CN110335841B - 承载装置、晶圆花篮及晶圆清洗设备 - Google Patents

承载装置、晶圆花篮及晶圆清洗设备 Download PDF

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Abstract

本申请实施例提供了一种承载装置、晶圆花篮及晶圆清洗设备。该承载装置用于在清洗设备清洗过程承载晶圆，其包括支撑座及滚动机构；所述滚动机构设置于所述支撑座上；所述滚动机构用于承载所述晶圆，所述滚动机构的滚轴与所述晶圆的边缘接触，并且可带动所述晶圆沿周向转动。本申请实施例提供的承载装置，由于滚轴可以带动晶圆不断地沿周向转动，使得晶圆与滚动机构的接触位置在圆周上不断变化，从而可以有效减少晶圆边缘的污染和颗粒残留，可以有效提高晶圆表面及边缘清洗效果，进而还可以有效提高晶圆表面的利用率，降低半导体或泛半导体的制造成本。

Description

承载装置、晶圆花篮及晶圆清洗设备
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，具体地，涉及一种承载装置、晶圆花篮及晶圆清洗设备。
背景技术
目前，在半导体或泛半导体领域，晶圆在制造过程中需对晶圆进行清洗。在6寸、8寸甚至12寸的晶圆清洗行业中还有大部分使用槽式清洗方法，而在槽式清洗设备中晶圆的承载大多采用花篮(Cassette)来承载晶圆；或者是通过机械手将晶圆取出后，再放置到相应的承载结构上。但是无论是采用那种形式，晶圆的边缘都会与花篮及承载结构接触，在整个清洗工艺过程中晶圆的边缘部分将很难被彻底清洗干净。随着半导体行业的快速发展，技术代越来越高，如何提高晶圆表面的利用率就显得尤为重要。由于晶圆固定位置处的颗粒残留等问题导致晶圆硅片边缘2～3毫米的面积是无法被利用的，在不断缩小特征尺寸的同时如果能够尽可能的减少硅片边缘的污染和颗粒残留等问题，势必对日后提高晶圆表面的利用率具有重要意义。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种承载装置、晶圆花篮及晶圆清洗设备。
第一个方面，本申请实施例提供一种承载装置，用于在清洗设备清洗过程承载晶圆，包括支撑座及滚动机构；所述滚动机构设置于所述支撑座上；所述滚动机构用于承载所述晶圆，所述滚动机构的滚轴与所述晶圆的边缘接触，并且可带动所述晶圆沿周向转动。
于本申请的一实施例中，所述滚轴上沿轴向并列设置有多个定位槽，各所述定位槽沿所述滚轴的外周向延伸设置，各所述定位槽用于容纳所述晶圆的边缘，以承载所述晶圆。
于本申请的一实施例中，各所述定位槽包括定位部及阔口部，所述定位部及阔口部沿所述滚轴的径向相邻设置，并且在所述滚轴的轴向上，所述阔口部宽度尺寸大于所述定位部的宽度尺寸。
于本申请的一实施例中，所述阔口部远离所述滚轴的轴心设置，或者所述阔口部靠近所述滚轴的轴心设置。
于本申请的一实施例中，所述定位部沿所述滚轴径向的长度尺寸小于3毫米。
于本申请的一实施例中，所述滚轴的两端还设置有滚花结构，所述滚花结构可随着清洗液的流动带动所述滚轴转动。
于本申请的一实施例中，所述滚花结构包括多个凹槽，所述多个凹槽分别设置于所述滚轴的两端面上，相对于所述滚轴的圆心呈放射状分布。
于本申请的一实施例中，所述多个凹槽与所述滚轴的外周面连通设置，并且所述多个凹槽为半月形或者三角形。
于本申请的一实施例中，所述滚动机构包括一个以上的所述滚轴，所述一个以上的所述滚轴相互配合以承载所述晶圆，并且距离最远的两个所述滚轴的轴心与所述晶圆的圆心形成的夹角小于180度。
于本申请的一实施例中，所述支撑座包括立板、底板及转轴，所述立板为两个分别设置于所述底板的两端，所述转轴设置两个所述立板之间；所述滚轴套设于所述转轴上，并且所述滚轴能相对于所述转轴转动。
于本申请的一实施例中，还包括驱动部，所述驱动部与所述滚轴传动连接，用于驱动所述滚轴带动所述晶圆转动。
第二个方面，基于相同的构思，本申请实施例提供一种晶圆花篮包括本体、吊杆以及如第一个方面提供的承载装置，所述承载装置设置于所述本体内。
第二个方面，基于相同的构思，本申请实施例提供一种晶圆清洗设备，包括工艺槽及如第一个方面提供的承载装置，所述承载装置设置于所述工艺槽内。
本申请实施例提供的技术方案带来的有益技术效果是：
本申请实施例提供的承载装置，由于滚轴可以带动晶圆不断地沿周向转动，使得晶圆与滚动机构的接触位置在圆周上不断变化，从而可以有效减少晶圆边缘的污染和颗粒残留，可以有效提高晶圆表面及边缘清洗效果，进而还可以有效提高晶圆表面的利用率，降低半导体或泛半导体的制造成本。
附图说明
图1为本申请实施例提供的一种承载装置与晶圆配合的主视示意图；
图2为本申请实施例提供的一种滚轴的结构示意图；
图3为本申请实施例提供的一种滚轴的侧视示意图；
图4A为本申请实施例提供的一种承载装置的主视示意图；
图4B为本申请实施例提供的一种承载装置与晶圆配合的剖视示意图；
图4C为本申请实施例提供的一种承载装置的俯视示意图；
图5A为本申请实施例提供的一种支撑座的主视示意图；
图5B为本申请实施例提供的一种支撑座的侧视示意图；
图5C为本申请实施例提供的一种支撑座的俯视示意图。
具体实施方式
下面详细描述本申请，本申请的实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的部件或具有相同或类似功能的部件。此外，如果已知技术的详细描述对于示出的本申请的特征是不必要的，则将其省略。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能解释为对本申请的限制。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
下面以具体地实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。
第一个方面，本申请提供一种承载装置，如图1所示，其用于在清洗设备清洗过程中承载晶圆5，包括支撑座1及滚动机构2；滚动机构2设置于支撑座1上；滚动机构2用于承载晶圆5，滚动机构2的滚轴21与晶圆5的边缘接触，并且可带动晶圆5沿周向转动。
如图1所示，支撑座1可以采用金属材质制成，支撑座1可以设置于花篮内或者清洗设备的工艺槽内。滚动机构2可以设置于支撑座1上用于承载晶圆5，滚轴21可以与晶圆5的边缘接触，并且滚轴21可以带动晶圆5沿周向转动。
本申请实施例提供的承载装置，由于滚轴可以带动晶圆不断地沿周向转动，使得晶圆与滚动机构的接触位置在圆周上不断变化，从而可以有效减少晶圆边缘的污染和颗粒残留，可以有效提高晶圆表面及边缘清洗效果，进而还可以有效提高晶圆表面的利用率，降低半导体或泛半导体的制造成本。
需要说明的是，本申请实施例并不限定支撑座及滚动机构的具体实施方式，例如其也可以采用其它具有抗腐蚀性的材料制成；另外工艺槽的清洗液可以是药液、超纯水或者异丙醇溶液；因此本申请实施例并不以此为限，本领域技术人员可以根据实际情况自行调整设置。
于本申请的一实施例中，滚轴21上沿轴向并列设置有多个定位槽3，各定位槽3沿滚轴21的外周向延伸设置，各定位槽3用于容纳晶圆5的边缘，以承载晶圆。
如图1及图2所示，定位槽3可以是由滚轴21的表面内凹形成，其数量可以是25个或者50个。实际应用时，定位槽3可以容纳晶圆5的底部边缘并且对晶圆5起到轴向的定位作用，可以避免滚轴21在带动晶圆5转动时倾斜，当然滚动机构2上也可以设置有与定位槽3对应定位结构，以与定位槽3配合定位晶圆5。采用上述设计，可以使得晶圆在转动过程中更加稳定，进而可以有效提高晶圆的成品率。
需要说明的是，本申请实施例并不限定定位槽的数量，以及滚轴的具体位置，例如滚轴也可以设置于晶圆的一侧，因此本申请实施例并不以此为限，本领域技术人员可以根据实际情况自行调整设置。
于本申请的一实施例中，各定位槽3包括定位部31及阔口部32，定位部31及阔口部32沿滚轴21的径向相邻设置，并且在滚轴21的轴向上，阔口部32宽度尺寸大于定位部31的宽度尺寸。
如图1及图2所示，定位槽3由上至下可以依次包括阔口部32及定位部31，并且阔口部32的宽度尺寸大于定位部31的宽度尺寸，并且阔口部32可以呈“V”字型结构。采用上述设计，定位部可以用于夹持晶圆的边缘，而阔口部可以便于清洗液流动，使得本申请实施例的承载装置可以有效减少与晶圆的接触面积，从而进一步的进高了晶圆边缘的清洗效果。
于本申请的一实施例中，阔口部32远离滚轴21的轴心设置，或者阔口部32靠近滚轴21的轴心设置。如图1及图2所示，阔口部32可以设置于远离滚轴21的轴心设置，定位部31靠近滚轴21的轴心设置。采用该设计可以便于晶圆5进入定位部31内，从而可以提高晶圆搬运效率，进而可以有效提高清洗效率。结合参照图2，阔口部32还可以靠近滚轴21的轴心设置，定位部31远离滚轴21的轴心设置，该实施例中，阔口部32的截面形状可以为圆形或者水滴形。采用该设计不仅便于清洗液流动，而且还可以进一步提升晶圆边缘的清洗效果，进而可以进一步的提高晶圆的边缘的利用率。
于本申请的一实施例中，如图1及图2所示，定位部31沿滚轴21径向的长度尺寸小于3毫米。采用上述设计，可以进一步减少定位部21与晶圆5的接触面积，从而可以进一步提高晶圆的清洗效果。需要说明的是，在一些其它实施例中，定位部沿滚轴径向的长度尺寸也可以更大或者更小，其可以与晶圆尺寸成正比，因此本申请实施例并不以此为限，本领域技术人员可以根据实际情况自行调整设置。
于本申请的一实施例中，滚轴21的两端设置有滚花结构4，滚花结构4可随着清洗液的流动带动滚轴21转动。如图1及图2所示，滚花结构4可以设置于滚轴21的一端或者两端上。在实际应用时，由于工艺槽内的清洗液在循环流动或者溢流时，清洗液可以冲击滚花结构4以带动其运动，滚花结构4可以带动滚轴21轻微转动，进而由滚轴21带动晶圆5轻微转动。采用上述设计，可以使得本申请的承载装置不需要驱动装置即可以带动晶圆在清洗过程中转动，使得晶圆与滚动机构的接触点不断变换，从而达到清洗晶圆边缘的目的，由于不使用驱动装置可以有效节省本申请实施例的应用成本，而且由于结构较为简单，还可以有效降低维护成本。
于本申请的一实施例中，滚花结构4包括多个凹槽41，多个凹槽41分别设置于滚轴21的两端面上，相对于滚轴21的圆心呈放射状分布。如图3所示，滚轴21的一端面上的凹槽41可以为四个，其可以由滚轴21的端面向内凹设而成，并且四个凹槽41可以沿滚轴21的圆心呈放射状分布设置。采用该设计，可以使得滚轴转动更加均匀，从而可以有效提高晶圆转动时的稳定性，进而可以有效提高清洗效果。可选地，滚花结构与滚轴可以采用分体式结构。本申请实施例并不限定滚花结构的具体实施方式及凹槽的具体数量，本领域技术人员可以根据实际情况自行调整设置。
于本申请的一实施例中，多个凹槽41与滚轴21的外周面连通设置，并且多个凹槽41为半月形或者三角形。如图2及图3所示，凹槽41可以由滚轴21的外周面及端面同时内凹形成，采用该设计可以使得清洗液更加容易带动滚轴21转动，使得本申请实施例的设计更为合理。可选的，凹槽41为在滚轴21的端面上可以呈半月形或者三角形，但是本申请实施例并不以此为限，本领域技术人员可以根据实际情况自行调整设置。
于本申请的一实施例中，滚动机构2包括一个以上的滚轴21，一个以上的滚轴21相互配合以承载晶圆5，并且距离最远的两个滚轴21的轴心与晶圆5的圆心形成的夹角小于180度。
如图4A至图4C所示，滚轴21可以为三个，并且三个滚轴21可以设置于晶圆5的底部位置。在实际应用中，清洗液可以带动三个滚轴21同时转动，使得本申请实施例的滚动机构2即可以支撑晶圆5，而且还可以带动晶圆5转动，同时还可以减少滚轴21与晶圆5产生摩擦，采用上述设计不仅可以进一步的提高清洗效果，而且由于结构简单可以有效降低使用及维护成本，同时还可以有效降低故障率。
需要说明的是，本申请实施例并不限定滚轴的具体数量及位置，例如其可以采用一个、两个或者三个以上的滚轴，因此本申请实施例并不以此为限，本领域技术人员可以根据实际情况自行调整设置。
于本申请的一实施例中，支撑座1包括立板11、底板12及转轴13，立板11为两个分别设置于底板12的两端，转轴13设置两个立板11之间；滚轴21套设于转轴13上，并且滚轴21能相对于转轴13转动。
如图5A至图5C所示，立板11可以为两个，分别设置于底板12的两端部上，立板11与底板之间可以采用焊接或者螺栓连接等方式固定在连接。转轴13的数量及设置位置可以对应滚轴21进行设置，转轴13的两端可以与两个立板11固定连接，转轴13与立板11之间同样可以采用焊接或者螺栓的方式连接。滚轴21可以套设于转轴13外侧，并且可以相对于转轴13转动。采用上述设计，可以使得本申请实施例结构简单，从而可以有效降低应用及维护成本。
需要说明是的，本申请实施例并不限定支撑座的具体实施方式，例如在一些其它实施例中，立板及底板可以采用一体成型的方式制成，因此本申请实施例并不以此为限，本领域技术人员可以根据实际情况自行调整设置。
于本申请的一实施例中，如图1至图5C所示，承载装置还包括驱动部(图中未示出)，驱动部与滚轴21传动连接，用于驱动滚轴21带动晶圆5转动。驱动部具体可以采用一马达，其可以通过一传动件，例如通过链条与滚轴21的端部传动连接，以带动滚轴21转动。采用上述设计，可以使得本申请实施例的应用范围更加广泛，而且可以使得滚轴可以更加稳定的运行。但是在一些实施例中，也可以不包括驱动部，仅由清洗液及滚花结构的配合带动滚轴转动，因此本申请实施例不以此为限。
于本申请的一实施例中，滚轴21为疏水性材质或者是导电类材质的滚轴21。具体来说，滚轴21可以采用PTFE(Poly Tetra Fluoroethylene，聚四氟乙烯)材质制成，由于该材质具有高耐腐蚀以及疏水性较佳，不仅可以有效提高本申请实施例的适用范围，还可以进一步的防止晶圆边缘的水印产生，从而进一步提高了晶圆清洗效果。
第二个方面，本申请实施例提供了一种晶圆花篮，包括本体、吊杆以及如第一个方面提供的承载装置，承载装置设置于本体内。具体来说，吊杆可以设置于本体上方，以便于配合机械手吊装本体，而本体可以采用多种类型的花篮，用于容纳承载装置及晶圆，本申请实施例对此并不进行限定，承载装置可以固定或可拆卸的方式设置于本体内，以用于承载晶圆。
第二个方面，本申请实施例提供了一种晶圆清洗设备，包括工艺槽及如第一个方面提供的承载装置，承载装置设置于工艺槽内。具体来说，工艺槽可以是多个，并且均设置有承载装置，多个工艺槽内的清洗液可以是药液、超纯水或者异丙醇溶液的任意一种或者组合，本申请对此并不进行限定。另外在一些其它实施例中，并非所有工艺槽内都必须设置有承载装置，因此本申请实施例并不以此为限，本领域技术人员可以根据需求自行调整设置。
应用本申请实施例，至少能够实现如下有益效果：
本申请实施例提供的承载装置，由于滚轴可以带动晶圆不断地沿周向转动，使得晶圆与滚动机构的接触位置在圆周上不断变化，从而可以有效减少晶圆边缘的污染和颗粒残留，可以有效提高晶圆表面及边缘清洗效果，进而还可以有效提高晶圆表面的利用率，降低半导体或泛半导体的制造成本。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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发明和简化描述，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发明的限制。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
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发明中的具体含义。
在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述仅是本申请的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (9)

1.一种承载装置，用于在清洗设备清洗过程承载晶圆，其特征在于，包括支撑座及滚动机构；所述滚动机构设置于所述支撑座上；所述滚动机构用于承载所述晶圆，所述滚动机构的滚轴与所述晶圆的边缘接触，并且可带动所述晶圆沿周向转动；
所述滚轴的两端设置有滚花结构，所述滚花结构可随着清洗液的流动带动所述滚轴转动；其中，
所述滚花结构包括多个凹槽，所述多个凹槽分别设置于所述滚轴的两端面上，相对于所述滚轴的圆心呈放射状分布；
所述多个凹槽与所述滚轴的外周面连通设置，并且所述多个凹槽为半月形或者三角形。
2.如权利要求1所述的承载装置，其特征在于，所述滚轴上沿轴向并列设置有多个定位槽，各所述定位槽沿所述滚轴的外周向延伸设置，各所述定位槽用于容纳所述晶圆的边缘，以承载所述晶圆。
3.如权利要求2所述的承载装置，其特征在于，各所述定位槽包括定位部及阔口部，所述定位部及阔口部沿所述滚轴的径向相邻设置，并且在所述滚轴的轴向上，所述阔口部宽度尺寸大于所述定位部的宽度尺寸。
4.如权利要求3所述的承载装置，其特征在于，所述阔口部远离所述滚轴的轴心设置，或者所述阔口部靠近所述滚轴的轴心设置。
5.如权利要求3所述的承载装置，其特征在于，所述定位部沿所述滚轴径向的长度尺寸小于3毫米。
6.如权利要求1至5任一所述的承载装置，其特征在于，所述滚动机构包括一个以上的所述滚轴，所述一个以上的所述滚轴相互配合以承载所述晶圆，并且距离最远的两个所述滚轴的轴心与所述晶圆的圆心形成的夹角小于180度。
7.如权利要求1至5任一所述的承载装置，其特征在于，所述支撑座包括立板、底板及转轴，所述立板为两个分别设置于所述底板的两端，所述转轴设置两个所述立板之间；所述滚轴套设于所述转轴上，并且所述滚轴能相对于所述转轴转动。
8.一种晶圆花篮，其特征在于，包括本体、吊杆以及如权利要求1至7的任一所述的承载装置，所述承载装置设置于所述本体内。
9.一种晶圆清洗设备，其特征在于，包括工艺槽及如权利要求1至7的任一所述承载装置，所述承载装置设置于所述工艺槽内。
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