[发明专利]晶圆的清洗装置及清洗方法

说明书

技术领域

本发明属集成电路工艺技术领域，具体涉及一种具有高均匀超声波的半导体晶圆清洗装置及清洗方法。

背景技术

伴随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，这也导致了非常微小的颗粒也变得足以影响半导体器件的制造和性能。对于这些微小的颗粒，传统的流体清洗方法并不能够非常有效地去除它们。这是由于在半导体晶圆表面和清洗液体之间存在着一个相对静止的边界层。当附着在晶圆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。为了改善这个问题，超声波和兆声波被引入了半导体清洗工艺。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晶圆上的微小颗粒，从而洗净晶圆。

众所周知，超声波的能量在媒介中是以波状传递的，因此，晶圆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，无论使用何种频率的超声波振荡器或者兆声波振荡器，其能量作用在晶圆表面时，根据与振荡器距离的不同而变化，这就使得晶圆各个位置的颗粒去除效率不同，严重影响了清洗效果。

如果可以使晶圆和超声波振荡器在清洗过程的相对位置作周期性连续变化，就可以消除这种能量的不均匀性。

发明内容

本发明的目的在于提出一种在不损伤表面结构的前提下有效地去除半导体晶圆沾污的、高均匀超声波的半导体晶圆清洗装置和方法。

为解决上述问题，本发明提供一种晶圆的清洗装置，包括：清洗平台，晶圆固定于所述清洗平台上；超声波振荡器，设置于所述晶圆上方；其中，在清洗过程中，所述超声波振荡器固定，所述清洗平台做水平周期性连续移动，使所述超声波振荡器与晶圆中心的距离产生周期性连续变化。

进一步的，针对晶圆清洗装置，所述清洗平台包括能够分别独立水平旋转的下部平台和上部平台，所述上部平台设置于所述下部平台上，所述上部平台的自转轴心与所述下部平台的自转轴心平行且相错开，所述晶圆固定于所述上部平台上。

进一步的，针对晶圆清洗装置，所述上部平台的自转轴心与下部平台的自转轴心之间的距离为1～5厘米。

进一步的，针对晶圆清洗装置，所述上部平台上设置有用以固定所述晶圆的晶圆支架。

进一步的，晶圆清洗装置还包括清洗液供应装置，所述清洗液供应装置的供应管朝向所述晶圆。

进一步的，针对晶圆清洗装置，所述超声波振荡器的输出功率为0.5～5瓦特/平方厘米。

进一步的，针对晶圆清洗装置，所述超声波振荡器的输出频率为200千赫兹～3兆赫兹。

本发明还提供一种晶圆的清洗方法，利用所述的晶圆的清洗装置进行清洗，包括以下步骤：

将晶圆放置于清洗平台上，并将超声波振荡器移动至所述晶圆上方；

所述清洗平台启动水平旋转，带动所述晶圆周期性转动和移动，同时向所述晶圆上方供应清洗液，布满所述晶圆表面；

超声波振荡器输出的超声波通过清洗液在所述晶圆表面传播，对所述晶圆进行清洗；

清洗结束后，所述清洗平台停止水平旋转，并停止供应清洗液，移去所述超声波振荡器并取出晶圆。

进一步的，针对晶圆的清洗方法，所述清洗平台包括能够分别独立水平旋转的下部平台和上部平台，所述上部平台设置于所述下部平台上，所述上部平台的自转轴心与所述下部平台的自转轴心平行且相错开，所述晶圆固定于所述上部平台上。

进一步的，针对晶圆的清洗方法，所述上部平台的自转轴心与下部平台的自转轴心之间的距离为1～5厘米。

进一步的，针对晶圆的清洗方法，在所述清洗平台启动水平旋转的步骤中，所述下部平台和所述上部平台同时启动水平旋转，所述下部平台带动所述上部平台转动，所述上部平台同时自身旋转，带动所述晶圆作周期性转动和移动。

进一步的，针对晶圆的清洗方法，所述下部平台的旋转速度为2RPM～20RPM，所述上部平台的旋转速度为100RPM～2000RPM。

进一步的，针对晶圆的清洗方法，所述上部平台的转速是下部平台的转速的整数倍。

进一步的，针对晶圆的清洗方法，所述上部平台上设置有固定所述晶圆的晶圆支架。

进一步的，针对晶圆的清洗方法，所述晶圆清洗装置还包括清洗液供应装置，用于供应清洗液，所述清洗液供应装置的供应管朝向所述晶圆。

进一步的，针对晶圆清洗方法，所述超声波振荡器的输出功率为0.5～5瓦特/平方厘米。

进一步的，针对晶圆的清洗方法，所述超声波振荡器的输出频率为200千赫兹～3兆赫兹。