兆声波清洗器的制作方法

本实用新型属于半导体集成电路的设备，具体涉及一种兆声波清洗器。

背景技术：

晶圆指的是硅半导体集成电路制作所用的硅晶圆，在硅晶圆上可加工制作各种电路元件结构，而成为有特定电性功能的IC产品。随着大规模集成电路的飞速发展，半导体晶圆上集成电路向微米级发展，集成电路制造工艺变得越来越复杂和精细，为了提高集成度，降低制造成本，半导体器件的尺寸日益缩小，平面布线已难以满足高密度分布的要求，只能采用多层布线技术，进一步提高半导体器件的集成密度。由于多层互联或填充深度比较大的沉积过程导致了晶圆表面过大的起伏，引起光刻工艺聚焦的困难，使得对线宽的控制能力减弱，降低了整个晶圆上线宽的一致性。为此，需要对不规则的晶圆表面进行平坦化处理。

化学机械研磨(Chemical Mechanical Polishing，简称CMP)是达成全局平坦化的最佳方法，尤其是在半导体制作工艺进入亚微米领域后，化学机械研磨已成为一项不可或缺的制作工艺技术。经过化学机械研磨后的晶圆表面会残留大量的亚微米或者纳米级的研磨颗粒、研磨液和研磨副产物等污染物，因此对晶圆进行清洗是化学机械研磨工艺中的一道非常重要和要求比较高的步骤。

目前，化学机械研磨机台中通常集成有晶圆清洗功能，在晶圆清洗的过程中首先通常采用兆声波清洗装置对晶圆正反两面及侧面进行清洗，如图1所示，晶圆1被放在盛有清洗溶液的处理腔2中，声波发生器4设置在所述处理腔2的底部，处理腔2的侧面下部设有进液口5，处理腔2的上半部插入在溢流槽3中，且处理腔2与溢流槽3的接触处密封连接，溢流槽3的底面开有出液口，当清洗溶液充满处理腔2后会从处理腔2的顶部开口溢出至溢流槽3中。但是，随着清洗装置工作时间的增加，研磨后晶圆上的部分研磨颗粒或研磨副产物等会在兆声波清洗器内部残留积累，导致晶圆清洗效果降低，甚至对晶圆造成污染。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种兆声波清洗器，可以解决现有晶圆清洗过程中残留颗粒在清洗装置中积累而无法清除的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供的兆声波清洗器，包括溢流槽、处理腔、晶圆承载机构、声波发生器，所述处理腔的顶部伸到溢流槽中且处理腔与溢流槽的接触处密封连接，所述溢流槽的底部设有出液口，所述处理腔至少下半部为倒圆锥形，且处理腔的进液口设在倒圆锥形部分，所述晶圆承载机构设于处理腔内且位于处理腔的进液口上方，置于晶圆承载机构上的待清洗晶圆浸没在处理腔内的清洗液中，所述声波发生器设置在处理腔中。

其中一种结构，所述处理腔包括上半部的圆柱形腔室和下半部的倒圆锥形腔室，所述圆柱形腔室和倒圆锥形腔室相连通，且圆柱形腔室的直径与倒圆锥形腔室的上开口直径相同，所述处理腔的进液口设于下半部的倒圆锥形腔室的上部。

进一步的，所述晶圆承载机构设于圆柱形腔室的底部。

其中另一种结构，所述处理腔为倒圆锥形，且处理腔的进液口设在倒圆锥形腔室的中部。

其中再一种结构，所述处理腔包括上半部的方形腔室和下半部的倒圆锥形腔室，所述方形腔室和倒圆锥形腔室相连通，且方形腔室的下开口尺寸小于倒圆锥形腔室的最大直径，所述处理腔的进液口设于下半部的倒圆锥形腔室的上部。

较佳的，所述声波发生器设在晶圆承载机构和处理腔的进液口之间。或者，所述声波发生器分别设在晶圆正面所对的侧壁以及晶圆背面所对的侧壁上。

优选的，所述处理腔的底部设有储液槽，所述储液槽设有排污口。

在上述结构中，所述晶圆承载机构采用至少两个滚筒，所述滚筒安装在处理腔的侧壁上并承托待清洗晶圆。或者，所述晶圆承载机构为晶舟。

本实用新型对现有的晶圆清洗装置结构进行改进，将处理腔至少下半部分设计为倒圆锥形，同时使清洗液从倒圆锥形腔室的上部斜切流入，形成向下的螺旋形剪切流体，处理腔锥形内壁上积累的密度大的残留颗粒在清洗液的冲刷作用下被剥离，并在重力和离心力的作用下流至处理腔底部，从而达到兆声波清洗器自身循环清洗的目的，有效避免研磨颗粒在清洗装置中积累的情况，保证了兆声波清洗器的清洗能力。

附图说明

图1为现有的兆声波清洗装置的示意图；

图2为本实用新型的兆声波清洗器的第一实施例的示意图；

图3为本实用新型的兆声波清洗器的第二实施例的示意图；

图4为本实用新型中兆声波清洗器的清洗方式示意图。

其中附图标记说明如下：

1为晶圆；2为处理腔；3为溢流槽；4为声波发生器；5为进液口；6为出液口；7为储液槽。

具体实施方式

以下通过特定的具体实施例并结合附图说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可以由本说明书所揭示的内容轻易地了解本实用新型的其它优点与功效。本实用新型亦可通过其它不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离本实用新型的精神下进行各种修饰语变更。

本实用新型提供的兆声波清洗器，包括溢流槽、处理腔、晶圆承载机构、声波发生器，所述处理腔的顶部伸到溢流槽中且处理腔与溢流槽的接触处密封连接，所述溢流槽的底部设有出液口，所述处理腔至少下半部为倒圆锥形，且处理腔的进液口设在倒圆锥形部分，所述晶圆承载机构设于处理腔内且位于处理腔的进液口上方，置于晶圆承载机构上的待清洗晶圆浸没在处理腔内的清洗液中，所述声波发生器设置在处理腔中。

优选的，处理腔的底部设有储液槽，所述储液槽设有排污口，这样就可以通过排污口定期将储液槽中沉积的残留颗粒排出。

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

第一实施例

在本实施例中，兆声波清洗器包括溢流槽3、处理腔2、晶圆承载机构、声波发生器4，所述处理腔2包括上半部的圆柱形腔室和下半部的倒圆锥形腔室，如图2所示，所述圆柱形腔室和倒圆锥形腔室相连通，且圆柱形腔室的直径与倒圆锥形腔室的上开口直径相同。

处理腔2的进液口5设在倒圆锥形腔室的上部(整个处理腔2的中部)，用于清洗晶圆1并对兆声波清洁器自身进行循环清洗的清洗液从该进液口5流入处理腔2。

晶圆承载机构设于处理腔2内，且位于处理腔2的进液口5上方，置于晶圆承载机构上的待清洗晶圆1浸没在处理腔2内的清洗液中。

较佳的，所述晶圆承载机构设于圆柱形腔室的底部。

所述声波发生器4设置在处理腔2中。

第二实施例

在本实施例中，兆声波清洗器包括溢流槽3、处理腔2、晶圆承载机构、声波发生器4，所述处理腔2为倒圆锥形，如图3所示，且处理腔的进液口5设在倒圆锥形腔室的中部，用于清洗晶圆1并对兆声波清洁器自身进行循环清洗的清洗液从该进液口5流入处理腔2。

晶圆承载机构设于处理腔2内，且位于处理腔2的进液口5上方，置于晶圆承载机构上的待清洗晶圆1浸没在处理腔2内的清洗液中。

所述声波发生器设置在处理腔2中。

第三实施例

在本实施例中，兆声波清洗器包括处理腔、晶圆承载机构、声波发生器，所述处理腔包括上半部的方形腔室和下半部的倒圆锥形腔室，所述方形腔室和倒圆锥形腔室相连通，且方形腔室的下开口尺寸小于倒圆锥形腔室的最大直径。

处理腔的进液口设在倒圆锥形腔室的上部，用于清洗晶圆并对兆声波清洁器自身进行循环清洗的清洗液从该进液口流入处理腔。

晶圆承载机构设于处理腔内，且位于处理腔的进液口上方，置于晶圆承载机构上的待清洗晶圆浸没在处理腔内的清洗液中。

较佳的，所述晶圆承载机构设在方形腔室的底部。

所述声波发生器设置在处理腔中。

在上述这些实施例中，声波发生器可以根据处理腔的具体结构设置，例如，可以设在晶圆承载机构和处理腔的进液口之间，也可以设在晶圆正面所对的侧壁以及晶圆背面所对的侧壁上，只要可以对处理腔内的清洗液施以超声波震荡即可。

同时，本实用新型中的晶圆承载机构可以为晶圆支撑平台(如晶舟或其它晶圆支架)、吸盘式、滚筒式(采用至少两个滚筒，所述滚筒安装在处理腔的侧壁上并承托待清洗晶圆)，但是并不局限于这些，本领域技术人员还可以采取其它合适的结构对待清洗晶圆进行承托。

采用本实用新型的兆声波清洗器对待清洗晶圆进行清洗的过程中，同时可以实现兆声波清洗器自身的循环清洗，即在待清洗晶圆进行清洗的过程中，清洗液从位于处理腔的倒圆锥形部分的进液口斜切进入处理腔，形成旋转液体对倒圆锥形内壁进行清洗。被清洗液冲洗下来的残留颗粒可以最终沉积在倒圆锥形腔室底部，较佳的是积累在储液槽中，并且定期通过排污口排出。

本实用新型对现有的晶圆清洗装置结构进行改进，将处理腔至少下半部分设计为倒圆锥形，减少了处理腔内壁颗粒物的积累死角，从而避免晶圆清洗过程中颗粒物沉积在处理腔内，同时循环的清洗液从倒圆锥形腔室的上部斜切流入，形成向下的螺旋形剪切流体，如图4所示，处理腔锥形内壁上积累的密度大的残留颗粒在清洗液的冲刷作用下被剥离，并在重力和离心力的作用下流至处理腔底部，从而达到兆声波清洗器自身循环清洗的目的，有效避免研磨颗粒在清洗装置中积累的情况，保证了兆声波清洗器的清洗能力。

以上通过具体实施例对本实用新型进行了详细的说明，该实施例仅仅是本实用新型的较佳实施例，本实用新型并不局限于上述实施方式。在不脱离本实用新型原理的情况下，本领域的技术人员对晶圆承载机构及处理腔的形状等做出的等效置换和改进，均应视为在本实用新型所保护的技术范畴内。