一种晶圆清洗装置制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种晶圆清洗装置，所述晶圆清洗装置至少包括：设有第一流量调节阀的第一进液管道；第二进液管道；与所述第二进液管道分别通过第二、第三流量调节阀导通的第一管道和第二管道；与所述第一进液管道、所述第一管道导通的第三管道；与所述第二管道导通的第四管道，所述第二管道和所述第四管道之间设有第一阀门；所述第一管道与所述第四管道之间设有第二阀门。本实用新型通过设计晶圆清洗装置的管路，使得晶圆在化学机械研磨后使用柠檬酸溶液和去离子水进行清洗的过程中，达到清洗效果的同时节约柠檬酸的使用量，极大的降低了生产成本。
【专利说明】—种晶圆清洗装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及半导体制造领域，特别是涉及一种晶圆清洗装置。
【背景技术】
[0002]在半导体制造工艺中，当用铜作为互连材料时，一般采用大马士革的布线方式，沉积金属铜在晶圆表面刻蚀的沟槽中，形成镶嵌在沟槽中的导线结构，而沉积过程中会使沟槽中的留下过量的铜，沉积完成后一般会在沉积后对晶圆正面进行逐层的化学机械研磨，移除过量铜并进行表面平坦化处理，之后再对平坦化后的晶圆表面进行清洗。
[0003]由于铜工艺是在晶圆的正面完成，因此去除研磨后残留的铜所用的清洗也是针对晶圆正面所做的清洗，而现有技术中对晶圆表面残留的铜进行清洗所用的清洗液一般为一定浓度的柠檬酸溶液，柠檬酸作为工业生产中常用的一种化学溶剂，其价格昂贵。
[0004]化学机械研磨后留在晶圆表面的玷污物质除了剩余的铜以外还包括磨料颗粒如二氧化铈、氧化铝、胶状的二氧化硅颗粒以及添加至磨料中的表面活性剂、侵蚀剂和其他添加剂等残留物。而这些残留物有可能存在于晶圆的正面也可能存在于晶圆的背面，同时化学机械研磨过程中使得这些颗粒在机械性的压力之下镶嵌入晶圆的正表面，为了避免降低器件的可靠性以及对器件引入缺陷，因此后续工序的清洗工艺变得更加重要和严格。在半导体制造工艺中，清洗此类残留物所用的清洗液一般为去离子水，而工业生产中所用的去离子水通常没有柠檬酸价格昂贵。
[0005]而现有技术的清洗工艺中，清洗晶圆正面和背面所用的清洗液既有柠檬酸溶液，也有去离子水，即为一定浓度的柠檬酸溶液和去离子水的混合液。如图1所示，表示的是现有技术的晶圆清洗装置，其中，第一进液管道10和第二进液管道11分别装有柠檬酸溶液和去离子水。第二进液管道11的进液端设置有加热器19，用于加热去离子水，使其温度达到45°C左右以便达到更好的清洗效果。在第一进液管道10和第二进液管道11上分别设置有第一流量调节阀100和第二流量调节阀110，用于调节所述柠檬酸溶液和所述去离子水的流量。当装置工作时，所述两种溶液通过所述第一、第二进液管道汇合后，又分别流入如图所示的第一、第二管道中，然后两种溶液混合后通过喷嘴14和喷嘴15喷洒到收容于托槽18中的晶圆17正面和背面；与此同时，清洗刷16在晶圆的正面和背面滚动洗刷，完成晶圆在化学机械研磨后的清洗。
[0006]而现有技术的清洗装置使得柠檬酸和去离子水同时喷洒在晶圆的正面和背面，而实际生产过程中，晶圆的背面一般只用去离子水清洗除铜以外的残留物，晶圆正面用柠檬酸清洗残留下的铜。由于柠檬酸的价格昂贵，因此，现有技术的清洗方法无疑浪费掉一部分柠檬酸，使得生产成本上升。该问题目前还没有更好的解决方法。
实用新型内容
[0007]鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种晶圆清洗装置，用于解决现有技术中用柠檬酸清洗晶圆反面而浪费柠檬酸，达到节约柠檬酸从而减少生产成本的问题。
[0008]为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种晶圆清洗装置，所述晶圆清洗装置至少包括:
[0009]设有第一流量调节阀的第一进液管道；
[0010]第二进液管道；
[0011]与所述第二进液管道分别通过第二、第三流量调节阀导通的第一管道和第二管道；
[0012]与所述第一进液管道、所述第一管道导通的第三管道；
[0013]与所述第二管道导通的第四管道，所述第二管道和所述第四管道之间设有第一阀门；
[0014]所述第一管道与所述第四管道之间设有第二阀门。
[0015]作为本实用新型的晶圆清洗装置的一种优选方案，所述第二进液管道进液端设有加热器。
[0016]作为本实用新型的晶圆清洗装置的一种优选方案，所述加热器加热的温度为40°C~50°C。
[0017]作为本实用新型的晶圆清洗装置的一种优选方案，所述第一进液管道中有柠檬酸溶液。
[0018]作为本实用新型的晶圆清洗装置的一种优选方案，所述第二进液管道中有去离子水。
[0019]作为本实用新型的晶圆清洗装置的一种优选方案，所述柠檬酸溶液的浓度为20% ~40%。
[0020]作为本实用新型的晶圆清洗装置的一种优选方案，所述第三管道与所述第四管道自由端均设置有喷嘴。
[0021]作为本实用新型的晶圆清洗装置的一种优选方案，所述第三管道与第四管道自由端设置的喷嘴之间设有收容晶圆的托槽。
[0022]如上所述，本实用新型的晶圆清洗装置，通过在所述去离子水进液管道中增加用于分流所述去离子水的管路、用于调节所述去离子水的流量调节阀以及控制第一管道和第二管道开关的两个阀门，在关闭第二阀门时，使得所述柠檬酸溶液全部用于清洗经化学机械研磨后晶圆的正面，而所述去离子水同时可以清洗所述晶圆的正面以及背面。本实用新型具有以下有益效果:与现有技术相比，在用等量柠檬酸的情况下，本实用新型的晶圆清洗装置可以将全部柠檬酸用于清洗化学机械研磨后晶圆的正面。从而避免现有技术中非必需地用柠檬酸清洗晶圆背面而浪费柠檬酸的问题，在达到清洗化学机械研磨后的晶圆的清洗效果的同时，极大的降低了生产成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1为现有技术中的晶圆清洗装置示意图。 [0024]图2为本实用新型的晶圆清洗装置示意图。
[0025]元件标号说明
[0026]10、201第一进液管道[0027]11,202第二进液管道
[0028]100、207第一流量调节阀
[0029]110、208第二流量调节阀
[0030]209第三流量调节阀
[0031]12、203第一管道
[0032]13、204第二管道
[0033]205第三管道
[0034]206第四管道
[0035]210第一阀门
[0036]211第二阀门
[0037]19,212加热器
[0038]14、15、213、214 喷嘴
[0039]16,215清洗刷
[0040]18>216托槽
[0041]17,217晶圆
【具体实施方式】
[0042]以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。
[0043]请参阅图2。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
[0044]如图2所示，本实用新型提供一种晶圆清洗装置，当化学机械研磨后的晶圆进行清洗时，将所述晶圆217放入托槽216中。本实用新型的晶圆清洗装置中各管路的开放以及关闭状态由图2中的第一阀门210和第二阀门211控制，本使用新型的晶圆清洗装置可以有由所述两个两阀门控制的两种状态。
[0045]当第二阀门211关闭、第一阀门210打开时，所述去离子水从第二进液管道202流入装置，在所述第二进液管道202的进液端设置有加热器212，所述加热器212用来加热所述去离子水，目的是使所述去离子水达到一定的温度，达到清洗晶圆的效果。本实用新型中，所述加热器加热所述去离子水的温度为40°C~50°C。
[0046]如图2所示，所述第二进液管道202由第一管道203上设置的第二流量调节阀208和第二管道204上设置的第三流量调节阀209导通。当所述去离子水流经第二进液管道后，又分流入所述第一管道203和所述第二管道204中。分别位于所述第一管道203和所述第二管道204上的第二流量调节阀208和第三流量调节阀209的作用为:分别控制流入所述第一管道202和所述第二管道204中的去离子水的流量。流量的大小可以根据晶圆所需要清洗的不同程度来选择。
[0047]如图2所示，第三管道205是与所述第一进液管道201和所述第一管道203导通的管道；第四管道206是与所述第二管道204导通的管道；同时在所述第二管道204与所述第四管道206之间设置有第一阀门210 ;阀门210的作用是控制第二管道204中的去离子水的流入后续管道中或截止的状态。在所述第一管道203与所述第四管道206之间设有第二阀门211。所述第二阀门211的作用是控制柠檬酸溶液流入或截其止流入第四管道206以及控制所述第一管道203中的去离子水流入或截止其流入所述第四管道206中。
[0048]当所述去离子水流经所述第一、第二管道后，流经第一管道203的去离子水又流入与所述第一管道203导通的第三管道205 ;由于此时第一阀门210打开，而第二阀门211处于关闭状态。因此，流经所述第二管道204的去离子水只能流入与所述第二管道204导通的第四管道206。因此，所述去离子水由第二进液管道202流入装置后，最终分成两个支流:一个支流流入所述第三管道205中，另一个支流流入所述第四管道206中。而第三、第四管道的自由端分别设置有喷嘴215，所述喷嘴的作用是将所述去离子水喷洒在所述晶圆正面和背面及其附近的清洗刷215上。最后，所述一定温度的去离子水流经所述第三、第四管道后由所述喷嘴213以及喷嘴214喷洒出，喷洒在所述晶圆及其附件的清洗刷上。
[0049]与此同时，所述柠檬酸溶液从第一进液管道201流入装置中，本实施例中，所述柠檬酸溶液的浓度为20%?40% ;在所述第一进液管道201上设置有第一流量调节阀207，所述第一流量调节阀207是用来控制流入第一进液管道201中柠檬酸溶液的流量大小，根据晶圆所需要清洗的程度不同而选择不同的流量。由于此时第二阀门211处于关闭状态，流经所述第一进液管道201的柠檬酸溶液只有一个流向，即所述柠檬酸溶液流入图2中的第三管道205，经过所述第三管道205后的柠檬酸溶液被所述第三管道205自由端上的喷嘴213喷洒出来。在第二阀门211关闭、第一阀门210打开的状态下，所述喷嘴213中的柠檬酸溶液用于喷洒晶圆的正面。相应地，所述喷嘴214中的柠檬酸溶液用于喷洒晶圆的背面。
[0050]当装置工作时，关闭第二阀门211、同时打开第一阀门210，将化学机械研磨后需要清洗的晶圆放置在所述喷嘴213和喷嘴214之间的托槽216之上；晶圆的正面面向所述喷嘴213 ;相应地，晶圆的背面面向所述喷嘴214，清洗刷215在马达驱动下转动时，即可完成晶圆的清洗。而关闭第二阀门211、同时打开第一阀门210的操作使得所述柠檬酸溶液只用于清洗所述晶圆的正面，而所述去离子水可同时清洗晶圆的正面以及背面。因此，在达到清洗效果的同时节约了柠檬酸溶液的使用量。从而降低了生产成本。
[0051]当第二阀门211打开、第一阀门210处于关闭状态时，所述柠檬酸溶液由第一进液管道201流入装置，所述柠檬酸溶液的其中一个支流流入与第一进液管道201导通的第三管道205 ;由于此时所述第二阀门211处于打开状态，而处于所述第一管道203上的第二流量调节阀208不能用于回流柠檬酸溶液，即通过第一进液管道201的柠檬酸溶液不能通过所述第二流量调节阀208回流到所述第二管道204中。因此，柠檬酸溶液的另一支流流入与所述第二管道203导通的第四管道206中。这两个支流的流量大小都由位于所述第一进液管道201上的第一流量调节阀207来控制，因此所述两支分流的流量大小相同。所述第三管道205自由端的喷嘴213和所述第四管道206自由端的喷嘴214分别用来清洗晶圆的正面和晶圆的背面。因此，当第二阀门211打开、第一阀门210处于关闭状态时，所述一定浓度的柠檬酸溶液的清洗方式与现有技术一样，同时用来清洗晶圆的正面和背面。
[0052]同样，当第二阀门211打开、第一阀门210处于关闭状态时，所述去离子水经由第二进液管道202流入装置。由于此时所述第一阀门210关闭，流入第二进液管道203的去离子水也有两个支流:其中一个支流流入与所述第一管道203导通的第三管道205，此时由于第二阀门211处于打开状态，另一个支流流入第四管道206中。所述两个支流的流量大小都由位于所述第一管道203上的第二流量调节阀208控制，因此，所述两个支流的流量大小相同。最后，所述去离子水由第三管道205和第四管道206自由端的喷嘴喷洒出来，用于晶圆的清洗。第二阀门211打开、第一阀门210关闭的操作使所述柠檬酸溶液和去离子水都可以同时用于清洗晶圆的正面以及背面。因此在需要对晶圆背面进行柠檬酸溶液清洗时，也可以有选择地进行该操作。因此本实用新型的晶圆清洗装置在现有技术的基础上使操作具有更大的灵活性。
[0053]综上所述，本实用新型的晶圆清洗装置，通过在所述去离子水进液管道中增加用于分流所述去离子水的管路、用于调节所述去离子水的流量调节阀以及控制第一管道和第二管道开关的两个阀门，在关闭第二阀门时，使得所述柠檬酸溶液全部用于清洗经化学机械研磨后晶圆的正面，而所述去离子水同时可以清洗所述晶圆的正面以及背面。本实用新型具有以下有益效果:与现有技术相比，在用等量柠檬酸的情况下，本实用新型的晶圆清洗装置可以将全部柠檬酸用于清洗化学机械研磨后晶圆的正面。从而避免现有技术中非必需地用柠檬酸清洗晶圆背面而浪费柠檬酸的问题，在达到清洗化学机械研磨后的晶圆的清洗效果的同时，极大的降低了生产成本。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
[0054]上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属【技术领域】中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。
【权利要求】
1.一种晶圆清洗装置，其特征在于，所述晶圆清洗装置至少包括: 设有第一流量调节阀的第一进液管道； 第二进液管道； 与所述第二进液管道分别通过第二、第三流量调节阀导通的第一管道和第二管道； 与所述第一进液管道、所述第一管道导通的第三管道； 与所述第二管道导通的第四管道，所述第二管道和所述第四管道之间设有第一阀门；所述第一管道与所述第四管道之间设有第二阀门。
2.根据权利要求1所述的晶圆清洗装置，其特征在于:所述第二进液管道进液端设有加热器。
3.根据权利要求2所述的晶圆清洗装置，其特征在于:所述加热器加热的温度为40°C?50°C。
4.根据权利要求1所述的晶圆清洗装置，其特征在于:所述第一进液管道中有柠檬酸溶液。
5.根据权利要求1所述的晶圆清洗装置，其特征在于:所述第二进液管道中有去离子水。
6.根据权利要求4所述的晶圆清洗装置，其特征在于:所述柠檬酸溶液的浓度为20% ?40%。
7.根据权利要求1所述的晶圆清洗装置，其特征在于:所述第三管道与所述第四管道自由端均设置有喷嘴。
8.根据权利要求7所述的晶圆清洗装置，其特征在于:所述第三管道与第四管道自由端设置的喷嘴之间设有收容晶圆的托槽。
【文档编号】B08B1/04GK203678772SQ201420019389
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2014年1月13日 优先权日:2014年1月13日
【发明者】唐强 申请人:中芯国际集成电路制造(北京)有限公司