改善氣液兩相霧化清洗均勻性的裝置和方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種改善氣液兩相霧化清洗均勻性的裝置和方法，根據(jù)氣液兩相霧化清洗噴嘴在晶圓表面的位置變化信息，通過改變氣體和/或液體清洗介質(zhì)的流量，并使氣體和/或液體清洗介質(zhì)的流量從晶圓中心到晶圓邊緣逐漸減小，在晶圓表面的清洗液膜由晶圓中心向晶圓邊緣逐漸變薄狀態(tài)下，可實現(xiàn)從氣液兩相霧化清洗噴嘴噴射的氣液兩相霧化清洗介質(zhì)微液滴在整個晶圓表面范圍內(nèi)形成相同大小的物理作用力，可提高氣液兩相霧化清洗的均勻性，改善工藝效果，從而提高芯片質(zhì)量。
【專利說明】
改善氣液兩相霧化清洗均勻性的裝置和方法
技術領域
[0001] 本發(fā)明涉及單片濕法清洗設備技術領域，更具體地，涉及一種用于改善氣液兩相 霧化清洗均勻性的裝置和方法。
【背景技術】
[0002] 清洗工藝是集成電路制作過程中最普遍的工藝步驟，其目的在于有效地控制各步 驟的沾污水平，以實現(xiàn)各工藝步驟的目標。在單片濕法清洗設備上，利用氣液兩相霧化清洗 可以明顯改善清洗工藝的效果，具體可參考已公開的各種二相流霧化噴射清洗裝置。在通 常的氣液兩相霧化清洗工藝過程中，高壓氣體與清洗液體作用形成直徑在一定范圍內(nèi)分布 的微液滴。隨后，微液滴在氣體的作用下進一步加速，并噴射到晶圓表面的清洗液體薄膜 內(nèi)，形成快速傳播的沖擊波。沖擊波作用在晶圓表面附著的顆粒污染物上，導致顆粒污染物 從晶圓表面脫離，并進一步隨著清洗液體的流動離開晶圓，實現(xiàn)清洗的目的。
[0003] 上述微液滴所帶有的物理作用力Pshcickwave的大小取決于液滴的尺寸、速度以及晶 圓表面液體薄膜的厚度，并且具有如公式(1)所示的依賴關系：
[0004]
(1)
[0005] 式中，d為微液滴的直徑，V是微液滴所具有的速度，tliquid為晶圓表面液體薄膜的 厚度。可以看出，微液滴在晶圓表面的液體薄膜內(nèi)形成的沖擊波的強度正比于微液滴的直 徑和速度，反比于晶圓表面液體薄膜的厚度。當微液滴所具有的直徑和速度相同時，微液滴 所帶有的物理作用力的大小僅取決于晶圓表面液體薄膜的厚度。
[0006] 在氣液兩相霧化清洗工藝過程中，氣液兩相霧化清洗噴嘴在噴淋臂的帶動下，在 晶圓表面作過圓心的圓弧往復運動，并另外單獨設置一個液體噴淋管路，用于在晶圓表面 形成完全覆蓋的液膜。目前廣泛使用的單片濕法清洗設備，是利用噴淋臂結(jié)構(gòu)噴射清洗介 質(zhì)至旋轉(zhuǎn)的晶圓表面，實現(xiàn)腐蝕或清洗的目的。然而，如圖1所示，由于晶圓1旋轉(zhuǎn)時有徑向 的線速度差異，晶圓中心線速度低，導致清洗介質(zhì)液體薄膜2較厚，隨著從晶圓中心向晶圓 邊緣移動，清洗介質(zhì)液體薄膜逐漸變薄。這樣，在晶圓的清洗過程中，氣液兩相霧化清洗噴 嘴在晶圓中心對應的液膜厚度較大，在晶圓邊緣對應的液膜厚度較小。這種情形會導致從 晶圓中心到邊緣微液滴所產(chǎn)生的物理作用力產(chǎn)生很大的差異，從而導致從晶圓中心到邊緣 的非均勻清洗現(xiàn)象的產(chǎn)生。
[0007] 雖然可以利用使噴淋臂在不同的位置具有不同的運動速度的方法，令噴淋臂在晶 圓中心停留時間較短，從中心到邊緣停留時間逐漸延長，來彌補微液滴所具有的物理作用 力不均勻分布的影響。但是這種方法改變的僅僅是各個區(qū)域的相對清洗時間，并沒有改變 從晶圓中心到邊緣各個區(qū)域的微液滴所具有的物理作用力的大小。由于在清洗工藝過程 中，很多顆粒與晶圓表面的附著力較大，需要清洗工藝過程中引入的物理作用力的大小達 到一定的閾值才可以實現(xiàn)有效清洗。因此單獨采用清洗時間上的變化，不足以彌補物理作 用力不均勻分布的影響，需要更有效的方法來改善氣液兩相霧化清洗的均勻性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術存在的上述缺陷，提供一種改善氣液兩相霧化清 洗均勻性的裝置和方法，通過合理的結(jié)構(gòu)設計，以及相應的工藝參數(shù)調(diào)整，達到微液滴所具 有的物理作用力在整個晶圓范圍內(nèi)均勻分布的結(jié)果，實現(xiàn)均勻的氣液兩相霧化清洗效果。
[0009] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案如下：
[0010] -種改善氣液兩相霧化清洗均勻性的裝置，包括：
[0011] 晶圓旋轉(zhuǎn)部分，用于固定并帶動晶圓水平旋轉(zhuǎn)；
[0012] 氣液兩相霧化清洗噴嘴部分，用于在晶圓表面上作過圓心的圓弧往復運動，并向 晶圓表面噴射氣液兩相霧化清洗介質(zhì)；
[0013] 位置信息反饋部分，用于對氣液兩相霧化清洗噴嘴部分在晶圓表面的相對位置信 息進行反饋；
[0014] 流量控制部分，用于根據(jù)反饋的相對位置信息，通過控制導入氣液兩相霧化清洗 噴嘴部分的液體和/或氣體清洗介質(zhì)流量，以調(diào)節(jié)其噴射的氣液兩相霧化清洗介質(zhì)形成的 物理作用力大小。
[0015] 優(yōu)選地，所述氣液兩相霧化清洗噴嘴部分包括氣液兩相霧化清洗噴嘴，所述氣液 兩相霧化清洗噴嘴固定在噴淋臂上，并在噴淋臂旋轉(zhuǎn)電機的帶動下，在晶圓表面上作過圓 心的圓弧往復運動;所述氣液兩相霧化清洗噴嘴設有液體清洗介質(zhì)管路和氣體清洗介質(zhì)管 路，用于分別導入液體清洗介質(zhì)和氣體清洗介質(zhì)，并通過所述氣液兩相霧化清洗噴嘴形成 氣液兩相霧化清洗介質(zhì);所述位置信息反饋部分設有第一通訊線，所述第一通訊線兩端分 別連接噴淋臂旋轉(zhuǎn)電機和流量控制部分，所述位置信息反饋部分通過第一通訊線采集噴淋 臂旋轉(zhuǎn)電機的單位轉(zhuǎn)動角度或單位轉(zhuǎn)動時間，以獲取氣液兩相霧化清洗噴嘴在晶圓表面的 相對位置信息，并反饋至流量控制部分。
[0016]優(yōu)選地，所述流量控制部分在氣體清洗介質(zhì)管路設有第一流量控制器，并通過第 二通訊線進行連接，所述流量控制部分根據(jù)反饋的氣液兩相霧化清洗噴嘴位置信息，得到 所需要的氣體清洗介質(zhì)流量信息，并通過第二通訊線下發(fā)至第一流量控制器，以改變使氣 體清洗介質(zhì)的流量從晶圓中心到晶圓邊緣逐漸減小，實現(xiàn)當晶圓表面的清洗液膜由晶圓中 心向晶圓邊緣逐漸變薄條件下、從氣液兩相霧化清洗噴嘴噴射的氣液兩相霧化清洗介質(zhì)在 整個晶圓表面范圍內(nèi)形成相同大小的物理作用力。
[0017]優(yōu)選地，所述流量控制部分在液體清洗介質(zhì)管路設有第二流量控制器，并通過第 三通訊線進行連接，所述流量控制部分根據(jù)反饋的氣液兩相霧化清洗噴嘴位置信息，得到 所需要的液體清洗介質(zhì)流量信息，并通過第三通訊線下發(fā)至第二流量控制器，以改變使液 體清洗介質(zhì)的流量從晶圓中心到晶圓邊緣逐漸減小，實現(xiàn)當晶圓表面的清洗液膜由晶圓中 心向晶圓邊緣逐漸變薄條件下、從氣液兩相霧化清洗噴嘴噴射的氣液兩相霧化清洗介質(zhì)在 整個晶圓表面范圍內(nèi)形成相同大小的物理作用力。
[0018]優(yōu)選地，所述流量控制部分在氣體清洗介質(zhì)管路設有第一流量控制器，并通過第 二通訊線進行連接，同時在液體清洗介質(zhì)管路設有第二流量控制器，并通過第三通訊線進 行連接;所述流量控制部分根據(jù)反饋的氣液兩相霧化清洗噴嘴位置信息，得到分別所需要 的氣體和液體清洗介質(zhì)流量信息，并通過第二、第三通訊線分別下發(fā)至第一、第二流量控制 器，以改變使氣體和液體清洗介質(zhì)的流量從晶圓中心到晶圓邊緣同時逐漸減小，實現(xiàn)當晶 圓表面的清洗液膜由晶圓中心向晶圓邊緣逐漸變薄條件下、從氣液兩相霧化清洗噴嘴噴射 的氣液兩相霧化清洗介質(zhì)在整個晶圓表面范圍內(nèi)形成相同大小的物理作用力。
[0019] 優(yōu)選地，所述晶圓旋轉(zhuǎn)部分包括晶圓載臺，所述晶圓載臺通過晶圓夾持結(jié)構(gòu)固定 晶圓，并在晶圓旋轉(zhuǎn)電機的帶動下帶動晶圓旋轉(zhuǎn)。
[0020] 優(yōu)選地，還包括單獨設置的一個液體噴淋管路，用于在晶圓表面形成完全覆蓋的 清洗液膜。
[0021] -種改善氣液兩相霧化清洗均勻性的方法，包括以下步驟：
[0022] Sl:將待清洗晶圓固定在晶圓載臺上；
[0023] S2:將晶圓載臺移動至合適的工藝位置；
[0024] S3:選擇相應的清洗工藝菜單，開始清洗工藝；
[0025] S4:使晶圓按設定的速度旋轉(zhuǎn)，在噴淋臂的帶動下，將氣液兩相霧化清洗噴嘴移動 至晶圓上方，并位于清洗工藝的起始位置；
[0026] S5:將單獨設置的液體噴淋管路移動至晶圓上方，開始噴淋清洗藥液，在旋轉(zhuǎn)的晶 圓表面形成清洗液膜；
[0027] S6:待晶圓表面均勻覆蓋一層清洗液膜后，打開氣液兩相霧化清洗噴嘴，導入液體 清洗介質(zhì)和氣體清洗介質(zhì)，并開始噴射氣液兩相霧化清洗介質(zhì)；
[0028] S7:流量控制部分根據(jù)噴淋臂旋轉(zhuǎn)電機給出的氣液兩相霧化清洗噴嘴位置信息， 按需要不斷設定相應的液體和/或氣體清洗介質(zhì)流量，以使液體和/或氣體清洗介質(zhì)的流量 從晶圓中心到晶圓邊緣逐漸減小，實現(xiàn)當晶圓表面的清洗液膜由晶圓中心向晶圓邊緣逐漸 變薄時，從氣液兩相霧化清洗噴嘴噴射的氣液兩相霧化清洗介質(zhì)在整個晶圓表面范圍內(nèi)形 成相同大小的物理作用力；
[0029] S8:每隔一定時間判斷一次是否達到清洗工藝時間，如果達到，執(zhí)行步驟S10,如果 沒有沒有達到，執(zhí)行步驟S9;
[0030] S9:每隔一定時間或者噴淋臂旋轉(zhuǎn)電機每旋轉(zhuǎn)一定角度，將氣液兩相霧化清洗噴 嘴所處位置信息上傳至流量控制部分，并執(zhí)行步驟S7;
[0031] S10:關閉氣液兩相霧化清洗噴嘴和清洗藥液管路，并停止發(fā)送氣液兩相霧化清洗 噴嘴的位置信息；
[0032] Sll:將氣液兩相霧化清洗噴嘴移出晶圓上方，并使晶圓停止旋轉(zhuǎn)；
[0033] S12:清洗工藝結(jié)束；
[0034] S13:將晶圓載臺移動至晶圓取放位置；
[0035] S14:將待清洗晶圓取出。
[0036]從上述技術方案可以看出，本發(fā)明根據(jù)氣液兩相霧化清洗噴嘴在晶圓表面的位置 變化信息，通過單獨改變氣體清洗介質(zhì)的流量，或者單獨改變液體清洗介質(zhì)的流量，或者同 時改變氣體和液體清洗介質(zhì)流量的方法，使氣體和/或液體清洗介質(zhì)的流量從晶圓中心到 晶圓邊緣逐漸減小，當晶圓表面的清洗液膜由晶圓中心向晶圓邊緣逐漸變薄時，可實現(xiàn)從 氣液兩相霧化清洗噴嘴噴射的氣液兩相霧化清洗介質(zhì)微液滴在整個晶圓表面范圍內(nèi)形成 相同大小的物理作用力，可提高氣液兩相霧化清洗的均勻性，改善工藝效果，從而提高芯片 質(zhì)量。
【附圖說明】
[0037] 圖1是現(xiàn)有單晶圓清洗設備晶圓表面清洗介質(zhì)非均勻分布示意圖；
[0038] 圖2是本發(fā)明改善氣液兩相霧化清洗均勻性的裝置的第一實施例示意圖；
[0039] 圖3是本發(fā)明改善氣液兩相霧化清洗均勻性的裝置的第二實施例示意圖；
[0040] 圖4是本發(fā)明改善氣液兩相霧化清洗均勻性的裝置的第三實施例示意圖；
[0041 ]圖中I-晶圓，2_晶圓表面清洗介質(zhì)液體薄膜，3_晶圓夾持結(jié)構(gòu)，4_晶圓載臺，5_晶 圓旋轉(zhuǎn)電機，6-噴淋臂旋轉(zhuǎn)電機通訊線，7-噴淋臂旋轉(zhuǎn)電機，8-噴淋臂，9-液體清洗介質(zhì)管 路，10-氣體清洗介質(zhì)管路，11-氣體清洗介質(zhì)管路流量控制器，12-氣體清洗介質(zhì)管路流量 控制器通訊線，13-氣液兩相霧化清洗噴嘴，14-液體清洗介質(zhì)管路流量控制器，15-液體清 洗介質(zhì)管路流量控制器通訊線；
[0042] 圖5是本發(fā)明改善氣液兩相霧化清洗均勻性的方法流程圖。
【具體實施方式】
[0043] 本發(fā)明改善氣液兩相霧化清洗均勻性的裝置及方法，包括通過噴淋臂旋轉(zhuǎn)電機反 饋的位置信息，實時改變氣液兩相霧化清洗過程中液體和/或氣體清洗介質(zhì)的流量，從而改 變霧化后微液滴所帶有的物理作用力大小的裝置和與之相應的工藝方法。
[0044] 本發(fā)明改善氣液兩相霧化清洗均勻性的裝置包括晶圓旋轉(zhuǎn)部分，氣液兩相霧化清 洗噴嘴部分，位置信息反饋部分和流量控制部分等結(jié)構(gòu)。其中：晶圓旋轉(zhuǎn)部分用于固定并帶 動晶圓水平旋轉(zhuǎn)；氣液兩相霧化清洗噴嘴部分用于在晶圓表面上作過圓心的圓弧往復運 動，并向晶圓表面噴射氣液兩相霧化清洗介質(zhì);位置信息反饋部分用于對氣液兩相霧化清 洗噴嘴部分在晶圓表面的相對位置信息進行反饋;流量控制部分用于根據(jù)反饋的相對位置 信息，通過控制導入氣液兩相霧化清洗噴嘴部分的液體和/或氣體清洗介質(zhì)流量，以調(diào)節(jié)其 噴射的氣液兩相霧化清洗介質(zhì)形成的物理作用力大小。
[0045]下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步的詳細說明。
[0046]需要說明的是，在下述的【具體實施方式】中，在詳述本發(fā)明的實施方式時，為了清楚 地表示本發(fā)明的結(jié)構(gòu)以便于說明，特對附圖中的結(jié)構(gòu)不依照一般比例繪圖，并進行了局部 放大、變形及簡化處理，因此，應避免以此作為對本發(fā)明的限定來加以理解。
[0047] 在以下本發(fā)明的【具體實施方式】中，請參閱圖2,圖2是本發(fā)明改善氣液兩相霧化清 洗均勻性的裝置的第一實施例示意圖。如圖2所示，在本發(fā)明的一種改善氣液兩相霧化清洗 均勻性的裝置中，晶圓旋轉(zhuǎn)部分包括一個晶圓載臺4,并通過晶圓夾持結(jié)構(gòu)3將晶圓1固定在 晶圓載臺上。晶圓載臺可在晶圓旋轉(zhuǎn)電機5的帶動下按照設定速度旋轉(zhuǎn)，并帶動晶圓1同步 旋轉(zhuǎn)。
[0048] 氣液兩相霧化清洗噴嘴部分包括一個氣液兩相霧化清洗噴嘴13,所述氣液兩相霧 化清洗噴嘴固定在噴淋臂8上，并在噴淋臂旋轉(zhuǎn)電機7的帶動下，在晶圓1表面上作過圓心的 圓弧往復運動。氣液兩相霧化清洗噴嘴13裝有液體清洗介質(zhì)管路9和氣體清洗介質(zhì)管路10， 用于分別導入液體清洗介質(zhì)和氣體清洗介質(zhì)，例如可從噴嘴13的頂部導入液體清洗介質(zhì)， 以及從噴嘴13的側(cè)部導入氣體清洗介質(zhì)(或者互換位置），然后在所述氣液兩相霧化清洗噴 嘴13內(nèi)匯合形成氣液兩相霧化清洗介質(zhì)，從噴嘴下方噴出。可參考現(xiàn)有技術對噴嘴13的結(jié) 構(gòu)進一步理解。
[0049] 位置信息反饋部分設有噴淋臂旋轉(zhuǎn)電機通訊線（即第一通訊線)6,所述噴淋臂旋 轉(zhuǎn)電機通訊線6兩端分別連接噴淋臂旋轉(zhuǎn)電機7和流量控制部分(圖略）。所述位置信息反饋 部分通過噴淋臂旋轉(zhuǎn)電機通訊線6采集噴淋臂旋轉(zhuǎn)電機7的單位轉(zhuǎn)動角度或單位轉(zhuǎn)動時間， 以獲取氣液兩相霧化清洗噴嘴13在晶圓表面的相對位置信息，并反饋至流量控制部分。
[0050] 在晶圓上方(或斜上方)還可單獨安裝一個液體噴淋管路（圖略），用于在晶圓表面 形成完全覆蓋的清洗液膜。
[0051 ]在本實施例中，所述流量控制部分在氣體清洗介質(zhì)管路10裝有氣體清洗介質(zhì)管路 流量控制器（即第一流量控制器）11，并通過氣體清洗介質(zhì)管路流量控制器通訊線（即第二 通訊線H 2進行連接。
[0052] 所述流量控制部分可根據(jù)噴淋臂旋轉(zhuǎn)電機通訊線6反饋的氣液兩相霧化清洗噴嘴 13的位置信息，結(jié)合所在位置的晶圓表面液膜相對厚度，計算得到所需要的氣體清洗介質(zhì) 流量信息，并通過氣體清洗介質(zhì)管路流量控制器通訊線12下發(fā)至氣體清洗介質(zhì)管路流量控 制器11，以改變使氣體清洗介質(zhì)管路10中氣體清洗介質(zhì)的流量在噴嘴13從晶圓中心到晶圓 邊緣的移動過程中逐漸減小，當晶圓表面的清洗液膜由晶圓中心向晶圓邊緣逐漸變薄時， 即可實現(xiàn)從氣液兩相霧化清洗噴嘴13噴射的氣液兩相霧化清洗介質(zhì)在整個晶圓表面范圍 內(nèi)形成相同大小的物理作用力。
[0053] 請參閱圖3,圖3是本發(fā)明改善氣液兩相霧化清洗均勻性的裝置的第二實施例示意 圖。如圖3所示，流量控制部分在液體清洗介質(zhì)管路9裝有液體清洗介質(zhì)管路流量控制器(BP 第二流量控制器）14,并通過液體清洗介質(zhì)管路流量控制器通訊線（即第三通訊線）15進行 連接，所述流量控制部分根據(jù)反饋的氣液兩相霧化清洗噴嘴位置信息，得到所需要的液體 清洗介質(zhì)流量信息，并通過液體清洗介質(zhì)管路流量控制器通訊線下發(fā)至液體清洗介質(zhì)管路 流量控制器，以改變使液體清洗介質(zhì)的流量從晶圓中心到晶圓邊緣逐漸減小，當晶圓表面 的清洗液膜由晶圓中心向晶圓邊緣逐漸變薄時，即可實現(xiàn)從氣液兩相霧化清洗噴嘴噴射的 氣液兩相霧化清洗介質(zhì)在整個晶圓表面范圍內(nèi)形成相同大小的物理作用力。
[0054] 請參閱圖4,圖4是本發(fā)明改善氣液兩相霧化清洗均勻性的裝置的第三實施例示意 圖。如圖4所示，流量控制部分在氣體清洗介質(zhì)管路10裝有氣體清洗介質(zhì)管路流量控制器 11，并通過氣體清洗介質(zhì)管路流量控制器通訊線12進行連接；同時，在液體清洗介質(zhì)管路9 裝有液體清洗介質(zhì)管路流量控制器14,并通過液體清洗介質(zhì)管路流量控制器通訊線15進行 連接。所述流量控制部分根據(jù)反饋的氣液兩相霧化清洗噴嘴位置信息，得到分別所需要的 氣體和液體清洗介質(zhì)流量信息，并通過氣體、液體清洗介質(zhì)管路流量控制器通訊線分別下 發(fā)至氣體、液體清洗介質(zhì)管路流量控制器，以同時改變氣體和液體清洗介質(zhì)的流量，使其從 晶圓中心到晶圓邊緣同時逐漸減小，當晶圓表面的清洗液膜由晶圓中心向晶圓邊緣逐漸變 薄時，即可實現(xiàn)從氣液兩相霧化清洗噴嘴噴射的氣液兩相霧化清洗介質(zhì)在整個晶圓表面范 圍內(nèi)形成相同大小的物理作用力。
[0055] 上述第二、第三實施例中裝置的其他結(jié)構(gòu)與第一實施例相同，不再贅述。
[0056] 本發(fā)明改善氣液兩相霧化清洗均勻性的裝置的原理如下:每隔一定時間或者噴淋 臂每轉(zhuǎn)動一定角度，噴淋臂旋轉(zhuǎn)電機將氣液兩相霧化清洗噴嘴的位置信息通過噴淋臂旋轉(zhuǎn) 電機通訊線發(fā)送至控制端(流量控制部分），控制端根據(jù)噴嘴位置信號，得到氣液兩相霧化 清洗所需要的氣體和/或液體清洗介質(zhì)流量，并通過氣體和/或液體清洗介質(zhì)管路流量控制 器通訊線將所需流量信息下發(fā)至氣體和/或液體清洗介質(zhì)管路流量控制器，實時改變氣體 和/或液體清洗介質(zhì)的流量。在晶圓中心，清洗藥液薄膜厚度較大;而在晶圓邊緣，清洗藥液 薄膜的厚度較小。因此，為保證在整個晶圓范圍內(nèi)，氣液兩相霧化清洗的微液滴具有相同大 小的物理作用力，需要在晶圓中心增大微液滴的直徑，和/或增大微液滴的速度，也即通過 增大液體清洗介質(zhì)的流量，和/或增大氣體清洗介質(zhì)的流量;而在晶圓邊緣則需要減小微液 滴的直徑，和/或減小微液滴的速度，也即通過減小液體清洗介質(zhì)的流量，和/或減小氣體清 洗介質(zhì)的流量。
[0057] 下面通過【具體實施方式】，對本發(fā)明的一種改善氣液兩相霧化清洗均勻性的方法進 行詳細的說明。
[0058] 請參閱圖5,圖5是本發(fā)明改善氣液兩相霧化清洗均勻性的方法流程圖；并可結(jié)合 參考圖2-圖4加以理解，本發(fā)明改善氣液兩相霧化清洗均勻性的方法可利用圖2-圖4的裝置 實施。如圖5所示，本發(fā)明的一種改善氣液兩相霧化清洗均勻性的方法，包括以下步驟：
[0059] SI:將待清洗晶圓固定在晶圓載臺上;例如，可通過手動，半自動，或者全自動的方 式，將待清洗晶圓通過晶圓夾持結(jié)構(gòu)固定在晶圓載臺上。
[0060] S2:通過控制，將晶圓載臺移動至合適的工藝位置。
[0061] 上述步驟S1-S2屬于晶圓裝載過程。
[0062] S3:選擇相應的清洗工藝菜單，開始清洗工藝。
[0063] S4:使晶圓按設定的速度旋轉(zhuǎn)，在噴淋臂的帶動下，將氣液兩相霧化清洗噴嘴移動 至晶圓上方，并位于清洗工藝的起始位置。
[0064] S5:將單獨設置的液體噴淋管路移動至晶圓上方，開始噴淋清洗藥液，在旋轉(zhuǎn)的晶 圓表面形成液體清洗薄膜。
[0065] S6:待晶圓表面均勻覆蓋一層清洗藥液薄膜后，打開氣液兩相霧化清洗噴嘴，導入 液體清洗介質(zhì)和氣體清洗介質(zhì)，并開始噴射氣液兩相霧化清洗介質(zhì)。
[0066] S7:控制端(流量控制部分)根據(jù)噴淋臂旋轉(zhuǎn)電機給出的氣液兩相霧化清洗噴嘴位 置信號，按需要不斷設定相應的液體和/或氣體清洗介質(zhì)流量，其目的是使液體和/或氣體 清洗介質(zhì)的流量從晶圓中心到晶圓邊緣逐漸減小，當晶圓表面的清洗液膜由晶圓中心向晶 圓邊緣逐漸變薄時，實現(xiàn)從氣液兩相霧化清洗噴嘴噴射的氣液兩相霧化清洗介質(zhì)在整個晶 圓表面范圍內(nèi)形成相同大小的物理作用力。
[0067] S8:每隔一定時間判斷一次是否達到清洗工藝時間，如果達到，執(zhí)行步驟SlO，如果 沒有沒有達到，執(zhí)行步驟S9。
[0068] S9:每隔一定時間或者噴淋臂旋轉(zhuǎn)電機每旋轉(zhuǎn)一定角度，將氣液兩相霧化清洗噴 嘴所處位置信息上傳至控制端，并執(zhí)行步驟S7。
[0069] S10:關閉氣液兩相霧化清洗噴嘴(包括關閉氣體和液體清洗介質(zhì)管路)和清洗藥 液管路，使得噴淋臂旋轉(zhuǎn)電機停止發(fā)送氣液兩相霧化清洗噴嘴的位置信號。
[0070] Sll:將氣液兩相霧化清洗噴嘴移出晶圓上方，并使晶圓停止旋轉(zhuǎn)。
[0071 ] 上述步驟S3-S11屬于氣液兩相霧化清洗工藝過程。
[0072] S12:清洗工藝結(jié)束。
[0073] S13:將晶圓載臺移動至晶圓取放位置。
[0074] S14:將待清洗晶圓取出；例如，可通過手動，半自動，或者全自動的方式，將待清洗 晶圓從晶圓載臺上取出裝置。
[0075] 上述步驟S12-S14屬于晶圓卸載過程。
[0076]綜上所述，本發(fā)明根據(jù)氣液兩相霧化清洗噴嘴在晶圓表面的位置變化信息，通過 單獨改變氣體清洗介質(zhì)的流量，或者單獨改變液體清洗介質(zhì)的流量，或者同時改變氣體和 液體清洗介質(zhì)流量的方法，使氣體和/或液體清洗介質(zhì)的流量從晶圓中心到晶圓邊緣逐漸 減小，在晶圓表面的清洗液膜由晶圓中心向晶圓邊緣逐漸變薄狀態(tài)下，可實現(xiàn)從氣液兩相 霧化清洗噴嘴噴射的氣液兩相霧化清洗介質(zhì)微液滴在整個晶圓表面范圍內(nèi)形成相同大小 的物理作用力，可提高氣液兩相霧化清洗的均勻性，改善工藝效果，從而提高芯片質(zhì)量。 [0077]以上所述的僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，所述實施例并非用以限制本發(fā)明的專利保 護范圍，因此凡是運用本發(fā)明的說明書及附圖內(nèi)容所作的等同結(jié)構(gòu)變化，同理均應包含在 本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種改善氣液兩相霧化清洗均勻性的裝置，其特征在于，包括： 晶圓旋轉(zhuǎn)部分，用于固定并帶動晶圓水平旋轉(zhuǎn)； 氣液兩相霧化清洗噴嘴部分，用于在晶圓表面上作過圓心的圓弧往復運動，并向晶圓 表面噴射氣液兩相霧化清洗介質(zhì)； 位置信息反饋部分，用于對氣液兩相霧化清洗噴嘴部分在晶圓表面的相對位置信息進 行反饋； 流量控制部分，用于根據(jù)反饋的相對位置信息，通過控制導入氣液兩相霧化清洗噴嘴 部分的液體和/或氣體清洗介質(zhì)流量，以調(diào)節(jié)其噴射的氣液兩相霧化清洗介質(zhì)形成的物理 作用力大小。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的改善氣液兩相霧化清洗均勻性的裝置，其特征在于，所述氣液 兩相霧化清洗噴嘴部分包括氣液兩相霧化清洗噴嘴，所述氣液兩相霧化清洗噴嘴固定在噴 淋臂上，并在噴淋臂旋轉(zhuǎn)電機的帶動下，在晶圓表面上作過圓心的圓弧往復運動;所述氣液 兩相霧化清洗噴嘴設有液體清洗介質(zhì)管路和氣體清洗介質(zhì)管路，用于分別導入液體清洗介 質(zhì)和氣體清洗介質(zhì)，并通過所述氣液兩相霧化清洗噴嘴形成氣液兩相霧化清洗介質(zhì);所述 位置信息反饋部分設有第一通訊線，所述第一通訊線兩端分別連接噴淋臂旋轉(zhuǎn)電機和流量 控制部分，所述位置信息反饋部分通過第一通訊線采集噴淋臂旋轉(zhuǎn)電機的單位轉(zhuǎn)動角度或 單位轉(zhuǎn)動時間，以獲取氣液兩相霧化清洗噴嘴在晶圓表面的相對位置信息，并反饋至流量 控制部分。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的改善氣液兩相霧化清洗均勻性的裝置，其特征在于，所述流量 控制部分在氣體清洗介質(zhì)管路設有第一流量控制器，并通過第二通訊線進行連接，所述流 量控制部分根據(jù)反饋的氣液兩相霧化清洗噴嘴位置信息，得到所需要的氣體清洗介質(zhì)流量 信息，并通過第二通訊線下發(fā)至第一流量控制器，以改變使氣體清洗介質(zhì)的流量從晶圓中 心到晶圓邊緣逐漸減小，實現(xiàn)當晶圓表面的清洗液膜由晶圓中心向晶圓邊緣逐漸變薄條件 下、從氣液兩相霧化清洗噴嘴噴射的氣液兩相霧化清洗介質(zhì)在整個晶圓表面范圍內(nèi)形成相 同大小的物理作用力。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的改善氣液兩相霧化清洗均勻性的裝置，其特征在于，所述流量 控制部分在液體清洗介質(zhì)管路設有第二流量控制器，并通過第三通訊線進行連接，所述流 量控制部分根據(jù)反饋的氣液兩相霧化清洗噴嘴位置信息，得到所需要的液體清洗介質(zhì)流量 信息，并通過第三通訊線下發(fā)至第二流量控制器，以改變使液體清洗介質(zhì)的流量從晶圓中 心到晶圓邊緣逐漸減小，實現(xiàn)當晶圓表面的清洗液膜由晶圓中心向晶圓邊緣逐漸變薄條件 下、從氣液兩相霧化清洗噴嘴噴射的氣液兩相霧化清洗介質(zhì)在整個晶圓表面范圍內(nèi)形成相 同大小的物理作用力。5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的改善氣液兩相霧化清洗均勻性的裝置，其特征在于，所述流量 控制部分在氣體清洗介質(zhì)管路設有第一流量控制器，并通過第二通訊線進行連接，同時在 液體清洗介質(zhì)管路設有第二流量控制器，并通過第三通訊線進行連接;所述流量控制部分 根據(jù)反饋的氣液兩相霧化清洗噴嘴位置信息，得到分別所需要的氣體和液體清洗介質(zhì)流量 信息，并通過第二、第三通訊線分別下發(fā)至第一、第二流量控制器，以改變使氣體和液體清 洗介質(zhì)的流量從晶圓中心到晶圓邊緣同時逐漸減小，實現(xiàn)當晶圓表面的清洗液膜由晶圓中 心向晶圓邊緣逐漸變薄條件下、從氣液兩相霧化清洗噴嘴噴射的氣液兩相霧化清洗介質(zhì)在 整個晶圓表面范圍內(nèi)形成相同大小的物理作用力。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的改善氣液兩相霧化清洗均勻性的裝置，其特征在于，所述晶圓 旋轉(zhuǎn)部分包括晶圓載臺，所述晶圓載臺通過晶圓夾持結(jié)構(gòu)固定晶圓，并在晶圓旋轉(zhuǎn)電機的 帶動下帶動晶圓旋轉(zhuǎn)。7. 根據(jù)權(quán)利要求1-6任意一項所述的改善氣液兩相霧化清洗均勻性的裝置，其特征在 于，還包括單獨設置的一個液體噴淋管路，用于在晶圓表面形成完全覆蓋的清洗液膜。8. -種改善氣液兩相霧化清洗均勻性的方法，其特征在于，包括以下步驟： S1:將待清洗晶圓固定在晶圓載臺上； S2:將晶圓載臺移動至合適的工藝位置； S3:選擇相應的清洗工藝菜單，開始清洗工藝； S4:使晶圓按設定的速度旋轉(zhuǎn)，在噴淋臂的帶動下，將氣液兩相霧化清洗噴嘴移動至晶 圓上方，并位于清洗工藝的起始位置； S5:將單獨設置的液體噴淋管路移動至晶圓上方，開始噴淋清洗藥液，在旋轉(zhuǎn)的晶圓表 面形成清洗液膜； S6:待晶圓表面均勻覆蓋一層清洗液膜后，打開氣液兩相霧化清洗噴嘴，導入液體清洗 介質(zhì)和氣體清洗介質(zhì)，并開始噴射氣液兩相霧化清洗介質(zhì)； S7:流量控制部分根據(jù)噴淋臂旋轉(zhuǎn)電機給出的氣液兩相霧化清洗噴嘴位置信息，按需 要不斷設定相應的液體和/或氣體清洗介質(zhì)流量，以使液體和/或氣體清洗介質(zhì)的流量從晶 圓中心到晶圓邊緣逐漸減小，實現(xiàn)當晶圓表面的清洗液膜由晶圓中心向晶圓邊緣逐漸變薄 時，從氣液兩相霧化清洗噴嘴噴射的氣液兩相霧化清洗介質(zhì)在整個晶圓表面范圍內(nèi)形成相 同大小的物理作用力； S8:每隔一定時間判斷一次是否達到清洗工藝時間，如果達到，執(zhí)行步驟S10,如果沒有 沒有達到，執(zhí)行步驟S9; S9:每隔一定時間或者噴淋臂旋轉(zhuǎn)電機每旋轉(zhuǎn)一定角度，將氣液兩相霧化清洗噴嘴所 處位置信息上傳至流量控制部分，并執(zhí)行步驟S7; S10:關閉氣液兩相霧化清洗噴嘴和清洗藥液管路，并停止發(fā)送氣液兩相霧化清洗噴嘴 的位置信息； S11:將氣液兩相霧化清洗噴嘴移出晶圓上方，并使晶圓停止旋轉(zhuǎn)； S12:清洗工藝結(jié)束； S13:將晶圓載臺移動至晶圓取放位置； S14:將待清洗晶圓取出。
【文檔編號】H01L21/67GK106057710SQ201610623802
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年8月2日
【發(fā)明人】滕宇
【申請人】北京七星華創(chuàng)電子股份有限公司