CN111834259A - 一种清洗组件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种清洗组件，该清洗组件用于清洗晶圆表面，该清洗组件包括位于晶圆上方的支撑臂、与支撑臂转动连接且抵压在晶圆表面的清洗刷，清洗刷相对支撑臂的转动方向与晶圆的表面垂直。还设置有驱动清洗刷相对支撑臂转动以对晶圆表面进行清洗的驱动装置。还包括嵌设在清洗刷内且用于向晶圆表面喷洒清洗剂的喷嘴。通过采用在清洗刷内嵌设用于向晶圆表面喷洒清洗剂的喷嘴，使清洗刷及喷嘴为装配在一起的组合件，与现有技术中采用清洗刷及喷嘴分开设置的方式相比，本发明的方案所占用的空间更小，提高设备布局的灵活性。且由于在清洗刷内设置喷嘴，喷嘴喷洒出清洗剂后，旋转的清洗刷能够将清洗剂带到晶圆表面的更大区域内，从而提高清洗效果。

Description

一种清洗组件
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种清洗组件。
背景技术
目前半导体器件(Device)的尺寸(size)逐渐变小。而体积小的器件由于在制造过程中的缺陷(defect)逐渐影响半导体器件的良率以及质量的可靠性及稳定性。在对晶圆的处理过程中，其中一道工序为对晶圆进行CMP(Chemical Mechanical Polishing，化学机械抛光)工艺，之后对晶圆的表面进行清洗，以去除晶圆表面的颗粒(Particle)以及研磨液残留。现有技术中清洗晶圆的装置如图1所示的结构，其包括设置在晶圆1上方的清洗刷2(Brush)、以及与清洗刷2相分离的喷嘴3(Spray Nazzle)。在应用时，喷嘴3向晶圆1上喷洒清洗剂，清洗刷2对晶圆1表面进行清洗。采用如图1所示的结构，由于清洗刷2及喷嘴3在物理空间上是分开设置，从而会占用较大的空间。且还需要设置两套固定装置以对清洗刷2及喷嘴3进行固定，从而会对制造设备的尺寸和布局产生制约。
发明内容
本发明提供了一种清洗组件，用以提高清洗效果，且减少清洗组件所占用的空间。
本发明提供了一种清洗组件，该清洗组件用于清洗晶圆表面，该清洗组件包括位于晶圆上方的支撑臂、以及与支撑臂转动连接且抵压在晶圆表面的清洗刷，且清洗刷相对支撑臂的转动方向与晶圆的表面垂直。还设置有驱动清洗刷相对支撑臂转动以对晶圆表面进行清洗的驱动装置。该清洗组件还包括嵌设在清洗刷内且用于向晶圆表面喷洒清洗剂的喷嘴。
在上述的方案中，通过采用在清洗刷内嵌设用于向晶圆表面喷洒清洗剂的喷嘴，使清洗刷及喷嘴为装配在一起的组合件，与现有技术中采用清洗刷及喷嘴分开设置的方式相比，本发明所公开的方案所占用的空间更小，能够提高设备布局的灵活性。且采用本发明的方案，由于在清洗刷内设置喷嘴，喷嘴喷洒出清洗剂后，旋转的清洗剂能够将清洗剂带到晶圆表面的更大区域内，从而提高清洗效果。
在一个具体的实施方式中，清洗刷包括与支撑臂转动连接且抵压在晶圆表面的圆盘结构。在圆盘结构的中心位置设置有通孔，喷嘴嵌设在通孔内，以便于将喷嘴嵌设于清洗刷上。
在一个具体的实施方式中，喷嘴与支撑臂固定连接，且喷嘴与圆盘结构转动连接，使清洗刷在旋转时，喷嘴可以不受清洗刷的旋转影响，从而使清洗刷及喷嘴相互之间不干涉。
在一个具体的实施方式中，圆盘结构具有相对的两个表面、以及连接两个表面的侧面。圆盘结构上朝向晶圆的表面设置有用于引流清洗刷的沟槽。沟槽的一端与通孔连通，沟槽的另一端与侧面连通。通过在圆盘结构上设置用于引流清洗刷的沟槽，以便于从喷嘴中喷洒出的清洗剂流动，提高清洗效果。
在一个具体的实施方式中，沟槽的个数为一个，且该沟槽沿螺旋状由通孔向外延伸到侧面。
在一个具体的实施方式中，沟槽的个数为多个，且每个沟槽的一端均与通孔连通，另一端均与侧面连通。
在一个具体的实施方式中，每个沟槽均为曲线形沟槽或直线形沟槽。
在一个具体的实施方式中，多个沟槽环绕通孔均匀分布，以使清洗剂更均匀喷洒在晶圆表面。
在一个具体的实施方式中，圆盘结构具有相对的两个表面、以及连接两个表面的侧面。圆盘结构上朝向晶圆的表面设置有多个抵压在晶圆表面的凸起结构，且多个凸起结构环绕通孔分布。通过在圆盘结构表面设置多个相隔离的凸起结构，以便于从喷嘴中喷出的清洗剂流动。
在一个具体的实施方式中，多个凸起结构采用螺旋状的分布方式由通孔向外排列到圆盘结构表面的边缘，以便于对从喷嘴中喷出的清洗剂进行引流。
在一个具体的实施方式中，喷嘴采用纳米喷雾(Nano Spray)、超音速(Megasonic)、超声波(Ultra sonic)中的至少一种方式向晶圆表面喷洒清洗剂，以提高清洗效果。
在一个具体的实施方式中，支撑臂为具有中空腔体的壳体。该清洗组件还包括穿设在中空腔体内且与喷嘴连通的两根输送管。两根输送管中的一个用于向喷嘴输送气态清洗剂，另一个用于向喷嘴输送液态清洗剂。通过气态清洗剂及液态清洗剂混合使用，以提高清洗效果。
在一个具体的实施方式中，气态清洗剂为二氧化碳(CO2)、高纯氮(PN2)中的一种或两种混合。
在一个具体的实施方式中，液态清洗剂为氢氧化铵(NH4OH)或SC-1。
附图说明
图1为现有技术中用于对晶圆表面进行清洗的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的清洗组件的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的清洗组件中清洗刷及喷嘴的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的清洗组件中清洗刷及喷嘴的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的清洗刷与喷嘴之间装配的结构示意图。
附图标记：
10-晶圆 20-支撑臂 30-清洗刷
31-圆盘结构 32-通孔 33-凸起结构
40-喷嘴 50-输送管
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
为了方便理解本发明实施例提供的清洗组件，下面首先说明一下本发明实施例提供的清洗组件的应用场景，该清洗组件应用于对晶圆表面进行清洗，以去除晶圆表面的颗粒以及研磨液残留。下面结合附图对该清洗组件进行详细的叙述。
参考图2，本发明实施例提供的清洗组件包括位于晶圆10上方的支撑臂20、以及与支撑臂20转动连接且抵压在晶圆10表面的清洗刷30，且清洗刷30相对支撑臂20的转动方向与晶圆10的表面垂直。还设置有驱动清洗刷30相对支撑臂20转动以对晶圆10表面进行清洗的驱动装置。具体的，参考图2，支撑臂20作为支撑清洗刷30的支撑结构，其部分悬空于晶圆10表面的上方。在支撑臂20的端部设置有清洗刷30，清洗刷30抵压在晶圆10表面上，驱动装置驱动清洗刷30相对支撑臂20旋转，以对晶圆10表面进行清洗。
在设置清洗刷30时，参考图2、图3及图4，清洗刷30可以包括与支撑臂20转动连接且抵压在晶圆10表面的圆盘结构31。该圆盘结构31具有相对的两个表面、以及连接两个表面的侧面。圆盘结构31上的一个表面朝向晶圆10，圆盘结构31上的另一个表面背离晶圆10。其中，圆盘结构31上朝向晶圆10的表面用于抵压在晶圆10表面，以与晶圆10表面接触。通过圆盘结构31抵压在晶圆10表面，驱动装置带动圆盘结构31旋转，以对晶圆10表面进行清洗。应当理解的是，清洗刷30的设置方式并不限于采用如图2、图3及图4中示出的圆盘结构31的方式，除此之外，还可以采用其他能够抵压在晶圆10表面且相对支撑臂20旋转以对晶圆10表面进行清洗的结构。
在设置驱动装置时，驱动装置可以为电机，电机的输出轴通过齿轮传动、带传动、链传动等传动机构与清洗刷30连接，以带动清洗刷30相对支撑臂20转动。应当理解的是，驱动装置的设置方式并不限于电机，除此之外，还可以采用其他能够带动清洗刷30相对支撑臂20转动的方式。
参考图2、图3、图4及图5，本发明实施例示出的清洗组件还包括嵌设在清洗刷30内且用于向晶圆10表面喷洒清洗剂的喷嘴40。通过采用在清洗刷30内嵌设用于向晶圆10表面喷洒清洗剂的喷嘴40，使清洗刷30及喷嘴40为装配在一起的组合件，与现有技术中采用清洗刷30及喷嘴40分开设置的方式相比，本发明所公开的方案仅需一套固定装置即可，从而占用的空间更小，能够提高设备布局的灵活性。且由于在清洗刷30内设置喷嘴40，喷嘴40喷洒出清洗剂后，旋转的清洗剂能够将清洗剂带到晶圆10表面的更大区域内，从而提高清洗效果。
参考图3、图4及图5，在清洗刷30采用抵压在晶圆10表面的设置方式时，可以在圆盘结构31的中心位置设置一通孔32，将喷嘴40嵌设在通孔32内，以便于将喷嘴40嵌设于清洗刷30上。可以采用喷嘴40与支撑臂20通过螺钉紧固、卡接等方式固定连接，喷嘴40与圆盘结构31之间转动连接，使清洗刷30在旋转时，喷嘴40可以不受清洗刷30的旋转影响，从而使清洗刷30及喷嘴40相互之间不干涉。具体设置时，参考图5，可以使喷嘴40与通孔32的孔壁之间具有缝隙，从而使圆盘结构31在旋转时，喷嘴40不干涉圆盘结构31的旋转。应当理解的是，喷嘴40与支撑臂20的连接方式并不限于固定连接的方式，除此之外，还可以采用其他的设置方式。例如，可以采用喷嘴40与支撑臂20转动连接的方式，此时，可以设置喷嘴40与清洗刷30之间固定连接，以使旋转的清洗刷30带动喷嘴40旋转。还可以设置喷嘴40与清洗刷30之间转动连接的方式，此时，清洗刷30与喷嘴40均与支撑臂20转动连接，可以在支撑臂20上设置两套驱动装置，分别驱动清洗刷30与喷嘴40旋转。
参考图3及图4，可以在圆盘结构31上朝向晶圆10的表面设置多个抵压在晶圆10表面的凸起结构33，且多个凸起结构33环绕通孔32分布。通过在圆盘结构31表面设置多个相隔离的凸起结构33，以便于从喷嘴40中喷出的清洗剂流动。在具体确定凸起结构33的个数是，凸起结构33的个数可以为2个、4个、8个、12个、16个等不少于2个的任意值。在具体将多个凸起结构33分布在圆盘结构31的表面时，多个凸起结构33环绕通孔32分布。可以使多个凸起结构33呈多个单独的点状分布在圆盘结构31的表面，具体的分布方式可以使多个凸起结构33采用螺旋状的分布方式由通孔32向外排列到圆盘结构31表面的边缘，以便于对从喷嘴40中喷出的清洗剂进行引流。应当理解的是，多个凸起结构33分布在圆盘结构31的表面的方式并不限于采用螺旋状的分布方式，除此之外，还可以采用其他的分布方式。例如，可以使多个凸起结构33环绕通孔32采用多个同心圆式的分布方式，还可以采用使多个凸起结构33呈阵列排列的分布方式。在具体设置每个凸起结构33时，每个凸起结构33可以为与圆盘结构31为一体且具有凸起的结构，以简化凸起结构33的设置。应当理解的是，凸起结构33的设置方式并不限于采用与圆盘结构31为一体的设置方式，除此之外，还可以采用其他的设置方式。
应当注意的是，在圆盘结构31上朝向晶圆10的表面设置引流清洗剂的结构并不限于上述采用凸起结构33呈点状分布的方式，除此之外，还可以采用其他的设置方式。例如，可以在圆盘结构31上朝向晶圆10的表面设置用于引流清洗刷30的沟槽。沟槽的一端与通孔32连通，沟槽的另一端与侧面连通。通过在圆盘结构31上设置用于引流清洗刷30的沟槽，以便于从喷嘴40中喷洒出的清洗剂流动，提高清洗效果。下面介绍设置沟槽的具体方式。
在确定沟槽的个数时，沟槽的个数可以为一个，也可以为多个。在沟槽的个数为一个时，可以使沟槽沿螺旋状由通孔32向外延伸到侧面。
在沟槽的个数为多个时，沟槽的个数可以为2个、3个、4个、5个、7个、9个等不少于两个的任意值。可以采用每个沟槽的一端均与通孔32连通，另一端均与侧面连通，使从喷嘴40中喷洒出的清洗剂通过多个流通途径流向晶圆10表面。每个沟槽可以设置为曲线形沟槽，以提高清洗剂的引流效果。还可以采用每个沟槽均为直线形沟槽的设置方式，以简化沟槽的设置。可以采用多个沟槽环绕通孔32均匀分布，以使清洗剂更均匀喷洒在晶圆10表面。应当理解的是，多个沟槽并不限于环绕通孔32均匀分布的设置方式，除此之外，还可以采用其他的设置方式。例如，可以采用多个沟槽环绕通孔32呈非均匀分布的方式。
另外，应当注意的是，将喷嘴40嵌设在清洗刷30上的方式并不限于上述示出的方式，除此之外，还可以采用其他能够实现喷嘴40嵌设在清洗刷30上，以使喷嘴40与清洗刷30为一体组合件的设置方式。
参考图2、图3、及图4，在支撑臂20为具有中空腔体的壳体时，可以在支臂臂的中空腔体内穿设两根与喷嘴40连通的输送管50。两根输送管50中的一个用于向喷嘴40输送气态清洗剂，另一个用于向喷嘴40输送液态清洗剂。通过气态清洗剂及液态清洗剂混合使用，以提高清洗效果。其中，气态清洗剂可以为二氧化碳、高纯氮中的一种或两种混合。具体的，气态清洗剂可以只有二氧化碳，也可以只有高纯氮，还可以为二氧化碳与高纯氮的混合物。其中，高纯氮为纯度大于99.999％的氮气。应当理解的是，气态清洗剂并不限于上述示出的两种物质，除此之外，还可以采用其他常规用作清洗晶圆10表面的气态清洗剂。液态清洗剂可以为氢氧化铵或SC-1。其中的氢氧化铵可以为含有氢氧化铵的铵水。其中的SC-1指氨水:双氧水:水采用由1:1:5-1:2:7的混合比例混合后的液态清洗剂。应当理解的是，液态清洗剂的选择并不限于上述示出的通过采用氢氧化铵或SC-1的方式，除此之外，还可以采用其他的方式。
在喷嘴40喷洒出清洗剂时，喷嘴40可以采用纳米喷雾、超音速、超声波中的至少一种方式向晶圆10表面喷洒清洗剂，以提高清洗效果。
另外，可以设置控制装置，控制装置用于控制清洗刷30的旋转或停止旋转，还用于控制清洗刷30的旋转速度，还用于控制清洗刷30靠近晶圆10表面或远离晶圆10表面。还可以设置控制装置控制喷嘴40是否喷洒清洗剂，以及控制装置控制喷嘴40喷洒出剂的速度、压力、方式等参数。
通过采用在清洗刷30内嵌设用于向晶圆10表面喷洒清洗剂的喷嘴40，使清洗刷30及喷嘴40为装配在一起的组合件，与现有技术中采用清洗刷30及喷嘴40分开设置的方式相比，本发明所公开的方案所占用的空间更小，能够提高设备布局的灵活性。且采用本发明的方案，由于在清洗刷30内设置喷嘴40，喷嘴40喷洒出清洗剂后，旋转的清洗剂能够将清洗剂带到晶圆10表面的更大区域内，从而提高清洗效果。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种清洗组件，用于清洗晶圆表面，其特征在于，包括：
位于所述晶圆上方的支撑臂；
与所述支撑臂转动连接且抵压在所述晶圆表面的清洗刷，且所述清洗刷相对所述支撑臂的转动方向与所述晶圆的表面垂直；
驱动所述清洗刷相对所述支撑臂转动以对所述晶圆表面进行清洗的驱动装置；
还包括：嵌设在所述清洗刷内且用于向所述晶圆表面喷洒清洗剂的喷嘴。
2.如权利要求1所述的清洗组件，其特征在于，所述清洗刷包括与所述支撑臂转动连接且抵压在所述晶圆表面的圆盘结构；
所述圆盘结构的中心位置设置有通孔，所述喷嘴嵌设在所述通孔内。
3.如权利要求2所述的清洗组件，其特征在于，所述喷嘴与所述支撑臂固定连接，且所述喷嘴与所述圆盘结构转动连接。
4.如权利要求2所述的清洗组件，其特征在于，所述圆盘结构具有相对的两个表面、以及连接所述两个表面的侧面；
所述圆盘结构上朝向所述晶圆的表面设置有用于引流所述清洗剂的沟槽，所述沟槽的一端与所述通孔连通，所述沟槽的另一端与所述侧面连通。
5.如权利要求2所述的清洗组件，其特征在于，所述圆盘结构具有相对的两个表面、以及连接所述两个表面的侧面；
所述圆盘结构上朝向所述晶圆的表面设置有多个抵压在所述晶圆表面的凸起结构，且所述多个凸起结构环绕所述通孔分布。
6.如权利要求5所述的清洗组件，其特征在于，所述多个凸起结构采用螺旋状的分布方式由所述通孔向外排列到所述圆盘结构表面的边缘。
7.如权利要求1所述的清洗组件，其特征在于，所述喷嘴采用纳米喷雾、超音速、超声波中的至少一种方式向所述晶圆表面喷洒所述清洗剂。
8.如权利要求1所述的清洗组件，其特征在于，所述支撑臂为具有中空腔体的壳体；
所述清洗组件还包括：穿设在所述中空腔体内且与所述喷嘴连通的两根输送管；
所述两根输送管中的一个用于向所述喷嘴输送气态清洗剂，另一个用于向所述喷嘴输送液态清洗剂。
9.如权利要求8所述的清洗组件，其特征在于，所述气态清洗剂为二氧化碳、高纯氮中的一种或两种混合。
10.如权利要求8所述的清洗组件，其特征在于，所述液态清洗剂为氢氧化铵或SC-1。
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