專(zhuān)利名稱(chēng)：硅片清洗裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件及方法，且特別涉及一種硅片清洗裝置及方法。
背景技術(shù)：
伴隨集成電路制造工藝的不斷進(jìn)步，半導(dǎo)體器件的體積正變得越來(lái)越小，因此，清 洗工藝所帶來(lái)的材料損失也變得越來(lái)越重要。在最先進(jìn)的工藝中，每一次清洗所允許的材 料損失已近達(dá)到了一個(gè)非常非常微小的數(shù)量，這對(duì)于清洗工藝而言是一個(gè)相當(dāng)大的挑戰(zhàn)。 在這其中，由于大劑量的離子注入工藝，會(huì)在光刻膠表面形成一個(gè)脫氫、非晶的碳層，因此 對(duì)于經(jīng)過(guò)大劑量離子注入后的光刻膠層的剝離，更是一個(gè)嚴(yán)峻的考驗(yàn)。
常用的光刻膠殘余清洗劑為雙氧水和濃硫酸的混合液(piranha)。雙氧水和濃硫 酸混合后，將會(huì)產(chǎn)生H2S05 (也稱(chēng)為Caro酸)，然后再進(jìn)一步生成OH和HS04原子團(tuán)，這些原 子團(tuán)能與光刻膠產(chǎn)生反應(yīng)，生成一氧化碳和二氧化碳等反應(yīng)產(chǎn)物。隨著藥液溫度的升高，原 子團(tuán)的產(chǎn)生速度也將越來(lái)越快。最新的研究結(jié)果表明，在20(TC的高溫下，使用雙氧水和濃 硫酸混合液(piranha)，可以有效去除經(jīng)過(guò)1E15/cm2離子注入后的光刻膠。這樣就可以直 接使用濕法清洗來(lái)去除光刻膠，從而省卻氧等離子體灰化工藝，減少了材料損失和工藝復(fù) 雜度。 但是，長(zhǎng)期將藥液保持在20(TC對(duì)清洗設(shè)備而言存在著很大的困難，同時(shí)這也存在 藥液蒸發(fā)和分解的問(wèn)題。如果可以對(duì)設(shè)備和清洗工藝進(jìn)行改進(jìn)，使藥液在設(shè)備內(nèi)部流轉(zhuǎn)時(shí) 處于相對(duì)較低的問(wèn)題，而僅僅在和硅片接觸時(shí)才達(dá)到高溫，將會(huì)非常有效地提高清洗工藝 的效果。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的硅片在清洗過(guò)程中無(wú)法保持穩(wěn)定高溫的問(wèn)題，本發(fā)明 提供了一種能夠保證硅片在清洗過(guò)程中保持穩(wěn)定高溫的裝置和方法。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出一種硅片清洗裝置，包括旋轉(zhuǎn)器；平臺(tái)，和所述 旋轉(zhuǎn)器相連；支架，位于所述平臺(tái)上方；石英燈，固定于所述支架上；至少一個(gè)機(jī)械臂，固定 于所述平臺(tái)一側(cè)；至少一個(gè)噴嘴，固定于所述機(jī)械臂上。
可選的，所述支架為環(huán)形。 可選的，所述旋轉(zhuǎn)器的轉(zhuǎn)速為500轉(zhuǎn)/分鐘至3000轉(zhuǎn)/分鐘。
可選的，所述石英燈內(nèi)充有鹵族元素的氣體。 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提出一種硅片清洗方法，包括以下步驟將所述硅片 固定于平臺(tái)上；開(kāi)啟固定于所述硅片上方的石英燈，對(duì)所述硅片表面進(jìn)行加熱；啟動(dòng)旋轉(zhuǎn) 器，帶動(dòng)所述平臺(tái)旋轉(zhuǎn)；通過(guò)固定于機(jī)械臂上的噴嘴，將清洗液體噴灑到所述硅片的表面， 對(duì)所述硅片進(jìn)行清洗；所述硅片清洗完畢后關(guān)閉所述石英燈；通過(guò)所述噴嘴向所述硅片表 面噴灑水，去除所述硅片表面的所述清洗液體；所述清洗液體去除完畢后，待所述硅片表面 風(fēng)干后，關(guān)閉所述旋轉(zhuǎn)器。
可選的，所述清洗液體為硫酸雙氧水混合液。 可選的，所述硫酸雙氧水混合液由硫酸、雙氧水和水組成。 可選的，所述硫酸雙氧水混合液由硫酸、雙氧水和水組成，所述硫酸濃度范圍為
5%至85%，雙氧水濃度范圍為5%至20%，水的濃度范圍為0%至85%。 可選的，所述硫酸雙氧水混合液中，所述硫酸濃度為45%，所述雙氧水的濃度為
10%，所述水的濃度為45%。 可選的，所述清洗液體的溫度為IO(TC。 由于采用了上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明硅片清洗裝置及方法具有以 下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明提供的硅片清洗裝置及方法利用燈管在工藝過(guò)程中對(duì)硅片表面進(jìn)行加熱， 以達(dá)到所需的工藝溫度，而不是對(duì)藥液進(jìn)行加熱，具有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)1、可以避免藥液長(zhǎng)期保持 高溫所可能發(fā)生的揮發(fā)及分解問(wèn)題，增加了貯存和傳遞藥液的部件的安全性和可靠性；2、 通過(guò)控制燈管照射的時(shí)間，可以對(duì)藥液在硅片表面的實(shí)際溫度進(jìn)行精確控制，并可以通過(guò) 調(diào)節(jié)支架位置和燈管能量從而使硅片表面不同位置的溫度保持一致，增加工藝的穩(wěn)定性。


圖1為本發(fā)明硅片清洗裝置及方法的裝置俯視圖。 圖2為本發(fā)明硅片清洗裝置及方法的裝置側(cè)視剖面示意圖。 圖3為本發(fā)明硅片清洗裝置及方法的方法流程示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面，結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明。 首先，請(qǐng)參考圖1圖1為本發(fā)明硅片清洗裝置及方法的裝置俯視圖，從圖上可以 看出，本發(fā)明硅片清洗裝置包括旋轉(zhuǎn)器(圖中未示)，所述旋轉(zhuǎn)器的轉(zhuǎn)速為500轉(zhuǎn)/分鐘 至3000轉(zhuǎn)/分鐘；平臺(tái)l，和所述旋轉(zhuǎn)器相連，實(shí)際操作中，旋轉(zhuǎn)器位于平臺(tái)1的下方，本實(shí) 施例中平臺(tái)為圓形，直徑為8英寸至12英寸，其上放置的圓形硅片直徑介于8英寸至12英 寸，平臺(tái)1上還設(shè)置有支撐和固定硅片的穩(wěn)固裝置2，目的是使得硅片在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中穩(wěn)定在 平臺(tái)1上；支架3，位于所述平臺(tái)1上方，所述支架3為環(huán)形，從圖上可以看出，所述支架3 的直徑稍大于所述平臺(tái)1的直徑，所述支架3位于平臺(tái)3上方3至15厘米；石英燈，固定 于所述支架3上，石英燈的位置請(qǐng)參考圖2，圖2為本發(fā)明硅片清洗裝置及方法的裝置側(cè)視 剖面示意圖，從剖面圖上可以看到，石英燈5固定于支架3上，所述石英燈內(nèi)充有鹵族元素 的氣體，燈內(nèi)充有鹵族元素的氣體可以延長(zhǎng)燈絲的壽命，得到更高的亮度、更高的色溫和更 高的發(fā)光效率，在平臺(tái)1上方設(shè)置石英燈，目的是為了方便硅片在清洗過(guò)程中，給硅片表面 加熱，確保硅片清洗過(guò)程中溫度的穩(wěn)定，現(xiàn)有技術(shù)中，一般都將清洗溫度控制在20(TC以上； 至少一個(gè)機(jī)械臂4，固定于所述平臺(tái)1 一側(cè)，圖2所示的實(shí)施例中機(jī)械臂4的數(shù)量為兩個(gè)； 至少一個(gè)噴嘴6，固定于所述機(jī)械臂4上，噴嘴可以向硅片表面噴灑各種液體，例如清洗液、 水等。 機(jī)械臂4的支點(diǎn)可以放置在進(jìn)行清洗硅片的工藝腔的一個(gè)角落，機(jī)械臂4可以以 支點(diǎn)為圓心旋轉(zhuǎn)，移動(dòng)范圍為0度到90度，機(jī)械臂4的長(zhǎng)度恰好保證噴嘴位置可以到達(dá)硅 片的中心。噴嘴6的數(shù)量和機(jī)械臂4的數(shù)量可以為1至4個(gè)，噴嘴6所噴灑的液體或氣體種類(lèi)可以由實(shí)際工藝要求所調(diào)整。噴嘴6噴灑的方式可以是高壓噴射，無(wú)壓自然重力下流 或其他方式。 接著，請(qǐng)參考圖3，圖3為本發(fā)明硅片清洗裝置及方法的方法流程示意圖，從圖上 可以看到，本發(fā)明包括以下步驟步驟41 :將所述硅片固定于平臺(tái)上，平臺(tái)上設(shè)置有穩(wěn)固裝 置，用于支撐和穩(wěn)固硅片，放置硅片在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中位置發(fā)生移動(dòng)；步驟42 :開(kāi)啟固定于所述 硅片上方的石英燈，對(duì)所述硅片表面進(jìn)行加熱，使其表面溫度達(dá)到200°C以上，需要的溫度 越高，加熱的時(shí)間越長(zhǎng)；步驟43:啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)器，帶動(dòng)所述平臺(tái)旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)器是安裝于平臺(tái)的 下方；步驟44 :通過(guò)固定于機(jī)械臂上的噴嘴，將清洗液體噴灑到所述硅片的表面，對(duì)所述硅 片進(jìn)行清洗，所述清洗液體的溫度為10(TC，所述硫酸雙氧水混合液由硫酸、雙氧水和水組 成，可選的，所述硫酸雙氧水混合液由硫酸、雙氧水和水組成，所述硫酸濃度范圍為5%至 85 % ，雙氧水濃度范圍為5 %至20 % ，水的濃度范圍為0 %至85 % ，優(yōu)選的，所述硫酸雙氧 水混合液中，所述硫酸濃度為45%，所述雙氧水的濃度為10%，所述水的濃度為45% ;步驟
45 :所述硅片清洗完畢后關(guān)閉所述石英燈；步驟46 :通過(guò)所述噴嘴向所述硅片表面噴灑水， 去除所述硅片表面的所述清洗液體；步驟47 :所述清洗液體去除完畢后，待所述硅片表面 風(fēng)干后，關(guān)閉所述旋轉(zhuǎn)器。 雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明。本發(fā)明所述技 術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動(dòng)與潤(rùn)飾。因 此，本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求書(shū)所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
一種硅片清洗裝置，其特征在于包括旋轉(zhuǎn)器；平臺(tái)，和所述旋轉(zhuǎn)器相連；支架，位于所述平臺(tái)上方；石英燈，固定于所述支架上；至少一個(gè)機(jī)械臂，固定于所述平臺(tái)一側(cè)；至少一個(gè)噴嘴，固定于所述機(jī)械臂上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅片清洗裝置，其特征在于所述支架為環(huán)形。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的硅片清洗裝置，其特征在于所述旋轉(zhuǎn)器的轉(zhuǎn)速為500轉(zhuǎn)/分 鐘至3000轉(zhuǎn)/分鐘。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅片清洗裝置，其特征在于所述石英燈內(nèi)充有鹵族元素的 氣體。
5. —種硅片清洗方法，其特征在于包括以下步驟 將所述硅片固定于平臺(tái)上；開(kāi)啟固定于所述硅片上方的石英燈，對(duì)所述硅片表面進(jìn)行加熱； 啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)器，帶動(dòng)所述平臺(tái)旋轉(zhuǎn)；通過(guò)固定于機(jī)械臂上的噴嘴，將清洗液體噴灑到所述硅片的表面，對(duì)所述硅片進(jìn)行清洗；所述硅片清洗完畢后關(guān)閉所述石英燈；通過(guò)所述噴嘴向所述硅片表面噴灑水，去除所述硅片表面的所述清洗液體； 所述清洗液體去除完畢后，待所述硅片表面風(fēng)干后，關(guān)閉所述旋轉(zhuǎn)器。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的硅片清洗方法，其特征在于所述清洗液體為硫酸雙氧水混合液。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的硅片清洗方法，其特征在于所述硫酸雙氧水混合液由硫酸、雙氧水和水組成，所述硫酸濃度范圍為5%至85%，雙氧水濃度范圍為5%至20%，水的濃 度范圍為0%至85%。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的硅片清洗方法，其特征在于所述硫酸雙氧水混合液中，所述 硫酸濃度為45%，所述雙氧水的濃度為10%，所述水的濃度為45%。
9. 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的硅片清洗方法，其特征在于所述清洗液體的溫度為 IO(TC。
全文摘要
本發(fā)明提供一種硅片清洗裝置及方法，所述清洗裝置包括旋轉(zhuǎn)器；平臺(tái)，和所述旋轉(zhuǎn)器相連；支架，位于所述平臺(tái)上方；石英燈，固定于所述支架上；至少一個(gè)機(jī)械臂，固定于所述平臺(tái)一側(cè)；至少一個(gè)噴嘴，固定于所述機(jī)械臂上。本發(fā)明提供的硅片清洗裝置在硅片清洗過(guò)程中對(duì)硅片表面進(jìn)行加熱處理，以達(dá)到所需的工藝的溫度，增強(qiáng)了清洗工藝的安全性和可靠性。
文檔編號(hào)H01L21/02GK101773917SQ201010118770
公開(kāi)日2010年7月14日 申請(qǐng)日期2010年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月5日
發(fā)明者張晨騁 申請(qǐng)人:上海集成電路研發(fā)中心有限公司