CN111463108A - 晶圆清洗装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的晶圆清洗装置，属于半导体清洗技术领域，包括：清洗腔体；等离子发生装置；清洗物支撑支架，适于放置晶圆，设置于所述清洗腔体内并位于所述上极板与所述下极板之间，所述清洗物支撑支架包括底板，以及设置在所述底板上支撑部，所述支撑部适于作用在晶圆上并使所述晶圆的第一面或第二面与所述底板的表面间隔一定空间；本发明的晶圆清洗装置，晶圆的第一面可以直接与等离子进行接触，对第一面进行清洗；晶圆的第二面与底板间隔一定的空间，等离子体进入到间隔空间内，与第二面接触，实现对晶圆的第二面的接触；使得在无需对晶圆翻转的情况下，实现对晶圆的上下表面的清洗，提高了清洗效率。

Description

晶圆清洗装置
技术领域
本发明涉及半导体清洗技术领域，具体涉及一种晶圆清洗装置。
背景技术
集成电路制造工艺过程通常是指将导体、半导体以一定的工艺顺序沉积在晶圆上；在沉积之后，需要对晶圆进行化学机械研磨，实现对微观粗糙表面全局平坦化处理，以便进行后续的工艺过程；使用化学机械研磨完成晶圆表面平整后，还需要对晶圆表面进行清洗，以去除研磨过程中的各种微小颗粒。
在对晶圆的清洗过程中，一般都采用等离子体清洗的方式。现有技术中的清洗设备中通常设置有圆晶承载支架，当对圆晶进行顶面清洗时，圆晶的底面通常与圆晶承载支架的上表面进行贴合，为了实现对晶圆的双面清洗，通常在完成对圆晶的顶面的清洗后，然后通过控制单元将晶圆从清洗腔体取出后，放置在相对独立的翻转单元上，待所述翻转单元对晶圆进行翻转之后，再由所述控制单元将翻转后的晶圆转移至清洗腔体内，以实现晶圆底面的清洗。
但是，晶圆在清洗过程翻面的程序，需要时间比较长，同时由于翻面操作需要采用翻转单元，翻转单元也容易对晶圆造成再次污染，进而降低了清洗效率。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的由于需要翻面的过程，导致的清洗效率低的缺陷，从而提供一种晶圆清洗装置。
本发明提供的晶圆清洗装置，包括：清洗腔体，内部设置有相对设置的上电极板和下电极板；等离子发生装置，与所述上电极板和下电极板电连接；
还包括：
清洗物支撑支架，适于放置晶圆，设置于所述清洗腔体内并位于所述上电极板与所述下电极板之间，所述清洗物支撑支架包括底板，以及设置在所述底板上支撑部，所述支撑部适于作用在晶圆上并使所述晶圆的第一面或第二面与所述底板的表面间隔一定空间。
作为优选方案，所述支撑部为支撑腿，至少具有一个，设置在底板上，适于与晶圆的外圆周卡接。
作为优选方案，所述支撑腿具有若干个，间隔设置在底板上，所述支撑腿上设置有过渡台阶，若干个所述过渡台阶形成支撑晶圆的容纳腔。
作为优选方案，所述支撑腿上设置有适于晶圆进入的敞口，晶圆适于通过所述敞口固定在所述支撑腿上。
作为优选方案，所述支撑腿与所述底板之间的夹角为30度到150度。
作为优选方案，所述支撑腿与所述底板之间的夹角为90度。
作为优选方案，所述底板上设置有镂空部。
作为优选方案，所述底板呈圆形，所述镂空部的中心与所述底板的圆心相重合。
作为优选方案，所述支撑部的材质为橡胶。
本发明技术方案，具有如下优点：
1.本发明提供的晶圆清洗装置，包括：清洗腔体、等离子发生装置和适于放置晶圆的清洗物支撑支架，所述清洗物支撑支架包括底板以及设置在所述底板上的支撑部，所述支撑部适于作用在晶圆上并使所述晶圆的第一面或者第二面与所述底板的表面间隔一定空间；晶圆的第一面可以直接与等离子进行接触，对第一面进行清洗；晶圆的第二面与底板间隔一定的空间，等离子体进入到间隔空间内，与第二面接触，实现对晶圆的第二面的接触；使得在无需对晶圆翻转的情况下，实现对晶圆的上下表面的清洗，提高了清洗效率。
2.本发明提供的晶圆清洗装置，所述支撑部为支撑腿，至少具有一个，设置在底板上，适于与晶圆的外圆周卡接；支撑部减少与晶圆的接触面积，扩大对晶圆的清洗范围。
3.本发明提供的晶圆清洗装置，所述支撑腿具有若干个，间隔设置在底板上，所述支撑腿上设置有过渡台阶，若干个所述过渡台阶形成支撑晶圆的容纳腔；所述过渡台阶的设置，实现晶圆的其中一面与底板具有一定的间隔空间，在不用翻转的情况下，实现晶圆的两面清洗。
4.本发明提供的晶圆清洗装置，所述支撑腿上设置有适于晶圆进入的敞口，敞口与所述底板所成的角度为30度到150度；可以将晶圆的边缘插接到敞口内，使得晶圆固定在支撑腿的敞口内，两个面都能接触到等离子体，达到清洗的目的。
5.本发明提供的晶圆清洗装置，所述底板上设置有镂空部，等离子体可以从镂空部进入到底板和晶圆之间间隙中，增大等离子体进入到底板和晶圆之间的间隙中的概率，增大了晶圆靠近所述底板的一面与等离子体接触的概率，提高了晶圆的清洗的速度，提高了清洗的效率。
6.本发明提供的晶圆清洗装置，所述底板呈圆形，所述镂空部的中心与所述底板的圆心相重合，使得等离子体从镂空部进入之后，直接与晶圆接触，方便对晶圆的清洗。
7.本发明提供的晶圆清洗装置，所述支撑腿的材质为橡胶，橡胶具有一定的缓冲的作用，对晶圆起到一定的保护作用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施方式，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为本发明的晶圆清洗装置的主视透视结构示意图。
图2为图1所示的第一实施方式的清洗洗物支撑支架的立体结构示意图。
图3为图1所示的第二实施方式的清洗洗物支撑支架的主视结构示意图。
附图标记说明：
1、清洗腔体；2、上电极板；3、下电极板；4、等离子发生装置；5、底板；6、支撑腿；7、进气口；8、抽气口；9、晶圆。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，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。
在本发明的描述中，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发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例1
本发明提供的晶圆清洗装置，包括：清洗腔体、等离子发生装置4和清洗物支撑支架；晶圆9放置在清洗物支撑支架上，实现晶圆9的两面都裸露在外表面上，能够与等离子体接触，实现对晶圆9的两面的清洗，不需要对晶圆9进行翻转处理，提高了清洗的工作效率。
如图1所示，清洗腔体1内部设置有上电极板2和下电极板3，所述上电极板2和下电极板3相对设置，清洗腔体的侧壁上设置有进气口7，下端设置有抽气口8，抽气口8上可以直接连接气泵，也可以通过管道连接气泵；
清洗物支撑支架设置在所述上电极板2和下电极板3之间，所述清洗物支撑支架的侧边与清洗腔体的侧壁固定连接；
等离子发生装置4设置在清洗腔体的上端，与所述上电极板2和下电极板3电连接；通过等离子发生装置4可产生高频电压，高频电压的两级分别连接到上电极板2和下电极板3上，这样上电极板2和下电极板3之间便形成一定的电势差，同时上电极板2和下电极板3之间为绝缘态，此时，通过抽气口8对清洗腔体1进行抽真空处理，当达到一定真空度后，通过进气口7对清洗腔体内通入清洗用工艺气体，当等离子发生装置4产生的高频电压达到一定的数值后，工艺气体在高压下发生电离，即气体以等离子态存在，即在上电极板2和下电极板3之间为正负电荷同时存在的等离子状态，由于正负电荷数量相等，清洗腔体内整体显示电中性。
本实施例中，所述工艺气体包括氦气、氧气或者其他含卤元素的气体。
如图2所示，清洗物支撑支架包括底板5，底板5的上表面上设置有支撑腿6，支撑腿6对晶圆9进行支撑，使得晶圆9的上表面完全裸露在清洗腔体内，分布于清洗腔体内的等离子体直接对晶圆9的上表面进行清洗；晶圆9的下表面与底板5具有一定的间隔空间，使得等离子体能够从间隔空间中进入，实现对晶圆9的下表面的清洗。
作为可替换的实施方式，晶圆9挂接在底板5的下表面，此时晶圆9自身可以采用挂接在底板5上的方式，使得晶圆9的下表面完全裸露在清洗腔体内，分布于清洗腔体内的等离子体直接对晶圆9的下表面进行清洗；晶圆9的上表面与底板5具有一定的间隔空间，使得等离子体能够从间隔空间中进入，实现对晶圆9的上表面的清洗。此时，支撑腿上将设置有朝向底板5中心延伸的凸出部，晶圆9将挂接在凸出部上。
本实施例中，支撑腿6具有多个，均匀间隔设置在底板5的上表面，围合成与晶圆9的大小相匹配的容纳腔，支撑腿6呈台阶形，晶圆9的边缘适于卡接到台阶的截面上，使得晶圆9的下表面与底板5形成一定的间隔。
具体地，多个支撑腿6之间的连线可以为圆形，也可以是矩形或者三角形等图形，只要可以对晶圆9进行支撑即可。
作为可替换实施方式，支撑腿6具有多个，间隔的分散在底板5的上表面，支撑腿6呈柱状，也可以呈立方体状或者其它不规则形状，只要能够起到支撑作用即可，晶圆9直接放置在支撑腿6的上表面，晶圆9的下表面与底板5之间形成一定的间隔，对晶圆9的下表面除了支撑腿6支撑的位置外的部分进行清洗。
所述底板5可以为各种形状，优选为圆形，所述底板5上设置有镂空部，所述镂空部优选为圆形，同时，圆形镂空部的中心与所述底板5的圆心相重合，等离子体可以从镂空部进入到晶圆9的下表面，相比于单纯从晶圆9的下表面与底板5之间进入的方式，增大了等离子体和晶圆9下表面的接触概率，加快了晶圆9下表面的清洗速度，提高了清洗效率。
所述支撑腿6的材质为橡胶，橡胶材质较软，且具有一定的弹性，可对晶圆9进行卡接，同时不会造成晶圆9的损坏。作为变型，支撑腿6自身还可以是其它材质，如木头、金属等。
本实施例提供的晶圆清洗装置，主要利用物质的等离子态对晶圆9表面的颗粒进行清洗，该清洗过程主要由物理过程和化学过程来完成，物理过程主要表现为等离子态的原子对于晶圆9表面颗粒的物理轰击作用，物理过程主要表现为等离子态的原子对于晶圆9表面颗粒的物理轰击作用，轰击后的微小颗粒与晶圆9基体相剥离，而化学清洗过程主要表现为处于等离子态的原子可与晶圆9表面的颗粒发生化学反应，通过化学反应对晶圆9表面的颗粒进行降解以形成气态物质，在等离子清洗的过程中同时对腔室进行持续的抽真空动作，抽真空可将物理及化学作用后的被清洗物与晶圆9基体相脱离，进而达到清洗的效果。
等离子清洗属于干法清洗，通过控制等离子发生气体源、温度及清洗时间等因素，清除晶圆9表面金属颗粒、有机物等脏污，可达到较好的清洗效果，清洗过程安全可靠，且不会引入外部污染物，同时，清洗完毕后不需要对晶圆9进行烘干处理。
在清洗腔体1内设置有清洗物支撑支架，用于放置晶圆9，同时，清洗物支撑支架的底板5上设置有支撑腿6，使得晶圆9的第一面或者第二面与底板5都不会贴合接触，使得等离子体可以同时对晶圆9的第一面和第二面进行清洗，无需在清洗过程中对晶圆9进行翻转，加快了清洗速度，提高了清洗效率。
实施例2
本实施例提供的晶圆清洗装置，清洗腔体1和等离子发生装置4与实施例1部分相同，现将不同之处描述如下：
如图3所示，所述底板5上设置有至少一个支撑腿6，所述支撑腿6上设置有适于晶圆9进入的敞口，晶圆9的边缘插接到敞口内，将晶圆9固定在支撑腿6上，所述支撑腿6的敞口的中心线的角度与底板5的夹角在30°-150°之间，优选为90°；采用本实施例中提供的设置方式，使得晶圆9的第一面和晶圆9的第二面都裸露在外边，清洗腔体内的等离子体对晶圆9的第一面和第二面进行清洗。
具体地，敞口的深度为晶圆9的半径的1/6-1/5，敞口自身具有一定的厚度，从而提高对晶圆9的夹持稳定性。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (9)

1.晶圆清洗装置，包括：
清洗腔体(1)，内部设置有相对设置的上电极板(2)和下电极板(3)；
等离子发生装置(4)，与所述上电极板(2)和下电极板(3)电连接；
其特征在于，还包括：
清洗物支撑支架，适于放置晶圆(9)，设置于所述清洗腔体内并位于所述上电极板(2)与所述下电极板(3)之间，所述清洗物支撑支架包括底板(5)，以及设置在所述底板(5)上支撑部，所述支撑部适于作用在晶圆(9)上并使所述晶圆(9)的第一面或第二面与所述底板(5)的表面间隔一定空间。
2.根据权利要求1所述的晶圆清洗装置，其特征在于，所述支撑部为支撑腿(6)，至少具有一个，设置在底板(5)上，适于与晶圆(9)的外圆周卡接。
3.根据权利要求2所述的晶圆清洗装置，其特征在于，所述支撑腿(6)具有若干个，间隔设置在底板(5)上，所述支撑腿(6)上设置有过渡台阶，若干个所述过渡台阶形成支撑晶圆(9)的容纳腔。
4.根据权利要求2所述的晶圆清洗装置，其特征在于，所述支撑腿(6)上设置有适于晶圆(9)进入的敞口，晶圆(9)适于通过所述敞口固定在所述支撑腿(6)上。
5.根据权利要求4所述的晶圆清洗装置，其特征在于，所述支撑腿(6)与所述底板(5)之间的夹角为30度到150度。
6.根据权利要求5所述的晶圆清洗装置，其特征在于，所述支撑腿(6)与所述底板(5)之间的夹角为90度。
7.根据权利要求1-6任一所述的晶圆清洗装置，其特征在于，所述底板(5)上设置有镂空部。
8.根据权利要求7所述的晶圆清洗装置，其特征在于，所述底板(5)呈圆形，所述镂空部的中心与所述底板(5)的圆心相重合。
9.根据权利要求1-6任一所述的晶圆清洗装置，其特征在于，所述支撑部的材质为橡胶。
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