CN109524325B - 半导体晶圆清洗设备 - Google Patents

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Abstract

本公开实施例提供一种半导体晶圆清洗设备。半导体晶圆清洗设备包含一旋转基座，该旋转基座具有一穿孔。半导体晶圆清洗设备进一步包含有一转轴，该转轴延伸穿过穿孔。半导体晶圆清洗设备也包含有一夹持件，夹持件是盖合于穿孔且连接于转轴，转轴连通于穿孔的一间隙，该间隙形成于旋转基座以及夹持件之间。此外，半导体晶圆清洗设备包含一密封环，密封环邻接于间隙且相较于间隙位于远离转轴的位置。

Description

半导体晶圆清洗设备
技术领域
本发明实施例涉及一种半导体晶圆清洗设备，尤其涉及一种具有夹持机构与密封结构的半导体晶圆清洗设备。
背景技术
半导体集成电路(IC)产业呈指数成长，在集成电路材料以及设计上的技术进步下产生了多个时代的集成电路，且其中每一时代较前一时代具有更小更复杂的电路。在集成电路发展的过程中，当几何尺寸(也就是工艺中所能产出的最小元件或者线路)缩小时，功能密度(也就是每一芯片区域所具有的互连装置的数目)通常会增加。此种尺寸缩小的工艺可增加生产效率以及降低相关成本。此种尺寸缩小的工艺也会增加制造与生产集成电路的复杂度。
一或多个晶圆通常被合并成一个“批次(lot)”，用以通过一连串制造机台的工艺，最后制作成为集成电路。每一制造机台通常会在一个指定批次的晶圆上，执行单一一道晶圆制造作业。例如，一个特定的制造机台可于晶圆上执行薄膜(layering)作业、图案化(patterning)作业、掺杂(doping)作业或热处理(thermal treatment)作业。薄膜作业一般是在一个暴露的晶圆上增加一所需要材料的层迭。掺杂作业一般是将掺杂物直接经由晶圆的表面混入硅里面，由此产生多个P-N接面。热处理作业一般是对晶圆进行加热以达到特定的结果(例如杂质混合或热退火)。
虽然现有的制造机台一般已经可足以应付其需求，然而仍未全面满足。因此，仍需要一种制造机台与制造方法的作为有效率地且稳定地制造集成电路的一种解决方案。
发明内容
本发明实施例包括一种半导体晶圆清洗设备。半导体晶圆清洗设备包含一旋转基座，旋转基座具有一穿孔。半导体晶圆清洗设备进一步包含有一转轴，转轴延伸穿过穿孔。半导体晶圆清洗设备也包含有一夹持件，夹持件是盖合于穿孔且连接于转轴，转轴连通于穿孔的一间隙，该间隙形成于旋转基座以及夹持件之间。此外，半导体晶圆清洗设备包含一密封环，密封环是邻接于间隙且相较于间隙位于远离转轴的位置。
本发明实施例亦包括一种半导体晶圆清洗设备。半导体晶圆清洗设备包含一旋转基座，旋转基座具有一穿孔。半导体晶圆清洗设备进一步包含有一转轴，转轴延伸穿过穿孔。半导体晶圆清洗设备也包含一夹持件，夹持件是盖合于穿孔且连接于转轴。旋转基座的一顶面具有一遮蔽区，遮蔽区由穿孔的一内壁延伸到夹持件的一最外侧壁在顶面的正交投影。此外，半导体晶圆清洗设备包含一密封环，密封环是设置于顶面的遮蔽区。
本发明实施例又包括一种半导体晶圆清洗设备。半导体晶圆清洗设备包含一旋转基座，旋转基座具有一穿孔以及位于穿孔的边缘的一凸缘。半导体晶圆清洗设备进一步包含一转轴，转轴延伸穿过穿孔。半导体晶圆清洗设备也包含一夹持件，夹持件设置于凸缘上且盖合于穿孔。此外，半导体晶圆清洗设备包含一密封环，密封环具有与凸缘相同的高度，密封环设置于夹持件的下方且相较于凸缘位于远离转轴的位置。
附图说明
阅读以下详细叙述并搭配对应的附图，可了解本公开实施例的多个方式。应注意，根据业界中的标准做法，多个特征并非按比例绘制。事实上，多个特征的尺寸可任意增加或减少以利于讨论的清晰性。
图1是根据一些实施例的处理系统的示意图。
图2是根据一些实施例，当两个可移动夹持件在一开启位置时旋转盘的俯视图。
图3是根据一些实施例，当两个可移动夹持件在一关闭位置时旋转盘的俯视图。
图4是根据一些实施例的可移动夹持件、一部分的旋转基座以及可旋转轴的爆炸图。
图5是根据一些实施例的一可移动夹持件、一旋转基座的一部分以及一可旋转轴的剖面示意图。
图6是根据一些实施例的一可移动夹持件、一旋转基座的一部分以及一可旋转轴的剖面示意图。
图7是根据一些实施例的一可移动夹持件、一旋转基座的一部分以及一可旋转轴的剖面示意图。
图8是根据一些实施例的一可移动夹持件、一旋转基座的一部分以及一可旋转轴的剖面示意图。
图9是根据一些实施例的提供等离子材料至处理腔室内的一方法的流程图。
附图标记如下：
1 处理系统
5 半导体晶圆
11 接收器杯状物
112 底墙
12 传送模块
121 驱动元件
122 机械手臂
13 第一供应单元
14 第二供应单元
15 遮蔽板
20 旋转盘
21 旋转基座
210 穿孔
211 凸缘
215 顶面
22 可旋转轴
23 固定轴
24 驱动件
30 方法
301、302、303、304、305、306、315、316、317、318、319 操作
41 固定部
41a 固定部
42 支撑部
43 盖子
44 拱台部
45 第一密封环
46 第二密封环
47 紧固单元
48 间隙
410 底部表面
411 底板
412 下通道
413 内凸起部
414a 密封环
420 底面
421 圆锥形凸起
423 外凸起部
424 中间通道
425 上通道
441 支柱
442 脊状部
443 倾斜面
45b 密封环
45c 密封环
45c1 内侧部
45c2 外侧部
B1 中间区域
B2 边缘区域
C 主轴
F1 固定夹持件
F2 固定夹持件
H1 高度
H2 高度
IR 遮蔽区
M1 可移动夹持件
M1a 可移动夹持件
M1b 可移动夹持机构
M2 可移动夹持件
R 旋转轴
具体实施方式
以下的公开内容提供许多不同的实施例或范例以实施本案的不同特征。以下的公开内容叙述各个构件及其排列方式的特定范例，以简化说明。当然，这些特定的范例并非用以限定。例如，若是本发明实施例公开叙述了一第一特征形成于一第二特征之上或上方，即表示其可能包含上述第一特征与上述第二特征是直接接触的实施例，亦可能包含了有附加特征形成于上述第一特征与上述第二特征之间，而使上述第一特征与第二特征可能未直接接触的实施例。另外，以下公开书不同范例可能重复使用相同的参考符号及/或标记。这些重复系为了简化与清晰的目的，并非用以限定所讨论的不同实施例及/或结构之间有特定的关系。
再者，为了方便描述附图中一元件或特征部件与另一(复数)元件或(复数)特征的关系，可使用空间相关用语，例如“下面”、“下方”、“之下”、“上方”、“之上”及类似的用语等。除了附图所绘示的方位之外，空间相关用语涵盖装置在使用或操作中的不同方位。装置也可被另外定位(旋转90度或在其他方位上)，并对应地解读所使用的空间相关用语的描述。可以理解的是，在所述方法之前、期间及之后，可提供额外的操作步骤，且在某些方法实施例中，所述的某些操作步骤可被替代或省略。
图1为本发明实施例的一处理系统1的示意图。处理系统1配置以清洗一或多个半导体晶圆5。在某些实施例中，处理系统1包含一接收器杯状物(catch-cup)11、一传送模块12、一些供应单元(例如一第一供应单元13、一第二供应单元14)、一遮蔽板15以及一旋转盘20。额外的特征可以被加入到此半导体处理系统(处理系统1)中，并且在半导体处理系统的其他实施例中，接下来提到的某些特征可以被替换或删减。
在某些实施例中，接收器杯状物11配置以提供一个用来清洁半导体晶圆5的环境。接收器杯状物11是一个圆形的杯状物且具有一顶部开口。接收器杯状物11的上半部分向内部倾斜，以利于将废弃物维持在接收器杯状物11内。接收器杯状物11通过形成于一底墙112上的一液体废弃物排水管而连接至一排气系统。因此，接收器杯状物11可以在晶圆清洗处理过程中通过所述获取并通过前述液体废弃物排水管排出废弃物液体溶液。
旋转盘20设置在接收器杯状物11内。在某些实施例中，旋转盘20配置以夹持、定位、移动、旋转，以及其他对半导体晶圆5的操作。在某些实施例中，旋转盘20配置以沿着一主轴C移动。半导体晶圆5可通过一夹持机构20固定于旋转盘20上。旋转盘20设计且配置为可进行平移与旋转的运动。在某些实施例中，旋转盘20可进一步具有倾斜或动态地改变倾斜角度的设计。在某些实施例中，旋转盘20可装配有一适当的加热机构，由此对半导体晶圆5加热至所需的温度。
图2表示了当一可移动夹持件M1以及一可移动夹持件M2在一开启位置时的旋转盘20的俯视图。图3表示了当可移动夹持件M1与可移动夹持件M2在一关闭位置时的旋转盘20的俯视图。在某些实施例中，旋转盘20包含了圆盘状的一旋转基座21。旋转基座21具有一些穿孔210，形成于旋转基座21的一外周边缘部。穿孔210以等距离的方式排列于旋转基座21的圆周上。在这个例子中，有四个穿孔210形成于旋转基座21上，并且两个相邻的穿孔210之间的一个角度间隔约为90度。
在某些实施例中，旋转盘20进一步具有一些可旋转的主轴，例如可包含有两个可旋转轴22(转轴)。此两个可旋转轴(rotatable spindle)22相对于多个穿孔210中的其中两者设置，并且彼此相邻设置且穿过此两个穿孔210。此外，旋转盘20进一步包含一些固定轴，例如可包含有两个固定轴23。此两个固定轴23位于其余两个穿孔210内并且穿过此两个穿孔210。此两个固定轴23固定于旋转基座21。
在某些实施例中，旋转盘20进一步包含一些驱动件，例如包含两个驱动件24。此两个驱动件24配置以改变可旋转轴22的旋转角度。此两个驱动件24可位于旋转基座21内并连接于具有或不具有一传动机构(图中未表示)的两个可旋转轴22。驱动件24可包含多个马达并通过电力以产生一驱动扭力。驱动件24可连接于一控制器(图中未表示)，用以接收驱动信号来改变可旋转轴22的旋转角度。
在某些实施例中，旋转盘20进一步包含一些固定夹持件，例如包含固定夹持件F1以及固定夹持件F2。固定夹持件F1与固定夹持件F2相对于两个穿孔210设置，其中两个固定轴23位于穿孔210中。固定夹持件F1与固定夹持件F2连接于此两个固定轴23并且覆盖此两个对应的穿孔210。
再者，旋转盘20包含一些可移动夹持件，例如包含可移动夹持件M1与可移动夹持件M2。可移动夹持件M1与可移动夹持件M2相对于两个穿孔210设置，其中两个可旋转轴22位于穿孔210中。可移动夹持件M1与可移动夹持件M2连接于此两个可旋转轴22并且覆盖此两个对应的穿孔210。
在某些实施例中，此两个可旋转轴22与两个固定轴(fixed spindle)23位于旋转基座21的两个相反侧。因此，固定夹持件F1与固定夹持件F2彼此之间的一角度间隔约为90度，并且可移动夹持件M1与可移动夹持件M2彼此之间的一角度间隔约为90度，如图2所示。
然而，需注意的是，本公开实施例中的多个实施例可作多种变化与修改。在某些实施例中，两个可旋转轴22与两个固定轴23以交替方式排列于旋转基座21的圆周方向上。因此，固定夹持件F1与固定夹持件F2之间的一角度间隔约为180度，并且可移动夹持件M1与可移动夹持件M2之间的一角度间隔约为180度。
在某些实施例中，可移动夹持件M1与可移动夹持件M2可独立于固定夹持件F1与固定夹持件F2操作。举例来说，固定夹持件F1与固定夹持件F2固定于旋转基座21。固定夹持件F1与固定夹持件F2无法相对于旋转基座21旋转，并且固定夹持件F1与固定夹持件F2的旋转角度是固定的。另一方面，可移动夹持件M1与可移动夹持件M2是彼此关连操作来夹持或松开半导体晶圆5。可移动夹持件M1与可移动夹持件M2的旋转角度可通过旋转可旋转轴22来改变。
于是，如图2所示，当固定夹持件F1与固定夹持件F2于半导体晶圆5上间隔角度约为90度的的圆周位置处夹持半导体晶圆5时，可移动夹持件M1与M2可松开半导体晶圆5。可替代地，如图3所示，半导体晶圆5同时被固定夹持件F1、固定夹持件F2、可移动夹持件M1以及可移动夹持件M2夹住。在这个例子中，半导体晶圆5被夹持于半导体晶圆5的四个圆周位置处且彼此的角度间隔约为90度。
图4表示本发明实施例的可移动夹持件M1、一部分的旋转基座21以及可旋转轴22的爆炸图。图5表示本发明实施例的可移动夹持件M1、旋转基座21的一部分以及可旋转轴22的剖面视图。在某些实施例中，可移动夹持件M1包含一固定部41、一支撑部42、一盖子43、一拱台部44、一些密封环(例如一第一密封环45以及一第二密封环46)以及一紧固单元47。可移动夹持件M1的元件可被添加或省略，本发明实施例不被图4所示实施例所限制。
在某些实施例中，旋转基座21具有一些凸缘211(图4中仅表示一凸缘211)。凸缘211由相对应的穿孔210的边缘向上方凸起，并且凸缘211直接连接于相对应的穿孔210的一内壁212(图5)。在某些实施例中，如图4所示，每一个凸缘211在垂直方向上具有一高度H1。
第一密封环45配置以阻绝化学液体流入穿孔210。在某些实施例中，第一密封环45在可移动夹持件M1的圆周方向上位于凸缘211的外侧(圆周方向垂直于可移动夹持件M1的一旋转轴R)，在某些实施例中，第一密封环45环绕凸缘211的外壁。如图4所示，第一密封环45具有一高度H2。高度H2可以等于高度H1，并且第一密封环45的内径等于或略小于凸缘211的外径。
然而，需注意的是，本公开实施例中的多个实施例可作多种变化与修改。高度H2可以略高于高度H1，并且在组装后且第一密封环45被可移动夹持件M1压缩时，被压缩的第一密封环45可与高度H1具有相同的高度。第一密封环45可为圆形形状的氯丁橡胶/硅混合弹性材料的一O形环，并且可为中空或实心。
在某些实施例中，固定部41包含一底板411以及一内凸起部(inner projection)413。如图5所示，固定部41的底板411以可移动的方式放置在凸缘211上。底板411的外壁可以与第一密封环45齐平。替代地，相较于第一密封环45，底板411的外壁可以更远离于可旋转轴22。
在某些实施例中，可移动夹持件M1的固定部41的一底部表面410包含一中间区域B1以及一边缘区域B2。中间区域B1连接于凸缘211并且具有对应于凸缘211的形状。连通于穿孔210的一间隙48形成于底部表面410的中间区域B1与旋转基座21的凸缘211之间。边缘区域B2位于中间区域B1与底部表面410的一外边缘之间。
在某些实施例中，第一密封环45邻近于间隙48设置，以阻挡化学液体流入穿孔210，并且相较于间隙48，第一密封环45设置较远离于穿孔210。再者，至少部分的边缘区域B2被第一密封环45所覆盖。也就是说，第一密封环45直接地接触固定部41的底部表面410的边缘区域B2。
底板411具有一下通道412，对应于穿孔210形成且沿着可移动夹持件M1的旋转轴R延伸。内凸起部413具有一非对称且具有一垂直外侧壁的梯形横截面。内凸起部413环绕下通道412并且沿着一垂直方向由底板411凸出(垂直方向平行于可移动夹持件M1的旋转轴R)。
在某些实施例中，支撑部42设置于固定部41上。如图5所示，支撑部42包含一圆锥形凸起421，形成于在支撑部42的一底面420上。圆锥形凸起421的外侧壁实质地与内凸起部413的一邻近的侧壁互补。
此外，支撑部42包含有一外凸起部423，形成于支撑部42的底面420的一边缘。外凸起部423分离于圆锥形凸起421设置。外凸起部423沿着所述垂直方向由支撑部42的底面420凸出(垂直方向平行于可移动夹持件M1的旋转轴R)。
在某些实施例中，在可移动夹持件M1的圆周方向上，外凸起部423与内凸起部413间隔一距离。在可移动夹持件M1的圆周方向上，外凸起部423与内凸起部413之间的距离可以等于第二密封环46的宽度。
然而，需注意的是，本公开实施例中的多个实施例可作多种变化与修改。举例而言，在可移动夹持件M1的圆周方向上，外凸起部423与内凸起部413之间的距离可以略小于第二密封环46的宽度。在组装后且第二密封环46被外凸起部423与内凸起部413压缩时，被压缩的第二密封环46可与外凸起部423与内凸起部413之间具有相同的宽度。第二密封环46可为圆形形状的氯丁橡胶/硅混合弹性材料的一O形环，并且可为中空或实心。
在某些实施例中，如图5所示，一中间通道424以及一上通道425形成于支撑部42。中间通道424与上通道425沿着可移动夹持件M1的旋转轴R延伸。中间通道424的宽度实质地相同于下通道412的宽度，并且上通道425的宽度大于中间通道424的宽度。
在某些实施例中，拱台部44包含一支柱441以及脊状部442。支柱441设置于支撑部42的一顶面上并且偏离于可移动夹持件M1的旋转轴R。脊状部442邻接于支柱441设置且具有一倾斜面443。倾斜面443配置以夹住半导体晶圆5的边缘。当可移动夹持件M1在一关闭位置时，倾斜面443与主轴C(图1)之间的距离实质地相等于半导体晶圆5的半径。
在某些实施例中，在组装中，第一密封环45环绕凸缘211。之后，固定部41位于凸缘211上。当固定部41位于凸缘211上时，固定部41的底部表面410与凸缘211以及第一密封环45接触，并且可旋转轴22穿过下通道412。接着，支撑部42位于固定部41。当支撑部42在固定部41上时，支撑部42的圆锥形凸起421位于内凸起部413所定义的空间内，并且圆锥形凸起421的外侧壁与内凸起部413的内侧壁接触。
在支撑部42设置于固定部41上之前，第二密封环46可环绕内凸起部413。替代地，第二密封环46事先安装在外凸起部423的内侧壁上，并且支撑部42与第二密封环46一起设置于固定部41上。在某些实施例中，因为第二密封环46被外凸起部423与内凸起部413两者所挤压，从而产生紧配合。
在支撑部42连接于固定部41之后，可旋转轴22穿过中间通道424并且其一端位于上通道425内。紧固单元47(例如螺丝)位于上通道425内且连接于可旋转轴22的该端，由此将固定部41与支撑部42固定于旋转基座21。接着，上通道425被盖子43覆盖以将穿孔210定义的空间、下通道412、中间通道424及上通道425与可移动夹持件M1的外部隔离。因为可移动夹持件M1固定于可旋转轴22，因此当可旋转轴22旋转时，可移动夹持件M1的旋转角度便会改变。
图6表示本发明实施例的可移动夹持件M1a、旋转基座21的一部分以及可旋转轴22的剖面示意图。在图6所示的实施例中，与图5中的元件相似的元件会采用相同的标号，并且为了简洁的缘故，其特征不会再重复描述。在某些实施例中，可移动夹持件M1与可移动夹持件M1a之间的差异包含第一密封环45被省略且固定部41a进一步包含一密封环414a。
在某些实施例中，密封环414a通过适当的方法与底板411一体成形，例如利用双料射出成形的方式。密封环414a可由不同于底板411的材料制成。底板411的外侧壁可与密封环414a齐平。替代地，相较于密封环414a，底板411的外侧壁可以更远离于可旋转轴22。
值得注意的是，用来阻挡间隙48的密封环的配置应不限于上述的实施例。在某些实施例中，密封环设置于旋转基座21的一顶面215的一遮蔽区IR上。遮蔽区IR由穿孔210的内壁212延伸到可移动夹持件M1的一最外侧壁425在顶面215的正交投影。举例来说，如图5所示，配置用以阻挡间隙48的第一密封环45位于顶面215的遮蔽区IR。
举另一个例子来说，如图7所示，可移动夹持机构M1b包含一密封环45b。密封环45b位于旋转基座21的顶面215的遮蔽区IR。更具体而言，密封环45b位于间隙48内并且夹在固定部41的底部表面410以及旋转基座21的顶面215之间。
在另一个例子中，如图8所示，可移动夹持机构M1b包含一密封环45c。密封环45c位于旋转基座21的顶面215的遮蔽区IR上。更具体而言，密封环45c包含一内侧部45c1以及一外侧部45c2。内侧部45c1为一环状且夹在固定部41的底部表面410与旋转基座21的顶面215之间。外侧部45c2为一环状且连接于内侧部45c1的外侧壁。外侧部45c2夹在支撑部42的外凸起部423与旋转基座21的顶面215之间。
在某些实施例中，固定夹持件F1、固定夹持件F2以及可移动夹持件M2的结构特征可相似于可移动夹持件M1。因此，为了简洁的缘故，固定夹持件F1、固定夹持件F2以及可移动夹持件M2的结构特征不再重复描述。值得注意的是，固定夹持件F1、固定夹持件F2、可移动夹持件M1、可移动夹持件M2皆可统称为夹持件。
请再参考图1，传送模块12配置以移动供应单元。在本发明实施例中，传送模块12包含一或多个驱动元件121以及一机械手臂122。驱动元件121(例如为一马达)通过控制模块来控制并且耦合于机械手臂122。机械手臂122被驱动元件121驱动并在一固定的平面上提供径向与旋转的运动，以将第一供应单元13与第二供应单元14在处理系统1中由一位置移动到另一位置。
举例来说，通过传送模块12，第一供应单元13与第二供应单元14由处理系统1的一周边区域传送到一中央区域。在所述周边区域中，第一供应单元13与第二供应单元14并非设置于半导体晶圆5上方。在中心区域时，第一供应单元13与第二供应单元14设置于半导体晶圆5的上方。也就是说，第一供应单元13与第二供应单元14中用以提供清洁材料的投射出口是位于半导体晶圆5的上方。
在某些实施例中，第一供应单元13是装设于传送模块12上并配置以提供一第一清洁液体给半导体晶圆5。第一清洁液体包含两种或多种物质的混合物。各种不同的混合例子描述如下。举例来说，第一清洁液体是一SC1溶液，混合的物质包含有氢氧化铵(NH4OH)、过氧化氢(H2O2)以及水(H2O)，并以一选定的比例混合。SC1溶液可用于清洁晶圆且用于移除粘附在晶圆表面的有机物质及粒状物。或者，清洁溶液可为一SC2溶液，混合的物质包含有氢氯酸(HCl)、过氧化氢、及水(，并以一选定的比例混合。SC2溶液可用于清洁晶圆或是用于移除粘附在晶圆表面的金属沉渣。然而，应了解到本发明公开的实施例仍可有多种形式以及变化。
第二供应单元14安装于传送模块12上并配置以喷洒一清洗液体至半导体晶圆5。清洗液体可包含两种或多种物质的混合物。各种不同的混合例子描述如下。举例来说，清洗液体可为一SC2溶液。在某些实施例中，储存于清洁材料来源12(传送模块12)的清洗液体包含有二氧化碳水(CO2water)。
遮蔽板15相对于接收器杯状物11设置并且配置以提供液体来清洗半导体晶圆5或排出气体来干燥半导体晶圆5。在某些实施例中，遮蔽板15沿着主轴C移动。当遮蔽板15用来排出气体时，遮蔽板15位于较低位置以靠近半导体晶圆5。
图9为本发明实施例的用来清洗半导体晶圆5的一方法30的流程图。为了说明，流程图将会随着如图1至图3所示来做描述。其中所描述的某些工作站(stage)可以于其他实施例中被替换或省略。
于本实施例中，半导体晶圆5可由硅或其他半导体材料制成。可选的或附加的，半导体晶圆5可包含其他元素半导体材料，例如锗。在一些实施例中，半导体晶圆5由复合半导体制成，例如碳化硅(silicon carbide,SiC)、砷化钾(gallium arsenic,GaAs)、砷化铟(indium arsenide,InAs)、或磷化铟(indium phosphide,InP)。在一些实施例中，半导体晶圆5由合金半导体制成，例如硅锗(silicon germanium,SiGe)、硅锗碳(silicon germaniumcarbide,SiGeC)、砷磷化镓(gallium arsenic phosphide,GaAsP)、或磷化铟镓(galliumindium phosphide,GaInP)。在一些实施例中，半导体晶圆5可包含一磊晶层。举例来说，半导体晶圆5具有一磊晶层覆盖在一散装半导体(bulk semiconductor)上。在一些实施例中，半导体晶圆5可为绝缘层上覆硅(silicon-on-insulator,SOI)或绝缘层上覆锗(germanium-on-insulator,GOI)基板。
此外，半导体晶圆5可具有各种装置元件。装置元件举例来说形成于半导体晶圆5中，包括晶体管(例如金属氧化物半导体场效晶体管(metal oxide semiconductor fieldeffect transistors,MOSFET)、互补式金属氧化物半导体(complementary metal oxidesemiconductor,CMOS)晶体管、双极性接面型晶体管(bipolar junction transistors,BJT)、高压晶体管(high voltage transistors)、高频晶体管(high-frequencytransistors)、P通道及/或N通道场效晶体管(p-channel and/or n-channel field-effect transistors,PFETs/NFETs)等)、二极体及/或其他合适的元件。可执行各种工艺来形成装置元件，例如沉积、蚀刻、植入、光刻、退火及/或其他合适的工艺。
方法30包含有操作301，其中一待清洁的晶圆(例如半导体晶圆5)被运送到一处理系统内(例如处理系统1)。在某些实施例中，如图2所示，在半导体晶圆5被移动至处理系统1内之前，可移动夹持件M1与可移动夹持件M2移动到开启位置。接着，半导体晶圆5被放置于固定夹持件F1、固定夹持件F2、可移动夹持件M1以及可移动夹持件M2上。半导体晶圆5的边缘抵靠于固定夹持件F1与固定夹持件F2的拱台部44。
接着，可旋转轴22被驱动件24驱动以绕着旋转轴R(图5)转动，由此移动可移动夹持件M1与可移动夹持件M2到如图3的关闭位置。当可移动夹持件M1与可移动夹持件M2在关闭位置时，半导体晶圆5的边缘抵靠可移动夹持件M1、可移动夹持件M2、固定夹持件F1与固定夹持件F2的拱台部44。在晶圆清洗过程中，可移动夹持件M1与可移动夹持件M2会被维持在关闭位置，因此在清洗过程中半导体晶圆5不断地且稳定地被夹持。
在某些实施例中，在操作301之后且在半导体晶圆5被清洗液体清洗之前会测量可旋转轴22的旋转角度，由此确保半导体晶圆5被稳固地夹持。特别的是，当驱动件24的操作结束时，一感测器(图中未表示)是用来测量可旋转轴22的旋转角度或其他用来驱动可旋转轴22转动的传动元件。
之后，所测量的旋转角度被传输到一电脑(图中未表示)来进行分析。此电脑可比对测量的旋转角度以及一预定值。假如测量的旋转角度大于此预定值，电脑可判断出半导体晶圆5没有位于夹持件上或是半导体晶圆5因夹持件过度操作而撞坏，并且触发一警告状态以通知维护人员以进行适当的操作。假如测量的旋转角度小于预定值，电脑可判断出半导体晶圆5没有稳定地被固定，并且触发一警告状态以通知维护人员以进行适当的操作。
因为可旋转轴被密封环所保护以避免被清洁液体或清洗液体损坏，故减少了可旋转轴被腐蚀而无法精确地控制旋转角度的问题。因此，旋转角度可以被准确测量，并且一误报事件发生的可能性会降低。
在操作302中，可通过供应例如臭氧(O3)至半导体晶圆5的前面与背面来将半导体晶圆5上的有机物质移除。在操作303中，半导体晶圆5被液体所清洗，例如使用二氧化碳水来移除在操作302中使用的臭氧。在操作304中，可通过供应例如氟化氢(HF)至半导体晶圆5的前面与背面来将半导体晶圆5上的二氧化硅(SiO2)移除。在操作305中，半导体晶圆5再一次利用液体(例如二氧化碳水)进行清洗，以移除在操作305中所使用的氟化氢。在操作306中，执行一清洁工艺以移除半导体晶圆5上的微粒及/或污染物，其中SC2溶液与一清洗喷液多次交替地喷在半导体晶圆5上。
在操作315中，半导体晶圆5再一次利用液体(例如二氧化碳水)进行清洗，以移除在操作306中所使用的清洁溶液与清洗喷液。在操作316中，通过供应例如SC2溶液至半导体晶圆5的前面与背面来将半导体晶圆5上的金属离子(metal ions)移除。在某些实施例中，操作316包含一清洁工艺(例如施行在操作306中的清洁工艺)，其中SC2溶液与一清洗喷液多次交替地喷在半导体晶圆5上。
在操作317中，半导体晶圆5再一次利用液体(例如二氧化碳水)进行清洗，以移除在操作316中所使用的SC2溶液。液体可由遮蔽板15所供应。在操作318中，通过转动半导体晶圆5以及由遮蔽板15供应干燥气体(例如氮气)至半导体晶圆5上来干燥半导体晶圆5。当供应干燥气体时，遮蔽板15可被降低至靠近半导体晶圆5的位置。方法30持续进行到操作319，以完成对半导体晶圆5的清洁。
清洁一半导体晶圆的方法与设备的实施例利用了一些夹持机构来固定半导体晶圆。至少一密封环设置于夹持机构的底面来阻挡清洁液体进入一穿孔，穿孔中间设有用来固定夹持机构的一转轴。因为转轴不会被腐蚀性清洁液体污染，所以转轴的使用寿命可以被延长。因此，可以减少维护清洁装置的劳力，从而降低制造成本。
本发明实施例提供一种半导体晶圆清洗设备。半导体晶圆清洗设备包含一旋转基座，具有一穿孔。半导体晶圆清洗设备进一步包含有一转轴，延伸穿过穿孔。半导体晶圆清洗设备也包含有一夹持件。夹持件盖合于穿孔且连接于转轴。连通于穿孔的一间隙系形成于旋转基座以及夹持件之间。此外，半导体晶圆清洗设备包含一密封环。密封环邻接于间隙且相较于间隙位于远离转轴的位置。
根据一些实施例，夹持件具有一倾斜面，配置以夹住一晶圆的边缘，其中倾斜面与旋转基座的一中心之间的距离实质地相等于晶圆的半径。
根据一些实施例，密封环包含一O形环，环绕穿孔。
根据一些实施例，旋转基座具有一凸缘，形成在穿孔的一边缘，并且间隙形成于凸缘以及夹持件的一底部表面之间。
根据一些实施例，密封环位于夹持件的下方，并且凸缘在一垂直方向上的高度等于密封环的高度。
根据一些实施例，夹持件的底部表面包含一中间区域以及一边缘区域。中间区域连接于凸缘且具有对应于凸缘的形状，其中间隙形成于底部表面的中间区域与凸缘之间。边缘区域位于中间区域与底部表面的一边缘之间。边缘区域被密封环遮盖。
根据一些实施例，转轴绕一旋转轴转动，旋转轴系穿过穿孔，并且夹持件通过改变转轴的旋转角度以转动至一关闭位置或一开启位置。
本发明实施例提供另一种半导体晶圆清洗设备。半导体晶圆清洗设备包含一旋转基座，具有一穿孔。半导体晶圆清洗设备进一步包含有一转轴，延伸穿过穿孔。半导体晶圆清洗设备也包含一夹持件。夹持件盖合于穿孔且连接于转轴。旋转基座的一顶面具有一遮蔽区，由穿孔的一内壁延伸到夹持件的一最外侧壁在顶面的正交投影。此外，半导体晶圆清洗设备包含一密封环。密封环设置于顶面的遮蔽区。
根据一些实施例，旋转基座在遮蔽区内具有一凸缘，形成在穿孔的一边缘，并且一间隙形成于凸缘以及夹持件的一底部表面之间。密封环相较于间隙位于远离穿孔的位置。
本发明实施例提供另一种半导体晶圆清洗设备。半导体晶圆清洗设备包含一旋转基座。旋转基座具有一穿孔以及位于穿孔的边缘的一凸缘。半导体晶圆清洗设备进一步包含一转轴，延伸穿过穿孔。半导体晶圆清洗设备也包含一夹持件，设置于凸缘上且盖合于穿孔。此外，半导体晶圆清洗设备包含一密封环，具有与凸缘相同的高度。密封环设置于夹持件的下方且相较于凸缘位于远离转轴的位置。
虽然本发明实施例的实施例及其优点已公开如上，但应该了解的是，任何所属技术领域中技术人员，在不脱离本发明实施例的精神和范围内，当可作更动、替代与润饰。此外，本发明实施例的保护范围并未局限于说明书内所述特定实施例中的工艺、机器、制造、物质组成、装置、方法及步骤，任何本领域技术人员可从本发明实施例揭示内容中理解现行或未来所发展出的工艺、机器、制造、物质组成、装置、方法及步骤，只要可以在此处所述实施例中实施大抵相同功能或获得大抵相同结果皆可根据本发明实施例使用。因此，本发明实施例的保护范围包括上述工艺、机器、制造、物质组成、装置、方法及步骤。另外，每一权利要求构成个别的实施例，且本发明实施例的保护范围也包括各个权利要求及实施例的组合。

Claims (20)

1.一种半导体晶圆清洗设备，包含：
一旋转基座，具有一穿孔；
一转轴，延伸穿过该穿孔；
一夹持件，盖合于该穿孔以及该转轴的整个上表面且连接于该转轴，其中连通于该穿孔的一间隙形成于该旋转基座以及该夹持件之间；
一底板，是以可移动的方式放置在该旋转基座的一凸缘上，并且该底板位于该凸缘以及该夹持件之间；以及
一密封环，邻接于该间隙且相较于该间隙位于远离该转轴的位置，并且该密封环位于该凸缘以及该夹持件之间。
2.如权利要求1所述的半导体晶圆清洗设备，其中该夹持件具有一倾斜面，配置以夹住一晶圆的边缘，其中该倾斜面与该旋转基座的一中心之间的距离是实质地相等于该晶圆的半径。
3.如权利要求1所述的半导体晶圆清洗设备，其中该密封环包含一O形环，环绕该穿孔。
4.如权利要求1所述的半导体晶圆清洗设备，其中该凸缘形成在该穿孔的一边缘，并且该间隙是形成于该凸缘以及该夹持件的一底部表面之间。
5.如权利要求4所述的半导体晶圆清洗设备，其中该密封环是位于该夹持件的下方，并且该凸缘在一垂直方向上的高度等于该密封环的高度。
6.如权利要求4所述的半导体晶圆清洗设备，其中该夹持件的该底部表面包含：
一中间区域，连接于该凸缘且具有对应于该凸缘的形状，其中该间隙形成于该底部表面的该中间区域与该凸缘之间；以及
一边缘区域，位于该中间区域与该底部表面的一边缘之间，其中该边缘区域是被该密封环遮盖。
7.如权利要求1所述的半导体晶圆清洗设备，其中该转轴是绕一旋转轴转动，该旋转轴穿过该穿孔，并且该夹持件是通过改变该转轴的旋转角度以转动至一关闭位置或一开启位置。
8.一种半导体晶圆清洗设备，包含：
一旋转基座，具有一穿孔；
一转轴，延伸穿过该穿孔；
一夹持件，盖合于该穿孔以及该转轴的整个上表面且连接于该转轴，其中该旋转基座的一顶面具有一遮蔽区，由该穿孔的一内壁延伸到该夹持件的一最外侧壁在该顶面的正交投影；
一底板，是以可移动的方式放置在该旋转基座的一凸缘上，并且该底板位于该凸缘以及该夹持件之间；以及
一密封环，设置于该顶面的该遮蔽区，并且该密封环位于该凸缘以及该夹持件之间。
9.如权利要求8所述的半导体晶圆清洗设备，其中该夹持件具有一倾斜面，配置以夹住一半导体晶圆的边缘，其中该倾斜面与该旋转基座的一中心之间的距离是实质地相等于该半导体晶圆的半径。
10.如权利要求8所述的半导体晶圆清洗设备，其中该密封环包含一O形环，环绕该穿孔。
11.如权利要求8所述的半导体晶圆清洗设备，其中该旋转基座在该遮蔽区内具有该凸缘，形成在该穿孔的一边缘，并且一间隙是形成于该凸缘以及该夹持件的一底部表面之间；
其中，该密封环相较于该间隙位于远离该穿孔的位置。
12.如权利要求11所述的半导体晶圆清洗设备，其中该密封环是位于该夹持件的下方，并且该凸缘在一垂直方向上的高度等于该密封环的高度。
13.如权利要求11所述的半导体晶圆清洗设备，其中该夹持件的该底部表面包含：
一中间区域，连接于该凸缘且具有对应于该凸缘的形状，其中该间隙形成于该底部表面的该中间区域与该凸缘之间；以及
一边缘区域，位于该中间区域与该底部表面的一边缘之间，其中该边缘区域是被该密封环遮盖。
14.如权利要求8所述的半导体晶圆清洗设备，其中该转轴是绕一旋转轴转动，该旋转轴系穿过该穿孔，并且该夹持件是通过改变该转轴的旋转角度以转动至一关闭位置或一开启位置。
15.一种半导体晶圆清洗设备，包含：
一旋转基座，具有一穿孔以及位于该穿孔的边缘的一凸缘；
一转轴，延伸穿过该穿孔；
一夹持件，设置于该凸缘上且盖合于该穿孔以及该转轴的整个上表面；
一底板，是以可移动的方式放置在该凸缘上，并且该底板位于该凸缘以及该夹持件之间；以及
一密封环，具有与该凸缘相同的高度，设置于该夹持件的下方且相较于该凸缘位于远离该转轴的位置，并且该密封环位于该凸缘以及该夹持件之间。
16.如权利要求15所述的半导体晶圆清洗设备，其中该夹持件具有一倾斜面，配置以夹住一半导体晶圆的边缘，其中该倾斜面与该旋转基座的一中心之间的距离是实质地相等于该半导体晶圆的半径。
17.如权利要求15所述的半导体晶圆清洗设备，其中该密封环包含一O形环。
18.如权利要求15所述的半导体晶圆清洗设备，其中一间隙是形成于该凸缘以及该夹持件的一底部表面之间。
19.如权利要求18所述的半导体晶圆清洗设备，其中该密封环是位于该夹持件的下方，并且该凸缘在一垂直方向上的高度等于该密封环在相同方向上的高度。
20.如权利要求18所述的半导体晶圆清洗设备，其中该夹持件的该底部表面包含：
一中间区域，连接于该凸缘且具有对应于该凸缘的形状，其中该间隙形成于该底部表面的该中间区域与该凸缘之间；以及
一边缘区域，位于该中间区域与该底部表面的一边缘之间，其中该边缘区域是被该密封环遮盖。
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