一种晶圆键合前的清洗方法及清洗装置制造方法及图纸

本申请公开了一种晶圆键合前的清洗方法及清洗装置，清洗方法包括：朝中心定位点喷淋第一清洗介质，进行第一次停留清洗；使第一清洗介质沿中心定位点至边缘定位点路径往复喷淋晶圆，进行第一次摆动清洗；朝中心定位点喷淋第二清洗介质，进行第二次停留清洗；使第二清洗介质沿中心定位点至边缘定位点路径往复喷淋晶圆，进行第二次摆动清洗

【技术实现步骤摘要】
一种晶圆键合前的清洗方法及清洗装置


[0001]本申请属于半导体制造
，具体涉及一种晶圆键合前的清洗方法及清洗装置
。

技术介绍

[0002]绝缘体上硅
(SOI)
技术以其独特的结构有效地克服了体硅集成电路的很多不足，充分发挥了体硅集成电路技术的优势，特别是在提高开关速度
、
减少寄生效应等方面
。
在
SOI
的制备工艺中，通过在硅和二氧化硅或二氧化硅和二氧化硅之间使用键合技术，两个晶圆能够紧密键合在一起，并且在中间形成二氧化硅层充当绝缘层
。
键合晶圆在此晶圆的一侧削薄到所要求的厚度后得以制成
。
[0003]器件晶圆
(
特别是
MEMS
器件晶圆
)
对颗粒极为敏感，因此在对晶圆进行键合前需要经过清洗处理，以免任何可能对芯片生产造成不良影响的杂质与污染物残留在晶圆表面
。
传统的晶圆清洗方法是采用持续的摆动式冲刷进行清洗，然而，这种清洗方法往往存在清洗效果不佳
、
清洗时间长诸多不足之处，特别是边缘颗粒残存较多，在后续的键合过程中会与键合线之间产生反推力，从而导致键合线损坏或者剪切，降低键合的质量
。

技术实现思路

[0004]本申请目的：本申请提供一种晶圆键合前的清洗方法及清洗装置，旨在解决现有的晶圆清洗方法对晶圆边缘清洗效果不理想，残留颗粒较多影响后续键合质量的问题
。
[0005]技术方案：
[0006]一方面，本申请提供一种晶圆键合前的清洗方法，用于在键合步骤之前清洗晶圆，包括如下步骤：
[0007]朝中心定位点喷淋第一清洗介质，进行第一次停留清洗；
[0008]使第一清洗介质沿中心定位点至边缘定位点路径往复喷淋晶圆，进行第一次摆动清洗；
[0009]朝中心定位点喷淋第二清洗介质，进行第二次停留清洗；
[0010]使第二清洗介质沿中心定位点至边缘定位点路径往复喷淋晶圆，进行第二次摆动清洗
。
[0011]在一些实施例中，所述第一次摆动清洗和所述第二次摆动清洗中，设一次摆动周期的时间
T0，所述第一次摆动清洗的时间
T2，所述第二次摆动清洗的时间
T4，满足：
T0:T4＝
1:2
～4，
T2:T4＝
0.5
～
0.8:1
；
[0012]和
/
或，满足：
16s≤T0≤25s。
[0013]在一些实施例中，所述第一次停留清洗的时间
T1，所述第二次停留清洗的时间
T3，满足：
T3≤T1；和
/
或，
[0014]满足：
10s≤T1≤20s
，且
10s≤T3≤20s。
[0015]在一些实施例中，所述第一次停留清洗的时间
T1，所述第二次停留清洗的时间
T3，
满足：0＜
T1‑
T3≤5s。
[0016]在一些实施例中，所述第一次停留清洗步骤和所述第一次摆动清洗步骤中，所述晶圆的第一转速
V1为：
120
～
180rpm
；和
/
或，
[0017]所述第二次停留清洗步骤和所述第二次摆动清洗步骤中，所述晶圆的第二转速
V2为：
160
～
240rpm。
[0018]在一些实施例中，所述第一清洗介质的流速小于或等于第二清洗介质的流速
。
[0019]在一些实施例中，所述第一次停留清洗中的第一清洗介质的第一流速
L1，所述第一次摆动清洗中的第一清洗介质的第二流速
L2，所述第二次停留清洗中的第二清洗介质的第三流速
L3，所述第二次摆动清洗中的第二清洗介质的第四流速
L4，满足：
L1＜
L2≤L4≤L3；和
/
或，
[0020]满足：
0.8L/min≤L1≤1.2L/min
，
1L/min≤L2≤2L/min
，
1L/min≤L3≤2L/min
，且
1L/min≤L4≤2L/min。
[0021]在一些实施例中，所述第一清洗介质为1％氨水或氨水
、
双氧水和水的混合溶液，其中，所述氨水
、
双氧水和水的混合溶液的浓度比：
NH3·
H2O:H2O2:H2O
＝
1:3:80
；和
/
或，
[0022]所述第二清洗介质为去离子水或超纯水
。
[0023]在一些实施例中，当第二清洗介质为超纯水时，所述超纯水经兆声形成兆声超纯水，所述兆声超纯水在所述第二次停留清洗中的第一兆声功率
M1，在所述第二次摆动清洗中的第二兆声功率
M2，满足：
M1:M2＝
1:1
～
1.3
；和
/
或，
[0024]满足：
5.25w≤M1≤10.5w。
[0025]在一些实施例中，在所述第二次摆动清洗之后，朝中心定位点喷淋第二清洗介质，进行第三次停留清洗，所述第三次停留清洗的时间
T5，满足：
T5≤T3；和
/
或
[0026]满足：
10s≤T5≤20s。
[0027]在一些实施例中，所述第一次停留清洗步骤和所述第一次摆动清洗步骤中，所述晶圆的第一转速
V1为：
120
～
180rpm
；和
/
或，
[0028]自所述第二次停留清洗步骤至所述第三次停留清洗步骤中，所述晶圆的第二转速
V2为：
160
～
240rpm。
[0029]在一些实施例中，所述第一转速
V1小于第二转速
V2。
[0030]在一些实施例中，所述第一转速
V1和第二转速
V2满足：
40rpm≤V2‑
V1≤60rpm。
[0031]在一些实施例中，所述第二次停留清洗中的第二清洗介质的第三流速
L3，所述第三次停留清洗中的第二清洗介质的第五流速
L5，满足：
L3≤L5；和
/
或，
[0032]满足：
1L/min≤L5≤2L/min。
[0033]在一些实施例中，所述超纯水经兆声形成兆声超纯水，所述兆声超纯水在所述第二次停留清洗中的兆声功率
M1，在所述第三次停留清洗中的兆声功率
M3，满足：
M1＝
M3；和
/
或，
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种晶圆键合前的清洗方法，其特征在于，在键合步骤之前清洗所述晶圆
(10)
，包括如下步骤：朝所述晶圆
(10)
的中心定位点
(101)
喷淋第一清洗介质，进行第一次停留清洗；使第一清洗介质沿中心定位点
(101)
至所述晶圆
(10)
的边缘定位点
(102)
路径往复喷淋晶圆
(10)
，进行第一次摆动清洗；朝所述中心定位点
(101)
喷淋第二清洗介质，进行第二次停留清洗；使所述第二清洗介质沿中心定位点
(101)
至所述边缘定位点
(102)
路径往复喷淋所述晶圆
(10)
，进行第二次摆动清洗
。2.
根据权利要求1所述的一种晶圆键合前的清洗方法，其特征在于，所述第一次摆动清洗和所述第二次摆动清洗中，设一次摆动周期的时间
T0，所述第一次摆动清洗的时间
T2，所述第二次摆动清洗的时间
T4，满足：
T0:T4＝
1:2
～4，
T2:T4＝
0.5
～
0.8:1
；和
/
或，满足：
16s≤T0≤25s。3.
根据权利要求1所述的一种晶圆键合前的清洗方法，其特征在于，所述第一次停留清洗的时间
T1，所述第二次停留清洗的时间
T3，满足：
T3≤T1；和
/
或，满足：
10s≤T1≤20s
，且
10s≤T3≤20s。4.
根据权利要求3所述的一种晶圆键合前的清洗方法，其特征在于，所述第一次停留清洗的时间
T1，所述第二次停留清洗的时间
T3，满足：0＜
T1‑
T3≤5s。5.
根据权利要求1所述的一种晶圆键合前的清洗方法，其特征在于，所述第一次停留清洗步骤和所述第一次摆动清洗步骤中，所述晶圆
(10)
的第一转速
V1为：
120
～
180rpm
；和
/
或，所述第二次停留清洗步骤和所述第二次摆动清洗步骤中，所述晶圆
(10)
的第二转速
V2为：
160
～
240rpm。6.
根据权利要求1所述的一种晶圆键合前的清洗方法，其特征在于，所述第一清洗介质的流速小于或等于所述第二清洗介质的流速
。7.
根据权利要求6所述的一种晶圆键合前的清洗方法，其特征在于，所述第一次停留清洗中的第一清洗介质的第一流速
L1，所述第一次摆动清洗中的第一清洗介质的第二流速
L2，所述第二次停留清洗中的第二清洗介质的第三流速
L3，所述第二次摆动清洗中的第二清洗介质的第四流速
L4，满足：
L1＜
L2≤L4≤L3；和
/
或，满足：
0.8L/min≤L1≤1.2L/min
，
1L/min≤L2≤2L/min
，
1L/min≤L3≤2L/min
，且
1L/min≤L4≤2L/min。8.
根据权利要求1所述的一种晶圆键合前的清洗方法，其特征在于，所述第一清洗介质为1％氨水或氨水
、
双氧水和水的混合溶液，其中，所述氨水
、
双氧水和水的混合溶液的浓度比：
NH3·
H2O:H2O2:H2O
＝
1:3:80
；和
/
或，所述第二清洗介质为去离子水或超纯水
。9.
根据权利要求1所述的一种晶圆键合前的清洗方法，其特征在于，所述第二清洗介质为超纯水，所述超纯水经兆声形成兆声超纯水，所述兆声超纯水在所述第二次停留清洗中的第一兆声功率
M1，在所述第二次摆动清洗中的第二兆声功率
M2，满足：
M1:M2＝
1:1
～
1.3
；和
/
或，满足：
5.25w≤M1≤10.5w。
10.
根据权利要求3所述的一种晶圆键合前的清洗方法，其特征在于，在所述第二次摆动清洗之后，朝中心定位点
(101)
喷淋所述第二清洗介质，进行第三次停留清洗，所述第三次停留清洗的时间
T5，满足：
...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙晨光，谷海云，马乾志，张雨杭，马坤，姚祖英，魏启旺，张奇，罗朝阳，李志才，
申请(专利权)人：中环领先半导体材料有限公司，
类型：发明
国别省市：