CN111261553A - 晶圆清洗装置 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供了一种晶圆清洗装置。该晶圆清洗装置包括：基座、喷淋机构及清洗机构；所述基座，包括用于承载晶圆的载台，所述载台的外径小于所述晶圆的外径，并且所述基座用于带动所述晶圆转动；所述喷淋机构设置于所述基座的一侧，用于向所述晶圆表面喷淋清洗介质以清洗所述晶圆；所述清洗机构包括清洗刷，所述清洗刷与所述喷淋机构相连接；所述清洗刷在所述喷淋机构的带动下，移动至距离所述载台边缘一预设距离位置。本申请实施例有效提高晶圆边缘颗粒的去除效果，从而可以大幅高晶圆的良率，进而还可以有效提高晶圆的经济效益。另外由于清洗刷与晶圆边缘采用柔性接触，因此不会对晶圆表面造成损伤，进一步提高晶圆边缘清洗效果。
Description
技术领域
本申请涉及半导体加工技术领域，具体而言，本申请涉及一种晶圆清洗装置。
背景技术
目前，随着半导体制造工艺技术的不断发展，器件的特征尺寸不断减少，纳米尺度的缺陷对晶圆造成的影响逐渐增加，对于晶圆清洗已然成为提高晶圆良率的关键技术。当器件的最小特征尺寸逐渐减少时，晶圆的尺寸却不断增加，晶圆尺寸的增加会导致晶圆边缘面积逐渐增加，那么处于边缘宽度为一定范围内包含的芯片数目也在逐渐增加。因此晶圆边缘存在的缺陷将会严重影响整个晶圆的良率，同时由于晶圆边缘附着的薄膜可能会剥落，存在工艺过程中迁移到晶圆表面的风险，所以对晶圆边缘清洗已经成为成功制造晶圆的关键步骤。
现有的晶圆清洗装置中，通常利用卡盘夹持晶圆并带动晶圆进行旋转，喷淋臂在晶圆上方喷淋清洗药液，但是喷淋臂摆动角度受限于晶圆清洗装置空间，导致晶圆边缘清洗效果有限，在清洗后晶圆边缘仍残存有颗粒等污染物。
发明内容
本申请针对现有方式的缺点，提出一种晶圆清洗装置及半导体加工设备，用以解决现有技术存在的晶圆边缘清洗效果不佳的技术问题。
本申请实施例提供了一种晶圆清洗装置，基座、喷淋机构及清洗机构；所述基座，包括用于承载晶圆的载台，所述载台的外径小于所述晶圆的外径，并且所述基座用于带动所述晶圆转动；所述喷淋机构设置于所述基座的一侧，用于向所述晶圆表面喷淋清洗介质以清洗所述晶圆；所述清洗机构包括清洗刷，所述清洗刷与所述喷淋机构相连接；所述清洗刷在所述喷淋机构的带动下，移动至距离所述载台边缘一预设距离位置。
于本申请的一实施例中，所述喷淋机构包括支撑组件、喷淋管及驱动部；所述支撑组件的底部设置于所述驱动部上，所述喷淋管设置于所述支撑组件的顶部；所述驱动部设置在所述基座的一侧，用于驱动所述支撑组件及所述喷淋管转动。
于本申请的一实施例中，所述喷淋管的管壁与所述清洗刷相连接；驱动部驱动所述支撑组件升降，以将所述喷淋管在竖直方向上调整至预设位置。
于本申请的一实施例中，所述支撑组件包括固定杆及活动杆，所述活动杆的底部滑动设置于所述固定杆内，所述喷淋管设置在所述活动杆上。
于本申请的一实施例中，所述清洗机构还包括有可容纳所述清洗刷及清洗介质的浸润槽。
于本申请的一实施例中，所述清洗机构还包括有进液管路和出液管路；当所述浸润槽内注入所述清洗介质后，所述进液管路和所述出液管路协同作用，以使得所述浸润槽内的清洗介质呈流动状态。
于本申请的一实施例中，所述清洗刷面向所述载台的一侧设置有缺口，当所述载台上承载有晶圆时，所述清洗刷在所述喷淋机构的带动下，移动至距离所述载台边缘一预设距离位置，以使所述晶圆的边缘的部分伸入所述缺口中，且与所述缺口紧密贴合。
于本申请的一实施例中，所述清洗刷为聚乙烯醇材质的清洗刷。
于本申请的一实施例中，所述基座还包括驱动器和设置在所述驱动器上、且与所述载台连接的转轴，所述驱动器用于通过所述转轴带动所述载台旋转。
于本申请的一实施例中，所述晶圆清洗装置还包括喷气机构，所述喷气机构设置于所述基座的一侧，所述喷气机构选择性向所述载台上方喷射气体，用于清理所述载台承载的晶圆上残留的清洗介质。
本申请实施例提供的技术方案带来的有益技术效果是：
本申请实施例通设置清洗机构，清洗刷可以与基座及喷淋机构配合实现晶圆边缘的进行清洗，可以有效提高晶圆边缘颗粒的去除效果，从而可以大幅高晶圆的良率，进而还可以有效提高晶圆的经济效益。进一步的，由于清洗刷与晶圆边缘采用柔性接触，并且清洗刷在清洗介质的润湿下更加柔软，因此不会对晶圆表面造成损伤，再配合基座带动晶圆转动，可以更彻底的去除晶圆边缘颗粒及污染物残留，进一步提高晶圆边缘清洗效果。
本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本申请实施例提供的一种晶圆清洗装置的初始状态示意图；
图2为本申请实施例提供的一种晶圆清洗装置的清洗状态示意图；
图3为本申请实施例提供的一种清洗刷与晶圆配合的局部示意图。
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。
本申请实施例提供了一种晶圆清洗装置，该晶圆清洗装置的结构示意图如图1所示，包括：基座1、喷淋机构2及清洗机构3；基座1包括用于承载晶圆10的载台13，载台13外径小于晶圆10的外径，并且基座1用于带动晶圆10转动；喷淋机构2设置于基座1的一侧，用于向晶圆10表面喷淋清洗介质以清洗晶圆10；清洗机构3包括清洗刷31，清洗刷31与喷淋机构2相连接；清洗刷31在喷淋机构2的带动下，移动至距离载台13边缘一预设距离位置。
如图1及图2所示，基座1整体可以固定设置，例如基座1可以设置于工艺腔室内(图中未示出)。基座1的顶部具有载台13，该载台13可以用于承载并固定一晶圆10，并且基座1可以带动载台13上的晶圆10转动。喷淋机构2可以设置于基座1的一侧，其可以在晶圆10转动时向晶圆10的上表面喷淋清洗介质，从而可以实现对晶圆10的全部区域进行清洗，清洗介质具体可以是超纯水或者用于清洗晶圆10的化学药液，本申请实施例对此并不进行限定。清洗机构3也可以设置于基座1的一侧，清洗刷31可以采用柔性吸水材料制成，清洗刷31与喷淋机构2相连接，并且清洗刷31在喷淋机构的带动下，移动至距离载台13边缘一预设距离位置，以使得清洗刷31与晶圆10的边缘柔性顶抵，并且清洗刷31可以被清洗介质浸泡柔润。当基座1带动晶圆10转动时，喷淋机构2可以对晶圆10的大部分区域进行清洗，而清洗刷31则用于在清洗介质的浸润下实现了对晶圆10边缘进行清洗。
本申请实施例通设置清洗机构，清洗刷在喷淋机构的带动下移动至距离载台边缘一预设距离位置，以实现晶圆边缘的进行清洗，有效提高晶圆边缘颗粒的去除效果，从而可以大幅高晶圆的良率，进而还有效提高晶圆的经济效益。进一步的，由于清洗刷与晶圆边缘采用柔性接触，并且清洗刷在清洗介质的润湿下更加柔软，因此不会对晶圆表面造成损伤，再配合基座带动晶圆转动，可以更彻底的去除晶圆边缘颗粒及污染物残留，进一步提高晶圆边缘清洗效果。
需要说明的是，本申请实施例并不限定基座1的具体实施方式，例如基座1也可以设置其它空间内，并非必须设置于工艺腔室内。因此本申请实施例对此并不进行限定，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，喷淋机构2包括支撑组件21、喷淋管22及驱动部，支撑组件21的底部设置于驱动部上，所述喷淋管设置于支撑组件21的顶部；所述驱动部设置在所述基座的一侧，用于驱动支撑组件21及喷淋管22转动。
如图1及图2所示，支撑组件21的底部可以设置于驱动部(图中未示出)上，而喷淋管22可以采用水平方向延伸设置，并且喷淋管22可以设置于支撑组件21的顶部，而清洗刷31则可以直接设置于喷淋管22上，当喷淋管22旋转后位于载台13的上方时，清洗刷31移动至距离载台13边缘一预设距离位置，以使得清洗刷31可以柔性顶抵于晶圆10的边缘。结合参照图1所示，喷淋管22可以在远离载台13上方的位置上，即喷淋管22可以位于支撑组件21的左侧，当需要对晶圆10进行喷淋清洗时，驱动部可以驱动喷淋管22转动至支撑组件21的右侧，具体可以参照如图2所示。采用上述设计，由于只需要喷淋管22转动即可以实现清洗刷31对晶圆10边缘进行清洗，因此可以使得本申请实施例结构简单实用，从而进一步降低应用及维护成本。
需要说明的是，本申请实施例并不限定喷淋机构2的具体实施方式，例如驱动部也可以直接驱动支撑组件21转动，然后由支撑组件21带动喷淋管22转动。因此本申请实施例对此并不进行限定，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及图2所示，喷淋管22的管壁与清洗刷31相连接，驱动部驱动支撑组件升降，以将喷淋管在竖直方向上调整至预设装置。清洗刷31设置于喷淋机构2的喷淋管22的管壁上，该喷淋机构2具体可以是超纯水喷淋机构。驱动部驱动支撑组件升降，以将喷淋机构2的喷淋管22在竖直方向调整至预设位置，即将清洗刷31调整至距离载台边缘一预设距离位置，从而实现对晶圆边缘进行清洗。由于喷淋机构2可以选择性位于载台13的上方，因此将清洗刷31设置于喷淋机构2的喷淋管22上，即可以使得本申请实施例结构简单，还可以有效降低本申请实施例应用及维护成本。另外采用上述设计，清洗刷31可以在喷淋超纯水时对晶圆10边缘进行清洗，由于一般喷淋超纯水的步骤位于喷淋清洗药液步骤之后，因此可以进一步提高晶圆10边缘的清洗效果。
需要说明的是，本申请实施例并不限定喷淋机构2的具体实施方式，例如喷淋机构2即可以是化学药液喷淋机构，或者喷淋机构2也可以喷淋多种清洗介质的喷淋机构。因此本申请实施例对此并不进行限定，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，支撑组件21包括固定杆23及活动杆24，活动杆24的底部滑动设置于固定杆23内，喷淋管22设置在活动杆24上。
如图1及图2所示，固定杆23具体可以采用中空杆状结构，并且固定杆23可以设置于驱动部上。活动杆24可以采用杆状结构，活动杆24的底部可以套设于固定杆23内，其顶部可以设置有喷淋管22，活动杆24可以在驱动部的驱动下相对固定杆23升降，从而带动喷淋管22升降。驱动部具体可以采用一中空电机，其可以直接带动支撑组件21旋转及升降，但是本申请实施例并不以此为限。采用上述设计，可以使得本申请实施例可以适用于多种高度的基座1，从而可以大幅提高本申请实施例的适用性及适用范围。
需要说明的是，本申请实施例并不限定支撑组件21的具体实施方式，例如支撑组件21整体也可以采用液压缸或者汽缸制成。因此本申请实施例对此并不进行限定，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所示，清洗机构3还包括有可容纳清洗刷31及清洗介质的浸润槽32。可选地，清洗机构3还包括进液管路33和出液管路34；当所述浸润槽32内注入清洗介质后，进液管路33和出液管路34协同作用，以使得浸润槽32内的清洗介质呈流动状态。浸润槽32具体可以是固定设置的水槽，清洗刷31可以在喷淋管22带动下选择性位于浸润槽32内。可选地，清洗刷31为聚乙烯醇材质的清洗刷31。具体来说，当清洗刷31在空气中长时间暴露会风干变硬，会在清洗过程中会对晶圆10表面产生损伤，所以清洗刷31在未工艺状态时可以一直处于浸泡在浸润槽32内，并且由于浸润槽32内的进液管路33及出液管路34可以向浸润槽32内缓慢的注水及排水，以保持浸润槽32中的水为干净流动的状态。采用上述设计可以减少清洗刷31的污染，维持良好的颗粒环境，从而可以进一步提高晶圆10边缘的清洗效果。由于清洗刷31可以具有良好的吸水性，吸收浸润槽32中的水从而保持清洗刷31的柔软性，不会对晶圆10表面产生损伤，从而可以有效提高晶圆10的良率，进而提高晶圆10生产的经济效益。
于本申请的一实施例中，如图3所示，清洗刷31面向载台13的一侧设置有缺口311，当载台13上承载有晶圆10时，清洗刷31在喷淋机构2的带动下，移动至距离所述载台边缘一预设距离位置，以使晶圆10的边缘的部分伸入缺口中311中，且与缺口311紧密贴合。缺口311在清洗刷31的侧视图中可以是矩形结构，并且该缺口311靠近清洗刷31内侧的两个角可以是倒角结构，由此可以实现对于晶圆10边缘的紧密贴合，从而可以进一步提高晶圆10边缘的清洗效果。但是需要说明的是，本申请实施例并不限定缺口311的具体形状，缺口311的形状具体可以与晶圆10边缘的横截面形状对应设置。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实际情况自行调整设置。
于本申请的一实施例中，如图1及图2所示，基座1还包括驱动器11及和设置在驱动器11上、且与载台13连接的转轴12，驱动器11用于通过转轴12带动载台13旋转。
驱动器11具体可以采用一马达，驱动器11的转轴12上可以设置载台13，并且在实际应用时驱动器11可以驱动载台13转动，以带动晶圆10转动与清洗刷31配合从而清洗晶圆10边缘。载台13在具体实施时可以为盘状结构，中间含有通孔，通孔中插入连接管与多头抽真空泵相连，当晶圆10放置在该载台13上时，真空泵启动抽吸使载台13产生负气压，从而将晶圆10牢牢固定住，通过驱动器11转动带动晶圆10旋转。由于采用载台13吸附晶圆10，而且载台13的外径小于晶圆10的外径，可以避免载台13与清洗机构3发生干涉，从而提高实用性及安全性。
于本申请的一实施例中，晶圆清洗装置还包括喷气机构4，喷气机构4设置于基座1的一侧，喷气机构4选择性向载台13上方喷射气体，用于清理载台13承载的晶圆上残留的清洗介质。喷气机构4可以与喷淋机构2采用完全相同的结构，不同之处仅在于喷气机构4可以连接一气源，该气源例如可以是氮气源。当喷淋机构2及清洗机构3对晶圆10清洗完成后，喷气机构4可以通过向晶圆10表面吹气以完成晶圆10的清洗工艺。
为进一步说明本申请实施例，下面将结合图1至图3对本申请实施对于晶圆10清洗工艺说明如下，首先喷淋管22上升到晶圆10边缘，再缓慢靠近载台13，以使得清洗刷31到达距离载台一预设距离位置，直到清洗刷31和晶圆10边缘完全契合后停止，此时清洗刷31与晶圆10边缘结合的放大示意图如图3所示。喷淋管22在晶圆10边缘喷水，流量可以为1.5升/分钟，晶圆10的转速可以为600转/分钟，清洗刷31具有良好的渗透性，喷淋管22喷淋出来的清洗介质会浸润清洗刷31表面，驱动器11转动带动晶圆10旋转，从而清洗刷31会对晶圆10边缘进行清洗，可以更彻底的去除边缘颗粒及污染物残留。清洗结束后,喷淋管22通过支撑组件21缓慢将清洗刷31浸泡在浸润槽32中后停止运动。然后喷气机构4运动到晶圆10表面，通过驱动器11带动晶圆10高速旋转，此时晶圆10的转速可以设置为1700转/分钟，喷气机构4将晶圆10表面吹干，气体的流量为10升/分钟。需要说明的是，上述具体实施方式中涉及的具体数据及先后操作顺序仅作为说明之用，并且用以限定本申请。
应用本申请实施例，至少能够实现如下有益效果：
本申请实施例通设置清洗机构，清洗刷可以与基座及喷淋机构配合实现晶圆边缘的进行清洗，可以有效提高晶圆边缘颗粒的去除效果，从而可以大幅高晶圆的良率，进而还可以有效提高晶圆的经济效益。进一步的，由于清洗刷与晶圆边缘采用柔性接触，并且清洗刷在清洗介质的润湿下更加柔软，因此不会对晶圆表面造成损伤，再配合基座带动晶圆转动，可以更彻底的去除晶圆边缘颗粒及污染物残留，进一步提高晶圆边缘清洗效果。
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。
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 (10)
1.一种晶圆清洗装置，其特征在于，包括：基座、喷淋机构及清洗机构；
所述基座，包括用于承载晶圆的载台，所述载台的外径小于所述晶圆的外径，并且所述基座用于带动所述晶圆转动；
所述喷淋机构设置于所述基座的一侧，用于向所述晶圆表面喷淋清洗介质以清洗所述晶圆；
所述清洗机构包括清洗刷，所述清洗刷与所述喷淋机构相连接；所述清洗刷在所述喷淋机构的带动下，移动至距离所述载台边缘一预设距离位置。
2.如权利要求1所述的晶圆清洗装置，其特征在于，所述喷淋机构包括支撑组件、喷淋管及驱动部；
所述支撑组件的底部设置于所述驱动部上，所述喷淋管设置于所述支撑组件的顶部；
所述驱动部设置在所述基座的一侧，用于驱动所述支撑组件及所述喷淋管转动。
3.如权利要求2所述的晶圆清洗装置，其特征在于，
所述喷淋管的管壁与所述清洗刷相连接；驱动部驱动所述支撑组件升降，以将所述喷淋管在竖直方向上调整至预设位置。
4.如权利要求3所述的晶圆清洗装置，其特征在于，所述支撑组件包括固定杆及活动杆，所述活动杆的底部滑动设置于所述固定杆内，所述喷淋管设置在所述活动杆上。
5.如权利要求1或2所述的晶圆清洗装置，其特征在于，所述清洗机构还包括有可容纳所述清洗刷及清洗介质的浸润槽。
6.如权利要求5所述的晶圆清洗装置，其特征在于，所述清洗机构还包括有进液管路和出液管路；
当所述浸润槽内注入所述清洗介质后，所述进液管路和所述出液管路协同作用，以使得所述浸润槽内的清洗介质呈流动状态。
7.如权利要求1所述的晶圆清洗装置，其特征在于，所述清洗刷面向所述载台的一侧设置有缺口，当所述载台上承载有晶圆时，所述清洗刷在所述喷淋机构的带动下，移动至距离所述载台边缘一预设距离位置，以使所述晶圆的边缘的部分伸入所述缺口中，且与所述缺口紧密贴合。
8.如权利要求1所述的晶圆清洗装置，其特征在于，所述清洗刷为聚乙烯醇材质的清洗刷。
9.如权利要求1至8的任一所述的晶圆清洗装置，其特征在于，所述基座还包括驱动器和设置在所述驱动器上、且与所述载台连接的转轴，所述驱动器用于通过所述转轴带动所述载台旋转。
10.如权利要求1至8的任一所述的晶圆清洗装置，其特征在于，所述晶圆清洗装置还包括喷气机构，所述喷气机构设置于所述基座的一侧，所述喷气机构选择性向所述载台上方喷射气体，用于清理所述载台承载的晶圆上残留的清洗介质。
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