CN107706144A - 晶圆清洗固定装置及清洗设备 - Google Patents

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Abstract

一种晶圆清洗固定装置及晶圆清洗设备，所述晶圆清洗固定装置包括：固定支架；平行设置的至少两根转轴，所述转轴设置于所述固定支架，所述转轴的外周壁设有适于插设晶圆的插槽；且其中至少一根转轴的插槽为沿转轴周向的环形插槽；驱动机构，适于驱动至少一根具有环形插槽的转轴围绕转轴自身旋转。当转轴旋转时，能够带动晶圆旋转，从而使晶圆的任意区域均能够在旋转过程中滚出插槽，与清洗液相接触而被清洗，不会使颗粒物等杂质积聚于晶圆表面特定区域，从而获得较好的清洗效果。

Description

晶圆清洗固定装置及清洗设备
技术领域
本发明涉及半导体制造设备技术领域，具体涉及一种晶圆清洗固定装置及清洗设备。
背景技术
晶圆的制造工艺通常包括光刻胶、离子注入、蚀刻、热处理、气相沉积等诸多工序。在进行相关工序之后，例如对晶圆进行光刻胶之后，需要对晶圆进行清洗，以去除晶圆表面上的杂质。若对晶圆清洗不充分，使得晶圆表面残留杂质，则在下一工序中，就可能损坏晶圆，导致报废。
据统计，晶圆清洗工艺约占整个晶圆制造工艺的20％－30％。因此，对晶圆进行清洗的工序显得十分重要，如何提升晶圆清洗技术、提升晶圆清洗效果是现有技术亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明解决的问题是如何提升晶圆清洗技术，使晶圆获得更好的清洗效果。
为解决上述问题，本发明提供一种晶圆清洗固定装置，包括：固定支架；平行设置的至少两根转轴，所述转轴设置于所述固定支架，所述转轴的外周壁设有适于插设晶圆的插槽；且其中至少一根转轴的插槽为沿转轴周向的环形插槽；驱动机构，适于驱动至少一根具有环形插槽的转轴围绕转轴自身旋转。
可选的，所述转轴包括主动转轴和从动转轴，所述主动转轴、从动转轴的插槽均为环形插槽；所述驱动机构适于驱动所述主动转轴围绕自身旋转。
可选的，所述主动转轴包括第一转轴、第二转轴，所有所述从动转轴均设置于所述第一转轴、第二转轴之间。
可选的，所述驱动机构包括：驱动轴，通过动力传递机构连接所述第一转轴、第二转轴；驱动电机，所述驱动轴固定设置于所述驱动电机的输出端。
可选的，所述动力传递机构为传送带，或链条，或齿轮。
可选的，所述驱动轴平行于所述转轴，且所述驱动轴位于所述第一转轴、第二转轴连线的中垂线所在位置。
可选的，从所述插槽的顶部至所述插槽的底部，所述插槽的槽宽逐渐减小。
可选的，所述插槽为多个，沿所述转轴的轴向均匀设置。
可选的，所述转轴的外周壁镀设有PTFE塑料膜或PFA塑料膜。
为解决上述技术问题，本技术方案还提供一种晶圆清洗设备，包括以上所述的晶圆清洗固定装置。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：
所述的晶圆清洗固定装置，通过在固定支架设置至少两根转轴，转轴的外周壁设有能够放置晶圆的插槽，利用驱动机构驱动其中至少一根转轴围绕自身旋转，当转轴旋转时，能够带动晶圆旋转，从而使晶圆的任意区域均能够在旋转过程中滚出插槽，与清洗液相接触而被清洗，不会使颗粒物等杂质积聚于晶圆表面特定区域，从而获得较好的清洗效果。
进一步的，晶圆清洗固定装置包括主动转轴和从动转轴，主动转轴的主要作用在于驱动晶圆旋转，从动转轴的主要作用在于支撑晶圆，使所有的从动转轴均设置在位于最外层的两根主动转轴之间。从而能够使从动转轴承载更多的晶圆的重力，使主动转轴更适于旋转。
进一步的，转轴一般由金属材料制成，且其外周壁镀设有PTFE塑料膜或PFA塑料膜。PTFE塑料、PFA塑料均具有较强的抗酸性能，且几乎不溶于所有的溶剂，因而不会与酸性清洗液发生化学反应，保护转轴不被腐蚀。
附图说明
图1是本发明具体实施例晶圆清洗固定装置的结构示意图；
图2是图1所示A方向上的结构示意图，其中，未示出驱动电机；
图3是图1所示B方向上的结构示意图，其中，未示出驱动电机；
图4是图1所示晶圆清洗固定装置的转轴的结构示意图；
图5是图4所示转轴的局部剖面图，以显示插槽的结构。
具体实施方式
发明人调查发现，现有技术中，对晶圆进行清洗之后，晶圆的表面仍有可能残留颗粒物等杂质；并且，以上颗粒物等杂质并非随机分布于晶圆的表面，而是集中在晶圆表面的局部特定区域。
对现有技术中的晶圆清洗设备进行研究发现，晶圆清洗设备的清洗腔中设有用于夹持晶圆的夹具，夹具上设有适于容纳晶圆的插槽，待清洗的晶圆被放置于所述插槽内。为固定晶圆，晶圆薄片和所述插槽之间具有较小的间隙；导致清洗液难以进入晶圆和插槽之间的间隙，以清洗晶圆。当颗粒物等杂质落入所述插槽内时，容易积聚在晶圆表面；从而造成以上所述的颗粒物等杂质集中分布于晶圆表面局部特定区域。
因此，亟待设计一种新的用于清洗设备的晶圆固定装置，能够在固定晶圆的同时，能够有效清洗晶圆的整个表面，防止杂质集中于晶圆表面的局部特定区域。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
参照图1，一种晶圆清洗固定装置100，包括固定不动的固定支架10和设置于所述固定支架10的转轴20，所述转轴20的外周壁设有插槽21，所述插槽21适于插设待清洗的晶圆200。
具体的，如图2、图3所示，所述转轴20包括平行设置的第一转轴20a、第二转轴20b、第三转轴20c和第四转轴20d；所述插槽21包括设于第一转轴20a的第一插槽21a、设于第二转轴20b的第二插槽21b、设于第三转轴20c的第三插槽21c、设于第四转轴20d的第四插槽21d。
所述第一插槽21a、第二插槽21b、第三插槽21c和第四插槽21d适于共同卡设晶圆200，且所述第一插槽21a、第二插槽21b、第三插槽21c和第四插槽21d均为沿转轴周向方向的环形插槽。
需要说明的是，转轴20及插槽21的作用在于支撑晶圆200，当晶圆200被放置于插槽21中时，插槽21的槽宽与晶圆200的厚度之间具有间隙，该间隙能够使得晶圆200与转轴20之间能够相对运动，而不会使晶圆200卡合固定在所述转轴20。
本实施例中，所述第一转轴20a和第二转轴20b为主动转轴，分别能够围绕自身旋转，当第一转轴20a、第二转轴20b旋转时，第一转轴20a、第二转轴20b与晶圆200之间的接触摩擦力能够带动晶圆200旋转。
所述第三转轴20c和第四转轴20d为从动转轴，分别能够围绕自身旋转，当晶圆200旋转时，晶圆200与第三转轴20c、第四转轴20d之间的接触摩擦力能够带动第三转轴20c、第四转轴20d旋转。
所述晶圆清洗固定装置100还包括能够驱动所述第一转轴20a、第二转轴20b分别围绕自身旋转的驱动机构30。
在晶圆清洗工艺中，所述第一转轴20a、第二转轴20b、第三转轴20c和第四转轴20d均设置于清洗容器内，晶圆200插设于所述第一插槽21a、第二插槽21b、第三插槽21c和第四插槽21d中，清洗液(例如硫酸、氢氟酸等溶液)在清洗容器中循环流动并接触晶圆200以清洗晶圆。
在此过程中，利用驱动机构30驱动所述第一转轴20a、第二转轴20b旋转，第一转轴20a、第二转轴20b带动晶圆200旋转，从而使得插设于所述第一插槽21a、第二插槽21b中的晶圆部分能够分别滚出所述第一插槽21a、第二插槽21b。同时，晶圆200旋转带动第三转轴20c、第四转轴20d旋转，使得插设于所述第三插槽21c、第四插槽21d中的晶圆部分能够分别滚出所述第三插槽21c、第四插槽21d。
也就是说，不会使晶圆200的某个局部特定区域始终位于所述第一插槽21a中，或始终位于所述第二插槽21b中，或始终位于所述第三插槽21c中，或始终位于所述第四插槽21d中。
因此，即使清洗液难以进入晶圆200和插槽21之间的间隙，在晶圆200的旋转过程中，晶圆的200的任意区域均能够滚出插槽21，与清洗液相接触而被清洗，不会使颗粒物等杂质积聚于晶圆表面特定区域，从而获得较好的清洗效果。
需要说明的是，在本实施例中，所述晶圆清洗固定装置100包括四根转轴，且其中两根为主动转轴，另两根为从动转轴。
但是，在其他变形例中，使晶圆清洗固定装置包括两根转轴、三根转轴或其他数量的转轴，均不影响本技术方案的实施。具体的，不同的晶圆具有不同的尺寸大小，对于尺寸较大的晶圆(例如12寸)，则可以设置较多的转轴，以更好的支撑晶圆；对于尺寸较小的晶圆(例如4寸)，则可以设置较少的转轴，以降低成本。
另外，在至少有一根主动转轴的前提下，主动转轴、从动转轴的具体数量也不受限制，例如图2、图3所示的四根转轴中，可以使该四根转轴均为主动转轴；也可以使其中一根为主动转轴，而剩下的三根转轴为从动转轴。
同时，所述主动转轴、从动转轴之间的排列顺利也没有具体限制。但是，当晶圆清洗固定装置包括两根以上的主动转轴时，可选的，使所有的从动转轴均设置在位于最外层的两根主动转轴之间。
具体如图2、图3所示，所述第三转轴20c和第四转轴20d设置于所述第一转轴20a、第二转轴20b之间。其原因在于，第一转轴20a、第二转轴20b的主要作用在于驱动晶圆200旋转，次要功能在于支撑晶圆200；第三转轴20c、第四转轴20d的主要作用在于支撑晶圆200。如此设置，能够使第三转轴20c、第四转轴20d承载更多的晶圆200的重力，使第一转轴20a、第二转轴20b更适于旋转。
此外，需要说明的是，以上所述的从动转轴还可以被替换为固定不动(无法围绕自身旋转)的固定轴，此时，晶圆在旋转过程中会与固定轴之间发生摩擦，但是，不会影响对晶圆的清洗。由于固定轴不会发生旋转，因而设置于固定轴的插槽的形式也并非一定要采用环形插槽，仅需在固定轴面向晶圆的外周壁开设插槽即可。
继续参照图1，所述驱动机构30包括驱动轴31和驱动电机32。所述驱动轴31固定设置于驱动电机32的输出端，驱动电机32适于驱动所述驱动轴31旋转。结合参照图2，所述驱动轴31通过动力传递机构31a分别连接所述第一转轴20a和第二转轴20b，以将驱动轴31的动力传递至第一转轴20a和第二转轴20b。
具体的，所述动力传递机构31a可以是传送带，或者传送链条，或者传送齿轮；也可以是以上几种具体形式的组合。只要能将驱动轴31的动力传递至第一转轴20a和第二转轴20b，驱动转轴旋转即可。
所述驱动电机32的表面固定设有操作屏32a，能够显示和调整所述驱动电机32的转速，保证第一转轴20a、第二转轴20b的转速不会过大，防止晶圆200转速过快，损坏晶圆200。
继续参照图2，所述第一转轴20a、第二转轴20b具有相同的径向尺寸。驱动轴31为一根，平行于所述第一转轴20a和第二转轴20b，且位于所述第一转轴20a、第二转轴20b连线的中垂线所在位置。动力传递机构31a具体为两个传送带，其中一个传送带连接所述驱动轴31和第一转轴20a，另一传送带连接所述驱动轴31和第二转轴20b。
也就是说，当驱动轴31旋转时，能够同时带动所述第一转轴20a和第二转轴20b分别围绕自身旋转，由于第一转轴20a、第二转轴20b具有相同的径向尺寸，因而两根转轴带动晶圆200旋转的速度是一样的，晶圆200不会与转轴20发生相对运动，产生摩擦，损坏晶圆200。
在其他变形例中，也可以分别设置两根驱动轴31，分别连接所述第一转轴20a、第二转轴20b，以驱动各自连接的转轴旋转。
参照图1和图3，所述第一转轴20a、第二转轴20b、第三转轴20c和第四转轴20d分别设有多个第一插槽21a、第二插槽21b、第三插槽21c和第四插槽21d，多个所述第一插槽21a、第二插槽21b、第三插槽21c和第四插槽21d分别沿转轴20的轴向方向均匀设置。
因此，在所述转轴20可以同时放置多个晶圆200，以实现同时对多个晶圆200进行清洗。沿轴向方向的插槽21的数量，即为具体可以放置的晶圆200的数量。
参照图4，为其中一个转轴20的立体结构图。本实施例中，所述转轴20的外周壁镀设有PTFE塑料膜或PFA塑料膜(图中未示出)。
为了保证转轴20的刚性以及合适的成本，转轴20一般由金属材料制成。但是，用于清洗晶圆200的清洗液通常为氢氟酸、硫酸等酸溶液，容易腐蚀金属材料。PTFE塑料(Polytetrafluoroethylene，聚四氟乙烯)和PFA塑料(Polytetrafluoro ethylene)均具有较强的抗酸性能，几乎不溶于所有的溶剂，从而能够保护转轴20不被腐蚀。
参照图5，为转轴上的插槽21的具体示意图。从所述插槽21的顶部至所述插槽21的底部，所述插槽21的槽宽逐渐减小。如此设置，在将晶圆200放置于插槽21的过程中，即使晶圆200的位置稍有偏差，也能够很好的放入至所述插槽21中；另外，也使得平行设置的多根转轴20上处于同一位置的多个插槽21能够更好的对齐，以使晶圆200能够正常放入。
进一步的，所述插槽21顶部的槽宽L1可选在3mm－4mm之间。一般的，晶圆200的厚度通常在1mm以下，在此槽宽下的插槽21能够使晶圆200较为方便的放入至所述插槽21中；同时，也能够避免插槽21的槽宽过大，导致晶圆200在轴向方向发生晃动。
相邻两所述插槽21之间的距离L2可选在4mm－6mm之间。从而防止相邻两晶圆200之间的距离太小，导致清洗液难以在相邻两晶圆200之间流动，不能有效清洗晶圆200的表面；另外，也防止相邻两插槽21之间的距离过大，减小所述转轴20所能放置的晶圆的数量，降低清洗效率。
本实施例还提供一种晶圆清洗设备，包括以上所述的晶圆清洗固定装置。具体的，所述晶圆清洗设备包括清洗容器(图中未示出)，转轴设置于清洗容器内，所述晶圆清洗固定装置的固定支架10可以为所述清洗容器的壁面。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (10)

1.一种晶圆清洗固定装置，其特征在于，包括：
固定支架；
平行设置的至少两根转轴，所述转轴设置于所述固定支架，所述转轴的外周壁设有适于插设晶圆的插槽；
且其中至少一根转轴的插槽为沿转轴周向的环形插槽；
驱动机构，适于驱动至少一根具有环形插槽的转轴围绕转轴自身旋转。
2.如权利要求1所述的晶圆清洗固定装置，其特征在于，所述转轴包括主动转轴和从动转轴，所述主动转轴、从动转轴的插槽均为环形插槽；
所述驱动机构适于驱动所述主动转轴围绕自身旋转。
3.如权利要求2所述的晶圆清洗固定装置，其特征在于，所述主动转轴包括第一转轴、第二转轴，所有所述从动转轴均设置于所述第一转轴、第二转轴之间。
4.如权利要求3所述的晶圆清洗固定装置，其特征在于，所述驱动机构包括：
驱动轴，通过动力传递机构连接所述第一转轴、第二转轴；
驱动电机，所述驱动轴固定设置于所述驱动电机的输出端。
5.如权利要求4所述的晶圆清洗固定装置，其特征在于，所述动力传递机构为传送带，或链条，或齿轮。
6.如权利要求4所述的晶圆清洗固定装置，其特征在于，所述驱动轴平行于所述转轴，且所述驱动轴位于所述第一转轴、第二转轴连线的中垂线所在位置。
7.如权利要求1所述的晶圆清洗固定装置，其特征在于，从所述插槽的顶部至所述插槽的底部，所述插槽的槽宽逐渐减小。
8.如权利要求1所述的晶圆清洗固定装置，其特征在于，所述插槽为多个，沿所述转轴的轴向均匀设置。
9.如权利要求1所述的晶圆清洗固定装置，其特征在于，所述转轴的外周壁镀设有PTFE塑料膜或PFA塑料膜。
10.一种晶圆清洗设备，其特征在于，包括权利要求1－9任一项所述的晶圆清洗固定装置。
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