[发明专利]一种图形晶圆无损伤清洗装置

说明书

技术领域

本发明涉及半导体集成电路加工清洗设备领域，更具体地，涉及一种用于清洗图形晶圆的无损伤清洗装置。

背景技术

随着半导体集成电路制造技术的高速发展，集成电路芯片的图形特征尺寸已进入到深亚微米阶段，而造成芯片上超细微电路失效或损坏的关键沾污物(例如颗粒)的特征尺寸也随之大为减小。

在集成电路的生产加工工艺过程中，半导体晶圆通常都会经过诸如薄膜沉积、刻蚀、抛光等多道工艺步骤。而这些工艺步骤就成为沾污物产生的重要场所。为了保持晶圆表面的清洁状态，消除在各个工艺步骤中沉积在晶圆表面的沾污物，必须对经受了每道工艺步骤后的晶圆进行清洗处理。因此，清洗工艺成为集成电路制作过程中最普遍的工艺步骤，其目的在于有效地控制各步骤的沾污水平，以实现各工艺步骤的目标。

为了有效地清除晶圆表面的沾污物，在进行单晶圆湿法清洗工艺处理时，晶圆将被放置在清洗设备的旋转平台(例如旋转卡盘)上，并按照一定的速度旋转；同时向晶圆的表面喷淋一定流量的化学药液，对晶圆表面进行清洗。

在通过清洗达到去除沾污物目的的同时，最重要的是要保证对晶圆、尤其是对于图形晶圆表面图形的无损伤清洗。

随着集成电路图形特征尺寸的缩小，晶圆表面更小尺寸的沾污物的去除难度也不断加大。很多新型清洗技术在清洗设备上已得到应用。其中，最重要的一种是超声波清洗技术。但是，采用超声波清洗技术在提高了沾污物去除效率的同时，也不可避免地带来了对于图形晶圆的损伤问题。这主要是由于传播方向与晶圆表面不垂直的超声波能量对图形晶圆表面图形横向的作用力大于表面图形与晶圆的附着力，导致在超声波清洗时对表面图形的破坏。

因此，如何设计一种新型的图形晶圆清洗装置，以能够在超声波清洗时，消除传播方向与晶圆表面不垂直的超声波能量对图形晶圆表面图形横向作用力的破坏性影响，实现对图形晶圆的无损伤清洗，成为业界的一个重要课题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种结构简单，重复性好的新型图形晶圆无损伤清洗装置，通过合理的结构设计，可达到选择性的去除部分垂直方向以外的超声波能量的目的，实现对图形晶圆的无损伤清洗。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种图形晶圆无损伤清洗装置，用于对放置在清洗设备旋转平台上的图形晶圆进行超声波药液清洗，所述清洗装置包括一悬设于所述图形晶圆上方的中空壳体，所述壳体的中空内部设有超声波发生机构，所述超声波发生机构下方连接一超声波能量选择性去除机构，所述超声波能量选择性去除机构包括由多个垂直间隙设置的石英棒构成的等高阵列，所述石英棒阵列自所述壳体下方伸出；从所述超声波发生机构传导出的超声波能量经所述石英棒阵列的选择性去除后，通过没入图形晶圆上的清洗药液中的所述石英棒阵列的下端垂直传导至图形晶圆表面，以进行超声波移动清洗。

优选地，所述超声波发生机构包括上下连接设置的压电材料和金属耦合层，所述金属耦合层下端连接所述超声波能量选择性去除机构，所述压电材料、金属耦合层通过所述壳体所设电缆接头与外部电源连接并形成回路，所述压电材料通过接收电信号产生高速形变，形成超声振荡，并依次传导至其下方的所述金属耦合层、石英棒阵列。

优选地，所述压电材料和金属耦合层通过导电胶连接。

优选地，所述金属耦合层为单一金属层或复合金属层。

优选地，所述超声波能量选择性去除机构包括一石英保护圈，所述保护圈环绕所述石英棒阵列间隙设置，其下端高于所述石英棒阵列的下端；所述超声波能量选择性去除机构上端与所述超声波发生机构下端通过导电胶、或者低熔点合金、或者金或银连接。

优选地，所述石英棒为实心圆柱体。

优选地，所述石英棒的直径为0.5～5mm，高度不小于2mm。

优选地，所述壳体连接摆臂，所述摆臂带动所述清洗装置对图形晶圆进行超声波移动清洗。

优选地，所述壳体侧部设有位置及数量可调的清洗药液管路，用于向下方的图形晶圆喷淋清洗药液。

优选地，所述壳体设有冷却气体进出口，用于向其中空内部通入冷却气体，对所述超声波发生机构冷却。