一种半导体清洗设备的制作方法

本发明涉及半导体设备领域，具体地，涉及一种半导体清洗设备。
背景技术：
：在半导体清洗工艺中，晶圆与清洗液等材料之间摩擦时极容易产生静电，损伤晶圆上的微图形物理结构或导致器件关键性能失效。因此，现有的半导体清洗设备中通常设置有电荷消除装置，用于产生等离子体等物质，以中和并去除晶圆表面的电荷。然而，现有的半导体清洗设备通常无法稳定去除晶圆表面的电荷，晶圆在加工过程中受损概率较高，产品良率低。因此，如何提供一种能够有效消除晶圆表面电荷的半导体清洗设备，成为本领域亟待解决的技术问题。技术实现要素：本发明旨在提供一种半导体清洗设备，该半导体清洗设备能够有效消除晶圆表面的静电。为实现上述目的，本发明提供一种半导体清洗设备，包括工艺腔室和设置在所述工艺腔室中的承载台，所述承载台用于承载待清洗件，所述半导体清洗设备还包括：至少一个第一喷淋头，设置于所述承载台的上方；至少一组清洗液供应组件，均与所述第一喷淋头连通，用于向所述第一喷淋头提供清洗液；以及，至少一组第一等离子体供应组件，均与所述第一喷淋头连通，用于向所述第一喷淋头提供第一等离子体。优选地，所述第一喷淋头具有至少一个第一喷射口和至少一个第二喷射口，其中，所述第一喷射口均与所述清洗液供应组件连通，用于向所述待清洗件喷淋所述清洗液，所述第二喷射口均与所述第一等离子体供应组件连接，用于向所述待清洗件喷淋所述第一等离子体。优选地，所述第一等离子体供应组件包括第一气体管路和第一等离子体发生器，所述第一等离子体发生器与所述第一喷淋头连通，所述第一等离子体发生器能够将所述第一气体管路中的气体转化为所述第一等离子体。优选地，还包括功率控制单元，且所述承载台可旋转，所述功率控制单元能够根据所述承载台的转速调整所述第一等离子体发生器的功率，使得所述第一等离子体发生器的功率与所述承载台的转速正相关。优选地，还包括与所述第一喷淋头一一对应设置的第一摆臂，且所述第一喷淋头固定连接在所述第一摆臂上，所述第一摆臂用于改变所述第一喷淋头与所述承载台之间的相对位置。优选地，还包括至少一个第二喷淋头和至少一组第二等离子体供应组件，所述第二喷淋头设置在所述承载台的上方，且相对所述承载台位置固定；所述第二等离子体供应组件用于向所述第二喷淋头提供第二等离子体。优选地，所述第二等离子体供应组件包括第二气体管路和第二等离子体发生器，所述第二等离子体发生器与所述第二喷淋头连通，所述第二等离子体发生器能够将所述第二气体管路中的气体转化为所述第二等离子体。优选地，所述第二喷淋头的喷射方向均与所述承载台的承载面之间的夹角为0°至60°。优选地，所述清洗液供应组件用于向所述第一喷淋头提供去离子水，所述第一等离子为氮气等离子体。优选地，所述半导体清洗设备还包括化学药液喷淋装置，用于向所述待清洗件表面喷淋化学药液。在本发明提供的半导体清洗设备中，第一等离子体与清洗液通过第一喷淋头同步喷射至晶圆表面，从而能够及时消除清洗液与高速旋转的晶圆摩擦产生的电荷，提高了等离子体的利用率以及消除晶圆表面静电的效率。并且，该第一等离子体由清洗液裹挟至晶圆表面，其向晶圆表面传输的过程不受工艺腔室中的气流场影响，提高了控制第一等离子体喷射量的精度，进而提高了晶圆表面静电的消除率。附图说明附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：图1是现有技术中的一种半导体清洗设备的结构示意图；图2是本发明提供的半导体清洗设备的结构示意图；图3是本发明实施例提供的半导体清洗设备中第一等离子体发生器的内部结构示意图。附图标记说明100：半导体清洗设备110：工艺腔室121：承载台130：第一喷淋头131：第一喷射口132：第二喷射口140：清洗液管150：第一等离子体供应组件151：第一气体管路152：第一等离子体发生器161：第二气体管路162：第二等离子体发生器163：第二喷淋头170：原料输送管180：吹扫气体管191：吹扫风机192：离子发生棒具体实施方式以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。如图1所示为现有技术中的一种半导体清洗设备的结构示意图，在工艺腔室110中，承载台121通过卡盘122固定在旋转轴上，腔室中还设置有药液喷淋臂、去离子水喷淋臂和氮气喷淋臂，各喷淋臂分别用于在预定工艺步骤中将原料输送管170、清洗液管140和吹扫气体管180的开口移至承载台121的承载面上方，并向该承载面上的晶圆喷淋化学药液、去离子水(upw)或超纯水(diw)、氮气等物质。为消除晶圆表面的静电，工艺腔室110中还设置有吹扫风机(ffu)191和离子发生棒(cimcor)192，离子发生棒192工作时，其上设置的硅基尖刺状物体上可聚集高密度电荷(尖端电压可达数千伏)，尖端放电击穿空气产生正负离子，进而形成等离子体。吹扫风机191在工艺腔室110中形成层流(图中箭头所示方向即为气流流动方向)，并将该等离子体吹送至晶圆表面，以实现消除静电的效果。然而，发明人进行实验模拟研究后发现，利用吹扫风机191与离子发生棒192消除静电时，随着晶圆表面电荷电压的降低,消除相同电荷量所需的时间更长，在晶圆表面电荷量较小时，其消除效果会显著变弱。并且，晶圆表面的静电主要由清洗液(去离子水、超纯水等)与高速旋转的晶片摩擦产生，而离子发生棒192的实际效能受微环境的流场影响非常严重，当腔室的空气流速发生改变时，晶圆表面积累的电荷也会随之改变，静电去除能力不稳定，致使晶圆表面残存电荷累积产生静电问题。为解决上述技术问题，作为本发明的一个方面，提供一种半导体清洗设备100，如图2所示，该半导体清洗设备100包括工艺腔室110和设置在工艺腔室110中的承载台121，承载台121用于承载待清洗件，半导体清洗设备100还包括：至少一个第一喷淋头130，设置于承载台121的上方；至少一组清洗液供应组件，均与第一喷淋头130连通，用于向第一喷淋头130提供清洗液；以及，至少一组第一等离子体供应组件150，均与第一喷淋头130连通，用于向第一喷淋头130提供第一等离子体。在本发明实施例中，第一等离子体与清洗液(如，超纯水、去离子水)通过第一喷淋头130同步喷射至晶圆表面，从而能够及时消除清洗液与高速旋转的晶圆摩擦产生的电荷，提高了等离子体的利用率以及消除晶圆表面静电的效率。并且，该第一等离子体由清洗液裹挟至晶圆表面，其向晶圆表面传输的过程不受工艺腔室中的气流场影响，提高了控制第一等离子体喷射量的精度，进而提高了晶圆表面静电的消除率。此外，该第一等离子体与清洗液同时通过第一喷淋头130进行喷淋，节约了逐个调动喷淋臂、气源、清洗液源的时间，进而提高了晶圆清洗工艺的整体效率。本发明实施例对该清洗液供应组件的结构及其向第一喷淋头130提供的清洗液种类不作具体限定，例如，该清洗液供应组件可以包括清洗液管140，该清洗液供应组件可用于向第一喷淋头130提供去离子水(即该清洗液供应组件提供的清洗液可以包括去离子水)。本发明实施例对第一喷淋头130的结构不作具体限定，例如，如图2所示，第一喷淋头130具有至少一个第一喷射口131和至少一个第二喷射口132。其中，第一喷射口131均与该清洗液供应组件连通，用于向承载台121上的待清洗件喷淋喷射清洗液，第二喷射口132均与第一等离子体供应组件150连接，用于向承载台121上的待清洗件喷淋第一等离子体。本发明实施例对第一喷淋头130的数量不作具体限定，例如，半导体清洗设备100可以仅包括一个第一喷淋头130，或者，当半导体清洗设备100需要利用多种清洗液对晶圆进行清洗时，半导体清洗设备100可以包括多个第一喷淋头130，每个第一喷淋头130均用于同步喷射第一等离子体和一种清洗液，从而在清洗晶圆的过程中同步去除每种清洗液产生的离子，提高晶圆表面静电的消除率。为提高等离子体的利用率，优选地，如图2所示，第一喷射口131与第二喷射口132朝向相同，以使得第一等离子体的喷射方向与清洗液的喷射方向一致，进而提高第一等离子体附近气流的稳定性。本发明实施例对第一等离子体供应组件150的结构不作具体限定，例如，如图2所示，第一等离子体供应组件150包括第一气体管路151和第一等离子体发生器152，第一等离子体发生器152与第一喷淋头130连通，第一等离子体发生器152能够将第一气体管路151中的气体转化为第一等离子体。本发明实施例对该第一等离子体的成分不作具体限定，例如，当第一气体管路151中输送的气体为氮气(n2)时，该第一等离子体可以为氮气等离子体(包括n2+、e-等粒子)。本发明实施例对第一等离子体发生器152如何将第一气体管路151中的气体转化为第一等离子体不作具体限定，例如，该第一等离子体发生器152可以通过向第一气体管路151的气体施加交流电的方式产生第一等离子体。本发明对第一等离子体发生器152的结构不作具体限定，例如，如图3所示，第一等离子体发生器152可以采用介质阻挡方式放电产生等离子气体，高压极152a所连接的交流电源152c可以为工业用交流电源，高压极152a上覆盖有均匀的α-a12o3电介质薄层。当施加在高压极152a上的交流电电压足够高时，高压极152a与接地极152b之间的气体152d将被击穿，从而产生等离子气体。如图2所示，第一等离子体发生器152的两侧还形成有气体缓存区(gasbuffer)，该气体缓存区属于第一等离子体发生器152的一部分，气体通入该缓存区后，受压力作用扩散至高压极152a与接地极152b之间。为进一步提高晶圆表面的电荷去除率，优选地，半导体清洗设备100还包括至少一个第二喷淋头163和至少一组第二等离子体供应组件，第二喷淋头163设置在承载台121的上方，且相对承载台121位置固定。该第二等离子体供应组件用于向该第二喷淋头163提供第二等离子体。在本发明实施例中，第二喷淋头163用于在利用清洗液清洗晶圆后对晶圆表面进行吹干，同时，第二等离子体供应组件产生的第二等离子体能够进一步消除静电，从而进一步提高晶圆表面的电荷去除率。并且，该消除静电的步骤与晶圆烘干的步骤同时进行，提高了晶圆清洗效率。本发明实施例对该第二等离子体供应组件的结构不作具体限定，例如，可选地，如图2所示，该第二等离子体供应组件可以包括第二气体管路161和第二等离子体发生器162，第二等离子体发生器162与第二喷淋头163连通，第二等离子体发生器162能够将第二气体管路161中的气体转化为第二等离子体。在本发明实施例中，第二气体管路161用于在利用清洗液清洗晶圆后对晶圆表面进行吹干，同时，第二等离子体发生器162产生的第二等离子体能够进一步消除静电，从而进一步提高晶圆表面的电荷去除率。并且，该消除静电的步骤与晶圆烘干的步骤同时进行，提高了晶圆清洗效率。为保证第二喷淋头163喷射的气体有效地覆盖晶圆的表面，提高晶圆的烘干效率，如图2所示，第二喷淋头163的喷射方向与承载台121的承载面之间存在夹角α。本发明实施例对该夹角α的大小不作具体限定，例如，该夹角α的大小可以为0°至60°。本发明实施例对该第二等离子体的成分不作具体限定，例如，当第二气体管路161中输送的气体为氮气(n2)时，该第二等离子体可以为氮气等离子体(包括n2+、e-等粒子)。本发明实施例对如何驱动第一喷淋头130在承载台121上方移动不作具体限定，例如，半导体清洗设备100还可以包括与第一喷淋头130一一对应设置的第一摆臂(即上文中的喷淋臂)，且第一喷淋头130固定连接在第一摆臂上，第一摆臂用于改变第一喷淋头130与承载台121之间的相对位置，从而使第一喷淋头130正对晶圆表面或者偏离晶圆位置。同样地，当半导体清洗设备100包括第二喷淋头163和第二等离子体供应组件时，半导体清洗设备100还可以包括第二摆臂(喷淋臂)，用于改变第二喷淋头163与承载台121之间的相对位置。经发明人进一步研究后发现，在不同清洗工艺中，晶圆在去离子水清洗过程中的转速不同，摩擦产生的电荷量也不相同。因此，为了保证晶圆表面静电去除率，等离子体的量也需要随晶圆转速改变(下表1-1所示为发明人的多次实验中，晶圆的转速与第一等离子体发生器152为达到相同静电去除率所需加载的交流电的频率之间的对应关系)。表1-1晶圆转速(rpm)0<600<1200<1800>1800交流电频率(khz)0154880144为实现上述目的，提高静电去除率的稳定性，优选地，半导体清洗设备100还包括功率控制单元，承载台121可旋转，该功率控制单元能够根据承载台121的转速调整第一等离子体发生器152的功率，使得第一等离子体发生器152的功率与承载台121的转速正相关。在第一等离子体发生器152通过向第一气体管路151的气体施加交流电的方式产生第一等离子体的情况下，该功率控制单元能够控制第一等离子体发生器152中交流电的频率与承载台121的转速正相关。在本发明实施例中，如晶圆转速较低，则低浓度的正负离子就可以满足中和电荷的要求，第一等离子体发生器152维持较低的放电频率即可，此放电频率对氮气的电离率较低，能源消耗量也更小；在晶圆转速较高时，则需要高浓度的正负离子中和晶圆表面的电荷，第一等离子体发生器152需增大放电频率，并且转速越高，需要的放电频率越大。如表2-1所示为发明人在实验过程中得到的一组数据，在表2-1中，sc1表示由氢氧化铵、过氧化氢、去离子水按一定比例混合得到的1号标准清洗液，sc2表示由盐酸、过氧化氢、去离子水按一定比例混合得到的2号标准清洗液，晶圆转速的单位为rpm。表2-1可选地，半导体清洗设备100还可以包括化学药液喷淋装置，用于向承载台121上的待清洗件表面喷淋化学药液，如图2所示，该化学药液喷淋装置可以包括原料输送管170和药液喷淋头，该药液喷淋头用于将原料输送管170中的化学药液喷淋在待清洗件的表面上。作为本发明的第二个方面，还提供一种晶圆清洗方法，该晶圆清洗方法用于本发明前面实施例中提供的半导体清洗设备100，该晶圆清洗方法包括：启动清洗液供应组件和第一等离子体供应组件150，以清洗承载台121上的晶圆；吹干承载台121上的晶圆。在本发明实施例中，第一等离子体供应组件150产生的第一等离子体与清洗液供应组件提供的清洗液(如，超纯水、去离子水)通过第一喷淋头130同步喷射至晶圆表面，从而及时消除清洗液与高速旋转的晶圆摩擦产生的电荷，提高了等离子体的利用率以及消除晶圆表面静电的效率。并且，该第一等离子体与清洗液能够同时通过第一喷淋头130进行喷淋，节约了逐个调动喷淋臂、气源、清洗液源的时间，进而提高了晶圆清洗工艺的整体效率。为进一步提高晶圆表面的电荷去除率，优选地，半导体清洗设备100包括第二等离子体供应组件，吹干承载台121上的晶圆的步骤包括：启动第二等离子体供应组件。在本发明实施例中，第二等离子体供应组件用于在利用清洗液清洗晶圆后对晶圆表面进行吹干，同时，第二等离子体供应组件产生的第二等离子体能够进一步消除静电，从而进一步提高晶圆表面的电荷去除率。并且，该消除静电的步骤与晶圆烘干的步骤同时进行，提高了晶圆清洗效率。可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。当前第1页12