CN1986086A - 半导体硅片的清洗装置及清洗方法 - Google Patents

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张晨骋
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Abstract

本发明提供一种半导体硅片的清洗装置，包括清洗水槽和承载硅片的托架，其中，该装置还包括一个机械悬臂，该机械悬臂上设有至少一个超声波振荡发生器，其中，该机械悬臂可以伸入清洗水槽内运动，设在机械臂上的超生波振荡发生器在运动过程中提供超生波能量。本发明还提供一种半导体硅片的清洗方法。与现有技术相比，安装在机械悬臂上的超声波振荡器，可以随着机械悬臂的运动产生均匀的超生波能量，有效提高硅片表面超生波能量的均匀性，从而更好地去除硅片表面的微小颗粒，同时也减少由超生波能量不均造成硅片的损伤。本发明不仅可以有效提高生产效率，同时也不会带来过多额外的成本，并适用于业界广泛使用的清洗设备。

Description

半导体硅片的清洗装置及清洗方法
技术领域
本发明属于半导体硅片制程，具体涉及半导体硅片的清洗。
背景技术
随着集成电路制造工艺的不断进步，半导体器件的体积正变得越来越小，这也导致了硅片上非常微小的颗粒如果没有清洗干净，也会影响最终半导体器件的制造和性能。硅片表面和清洗液体之间存在着一个相对静止的边界层。当附着在硅片表面的颗粒直径小于边界层厚度时，清洗液体的流动就无法对颗粒产生作用。所以，传统的流体清洗方法并不能够非常有效地去除这些微小的颗粒。为了解决改善传统的流体清洗方法，目前半导体清洗工艺中引入了超声波。超声波能量可以在水中产生微小的气泡，当气泡爆开时所产生的震动将有助于剥离那些附着在硅片上的微小颗粒，从而洗净硅片。然而，超声波的能量在媒介中是以波状传递的，因此，硅片表面的超声波能量就不可避免的产生不均匀问题。
对于单片式清洗方法，由于硅片在清洗过程中始终在作高速旋转，可以有效消除硅片表面各个点的能量均匀性问题。
对于传统的水槽式清洗方法，超声波能量的不均匀性会造成很大的问题。实验数据表明，清洗后的硅片表面上存在带状的颗粒带。目前解决这个问题的方法是在水槽内不同位置安装多个超声波振荡发生器，以提高能量密度均匀性。但是，安装多个超声波振荡发生器会增加生产成本，此外，增加的超声波振荡发生器会导致总功率的增加，这将有可能破化一些微小的结构，从而产生额外的缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提供一种半导体硅片的清洗装置及清洗方法，可以提供均匀的超生波能量。
为实现上述目的，本发明提供一种半导体硅片的清洗装置，包括清洗水槽和承载硅片的托架，其中，该装置还包括一个机械悬臂，该机械悬臂上设有至少一个超声波振荡发生器，其中，该机械悬臂可以伸入清洗水槽内运动，设在机械臂上的超生波振荡发生器在运动过程中提供超生波能量。
本发明还提供一种半导体硅片的清洗方法，首先将半导体硅片置于硅片托架上，并将承载硅片的硅片托架置于盛有清洗液体的水槽内，其中，该清洗方法采用的半导体硅片的清洗装置包括一个机械悬臂以及至少一个设在机械悬臂上的超生波振荡发生器，该方法还包括如下步骤：a.启动机械悬臂以及安装在机械悬臂上的超声波振荡发生器；b.机械悬臂伸入水槽内并按照预先设定的路径运动。
与现有技术相比，本发明将超声波振荡器安装在机械悬臂上，可以随着机械悬臂的运动产生均匀的超生波能量，消除了硅片表面上超声波能量的高峰和低谷区域，有效提高硅片表面超生波能量的均匀性，从而更好地去除硅片表面的微小颗粒，同时也减少由超生波能量不均造成硅片的损伤。本发明不仅可以有效提高生产效率，同时也不会带来过多额外的成本，并适用于业界广泛使用的清洗设备。
附图说明
通过以下对本发明一实施例结合其附图的描述，可以进一步理解其发明的目的、具体结构特征和优点。其中，附图为：
图1为本发明半导体清洗装置的主视示意图；
图2为本发明半导体清洗装置的侧视示意图。
具体实施方式
请参阅图1和图2，本发明的半导体硅片的清洗装置包括一个承载硅片1的硅片托架2，一个清洗水槽3，一个机械悬臂4以及至少一个设置在机械悬臂4上的超声波振荡发生器5。清洗水槽3内盛有清洗液。机械悬臂4与一个电动机(未图示)连接。电动机控制机械悬臂4的运动范围及运动方向，机械悬臂4可以上下，左右或前后运动。超声波振荡发生器5的数目可以根据水槽3大小或者具体清洗需要而增减。
本发明的较佳实施例中，超声波振荡发生器5可以是点状超声波振荡发生器，也可以是柱状超声波振荡发生器。如果采用柱状超声波振荡发生器，一般在悬臂4上安装一个即可；如果采用点状超声波振荡发生器，一般会在悬臂4上均匀安装1至4个以达到更好的清洗效果。
本发明提供的半导体硅片的清洗方法包括如下步骤：首先将半导体硅片1置于硅片托架2上，并将承载硅片1的硅片托架2置于盛有清洗液体的水槽3内，然后启动设在机械悬臂4上的超声波振荡发生器5以及电动机，电动机控制机械悬臂4伸入硅片1上方的清洗液中，并使机械悬臂4在水槽3中按照预先设定的路径开始匀速运动。
超声波振荡器5在运动过程中提供高度均匀性的超生波能量，从而有效消除硅片1表面上超声波能量的高峰和低谷区域，使硅片1表面的超声波能量均匀分布。装有超声波振荡发生器5的机械悬臂4的运动范围仅限于水槽3内硅片的上方及左右两侧且不会接触到水槽3的侧壁。机械悬臂4可以根据实际设定上下运动，左右运动以及前后运动。
清洗完成后，关闭超声波振荡发生器5，电动机控制机械悬臂4回归初始位置，将硅片1从水槽3中取出。
在本发明的较佳实施例中，超声波振荡发生器5所使用的频率为250千赫兹至2兆赫兹，其在硅片1表面产生的单位面积上的功率为0.5-5瓦特/平方厘米。

Claims (12)

1、一种半导体硅片的清洗装置，包括清洗水槽和承载硅片的托架，其特征在于：
该装置还包括一个机械悬臂，该机械悬臂上设有至少一个超声波振荡发生器，其中，该机械悬臂可以伸入清洗水槽内运动，设在机械臂上的超生波振荡发生器在运动过程中提供超生波能量。
2、如权利要求1所述的半导体硅片的清洗装置，其特征在于：所述机械悬臂的运动范围限于硅片的上方及左右两侧且不会接触到清洗水槽的侧壁。
3、如权利要求1所述的半导体硅片的清洗装置，其特征在于：所述的超声波振荡发生器是柱状超声波振荡发生器。
4、如权利要求1所述的半导体硅片的清洗装置，其特征在于：所述的超声波振荡发生器是点状超声波振荡发生器。
5、如权利要求1所述的半导体硅片的清洗装置，其特征在于：所述超声波振荡发生器所使用的频率为250千赫兹至2兆赫兹。
6、如权利要求1所述的半导体硅片的清洗装置，其特征在于：所述超声波振荡发生器在硅片表面产生的单位面积上的功率为0.5-5瓦特/平方厘米。
7、一种半导体硅片的清洗方法，首先将半导体硅片置于硅片托架上，并将承载硅片的硅片托架置于盛有清洗液体的清洗水槽内，其特征在于：该清洗方法采用的半导体硅片的清洗装置包括一个机械悬臂以及至少一个设在机械悬臂上的超生波振荡发生器，该方法还包括如下步骤：
a.启动机械悬臂以及安装在机械悬臂上的超声波振荡发生器；
b.机械悬臂伸入水槽内并按照预先设定的路径运动。
8、如权利要求7所述的半导体硅片的清洗方法，其特征在于：所述机械悬臂的运动范围限于硅片的上方及左右两侧且不会接触到清洗水槽的侧壁。
9、如权利要求7所述的半导体硅片的清洗方法，其特征在于：所述超声波振荡发生器是柱状超声波振荡发生器。
10、如权利要求7所述的半导体硅片的清洗方法，其特征在于：所述超声波振荡发生器是点状超声波振荡发生器。
11、如权利要求7所述的半导体硅片的清洗方法，其特征在于：所述超声波振荡发生器所使用的频率为250千赫兹至2兆赫兹。
12、如权利要求7所述的半导体硅片的清洗方法，其特征在于：所述超声波振荡发生器在硅片表面产生的单位面积上的功率为0.5-5瓦特/平方厘米。
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