晶圆清洗装置和清洗方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种晶圆清洗装置和清洗方法，清洗装置包括清洗介质喷淋部分和清洗介质控制部分，清洗介质喷淋部分包括喷嘴、连接喷嘴的可移动喷淋管路，清洗介质控制部分包括与一混合腔室并联的第一、第二管路，混合腔室连接喷淋管路；其中，第一管路在其与混合腔室的接口处具有文丘里管结构，由第一管路通入的液化第一气体，经文丘里管结构喷出至混合腔室，形成固体、液体、气体共存的三相态，并在由第二管路通入的第二气体带动下共同构成清洗介质，沿喷淋管路经喷嘴喷射至待清洗晶圆表面，可实现对晶圆进行无损伤物理清洗，简化清洗工艺，同时可降低生产成本。

Wafer cleaning device and cleaning method

The invention discloses a wafer cleaning device and cleaning method, cleaning device comprises a cleaning spray part and control part of the cleaning medium, spray cleaning medium part comprises a movable spray nozzle, nozzle connection pipe, the cleaning medium control part comprises first and second pipe and a mixing chamber in parallel, the mixing chamber is connected with the spray pipe; among them, the first line has the structure of Venturi tube at the interfaces with the mixing chamber, a first pipe into the first liquefied gas, the venturi tube structure is sprayed to the mixing chamber, the formation of solid, liquid and gas phase state coexist, and in second by the second gas pipeline pass into the drive together constitute the cleaning medium the spray pipe through the injection, to clean the wafer surface of the nozzle, can be realized on the wafer without damage physical cleaning, simplify the cleaning process At the same time, the production cost can be reduced.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体清洗设备
，更具体地，涉及一种可同时提供固、液、气三相态清洗介质对晶圆进行无损伤清洗的晶圆清洗装置及其清洗方法。
技术介绍
清洗工艺是集成电路制作过程中最普遍的工艺步骤，其目的在于有效地控制各工艺步骤的污染水平，以实现各工艺步骤的目标。为了清除晶圆表面的沾污物，在进行例如单片湿法清洗工艺时，晶圆将被放置在清洗设备的旋转平台(例如旋转卡盘)上，并按照一定的速度旋转；同时向晶圆的表面喷淋一定流量的清洗药液，对晶圆表面进行清洗。在达到去除污染物目的的同时，最重要的是要保证对晶圆、尤其是对于图形晶圆表面实现无损伤清洗。随着集成电路图形特征尺寸的缩小，晶圆表面污染物的特征尺寸也在不断缩小。采用传统的清洗方法去除这些污染物，例如气液二相流雾化清洗和兆声波清洗，在去除污染物的同时，会对晶圆表面的图形结构造成严重的损伤。这些图形损伤通常来源于两个过程：(1)晶圆清洗过程中引入的物理作用力，如超声波，兆声波，或者是高速液体颗粒的动能，会对晶圆表面图形造成损伤；(2)晶圆表面干燥过程中，深沟槽结构或者是高宽比比较大的结构内残留的液体所具有的毛细力，会将特征尺寸很小的结构拉弯，造成结构损伤。上述问题已成为制约晶圆清洗技术进一步发展的主要因素。另一方面，随着集成电路特征尺寸的不断缩小，清洗工艺过程中对于晶圆衬底材料的损失要求也越来越高，这意味着对化学药液的使用会受到限制。因此，基于物理作用力的新型清洗技术将会越来越受到重视。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种晶圆清洗装置和清洗方法，通过同时提供固、液、气三相态清洗介质，实现对晶圆的无损伤物理清洗。为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种晶圆清洗装置，用于对放置在清洗工艺腔室内旋转平台上的晶圆进行清洗，所述清洗装置包括：清洗介质喷淋部分，包括喷嘴、连接喷嘴的可移动喷淋管路；清洗介质控制部分，包括与一混合腔室并联的第一、第二管路，所述第一管路在其与混合腔室的接口处具有文丘里管结构，所述混合腔室连接喷淋管路；其中，由第一管路通入液化第一气体，经文丘里管结构喷出至混合腔室，形成固体、液体、气体共存的三相态，并在由第二管路通入的第二气体带动下共同构成清洗介质，沿喷淋管路经喷嘴喷射至待清洗晶圆表面进行物理清洗。优选地，所述喷嘴数量为一个，其受喷淋管路带动，作过晶圆圆心的圆弧往复运动，并使其喷出的清洗介质覆盖从晶圆圆心到边缘的全部区域。优选地，所述喷嘴沿晶圆的径线上方并列设置若干个，其喷射覆盖长度不小于晶圆的直径。优选地，所述喷嘴在晶圆上方均匀分布多个，其喷射区域将晶圆覆盖。优选地，所述喷嘴在晶圆上方一过晶圆圆心、半径与晶圆半径相当的扇形投影区域均匀分布多个。优选地，所述第一管路连接容纳液化第一气体的储液罐，所述储液罐出口设有加压泵，所述第一、第二管路分别设有流量计及阀门。优选地，所述第一气体包括二氧化碳，所述第二气体包括空气、氮气或二氧化碳。一种基于上述的晶圆清洗装置的晶圆清洗方法，包括以下步骤：步骤一：将待清洗晶圆固定在清洗工艺腔室内的旋转平台上，并在旋转平台带动下作匀速或变速旋转运动；步骤二：向第一管路通入液化第一气体，并通过文丘里管结构喷出至混合腔室，形成固体、液体、气体共存的三相态；向第二管路通入第二气体，带动将混合腔室内的三相态第一气体由喷嘴喷出至待清洗晶圆表面，共同构成清洗介质，对晶圆进行固定或移动式的物理清洗；步骤三：向清洗工艺腔室内通入层流风，并进行排气，使从晶圆表面剥离的污染物随气流运动被排出；步骤四：将上述清洗后的晶圆直接取出，完成清洗工艺。优选地，通过设置一个喷嘴，在喷淋管路带动下，作过晶圆圆心的圆弧往复运动，使从该喷嘴喷出的清洗介质可以覆盖从晶圆圆心到边缘的全部区域，对晶圆进行移动式的清洗；或者，通过在晶圆上方固定设置多个喷嘴，在晶圆作旋转运动的同时，实现对整个晶圆面积范围内的固定式清洗。优选地，步骤二中，向第一管路通入加压的液化二氧化碳作为液化第一气体，向第二管路通入压缩的空气、氮气或二氧化碳作为第二气体，并通过在第一、第二管路分别设置的流量计及阀门调节液化第一气体、第二气体的流量。本专利技术具有以下优点：1、在清洗工艺过程中，不使用化学清洗药液，可减少对晶圆衬底材料的微刻蚀，同时可降低生产成本，减少化学清洗药液对环境的污染；2、利用形成的例如二氧化碳固体颗粒或者液体，可实现污染物从晶圆表面的剥离，并可进一步通过清洗工艺腔室内流动气体的运输实现污染物的去除，从而减小了清洗过程中物理作用力对晶圆表面图形结构造成的损伤；3、清洗过程中不使用传统的化学清洗药液和超纯水，因此不存在液体的干燥过程，可以防止干燥过程中液体的毛细力造成晶圆表面精细图形结构的损伤；4、简化了清洗工艺；传统的清洗工艺包括化学药液清洗，超纯水冲洗和晶圆干燥等若干个步骤，采用本专利技术的装置和方法，可以简化清洗步骤，并简化清洗设备的腔室结构，降低清洗设备成本。附图说明图1是本专利技术一较佳实施例的晶圆清洗装置结构示意图；图2是本专利技术一较佳实施例的清洗介质喷淋部分结构示意图；图3是图2中喷嘴的摆动范围示意图；图4是本专利技术另一较佳实施例的清洗介质喷淋部分结构示意图；图5是本专利技术一较佳实施例的晶圆清洗方法流程示意图。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术的具体实施方式作进一步的详细说明。需要说明的是，在下述的具体实施方式中，在详述本专利技术的实施方式时，为了清楚地表示本专利技术的结构以便于说明，特对附图中的结构不依照一般比例绘图，并进行了局部放大、变形及简化处理，因此，应避免以此作为对本专利技术的限定来加以理解。在以下本专利技术的具体实施方式中，请参阅图1，图1是本专利技术一较佳实施例的晶圆清洗装置结构示意图。本专利技术的晶圆清洗装置，可用于对放置在清洗工艺腔室内旋转平台上的晶圆进行清洗。如图1所示，本专利技术的晶圆清洗装置包括清洗介质喷淋部分和清洗介质控制部分。清洗介质喷淋部分包括喷嘴1、连接喷嘴的喷淋管路2。喷淋管路2为可移动形式，在受驱动时可带动喷嘴1进行升降、旋转运动。清洗介质控制部分包括第一管路9、第二管路6和一个混合腔室3。第一管路9、第二管路6按照并联方式分别与混合腔室3连通。混合腔室3同时还连通喷淋管路2。请参阅图1。在第一管路9与混合腔室3的接口处、即第一管路位于混合腔室的入口处设置了一个特殊的喷射结构，该喷射结构为文丘里管结构。在本实施例中，文丘里管可采用现有常规的结构，本领域技术人员可通过查阅有关资料了解文丘里管的具体结构特征，故本例对其结构不再进行图示以及文字展开说明。请继续参阅图1。第一管路9用于通入液化的第一气体，液化第一气体经安装在第一管路末端(即其混合腔室入口)的文丘里管结构喷出至混合腔室3，在文丘里效应作用下将形成第一气体的固体、液体、气体共存的三相态。第二管路6用于通入第二气体(气态)，第二气体进入混合腔室3后，可将上述三相态的第一气体带入喷淋管路2，并继续通过喷嘴1喷出至晶圆表面。因此，第二气体实际是输送三相态第一气体的载气。第一气体的固体、液体、气体与第二气体共同构成清洗介质，而混合腔室3成为形成混合的清洗介质的场所。这样，由第一管路通入的液化第一气体，经管路中文丘里管结构喷出至混合腔室中，形成固体、液体、气体共存的三相态，并在由第二管路通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种晶圆清洗装置，用于对放置在清洗工艺腔室内旋转平台上的晶圆进行清洗，其特征在于，所述清洗装置包括：清洗介质喷淋部分，包括喷嘴、连接喷嘴的可移动喷淋管路；清洗介质控制部分，包括与一混合腔室并联的第一、第二管路，所述第一管路在其与混合腔室的接口处具有文丘里管结构，所述混合腔室连接喷淋管路；其中，由第一管路通入液化第一气体，经文丘里管结构喷出至混合腔室，形成固体、液体、气体共存的三相态，并在由第二管路通入的第二气体带动下共同构成清洗介质，沿喷淋管路经喷嘴喷射至待清洗晶圆表面进行物理清洗。

【技术特征摘要】
1.一种晶圆清洗装置，用于对放置在清洗工艺腔室内旋转平台上的晶圆进行清洗，其特征在于，所述清洗装置包括：清洗介质喷淋部分，包括喷嘴、连接喷嘴的可移动喷淋管路；清洗介质控制部分，包括与一混合腔室并联的第一、第二管路，所述第一管路在其与混合腔室的接口处具有文丘里管结构，所述混合腔室连接喷淋管路；其中，由第一管路通入液化第一气体，经文丘里管结构喷出至混合腔室，形成固体、液体、气体共存的三相态，并在由第二管路通入的第二气体带动下共同构成清洗介质，沿喷淋管路经喷嘴喷射至待清洗晶圆表面进行物理清洗。2.根据权利要求1所述的晶圆清洗装置，其特征在于，所述喷嘴数量为一个，其受喷淋管路带动，作过晶圆圆心的圆弧往复运动，并使其喷出的清洗介质覆盖从晶圆圆心到边缘的全部区域。3.根据权利要求1所述的晶圆清洗装置，其特征在于，所述喷嘴沿晶圆的径线上方并列设置若干个，其喷射覆盖长度不小于晶圆的直径。4.根据权利要求1所述的晶圆清洗装置，其特征在于，所述喷嘴在晶圆上方均匀分布多个，其喷射区域将晶圆覆盖。5.根据权利要求1所述的晶圆清洗装置，其特征在于，所述喷嘴在晶圆上方一过晶圆圆心、半径与晶圆半径相当的扇形投影区域均匀分布多个。6.根据权利要求1-5任意一项所述的晶圆清洗装置，其特征在于，所述第一管路连接容纳液化第一气体的储液罐，所述储液罐出口设有加压泵，所述第一、第二管路分别设有流量计及阀门。7.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：滕宇，
申请(专利权)人：北京七星华创电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11