CN102921656A

CN102921656A - 半导体晶圆的清洗装置及其清洗方法

Info

Publication number: CN102921656A
Application number: CN2011102281449A
Authority: CN
Inventors: 顾英
Original assignee: CSMC Technologies Corp
Current assignee: CSMC Technologies Corp
Priority date: 2011-08-10
Filing date: 2011-08-10
Publication date: 2013-02-13

Abstract

本发明提供一种半导体晶圆的清洗装置及其清洗方法，属于半导体芯片制造技术领域。该清洗装置包括水温控制模块，其可以将用于清洗所述半导体晶圆的水控制在42℃至48℃之间。在清洗过程中，用于清洗所述半导体晶圆的水被设置在42℃至48℃。该清洗装置使用该清洗方法时，晶圆的清洗效果好。

Description

半导体晶圆的清洗装置及其清洗方法

技术领域

本发明属于半导体芯片制造技术领域，涉及带水温控制模块的半导体晶圆的清洗装置及其清洗方法。

背景技术

集成电路（IC）芯片的制备过程中，需要经常对用于制造IC的半导体晶圆（Wafer）进行晶圆清洗过程。晶圆清洗的目的是为了去除依附于晶圆表面上的有机化合物、金属杂质或微粒（Particle）等污染物。金属杂质的污染会造成pn界面的漏电、降低栅极氧化层的击穿电压降低等现象；微粒的附着则会影响光刻工艺图案转移的真实性，甚至会造成电路结构的短路。因此，晶圆清洗直接影响集成电路制备的成品率，业界一直追寻最有效的去除有机化合物、金属杂质或微粒等污染物的清洗方法。

图1所示为现有技术的一种清洗装置的结构示意图。该清洗装置10为通常所使用的刷洗机（Scrubber），其是通过刷洗工艺（Scrubber process）来去除晶圆表面的污染物，从而达到清洗晶圆的效果。如图1所示，清洗装置10包括晶圆承载台110，其可***作地以某方向旋转；晶圆90置于晶圆承载台110上；清洗装置10包括喷水装置，具体地，喷水装置包括喷射头132和喷射头臂131，通过喷水装置向晶圆90的表面喷射水以去除其表面污染物；清洗装置10包括清洗刷，具体地，该清洗刷包括刷头142和刷头臂141，通过刷头142相对晶圆90表面运动来物理清除晶圆表面污染物，当然，在晶圆表面性能要求的情况下，为防止刷头的物理接触对表面产生其它缺陷，也可以选择不使用清洗刷来去除污染物。

通过图1所示清洗装置去除半导体晶圆污染物时，在清洗后，其污染物的去除效果不是很好，例如，微粒去除率通常在60%左右。

发明内容

本发明的目的在于，提高对半导体晶圆表面的污染物的清洗效果。

为实现以上目的或者其它目的，本发明提供以下技术方案。

按照本发明的一方面，提供一种半导体晶圆的清洗装置，其包括：水温控制模块，其控制用于清洗所述半导体晶圆的水于42℃至48℃之间。

作为较佳实施例，所述水温控制模块控制所述用于清洗所述半导体晶圆的水基本在45℃。

在之前所述实施例中，较佳地，所述清洗装置还包括喷水装置，所述水温控制模块控制该喷水装置所喷射出的清洗所述半导体晶圆的水的温度。

在之前所述实施例中，较佳地，所述喷水装置包括喷射头和喷射头臂。

在之前所述实施例中，较佳地，所述清洗装置还包括清洗刷。

在之前所述实施例中，较佳地，所述清洗刷包括刷头和刷头臂。

按照本发明的又一方面，提供一种半导体晶圆的清洗方法，其中，用于清洗所述半导体晶圆的水被设置在42℃至48℃。

作为较佳实施例，用于清洗所述半导体晶圆的水基本被设置在45℃。

在之前所述实施例中，较佳地，所述清洗方法还包括步骤：

提供欲清洗的半导体晶圆；以及

通过喷水装置向所述半导体晶圆表面喷射所述水。

在之前所述实施例中，较佳地，所述水为去离子水。

本发明的技术效果是，通过增加水温控制模块来设置用于清洗半导体晶圆的水于42℃至48℃范围内，可以有效去除晶圆表面的污染物，特别是去除其表面的微粒，因此，清洗效果大大提高。

附图说明

从结合附图的以下详细说明中，将会使本发明的上述和其它目的及优点更加完全清楚，其中，相同或相似的要素采用相同的标号表示。

图1是现有技术的一种清洗装置的结构示意图。

图2是按照本发明实施例提供的清洗装置的基本结构示意图。

图3是按照本发明实施例方法提供的半导体晶圆清洗方法的流程示意图。

图4是晶圆在不同水温下进行清洗工艺过程后的效果比对示意图。

具体实施方式

下面介绍的是本发明的多个可能实施例中的一些，旨在提供对本发明的基本了解。并不旨在确认本发明的关键或决定性的要素或限定所要保护的范围。容易理解，根据本发明的技术方案，在不变更本发明的实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的其它实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明，而不应当视为本发明的全部或者视为对本发明技术方案的限定或限制。

图2所示为按照本发明实施例提供的清洗装置的基本结构示意图。在该实施例中，清洗装置20也可以称为刷洗机（Scrubber），其主要是通过刷洗工艺（Scrubber process）来去除晶圆表面的污染物，从而达到清洗晶圆的效果。如图2所示，清洗装置20包括晶圆承载台210，其可以通过动力装置（图中未示出）控制来实现旋转，其旋转方向可以为如图2所示逆时针方向；半导体晶圆90置于晶圆承载台210上，例如，其可以通过负压吸附的方式固定于晶圆承载台210上，其中，晶圆90的被清洗面朝上。

清洗装置20还包括喷水装置，具体地，喷水装置包括喷射头232和喷射头臂231，通过喷水装置朝晶圆90的表面喷射用于清洗的水以去除其表面污染物。在该发明中，清洗装置20还包括水温控制模块220，其主要用来控制从彭水装置所喷射的水温，从而使喷射至晶圆90表面的水的温度大约在42℃至48℃范围内（即大于或等于42℃、小于或等于48℃）。水温控制模块220的具体结构不是限制性的，本领域技术人员可以实现各种具体结构形式的水温控制模块220。

在又一实施例中，清洗装置20还可以包括清洗刷，具体地，该清洗刷包括刷头242和刷头臂241，在刷洗工艺过程中，通过刷头242相对晶圆90表面运动来物理清除晶圆表面污染物。当然，在晶圆表面性能要求的情况下，为防止刷头的物理接触对表面产生其它缺陷，也可以选择不使用清洗刷来去除污染物。

图3所示为按照本发明实施例方法提供的半导体晶圆清洗方法的流程示意图。以下结合图2所示实施例的清洗装置20对该清洗方法进行说明。

首先，步骤S31，提供欲清洗的半导体晶圆。

在该步骤中，晶圆90具体在芯片制造中所处的工艺节点不是限制性的，例如，其可以是在生成氧化硅层后来清洗晶圆表面。因此，晶圆90的欲清洗的表面可以是硅、多晶硅、氧化硅、氮化硅或金属材料等。

进一步，步骤S32，将晶圆置于清洗装置中。

在该步骤中，如图2所示，将晶圆90固定置于清洗装置20的晶圆承载台210上，晶圆90与晶圆承载台210同步转动。

进一步，步骤S33，清洗装置所提供的用于清洗的水的温度设置在42℃-48 ℃。

在该步骤中，通过控制水温控制模块220，使喷射头232所喷出的水的温度被设置在42℃-48 ℃范围内，较佳地，其水温可以设置在45℃。通过实验发现，当水温被设置在42℃-48 ℃范围内时，污染物（尤其是微粒）更容易被清洗去除，这是由于水温会直接影响晶圆表面的污染物的表面活性。优选地，清洗的水采用去离子水（DIW）。

进一步，步骤S34，通过喷水装置向晶圆表面喷射该水。

在该步骤中，设定水的流速、喷射压力等参数，通过喷射头232对准晶圆90的表面冲洗，同时，晶圆作旋转运动（例如如图所示方向）。在一定时间后，结束清洗过程。

在又一实施例中，如果刷头242不会对清洗表面产生物理缺陷、或者特定工艺可以接受这种物理缺陷，那么可以控制刷头臂241将刷头242置于晶圆表面，在冲洗的同时，以刷头242物理去除污染物，清洗效果将更好。刷头242也可以自身作旋转运动（例如如图所示方向）。

至此，清洗过程基本结束，晶圆表面所残存的水珠或水痕等，可以按常规的方法去除。

通过应用图2所示清洗装置对晶圆进行清洗后，发现晶圆表面的污染物去除效果更佳，特别是晶圆表面的微粒，其去除率基本可以提高10%以上。为实验验证以上技术效果，选择在水温分别23℃、45℃、60℃三种条件下分别对晶圆进行了清洗（其它工艺条件相同），以实现技术效果的比对。

图4所示为晶圆在不同水温下进行清洗工艺过程后的效果比对示意图。如图4所示，晶圆上所示出的污染物不仅包括微粒，在该技术效果的比对过程中，主要对微粒的去除进行了统计。

在水温被设置在23℃时，以23℃的水温进行清洗后，通过检测发现，微粒由20个变为10个，因此，其微粒去除率在50%。

在水温被设置在45℃时，以45℃的水温进行清洗后，通过检测发现，微粒由26个变为8个，因此，其微粒去除率在69%左右。

在水温被设置在60℃时，以60℃的水温进行清洗后，通过检测发现，微粒由17个变为8个，因此，其微粒去除率在53%左右。

因此，可以验证，图3所示的方法能更有效地去除晶圆表面的微粒。

以上的描述中，为描述的清楚和简明，并没有对图中所示的所有多个部件、或所有的步骤进行详细描述，清洗装置的某些常规部件（例如水槽、水循环***等）、清洗中的常规步骤（例如晶圆旋转速度控制等）对于本领域技术人员来说，都是熟悉而且明显的。

以上例子主要说明了本发明半导体晶圆的清洗装置及其清洗方法。

尽管只对其中一些本发明的实施方式进行了描述，但是本领域普通技术人员应当了解，本发明可以在不偏离其主旨与范围内以许多其他的形式实施。因此，所展示的例子与实施方式被视为示意性的而非限制性的，在不脱离如所附各权利要求所定义的本发明精神及范围的情况下，本发明可能涵盖各种的修改与替换。

Claims

1.一种半导体晶圆的清洗装置，其特征在于，包括：

水温控制模块，其控制用于清洗所述半导体晶圆的水于42℃至48℃之间。

2.如权利要求1所述的清洗装置，其特征在于，所述水温控制模块控制所述用于清洗所述半导体晶圆的水基本在45℃。

3.如权利要求1或2所述的清洗装置，其特征在于，所述清洗装置还包括喷水装置，所述水温控制模块控制该喷水装置所喷射出的清洗所述半导体晶圆的水的温度。

4.如权利要求3所述的清洗装置，其特征在于，所述喷水装置包括喷射头和喷射头臂。

5.如权利要求1或2所述的清洗装置，其特征在于，所述清洗装置还包括清洗刷；所述清洗刷包括刷头和刷头臂。

6.一种半导体晶圆的清洗方法，其特征在于，用于清洗所述半导体晶圆的水被设置在42℃至48℃。

7.如权利要求6所述的清洗方法，其特征在于，用于清洗所述半导体晶圆的水基本被设置在45℃。

8.如权利要求6所述的清洗方法，其特征在于，还包括步骤：

提供欲清洗的所述半导体晶圆；以及

通过喷水装置向所述半导体晶圆表面喷射所述水。

9.如权利要求6所述的清洗方法，其特征在于，所述水为去离子水。