿108帶動硅片夾109上下移動并旋轉(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。在一個實(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，同時使硅片夾上下移動并旋轉(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)使用一時間段后，將一定量的清洗液排掉，同時向內(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，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，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，螺桿帶動硅片夾上下移動和旋轉(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； 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，同時使硅片夾上下移動并旋轉(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)使用一時間段后，將一定量的清洗液排掉，同時向內(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, 楊貴璞, 王暉 申請人:盛美半導(dǎo)體設(shè)備（上海）有限公司