[发明专利]清洗半导体硅片的装置及方法

说明书

本发明揭示了清洗半导体硅片(202)的装置及方法。其中，方法包括以下步骤：将一片或多片硅片(202)依次输送到至少一个第一槽(201)内及一个或多个第二槽(207)内以执行槽式清洗工艺，所述第一槽(201)内盛有化学液，第二槽(207)内盛有清洗液；从一个或多个第二槽(207)内的清洗液中取出该一片或多片硅片(202)，并将该一片或多片硅片(202)传输至一个或多个单片清洗模组(510)内以执行单片硅片的清洗及干燥工艺；其中，从该一片或多片硅片(202)从所述至少一个第一槽(201)内的化学液中出来的那一刻直至该一片或多片硅片(202)浸入所述一个或多个第二槽(207)内的清洗液中，和/或从该一片或多片硅片(202)从所述一个或多个第二槽(207)内的清洗液中出来的那一刻直至该一片或多片硅片(202)传输到一个或多个单片清洗模组(510)中，在该一片或多片硅片(202)上控制并保持一定厚度的液膜(204,504)。

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，更具体地说，涉及清洗半导体硅片的装置及方法。

背景技术

在集成电路的制造过程中，湿法清洗工艺对于获得高质量集成电路至关重要。在干法刻蚀工艺之后，需要对硅片进行清洗以去除在干法刻蚀工艺中残留的光刻胶、有机物以及附着在硅片表面的薄膜材料。用于清洗硅片的化学液主要包括：例如SC1、BOE以及由硫酸和双氧水混合的SPM溶液。其中，SPM溶液的温度可能要高于80℃，高温SPM溶液可以用于去除残留的光刻胶及有机物。一般来说，清洗硅片的方法有两种，一种是槽式清洗，另一种是单片清洗。

槽式清洗一次能够清洗多片硅片。槽式清洗的装置包括：机械传输装置及多个清洗槽。在一个清洗槽内能同时清洗多片硅片，所以槽式清洗的效率很高。此外，由于清洗槽中的化学液是循环的，因此可以重复使用该化学液，降低了槽式清洗的成本，特别是对于高温化学液，例如120℃的SPM溶液。由于高温SPM溶液价格较高，所以利用槽式清洗能够降低清洗成本。然而，随着集成电路线宽的不断缩小，槽式清洗的缺点也日益暴露出来。在槽式清洗过程中，硅片被垂直放至清洗槽内，这很容易导致硅片间的交叉污染，特别地，如果其中一个清洗槽中的硅片之一具有金属或有机污染物，则在同一清洗槽中清洗的所有硅片都将被污染。在清洗完成后，硅片被垂直地从清洗槽中取出，这个时候，如果清洗槽中的化学液含有一些微小的有机污染物或颗粒，则这些微小的有机污染物或颗粒会随着化学液粘附在硅片表面。一旦硅片被干燥后，硅片上这些微小有机污染物或颗粒将很难被去除。

单片清洗一次只能清洗一片硅片。单片清洗装置包括：机械传输装置及多个独立的单片清洗模组。一片硅片的干燥和清洗工艺都在一个单片清洗模组中完成。在清洗完一片硅片后，单片清洗模组中的化学液被排出，新的化学液供应至该单片清洗模组用于清洗另一片硅片，有效避免了交叉污染。单片清洗能有效去除颗粒和薄膜材料，并避免金属离子污染。然而，单片清洗在使用高温化学液方面存在一定限制，比如温度高于130℃的SPM溶液。因为高温化学液很难被循环使用，所以需要大量的SPM溶液。此外，单片清洗更适用于清洗硅片的正面，在清洗硅片背面方面存在一定的困难和挑战。在某些情况下，单片清洗在清洗硅片时需要花费较长时间，导致产率很低。

槽式清洗及单片清洗都有各自的优缺点。只采用槽式清洗或单片清洗都不能达到最佳的清洗效果，也不能满足现代工艺的需要。因此，提出将槽式清洗和单片清洗相结合的想法。然而，将槽式清洗和单片清洗相结合的一大挑战是，在将硅片从清洗槽内的清洗液中取出并传送到单片清洗模组期间，很难控制槽式清洗液中的颗粒及污染物使其不附着在硅片上。在这期间，如果颗粒及污染物附着在硅片的表面上，则在单片清洗模组中将很难去除这些颗粒及污染物。

发明内容

因此，本发明提出了一种清洗半导体硅片的装置及方法。