改善气液两相雾化清洗均匀性的装置和方法
【专利摘要】本发明公开了一种改善气液两相雾化清洗均匀性的装置和方法，根据气液两相雾化清洗喷嘴在晶圆表面的位置变化信息，通过改变气体和/或液体清洗介质的流量，并使气体和/或液体清洗介质的流量从晶圆中心到晶圆边缘逐渐减小，在晶圆表面的清洗液膜由晶圆中心向晶圆边缘逐渐变薄状态下，可实现从气液两相雾化清洗喷嘴喷射的气液两相雾化清洗介质微液滴在整个晶圆表面范围内形成相同大小的物理作用力，可提高气液两相雾化清洗的均匀性，改善工艺效果，从而提高芯片质量。
【专利说明】
改善气液两相雾化清洗均匀性的装置和方法
技术领域
[0001] 本发明涉及单片湿法清洗设备技术领域，更具体地，涉及一种用于改善气液两相 雾化清洗均匀性的装置和方法。
【背景技术】
[0002] 清洗工艺是集成电路制作过程中最普遍的工艺步骤，其目的在于有效地控制各步 骤的沾污水平，以实现各工艺步骤的目标。在单片湿法清洗设备上，利用气液两相雾化清洗 可以明显改善清洗工艺的效果，具体可参考已公开的各种二相流雾化喷射清洗装置。在通 常的气液两相雾化清洗工艺过程中，高压气体与清洗液体作用形成直径在一定范围内分布 的微液滴。随后，微液滴在气体的作用下进一步加速，并喷射到晶圆表面的清洗液体薄膜 内，形成快速传播的冲击波。冲击波作用在晶圆表面附着的颗粒污染物上，导致颗粒污染物 从晶圆表面脱离，并进一步随着清洗液体的流动离开晶圆，实现清洗的目的。
[0003] 上述微液滴所带有的物理作用力Pshcickwave的大小取决于液滴的尺寸、速度以及晶 圆表面液体薄膜的厚度，并且具有如公式(1)所示的依赖关系：
[0004]
(1)
[0005] 式中，d为微液滴的直径，V是微液滴所具有的速度，tliquid为晶圆表面液体薄膜的 厚度。可以看出，微液滴在晶圆表面的液体薄膜内形成的冲击波的强度正比于微液滴的直 径和速度，反比于晶圆表面液体薄膜的厚度。当微液滴所具有的直径和速度相同时，微液滴 所带有的物理作用力的大小仅取决于晶圆表面液体薄膜的厚度。
[0006] 在气液两相雾化清洗工艺过程中，气液两相雾化清洗喷嘴在喷淋臂的带动下，在 晶圆表面作过圆心的圆弧往复运动，并另外单独设置一个液体喷淋管路，用于在晶圆表面 形成完全覆盖的液膜。目前广泛使用的单片湿法清洗设备，是利用喷淋臂结构喷射清洗介 质至旋转的晶圆表面，实现腐蚀或清洗的目的。然而，如图1所示，由于晶圆1旋转时有径向 的线速度差异，晶圆中心线速度低，导致清洗介质液体薄膜2较厚，随着从晶圆中心向晶圆 边缘移动，清洗介质液体薄膜逐渐变薄。这样，在晶圆的清洗过程中，气液两相雾化清洗喷 嘴在晶圆中心对应的液膜厚度较大，在晶圆边缘对应的液膜厚度较小。这种情形会导致从 晶圆中心到边缘微液滴所产生的物理作用力产生很大的差异，从而导致从晶圆中心到边缘 的非均匀清洗现象的产生。
[0007] 虽然可以利用使喷淋臂在不同的位置具有不同的运动速度的方法，令喷淋臂在晶 圆中心停留时间较短，从中心到边缘停留时间逐渐延长，来弥补微液滴所具有的物理作用 力不均匀分布的影响。但是这种方法改变的仅仅是各个区域的相对清洗时间，并没有改变 从晶圆中心到边缘各个区域的微液滴所具有的物理作用力的大小。由于在清洗工艺过程 中，很多颗粒与晶圆表面的附着力较大，需要清洗工艺过程中引入的物理作用力的大小达 到一定的阈值才可以实现有效清洗。因此单独采用清洗时间上的变化，不足以弥补物理作 用力不均匀分布的影响，需要更有效的方法来改善气液两相雾化清洗的均匀性。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种改善气液两相雾化清 洗均匀性的装置和方法，通过合理的结构设计，以及相应的工艺参数调整，达到微液滴所具 有的物理作用力在整个晶圆范围内均匀分布的结果，实现均匀的气液两相雾化清洗效果。
[0009] 为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
[0010] -种改善气液两相雾化清洗均匀性的装置，包括：
[0011] 晶圆旋转部分，用于固定并带动晶圆水平旋转；
[0012] 气液两相雾化清洗喷嘴部分，用于在晶圆表面上作过圆心的圆弧往复运动，并向 晶圆表面喷射气液两相雾化清洗介质；
[0013] 位置信息反馈部分，用于对气液两相雾化清洗喷嘴部分在晶圆表面的相对位置信 息进行反馈；
[0014] 流量控制部分，用于根据反馈的相对位置信息，通过控制导入气液两相雾化清洗 喷嘴部分的液体和/或气体清洗介质流量，以调节其喷射的气液两相雾化清洗介质形成的 物理作用力大小。
[0015] 优选地，所述气液两相雾化清洗喷嘴部分包括气液两相雾化清洗喷嘴，所述气液 两相雾化清洗喷嘴固定在喷淋臂上，并在喷淋臂旋转电机的带动下，在晶圆表面上作过圆 心的圆弧往复运动;所述气液两相雾化清洗喷嘴设有液体清洗介质管路和气体清洗介质管 路，用于分别导入液体清洗介质和气体清洗介质，并通过所述气液两相雾化清洗喷嘴形成 气液两相雾化清洗介质;所述位置信息反馈部分设有第一通讯线，所述第一通讯线两端分 别连接喷淋臂旋转电机和流量控制部分，所述位置信息反馈部分通过第一通讯线采集喷淋 臂旋转电机的单位转动角度或单位转动时间，以获取气液两相雾化清洗喷嘴在晶圆表面的 相对位置信息，并反馈至流量控制部分。
[0016]优选地，所述流量控制部分在气体清洗介质管路设有第一流量控制器，并通过第 二通讯线进行连接，所述流量控制部分根据反馈的气液两相雾化清洗喷嘴位置信息，得到 所需要的气体清洗介质流量信息，并通过第二通讯线下发至第一流量控制器，以改变使气 体清洗介质的流量从晶圆中心到晶圆边缘逐渐减小，实现当晶圆表面的清洗液膜由晶圆中 心向晶圆边缘逐渐变薄条件下、从气液两相雾化清洗喷嘴喷射的气液两相雾化清洗介质在 整个晶圆表面范围内形成相同大小的物理作用力。
[0017]优选地，所述流量控制部分在液体清洗介质管路设有第二流量控制器，并通过第 三通讯线进行连接，所述流量控制部分根据反馈的气液两相雾化清洗喷嘴位置信息，得到 所需要的液体清洗介质流量信息，并通过第三通讯线下发至第二流量控制器，以改变使液 体清洗介质的流量从晶圆中心到晶圆边缘逐渐减小，实现当晶圆表面的清洗液膜由晶圆中 心向晶圆边缘逐渐变薄条件下、从气液两相雾化清洗喷嘴喷射的气液两相雾化清洗介质在 整个晶圆表面范围内形成相同大小的物理作用力。
[0018]优选地，所述流量控制部分在气体清洗介质管路设有第一流量控制器，并通过第 二通讯线进行连接，同时在液体清洗介质管路设有第二流量控制器，并通过第三通讯线进 行连接;所述流量控制部分根据反馈的气液两相雾化清洗喷嘴位置信息，得到分别所需要 的气体和液体清洗介质流量信息，并通过第二、第三通讯线分别下发至第一、第二流量控制 器，以改变使气体和液体清洗介质的流量从晶圆中心到晶圆边缘同时逐渐减小，实现当晶 圆表面的清洗液膜由晶圆中心向晶圆边缘逐渐变薄条件下、从气液两相雾化清洗喷嘴喷射 的气液两相雾化清洗介质在整个晶圆表面范围内形成相同大小的物理作用力。
[0019] 优选地，所述晶圆旋转部分包括晶圆载台，所述晶圆载台通过晶圆夹持结构固定 晶圆，并在晶圆旋转电机的带动下带动晶圆旋转。
[0020] 优选地，还包括单独设置的一个液体喷淋管路，用于在晶圆表面形成完全覆盖的 清洗液膜。
[0021] -种改善气液两相雾化清洗均匀性的方法，包括以下步骤：
[0022] Sl:将待清洗晶圆固定在晶圆载台上；
[0023] S2:将晶圆载台移动至合适的工艺位置；
[0024] S3:选择相应的清洗工艺菜单，开始清洗工艺；
[0025] S4:使晶圆按设定的速度旋转，在喷淋臂的带动下，将气液两相雾化清洗喷嘴移动 至晶圆上方，并位于清洗工艺的起始位置；
[0026] S5:将单独设置的液体喷淋管路移动至晶圆上方，开始喷淋清洗药液，在旋转的晶 圆表面形成清洗液膜；
[0027] S6:待晶圆表面均匀覆盖一层清洗液膜后，打开气液两相雾化清洗喷嘴，导入液体 清洗介质和气体清洗介质，并开始喷射气液两相雾化清洗介质；
[0028] S7:流量控制部分根据喷淋臂旋转电机给出的气液两相雾化清洗喷嘴位置信息， 按需要不断设定相应的液体和/或气体清洗介质流量，以使液体和/或气体清洗介质的流量 从晶圆中心到晶圆边缘逐渐减小，实现当晶圆表面的清洗液膜由晶圆中心向晶圆边缘逐渐 变薄时，从气液两相雾化清洗喷嘴喷射的气液两相雾化清洗介质在整个晶圆表面范围内形 成相同大小的物理作用力；
[0029] S8:每隔一定时间判断一次是否达到清洗工艺时间，如果达到，执行步骤S10,如果 没有没有达到，执行步骤S9;
[0030] S9:每隔一定时间或者喷淋臂旋转电机每旋转一定角度，将气液两相雾化清洗喷 嘴所处位置信息上传至流量控制部分，并执行步骤S7;
[0031] S10:关闭气液两相雾化清洗喷嘴和清洗药液管路，并停止发送气液两相雾化清洗 喷嘴的位置信息；
[0032] Sll:将气液两相雾化清洗喷嘴移出晶圆上方，并使晶圆停止旋转；
[0033] S12:清洗工艺结束；
[0034] S13:将晶圆载台移动至晶圆取放位置；
[0035] S14:将待清洗晶圆取出。
[0036]从上述技术方案可以看出，本发明根据气液两相雾化清洗喷嘴在晶圆表面的位置 变化信息，通过单独改变气体清洗介质的流量，或者单独改变液体清洗介质的流量，或者同 时改变气体和液体清洗介质流量的方法，使气体和/或液体清洗介质的流量从晶圆中心到 晶圆边缘逐渐减小，当晶圆表面的清洗液膜由晶圆中心向晶圆边缘逐渐变薄时，可实现从 气液两相雾化清洗喷嘴喷射的气液两相雾化清洗介质微液滴在整个晶圆表面范围内形成 相同大小的物理作用力，可提高气液两相雾化清洗的均匀性，改善工艺效果，从而提高芯片 质量。
【附图说明】
[0037] 图1是现有单晶圆清洗设备晶圆表面清洗介质非均匀分布示意图；
[0038] 图2是本发明改善气液两相雾化清洗均匀性的装置的第一实施例示意图；
[0039] 图3是本发明改善气液两相雾化清洗均匀性的装置的第二实施例示意图；
[0040] 图4是本发明改善气液两相雾化清洗均匀性的装置的第三实施例示意图；
[0041 ]图中I-晶圆，2_晶圆表面清洗介质液体薄膜，3_晶圆夹持结构，4_晶圆载台，5_晶 圆旋转电机，6-喷淋臂旋转电机通讯线，7-喷淋臂旋转电机，8-喷淋臂，9-液体清洗介质管 路，10-气体清洗介质管路，11-气体清洗介质管路流量控制器，12-气体清洗介质管路流量 控制器通讯线，13-气液两相雾化清洗喷嘴，14-液体清洗介质管路流量控制器，15-液体清 洗介质管路流量控制器通讯线；
[0042] 图5是本发明改善气液两相雾化清洗均匀性的方法流程图。
【具体实施方式】
[0043] 本发明改善气液两相雾化清洗均匀性的装置及方法，包括通过喷淋臂旋转电机反 馈的位置信息，实时改变气液两相雾化清洗过程中液体和/或气体清洗介质的流量，从而改 变雾化后微液滴所带有的物理作用力大小的装置和与之相应的工艺方法。
[0044] 本发明改善气液两相雾化清洗均匀性的装置包括晶圆旋转部分，气液两相雾化清 洗喷嘴部分，位置信息反馈部分和流量控制部分等结构。其中：晶圆旋转部分用于固定并带 动晶圆水平旋转；气液两相雾化清洗喷嘴部分用于在晶圆表面上作过圆心的圆弧往复运 动，并向晶圆表面喷射气液两相雾化清洗介质;位置信息反馈部分用于对气液两相雾化清 洗喷嘴部分在晶圆表面的相对位置信息进行反馈;流量控制部分用于根据反馈的相对位置 信息，通过控制导入气液两相雾化清洗喷嘴部分的液体和/或气体清洗介质流量，以调节其 喷射的气液两相雾化清洗介质形成的物理作用力大小。
[0045]下面结合附图，对本发明的【具体实施方式】作进一步的详细说明。
[0046]需要说明的是，在下述的【具体实施方式】中，在详述本发明的实施方式时，为了清楚 地表示本发明的结构以便于说明，特对附图中的结构不依照一般比例绘图，并进行了局部 放大、变形及简化处理，因此，应避免以此作为对本发明的限定来加以理解。
[0047] 在以下本发明的【具体实施方式】中，请参阅图2,图2是本发明改善气液两相雾化清 洗均匀性的装置的第一实施例示意图。如图2所示，在本发明的一种改善气液两相雾化清洗 均匀性的装置中，晶圆旋转部分包括一个晶圆载台4,并通过晶圆夹持结构3将晶圆1固定在 晶圆载台上。晶圆载台可在晶圆旋转电机5的带动下按照设定速度旋转，并带动晶圆1同步 旋转。
[0048] 气液两相雾化清洗喷嘴部分包括一个气液两相雾化清洗喷嘴13,所述气液两相雾 化清洗喷嘴固定在喷淋臂8上，并在喷淋臂旋转电机7的带动下，在晶圆1表面上作过圆心的 圆弧往复运动。气液两相雾化清洗喷嘴13装有液体清洗介质管路9和气体清洗介质管路10， 用于分别导入液体清洗介质和气体清洗介质，例如可从喷嘴13的顶部导入液体清洗介质， 以及从喷嘴13的侧部导入气体清洗介质(或者互换位置），然后在所述气液两相雾化清洗喷 嘴13内汇合形成气液两相雾化清洗介质，从喷嘴下方喷出。可参考现有技术对喷嘴13的结 构进一步理解。
[0049] 位置信息反馈部分设有喷淋臂旋转电机通讯线（即第一通讯线)6,所述喷淋臂旋 转电机通讯线6两端分别连接喷淋臂旋转电机7和流量控制部分(图略）。所述位置信息反馈 部分通过喷淋臂旋转电机通讯线6采集喷淋臂旋转电机7的单位转动角度或单位转动时间， 以获取气液两相雾化清洗喷嘴13在晶圆表面的相对位置信息，并反馈至流量控制部分。
[0050] 在晶圆上方(或斜上方)还可单独安装一个液体喷淋管路（图略），用于在晶圆表面 形成完全覆盖的清洗液膜。
[0051 ]在本实施例中，所述流量控制部分在气体清洗介质管路10装有气体清洗介质管路 流量控制器（即第一流量控制器）11，并通过气体清洗介质管路流量控制器通讯线（即第二 通讯线H 2进行连接。
[0052] 所述流量控制部分可根据喷淋臂旋转电机通讯线6反馈的气液两相雾化清洗喷嘴 13的位置信息，结合所在位置的晶圆表面液膜相对厚度，计算得到所需要的气体清洗介质 流量信息，并通过气体清洗介质管路流量控制器通讯线12下发至气体清洗介质管路流量控 制器11，以改变使气体清洗介质管路10中气体清洗介质的流量在喷嘴13从晶圆中心到晶圆 边缘的移动过程中逐渐减小，当晶圆表面的清洗液膜由晶圆中心向晶圆边缘逐渐变薄时， 即可实现从气液两相雾化清洗喷嘴13喷射的气液两相雾化清洗介质在整个晶圆表面范围 内形成相同大小的物理作用力。
[0053] 请参阅图3,图3是本发明改善气液两相雾化清洗均匀性的装置的第二实施例示意 图。如图3所示，流量控制部分在液体清洗介质管路9装有液体清洗介质管路流量控制器(BP 第二流量控制器）14,并通过液体清洗介质管路流量控制器通讯线（即第三通讯线）15进行 连接，所述流量控制部分根据反馈的气液两相雾化清洗喷嘴位置信息，得到所需要的液体 清洗介质流量信息，并通过液体清洗介质管路流量控制器通讯线下发至液体清洗介质管路 流量控制器，以改变使液体清洗介质的流量从晶圆中心到晶圆边缘逐渐减小，当晶圆表面 的清洗液膜由晶圆中心向晶圆边缘逐渐变薄时，即可实现从气液两相雾化清洗喷嘴喷射的 气液两相雾化清洗介质在整个晶圆表面范围内形成相同大小的物理作用力。
[0054] 请参阅图4,图4是本发明改善气液两相雾化清洗均匀性的装置的第三实施例示意 图。如图4所示，流量控制部分在气体清洗介质管路10装有气体清洗介质管路流量控制器 11，并通过气体清洗介质管路流量控制器通讯线12进行连接；同时，在液体清洗介质管路9 装有液体清洗介质管路流量控制器14,并通过液体清洗介质管路流量控制器通讯线15进行 连接。所述流量控制部分根据反馈的气液两相雾化清洗喷嘴位置信息，得到分别所需要的 气体和液体清洗介质流量信息，并通过气体、液体清洗介质管路流量控制器通讯线分别下 发至气体、液体清洗介质管路流量控制器，以同时改变气体和液体清洗介质的流量，使其从 晶圆中心到晶圆边缘同时逐渐减小，当晶圆表面的清洗液膜由晶圆中心向晶圆边缘逐渐变 薄时，即可实现从气液两相雾化清洗喷嘴喷射的气液两相雾化清洗介质在整个晶圆表面范 围内形成相同大小的物理作用力。
[0055] 上述第二、第三实施例中装置的其他结构与第一实施例相同，不再赘述。
[0056] 本发明改善气液两相雾化清洗均匀性的装置的原理如下:每隔一定时间或者喷淋 臂每转动一定角度，喷淋臂旋转电机将气液两相雾化清洗喷嘴的位置信息通过喷淋臂旋转 电机通讯线发送至控制端(流量控制部分），控制端根据喷嘴位置信号，得到气液两相雾化 清洗所需要的气体和/或液体清洗介质流量，并通过气体和/或液体清洗介质管路流量控制 器通讯线将所需流量信息下发至气体和/或液体清洗介质管路流量控制器，实时改变气体 和/或液体清洗介质的流量。在晶圆中心，清洗药液薄膜厚度较大;而在晶圆边缘，清洗药液 薄膜的厚度较小。因此，为保证在整个晶圆范围内，气液两相雾化清洗的微液滴具有相同大 小的物理作用力，需要在晶圆中心增大微液滴的直径，和/或增大微液滴的速度，也即通过 增大液体清洗介质的流量，和/或增大气体清洗介质的流量;而在晶圆边缘则需要减小微液 滴的直径，和/或减小微液滴的速度，也即通过减小液体清洗介质的流量，和/或减小气体清 洗介质的流量。
[0057] 下面通过【具体实施方式】，对本发明的一种改善气液两相雾化清洗均匀性的方法进 行详细的说明。
[0058] 请参阅图5,图5是本发明改善气液两相雾化清洗均匀性的方法流程图；并可结合 参考图2-图4加以理解，本发明改善气液两相雾化清洗均匀性的方法可利用图2-图4的装置 实施。如图5所示，本发明的一种改善气液两相雾化清洗均匀性的方法，包括以下步骤：
[0059] SI:将待清洗晶圆固定在晶圆载台上;例如，可通过手动，半自动，或者全自动的方 式，将待清洗晶圆通过晶圆夹持结构固定在晶圆载台上。
[0060] S2:通过控制，将晶圆载台移动至合适的工艺位置。
[0061] 上述步骤S1-S2属于晶圆装载过程。
[0062] S3:选择相应的清洗工艺菜单，开始清洗工艺。
[0063] S4:使晶圆按设定的速度旋转，在喷淋臂的带动下，将气液两相雾化清洗喷嘴移动 至晶圆上方，并位于清洗工艺的起始位置。
[0064] S5:将单独设置的液体喷淋管路移动至晶圆上方，开始喷淋清洗药液，在旋转的晶 圆表面形成液体清洗薄膜。
[0065] S6:待晶圆表面均匀覆盖一层清洗药液薄膜后，打开气液两相雾化清洗喷嘴，导入 液体清洗介质和气体清洗介质，并开始喷射气液两相雾化清洗介质。
[0066] S7:控制端(流量控制部分)根据喷淋臂旋转电机给出的气液两相雾化清洗喷嘴位 置信号，按需要不断设定相应的液体和/或气体清洗介质流量，其目的是使液体和/或气体 清洗介质的流量从晶圆中心到晶圆边缘逐渐减小，当晶圆表面的清洗液膜由晶圆中心向晶 圆边缘逐渐变薄时，实现从气液两相雾化清洗喷嘴喷射的气液两相雾化清洗介质在整个晶 圆表面范围内形成相同大小的物理作用力。
[0067] S8:每隔一定时间判断一次是否达到清洗工艺时间，如果达到，执行步骤SlO，如果 没有没有达到，执行步骤S9。
[0068] S9:每隔一定时间或者喷淋臂旋转电机每旋转一定角度，将气液两相雾化清洗喷 嘴所处位置信息上传至控制端，并执行步骤S7。
[0069] S10:关闭气液两相雾化清洗喷嘴(包括关闭气体和液体清洗介质管路)和清洗药 液管路，使得喷淋臂旋转电机停止发送气液两相雾化清洗喷嘴的位置信号。
[0070] Sll:将气液两相雾化清洗喷嘴移出晶圆上方，并使晶圆停止旋转。
[0071 ] 上述步骤S3-S11属于气液两相雾化清洗工艺过程。
[0072] S12:清洗工艺结束。
[0073] S13:将晶圆载台移动至晶圆取放位置。
[0074] S14:将待清洗晶圆取出；例如，可通过手动，半自动，或者全自动的方式，将待清洗 晶圆从晶圆载台上取出装置。
[0075] 上述步骤S12-S14属于晶圆卸载过程。
[0076]综上所述，本发明根据气液两相雾化清洗喷嘴在晶圆表面的位置变化信息，通过 单独改变气体清洗介质的流量，或者单独改变液体清洗介质的流量，或者同时改变气体和 液体清洗介质流量的方法，使气体和/或液体清洗介质的流量从晶圆中心到晶圆边缘逐渐 减小，在晶圆表面的清洗液膜由晶圆中心向晶圆边缘逐渐变薄状态下，可实现从气液两相 雾化清洗喷嘴喷射的气液两相雾化清洗介质微液滴在整个晶圆表面范围内形成相同大小 的物理作用力，可提高气液两相雾化清洗的均匀性，改善工艺效果，从而提高芯片质量。 [0077]以上所述的仅为本发明的优选实施例，所述实施例并非用以限制本发明的专利保 护范围，因此凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在 本发明的保护范围内。
【主权项】
1. 一种改善气液两相雾化清洗均匀性的装置，其特征在于，包括： 晶圆旋转部分，用于固定并带动晶圆水平旋转； 气液两相雾化清洗喷嘴部分，用于在晶圆表面上作过圆心的圆弧往复运动，并向晶圆 表面喷射气液两相雾化清洗介质； 位置信息反馈部分，用于对气液两相雾化清洗喷嘴部分在晶圆表面的相对位置信息进 行反馈； 流量控制部分，用于根据反馈的相对位置信息，通过控制导入气液两相雾化清洗喷嘴 部分的液体和/或气体清洗介质流量，以调节其喷射的气液两相雾化清洗介质形成的物理 作用力大小。2. 根据权利要求1所述的改善气液两相雾化清洗均匀性的装置，其特征在于，所述气液 两相雾化清洗喷嘴部分包括气液两相雾化清洗喷嘴，所述气液两相雾化清洗喷嘴固定在喷 淋臂上，并在喷淋臂旋转电机的带动下，在晶圆表面上作过圆心的圆弧往复运动;所述气液 两相雾化清洗喷嘴设有液体清洗介质管路和气体清洗介质管路，用于分别导入液体清洗介 质和气体清洗介质，并通过所述气液两相雾化清洗喷嘴形成气液两相雾化清洗介质;所述 位置信息反馈部分设有第一通讯线，所述第一通讯线两端分别连接喷淋臂旋转电机和流量 控制部分，所述位置信息反馈部分通过第一通讯线采集喷淋臂旋转电机的单位转动角度或 单位转动时间，以获取气液两相雾化清洗喷嘴在晶圆表面的相对位置信息，并反馈至流量 控制部分。3. 根据权利要求2所述的改善气液两相雾化清洗均匀性的装置，其特征在于，所述流量 控制部分在气体清洗介质管路设有第一流量控制器，并通过第二通讯线进行连接，所述流 量控制部分根据反馈的气液两相雾化清洗喷嘴位置信息，得到所需要的气体清洗介质流量 信息，并通过第二通讯线下发至第一流量控制器，以改变使气体清洗介质的流量从晶圆中 心到晶圆边缘逐渐减小，实现当晶圆表面的清洗液膜由晶圆中心向晶圆边缘逐渐变薄条件 下、从气液两相雾化清洗喷嘴喷射的气液两相雾化清洗介质在整个晶圆表面范围内形成相 同大小的物理作用力。4. 根据权利要求2所述的改善气液两相雾化清洗均匀性的装置，其特征在于，所述流量 控制部分在液体清洗介质管路设有第二流量控制器，并通过第三通讯线进行连接，所述流 量控制部分根据反馈的气液两相雾化清洗喷嘴位置信息，得到所需要的液体清洗介质流量 信息，并通过第三通讯线下发至第二流量控制器，以改变使液体清洗介质的流量从晶圆中 心到晶圆边缘逐渐减小，实现当晶圆表面的清洗液膜由晶圆中心向晶圆边缘逐渐变薄条件 下、从气液两相雾化清洗喷嘴喷射的气液两相雾化清洗介质在整个晶圆表面范围内形成相 同大小的物理作用力。5. 根据权利要求2所述的改善气液两相雾化清洗均匀性的装置，其特征在于，所述流量 控制部分在气体清洗介质管路设有第一流量控制器，并通过第二通讯线进行连接，同时在 液体清洗介质管路设有第二流量控制器，并通过第三通讯线进行连接;所述流量控制部分 根据反馈的气液两相雾化清洗喷嘴位置信息，得到分别所需要的气体和液体清洗介质流量 信息，并通过第二、第三通讯线分别下发至第一、第二流量控制器，以改变使气体和液体清 洗介质的流量从晶圆中心到晶圆边缘同时逐渐减小，实现当晶圆表面的清洗液膜由晶圆中 心向晶圆边缘逐渐变薄条件下、从气液两相雾化清洗喷嘴喷射的气液两相雾化清洗介质在 整个晶圆表面范围内形成相同大小的物理作用力。6. 根据权利要求1所述的改善气液两相雾化清洗均匀性的装置，其特征在于，所述晶圆 旋转部分包括晶圆载台，所述晶圆载台通过晶圆夹持结构固定晶圆，并在晶圆旋转电机的 带动下带动晶圆旋转。7. 根据权利要求1-6任意一项所述的改善气液两相雾化清洗均匀性的装置，其特征在 于，还包括单独设置的一个液体喷淋管路，用于在晶圆表面形成完全覆盖的清洗液膜。8. -种改善气液两相雾化清洗均匀性的方法，其特征在于，包括以下步骤： S1:将待清洗晶圆固定在晶圆载台上； S2:将晶圆载台移动至合适的工艺位置； S3:选择相应的清洗工艺菜单，开始清洗工艺； S4:使晶圆按设定的速度旋转，在喷淋臂的带动下，将气液两相雾化清洗喷嘴移动至晶 圆上方，并位于清洗工艺的起始位置； S5:将单独设置的液体喷淋管路移动至晶圆上方，开始喷淋清洗药液，在旋转的晶圆表 面形成清洗液膜； S6:待晶圆表面均匀覆盖一层清洗液膜后，打开气液两相雾化清洗喷嘴，导入液体清洗 介质和气体清洗介质，并开始喷射气液两相雾化清洗介质； S7:流量控制部分根据喷淋臂旋转电机给出的气液两相雾化清洗喷嘴位置信息，按需 要不断设定相应的液体和/或气体清洗介质流量，以使液体和/或气体清洗介质的流量从晶 圆中心到晶圆边缘逐渐减小，实现当晶圆表面的清洗液膜由晶圆中心向晶圆边缘逐渐变薄 时，从气液两相雾化清洗喷嘴喷射的气液两相雾化清洗介质在整个晶圆表面范围内形成相 同大小的物理作用力； S8:每隔一定时间判断一次是否达到清洗工艺时间，如果达到，执行步骤S10,如果没有 没有达到，执行步骤S9; S9:每隔一定时间或者喷淋臂旋转电机每旋转一定角度，将气液两相雾化清洗喷嘴所 处位置信息上传至流量控制部分，并执行步骤S7; S10:关闭气液两相雾化清洗喷嘴和清洗药液管路，并停止发送气液两相雾化清洗喷嘴 的位置信息； S11:将气液两相雾化清洗喷嘴移出晶圆上方，并使晶圆停止旋转； S12:清洗工艺结束； S13:将晶圆载台移动至晶圆取放位置； S14:将待清洗晶圆取出。
【文档编号】H01L21/67GK106057710SQ201610623802
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年8月2日
【发明人】滕宇
【申请人】北京七星华创电子股份有限公司