半導(dǎo)體硅片的清洗方法和裝置的制造方法
【專利說明】
[0001]本發(fā)明的背景
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及集成電路制造領(lǐng)域，更具體地，涉及半導(dǎo)體硅片的清洗方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0003]在集成電路制造工藝中，濕法清洗是獲得高質(zhì)量集成電路的必備工藝。干法刻蝕工藝結(jié)束后，硅片需要被清洗以去除殘余的光刻膠、在干法刻蝕過程中產(chǎn)生的有機(jī)物以及附著在硅片表面的薄膜材料。清洗硅片的主要化學(xué)溶液包括，例如，SCU BOE, SPM(H2SC)4*H2O2的混合溶液)。其中，SPM的溫度通常高于90°C。SPM主要用于去除殘余的光刻膠和有機(jī)物。當(dāng)下，有兩種清洗硅片的方式，一種是槽式清洗，一種是單片清洗。下面將對這兩種清洗方式進(jìn)行簡單的介紹說明。
[0004]槽式清洗每次可以同時(shí)清洗數(shù)片硅片。槽式清洗裝置包括機(jī)械傳輸裝置和數(shù)個(gè)清洗槽。由于數(shù)片硅片能夠同時(shí)在一個(gè)清洗槽內(nèi)進(jìn)行清洗，因此，槽式清洗的清洗效率很高，通常，每小時(shí)可以清洗大約400片硅片。此外，清洗槽內(nèi)的化學(xué)溶液是循環(huán)流動(dòng)的，使得化學(xué)溶液能夠重復(fù)使用，降低了槽式清洗的清洗成本。尤其是高溫的化學(xué)溶液，例如120°C的SPM，這類化學(xué)溶液的價(jià)格較昂貴，如果能夠重復(fù)使用，將大大降低清洗成本。然而，隨著集成電路的線寬越來越窄，槽式清洗的缺點(diǎn)已明顯顯現(xiàn)。在槽式清洗過程中，數(shù)片硅片豎直浸入清洗槽的化學(xué)溶液中，這樣很容易導(dǎo)致交叉污染。只要有一片硅片帶有金屬或有機(jī)物污染物，那么與該硅片同用一個(gè)清洗槽的其他硅片就會(huì)被污染。在清洗槽內(nèi)清洗完畢后，硅片豎直地從清洗槽內(nèi)取出，此時(shí)，如果清洗槽內(nèi)的化學(xué)溶液中存在微小的有機(jī)污染物，這些微小的有機(jī)污染物將會(huì)隨化學(xué)溶液一起粘附在硅片表面。一旦硅片被干燥處理，這些粘附在硅片表面的微小有機(jī)污染物將很難去除。
[0005]單片清洗每次只能清洗一片硅片。單片清洗裝置包括機(jī)械傳輸裝置和數(shù)個(gè)獨(dú)立的單片清洗模組。在一個(gè)單片清洗模組內(nèi)可以完成一片硅片的清洗和干燥工藝。每片硅片清洗完畢后，單片清洗模組內(nèi)的化學(xué)溶液都會(huì)被排掉，然后再向該單片清洗模組供應(yīng)新的化學(xué)溶液以清洗下一片硅片，避免發(fā)生交叉污染。單片清洗雖然能夠有效去除顆粒和薄膜材料等污染物，但是，單片清洗在使用高溫化學(xué)溶液，例如溫度高于90°C的SPM，具有一定的局限性，主要是單片清洗的化學(xué)溶液很難被重復(fù)利用，導(dǎo)致清洗成本較高。
[0006]通過上述描述不難看出，槽式清洗和單片清洗都有各自的優(yōu)勢和劣勢，在清洗過程中，如果僅采用其中一種清洗方式，很難達(dá)到最佳的清洗效果和滿足現(xiàn)代工藝需求。因此，如果能夠發(fā)明一種方法和裝置，結(jié)合了槽式清洗和單片清洗的優(yōu)勢，將會(huì)對集成電路制造領(lǐng)域具有突出的貢獻(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種半導(dǎo)體硅片的清洗方法，包括:從裝載端口處的硅片盒中取至少兩片硅片，然后將該至少兩片硅片放入裝滿化學(xué)溶液的第一清洗槽中；該至少兩片硅片在第一清洗槽內(nèi)清洗結(jié)束后，將該至少兩片硅片從第一清洗槽中取出并使該至少兩片硅片保持濕潤狀態(tài)，然后將該至少兩片硅片放入裝滿液體的第二清洗槽中；該至少兩片硅片在第二清洗槽內(nèi)清洗結(jié)束后，將該至少兩片硅片從第二清洗槽中取出并使該至少兩片硅片保持濕潤狀態(tài)，然后將一片硅片放置在一個(gè)單片清洗模組的硅片夾上；旋轉(zhuǎn)硅片夾并向硅片噴灑化學(xué)溶液；向硅片噴灑去離子水；干燥硅片；及從單片清洗模組中取出已清洗、干燥完畢的硅片并將硅片放回裝載端口處的硅片盒中。
[0008]本發(fā)明的另一目的在于提供一種半導(dǎo)體硅片的清洗裝置，包括:第一硅片盒、至少一個(gè)第一清洗槽、第二清洗槽、至少兩個(gè)單片清洗模組、兩個(gè)翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、第一機(jī)械手、第二機(jī)械手及第三機(jī)械手。第一硅片盒位于裝載端口，第一硅片盒收納數(shù)片硅片。至少一個(gè)第一清洗槽裝滿化學(xué)溶液。第二清洗槽裝滿液體。至少兩個(gè)單片清洗模組清洗和干燥單片硅片。兩個(gè)翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中的一個(gè)翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)靠近第一清洗槽，另一個(gè)翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)靠近第二清洗槽。第一機(jī)械手裝備有至少兩個(gè)硅片傳送臂，硅片傳送臂從第一硅片盒中取出至少兩片硅片并將該至少兩片硅片放置在靠近第一清洗槽的翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中，第一機(jī)械手從單片清洗模組內(nèi)取出硅片并將硅片放回第一硅片盒。第二機(jī)械手從靠近第一清洗槽的翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中取出硅片并將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內(nèi)的工藝結(jié)束后，第二機(jī)械手從第二清洗槽中取出硅片并將硅片放置在靠近第二清洗槽的翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中。第三機(jī)械手裝備有至少兩個(gè)硅片傳送臂，硅片傳送臂從靠近第二清洗槽的翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中取出硅片并將硅片放入單片清洗模組，其中，硅片在放入單片清洗模組內(nèi)執(zhí)行單片清洗和干燥處理之前，硅片始終保持濕潤狀態(tài)。最終，第一機(jī)械手從單片清洗模組內(nèi)取出硅片并將硅片放回第一硅片盒。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，提出的半導(dǎo)體硅片的清洗裝置，包括:第一硅片盒、至少一個(gè)第一清洗槽、第二清洗槽、至少兩個(gè)單片清洗模組、兩個(gè)翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、緩沖區(qū)、第一機(jī)械手、第二機(jī)械手及第三機(jī)械手。第一硅片盒位于裝載端口，第一硅片盒收納數(shù)片硅片。至少一個(gè)第一清洗槽裝滿化學(xué)溶液。第二清洗槽裝滿液體。至少兩個(gè)單片清洗模組清洗和干燥單片硅片。兩個(gè)翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中的一個(gè)翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)靠近第一清洗槽，另一個(gè)翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)靠近第二清洗槽。緩沖區(qū)用于暫存硅片。第一機(jī)械手裝備有至少兩個(gè)硅片傳送臂，硅片傳送臂從第一硅片盒中取出至少兩片硅片并將該至少兩片硅片放置在緩沖區(qū)中，第一機(jī)械手從單片清洗模組內(nèi)取出硅片并將硅片放回第一硅片盒。第二機(jī)械手從靠近第一清洗槽的翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中取出硅片并將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內(nèi)的工藝結(jié)束后，第二機(jī)械手從第二清洗槽中取出硅片并將硅片放置在靠近第二清洗槽的翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中。第三機(jī)械手裝備有至少兩個(gè)硅片傳送臂，硅片傳送臂從緩沖區(qū)中取出硅片并將硅片放置在靠近第一清洗槽的翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中，第三機(jī)械手從靠近第二清洗槽的翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中取出硅片并將硅片放入單片清洗模組，其中，硅片在放入單片清洗模組內(nèi)執(zhí)行單片清洗和干燥處理之前，硅片始終保持濕潤狀態(tài)。最終，第一機(jī)械手從單片清洗模組內(nèi)取出硅片并將硅片放回第一硅片盒。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，提出的半導(dǎo)體硅片的清洗裝置，包括:第一硅片盒、至少一個(gè)第一清洗槽、第二清洗槽、至少兩個(gè)單片清洗模組、兩個(gè)翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、第一機(jī)械手及第二機(jī)械手。第一硅片盒位于裝載端口，第一硅片盒收納數(shù)片硅片。至少一個(gè)第一清洗槽裝滿化學(xué)溶液。第二清洗槽裝滿液體。至少兩個(gè)單片清洗模組清洗和干燥單片硅片。兩個(gè)翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中的一個(gè)翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)靠近第一清洗槽，另一個(gè)翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)靠近第二清洗槽。第一機(jī)械手裝備有至少三個(gè)硅片傳送臂，第一機(jī)械手的一個(gè)硅片傳送臂從第一硅片盒中取出至少兩片硅片并將該至少兩片硅片放置在靠近第一清洗槽的翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中，第一機(jī)械手的另一個(gè)硅片傳送臂從靠近第二清洗槽的翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中取出硅片并將硅片放入單片清洗模組，其中，硅片在放入單片清洗模組內(nèi)執(zhí)行單片清洗和干燥處理之前，硅片始終保持濕潤狀態(tài)，第一機(jī)械手的又一個(gè)硅片傳送臂從單片清洗模組內(nèi)取出硅片并將硅片放回第一硅片盒。第二機(jī)械手從靠近第一清洗槽的翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中取出硅片并將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內(nèi)的工藝結(jié)束后，第二機(jī)械手從第二清洗槽中取出硅片并將硅片放置在靠近第二清洗槽的翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中。最終，第一機(jī)械手從單片清洗模組內(nèi)取出硅片并將硅片放回第一硅片盒。
[0011]綜上所述，本發(fā)明半導(dǎo)體硅片的清洗方法和裝置將槽式清洗和單片清洗結(jié)合在一起，充分利用了槽式清洗和單片清洗的優(yōu)點(diǎn)來對硅片進(jìn)行清洗，從而能夠有效去除有機(jī)物、顆粒和薄膜材料等污染物。高溫工藝可以在槽式清洗裝置中進(jìn)行，因?yàn)楦邷氐幕瘜W(xué)溶液可以在槽式清洗裝置中得到循環(huán)使用，而且在槽式清洗過程中產(chǎn)生的酸霧能夠得到很好的控制。此外，硅片從槽式清洗裝置的第一清洗槽中取出后直至放入單片清洗模組進(jìn)行單片清洗之前始終保持濕潤狀態(tài)，使得黏附在硅片表面的污染物能夠更容易的去除。
【附圖說明】
[0012]圖1揭示了本發(fā)明的一實(shí)施例的半導(dǎo)體硅片的清洗裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2揭示了本發(fā)明的一實(shí)施例的槽式清洗裝置的頂視圖。
[0014]圖3揭示了本發(fā)明的一實(shí)施例的槽式清洗裝置的立體圖。
[0015]圖4揭示了本發(fā)明的一實(shí)施例的翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的立體圖。
[0016]圖5揭示了圖4中A部的放大圖。
[0017]圖6(a)至圖6(d)揭示了翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)翻轉(zhuǎn)硅片的過程示意圖。
[0018]圖7(a)至圖7(c)揭示了機(jī)械手從翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)取硅片的過程示意圖。
[0019]圖8(a)揭示了槽式清洗裝置的第一清洗槽的一實(shí)施例的立體圖。
[0020]圖8(b)揭示了 25片硅片放置在第一清洗槽內(nèi)以便進(jìn)行清洗的示意圖。
[0021]圖8(c)揭示了 25片硅片在第一清洗槽內(nèi)進(jìn)行清洗的示意圖。
[0022]圖9揭示了槽式清洗裝置的第一清洗槽的又一實(shí)施例的立體圖。
[0023]圖10(a)揭示了槽式清洗裝置的第二清洗槽的一實(shí)