CN114308798A - 一种清洗组件 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种清洗组件，该清洗组件包括旋转支撑组件、设置在晶圆一侧的清洗装置。清洗装置包括第一喷头组件、第二喷头组件及超声波振动装置，第一喷头组件位于晶圆一侧且向晶圆表面喷淋清洗液；第二喷头组件与第一喷头组件位于晶圆的相同侧，第二喷头组件位于第一喷头组件的下方，第二喷头组件向晶圆表面喷淋清洗气体；超声波振动装置设置在第一喷头组件及第二喷头组件之间。第二喷头组件喷淋出的清洗气体能够阻挡从第一喷头组件喷淋到晶圆表面的清洗液向下流动，以在超声波振动装置及晶圆表面之间形成超声波振动装置向晶圆表面发射超声波的媒介。使清洗装置与晶圆表面没有物理上的接触，从而减少对晶圆表面的划伤，减少晶圆表面的划痕。

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

随着半导体器件的集成化，半导体器件上的结构体积逐渐变小。在此情况下，在半导体的制造过程中，可能由于晶圆表面的小尺寸划痕等缺陷，而影响半导体器件的加工良率。

在半导体加工过程中，对晶圆表面进行CMP(chemical mechanical polish，化学机械抛光)工艺后，会对晶圆表面进行清洗。现有技术中的清洗装置主要采用清洗刷及清洗液的方式，清洗刷与晶圆表面具有一定间隙，在清洗刷与晶圆表面之间的间隙内填充有清洗液，清洗刷旋转带动清洗液旋转，以完成对晶圆表面进行清洗。但是采用现有技术中的清洗装置，清洗刷可能划伤晶圆表面，在晶圆表面留下划痕，从而影响半导体器件的加工良率。

发明内容

本发明提供了一种清洗组件，用于采用超声波方式对晶圆表面进行清洗，以减少晶圆表面的划痕。

本发明提供了一种清洗组件，该清洗组件包括将晶圆保持在竖立状态的旋转支撑组件、以及设置在晶圆一侧的清洗装置。其中，旋转支撑组件还用于驱动晶圆绕晶圆的中心定点旋转。清洗装置包括第一喷头组件、第二喷头组件及超声波振动装置，其中，第一喷头组件位于晶圆一侧且向晶圆表面喷淋清洗液；第二喷头组件与第一喷头组件位于晶圆的相同侧，且第二喷头组件位于第一喷头组件的下方，第二喷头组件用于向晶圆表面喷淋清洗气体；超声波振动装置设置在第一喷头组件及第二喷头组件之间。且第二喷头组件喷淋出的清洗气体能够阻挡从第一喷头组件喷淋到晶圆表面的清洗液向下流动，以在超声波振动装置及晶圆表面之间形成超声波振动装置向晶圆表面发射超声波的媒介。

在上述的方案中，通过将晶圆竖立放置，在晶圆的一侧设置位置较高的第一喷头组件及位置较低的第二喷头组件及超声波振动装置，第一喷头组件喷淋到晶圆表面的清洗液，由于重力影响或晶圆旋转的影响，其会沿着晶圆表面向下流动；而使第二喷头组件中喷淋出的清洗气体能够阻挡第一喷头组件中喷淋出的清洗液向下流动，以在超声波振动装置及晶圆表面形成传播超声波的媒介；随着晶圆的旋转，能够实现对晶圆表面的清洗。与现有技术中采用清洗刷带动清洗液旋转，以对晶圆表面进行清洗的方式相比，本发明的方案，无需采用清洗刷，从而使清洗装置与晶圆表面没有物理上的接触，从而减少对晶圆表面的划伤，减少晶圆表面的划痕。

在一个具体的实施方式中，清洗装置的个数为两个，且两个清洗装置分别设置在晶圆相对的两侧，以同时对晶圆的正面及背面进行清洗，提高清洗效率。

在一个具体的实施方式中，旋转支撑组件包括夹持晶圆边缘处的夹持组件以及第一驱动装置，其中，第一驱动装置驱动夹持组件旋转以带动晶圆绕晶圆的中心定点旋转，使旋转支撑组件不干涉位于晶圆相对两侧的清洗装置对晶圆进行清洗。

在一个具体的实施方式中，第一喷头组件包括设置在晶圆一侧且用于通清洗液的第一管道、以及设置在第一管道上且将清洗液喷淋在晶圆表面的多个第一喷头，以使清洗液更均匀的喷淋在晶圆表面。

在一个具体的实施方式中，超声波振动装置包括将电能转换为动能的换能器、以及设置在换能器上且与晶圆表面相对的变幅杆，变幅杆通过媒介向晶圆表面发射超声波。

在一个具体的实施方式中，该清洗装置还包括与换能器连接的射频发生器，射频发生器驱动换能器及变幅杆向晶圆表面发射频率为500Khz～2Mhz或1Ghz～30Ghz的超声波，以对超声波的频率进行调整，从而去除晶圆表面不同类型的颗粒。

在一个具体的实施方式中，变幅杆距离晶圆表面的距离小于或等于20mm。，以便于在晶圆表面及变幅杆之间形成超声波传播的媒介。

在一个具体的实施方式中，第二喷头组件包括与变幅杆连接且用于通清洗气体的第二管道、以及设置在第二管道上且将清洗气体喷射在晶圆表面的多个第二喷头，以使清洗气体更均匀的喷洒在晶圆表面，形成较为均匀的声波传播。

在一个具体的实施方式中，清洗装置还包括驱动超声波振动装置及第二喷头组件远离或靠近晶圆表面的第二驱动装置，以驱动超声波振动装置及第二喷头组件移动。

在一个具体的实施方式中，清洗液为去离子水或化学清洗液，清洗气体为高纯氮，以提高清洗的效率。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种清洗组件的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的另一种清洗组件的结构示意图；

图3为图2中提供的清洗组件的俯视结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种超声波振动装置的结构示意图。

附图标记：

10-晶圆 11-夹持组件

21-第一管道 22-第二管道

31-第一喷头 32-第二喷头

40-超声波振动装置 41-换能器 42-变幅杆

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，该清洗组件用于对晶圆表面进行清洗，其可以对刚刚经过CMP工艺后的晶圆进行清洗。下面结合附图对该清洗组件进行详细的叙述。

参考图1及图2，本发明实施例提供的清洗组件包括将晶圆10保持在竖立状态的旋转支撑组件以及设置在晶圆10一侧的清洗装置，其中，旋转支撑组件还用于驱动晶圆10绕晶圆10的中心定点旋转。晶圆10保持竖立状态是指晶圆10处于竖直或接近于竖直的状态。该晶圆10具有相对的正面及背面、以及连接正面及背面的边缘。晶圆10绕晶圆10的中心做定点旋转指的是，晶圆10能够绕晶圆10的中轴线旋转。清洗装置位于晶圆10的一侧，用于对晶圆10的正面或背面进行清洗。

在设置旋转支撑组件时，旋转支撑组件可以包括吸附在晶圆10表面的吸盘、以及带动吸盘转动从而实现晶圆10定点旋转的驱动机构，该驱动机构可以为电机。在对晶圆10正面进行清洗时，吸盘吸附在晶圆10的背面，清洗装置位于晶圆10的正面；在对晶圆10背面进行清洗时，吸盘吸附在晶圆10的正面，清洗装置位于晶圆10的背面。应当注意的是，上述仅仅示出了设置旋转支撑组件的一种方式，除此之外，还可以采用其他的设置方式。

另外，参考图2及图3，清洗装置的个数还可以为两个，且两个清洗装置分别设置在晶圆10相对的两侧，以同时对晶圆10的正面及背面进行清洗，提高清洗效率。此时，参考图2，旋转支撑组件可以包括一夹持组件11，夹持组件11夹持晶圆10边缘处，以对晶圆10进行固定。夹持组件11的设置方式为现有技术中常规的能够夹持晶圆10边缘处，以对晶圆10进行固定的结构。该旋转支撑组件还可以包括第一驱动装置，第一驱动装置驱动夹持组件11旋转以带动晶圆10绕晶圆10的中心定点旋转，从而使晶圆10的正面及背面都没有吸盘吸附，使旋转支撑组件不干涉位于晶圆10相对两侧的清洗装置对晶圆10进行清洗。在设置第一驱动装置时，第一驱动装置可以为电机。应当注意的是，在清洗装置的个数为两个时，旋转支撑组件的设置方式并不限于上述的设置方式，除此之外，还可以采用其他能够不干涉分列在晶圆10的两面，且同时对晶圆10两面进行清洗的装置。

应当理解的是，清洗装置的个数并不限于上述示出的两个，清洗装置的个数还可以为一个，即一次只清洗晶圆10的一面，分两次对晶圆10的两个表面进行清洗。在清洗装置的个数为两个时，位于晶圆10两侧的两个清洗装置采用同样的设置方式，故而下面对其中一个清洗装置进行详细的介绍。

参考图1、图2及图3，清洗装置包括第一喷头组件，该第一喷头组件位于晶圆10一侧，用于向晶圆10表面喷淋清洗液。设置时，参考图1、图2及图3，第一喷头组件可以包括设置在晶圆10一侧且用于通清洗液的第一管道21、以及设置在第一管道21上且将清洗液喷淋在晶圆10表面的多个第一喷头31，以使清洗液更均匀的喷淋在晶圆10表面。第一喷头31的个数可以为2个、3个、4个、5个等不少于2个的任意值。多个第一喷头31可以一字型排列在第一管道21上，且每个喷头与第一管道21连通，以将第一管道21内的清洗液喷淋在晶圆10表面。其中，清洗液可以为离子水或化学清洗液，以提高对晶圆10表面的清洗效率。

参考图1、图2及图4，清洗装置还包括第二喷头组件，第二喷头组件用于向晶圆10表面喷淋清洗气体，且第二喷头组件与第一喷头组件位于晶圆10的相同侧。设置第二喷头组件时，参考图1、图2及图4，第二喷头组件包括一第二管道22、以及设置在第二管道22上且将清洗气体喷射在晶圆10表面的多个第二喷头32，以使清洗气体更均匀的喷洒在晶圆10表面。第二喷头32的个数可以为2个、3个、4个、5个等不少于2个的任意值。多个第二喷头32可以一字型排列在第二管道22上，且每个喷头与第二管道22连通，以将第二管道22内的清洗气体喷淋在晶圆10表面。清洗气体可以为高纯氮，以防止晶圆10被污染，提高清洗的效率。应当理解的是，清洗气体并不限于上述示出的高纯氮，除此之外，还可以为其他能够用于对晶圆表面进行清洗的清洗气体。

参考图2，第二喷头组件位于第一喷头组件的下方，该清洗装置还包括设置在第一喷头组件及第二喷头组件之间的超声波振动装置40，即超声波振动装置40位于第一喷头组件的下方，且位于第二喷头组件的上方。第二喷头组件喷淋出的清洗气体能够阻挡从第一喷头组件喷淋到晶圆10表面的清洗液向下流动，以在超声波振动装置40及晶圆10表面之间形成超声波振动装置40向晶圆10表面发射超声波的媒介。通过将晶圆10竖立放置，在晶圆10的一侧设置位置较高的第一喷头组件及位置较低的第二喷头组件及超声波振动装置40，第一喷头组件喷淋到晶圆10表面的清洗液，由于重力影响或晶圆10旋转的影响，其会沿着晶圆10表面向下流动；而使第二喷头组件中喷淋出的清洗气体能够阻挡第一喷头组件中喷淋出的清洗液向下流动，以在超声波振动装置40及晶圆10表面形成传播超声波的媒介；随着晶圆10的旋转，能够实现对晶圆10表面的清洗。与现有技术中采用清洗刷带动清洗液旋转，以对晶圆10表面进行清洗的方式相比，本发明的方案，无需采用清洗刷，从而使清洗装置与晶圆10表面没有物理上的接触，从而减少对晶圆10表面的划伤，减少晶圆10表面的划痕，从而提高半导体器件的制造良率。

在设置超声波振动装置40时，参考图1、图3及图4，超声波振动装置40可以包括将电能转换为动能的换能器41、以及设置在换能器41上且与晶圆10表面相对的变幅杆42，变幅杆42通过媒介向晶圆10表面发射超声波。在具体设置变幅杆42时，可以采用石英棒作为变幅杆42。

该清洗装置还可以包括与换能器41连接的射频发生器(图中未示出)，射频发生器驱动换能器41及变幅杆42向晶圆10表面发射频率为500Khz～2Mhz或1Ghz～30Ghz的超声波。具体的，换能器41及变幅杆42向晶圆10表面发射超声波的频率可以为500Khz、700Khz、900Khz、1Mhz、1.2Mhz、1.4Mhz、1.6Mhz、1.8Mhz、2.0Mhz等介于500Khz～2Mhz之间的任意值。换能器41及变幅杆42向晶圆10表面发射超声波的频率还可以为1Ghz、5Ghz、10Ghz、15Ghz、20Ghz、25Ghz、30Ghz等介于1Ghz～30Ghz之间的任意值。以对超声波的频率进行调整，从而去除晶圆10表面不同类型的颗粒。

另外，参考图1、图2及图4，可以使第二喷头组件中的第二管道22与变幅杆42连接，且第二管道22位于换能器41的下方，使第二喷头组件喷淋出的清洗气体能够阻挡喷淋在晶圆10表面的清洗液向下流动，从而在变幅杆42及晶圆10表面之间形成超声波传播的媒介。具体实现第二管道22连接在变幅杆42上的方式可以采用固定连接的方式，以将第二喷头组件与超声波振动装置40设置在一起。

在具体确定变幅杆42与晶圆10表面之间的间距时，变幅杆42距离晶圆10表面的距离可以小于或等于20mm，具体的，变幅杆42距离晶圆10表面的距离可以为20mm、18mm、16mm、14mm、12mm、10mm、8mm、6mm、4mm、2mm等小于或等于20mm的任意值，以便于在晶圆10表面及变幅杆42之间形成超声波传播的媒介。其中，上述变幅杆42距离晶圆10表面的间距是指变幅杆42上朝向晶圆10表面的一面与晶圆10表面之间的间距。可以通过调整变幅杆42距离晶圆10表面的间距，以调整在晶圆10表面及变幅杆42之间所形成媒介的厚度，从而调整第一喷头组件及第二喷头组件中喷头的个数、以及清洗液或清洗气体喷淋的速度、角度等，以在晶圆10表面及变幅杆42之间形成用于超声波传播的媒介。

清洗装置还可以包括驱动超声波振动装置40及第二喷头组件远离或靠近晶圆10表面的第二驱动装置(图中未示出)，以驱动超声波振动装置40及第二喷头组件移动。设置时，该第二驱动装置可以为一直线电机，超声波振动装置40及第二喷头组件设置在直线电机上，通过直线电机控制超声波振动装置40及第二喷头组件远离或靠近晶圆10表面。其中，超声波振动装置40及第二喷头组件远离或靠近晶圆10表面时的运动方向可以为水平方向，且运动方向与晶圆10的正面或背面垂直。应当理解的是，第二驱动装置的设置方式并不限于上述示出的直线电机的方式，除此之外，还可以采用其他的方式。例如，还可以采用伸缩气缸、导轨组件等方式。

应当理解的是，上述仅仅示出了设置在晶圆10一侧的清洗装置的具体实现方式，在晶圆10另一侧的清洗装置的设置方式与上述的设置方式基本相同，在此不再赘述。

通过将晶圆10竖立放置，在晶圆10的一侧设置位置较高的第一喷头组件及位置较低的第二喷头组件及超声波振动装置40，第一喷头组件喷淋到晶圆10表面的清洗液，由于重力影响或晶圆10旋转的影响，其会沿着晶圆10表面向下流动；而使第二喷头组件中喷淋出的清洗气体能够阻挡第一喷头组件中喷淋出的清洗液向下流动，以在超声波振动装置40及晶圆10表面形成传播超声波的媒介；随着晶圆10的旋转，能够实现对晶圆10表面的清洗。与现有技术中采用清洗刷带动清洗液旋转，以对晶圆10表面进行清洗的方式相比，本发明的方案，无需采用清洗刷，从而使清洗装置与晶圆10表面没有物理上的接触，从而减少对晶圆10表面的划伤，减少晶圆10表面的划痕，从而提高半导体器件的制造良率。

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，其特征在于，包括：

将晶圆保持在竖立状态并驱动所述晶圆绕所述晶圆的中心定点旋转的旋转支撑组件；

设置在所述晶圆一侧的清洗装置，所述清洗装置包括：

位于所述晶圆一侧且向所述晶圆表面喷淋清洗液的第一喷头组件；

与所述第一喷头组件位于所述晶圆相同侧且向所述晶圆表面喷淋清洗气体的第二喷头组件，且所述第二喷头组件位于所述第一喷头组件下方；

设置在所述第一喷头组件与所述第二喷头组件之间的超声波振动装置；

其中，所述第二喷头组件喷淋出的清洗气体能够阻挡从所述第一喷头组件喷淋到所述晶圆表面的清洗液向下流动，以在所述超声波振动装置及所述晶圆表面之间形成所述超声波振动装置向所述晶圆表面发射超声波的媒介。

2.如权利要求1所述的清洗组件，其特征在于，所述清洗装置的个数为两个，且所述两个清洗装置分别设置在所述晶圆相对的两侧。

3.如权利要求2所述的清洗组件，其特征在于，所述旋转支撑组件包括：

夹持所述晶圆边缘处的夹持组件；

第一驱动装置，驱动所述夹持组件旋转以带动所述晶圆绕所述晶圆的中心定点旋转。

4.如权利要求1所述的清洗组件，其特征在于，所述第一喷头组件包括：

设置在所述晶圆一侧且用于通所述清洗液的第一管道；

设置在所述第一管道上且将所述清洗液喷淋在所述晶圆表面的多个第一喷头。

5.如权利要求1所述的清洗组件，其特征在于，所述超声波振动装置包括：

将电能转换为动能的换能器；

设置在所述换能器上且与所述晶圆表面相对的变幅杆，所述变幅杆通过所述媒介向所述晶圆表面发射超声波。

6.如权利要求5所述的清洗组件，其特征在于，所述清洗装置还包括与所述换能器连接的射频发生器，所述射频发生器驱动所述换能器及变幅杆向所述晶圆表面发射频率为500Khz～2Mhz或1Ghz～30Ghz的超声波。

7.如权利要求5所述的清洗组件，其特征在于，所述变幅杆距离所述晶圆表面的距离小于或等于20mm。

8.如权利要求5所述的清洗组件，其特征在于，所述第二喷头组件包括：

与所述变幅杆连接且用于通所述清洗气体的第二管道；

设置在所述第二管道上且将所述清洗气体喷射在所述晶圆表面的多个第二喷头。

9.如权利要求8所述的清洗组件，其特征在于，所述清洗装置还包括：

驱动所述超声波振动装置及所述第二喷头组件远离或靠近所述晶圆表面的第二驱动装置。

10.如权利要求1所述的清洗组件，其特征在于，所述清洗液为去离子水或化学清洗液，所述清洗气体为高纯氮。

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