一种均匀水膜晶圆颗粒物无损激光清洗方法技术

本发明专利技术属于激光清洗领域，具体地说是一种均匀水膜晶圆颗粒物无损激光清洗方法。包括以下步骤：1)检测待清洗晶圆的颗粒污染物尺寸是否符合清洗范围；若不符合将待清洗晶圆夹持在工作区域中，执行下一步骤，反之，更换晶圆并重复步骤1)；2)通过去离子水装置的水喷头在待清洗晶圆表面喷水形成一层去离子水膜；3)激光清洗：设置激光工艺参数，通过控制夹持机械手，使晶圆法线与激光器发射的激光束形成夹角，设定激光器对待清洗晶圆一表面上进行多次清洗；4)对待清洗晶圆进行翻面，通过操作步骤2)～3)对晶圆的另一表面完成清洗；5)检测激光清洗后的晶圆表面颗粒污染物，若残留颗粒污染物超过设定值，返回步骤1)，反之，清洗合格。清洗合格。清洗合格。

【技术实现步骤摘要】
一种均匀水膜晶圆颗粒物无损激光清洗方法


[0001]本专利技术属于激光清洗领域，具体地说是一种均匀水膜晶圆颗粒物无损激光清洗方法。

技术介绍

[0002]在半导体制造过程中，用于制程监控与挡片的晶圆，大部分晶圆是因为表面颗粒物附着污染导致无法使用，为了降低生产成本，提高晶圆二次使用率，迫切需要提供一种晶圆再生方法。
[0003]目前主流方法未薄膜剥除酸刻蚀法，即采用化学试剂(包括：标准硫酸/过氧化氢，Piranha剥除液、浓缩氢氟酸蚀刻液、强碱性蚀刻液等)去除晶圆表面薄膜，以保证晶圆进入标准回收成产线时，完全没有金属成分。但是该方法会产生大量的具有腐蚀性的液体，污水处理成本高。
[0004]而激光清洗技术采用高能激光束照射在工件表面，使表面的污物、锈斑或者涂层发生瞬间蒸发或剥离，从而达到洁净化的工艺过程，该过程实际上是激光与物质相互作用的过程，包括一系列的化学物理效应，破坏掉污染物和物体之间的作用力，而不损坏物体本身。激光清洗可广泛的应用于轮胎磨具表面去污、激光脱漆与除锈、微电子和光学精密元件清洗、管道残留物清洗、水面石油清除、净化太空垃圾以及古建筑和艺术品的清洗等。

技术实现思路

[0005]针对上述问题，本专利技术的目的在于提供一种均匀水膜晶圆颗粒物无损激光清洗方法，该方法对晶圆颗粒污染物的激光清洗具有高效、清洁、环保、稳定、可控性强优势，提高制造效率，简化工艺流程，实现对晶圆表面大小尺寸在纳米量级、形状任意颗粒物的激光清洗。
[0006]本专利技术为实现上述目的所采用的技术方案是：一种均匀水膜晶圆颗粒物无损激光清洗方法，包括以下步骤：
[0007]1)通过激光清洗机的颗粒检测仪检测待清洗晶圆的颗粒污染物尺寸是否符合清洗范围；若不符合通过夹持机械手将待清洗晶圆夹持在工作区域中，执行下一步骤，反之，更换晶圆并重复步骤1)；
[0008]2)去离子送水：通过去离子水装置的水喷头在待清洗晶圆表面喷水形成一层去离子水膜，以消减激光对晶圆基底的热影响，并冲洗掉颗粒污染物；
[0009]3)激光清洗：设置激光工艺参数，通过控制夹持机械手，使晶圆法线与激光器发射的激光束形成夹角，设定激光清洗机的激光器对待清洗晶圆一表面上进行多次清洗；
[0010]4)控制夹持机械手对待清洗晶圆进行翻面，通过操作步骤2)～3)对晶圆的另一表面完成清洗；
[0011]5)检测激光清洗后的晶圆表面颗粒污染物，若残留颗粒污染物超过设定值，返回步骤1)，反之，晶圆激光清洗合格并更换新的待清洗晶圆。
[0012]步骤2)中，所述去离子水装置的水喷头的出水量为：1L/min～5L/min，以保持离子水膜厚度，并冲洗清洗掉的颗粒污染物。
[0013]步骤2)中，所述去离子水膜，其工艺参数包括：厚度不超过2mm；电导率为0.1～0.055uS/cm，电阻率>18MΩ
·
cm，含盐量<0.1mg/L，表面温度不大于30℃，根据设定的去离子水膜参数，以削弱对晶圆基底的热影响。
[0014]步骤3)中，所述设置激光工艺参数，包括：平均输出功率30～200W，激光重频75～100KHz，激光扫描宽度不小于100mm，光斑离焦量
±
20mm，线光斑扫描速率3～4cm/s。
[0015]步骤3)中，所述多次清洗为3次清洗，且相邻两次清洗的时间间隔不大于10s。
[0016]步骤3)中，所述激光清洗机的激光器为IPG光纤激光器，所述激光器输出八根光纤，所述每根光纤均与激光器光路输出端连接，光路输出端上设有光闸，所述光闸控制一个或多个激光输出至清洗头；
[0017]所述激光器的输出波长为1064nm，满载功率为500W。
[0018]在步骤3)中，所述多次清洗中，每一次清洗包括以下步骤：
[0019]通过所述激光清洗机的激光器上的光闸控制一个或多个激光输出至清洗头，在待清洗晶圆一表面上形成多个光斑并组成线光斑，实现对待清洗晶圆一表面进行扫描辐照。
[0020]在步骤3)中，所述光斑为圆形光斑，所述圆形光斑的直径范围为：0.5～1mm。
[0021]步骤3)中，所述激光器的激光束与晶圆法线方向的夹角范围为：5
°
～10
°
，以防止晶圆反射，导致激光反射损伤激光头镜头。
[0022]本专利技术具有以下有益效果及优点：
[0023]1.本专利技术通过调节激光清洗机的输出功率、激光重频、激光振镜宽度、输出的光斑尺寸、扫描速率、离焦量以及水膜厚度与流速，调节所述光斑作用在晶圆表面发生振动剥离，破坏晶圆基底与表面附着颗粒的附着力。
[0024]2.本专利技术设备稳定性良好，清洗效果明显，无污染，提高了清洗效率，自动化程度高。
[0025]3.本专利技术对晶圆基底无损伤，无热影响等，颗粒物去除率高达95％。
附图说明
[0026]图1为本专利技术的方法流程图。
具体实施方式
[0027]下面结合附图及实施例对本专利技术做进一步的详细说明。
[0028]如图1所示，为本专利技术的方法流程图，包括以下步骤：
[0029]1)通过激光清洗机的颗粒检测仪检测待清洗晶圆的颗粒污染物尺寸是否符合清洗范围；若不符合通过夹持机械手将待清洗晶圆夹持在工作区域中，执行下一步骤，反之，更换晶圆并重复步骤1)；
[0030]2)去离子送水：通过去离子水装置的水喷头在待清洗晶圆表面喷水形成一层去离子水膜，以消减激光对晶圆基底的热影响，并冲洗掉颗粒污染物；
[0031]3)激光清洗：设置激光工艺参数，通过控制夹持机械手，使晶圆法线与激光器发射的激光束形成夹角，设定激光清洗机的激光器对待清洗晶圆一表面上进行多次清洗；
[0032]每一次清洗包括以下步骤：
[0033]通过所述激光清洗机的激光器上的光闸控制一个或多个激光输出至清洗头，在待清洗晶圆一表面上形成多个光斑并组成线光斑，实现对待清洗晶圆一表面进行扫描辐照。
[0034]4)控制夹持机械手对待清洗晶圆进行翻面，通过操作步骤2)～3)对晶圆的另一表面完成清洗；
[0035]5)检测激光清洗后的晶圆表面颗粒污染物，若残留颗粒污染物超过设定值，返回步骤1)，反之，晶圆激光清洗合格并更换新的待清洗晶圆。
[0036]本专利技术基于激光清洗机装置，同时设置了开放式分布的控制系统，实现了控制的数字化、自动化、实时性，通过工控机/PLC集成控制，该激光清洗设备主要包括以下几个部分：主控计算机、清洗激光器、夹持机器人、去离子水装置，效果监测装置，光纤，真空残留物回收装置，在线监控装置等，通过TCP/IP、USB、串口、I/0等通讯机制，进行通讯，实现机器人、激光器、PLC等设备的协调运动。实现各环节的信息交换和系统各部件的协同工作，并通过对系统的状态监测避免重要部件重大故障的产生。
[0037]PC主机的操作台，集成整个操作控制系统，连接激光器、机器人控制系本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种均匀水膜晶圆颗粒物无损激光清洗方法，其特征在于，包括以下步骤：1)通过激光清洗机的颗粒检测仪检测待清洗晶圆的颗粒污染物尺寸是否符合清洗范围；若不符合通过夹持机械手将待清洗晶圆夹持在工作区域中，执行下一步骤，反之，更换晶圆并重复步骤1)；2)去离子送水：通过去离子水装置的水喷头在待清洗晶圆表面喷水形成一层去离子水膜，以消减激光对晶圆基底的热影响，并冲洗掉颗粒污染物；3)激光清洗：设置激光工艺参数，通过控制夹持机械手，使晶圆法线与激光器发射的激光束形成夹角，设定激光清洗机的激光器对待清洗晶圆一表面上进行多次清洗；4)控制夹持机械手对待清洗晶圆进行翻面，通过操作步骤2)～3)对晶圆的另一表面完成清洗；5)检测激光清洗后的晶圆表面颗粒污染物，若残留颗粒污染物超过设定值，返回步骤1)，反之，晶圆激光清洗合格并更换新的待清洗晶圆。2.根据权利要求1所述的一种均匀水膜晶圆颗粒物无损激光清洗方法，其特征在于，步骤2)中，所述去离子水装置的水喷头的出水量为：1L/min～5L/min，以保持离子水膜厚度，并冲洗清洗掉的颗粒污染物。3.根据权利要求1所述的一种均匀水膜晶圆颗粒物无损激光清洗方法，其特征在于，步骤2)中，所述去离子水膜，其工艺参数包括：厚度不超过2mm；电导率为0.1～0.055uS/cm，电阻率>18MΩ
·
cm，含盐量<0.1mg/L，表面温度不大于30℃，根据设定的去离子水膜参数，以削弱对晶圆基底的热影响。4.根据权利要求1所述的一种均匀水膜晶圆颗粒物无损激光清洗方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆莹，赵吉宾，乔红超，苗涛，郑云龙，胡嗣卓，陈兴隆，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳自动化研究所，
类型：发明
国别省市：