CN110416060B - 用于清洗半导体晶片的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本公开的实施例涉及一种用于对工艺中晶片进行清洗的方法和设备。该方法包括使工艺中晶片旋转，使功能水施加至旋转的工艺中晶片的表面，以在旋转的工艺中晶片上产生流动的功能水膜，使得工艺中晶片的表面由超声波装置清洗第一时段，引起超声波装置升起和/或增加旋转的工艺中晶片的旋转速度以使超声波装置与流动的功能水膜分离，在超将声波器件从功能水膜分离并使晶片表面干燥之后将功能水施加至旋转的晶片的表面达第二时段。

Description

用于清洗半导体晶片的方法和设备
技术领域
本公开的实施例总体上涉及半导体器件制造，并且更具体地涉及用于清洗半导体晶片的方法和装置。
背景技术
集成电路制造过程通常可以分为前端线路(FEOL)加工和后端线路(BEOL)加工。FEOL工艺专注于构成集成电路的不同器件的制造，而BEOL工艺专注于在集成电路的不同器件之间形成金属互连。在FEOL工艺中，通常形成浅沟槽隔离结构和栅极或存储器堆叠。这些结构由于尺寸越来越小以及用于形成结构的材料类型而变得脆弱。BEOL工艺也可能具有脆弱结构，诸如低k电介质材料或多晶硅互连线中的双镶嵌蚀刻开口。通常，BEOL处理包括一个或多个化学机械平坦化(CMP)工艺步骤，其本身是易脏的工艺。
在过去几年中，半导体制造工艺中采用的光致抗蚀剂清洁或剥离步骤的数量大大增加。越来越多的离子注入步骤对数量的增长起了很大的作用。目前的高电流或高能量注入(例如等离子体)操作是最苛刻的，因为它们需要获得高度的晶片清洁度，同时最小化或消除光刻胶突起，表面残留物和金属污染，同时基本上不需要衬底/结损失或氧化物损失。类似地，半导体制造工艺将典型地包括一个或多个CMP工艺，其通常采用研磨浆料和旋转垫/刷子来实现表面平面化。随着器件缩小到更小尺寸，半导体制造过程中的缺陷最小化对整体成功非常重要。然而，半导体器件以及CMP垫/刷经常被需要移除的颗粒污染，以便成功和有效地制造器件。
由于在制造半导体器件期间通常需要非常高水平的清洁度，因此在后续处理之前通常需要多个清洗步骤以从衬底表面去除杂质或颗粒。典型的表面准备程序可以包括蚀刻、清洗、冲洗和干燥步骤。在典型的清洗步骤期间，基材可以暴露于可包含过氧化氢和氢氧化铵和/或盐酸、和/或硫酸和/或氢氟酸的混合物的清洁溶液。在清洗后，使用超纯水冲洗基材，然后使用若干种已知干燥工艺中的一种进行干燥。在一些情况下，清洗溶液可以结合声学清洗方法，例如超声波，兆超声波等。
因此，期望具有能够去除不希望的颗粒或残余物而不会不利地降低或改变装置性能的方法和设备。
发明内容
本文公开了一种用于清洗半导体晶片的工艺和设备。
在第一方面中，提供了一种用于清洗工艺中晶片的方法。该方法包括使工艺中的晶片旋转，使功能水(function water)施加至旋转的工艺中晶片的表面，以在旋转的、工艺中的晶片上产生流动的功能水膜，从而使得旋转的工艺中的晶片的表面在第一时段内由超声波装置清洗，从而导致超声波装置升高和/或加速旋转的工艺中晶片的旋转速度，以将超声波装置与流动的功能水膜分离，在将超声波装置与功能水膜分离之后，使功能水施加至旋转的晶片的表面第二时段，以及使晶片表面干燥。
第二方面，提供了一种清洗设备。该清洗设备包括：保持工艺中晶片的夹盘，可操作以旋转夹盘的旋转装置，可操作以清洗工艺中晶片的表面的超声波装置，至少一个流体提供装置，其可操作以提供以下至少一种：去离子水、功能水和干燥气体到工艺中晶片的表面；以及控制装置，其可操作以控制所述夹盘、所述旋转装置、所述超声波装置和所述至少一个流体以执行清洗方法。该方法包括使工艺中晶片旋转，使功能水施加至旋转的工艺中晶片的表面，以在旋转的工艺中的晶片上产生流动的功能水膜，使得旋转的晶片的表面在第一时段内由超声波装置清洗，导致超声波装置升高和/或加速旋转的工艺中晶片的旋转速度以将超声波装置与流动的功能水膜分离，在将超声波装置与功能水膜分离之后，使功能水施加至旋转的晶片的表面第二时段，以及使晶片表面干燥。
第三方面，提供了一种计算机可读存储介质。该计算机可读存储介质包括用于使清洗设备执行清洗方法的指令。该方法包括使工艺中的晶片旋转，使功能水施加至旋转的工艺中晶片的表面，以在旋转的工艺中的晶片上产生流动的功能水膜，使得旋转的晶片的表面在第一时段内由超声波装置清洗，导致超声波装置升高和/或加速旋转的工艺中晶片的旋转速度以将超声波装置与流动的功能水膜分离，在将超声波装置与功能水膜分离之后，使功能水施加至旋转的晶片的表面第二时段，以及使晶片表面干燥。
应该理解的是，该概述不旨在识别在此描述的主题的实现的关键或基本特征，也不旨在用于限制在此描述的主题的范围。通过以下描述，在此描述的主题的其他特征将变得容易理解。
附图说明
通过本文结合附图描述的主题的示例实施例的更详细的描述，本文描述的主题的以上和其它目的，特征和优点将变得更加明显，其中在主题的示例实施例中，在此描述的内容，相同的附图标记通常表示相同的组件
图1示出根据本公开的一个实施例的示例性清洗装置；
图2示出根据本公开的一个实施例的示例性清洗工艺；
图3示出根据本公开的一个实施例的示例性清洗工艺；
图4示出根据本公开的一个实施例的示例性清洗工艺；以及
图5示出根据本公开的一个实施例的示例清洗工艺。
具体实施方式
在下文中，将参考多个实施例来讨论在此描述的主题。应该理解的是，对这些实施例的讨论是为了使本领域普通技术人员能够更好地理解并由此实现本文所描述的主题，而不是意味着对这里描述的主题的范围的任何限制。
如本文所使用的，术语“包括”及其变体应被解释为意指“包括但不限于”的开放术语。术语“基于”应被解释为“至少部分地基于。术语“实施例“或”一个实施例“应解释为”至少一个实施例“。术语”另一实施例“应解释为”至少一个其他实施例“。术语“功能水”可指代将诸如氢气，氧气，氮气或臭氧等特定气体溶解于水中并含有少量化学品(例如氨)的溶液。功能水可用于清洗半导体晶片。功能水的示例可以包括FWH2、FWN2、FWO2、DIO3、FOM、SC1、DSP和TMAH中的至少一个，其中FWH2、FWN2、FWO2可以分别指溶解H2、N2和O2的溶液。例如，FWO2指的是功能水+O2。在本公开中，DIO3是指臭氧化的去离子水，FOM是指臭氧化的去离子水+氢氟酸(HF)，SC1是指标准清洗化学品1---氢氧化铵和过氧化氢混合物，DSP是指稀释的硫酸过氧化物，TMAH是指四甲基氢氧化铵(tetramethylammonium hydroxide)。其他定义也可以在下面的描述中明确和隐含地包括。
下面可以描述一些值或数值范围。应该理解的是，这些值和值范围仅用于说明的目的，这对于实践在此描述的主题的构思可能是有利的。然而，这些示例的描述并非意图以任何方式限制本文所述主题的范围。根据具体的应用场景和需求，可以另外设置值或取值范围。
另外，下面可以描述一些具体的材料。应该理解的是，这些材料仅用于说明的目的，这对于实践在此描述的主题的构思可能是有利的。然而，这些示例的描述并非意图以任何方式限制本文所述主题的范围。根据具体的应用场景和需求，可以选择其他材料。
如上所述，半导体晶片可以进行各种处理，例如CMP，沟槽蚀刻，光刻处理等，从而在半导体晶片的表面产生各种污染物。因此，在FEOL和BEOL处理过程中，半导体晶片需要大量清洗。
图1示出根据本公开的实施例的示例性清洗设备10。清洗设备10可以用于实施本文的工艺。清洗设备10包括夹盘16、旋转装置14、流体提供装置18、马达22、经由臂23和导螺杆(leading screw)24耦合至马达22的超声波装置15以及控制装置12。夹盘16可操作以保持工艺内晶片11。旋转装置14可以是耦合至夹盘16的马达，并且可操作以旋转夹盘16，使得工艺中晶片11可以相应地旋转。控制装置12可以是计算装置，例如计算机，具有执行指令的处理器和存储指令的存储器等等。例如，转速可以由控制装置12控制，并且从1rpm至3000rpm变化。
控制装置12控制流体提供装置18，使得流体提供装置18可以通过至少一个喷嘴19将去离子水、功能水和干燥气体中的至少一种提供给工艺中晶片11的表面。在一些实施例中，至少一个喷嘴19可以包括多个喷嘴以分别提供去离子水、功能水和干燥气体。备选地，在其他一些实施例中，至少一个喷嘴19可以包括一个喷嘴以依次提供去离子水、功能水和干燥气体。在流体提供装置18在工艺中晶片11的表面的中心处喷洒液体的情况下，可以在工艺中晶片11的表面形成流动液体膜13。随着液体喷洒，液体从工艺中晶片11的中心流向***，然后飞离***。
超声波装置15包括与谐振器17声学耦合的压电换能器21。换能器21被电激励，使得它振动并且谐振器17将高频声能传输到流动的液体膜13中。控制装置12控制马达以沿着导螺杆24向上或向下移动超声波装置15。控制装置12还控制换能器21和谐振器17以提供超声波或兆声波。基于控制装置12的控制，超声波装置15可操作为上下移动，以在谐振器17与工艺中晶片11的上表面之间形成间隙。在清洗期间，间隙可填充以下之一：去离子水，功能水和干燥气体。这个间隙可以是可变的，以达到更好的清洗效果。间隙设定的细节可以在WO2010066081A1中找到，其内容出于所有目的通过引用整体并入本文。此为，超声波装置15可以基于控制装置12的控制而可操作地以各种功率操作。应当理解，超声波装置15的配置仅是示例性实施方式，而不是对于本发明的范围提出任何限制披露。超声波设备的任何其他合适的实现也是可能的。
例如，示例性清洗设备10可以位于具有风扇过滤器单元(FFU)和排气单元(未示出)的超洁净室中。FFU和排气单元可以由控制装置12控制，或者可以独立控制。取决于腔室的清洗度要求，FFU可操作以以0.1m/s和2m/s之间的速度，优选地在0.2m/s和0.8m/s之间的速度供应空气。取决于腔室的清洗要求，排气单元可操作以排出空气以将腔室排气压力(EXH)设定在1Pa和1000Pa之间，优选地在70Pa和400Pa之间。
图2示出根据本公开的实施例的示例性清洗工艺100。在框102处，控制装置12使工艺中的晶片11旋转。在一个示例中，工艺中晶片11可以以600rpm的速度旋转。
在框104处，控制装置12使流体提供装置18将功能水施加至旋转的工艺中晶片11的表面，以在旋转的工艺中晶片11上产生流动的功能水的膜。在例如，功能水可以是将N2溶解在水中并含有少量化学品(例如氨)的溶液。例如，对于12英寸晶片而言，功能水的流速可以在1l pm至3lpm之间，优选在1.2lpm至2lpm之间，更优选为1.8lpm。例如，对于8英寸晶片而言，功能水的流速可以在0.5lpm-2lpm之间，优选在1lpm-1.5lpm之间，更优选为1.2lpm。功能水包括FWN2、FWH2、FWO2、臭氧去离子水(DIO3)、FOM、SC1、DSP和TMAH中的至少一种。转速可以从600转/分(rpm)降至50rpm以下。应该理解的是，上述范围和功能水仅仅是示例性实施方式，对于本公开的范围没有提出任何限制。任何其他合适的实现也是可能的。
在框106处，控制装置12使超声波装置15降低谐振器17，从而谐振器17浸入流动的功能水的膜中，并且在谐振器17与旋转的工艺中晶片11之间形成间隙。控制装置12进一步使超声波装置15在功能水膜上施加超声波或兆声波达第一时段，以清洗工艺中的晶片11。因此，工艺中晶片11的表面可以被冲洗，并且可以迫使颗粒与工艺中晶片11的表面分离。在颗粒从工艺中晶片11的表面移除并且混入功能水的情况下，可以用流动的功能水将颗粒从旋转的工艺中晶片11冲走。
在第一时段期间，转速可以在10rpm至50rpm之间，优选在25rpm至35rpm之间。在一个示例中，超声波装置被配置为以10W和100W之间的功率操作，优选地在20W和50W之间。例如，对于12英寸晶片而言，超声波装置被配置为在20W和50W之间的功率运行。例如，对于8英寸晶片而言，超声波设备配置为在10W至30W之间的功率运行。在一个例子中，第一时段大于20秒，优选大于30秒。应该理解的是，上述范围仅仅是示例实现，而不对本公开的范围提出任何限制。任何其他合适的实现也是可能的。通过向流动的功能水膜施加超声波/兆声波，可以迫使粘附在工艺中晶片11的表面的颗粒从工艺中晶片11的表面分离。
在框108处，控制装置12使超声波装置15升高，从而谐振器17与流动的功能水膜分离。备选地，可以增加旋转速度以迫使工艺中晶片11表面的功能水流更快地流动，从而流动的功能水膜变薄以与谐振器17分离。在一个示例中，旋转速度可以从低于50rpm增加至高于300rpm。在一个示例中，超声波装置15的提升和旋转速度的增加都可以用来将谐振器17与流动的功能水膜分开。应该理解的是，上述范围仅仅是示例实现，而不对本公开的范围提出任何限制。任何其他合适的实现也是可能的。
在框110处，控制装置12使流体提供装置18继续施加功能水达第二时段。在第二时段期间，转速可以在300rpm至1000rpm之间，优选在500rpm至700rpm之间。在一个示例中，第二时段可以大于2秒，优选地大于4秒。应该理解的是，上述范围仅仅是示例实现，而不对本公开的范围提出任何限制。任何其他合适的实现也是可能的。例如，第二时段可以在5秒到15秒之间。通过继续施加第二时段的功能水，功能水中的氨可以增加颗粒表面的ζ(zeta)电势。由于氨是弱电解质，因此可以增加功能水的pH值。随着pH值增加，ζ电位增加，以防止其表面具有大的负ζ电位的颗粒重新粘附到旋转的工艺中晶片11的表面，从而可以将颗粒从旋转的表面移除。应当理解的是，氨仅仅是示例性实施方式，而不对本公开的范围提出任何限制。任何其他可以增加颗粒的ζ电位的合适实施也是可能的。以这种方式，半导体器件的产量可以显着提高。另外，可以增加旋转速度以实现更好的颗粒去除。
在功能水包含H2气体和氨的情况下，施加超声波或兆声波以实现更好的表面颗粒去除效率是特别有利的。超声波或兆声波可能在流动的功能水膜13中引起微小气泡。由于氢的特殊物理化学性质，H2气体也在工作。气泡爆裂促使颗粒从工艺中晶片11的表面分离。而且，溶解在功能水膜13中的H2气体将产生更多的H自由基，这有利于表面钝化。因此，在这种情况下可以产生更少的化学氧化物并且可以实现更好的表面颗粒去除效率。另外，由于更好的表面颗粒去除效率，因此化学成本和DIW成本可以降低。
在框112处，控制装置12使工艺中晶片11的表面干燥。在一个示例中，控制装置12可以使得流体提供装置18提供非反应性气体以吹扫工艺中晶片11的表面。非反应性气体包括N2、异丙醇(IPA)、惰性气体中的至少一种。另外，控制装置12可以使工艺中晶片11的旋转速度从例如600rpm增加至大于1000rpm，例如1900rpm。应该理解的是，上述范围仅仅是示例实现，而不对本公开的范围提出任何限制。任何其他合适的实现也是可能的。
应该理解的是，DIW可以随时施加至工艺中晶片11的表面。例如，可以在清洗工艺开始时、在清洗工艺结束时、在应用FW之前、在应用FW之后或其任何组合之后，应用DIW。通过应用DIW，工艺中晶片11的表面可以被进一步清洗，或者可以避免任何潜在的FW冲突。
图3示出根据本公开的实施例的示例性清洗工艺200。清洗工艺200可以用于平坦化清洗、过孔清洗和图案清洗。平坦化清洗包括CMP后清洗、注入清洗、蚀刻后清洗、金属化前(pre-metal)清洗和金属化后(post-metal)清洗中的至少一种。过孔清洗包括预清洗、后清洗和后蚀刻清洗中的至少一种。图案清洗包括预清洗、后清洗和后蚀刻清洗中的至少一种。
在框202处，控制装置12使工艺中晶片11旋转，并且使流体提供装置18在工艺中晶片11的表面施加去离子水(DIW)。例如，工艺中晶片11可以以600rpm的速度旋转，并且DIW以1.8lpm的流速喷洒在工艺中晶片11的表面达10秒。就此而言，工艺中晶片11可以被预先冲洗。
在框203处，控制装置12使流体提供装置18将功能水施加至旋转的工艺中晶片11的表面，以在旋转的工艺中晶片11上产生流动的功能水膜。
在框204处，控制装置12使工艺中晶片11的旋转速度减慢，并且使得流体供给装置18在工艺中晶片11的表面施加功能水达至少一秒。在一个例子中，功能水可以是将N2溶解在水中并含有少量化学品(例如氨)的溶液。应该理解，可以根据清洗的目的使用其他功能水。功能水可以以1.8lpm的流量提供，并且转速可以从600rpm降低至100rpm。
在框206处，控制装置12使超声波装置15向下移动，使得谐振器17可浸入由流动的功能水形成的流动的功能水膜中。这可以独立地发生，或者可以在将功能水施加至工艺中晶片11的表面的同时发生。因此可以在谐振器17和工艺中晶片11的表面之间形成间隙，并且该间隙中填充由流动的功能水膜。超声波或兆声波因此可以施加至流动的功能水膜，以清洗工艺中晶片11的表面。控制装置12使旋转装置14减慢旋转速度。例如，转速可以从100rpm降低到30rpm。
在框208处，在继续施加功能水的同时，控制装置12使超声波装置15以45W的功率上下移动达30秒的时段，从而间隙在该时段期间可变化，如WO2010066081A1中所述。另外，超声波或兆声波功率在清洗晶片的时段期间可以变化。
在框210处，在继续施加功能水的同时，控制装置12使旋转装置14增加旋转速度，并使超声波装置15向上移动达至少1秒的时段。在一个例子中，转速可以从30rpm增加至100rpm。就此而言，谐振器17可以与流动的功能水膜分离。备选地，旋转速度可以从30rpm增加至600rpm，而不向上移动谐振器17，以将谐振器17与流动的功能水膜分开。在一个示例中，谐振器17可通过提升超声波装置15并增加旋转速度而与流动的功能水膜分离。
在框212处，在继续施加功能水的同时，控制装置12使旋转装置14进一步增加旋转速度达至少4秒的时段。可以理解，功能水可以在块203-212期间连续施加。在谐振器17已经向上移动的情况下，在此期间，转速可以从100rpm增加至600rpm。在转速增加至600rpm的情况下，在此期间，转速可以增加至大于600rpm，例如1000rpm。
在框214处，控制装置12使流体提供装置18将DIW喷洒到旋转的工艺中晶片11达至少10秒的时段。在此期间，DIW以1.8lpm的流量喷洒。在框216处，控制装置12可使旋转装置14增加旋转速度以干燥工艺中晶片11，并使流体提供装置18以5lpm的流速将N2喷洒到旋转的晶片11上。工艺中晶片11持续至少15秒的时段。流速可以从3至6lpm选择。在一个例子中，转速可以从600rpm增加至1900rpm。因此，旋转的晶片11的表面可以被干燥。
图4示出根据本公开的实施例的示例性清洗工艺300。清洗工艺300可以用于平坦化清洗、过孔清洗和图案清洗。平坦化清洗包括CMP后清洗、注入清洗和蚀刻后清洗中的至少一种。过孔清洗包括预清洗、后清洗和后蚀刻清洗中的至少一种。图案清洗包括预清洗、后清洗和后蚀刻清洗中的至少一种。
在框302处，控制装置12使工艺中晶片11旋转，并且使流体提供装置18在工艺中晶片11的表面施加去离子水(DIW)。举例来说，工艺中晶片11可以以600rpm的速度旋转，并且DIW以1.8lpm的流速喷洒在工艺中晶片11的表面达10秒。就此而言，工艺中晶片11可以被预先冲洗。
在框304处，控制装置12使得流体提供装置18以1lpm至3lpm之间的流速在旋转的晶片11的表面施加稀释的氢氟酸(DHF)达至少40秒的时段，从而可以蚀刻旋转的晶片11的表面的氧化物层。在一个实例中，DHF的流速可以是1.8lpm，并且DHF的浓度按体积计可以选自1:25至1：1000。另外，控制装置12可以使旋转装置14将旋转速度从600rpm降低至450rpm，以获得更好的蚀刻效果。
在框306处，控制装置12使流体提供装置18在工艺中晶片11的表面施加功能水达至少4秒，以用于预冲洗旋转的工艺中晶片11的表面。在一个例子中，功能水可以是将H2溶解在水中并含有少量化学品(例如氨)的溶液。应该理解，可以根据清洗的目的使用其他功能水。功能水可以以1.8lpm的流速提供。另外，控制装置12可使旋转装置14将转速从450rpm增加至600rpm，以获得更好的预冲洗效果。
在框307处，继续在晶片11的表面施加功能水，以在旋转的工艺中晶片11上产生流动的功能水膜。
在框308处，当继续将功能水喷洒在工艺中晶片11的表面时，控制装置12使得工艺中晶片11的转速减速达至少一秒。在一个示例中，旋转速度可以从600rpm降低到100rpm。
在框310处，控制装置12使超声波装置15向下移动，从而谐振器17可以浸入由功能水流动形成的流动的功能水膜中。因此，可以在谐振器17和工艺中晶片11的表面之间形成间隙，并且该间隙填充有流动的功能水膜。超声波或兆声波因此可以施加至流动的功能水膜以清洗工艺中晶片11的表面。控制装置12使旋转装置14降低旋转速度。例如，转速可能从100rpm降低到30rpm。
在框312处，在继续施加功能水的同时，控制装置12使超声波装置15以45W的功率向上和向下移动达30秒的时段，使得间隙可以在时段期间变化，如WO2010066081A1中所述。另外，超声波或兆声波功率在清洗晶片的时段内可以变化。
在框314处，在继续施加功能水的同时，控制装置12使旋转装置14增加旋转速度，并使超声波装置15向上移动达至少1秒的时段。在一个例子中，转速可以从30rpm增加至100rpm。就此而言，谐振器17可以与流动的功能水膜分离。备选地，旋转速度可以从30rpm增加至600rpm，而不向上移动谐振器17以将谐振器17与流动的功能水膜分开。在一个示例中，超声波装置15的提升和旋转速度的增加都可以用来将谐振器17与流动的功能水膜分开。
在框316处，在继续施加功能水的同时，控制装置12使旋转装置14进一步增加旋转速度达至少4秒的时段。可以理解，功能水可以在框306-316期间连续施加。在谐振器17已经向上移动的情况下，在此期间转速可以从100rpm增加至600rpm。在转速增加至600rpm的情况下，在此期间转速可增加至大于600rpm，例如1000rpm。
在框318处，控制装置12使流体提供装置18将DIW喷洒到旋转的工艺中晶片11达至少10秒的时段。在此期间，DIW以1.8lpm的流量喷洒。在框320处，控制装置12可以使旋转装置14增加旋转速度，并且使得流体提供装置18以5lpm的流速将N2喷洒到旋转的工艺中晶片11达到至少15秒。流速可以从3lpm至6lpm之间选择。在一个例子中，转速可以从600rpm增加至1900rpm。因此，旋转的晶片11的表面可以被干燥。
图5示出根据本公开的实施例的示例性清洗工艺400。清洗工艺400可以用于平坦化清洗和接触清洗。平坦化清洗包括CMP后清洗，预清洗和清除后蚀刻中的至少一种。
在框402处，控制装置12使工艺中的晶片11旋转，并且使流体提供装置18在工艺中晶片11的表面施加去离子水(DIW)。举例来说，工艺中晶片11可以以600rpm的速度旋转，并且DIW以1.8lpm的流速喷洒在工艺中晶片11的表面达10秒。如此，工艺中晶片11可以被预先冲洗。
在框404处，控制装置12使流体提供装置18在旋转的晶片11的表面以在1lpm和3lpm之间的流速施加经稀释的氢氟酸(DHF)达至少40秒的时段，从而表面的氧化物层可被蚀刻。在一个实施例中，例如，DHF的流量可以是1.8lpm，DHF的浓度按体积计算可以选自1:25至1：1000。另外，控制装置12可以使旋转装置14将旋转速度从600rpm降低至450rpm，以获得更好的蚀刻效果。
在框406处，控制装置12使流体提供装置18以1lpm至3lpm的流速在旋转的工艺中晶片11的表面施加臭氧化的去离子水(DIO3)达到至少20秒，使得晶片11的表面可以被后冲洗。在一个示例中，DIO3的流速可以是1.8lpm，并且DIO3的浓度可以选自20至50ppm。另外，控制装置12可以使旋转装置14将转速从450rpm增加至600rpm，以获得更好的后冲洗效果。
在框408处，控制装置12使流体提供装置18在工艺中晶片11的表面施加功能水达至少4秒，以预冲洗旋转的工艺中晶片11的表面。在一个例子中，功能水可以是将H2溶解在水中并含有少量化学品(例如氨)的溶液。应该理解，可以根据清洗的目的使用其他功能水。功能水可以以1.8lpm的流量提供。
在框409处，继续在晶片11的表面施加功能水，以在旋转的工艺中晶片11上产生流动的功能水膜。
在框410处，控制装置12在继续喷洒工艺中晶片11的表面的功能水的同时，使工艺中晶片11的转速减慢达至少1秒。在一个示例中，旋转速度可以从600rpm降低到100rpm。
在框412处，控制装置12使超声波装置15向下移动，使得谐振器17可浸入通过流动功能水而形成的流动的功能水膜中。因此谐振器17和工艺中晶片11的表面之间可以形成间隙，并且该间隙填充有流动的功能水膜。超声波或兆声波因此可以施加至流动的功能水膜以清洗工艺中晶片11的表面。控制装置12使旋转装置14降低旋转速度。例如，转速可能从100rpm降低到30rpm。
在框414处，在继续施加功能水的同时，控制装置12使超声波装置15以45W的功率向上和向下移动达30秒的时段，从而间隙在此期间可变化，如WO2010066081A1中所述。另外，超声波或兆声波功率在该时段期间可以变化，以高效地清洗晶片。
在框416处，在继续施加功能水的同时，控制装置12使旋转装置14增加旋转速度，并使超声波装置15向上移动达至少1秒的时段。在一个例子中，转速可以从30rpm增加至100rpm。就此而言，谐振器17可以与流动的功能水膜分离。备选地，旋转速度可以从30rpm增加至600rpm，而不向上移动谐振器17，以将谐振器17与流动的功能水膜分开。在一个示例中，超声波装置15的提升和旋转速度的增加都可以用来将谐振器17与流动的功能水膜分开。
在框418处，在继续施加功能水的同时，控制装置12使旋转装置14进一步增加旋转速度达至少4秒的时段。可以理解，功能水可以在框408-418期间连续施加。在谐振器17已经向上移动的情况下，在此期间转速可以从100rpm增加至600rpm。在转速增加至600rpm的情况下，在此期间转速可增加至大于600rpm，例如1000rpm。
在框420处，控制装置12使流体提供装置18将DIW喷洒到旋转的工艺中晶片11达至少10秒的时段。在此期间，DIW以1.8lpm的流速喷洒。
在框422处，控制装置12可使旋转装置14增加旋转速度，并使流体提供装置18以5lpm的流速将N2喷洒到旋转的工艺中晶片11上达至少15秒的时间。流速可以从3lpm至6lpm之间选择。在一个例子中，转速可以从600rpm增加至1900rpm。因此，旋转的晶片11的表面可以被干燥。
应当理解的是，上述过程仅仅是示例实现，并不对本公开的范围提出任何限制，并且上述过程可以体现为存储在计算机可读存储介质上的指令。在一些实现中，计算机可读存储介质可以是控制装置12中的存储器。当指令被执行时，控制装置12使装置10执行上述清洗处理。在一些其他实现中，计算机可读存储介质可以位于除了控制装置12之外的设备上，并且控制装置12可以用于访问计算机可读存储介质上的指令，以使设备10执行以上过程。
在下文中，将列出本公开的一些示例实现。
在一些实施例中，提供了一种用于清洗工艺中晶片的方法。该方法包括：使工艺中的晶片旋转；使功能水施加至旋转的工艺中晶片的表面，以在旋转的工艺中晶片上产生流动的功能水膜；使工艺中晶片的表面由超声波装置清洗达第一时段；使超声波装置升起和/或加速旋转的工艺中晶片的旋转速度，以将超声波装置与流动的功能水膜分开；在将超声波装置从功能水膜分离之后，使功能水被施加至旋转的工艺中晶片的表面达第二时段；以及使工艺中晶片的表面干燥。
在一些实施例中，使得旋转的工艺中晶片的旋转速度增加包括使得旋转的工艺中晶片的旋转速度从低于50rpm增加至高于300rpm。
在一些实施例中，功能水包括FWN2、FWH2、FWO2、DIO3、FOM、SC1、DSP和TMAH中的至少一种。
在一些实施例中，第一时段大于20秒，并且第二时段大于2秒。
在一些实施例中，第一时段大于30秒，并且第二时段大于4秒。
在一些实施例中，使工艺中晶片的表面干燥包括使工艺中晶片的表面以非反应性气体吹扫，同时以第二速度旋转工艺中晶片。
在一些实施例中，非反应性气体包括N2、异丙醇(IPA)和惰性气体中的至少一种，并且其中第二速度大于1000rpm。
在一些实施例中，超声波装置被配置为以10W和100W之间的功率操作，并且超声波装置包括在谐振器和旋转的工艺中晶片的表面之间形成间隙的谐振器。
在一些实施例中，超声波装置被配置为以20W和50W之间的功率操作，并且间隙是可变的。
在一些实施方案中，功能水以第一时段和第二时段期间以1lpm和3lpm之间的流速施加。
在一些实施方案中，功能水在第一时段和第二时段期间以1.2lpm和2lpm之间的流速施加。
在一些实施例中，旋转的工艺中晶片在第一时段期间以10rpm至50rpm之间的第一速度旋转，并且旋转的工艺中晶片在第二时段期间以300rpm至1000rpm之间的第三速度旋转。
在一些实施例中，旋转的工艺中晶片在第一时段期间以25rpm至35rpm之间的第一速度旋转，并且旋转的工艺中晶片在第二时段期间以500rpm至700rpm之间的第三速度旋转。
在一些实施例中，该方法还包括：在将功能水施加至旋转的工艺中晶片的表面之前，使去离子水施加至旋转的工艺中晶片的表面达第三时段；以及在第二时段之后的第四时段期间使去离子水施加至旋转的工艺中晶片的表面。
在一些实施例中，第三时段大于4秒，并且第四时段大于10秒。
在一些实施例中，该方法还包括使空气以0.2m/s和0.8m/s之间的速度供应；以及使空气排出以将室排气压力(EXH)设定在70帕和200帕之间。
在一些实施例中，该方法还包括：使去离子水施加至旋转的工艺中晶片的表面达第三时段；在施加功能水之前，使稀氢氟酸(DHF)施加至旋转的工艺中晶片的表面达第五时段，以在旋转的工艺中晶片的表面蚀刻氧化物；以及在施加超声波装置之前使功能水施加至旋转的晶片的表面达另外的第三时段。
在一些实施例中，该方法还包括：使去离子水施加至旋转的工艺中晶片的表面第三时段；在施加功能水之前，使稀氢氟酸(DHF)施加至旋转的工艺中晶片的表面达第五时段，以在旋转的工艺中晶片的表面蚀刻氧化物；使DIO3施加至旋转的工艺中晶片的表面达第六时段以冲洗旋转的工艺中晶片的表面；以及在施加超声波装置之前，使功能水施加至旋转的晶片的表面达另外的第三时段。
在一些实施例中，提供了一种清洗装置。清洗设备包括：保持工艺中晶片的夹盘；可操作用于旋转夹盘的旋转装置；可操作用于清洗工艺中晶片的表面的超声波装置；至少一个流体提供装置，其可操作用于将去离子水和功能水中的至少一种提供到所述工艺中晶片的所述表面；以及控制装置，其可操作用于控制夹盘、旋转装置、超声波装置和流体提供装置中至少一个以执行方法。该方法包括：使工艺中的晶片旋转；使功能水施加至旋转的工艺中晶片的表面，以在旋转的工艺中晶片上产生流动的功能水膜；使工艺中晶片的表面在第一时段内由超声波装置清洗；使超声波装置升起和/或加速旋转的工艺中晶片的旋转速度，以将超声波装置与流动的功能水膜分开；在将超声波装置从功能水膜分离之后，使功能水被施加至旋转的工艺中晶片的表面达第二时段；以及使工艺中晶片的表面干燥。
在一些实施例中，提供了一种计算机可读存储介质。该计算机可读存储介质包括用于使清洗装置执行方法的指令。该方法包括：使工艺中的晶片旋转；使功能水施加至旋转的工艺中晶片的表面，以在旋转的工艺中晶片上产生流动的功能水膜；使工艺中晶片的表面由超声波装置清洗达第一时段；使超声波装置升起和/或加速旋转的工艺中晶片的旋转速度以将超声波装置与流动的功能水膜分开；在将超声波装置从功能水膜分离之后，使功能水被施加至旋转的工艺中晶片的表面达第二时段；以及使工艺中晶片的表面干燥。
以上已经描述了本文描述的主题的各种实施例。以上说明仅用于说明而不对本文所述主题的范围提出任何限制。在不脱离所示出的各种实施例的范围和精神的情况下，对于本领域技术人员而言许多修改和改变是显而易见的。这里使用的术语的选择旨在最好地解释各个实施例的原理，实际应用或市场中技术的改进，或者使本领域的普通技术人员能够理解本文公开的实施例。

Claims (19)

1.一种用于清洗工艺中晶片的方法，包括：
使所述工艺中晶片旋转；
使功能水施加至旋转的所述工艺中晶片的表面，以在旋转的所述工艺中晶片上产生流动的功能水膜；
使所述工艺中晶片的所述表面由超声波装置清洗达第一时段，其中所述工艺中晶片在所述第一时段的转速在10rpm至50rpm之间；
使所述超声波装置升起和/或使旋转的所述工艺中晶片的旋转速度加速，以将所述超声波装置与所述流动的功能水膜分离；
在将所述超声波装置与所述功能水膜分离之后，使包括用于增加颗粒的ζ电位的物质的所述功能水施加至旋转的所述工艺中晶片的所述表面达第二时段，其中所述工艺中晶片在所述第二时段的转速为300rpm至1000rpm之间；以及
使所述工艺中晶片的所述表面干燥。
2.根据权利要求1所述的方法，其中使旋转的所述工艺中晶片的所述旋转速度加速包括：使旋转的所述工艺中晶片的所述旋转速度从低于50rpm增加至高于300rpm。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述功能水包括FWN2、FWH2、FWO2、臭氧化去离子水(DIO3)、FOM、SC1、DSP和四甲基氢氧化铵中的至少一种，其中所述FWN2表示溶解N2的功能水溶液，所述FWH2表示溶解H2的功能水溶液，所述FWO2表示溶解O2的功能水溶液，所述FOM表示臭氧化的去离子水和氢氟酸的溶液，所述SC1表示标准清洗化学品1，并且所述DSP表示稀释的硫酸过氧化物。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一时段大于20秒，并且所述第二时段大于2秒。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述第一时段大于30秒，并且所述第二时段大于4秒。
6.根据权利要求1所述的方法，其中使所述工艺中晶片的所述表面干燥包括：
在以第二速度旋转所述工艺中晶片时，使所述工艺中晶片的所述表面由非反应性气体吹扫。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述非反应性气体包括N2、异丙醇(IPA)和惰性气体中的至少一种，并且其中所述第二速度大于1000rpm。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述超声波装置被配置为以在10W至100W之间的功率操作，并且所述超声波装置包括谐振器，所述谐振器在所述谐振器与旋转的所述工艺中晶片的所述表面之间形成间隙。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述超声波装置被配置为以在20W和50W之间的功率操作，并且所述间隙是可变的。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述功能水在所述第一时段和所述第二时段期间以在1lpm和3lpm之间的流速施加。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述功能水在所述第一时段和所述第二时段期间以在1.2lpm和2lpm之间的流速施加。
12.根据权利要求1所述的方法，其中旋转的所述工艺中晶片在所述第一时段期间以在25rpm至35rpm之间的第一速度旋转，并且旋转的所述工艺中晶片在所述第二时段期间以在500rpm至700rpm之间的第三速度旋转。
13.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
在使所述功能水施加至旋转的所述工艺中晶片的所述表面之前，使去离子水施加至旋转的所述工艺中晶片的所述表面达第三时段；以及
在所述第二时段之后使所述去离子水施加至旋转的所述工艺中晶片的所述表面达第四时段。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述第三时段大于4秒，并且所述第四时段大于10秒。
15.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
使空气以在0.2m/s和0.8m/s之间的速度供应；以及
使空气排出，以将室排气压力(EXH)设定在70pa和400pa之间。
16.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
使去离子水施加至旋转的所述工艺中晶片的所述表面达第三时段；
在施加所述功能水之前，使稀氢氟酸(DHF)施加至旋转的所述工艺中晶片的所述表面达第五时段，以蚀刻在旋转的所述工艺中晶片的所述表面上的氧化物；以及
在施加所述超声波装置之前，使所述功能水被施加至旋转的所述工艺中晶片的所述表面达另一第三时段。
17.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
使去离子水施加至旋转的所述工艺中晶片的所述表面达第三时段；
在施加所述功能水之前，使稀氢氟酸(DHF)施加至旋转的所述工艺中晶片的所述表面达第五时段，以蚀刻在旋转的所述工艺中晶片的所述表面上的氧化物；
使DIO3施加至旋转的所述工艺中晶片的所述表面达第六时段，以冲洗旋转的所述工艺中晶片的所述表面；以及
在施加所述超声波装置之前，使所述功能水被施加至旋转的所述工艺中晶片的所述表面达另一第三时段。
18.一种清洗设备，包括：
卡盘，保持工艺中晶片；
旋转装置，可操作为旋转所述卡盘；
超声波装置，可操作为清洗所述工艺中晶片的表面；
至少一个流体提供装置，可操作为将去离子水、功能水和干燥气体中的至少一种提供至所述工艺中晶片的所述表面；以及
控制装置，可操作为控制所述卡盘、所述旋转装置、所述超声波装置和所述至少一个流体提供装置以执行根据权利要求1-17中任一项所述的方法。
19.一种计算机可读存储介质，包括用于使得清洗设备执行根据权利要求1-17中任一项所述的方法的指令。
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