一种用于光波导晶圆生产的湿法清洗装置及其清洗方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及晶圆生产领域，具体涉及一种用于光波导晶圆生产的湿法清洗装置及其清洗方法。该装置包括设备框架，设备框架左右两端均设有晶舟架，设备框架内设有HPM清洗槽、SPM清洗槽、多个DI清洗槽、光刻板清洗槽、晶圆光刻胶清洗槽、BOE清洗槽、硬掩模清洗槽以及转运机器人；HPM清洗槽、SPM清洗槽、多个DI清洗槽、光刻板清洗槽、晶圆光刻胶清洗槽、BOE清洗槽和硬掩模清洗槽均设有自动定时装置，且HPM清洗槽、SPM清洗槽、晶圆光刻胶清洗槽和硬掩模清洗槽均设有自动加热装置和恒温装置。该湿法清洗装置可实现晶圆清洗的自动化，其清洗方法提高了清洗效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及晶圆生产领域，尤其涉及一种用于光波导晶圆生产的湿法清洗装置及其清洗方法。
技术介绍
光波导器件是光纤通信系统中的关键核心器件，用于光波信号的传输、光信号分配/合波、滤波、开关等，典型器件有平面光波导分路器、阵列波导光栅、光波导滤波器、光开关、光衰减器等。光波导晶圆是光波导器件的前道工艺，有了晶圆才能封装成器件。光波导晶圆是采用平面光波导技术(PLC，Planar Lightwave Circuit)制造的光学晶圆，经过切割、端面研磨抛光后成为芯片，然后封装成光波导器件。光波导晶圆的特征尺寸为3～5μm，尽管晶圆制造过程中，光刻是在百级环境中完成，其他工艺是在千级环境中完成，但仍然会导致颗粒粘附在晶圆表面；另一方面，在沉积或刻蚀的过程中，粘附在腔壁的物质也会被离子轰击而粘附在晶圆表面；在测试过程中，不可避免的与其他物体接触，进而粘附一些颗粒。这些颗粒均属于污染物，必须清洗掉。如果该颗粒刚好粘附在光波导线上，会导致光波导回路的中断；如果落在光波导线边上，沉积完成后，有颗粒的区域在高温退火后易形成较大残余应力，根据光弹效应，会引起大的偏振相关损耗。因此有必要将颗粒通过湿法清洗除去，以保证晶圆表面的洁净。再者，在光波导晶圆制造过程中，光刻胶的除去，可以采用等离子的方式除去，但成本高，可以采用湿法清洗的方式进行化学除去，简单、快捷、效率高。硬掩模层的除去，采用湿法清洗化学除去。以及光波导芯层刻蚀完成之后，光波导侧壁残留的刻蚀物，可通过湿法清洗化学除去。参见图1，制造光波导晶圆过程中需要对衬底、沉积后的过程晶圆、刻蚀后的过程晶圆以及测试后的过程晶圆进行化学清洗，以除去衬底、过程晶圆表面上的颗粒、刻蚀残留物和光刻胶等物质。在光波导晶圆制造过程中至少需要6步清洗，需要多台清洗设备，每台清洗设备还需要配备操作人员，晶圆转运次数多、路线长，容易引起二次污染。按照图1中的清洗方式虽然可以将晶圆表面的颗粒、有机物、金属以及原生氧化物除去，但过程复杂，所用化学物品多。而且RCA标准清洗方法中所用化学试剂在加热过程中极易挥发，产生浓烈的刺激性的气味，如此对防护要求也越高，否则容易引起操作人员不适，或者引起该环境中其他机台的腐蚀。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术要解决的技术问题是提供了一种用于光波导晶圆生产的湿法清洗装置及其清洗方法，在光波导晶圆生产过程中，该湿法清洗装置可实现晶圆清洗的自动化，节省了时间、设备、资金和操作人员，提高了生产效率，降低了二次污染；其清洗方法所包含的清洗工艺提高了清洗效果，降低了生产成本。(二)技术方案为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种用于光波导晶圆生产的湿法清洗装置，其包括设备框架，所述设备框架左右两端均设有晶舟架，所述晶舟架用于盛放晶圆，所述设备框架内设有HPM清洗槽、SPM清洗槽、多个DI清洗槽、光刻板清洗槽、晶圆光刻胶清洗槽、BOE清洗槽、硬掩模清洗槽、转运机器人以及计算机；在所述计算机的控制下，所述转运机器人将所述晶舟架上的晶圆转运至上述各个清洗槽。优选的，所述HPM清洗槽和SPM清洗槽内分别设有HPM清洗液和SPM清洗液，所述多个DI清洗槽内均设有去离子水，所述光刻板
清洗槽和晶圆光刻胶清洗槽内均设有剥离液，所述BOE清洗槽内设有二氧化硅刻蚀液，所述硬掩模清洗槽内设有金属清洗剂，所述光刻板清洗槽用于洗去光刻板上的残留物，其余各个所述清洗槽均用于洗去晶圆表面上的残留物。优选的，所述HPM清洗槽、SPM清洗槽、多个DI清洗槽、光刻板清洗槽、晶圆光刻胶清洗槽、BOE清洗槽和硬掩模清洗槽均设有自动定时装置，且所述HPM清洗槽、SPM清洗槽、晶圆光刻胶清洗槽和硬掩模清洗槽均设有自动加热装置和恒温装置，所述自动定时装置、自动加热装置和恒温装置均由计算机自动控制，所述自动定时装置用于设定清洗的时间，所述自动加热装置和恒温装置用于在清洗的同时为相应的清洗槽供热；优选的，所述BOE清洗槽的自动定时装置将该BOE清洗槽的清洗时间设定为5～60sec，其余各个所述清洗槽的自动定时装置均将相应清洗槽的清洗时间设定为5～20min。优选的，所述SPM清洗槽的自动加热装置和恒温装置将清洗温度维持在80～100°，所述HPM清洗槽、晶圆光刻胶清洗槽和硬掩模清洗槽均设有自动加热装置和恒温装置将清洗温度维持在60～80°。优选的，所述DI清洗槽的数量为四个。优选的，所述设备框架包括第一框架和第二框架；所述光刻板清洗槽、晶圆光刻胶清洗槽、BOE清洗槽以及两个所述DI清洗槽均设置于所述第一框架内，两个所述DI清洗槽分别间隔设置于所述光刻板清洗槽、晶圆光刻胶清洗槽和BOE清洗槽之间；所述HPM清洗槽、SPM清洗槽、硬掩模清洗槽以及其余两个所述DI清洗槽均设置于所述第二框架内，其余两个所述DI清洗槽分别间隔设置于所述HPM清洗槽、SPM清洗槽和硬掩模清洗槽之间；和/或，所述转运机器人设置于所述第一框架和第二框架的交界线上；和/或，所述晶舟架连接有甩干机，所述晶舟架上的晶圆经过清洗
之后自动转送到甩干机执行甩干操作。优选的，所述光刻板清洗槽、晶圆光刻胶清洗槽、硬掩模清洗槽和BOE清洗槽的材质均为PTFE，所述设备框架以及多个所述DI清洗槽的材质均为PTFE或PVDF，所述HPM清洗槽和SPM清洗槽的材质均为石英。本专利技术还提供了一种上述清洗装置的清洗方法，即：在所述计算机的控制下，所述转运机器人将所述晶舟架上的晶圆转运至上述各个清洗槽，自动完成清洗。优选的，所述清洗方法具体包括：第一湿法清洗、第二湿法清洗、第三湿法清洗、第四湿法清洗和第五湿法清洗；所述第一湿法清洗用于洗去沉积下包层或沉积光波导芯层之后的晶圆表面的残留物，具体方法为：步骤1-1：利用所述SPM清洗槽内的SPM清洗液清洗所述晶圆：95～100°条件下，所述晶圆在4份硫酸溶液和1份双氧水溶液组成的SPM清洗液中浸泡15～20min；或利用所述HPM清洗槽内的HPM清洗液清洗所述晶圆：70～75°条件下，所述晶圆在1份盐酸溶液、1份双氧水溶液和5份水组成的HPM清洗液中浸泡10～15min；步骤1-2：利用所述DI清洗槽内的去离子水清洗所述晶圆1～3min，用所述离心机甩干，然后烘干；和/或，所述第二湿法清洗用于洗去所述光刻板上的残留物，具体方法为：利用所述光刻板清洗槽内的剥离液清洗所述光刻板5～20min；和/或，所述第三湿法清洗用于洗去刻蚀硬掩模之后的晶圆表面上的残留物，具体方法为：步骤3-1：利用所述晶圆光刻胶清洗槽内的剥离液清洗所述晶圆5～20min；步骤3-2：利用所述DI清洗槽内的去离子水清洗所述晶圆1～3min，用所述离心机甩干，然后烘干；和/或，所述第四湿法清洗用于洗去刻蚀光波导芯层之后的晶圆表面的残留物，具体方法为：步骤4-1：利用所述硬掩模清洗槽内的金属清洗剂清洗所述刻蚀光波导芯层之后的晶圆：该晶圆在所述金属清洗剂中浸泡；步骤4-2：利用所述DI清洗槽内的去离子水清洗该晶圆1～3min，用所述离心机甩干，然后烘干；和/或，所述第五湿法清洗紧接着所述第四湿法清洗，用于洗去刻蚀光波导芯层之后晶圆上光波导线侧壁残留的SiO2颗粒，具体方法为：步骤5-1：利用所述BOE清洗槽内的二氧化硅刻蚀液清本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于光波导晶圆生产的湿法清洗装置，其特征在于，包括设备框架，所述设备框架左右两端均设有晶舟架，所述晶舟架用于盛放晶圆，所述设备框架内设有HPM清洗槽、SPM清洗槽、多个DI清洗槽、光刻板清洗槽、晶圆光刻胶清洗槽、BOE清洗槽、硬掩模清洗槽、转运机器人以及计算机；在所述计算机的控制下，所述转运机器人将所述晶舟架上的晶圆转运至上述各个清洗槽。

【技术特征摘要】
1.一种用于光波导晶圆生产的湿法清洗装置，其特征在于，包括设备框架，所述设备框架左右两端均设有晶舟架，所述晶舟架用于盛放晶圆，所述设备框架内设有HPM清洗槽、SPM清洗槽、多个DI清洗槽、光刻板清洗槽、晶圆光刻胶清洗槽、BOE清洗槽、硬掩模清洗槽、转运机器人以及计算机；在所述计算机的控制下，所述转运机器人将所述晶舟架上的晶圆转运至上述各个清洗槽。2.根据权利要求1所述的用于光波导晶圆生产的湿法清洗装置，其特征在于，所述HPM清洗槽和SPM清洗槽内分别设有HPM清洗液和SPM清洗液，所述多个DI清洗槽内均设有去离子水，所述光刻板清洗槽和晶圆光刻胶清洗槽内均设有剥离液，所述BOE清洗槽内设有二氧化硅刻蚀液，所述硬掩模清洗槽内设有金属清洗剂，所述光刻板清洗槽用于洗去光刻板上的残留物，其余各个所述清洗槽均用于洗去晶圆表面上的残留物。3.根据权利要求1所述的用于光波导晶圆生产的湿法清洗装置，其特征在于，所述HPM清洗槽、SPM清洗槽、多个DI清洗槽、光刻板清洗槽、晶圆光刻胶清洗槽、BOE清洗槽和硬掩模清洗槽均设有自动定时装置，且所述HPM清洗槽、SPM清洗槽、晶圆光刻胶清洗槽和硬掩模清洗槽均设有自动加热装置和恒温装置，所述自动定时装置、自动加热装置和恒温装置均由计算机自动控制，所述自动定时装置用于设定清洗的时间，所述自动加热装置和恒温装置用于在清洗的同时为相应的清洗槽供热。4.根据权利要求3所述的用于光波导晶圆生产的湿法清洗装置，其特征在于，所述BOE清洗槽的自动定时装置将该BOE清洗槽的清洗时间设定为5～60sec，其余各个所述清洗槽的自动定时装置均将相应清洗槽的清洗时间设定为5～20min。5.根据权利要求3所述的用于光波导晶圆生产的湿法清洗装置， 其特征在于，所述SPM清洗槽的自动加热装置和恒温装置将清洗温度维持在80～100°，所述HPM清洗槽、晶圆光刻胶清洗槽和硬掩模清洗槽均设有自动加热装置和恒温装置将清洗温度维持在60～80°。6.根据权利要求1所述的用于光波导晶圆生产的湿法清洗装置，其特征在于，所述DI清洗槽的数量为四个。7.根据权利要求6所述的用于光波导晶圆生产的湿法清洗装置，其特征在于，所述设备框架包括第一框架和第二框架；所述光刻板清洗槽、晶圆光刻胶清洗槽、BOE清洗槽以及两个所述DI清洗槽均设置于所述第一框架内，两个所述DI清洗槽分别间隔设置于所述光刻板清洗槽、晶圆光刻胶清洗槽和BOE清洗槽之间；所述HPM清洗槽、SPM清洗槽、硬掩模清洗槽以及其余两个所述DI清洗槽均设置于所述第二框架内，其余两个所述DI清洗槽分别间隔设置于所述HPM清洗槽、SPM清洗槽和硬掩模清洗槽之间；和/或，所述转运机器人设置于所述第一框架和第二框架...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈波，郑煜，彭延斌，余朝晃，
申请(专利权)人：湖南新中合光电科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43