专利名称：半导体清洗装置和清洗半导体器件的方法
技术领域：
本发明涉及半导体器件清洗领域，尤其涉及半导体清洗装置和利用其清洗半导体 器件的方法。
背景技术：
伴随集成电路制造工艺的不断进步，半导体器件的体积正变得越来越小，因此，清 洗工艺所带来的材料损失也变得越来越重要。在最先进的工艺中，每一次清洗所允许的材 料损失已经达到了一个非常非常微小的数量，这对于清洗工艺而言是一个相当大的挑战。 在这其中，由于大剂量的离子注入工艺，会在光刻胶表面形成一个脱氢、非晶的碳层，因此 对于经过大剂量离子注入后的光刻胶层的剥离，更是一个严峻的考验。目前业界广泛采用去胶工艺为先适用氧等离子体对光刻胶进行灰化，然后再通过 湿法清洗的方式去除表面残余物。这种方法在前道工艺中会对于衬底材料有较多消耗，在 后道金属互连线的制造中，会对新型的低介电常数介质层造成损伤，使实际介电常数提高， 影响产品性能和可靠性。同时，这种方法还将消耗大量的水，同时产生很多有毒有害的废弃 物。超临界流体，主要是超临界二氧化碳，目前被业界认为是最有希望的下一代硅片 清洗技术。超临界二氧化碳有着高密度，低粘度，高扩散性，高溶解度等优点，可以克服毛细 管效应，有效地清洗那些小直径、高深宽比的通孔和沟道。同时，整个清洗过程基本不消耗 水，二氧化碳可以回收再次使用，所产生的废弃物远远少于现有工艺。目前试验性的超临界二氧化碳清洗设备，基本上都是单片式的。如果可以有设备 一次清洗多枚硅片，那将会大大提高设备效率，使这项技术更好地成为主流工艺。
发明内容
本发明解决的技术问题是现有的超临界二氧化碳清洗设备和清洗方法，基本上 都是单片式的，不能同时清洗多片半导体器件。为达到上述目的，本发明提供一种适用超临界流体的半导体清洗装置，包括工艺 腔，位于所述工艺腔内的进液管道和支架，在所述进液管道上设有多个喷嘴，在所述工艺腔 底部设有排液管道，其中，所述排液管道上设有调压器，所述支架上设有多个器件卡持部， 所述支架和所述器件卡持部活动连接。可选的，在所述半导体清洗装置中，所述器件卡持部与水平面能够成30度至60度 的夹角。可选的，在所述半导体清洗装置中，所述支架的材料为PFA或PTEE。可选的，在所述半导体清洗装置中，所述调压器的调压范围为0-200bar。 可选的，在所述半导体清洗装置中，所述多个喷嘴分成若干喷嘴组，所述喷嘴组的 数量和所述器件卡持部的数量相等。 可选的，在所述半导体清洗装置中，每个所述喷嘴组对应一个开关，每个所述开关控制同一喷嘴组内的喷嘴同时打开或关闭。本发明还提供半导体清洗装置清洗半导体器件的方法，包括如下步骤打开所述工艺腔，将所述半导体器件竖直放置在所述器件卡持部上；关闭所述工艺腔，调整所述工艺腔内的环境至工艺环境；所述器件卡持部带动所述半导体器件倾斜到一定角度；所述喷嘴开始向所述工艺腔内喷洒超临界流体，以清洗所述半导体器件；清洗完毕后，调整所述工艺腔内的环境至普通环境；打开所述工艺腔，取出所述半导体器件。可选的，所述清洗半导体器件的方法中，所述一定角度为30度-60度。可选的，所述清洗半导体器件的方法中，调整所述工艺环境为温度大于32度、压 力大于80bar的环境。可选的，所述清洗半导体器件的方法中，所述超临界流体为添加了共溶剂和/或 添加剂的二氧化碳流体。可选的，所述清洗半导体器件的方法中，每个半导体器件上的超临界流体的流量 为0. 5-2千克每分钟。本发明的所述半导体清洗装置和利用其清洗半导体器件的方法，通过在所述排液 管道上设置调压器，可以很好的监测和调节所述工艺腔内的压强，通过所述支架上设有多 个器件卡持部，可以同时清洗多个半导体器件，所述支架和所述器件卡持部活动连接，可以 使被清洗的半导体器件倾斜时完成清洗，超临界流体在重力的作用下流过倾斜的半导体器 件的表面，超临界流体与半导体器件表面产生一定的相对运动，比单纯浸泡更有效地去除 半导体器件表面的沾污，实现一次清洗多枚硅片的目的。
图1为本发明一个实施例的半导体清洗装置。
具体实施例方式为了使本实用新型的保护范围更加清楚易懂，下面结合本实用新型的较佳实施例 对本实用新型的技术方案进行描述。图1为本发明一个实施例的半导体清洗装置。参照图1所示，本发明提供一种适 用超临界流体的半导体清洗装置，包括工艺腔10，位于所述工艺腔10内的进液管道12和 支架20，在所述进液管道12上设有多个喷嘴14，在所述工艺腔10底部设有排液管道22， 所述排液管道22可以及时排出使用后的超临界流体，其中，所述排液管道22上设有调压器 24，所述调压器24可以实施调节工艺腔10内的气压，所述支架20上设有多个器件卡持部 16，所述支架20和所述器件卡持部16活动连接。在本实施例中，所述支架20和所述器件卡持部16通过连接件18活动连接，关于 所述器件卡持部16的形状和结构，是本领域内技术人员根据具体情况设计的，只要能满足 半导体器件固定上就可以，如当所述半导体器件为晶圆时，所述器件卡持部16也为圆形， 在所述卡持部16上具有至少3个卡扣，所述卡扣均勻分布可以将晶圆固定。所述器件卡持 部16的倾斜可以通过专门的控制单元控制实现，所述控制单元是本领域内普通技术人员的设计能力范围之内，如，是具有控制程序的控制芯片，或者是设置在工艺腔10外的由拉 杆组成的机械结构，只要能实现卡持部16的倾斜和竖直控制就可以。可选的，在所述半导体清洗装置中，所述器件卡持部16与水平面能够成30度至60 度的夹角。可选的，在所述半导体清洗装置中，所述支架20的材料为PFA或PTEE。可选的，在所述半导体清洗装置中，所述调压器24的调压范围为0-200bar。可选的，在所述半导体清洗装置中，所述多个喷嘴14分成若干喷嘴组，所述喷嘴 组的数量和所述器件卡持部16的数量相等。这样，每组喷嘴组对应一个器件卡持部16，每 个器件卡持部16上可以固定一个半导体器件，每组喷嘴组可以同时对一个半导体器件进 行清洗，没有放置半导体器件的器件卡持部16所对应的喷嘴组关闭，这样可以节省超临界 流体资源。可选的，在所述半导体清洗装置中，每个所述喷嘴组对应一个开关，每个所述开关 控制同一喷嘴组内的喷嘴同时打开或关闭。本发明还提供半导体清洗装置清洗半导体器件的方法，包括如下步骤打开所述工艺腔10，将所述半导体器件竖直放置在所述器件卡持部16上；关闭所述工艺腔10，调整所述工艺腔10内的环境至工艺环境；所述器件卡持部16带动所述半导体器件倾斜到一定角度；所述喷嘴开始向所述工艺腔10内喷洒超临界流体，以清洗所述半导体器件；清洗完毕后，调整所述工艺腔10内的环境至普通环境；所述普通环境是相对于所 述工艺环境而言的，通常指工艺环境之外的常压常温环境。打开所述工艺腔10，取出所述半导体器件。可选的，在所述工艺腔10内的环境被调解到普通环境之后；将所述卡持部16恢复 到竖直位置；然后打开所述工艺腔10，取出所述半导体器件。将所述卡持部16恢复到竖直 位置，有利于用工具夹持位于所述卡持部1上的半导体器件，也有利于从所述卡持部16上 取下所述半导体器件，从而方便从工艺腔10中取出所述半导体器件。可选的，在本实施例中，所述一定角度为30度-60度。可选的，在本实施例中，调整所述工艺环境为温度大于32度、压力大于SObar的环
^Mi ο可选的，在本实施例中，所述超临界流体为添加了共溶剂和/或添加剂的二氧化 碳流体。可选的，在本实施例中，每个半导体器件上的超临界流体的流量为0. 5-2千克每 分钟。所述超临界流体的流量可以通过流量计实现。本发明的所述半导体清洗装置和利用其清洗半导体器件的方法，通过在所述排液 管道上设置调压器，可以很好的监测和调节所述工艺腔内的压强，通过所述支架上设有多 个器件卡持部，可以同时清洗多个半导体器件，所述支架和所述器件卡持部活动连接，可以 使被清洗的半导体器件倾斜时完成清洗，超临界流体在重力的作用下流过倾斜的半导体器 件的表面，超临界流体与半导体器件表面产生一定的相对运动，比单纯浸泡更有效地去除 半导体器件表面的沾污，实现一次清洗多枚硅片的目的。研究结果显示，配合适当的共溶剂和添加剂，超临界二氧化碳流体可以直接去除经过离子注入或刻蚀后的光刻胶，而且完全不损伤衬底材料。
权利要求
一种适用超临界流体的半导体清洗装置，包括工艺腔，位于所述工艺腔内的进液管道和支架，在所述进液管道上设有多个喷嘴，在所述工艺腔底部设有排液管道，其特征在于，所述排液管道上设有调压器，所述支架上设有多个器件卡持部，所述支架和所述器件卡持部活动连接。
2.如权利要求1所述的半导体清洗装置，其特征在于，所述器件卡持部与水平面能够 成30度至60度的夹角。
3.如权利要求1所述的半导体清洗装置，其特征在于，所述支架的材料为PFA或PTEE。
4.如权利要求1所述的半导体清洗装置，其特征在于，所述调压器的调压范围为 0-200bar。
5.如权利要求1-4中任一项所述的半导体清洗装置，其特征在于，所述多个喷嘴分成 若干喷嘴组，所述喷嘴组的数量和所述器件卡持部的数量相等。
6.如权利要求5所述的半导体清洗装置，其特征在于，每个所述喷嘴组对应一个开关， 每个所述开关控制同一喷嘴组内的喷嘴同时打开或关闭。
7.利用权利要求1所述的半导体清洗装置清洗半导体器件的方法，其特征在于，包括 如下步骤打开所述工艺腔，将所述半导体器件竖直放置在所述器件卡持部上；关闭所述工艺腔，调整所述工艺腔内的环境至工艺环境；所述卡持部带动所述半导体器件倾斜到一定角度；所述喷嘴开始向所述工艺腔内喷洒超临界流体，以清洗所述半导体器件；清洗完毕后，调整所述工艺腔内的环境至普通环境；打开所述工艺腔，取出所述半导体器件。
8.如权利要求7所述的清洗半导体器件的方法，其特征在于，所述一定角度为30 度-60度。
9.如权利要求7所述的清洗半导体器件的方法，其特征在于，调整所述工艺环境为温 度大于32度、压力大于SObar的环境。
10.如权利要求7所述的清洗半导体器件的方法，其特征在于，所述超临界流体为添加 了共溶剂和/或添加剂的二氧化碳流体。
11.如权利要求7-10中任一项所述的清洗半导体器件的方法，其特征在于，每个半导 体器件上的超临界流体的流量为0. 5-2千克每分钟。
全文摘要
本发明提供半导体清洗装置和清洗半导体器件的方法，通过在排液管道上设置调压器，可以很好的监测和调节所述工艺腔内的压强，通过支架上设有多个器件卡持部，可以同时清洗多个半导体器件，支架和器件卡持部活动连接，可以使被清洗的半导体器件倾斜时完成清洗，超临界流体在重力的作用下流过倾斜的半导体器件的表面，超临界流体与半导体器件表面产生一定的相对运动，比单纯浸泡更有效地去除半导体器件表面的沾污，实现一次清洗多枚硅片的目的。
文档编号B08B3/02GK101884983SQ20101022936
公开日2010年11月17日 申请日期2010年7月16日 优先权日2010年7月16日
发明者张晨骋 申请人:上海集成电路研发中心有限公司