[发明专利]使用高温化学品和超声波装置清洗衬底的方法和装置

说明书

本发明公开了一种用来清洗衬底的高温化学溶液供液系统。该系统包括溶液槽、缓冲槽、第一泵和第二泵。溶液槽容纳高温化学溶液。缓冲槽具有槽体、排气管和针阀。槽体容纳高温化学溶液。排气管的一端连接槽体，排气管的另一端连接溶液槽。针阀安装在排气管上，通过调节针阀以达到一流量使高温化学溶液内的气泡通过排气管排出缓冲槽。第一泵的进口连接溶液槽，第一泵的出口连接缓冲槽。第二泵的进口连接缓冲槽，第二泵的出口连接清洗衬底的清洗腔。本发明还提供了一种包括高温化学溶液供液系统和超声波/兆声波装置的衬底清洗装置。本发明还提供了清洗衬底的方法。

技术领域

本发明涉及衬底清洗方法和装置，尤其涉及减少高温化学溶液例如SC1中的气泡，以及减少将高温化学溶液供应至具有超声波装置的单片清洗机中清洗衬底过程中产生或聚集的气泡。

背景技术

在半导体器件制造过程中，在进行下一步工艺之前，衬底表面上的颗粒需要去除或清洗干净。例如CMP(化学机械平坦化)后，衬底表面上的研磨液和残留物非常难去除。通常使用高温硫酸(SPM)去除这些颗粒，然而硫酸不仅难以安全作业，而且硫酸的废液处理非常昂贵。热的SC1(包括双氧水、氨水和水)是非常好的选择来取代热的硫酸，但是为了有效去除颗粒，SC1的温度需要加热到80℃以上。

当SC1达到如此高温时，SC1化学品通过低压抽吸、机械搅动和加热，SC1里的双氧水和氨水很容易分解成氧气和氨气。这些混合着气泡的SC1容易造成清洗过程中的泵、加热器、流量计和超声波设备的功能丧失。

因此，在混合、加热、输送和最终清洗过程中，同时将超声波能量作用在衬底上时，需要一种更好的方法控制高温化学溶液内的气泡。

发明内容

本发明提出一种用来清洗衬底的高温化学溶液供液系统。该系统包括溶液槽、缓冲槽、第一泵及第二泵。溶液槽容纳高温化学溶液。缓冲槽具有槽体、排气管和针阀，槽体容纳高温化学溶液，排气管的一端连接槽体，排气管的另一端连接溶液槽，针阀安装在排气管上，其中，通过调节针阀以达到一流量使高温化学溶液内的气泡通过排气管排出缓冲槽。第一泵的进口连接溶液槽，第一泵的出口连接缓冲槽。第二泵的进口连接缓冲槽，第二泵的出口连接清洗衬底的清洗腔。

本发明还提出一种清洗衬底的装置。该装置包括溶液槽、缓冲槽、第一泵、第二泵、衬底卡盘、旋转驱动装置、喷嘴、超声波/兆声波装置以及垂直驱动器。溶液槽容纳高温化学溶液。缓冲槽具有槽体、排气管和针阀，槽体容纳高温化学溶液，排气管的一端连接槽体，排气管的另一端连接溶液槽，针阀安装在排气管上，其中，通过调节针阀以达到一流量使高温化学溶液内的气泡通过排气管排出缓冲槽。第一泵的进口连接溶液槽，第一泵的出口连接缓冲槽。第二泵的进口连接缓冲槽，第二泵的出口连接清洗衬底的清洗腔。衬底卡盘承载衬底。旋转驱动装置连接衬底卡盘并驱动衬底卡盘旋转。喷嘴向衬底表面喷洒高温化学溶液或去离子水。超声波/兆声波装置靠近衬底布置，超声波/兆声波装置和衬底之间具有间隙。垂直驱动器驱动超声波/兆声波装置上升或下降以改变衬底和超声波/兆声波装置之间的间隙。

本发明提出一种清洗衬底的方法，包括：旋转衬底；向衬底表面喷洒去离子水以预湿润衬底表面；向衬底表面喷洒高温化学溶液以清洗衬底表面；将衬底的转速降至低转速，并移动超声波/兆声波装置靠近衬底表面，超声波/兆声波装置与衬底表面之间具有间隙d，高温化学溶液完全填充间隙d；打开超声波/兆声波装置，并在第一清洗周期提供恒定或脉冲工作电源；关闭超声波/兆声波装置，向衬底表面喷洒高温化学溶液或去离子水以释放超声波/兆声波装置产生的气泡，防止气泡聚集在衬底表面；打开超声波/兆声波装置，并在第二清洗周期提供恒定或脉冲工作电源；关闭超声波/兆声波装置，向衬底表面喷洒化学药液或去离子水；干燥衬底。