半导体硅片的清洗方法和装置的制造方法
【专利说明】
[0001]本发明的背景
技术领域
[0002]本发明涉及集成电路制造领域，更具体地，涉及半导体硅片的清洗方法和装置。
【背景技术】
[0003]在集成电路制造工艺中，湿法清洗是获得高质量集成电路的必备工艺。干法刻蚀工艺结束后，硅片需要被清洗以去除残余的光刻胶、在干法刻蚀过程中产生的有机物以及附着在硅片表面的薄膜材料。清洗硅片的主要化学溶液包括，例如，SCU BOE, SPM(H2SC)4*H2O2的混合溶液)。其中，SPM的温度通常高于90°C。SPM主要用于去除残余的光刻胶和有机物。当下，有两种清洗硅片的方式，一种是槽式清洗，一种是单片清洗。下面将对这两种清洗方式进行简单的介绍说明。
[0004]槽式清洗每次可以同时清洗数片硅片。槽式清洗装置包括机械传输装置和数个清洗槽。由于数片硅片能够同时在一个清洗槽内进行清洗，因此，槽式清洗的清洗效率很高，通常，每小时可以清洗大约400片硅片。此外，清洗槽内的化学溶液是循环流动的，使得化学溶液能够重复使用，降低了槽式清洗的清洗成本。尤其是高温的化学溶液，例如120°C的SPM，这类化学溶液的价格较昂贵，如果能够重复使用，将大大降低清洗成本。然而，随着集成电路的线宽越来越窄，槽式清洗的缺点已明显显现。在槽式清洗过程中，数片硅片竖直浸入清洗槽的化学溶液中，这样很容易导致交叉污染。只要有一片硅片带有金属或有机物污染物，那么与该硅片同用一个清洗槽的其他硅片就会被污染。在清洗槽内清洗完毕后，硅片竖直地从清洗槽内取出，此时，如果清洗槽内的化学溶液中存在微小的有机污染物，这些微小的有机污染物将会随化学溶液一起粘附在硅片表面。一旦硅片被干燥处理，这些粘附在硅片表面的微小有机污染物将很难去除。
[0005]单片清洗每次只能清洗一片硅片。单片清洗装置包括机械传输装置和数个独立的单片清洗模组。在一个单片清洗模组内可以完成一片硅片的清洗和干燥工艺。每片硅片清洗完毕后，单片清洗模组内的化学溶液都会被排掉，然后再向该单片清洗模组供应新的化学溶液以清洗下一片硅片，避免发生交叉污染。单片清洗虽然能够有效去除颗粒和薄膜材料等污染物，但是，单片清洗在使用高温化学溶液，例如温度高于90°C的SPM，具有一定的局限性，主要是单片清洗的化学溶液很难被重复利用，导致清洗成本较高。
[0006]通过上述描述不难看出，槽式清洗和单片清洗都有各自的优势和劣势，在清洗过程中，如果仅采用其中一种清洗方式，很难达到最佳的清洗效果和满足现代工艺需求。因此，如果能够发明一种方法和装置，结合了槽式清洗和单片清洗的优势，将会对集成电路制造领域具有突出的贡献。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于提供一种半导体硅片的清洗方法，包括:从装载端口处的硅片盒中取至少两片硅片，然后将该至少两片硅片放入装满化学溶液的第一清洗槽中；该至少两片硅片在第一清洗槽内清洗结束后，将该至少两片硅片从第一清洗槽中取出并使该至少两片硅片保持湿润状态，然后将该至少两片硅片放入装满液体的第二清洗槽中；该至少两片硅片在第二清洗槽内清洗结束后，将该至少两片硅片从第二清洗槽中取出并使该至少两片硅片保持湿润状态，然后将一片硅片放置在一个单片清洗模组的硅片夹上；旋转硅片夹并向硅片喷洒化学溶液；向硅片喷洒去离子水；干燥硅片；及从单片清洗模组中取出已清洗、干燥完毕的硅片并将硅片放回装载端口处的硅片盒中。
[0008]本发明的另一目的在于提供一种半导体硅片的清洗装置，包括:第一硅片盒、至少一个第一清洗槽、第二清洗槽、至少两个单片清洗模组、两个翻转机构、第一机械手、第二机械手及第三机械手。第一硅片盒位于装载端口，第一硅片盒收纳数片硅片。至少一个第一清洗槽装满化学溶液。第二清洗槽装满液体。至少两个单片清洗模组清洗和干燥单片硅片。两个翻转机构中的一个翻转机构靠近第一清洗槽，另一个翻转机构靠近第二清洗槽。第一机械手装备有至少两个硅片传送臂，硅片传送臂从第一硅片盒中取出至少两片硅片并将该至少两片硅片放置在靠近第一清洗槽的翻转机构中，第一机械手从单片清洗模组内取出硅片并将硅片放回第一硅片盒。第二机械手从靠近第一清洗槽的翻转机构中取出硅片并将硅片依次放入第一清洗槽和第二清洗槽，硅片在第一清洗槽和第二清洗槽内的工艺结束后，第二机械手从第二清洗槽中取出硅片并将硅片放置在靠近第二清洗槽的翻转机构中。第三机械手装备有至少两个硅片传送臂，硅片传送臂从靠近第二清洗槽的翻转机构中取出硅片并将硅片放入单片清洗模组，其中，硅片在放入单片清洗模组内执行单片清洗和干燥处理之前，硅片始终保持湿润状态。最终，第一机械手从单片清洗模组内取出硅片并将硅片放回第一硅片盒。
[0009]根据本发明的一实施例，提出的半导体硅片的清洗装置，包括:第一硅片盒、至少一个第一清洗槽、第二清洗槽、至少两个单片清洗模组、两个翻转机构、缓冲区、第一机械手、第二机械手及第三机械手。第一硅片盒位于装载端口，第一硅片盒收纳数片硅片。至少一个第一清洗槽装满化学溶液。第二清洗槽装满液体。至少两个单片清洗模组清洗和干燥单片硅片。两个翻转机构中的一个翻转机构靠近第一清洗槽，另一个翻转机构靠近第二清洗槽。缓冲区用于暂存硅片。第一机械手装备有至少两个硅片传送臂，硅片传送臂从第一硅片盒中取出至少两片硅片并将该至少两片硅片放置在缓冲区中，第一机械手从单片清洗模组内取出硅片并将硅片放回第一硅片盒。第二机械手从靠近第一清洗槽的翻转机构中取出硅片并将硅片依次放入第一清洗槽和第二清洗槽，硅片在第一清洗槽和第二清洗槽内的工艺结束后，第二机械手从第二清洗槽中取出硅片并将硅片放置在靠近第二清洗槽的翻转机构中。第三机械手装备有至少两个硅片传送臂，硅片传送臂从缓冲区中取出硅片并将硅片放置在靠近第一清洗槽的翻转机构中，第三机械手从靠近第二清洗槽的翻转机构中取出硅片并将硅片放入单片清洗模组，其中，硅片在放入单片清洗模组内执行单片清洗和干燥处理之前，硅片始终保持湿润状态。最终，第一机械手从单片清洗模组内取出硅片并将硅片放回第一硅片盒。
[0010]根据本发明的一实施例，提出的半导体硅片的清洗装置，包括:第一硅片盒、至少一个第一清洗槽、第二清洗槽、至少两个单片清洗模组、两个翻转机构、第一机械手及第二机械手。第一硅片盒位于装载端口，第一硅片盒收纳数片硅片。至少一个第一清洗槽装满化学溶液。第二清洗槽装满液体。至少两个单片清洗模组清洗和干燥单片硅片。两个翻转机构中的一个翻转机构靠近第一清洗槽，另一个翻转机构靠近第二清洗槽。第一机械手装备有至少三个硅片传送臂，第一机械手的一个硅片传送臂从第一硅片盒中取出至少两片硅片并将该至少两片硅片放置在靠近第一清洗槽的翻转机构中，第一机械手的另一个硅片传送臂从靠近第二清洗槽的翻转机构中取出硅片并将硅片放入单片清洗模组，其中，硅片在放入单片清洗模组内执行单片清洗和干燥处理之前，硅片始终保持湿润状态，第一机械手的又一个硅片传送臂从单片清洗模组内取出硅片并将硅片放回第一硅片盒。第二机械手从靠近第一清洗槽的翻转机构中取出硅片并将硅片依次放入第一清洗槽和第二清洗槽，硅片在第一清洗槽和第二清洗槽内的工艺结束后，第二机械手从第二清洗槽中取出硅片并将硅片放置在靠近第二清洗槽的翻转机构中。最终，第一机械手从单片清洗模组内取出硅片并将硅片放回第一硅片盒。
[0011]综上所述，本发明半导体硅片的清洗方法和装置将槽式清洗和单片清洗结合在一起，充分利用了槽式清洗和单片清洗的优点来对硅片进行清洗，从而能够有效去除有机物、颗粒和薄膜材料等污染物。高温工艺可以在槽式清洗装置中进行，因为高温的化学溶液可以在槽式清洗装置中得到循环使用，而且在槽式清洗过程中产生的酸雾能够得到很好的控制。此外，硅片从槽式清洗装置的第一清洗槽中取出后直至放入单片清洗模组进行单片清洗之前始终保持湿润状态，使得黏附在硅片表面的污染物能够更容易的去除。
【附图说明】
[0012]图1揭示了本发明的一实施例的半导体硅片的清洗装置的结构示意图。
[0013]图2揭示了本发明的一实施例的槽式清洗装置的顶视图。
[0014]图3揭示了本发明的一实施例的槽式清洗装置的立体图。
[0015]图4揭示了本发明的一实施例的翻转机构的立体图。
[0016]图5揭示了图4中A部的放大图。
[0017]图6(a)至图6(d)揭示了翻转机构翻转硅片的过程示意图。
[0018]图7(a)至图7(c)揭示了机械手从翻转机构取硅片的过程示意图。
[0019]图8(a)揭示了槽式清洗装置的第一清洗槽的一实施例的立体图。
[0020]图8(b)揭示了 25片硅片放置在第一清洗槽内以便进行清洗的示意图。
[0021]图8(c)揭示了 25片硅片在第一清洗槽内进行清洗的示意图。
[0022]图9揭示了槽式清洗装置的第一清洗槽的又一实施例的立体图。
[0023]图10(a)揭示了槽式清洗装置的第二清洗槽的一实