晶圆清洗装置及清洗方法与流程

本发明涉及半导体加工，尤其涉及一种晶圆清洗装置及清洗方法。

背景技术：

1、随着半导体制造技术的快速发展，集成电路的集成度迅速提高，元器件尺寸不断减小，对晶圆表面的清洁度的要求也逐渐严格。晶圆生产中的每一道工序都存在着使晶圆被污染的可能，这些污染可能导致缺陷的产生或元器件的失效，而在集成电路生产过程中，大约有20%的工序和晶圆的清洗有关，因此，晶圆的清洗就显得至关重要。

2、目前较常用的晶圆清洗方法是槽式清洗法和单晶圆清洗法。槽式清洗法即将多片晶圆浸泡在清洗槽中清洗，该方法虽然能够同时去除晶圆正面和晶圆背面的污染物，但是，由于去除的污染物仍留在清洗液中，污染物可能会再次附着在晶圆上，且污染物易留存在晶圆的外围，造成交叉污染，从而降低半导体集成电路器件的品质，并且，对多片晶圆清洗过程中，容易造成晶圆片之间的互相磨损，交叉污染；单晶圆清洗法的设备上只设置有从上往下喷射清洗液的传统喷淋管，该种传统设计只能对晶圆的上表面进行清洗，且清洗时，在离心力的作用下，清洗下来的颗粒污染物容易堆积在晶圆外围，在晶圆底部流场的影响下，堆积在晶圆外围的颗粒污染物会粘附至晶圆背面。

3、因此，亟需一种晶圆清洗装置及清洗方法，以解决上述技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种晶圆清洗装置及清洗方法，旨在解决现有技术中不能对单片晶圆的正面和背面同时进行清洗，对晶圆清洗效果不佳的问题，该晶圆清洗装置能够对单片晶圆的正面和背面同时进行清洗，且有效改善了对晶圆的清洗效果，保证了晶圆的质量。

2、为达此目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种晶圆清洗装置，包括：

4、晶圆载台；

5、锁紧组件，设置于所述晶圆载台上，所述锁紧组件用于锁紧晶圆；

6、升降旋转摆臂，设置于所述晶圆载台的上方；

7、第一清洗组件，包括纯水喷吐管路、臭氧水喷吐管路和多个二流体喷头，所述纯水喷吐管路和所述臭氧水喷吐管路均设置于所述晶圆载台上，所述纯水喷吐管路用于向所述晶圆的正面喷吐纯水，所述臭氧水喷吐管路用于向所述晶圆的正面喷吐臭氧水，多个所述二流体喷头均设置于所述升降旋转摆臂的端部，所述升降旋转摆臂能带动所述二流体喷头做扇形往复运动，所述二流体喷头用于向所述晶圆的正面喷吐清洗液；

8、第二清洗组件，穿设于所述晶圆载台设置，所述第二清洗组件用于向所述晶圆的背面喷吐清洗液。

9、可选地，所述晶圆清洗装置还包括毛刷，所述毛刷转动设置于所述升降旋转摆臂的端部，所述毛刷用于对所述晶圆的正面进行刷洗。

10、一种晶圆的清洗方法，所述晶圆的清洗方法包括：

11、将晶圆置于晶圆载台上，并使所述晶圆载台带动所述晶圆旋转；

12、臭氧水清洗，使用臭氧水喷吐管路向所述晶圆的正面喷吐臭氧水，使用第二清洗组件向所述晶圆的背面喷吐臭氧水；

13、使用第一二流体喷头向所述晶圆的正面喷吐n2和纯水，同时使用所述第二清洗组件向所述晶圆的背面喷吐纯水；

14、第一次交替清洗，使用第二二流体喷头向所述晶圆的正面喷吐氢氟酸和n2，同时使用所述第二清洗组件向所述晶圆的背面喷吐氢氟酸，接着，所述第二二流体喷头停止向所述晶圆的正面喷吐氢氟酸和n2，所述第二清洗组件停止向所述晶圆的背面喷吐氢氟酸，然后，使用所述臭氧水喷吐管路向所述晶圆的正面喷吐臭氧水，同时使用所述第二清洗组件向所述晶圆的背面喷吐臭氧水，依次交替清洗；

15、第二次交替清洗，使用第三二流体喷头向所述晶圆的正面喷吐nh4oh和n2，同时使用所述第二清洗组件向所述晶圆的背面喷吐nh4oh，接着，所述第二二流体喷头停止向所述晶圆的正面喷吐nh4oh和n2，所述第二清洗组件停止向所述晶圆的背面喷吐nh4oh，然后，使用所述臭氧水喷吐管路向所述晶圆的正面喷吐臭氧水，同时使用所述第二清洗组件向所述晶圆的背面喷吐臭氧水，依次交替清洗；

16、纯水清洗，使用纯水喷吐管路向所述晶圆的正面喷吐纯水。

17、可选地，所述臭氧水清洗时，所述晶圆载台的转速为400rpm-700rpm，所述臭氧水的浓度为20ppm-40ppm，所述臭氧水的流量为0.3l/min-0.4l/min，清洗时间为30s-60s。

18、可选地，所述使用第一二流体喷头向所述晶圆的正面喷吐n2和纯水时，所述晶圆载台的转速为400rpm-700rpm，所述n2的压力为0.2mpa-0.5mpa，所述纯水的流量为0.2l/m-0.5l/m，清洗时间为20s-60s。

19、可选地，所述第一次交替清洗时，所述晶圆载台的转速为500rpm-600rpm，所述氢氟酸的流量为0.3l/m-0.4l/m，所述n2的压力为0.3mpa-0.4mpa，所述氢氟酸的单次清洗时间为5s-7s，所述臭氧水的流量为0.3l/m-0.4l/m，所述臭氧水的单次清洗时间为3s-5s，所述交替清洗的次数为5次-10次。

20、可选地，所述第二次交替清洗时，所述晶圆载台的转速为600rpm-700rpm，所述nh4oh的流量为0.4l/m-0.5l/m，所述n2的压力为0.4mpa-0.5mpa，所述臭氧水的流量为0.4l/m-0.5l/m，所述nh4oh的单次清洗时间为5s-6s，所述臭氧水的单次清洗时间为5s-7s，所述交替清洗的次数为5次-10次。

21、可选地，所述纯水清洗时，所述晶圆载台的转速为400rpm-700rpm，所述纯水的流量为0.2l/min-0.5l/min，清洗时间为30s-60s。

22、可选地，在所述臭氧水清洗之后，在所述使用第一二流体喷头向所述晶圆的正面喷吐n2和纯水之前，需使用毛刷对所述晶圆的正面进行刷洗，同时，使用纯水喷吐管路向所述晶圆的正面喷吐纯水，所述第二清洗组件向所述晶圆的背面喷吐纯水。

23、可选地，所述毛刷对所述晶圆的正面进行刷洗时，所述晶圆载台的转速为400rpm-700rpm，所述毛刷清洗过程中与所述晶圆接触的形变为0.5mm-2mm，所述毛刷的自转速度为100rpm-240rpm，清洗时间为30s-60s。

24、本发明的有益效果：本发明提供的晶圆清洗装置，通过设置第二清洗组件，第二清洗组件穿设于晶圆载台设置，第二清洗组件能够向晶圆的背面喷吐清洗液，第一清洗组件在对晶圆正面清洗的同时，第二清洗组件能够同步清洗晶圆的背面，防止晶圆的背面被污染，同时避免颗粒污染物在晶圆外围堆积，提高了对晶圆的清洁能力，进而有效保证了晶圆的质量。

25、本发明还提供了晶圆的清洗方法，通过使用臭氧水喷吐管路向晶圆的正面先喷吐臭氧水，使用第二清洗组件向晶圆的背面先喷吐臭氧水，使得臭氧水与晶圆接触时，晶圆的表面形成氧化层，能够高效分解有机物并去除金属离子；通过使用第一二流体喷头向晶圆的正面喷吐n2和纯水，同时使用第二清洗组件向晶圆的背面喷吐纯水，第一二流体喷头可将纯水雾化成纳米级的液滴，形成水和n2混合液，使得其喷射至晶圆表面时会附带较强的冲击力，混合液中的气泡和液滴相互作用，产生流动，使清洗效果更好，以清除晶圆表面吸附的颗粒；通过分别向晶圆的正面和背面第一次交替清洗氢氟酸和臭氧水，氢氟酸呈酸性，在酸性溶液中，晶圆表面呈负电位，颗粒表面为正电位，由于两者之间的吸引力，粒子容易附着在晶圆表面，以氢氟酸-臭氧水交替清洗，氢氟酸用于去除晶圆表面的自然氧化膜，其本身不与硅发生反应，没有过量腐蚀的风险，因此附着在自然氧化膜上的金属将溶解到清洗液中，氢氟酸清洗后，在冲击力的同时，气液混合液体中的气泡和液滴可以相互作用，从而产生流动可增加其物理作用力，同时配合臭氧水的强氧化性，将晶圆表面的氧化层进行反复氧化和剥离，可以减少颗粒以及部分金属的再附着，提高去除晶圆表面的金属离子的效果；通过分别向晶圆的正面和背面第二次交替清洗nh4oh和臭氧水，nh4oh可以腐蚀掉臭氧水的氧化作用下形成的氧化膜，以去除晶圆表面的小粒径颗粒，同时，nh4oh溶液中，晶圆表面呈正电位，颗粒表面也为正电位，会使晶圆和颗粒产生排斥力，使得晶圆不易再附着颗粒，从而达到去除颗粒的目的。该晶圆的清洗方法能够有效去除晶圆加工后表面残存的有机物、团聚颗粒和表面金属离子，将大幅度的提高晶圆的清洗效果，有效地保证了晶圆品质。