CN110813864B - 晶圆的清洗组件、清洗设备及清洗方法 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种晶圆的清洗组件、清洗设备及清洗方法。该清洗组件包括：晶圆放置位，用于放置晶圆；移动轨道，以竖直方向间隔设置于所述晶圆放置位的至少一侧；至少第一喷头，设置于所述移动轨道上并能够沿所述移动轨道移动，用于朝向所述晶圆的方向喷出清洗液体。

Description

晶圆的清洗组件、清洗设备及清洗方法

技术领域

本申请实施例涉及半导体技术，涉及但不限于一种晶圆的清洗组件、清洗设备及清洗方法。

背景技术

在半导体器件的生产过程中，需要对晶圆进行多道复杂的处理工序，包括刻蚀、曝光、清洗等。在一些对晶圆进行清洗的工艺制程中，采用喷淋清洗液体的方式由上向下对竖直放置的晶圆进行冲洗。在此过程中，容易由于重力的作用使清洗液体和未清洁彻底的残渣残留在晶圆的下半部分，导致清洗不均匀、不彻底，从而影响后续制成的品质，造成产品良率的下降。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提供一种晶圆的清洗组件、清洗设备及清洗方法。

第一方面，本申请提供一种晶圆的清洗组件，包括：

晶圆放置位，用于放置晶圆；

移动轨道，以竖直方向间隔设置于所述晶圆放置位的至少一侧；

至少第一喷头，设置于所述移动轨道上并能够沿所述移动轨道移动，用于朝向所述晶圆的方向喷出清洗液体。

在一些实施例中，所述清洗组件还包括：

固定构件；

至少一个第二喷头，固定设置于所述晶圆的侧上方的固定构件上，用于朝向所述晶圆的方向由上向下喷出所述清洗液体。

在一些实施例中，所述固定构件位于所述移动轨道顶端。

在一些实施例中，所述清洗组件还包括：

支架，设置有至少一个所述晶圆放置位；

所述至少一个晶圆放置位并列排布于所述支架上，用于竖直放置所述晶圆，使所述晶圆的表面与水平面垂直，且不同的所述晶圆放置位之间具有预设间隔距离。

在一些实施例中，所述清洗组件还包括：

升降装置，设置于所述支架下方，用于控制所述支架上升或下降；和/或，

旋转装置，设置于所述支架下方，用于使所述支架沿水平方向旋转。

第二方面，本申请实施例还提供一种晶圆的清洗设备，包括：

清洗槽，用于容纳上述任一所述的清洗组件；其中，所述移动轨道沿所述清洗槽的内壁竖直设置；所述第一喷头的喷洒方向为：由所述清洗槽内壁朝向所述晶圆的方向。

在一些实施例中，所述清洗槽具有开口，位于所述清洗槽上方，用于为所述晶圆提供进出所述清洗槽的通道；

所述清洗设备还具有移动组件，用于将所述晶圆经由所述开口移入或移出所述清洗槽。

在一些实施例中，所述清洗槽的底部设置有排液组件，用于将晶圆清洗后的残留液体排出。

第三方面，本申请实施例还提供一种晶圆的清洗方法，所述方法包括：

沿移动轨道调整第一喷头在清洗槽内的高度；

所述第一喷头向竖直放置在晶圆放置位的晶圆喷出清洗液体，所述移动轨道以竖直方向间隔设置于所述晶圆放置位的至少一侧。

在一些实施例中，所述方法还包括：

固定设置于所述晶圆的侧上方的至少一个第二喷头，由上向下朝向所述晶圆喷出清洗液体。

在一些实施例中，所述方法还包括：

在所述第一喷头向所述晶圆喷出清洗液体时，通过升降装置调整所述晶圆放置位的高度，和/或，通过旋转装置使所述晶圆放置位携带所述晶圆在水平面上沿顺时针方向或逆时针方向旋转。

本申请实施例所提供的技术方案，通过在晶圆的侧边间隔设置移动轨道，并在移动轨道上设置可移动的喷头对晶圆进行喷淋冲洗，便于调整清洗位置，相对于将喷头固定设置在晶圆顶部，可以降低在晶圆底部残留残渣的程度，提升清洗的均匀度，有利于产品良率的提升。

附图说明

图1A为本申请实施例提供的一种晶圆的清洗组件的结构示意图一；

图1B为本申请实施例提供的一种晶圆的清洗组件的第一喷头沿移动轨道移动的示意图；

图1C为本申请实施例提供的另一种晶圆的清洗组件的示意图；

图1D为晶圆清洗组件清洗后存在残留的晶圆示意图；

图2为本申请实施例提供的一种晶圆的清洗组件的示意图二；

图3为本申请实施例提供的一种晶圆的清洗组件的侧视图；

图4为本申请实施例提供的一种晶圆的清洗设备的示意图；

图5为本申请实施例提供的一种晶圆的清洗方法的流程图。

具体实施方式

图1A为本申请实施例提供的一种晶圆的清洗组件的示意图，如图1A所示，该清洗组件100，包括：

晶圆放置位110，用于放置晶圆10；

移动轨道120，以竖直方向间隔设置于所述晶圆放置位的至少一侧；

至少第一喷头130，设置于所述移动轨道上并能够沿所述移动轨道移动，如图1B所示，用于朝向所述晶圆的方向喷出清洗液体。

上述晶圆放置位用于放置晶圆，晶圆包括但不限于半导体材料制成的晶片，可以是带有半成品器件或布线的硅片，也可以是未经过处理的单晶硅片。晶圆放置位可以使晶圆竖直放置，或使晶圆的表面与水平面成第一角度，第一角度可以大于0且小于90度，即倾斜放置。此外，晶圆放置位可以包括支撑件，通过支撑晶圆的侧边缘上的若干个支撑点，使晶圆的表面暴露在环境中，不与晶圆放置位接触。晶圆放置位也可以包括若干个吸附组件，例如，吸盘或与抽气孔连接的吸附孔，通过降低与晶圆之间的气压，将晶圆吸附固定，这样，在移出晶圆时，可以先将晶圆调整至水平，然后释放吸附组件的真空，使晶圆脱离，再通过移动组件，如机械手臂等机构将晶圆移出。

在晶圆放置位的至少一侧，以一定间距设置有移动轨道，并在移动轨道上设置有第一喷头。第一喷头可以沿着移动轨道上下移动，向晶圆的方向喷出清洗液体。上述移动轨道可以设置在晶圆放置位的两侧，由晶圆侧边缘的方向向晶圆中部进行喷淋冲洗，也可以放置在朝向晶圆表面的方向，直接向晶圆表面喷出清洗液体。此外，在晶圆放置位上未放置晶圆时，也可以使用该第一喷头喷出清洗液体，对设备仓体内部以及清洗组件的各部件进行冲洗，实现设备清洁的目的。

由于晶圆竖直放置在晶圆放置位时，如果通过固定在晶圆上方或侧上方的喷头进行喷淋冲洗，如图1C所示，则容易在晶圆底部产生残留，如图1D所示，导致清洗不均匀不彻底的问题。而通过上述能够在移动轨道上移动的第一喷头进行喷淋冲洗，则可以在冲洗晶圆上部后再移动至底部进行冲洗，减少晶圆底部的残留，使清洗更加均匀，提升清洁效果。

在一些实施例中，如图2及图3所示，所述清洗组件100还包括：

至少一个第二喷头140，固定设置于所述晶圆的侧上方的固定构件上，用于朝向所述晶圆的方向由上向下喷出所述清洗液体。

上述清洗组件除了设置在移动轨道上，可以上下移动的第一喷头，还设置了至少一个固定的第二喷头。第二喷头可以固定在晶圆的上方或侧上方的固定构件上。这里的固定构件可以是上述移动轨道的顶端，也可以位于移动轨道以外的其他位置。例如，当该清洗组件安装在清洗槽或清洗设备外壳的内部时，可以将该固定构件设置于清洗槽的内壁或清洗设备外壳的内壁上。又如，上述固定构件可以是竖直立设在晶圆放置位旁边的支架，上述第二喷头可以固定在支架的顶端。第二喷头由上向下对晶圆进行喷淋冲洗，如果晶圆底部出现残留，则可以通过上述第一喷头沿移动轨道移动并对准残留的部位进行喷淋冲洗，从而去除残留。

这样，通过第一喷头与第二喷头的配合使用，在能够加大清洁液体的流量的同时，通过第一喷头对晶圆的不同部位进行冲洗，减少晶圆上残留的脏污，从而有效提升了清洗效率和清洗效果。

在一些实施例中，上述固定构件位于所述移动轨道顶端。

这种情况下，移动轨道上设置有第一喷头和第二喷头，第二喷头固定设置在移动轨道的顶端，由侧上方向晶圆喷出清洗液体。同时，第一喷头设置在第二喷头下方，并能够沿着移动轨道上下移动，并向晶圆喷出清洗液体。这样第一喷头与第二喷头配合使用，有利于提升清洗效果。此外，由于第一喷头与第二喷头均设置在移动轨道上，可以与移动轨道作为一个整体进行拆装更换以及维修保养，方便维护人员的操作。同时，还可以以移动轨道与第一喷头和第二喷头为一个整体进行参数的设置，例如喷淋方向、水压或者喷淋时间等的设置。

在一些实施例中，图3为本申请实施例提供的清洗组件100的侧视图，如图3所示，所述清洗组件100还包括：

支架150，设置有至少一个所述晶圆放置位110；

所述至少一个晶圆放置位110并列排布于所述支架150上，用于竖直放置所述晶圆10，使所述晶圆10的表面与水平面垂直，且不同的所述晶圆放置位之间具有预设间隔距离。

上述支架上可以并列设置多个晶圆放置位，使多片晶圆以预设间隔距离依次排布在晶圆放置位上。在清洗时，可以通过第一喷头130和/或第二喷头140同时对多片晶圆进行喷淋冲洗，从而提升清洗效率，降低清洗组件的WPH(Wafer per Hour，每小时处理晶圆数量)。

这里，需要指出的是，晶圆之间的预设间隔距离由支架的结构设置决定，当预设间隔距离较小时，第一喷头与第二喷头对晶圆的冲洗面积可能会减小，因此可能会导致清洗效果不佳，因此需要设置较大的预设间隔距离；而预设间隔距离越大，支架能够容纳的晶圆数量越少，不利于清洗组件WPH的提升，因此，可以根据实际需求将上述预设间隔距离设定为符合需求的距离。

在一些实施例中，所述清洗组件还包括：

升降装置，设置于所述支架下方，用于控制所述支架上升或下降；和/或，

旋转装置，设置于所述支架下方，用于使所述支架沿水平方向旋转。

这里，升降装置可以控制支架上升或下降，因此，在清洗过程中，可以通过支架的上升或下降配合第一喷头的移动与第二喷头共同完成清洗过程。例如，当需要清洗晶圆底部时，可以通过升降装置适当抬高支架，使晶圆底部远离清洗组件的底部，防止污染；同时使第一喷头沿移动轨道移动至对准晶圆底部的位置并进行喷淋冲洗，使晶圆底部得到有效的清洗。通过设置上述升降装置，有效提升了清洁组件使用的灵活性。

此外，升降装置还能够用于在晶圆移入或移出支架时，将支架升高，便于转移组件(例如，用于移动晶圆的机械手臂)的活动。

由于晶圆竖直放置在支架的晶圆放置位上，而当晶圆固定不动时，第一喷头与第二喷头相对于晶圆的角度是固定，因此，第一喷头与第二喷头只能由固定的方向朝向晶圆喷出清洗液体，可能会存在难以喷淋到的死角。由此，这里在支架下设置旋转装置，可以将旋转装置设置于升降装置上。在清洗过程中，可以缓慢旋转支架，使第一喷头与第二喷头由不同的方向朝晶圆喷出清洗液体，使晶圆的各个方向都得到冲洗，从而提升清洗效果。

此外，上述升降装置与旋转装置还可以配合使用。在清洗过程中，通过升降装置调整晶圆的高度，同时，通过旋转装置控制晶圆沿水平方向旋转，从而使第一喷头和/或第二喷头能够将清洁液体喷洒至晶圆的不同区域，提升清洗效果。

如图4所示，本申请实施例还提供一种晶圆的清洗设备200，包括：

清洗槽210，用于容纳上述任一清洗组件100；其中，所述移动轨道120沿所述清洗槽210的内壁竖直设置；所述第一喷头130的喷洒方向为：由所述清洗槽210内壁朝向所述晶圆的方向。

这里的清洗设备可以是独立完成清洗制程的设备，由设置在清洗槽内的上述清洗组件来完成清洗制程。清洗设备也可以是配合其他制程设备的辅助设备，例如，刻蚀设备、PVD(物理气相沉积)设备、CVD(化学气相沉积)设备等。

上述清洗组件的移动轨道可以沿着清洗槽的内壁，竖直设置于晶圆放置位的侧边，与晶圆之间具有一定的间隔距离。清洗槽可以是密封的水槽，清洗液体喷洒至清洗槽的内壁时，可以沿着内壁的表面流至清洗槽底部。清洗槽的内壁高度高于晶圆放置于晶圆放置位后的总高度，为了减少清洗液体溅出清洗槽，污染外部环境，也可以将清洗槽设置为更高的高度。当然，也可以在清洗槽上设置密封门，使清洗槽密封，放置污染清洗槽外部环境。

在一些实施例中，所述清洗槽具有开口，位于所述清洗槽上方，用于为所述晶圆提供进出所述清洗槽的通道。

为了便于将晶圆移入或移出清洗槽，同时减少清洗液对清洗槽外部的污染，这里，在清洗槽的上方设置开口，为晶圆提供进出所述清洗槽的通道；

所述清洗设备还具有移动组件，用于将所述晶圆经由所述开口移入或移出所述清洗槽。

此外，还可以在开口上设置密封门，在需要移动晶圆时，可以将密封门打开，通过机械手臂等移动装置将清洗槽中的晶圆或直接将承载晶圆的支架等移入或移出清洗槽。而在清洗过程中，可以将密封门关闭，使清洗槽形成密封的仓体。在一些清洗制程中，可能会需要强酸性液体或强碱性液体等具有腐蚀性的清洗液体，例如，氢氟酸。因此，为了避免清洗槽中的清洗组件被腐蚀，上述清洗槽与清洗组件可以采用抗腐蚀的稳定材料制成。同时，为了保证操作人员的安全，还可以在开口处设置报警装置，在上述开口未密封的情况下，禁止进行清洗，或者，在发生误操作时，发出报警等。

上述移动组件可以设置在清洗槽内部，也可以设置在清洗槽外部。当移动组件设置在清洗槽内部时，移动组件可以是具有夹持机构或吸附机构等用于固定晶圆的固定机构的升降装置，将晶圆固定在夹持机构或吸附机构后，可以将清洗槽内部的晶圆抬升至上述开口处，并将晶圆转移至其他设备的移动装置，或自动化流水线移动装置。

当移动组件设置在清洗槽外部时，移动组件可以是具有上述固定机构的机械手臂，具有上下移动以及水平方向移动的

在一些实施例中，所述清洗槽的底部设置有排液组件，用于将晶圆清洗后的残留液体排出。

在清洗的过程中，清洗液体清洗晶圆后的残留液体流至清洗槽底部时，可以通过底部的排液组件排出清洗设备的外部。排液组件可以具有至少一个排液孔，连接排液管道，将残留液体输送至污水处理设备等。从而保持清洗槽内部的清洁，减少由于残留液体堆积而造成的二次污染。

在一些实施例中，所述设备还包括：

干燥组件，设置于所述清洗槽内，用于向所述晶圆输送流动气体和/或加热所述晶圆，使所述晶圆干燥。

晶圆在经过清洗后，可以通过干燥组件进行干燥，干燥的方式可以通过输送流动气体或加热的方式。例如，通过风刀装置向晶圆右上向下输送具有较大风力的气体，使晶圆上残留的液体快速流至底部，同时使晶圆表面干燥。或通过加热的方式使晶圆表面的液体蒸发，达到干燥的效果。

本申请实施例还提供一种晶圆的清洗方法，如图5所示，该方法包括：

步骤S101、沿移动轨道调整第一喷头在清洗槽内的高度；

步骤S102、所述第一喷头向竖直放置在晶圆放置位的晶圆喷出清洗液体，所述移动轨道以竖直方向间隔设置于所述晶圆放置位的至少一侧。

这里，第一喷头可以沿着竖直设置的移动轨道上下移动。使用时，可以在第一喷头喷出清洗液体的同时调整第一喷头的高度，使第一喷头向晶圆不同高度的区域喷洒出清洗液体；也可以将第一喷头调整至合适的高度后，使第一喷头停止移动，并向晶圆喷出清洗液体，清洗晶圆的指定区域。因此，这里不限制调整第一喷头与第一喷头喷出清洗液体的先后顺序，在实际应用中，可以根据需求来进行设定。

通过可以上下移动的第一喷头向晶圆喷出清洗液体，能够针对晶圆的不同区域分别进行清洗，例如，将第一喷头移动至与晶圆底部区域相一致的高度，对晶圆底部进行冲洗，从而降低晶圆底部发生残留的几率。

在一些实施例中，所述方法还包括：

固定设置于所述晶圆的侧上方的至少一个第二喷头，由上向下朝向所述晶圆喷出清洗液体。

第二喷头可以固定在晶圆的侧上方，也可以设置在晶圆的上方。由上向下地冲洗晶圆，使清洗液体由晶圆的上部分沿着晶圆表面流下，同时带走晶圆表面的污染物。对于晶圆下部分残留的清洗液体以及污染物，可以通过上述第一喷头移动至晶圆的下部分再进行冲洗。

通过第一喷头与第二喷头的配合，可以实现对晶圆不同区域的冲洗，从而提升清洗效率以及清洗效果。

在一些实施例中，所述方法还包括：

在所述第一喷头向所述晶圆喷出清洗液体时，通过升降装置调整所述晶圆放置位的高度，和/或，通过旋转装置使所述晶圆放置位携带所述晶圆在水平面上沿顺时针方向或逆时针方向旋转。

在清洗过程中，可以通过升降装置控制晶圆放置位的高度，配合第一喷头的移动以及第二喷头共同完成清洗过程，提升清洁过程的灵活性和可控性。还可以通过旋转装置控制晶圆放置位携带晶圆进行旋转，从而使第一喷头和/或第二喷头能够将清洁液体喷洒至晶圆的不同区域，提升清洗效果。

应理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本申请的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。应理解，在本申请的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

以上所述，仅为本申请的实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种晶圆的清洗组件，其特征在于，所述清洗组件包括：

晶圆放置位，用于放置晶圆；

移动轨道，以竖直方向间隔设置于所述晶圆放置位的至少一侧；

至少第一喷头，设置于所述移动轨道上并能够沿所述移动轨道移动，用于朝向所述晶圆的方向喷出清洗液体；

固定构件；所述固定构件位于所述移动轨道顶端；

至少一个第二喷头，固定设置于所述晶圆的侧上方的所述固定构件上，用于朝向所述晶圆的方向由上向下喷出所述清洗液体；

所述清洗组件还包括：

支架，设置有至少一个所述晶圆放置位；

所述至少一个晶圆放置位并列排布于所述支架上，用于竖直放置所述晶圆，使所述晶圆的表面与水平面垂直，且不同的所述晶圆放置位之间具有预设间隔距离；

所述清洗组件还包括：

升降装置，设置于所述支架下方，用于控制所述支架上升或下降；和/或，

旋转装置，设置于所述支架下方，用于控制所述支架沿水平方向旋转。

2.一种晶圆的清洗设备，其特征在于，所述设备包括：

清洗槽，用于容纳上述权利要求1所述的清洗组件；其中，所述移动轨道沿所述清洗槽的内壁竖直设置；所述第一喷头的喷洒方向为：由所述清洗槽内壁朝向所述晶圆的方向。

3.根据权利要求2所述的清洗设备，其特征在于，所述清洗槽具有开口，位于所述清洗槽上方，用于为所述晶圆提供进出所述清洗槽的通道；

所述清洗设备还具有移动组件，用于将所述晶圆经由所述开口移入或移出所述清洗槽。

4.一种晶圆的清洗方法，其特征在于，所述方法包括：

沿移动轨道调整第一喷头在清洗槽内的高度；

所述第一喷头向竖直放置在晶圆放置位的晶圆喷出清洗液体，所述移动轨道以竖直方向间隔设置于所述晶圆放置位的至少一侧；

固定设置于所述晶圆的侧上方的至少一个第二喷头，由上向下朝向所述晶圆喷出清洗液体；其中，所述第二喷头固定设置于所述晶圆的侧上方的固定构件上，所述固定构件位于所述移动轨道顶端；

在所述第一喷头向所述晶圆喷出清洗液体时，通过升降装置调整所述晶圆放置位的高度，和/或，通过旋转装置使所述晶圆放置位携带所述晶圆在水平面上沿顺时针方向或逆时针方向旋转。

Images