一种晶圆键合前的清洗方法及清洗装置与流程

本技术属于半导体制造，具体涉及一种晶圆键合前的清洗方法及清洗装置。

背景技术：

1、绝缘体上硅(soi)技术以其独特的结构有效地克服了体硅集成电路的很多不足，充分发挥了体硅集成电路技术的优势，特别是在提高开关速度、减少寄生效应等方面。在soi的制备工艺中，通过在硅和二氧化硅或二氧化硅和二氧化硅之间使用键合技术，两个晶圆能够紧密键合在一起，并且在中间形成二氧化硅层充当绝缘层。键合晶圆在此晶圆的一侧削薄到所要求的厚度后得以制成。

2、器件晶圆(特别是mems器件晶圆)对颗粒极为敏感，因此在对晶圆进行键合前需要经过清洗处理，以免任何可能对芯片生产造成不良影响的杂质与污染物残留在晶圆表面。传统的晶圆清洗方法是采用持续的摆动式冲刷进行清洗，然而，这种清洗方法往往存在清洗效果不佳、清洗时间长诸多不足之处，特别是边缘颗粒残存较多，在后续的键合过程中会与键合线之间产生反推力，从而导致键合线损坏或者剪切，降低键合的质量。

技术实现思路

1、本技术目的：本技术提供一种晶圆键合前的清洗方法及清洗装置，旨在解决现有的晶圆清洗方法对晶圆边缘清洗效果不理想，残留颗粒较多影响后续键合质量的问题。

2、技术方案：

3、一方面，本技术提供一种晶圆键合前的清洗方法，用于在键合步骤之前清洗晶圆，包括如下步骤：

4、朝中心定位点喷淋第一清洗介质，进行第一次停留清洗；

5、使第一清洗介质沿中心定位点至边缘定位点路径往复喷淋晶圆，进行第一次摆动清洗；

6、朝中心定位点喷淋第二清洗介质，进行第二次停留清洗；

7、使第二清洗介质沿中心定位点至边缘定位点路径往复喷淋晶圆，进行第二次摆动清洗。

8、在一些实施例中，所述第一次摆动清洗和所述第二次摆动清洗中，设一次摆动周期的时间t0，所述第一次摆动清洗的时间t2，所述第二次摆动清洗的时间t4，满足：t0:t4＝1:2～4，t2:t4＝0.5～0.8:1；

9、和/或，满足：16s≤t0≤25s。

10、在一些实施例中，所述第一次停留清洗的时间t1，所述第二次停留清洗的时间t3，满足：t3≤t1；和/或，

11、满足：10s≤t1≤20s，且10s≤t3≤20s。

12、在一些实施例中，所述第一次停留清洗的时间t1，所述第二次停留清洗的时间t3，满足：0＜t1-t3≤5s。

13、在一些实施例中，所述第一次停留清洗步骤和所述第一次摆动清洗步骤中，所述晶圆的第一转速v1为：120～180rpm；和/或，

14、所述第二次停留清洗步骤和所述第二次摆动清洗步骤中，所述晶圆的第二转速v2为：160～240rpm。

15、在一些实施例中，所述第一清洗介质的流速小于或等于第二清洗介质的流速。

16、在一些实施例中，所述第一次停留清洗中的第一清洗介质的第一流速l1，所述第一次摆动清洗中的第一清洗介质的第二流速l2，所述第二次停留清洗中的第二清洗介质的第三流速l3，所述第二次摆动清洗中的第二清洗介质的第四流速l4，满足：l1＜l2≤l4≤l3；和/或，

17、满足：0.8l/min≤l1≤1.2l/min，1l/min≤l2≤2l/min，1l/min≤l3≤2l/min，且1l/min≤l4≤2l/min。

18、在一些实施例中，所述第一清洗介质为1％氨水或氨水、双氧水和水的混合溶液，其中，所述氨水、双氧水和水的混合溶液的浓度比：nh3·h2o:h2o2:h2o＝1:3:80；和/或，

19、所述第二清洗介质为去离子水或超纯水。

20、在一些实施例中，当第二清洗介质为超纯水时，所述超纯水经兆声形成兆声超纯水，所述兆声超纯水在所述第二次停留清洗中的第一兆声功率m1，在所述第二次摆动清洗中的第二兆声功率m2，满足：m1:m2＝1:1～1.3；和/或，

21、满足：5.25w≤m1≤10.5w。

22、在一些实施例中，在所述第二次摆动清洗之后，朝中心定位点喷淋第二清洗介质，进行第三次停留清洗，所述第三次停留清洗的时间t5，满足：t5≤t3；和/或

23、满足：10s≤t5≤20s。

24、在一些实施例中，所述第一次停留清洗步骤和所述第一次摆动清洗步骤中，所述晶圆的第一转速v1为：120～180rpm；和/或，

25、自所述第二次停留清洗步骤至所述第三次停留清洗步骤中，所述晶圆的第二转速v2为：160～240rpm。

26、在一些实施例中，所述第一转速v1小于第二转速v2。

27、在一些实施例中，所述第一转速v1和第二转速v2满足：40rpm≤v2-v1≤60rpm。

28、在一些实施例中，所述第二次停留清洗中的第二清洗介质的第三流速l3，所述第三次停留清洗中的第二清洗介质的第五流速l5，满足：l3≤l5；和/或，

29、满足：1l/min≤l5≤2l/min。

30、在一些实施例中，所述超纯水经兆声形成兆声超纯水，所述兆声超纯水在所述第二次停留清洗中的兆声功率m1，在所述第三次停留清洗中的兆声功率m3，满足：m1＝m3；和/或，

31、满足：5.25w≤m3≤10.5w。

32、在一些实施例中，在所述第三次停留清洗之后，进行甩干步骤，所述甩干步骤的时间范围为15～25s。

33、在一些实施例中，所述甩干步骤中，所述晶圆的第三转速v3为：2000～3000rpm。

34、另一方面，本技术提供一种晶圆键合前的清洗装置，用于完成上述任一种晶圆键合前的清洗方法，包括：

35、清洗模块，用于输送和喷淋第一清洗介质和第二清洗介质；

36、控制模块，用于控制清洗模块朝中心定位点喷淋第一清洗介质，进行第一次停留清洗；使第一清洗介质沿中心定位点至边缘定位点路径往复喷淋晶圆，进行第一次摆动清洗；控制清洗模块朝中心定位点喷淋第二清洗介质，进行第二次停留清洗；使第二清洗介质沿中心定位点至边缘定位点路径往复喷淋晶圆，进行第二次摆动清洗。

37、在一些实施例中，所述控制模块还用于响应于用户的输入或读取配置文件，设置工作时间、清洗介质流速、晶圆转速和兆声功率，以及切换第一清洗介质或第二清洗介质。

38、在一些实施例中，所述晶圆键合前的清洗模块还包括承载模块，用于承载晶圆并使晶圆水平转动。

39、在一些实施例中，所述清洗模块包括可移动的摆臂，所述摆臂靠近晶圆的一端设有喷淋装置。

40、有益效果：与现有技术相比，本技术所提出的技术方案通过优化清洗步骤，使用重点清洗固定位置和摆动冲洗相结合的方式，有效提高晶圆清洗效率和清洗效果，边缘颗粒去除量可达到85％以上；此外，通过设置两种清洗介质对晶圆进行重复清洗，第二清洗介质能够吸附第一清洗介质清洗结束后的残留溶液与颗粒，避免二次污染，提高晶圆表面颗粒的整体去除量。