CN109346427B - 清洗装置及半导体晶圆清洗设备 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及半导体清洗技术领域，尤其是涉及一种清洗装置及半导体晶圆清洗设备。该清洗装置包括支撑架、兆声清洗组件和驱动装置；支撑架上设置有支撑臂，兆声清洗组件位于支撑臂上，驱动装置用于驱动兆声清洗组件沿支撑臂的长度方向往复运动；支撑臂的长度方向与待清洁物的表面之间成角度设置，兆声清洗组件的运动起点与待清洁物的表面之间的垂直距离小于兆声清洗组件的运动终点与待清洁物的表面之间的垂直距离。本申请的清洗装置解决了兆声清洁设备在越靠近晶圆边缘的地方能量密度越低，清洗不彻底；而在靠近晶圆中心的地方声波能量集中，严重时会导致晶圆中心结构损伤，在清洗介质层时甚至会产生凹坑现象的技术问题。

Description

清洗装置及半导体晶圆清洗设备
技术领域
本申请涉及半导体清洗技术领域，尤其是涉及一种清洗装置及半导体晶圆清洗设备。
背景技术
在CMP(Chemical Mechanical Polishing，化学机械抛光)工艺之后，晶圆表面会残留有机化合物、颗粒和金属离子等多种污染物，在CMP工艺后，对晶圆清洗过程中使用超声波或兆声波清洗技术可以有效地去除杂质污染。现有超声或兆声清洗技术中，声波发生器匀速地从旋转的晶圆边缘向晶圆中心扫掠，在越靠近晶圆边缘的地方能量密度越低，清洗不彻底；而在靠近晶圆中心的地方声波能量集中，严重时会导致晶圆中心结构损伤，在清洗介质层时甚至会产生凹坑现象。
发明内容
本申请的目的在于提供一种清洗装置及半导体晶圆清洗设备，用于对旋转的晶圆的表面进行清洁，解决了现有技术中存在的兆声清洁设备在越靠近晶圆边缘的地方能量密度越低，清洗不彻底；而在靠近晶圆中心的地方声波能量集中，严重时会导致晶圆中心结构损伤，在清洗介质层时甚至会产生凹坑现象的技术问题。
本申请提供了一种清洗装置，用于清洁旋转的待清洁物，包括支撑架、兆声清洗组件和驱动装置；
所述支撑架上设置有支撑臂，所述兆声清洗组件位于所述支撑臂上，所述驱动装置用于驱动所述兆声清洗组件沿所述支撑臂的长度方向往复运动；
所述兆声清洗组件用于对待清洁物的表面进行清洁；所述支撑臂的长度方向与所述待清洁物的表面之间成角度设置，所述兆声清洗组件的运动起点与所述待清洁物的表面之间的垂直距离小于所述兆声清洗组件的运动终点与所述待清洁物的表面之间的垂直距离，其中，所述兆声清洗组件的运动起点与所述待清洁物的中心轴线之间的距离大于所述兆声清洗组件的运动终点与所述待清洁物的中心轴线之间的距离。
在上述技术方案中，进一步地，所述支撑臂的数量为两个，两个所述支撑臂的一端相连接，从两个所述支撑臂的连接处向两个所述支撑臂的另一端的方向，两个所述支撑臂之间的距离逐渐增大，所述待清洁物能够置于两个所述支撑臂之间；所述兆声清洗组件的数量为两个，两个所述兆声清洗组件分别安装于两个所述支撑臂上。
在上述技术方案中，进一步地，两个所述支撑臂之间的角度大于 0度，且两个所述支撑臂之间的角度小于90度。
在上述技术方案中，进一步地，所述支撑臂在所述待清洁物上的投影穿过所述待清洁物的中心。
在上述技术方案中，进一步地，所述兆声清洗组件包括兆声清洗喷头和进液管，所述进液管与所述兆声清洗喷头相连通，所述进液管用于将清洗液运输至所述兆声清洗喷头。
在上述技术方案中，进一步地，所述进液管为螺旋状软管。
在上述技术方案中，进一步地，所述兆声清洗喷头上还设置有接线端，所述接线端用于与兆声波发生器相连接。
在上述技术方案中，进一步地，所述兆声清洗组件通过滚珠丝杠与所述支撑臂相连接。
在上述技术方案中，进一步地，所述驱动装置为电机。
本申请还提供了一种半导体晶圆清洗设备，包括上述方案所述的清洗装置。
与现有技术相比，本申请的有益效果为：
本申请提供的清洗装置，用于清洁旋转的待清洁物，包括支撑架、兆声清洗组件和驱动装置；支撑架上设置有支撑臂，兆声清洗组件位于支撑臂上，驱动装置用于驱动兆声清洗组件沿支撑臂的长度方向往复运动；兆声清洗组件用于对待清洁物的表面进行清洁；支撑臂的长度方向与待清洁物的表面之间成角度设置，兆声清洗组件的运动起点与待清洁物的表面之间的垂直距离小于兆声清洗组件的运动终点与待清洁物的表面之间的垂直距离，其中，兆声清洗组件的运动起点与待清洁物的中心轴线之间的距离大于兆声清洗组件的运动终点与待清洁物的中心轴线之间的距离。
具体来说，本申请的清洗装置包括支撑架、兆声清洗组件和驱动装置，支撑架作为清洗装置的主体支架，包括安装有兆声清洗组件的支撑臂。兆声清洗组件在驱动装置的驱动下，能够沿着支撑臂的长度方向往复运动。支撑臂与待清洁物的表面之间成角度设置，当兆声清洗组件运动至待清洁物的边缘处时，也就是兆声清洗组件的运动起点处，兆声清洗组件与待清洁物的表面具有第一距离，当兆声清洗组件运动至待清洁物的中心处时，也就是兆声清洗组件的运动终点处，兆声清洗组件与待清洁物的表面具有第二距离，第二距离大于第一距离。也就是说，兆声清洁组件向待清洁物的中心处运动时，其与待清洁物之间的距离是逐渐增大的，进而防止待清洁物的中心由于声波能量集中，造成中心结构损伤。
且采用兆声波清洗不仅保存了超声波清洗的优点，而且克服了超声波清洗的不足。兆声波清洗的机理是由高频(850kHz)振效应，并结合化学清洗剂的化学反应对待清洁物的表面进行清洗。兆声波清洗可去掉晶圆表面上小于0.2μm的粒子，起到超声波起不到的作用。这种方法能同时起到机械擦片和化学清洗两种方法的作用。在清洗时，由换能器发出波长为1μm频率为0.8兆赫的高能声波。溶液分子在这种声波的推动下作加速运动，最大瞬时速度可达到30cm/s。因此，形成不了超声波清洗那样的气泡，而只能以高速的流体波连续冲击晶圆表面，使晶圆表面附着的污染物的细小微粒被强制除去并进入到清洗液中。
本申请提供的清洗装置用于对旋转的晶圆的表面进行清洁，解决了现有技术中存在的兆声清洁设备在越靠近晶圆边缘的地方能量密度越低，清洗不彻底；而在靠近晶圆中心的地方声波能量集中，严重时会导致晶圆中心结构损伤，在清洗介质层时甚至会产生凹坑现象的技术问题。
本申请还提供了半导体晶圆清洗设备，包括清洗装置。基于上述分析可知，该半导体晶圆清洗设备解决了现有技术中存在的兆声清洁设备在越靠近晶圆边缘的地方能量密度越低，清洗不彻底；而在靠近晶圆中心的地方声波能量集中，严重时会导致晶圆中心结构损伤，在清洗介质层时甚至会产生凹坑现象的技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例一提供的清洗装置在第一视角下的结构示意图；
图2为本申请实施例一提供的清洗装置在第二视角下的结构示意图；
图3为本申请实施例一提供的清洗装置在第三视角下的结构示意图；
图4为本申请实施例二提供的清洗装置的结构示意图。
图中：101-待清洁物；102-支撑架；103-兆声清洗组件；104-驱动装置；105-支撑臂；106-滚珠丝杠；107-兆声清洗喷头；108-进液管。
具体实施方式
下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
实施例一
参见图1至图3所示，其中，图1为本申请实施例一提供的清洗装置，用于清洁旋转的待清洁物101，包括支撑架102、兆声清洗组件103和驱动装置104；支撑架102上设置有支撑臂105，兆声清洗组件103位于支撑臂105上，驱动装置104用于驱动兆声清洗组件 103沿支撑臂105的长度方向往复运动；兆声清洗组件103用于对待清洁物101的表面进行清洁；支撑臂105的长度方向与待清洁物101 的表面之间成角度设置，兆声清洗组件103的运动起点与待清洁物 101的表面之间的垂直距离小于兆声清洗组件103的运动终点与待清洁物101的表面之间的垂直距离，其中，兆声清洗组件103的运动起点与待清洁物101的中心轴线之间的距离大于兆声清洗组件103的运动终点与待清洁物101的中心轴线之间的距离。
具体来说，本申请的清洗装置包括支撑架102、兆声清洗组件103 和驱动装置104，支撑架102作为清洗装置的主体支架，包括安装有兆声清洗组件103的支撑臂105。兆声清洗组件103在驱动装置104 的驱动下，能够沿着支撑臂105的长度方向往复运动。支撑臂105与待清洁物101的表面之间成角度设置，当兆声清洗组件103运动至待清洁物101的边缘处时，也就是兆声清洗组件103的运动起点处，兆声清洗组件103与待清洁物101的表面具有第一距离，即图2中所示的A，当兆声清洗组件103运动至待清洁物101的中心处时，也就是兆声清洗组件103的运动终点处，兆声清洗组件103与待清洁物 101的表面具有第二距离，即图2中所示的B，第二距离B大于第一距离A。也就是说，兆声清洁组件向待清洁物101的中心处运动时，其与待清洁物101之间的距离是逐渐增大的，进而防止待清洁物101 的中心由于声波能量集中，造成中心结构损伤。
且采用兆声波清洗不仅保存了超声波清洗的优点，而且克服了超声波清洗的不足。兆声波清洗的机理是由高频(850kHz)振效应，并结合化学清洗剂的化学反应对待清洁物101的表面进行清洗。兆声波清洗可去掉晶圆表面上小于0.2μm的粒子，起到超声波起不到的作用。这种方法能同时起到机械擦片和化学清洗两种方法的作用。在清洗时，由换能器发出波长为1μm频率为0.8兆赫的高能声波。溶液分子在这种声波的推动下作加速运动，最大瞬时速度可达到30cm/s。因此，形成不了超声波清洗那样的气泡，而只能以高速的流体波连续冲击晶圆表面，使晶圆表面附着的污染物的细小微粒被强制除去并进入到清洗液中。
本申请提供的清洗装置用于对旋转的晶圆的表面进行清洁，解决了现有技术中存在的兆声清洁设备在越靠近晶圆边缘的地方能量密度越低，清洗不彻底；而在靠近晶圆中心的地方声波能量集中，严重时会导致晶圆中心结构损伤，在清洗介质层时甚至会产生凹坑现象的技术问题。
该实施例可选的方案中，支撑臂105的数量为两个，两个支撑臂 105的一端相连接，从两个支撑臂105的连接处向两个支撑臂105的另一端的方向，两个支撑臂105之间的距离逐渐增大，待清洁物101 能够置于两个支撑臂105之间；兆声清洗组件103的数量为两个，两个兆声清洗组件103分别安装于两个支撑臂105上。
在该实施例中，两个支撑臂105的一端相连接，具体地，两个支撑臂105可通过连接件相连接，且两个支撑臂105之间的距离逐渐增大，形成开口状，使得待清洁物101能够置于两个支撑臂105之间，且待清洁物101旋转时，兆声清洁组件能够覆盖待清洁物101的全部范围，对整个待清洁物101的表面清洁。两个兆声清洗组件103分别安装于两个支撑臂105上，且由于待清洁物101位于两个支撑臂105 之间，那么清洁装置即可同时对待清洁物101的上下表面进行清洁，增加了清洁效率。
该实施例可选的方案中，两个支撑臂105之间的角度大于0度，且两个支撑臂105之间的角度小于90度。
在该实施例中，两个支撑臂105之间的角度，可根据具体的工况需求来设定，例如根据待清洁物101表面的脏污情况及兆声清洗的效果来设定两个支撑臂105之间的角度。
该实施例可选的方案中，支撑臂105在待清洁物101上的投影穿过待清洁物101的中心。
在该实施例中，支撑臂105在待清洁物101上的投影指向待清洁物101的中心，那么就可以在支撑臂105的长度最短、兆声清洗组件 103运动路径最短的情况下，使得兆声清洗组件103的清洁范围能够覆盖整个待清洁物101。
实施例二
该实施例二中的清洗装置是在上述实施例基础上的改进，上述实施例中公开的技术内容不重复描述，上述实施例中公开的内容也属于该实施例二公开的内容。
参见图4所示，该实施例可选的方案中，兆声清洗组件103包括兆声清洗喷头107和进液管108，进液管108与兆声清洗喷头107相连通，进液管108用于将清洗液运输至兆声清洗喷头107。
在该实施例中，兆声清洗组件103包括兆声清洗喷头107和进液管108，进液管108能够将清洗液运输至兆声清洗喷头107处，使得声波能够结合化学清洗剂的化学反应对待清洁物101的表面进行清洗，利用高速的流体波连续冲击晶圆表面，使晶圆表面附着的污染物的细小微粒被强制除去并进入到清洗液中。
该实施例可选的方案中，进液管108为螺旋状软管。
在该实施例中，由于进液管108的一端与清洗液容器相连接，进液管108的另一端与运动中的兆声清洗喷头107相连接，将进液管 108设置为螺旋状软管，在兆声清洗喷头107在运动时，螺旋状软管即可伸缩来适应兆声清洗喷头107的位置。
该实施例可选的方案中，兆声清洗喷头107上还设置有接线端，接线端用于与兆声波发生器相连接。
该实施例可选的方案中，兆声清洗组件103通过滚珠丝杠106 与支撑臂105相连接。
在该实施例中，兆声清洗组件103通过滚珠丝杠106与支撑臂 105相连接，滚珠丝杠106可将回转运动转化为直线运动，且滚珠丝杠106具有很小的摩擦阻力，使得兆声清洗组件103做往复运动时不会发生卡顿的现象。
该实施例可选的方案中，驱动装置104为电机。
该实施例可选的方案中，兆声清洗组件103与驱动装置104的输出轴相连接，支撑臂105上设置有运行轨道，兆声清洗组件103能够沿运行轨道的导向方向往复运动；驱动装置104为直线电机，兆声清洗组件103由直线电机驱动；或驱动装置104为直线气缸，兆声清洗组件103由直线气缸驱动。
实施例三
本申请实施例三提供了一种半导体晶圆清洗设备，包括上述任一实施例所述的清洗装置，因而，具有上述任一实施例所述的清洗装置的全部有益技术效果，在此，不再赘述。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本申请的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

Claims (10)

1.一种清洗装置，用于清洁旋转的待清洁物，其特征在于，包括支撑架、兆声清洗组件和驱动装置；
所述支撑架上设置有支撑臂，所述兆声清洗组件位于所述支撑臂上，所述驱动装置用于驱动所述兆声清洗组件沿所述支撑臂的长度方向往复运动；
所述兆声清洗组件用于对待清洁物的表面进行清洁；所述支撑臂的长度方向与所述待清洁物的表面之间成角度设置，所述兆声清洗组件的运动起点与所述待清洁物的表面之间的垂直距离小于所述兆声清洗组件的运动终点与所述待清洁物的表面之间的垂直距离，其中，所述兆声清洗组件的运动起点与所述待清洁物的中心轴线之间的距离大于所述兆声清洗组件的运动终点与所述待清洁物的中心轴线之间的距离。
2.根据权利要求1所述的清洗装置，其特征在于，所述支撑臂的数量为两个，两个所述支撑臂的一端相连接，从两个所述支撑臂的连接处向两个所述支撑臂的另一端的方向，两个所述支撑臂之间的距离逐渐增大，所述待清洁物能够置于两个所述支撑臂之间；
所述兆声清洗组件的数量为两个，两个所述兆声清洗组件分别安装于两个所述支撑臂上。
3.根据权利要求2所述的清洗装置，其特征在于，两个所述支撑臂之间的角度大于0度，且两个所述支撑臂之间的角度小于90度。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的清洗装置，其特征在于，所述支撑臂在所述待清洁物上的投影穿过所述待清洁物的中心。
5.根据权利要求1所述的清洗装置，其特征在于，所述兆声清洗组件包括兆声清洗喷头和进液管，所述进液管与所述兆声清洗喷头相连通，所述进液管用于将清洗液运输至所述兆声清洗喷头。
6.根据权利要求5所述的清洗装置，其特征在于，所述进液管为螺旋状软管。
7.根据权利要求6所述的清洗装置，其特征在于，所述兆声清洗喷头上还设置有接线端，所述接线端用于与兆声波发生器相连接。
8.根据权利要求1所述的清洗装置，其特征在于，所述兆声清洗组件通过滚珠丝杠与所述支撑臂相连接。
9.根据权利要求1所述的清洗装置，其特征在于，所述驱动装置为电机。
10.一种半导体晶圆清洗设备，其特征在于，包括权利要求1至9中任一项所述的清洗装置。
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