CN116504709A - 一种组合式非接触晶圆边缘清洗装置 - Google Patents

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CN116504709A CN202310333934.6A CN202310333934A CN116504709A CN 116504709 A CN116504709 A CN 116504709A CN 202310333934 A CN202310333934 A CN 202310333934A CN 116504709 A CN116504709 A CN 116504709A
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蒋渊
唐宝国
李盼盼
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Jiangsu Qiwei Semiconductor Equipment Co ltd
Zhiwei Semiconductor Shanghai Co Ltd
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Abstract

本发明提供一种组合式非接触晶圆边缘清洗装置，晶圆承载平台包括分布在边缘的多个空气动力组件；导流平台，固定在晶圆承载平台上；空气动力组件的上端出气口以第一预定方向喷出气流使晶圆悬浮于导流平台的上方；导流平台内部产生气流走道，气流走道的出气口面向晶圆的边缘部分，气流经气流走道向晶圆的边缘部分喷出，以稳定空气动力组件喷出的气流。将晶圆清洗时通用的晶圆承载平台与一导流平台组装形成晶圆边缘清洗用承载装置，对晶圆进行非接触式夹持，有利于进行晶圆边缘的清洗工艺，节省开发成本，提高经济效益，并有利于维持晶圆的品质。

Description

一种组合式非接触晶圆边缘清洗装置
技术领域
本发明涉及晶圆清洗技术领域，尤其涉及一种组合式非接触晶圆边缘清洗装置。
背景技术
湿法工艺属于半导体晶圆的表面处理工艺中的一个环节，湿法工艺包括一特殊的处理环节，即对晶圆侧边的清洗与蚀刻，其可以对于晶圆侧边的表面形态与表征进行修正与调整，该湿法工艺对应于单片式湿法工艺清洗设备可以视为一特殊形态的专用单片式清洗设备，其主要核心要点在于喷淋清洗过程，需要控制旋转喷淋过程，将化学品接触于晶圆侧边位置，对于弧形摆动的喷嘴结构与整体自旋转的晶圆承载平台，以及相位移动的清洗模组具有非常重大的挑战。
在晶圆清洗过程中，需要对晶圆进行夹持，接触性夹持晶圆使得晶圆接触各种零部件，或因为接触过程非预期的现象发生，导致晶圆有部份相位落差、水平度不协调、偏转、错位等问题产生，晶圆旋转过程其转速对应低转、中转、高转速等配置，一旦产生相应问题，则会发生晶圆偏心转动导致甩离的问题，故需要建立一种有效的方法来改善该问题。
此外，如果单独对针对晶圆侧边清洗开发一种专用清洗模组，则会导致成本增加，不利于经济效益。
发明内容
基于上述问题，本发明提供一种组合式非接触晶圆边缘清洗装置，旨在解决现有技术中对开发晶圆边缘清洗设备成本高等技术问题。
一种组合式非接触晶圆边缘清洗装置，包括：
晶圆承载平台，所述晶圆承载平台包括分布在所述晶圆承载平台边缘的多个空气动力组件；
导流平台，可拆卸地固定在所述晶圆承载平台上；
气流从所述空气动力组件的上端出气口以第一预定方向喷出使所述晶圆悬浮于所述导流平台的上方；
所述导流平台内部产生气流走道，所述气流走道的出气口面向所述晶圆的边缘部分，气流经所述气流走道向所述晶圆的边缘部分喷出。
进一步的，所述晶圆承载平台上开有固定槽；
导流平台包括导流板、喷流管组件和下压导流盖；
所述导流板可拆卸的固定在所述晶圆承载平台的上端面；
所述喷流管组件固定在所述固定槽内，并伸出所述导流板；
所述下压导流盖覆盖在所述喷流管组件和所述导流板上方，所述下压导流盖与所述喷流管组件、所述导流板之间的间隙形成所述气流走道；
外部输入的气流从所述喷流管组件的上端喷出，经所述下压导流盖下压流入所述气流走道。
进一步的，所述喷流管组件包括中心的管件出气孔和上端环绕所述管件出气孔的导流部；
所述喷流管组件的导流部包括：
多个扇形凸起，环绕所述管件出气孔的上端口分布，所述扇形凸起从所述管件出气孔的上端口沿径向方向向外延伸；
多个扇形槽，形成在相邻两个所述扇形凸起之间；
所述扇形凸起的上端面与所述下压导流盖的下端面接触。
进一步的，所述下压导流盖的下端面开设有圆形槽；
所述喷流管组件的所述导流部至少部分容置于所述圆形槽中，
所述扇形槽的外边缘与所述圆形槽的侧壁之间存在间隙。
进一步的，所述扇形槽的深度小于所述圆形槽的深度。
进一步的，扇形凸起的外边缘的径向距离大于所述扇形槽的外边缘的径向距离。
进一步的，所述导流板的上端面包括导流槽；
所述下压导流盖覆盖所述导流槽，从而形成所述气流走道。
进一步的，所述导流槽的侧壁为倾斜面；
所述下压导流盖的侧壁为与所述导流槽的侧壁倾斜方向相同的倾斜面；
气流从所述导流槽的侧壁和所述下压导流盖的侧壁之间形成的倾斜的环形间隙喷向所述晶圆的边缘部分。
进一步的，所述晶圆承载平台还包括：
上壳体组件，边缘布设所述空气动力组件；
下壳体组件；连接所述上壳体组件，并与所述上壳体组件形成内部气室；
所述空气动力组件中的气流通道的下端进气口连通内部气室，外部输入的气流经所述内部气室进入所述空气动力组件中的气流通道，从所述空气动力组件中的气流通道的上端出气口以第一预定方向喷出。
进一步的，所述扇形凸起的数量与所述空气动力组件的数量相同，每个所述扇形凸起在径向上与一个所述空气动力组件对应。
本发明的有益技术效果在于：将晶圆清洗通用的晶圆承载平台与一导流平台组装形成晶圆边缘清洗装置，对晶圆进行稳定性的非接触式夹持，有利于进行晶圆边缘的清洗工艺，节省开发成本，提高经济效益，并有利于维持晶圆的品质。
附图说明
图1为本发明一种组合式非接触晶圆边缘清洗装置中通用晶圆承载平台的部分结构示意图；
图2为本发明一种组合式非接触晶圆边缘清洗装置的整体外观示意图；
图3为本发明一种组合式非接触晶圆边缘清洗装置的一种实施方式的俯视示意图；
图4为本发明一种组合式非接触晶圆边缘清洗装置的C-C截面结构示意图；
图5为本发明一种组合式非接触晶圆边缘清洗装置的B-B截面结构示意图；
图6-7为本发明一种组合式非接触晶圆边缘清洗装置的喷流管组件结构示意图；
图8为本发明一种组合式非接触晶圆边缘清洗装置的图4中的局部结构示意图；
图9为本发明一种组合式非接触晶圆边缘清洗装置的另一种实施方式的俯视示意图；
其中，
1-晶圆承载平台；
2-导流平台；
101-空气动力组件；
102-固定槽；
103-上壳体组件；
104-下壳体组件；
105-内部气室；
106-支撑组件；
201-导流板；
202-喷流管组件；
203-下压导流盖；
2021-管件出气孔；
2022-扇形凸起；
2023-扇形槽；
2031-圆形槽；
2011-环形凸起；
2012-导流槽；
2013-导向孔。
具体实施方式
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作出创造性劳动的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。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
参见图1-2，本发明提供一种组合式非接触晶圆边缘清洗装置，包括：
晶圆承载平台(1)，晶圆承载平台(1)包括分布在晶圆承载平台(1)边缘的多个空气动力组件(101)；
导流平台(2)，可拆卸的固定在晶圆承载平台(1)的上端面；
气流从空气动力组件(101)的上端出气口以第一预定方向喷出使晶圆悬浮于导流平台(2)的上方，晶圆不与所述晶圆承载平台(1)和所述导流平台(2)接触；
导流平台(2)内部产生气流走道，气流走道的出气口面向晶圆的边缘部分，气流经气流走道向晶圆的边缘部分喷出，以稳定空气动力组件(102)喷出的第一气流，并防止清洗晶圆侧边时脏污内吹，污染晶圆的下表面，还可以将清洗晶圆边缘的脏污吹送离开晶圆。
具体的，空气动力组件(101)根据伯努利原理对晶圆的边缘进行非接触式夹持以使晶圆处于所述悬浮状态。
首先，针对晶圆清洗工艺，本发明提供非接触式的晶圆承载平台(1)，在晶圆承载平台(1)周边布设有空气动力组件(101)；空气动力组件(101)以预定方向喷出，产生伯努利效应，晶圆被悬浮在空中，不与任何零器件接触，避免晶圆在清洗工艺中因为接触零件等影响晶圆的品质和良率。
其次，本发明针对晶圆侧边清洗工艺，开发的一种组合式非接触晶圆边缘清洗装置，晶圆承载平台为常规的晶圆清洗时使用的平台。在常规的晶圆承载平台上端面增加可拆卸的导流平台(2)，晶圆通过空气动力组件的气体喷流产生的伯努利效应悬浮在导流平台(2)上方，不与导流平台(2)接触，在导流平台(2)内部形成气流走道，气流走道引导第二气流喷向晶圆边缘。清洗组件在晶圆边缘局部喷洒清洗剂，容易引起晶圆各处受力不均，气流走道喷出的气流为晶圆边缘提供支撑，尽量避免晶圆因受力不均匀而倾斜。另一方面防止清洗晶圆侧边时脏污内吹，污染晶圆的下表面，还可以将清洗晶圆边缘的脏污吹送离开晶圆。通用的晶圆承载平台旋转，整个承载装置也随之旋转，通过旋转作用，因为惯性维持，继而达成对晶圆维持高度稳定化的非接触式夹持。
参见图3进一步的，晶圆承载平台(1)上开有固定槽(102)；
导流平台(2)包括导流板(201)、喷流管组件(202)和下压导流盖(203)；
导流板(201)可拆卸的固定在晶圆承载平台(1)的上端面；
喷流管组件(202)固定在固定槽(102)内，并伸出导流板(201)；
下压导流盖(203)覆盖在喷流管组件(202)和导流板(201)上方，下压导流盖(203)与喷流管组件(202)、导流板(201)之间的间隙形成气流走道；
气流经喷流管组件(202)的上端喷出，经所述下压导流盖(203)下压流入气流走道。
通常，通用的晶圆承载平台(1)具有中空区域，固定槽(102)在中空区域，中空区域一般用于固定安装用于晶圆下表面清洗的清洗组件，清洗组件具有喷嘴和管路，管路接通供气设备，向喷嘴供应清洗剂，喷嘴喷出清洗剂对晶圆背面进行清洗。或者只针对晶圆上表面清洗时，中空区域安装相关组件喷出气流，避免上表面的清洗剂流入晶圆下表面污染晶圆下表面。在本发明中，使用通用的晶圆承载平台(1)，将边缘清洗用的喷流管组件(202)替换清洗组件或者其他作用的组件，根据中控区域的形状和尺寸，参考清洗组件或者其他作用的组件在晶圆承载平台(1)的固定安装形式，制造的喷流管组件(202)外形能与晶圆承载平台(1)的中空区域相匹配，以安装在通用的晶圆承载平台(1)的中空区域。导流平台(2)和晶圆承载平台(1)组装形成晶圆侧边清洗装置。仅需要开发导流平台(2)，节省开发成本，提高经济效益，并有利于维持晶圆的品质。
气流走道喷出的第二气流形成空气动力组件(101)的周边喷流，辅助空气动力组件(101)喷出的第一气流即内部喷流，周边喷流和内部喷流共同维持晶圆的悬浮状态。
下压导流盖(203)覆盖在喷流管组件(3)上方，对喷流管组件(3)喷出的气流下压，向晶圆边缘喷出，改善晶圆边缘的颗粒分布，使得颗粒分布大量减少，有利于晶圆清洁作用。
参见图4-5，进一步的，喷流管组件(202)包括中心的管件出气孔(2021)和上端环绕所述管件出气孔(2021)的导流部；
导流部包括：
多个扇形凸起(2022)环绕管件出气孔(2021)的上端口分布，扇形凸起(2022)从管件出气孔(2021)的上端口沿径向方向向外延伸；
多个扇形槽(2023)，形成在相邻两个扇形凸起(2022)之间；
扇形凸起(2022)的上端面与下压导流盖(203)的下端面接触。
进一步的，每个扇形凸起(2022)的上端面与下压导流盖(203)的下端面通过螺钉固定连接。从而将下压导流盖(203)与喷流管组件(202)相对固定。喷流管组件(202)和导流板(201)固定在晶圆承载平台(1)，因此，导流平台(2)整体与晶圆承载平台(1)相对固定连接。
具体的，管件出气孔(2021)在喷流管组件(202)的中心。
具体的，管件出气孔(2021)的截面为圆形。
具体的，扇形凸起(2022)的外弧半径大于内弧半径。
具体的，扇形凸起(2022)与管件出气孔(2021)的上端口圆滑过渡。
扇形凸起(2022)的上端面与下压导流盖(203)的下端面接触，第二气流从管件出气孔(2021)的上端口喷出，经扇形槽(2023)导流进入下压导流盖(203)和导流板(201)之间的间隙，最后喷向晶圆的边缘部分。利于对晶圆边缘部分的清洁，减少颗粒，维持空气动力组件(101)内部产生的第一气流的稳定，辅助空气动力组件(101)维持晶圆(1)的悬浮状态，实现非接触式夹持晶圆，保证晶圆悬浮稳定不易偏心滑落。
进一步的，下压导流盖(203)的下端面开设有圆形槽(2031)；
喷流管组件(202)的导流部至少部分容置于圆形槽(2031)中，且扇形槽(2023)的外边缘与圆形槽(2031)的侧壁之间存在间隙。
进一步的，扇形凸起(2022)的外边缘与圆形槽(2031)的侧壁之间存在间隙。
进一步的，扇形凸起(2022)的外边缘到管件出气孔(2021)中心的径向距离大于扇形槽(2023)的外边缘到管件出气孔(2021)中心的径向距离。也就是说，扇形槽(2023)不会与圆形槽(2031)的侧壁接触，从而形成间隙。
进一步的，每个扇形凸起(2022)的上端面与圆形槽(2031)的底部通过螺钉固定连接。
进一步的，喷流管组件(202)的导流部的厚度大于圆形槽(2031)的深度。
喷流管组件(202)的导流部的厚度为导流部的下端面到扇形凸起(2022)的上端面之间的深度。
导流部的下端面置于所述导流板(201)的上端面。此结构使得喷流管组件(202)、导流板(201)和下压导流盖(203)彼此更加稳定。
扇形凸起(2022)的上端面即导流部的上端面。
进一步的，扇形槽(2023)的深度小于圆形槽(2031)的深度。从而，经扇形槽(2023)导出的气流受圆形槽(2031)的侧壁阻挡向下流出，下压导流盖(203)，进一步将气流下压，避免气体或者带污流体回流至喷流管组件(202)中，造成污染。
进一步的，喷流管组件(202)的管件出气孔(2021)的下端口作为进气口，经管路连接外部的供气设备，外部的供气设备为喷流管组件(202)提供气流。
管件出气孔(2021)分为上中下三段：
管件出气孔(2021)的下段从下至上直径逐渐减小；
管件出气孔(2021)的中段直径不变，大致相同；
管件出气孔(2021)的上段从下至上直径逐渐增加。
参见图6-8，进一步的，导流板(201)的上端面包括导流槽(2012)；下压导流盖(203)覆盖导流槽(2012)。
导流槽(2012)由环形凸起(2011)围成，空气动力组件在环形凸起(2011)的外侧。
进一步的，所述导流槽(2012)的侧壁为倾斜面；
所述下压导流盖(203)的侧壁为倾斜面；
气流从所述导流槽(2012)的侧壁和所述下压导流盖(203)的侧壁之间形成的倾斜间隙喷向所述晶圆的边缘部分。
所述下压导流盖(203)的侧壁为与所述导流槽(2012)的侧壁倾斜方向相同的倾斜面。
进一步的，下压导流盖(203)的上端面为平面状。
进一步的，环形凸起(2011)的上端面与下压导流盖(203)的上端面齐平。
进一步的，导流板(201)的外边缘设有导向孔(2013)，空气动力组件穿出导向孔(2013)，在在环形凸起(2011)的外侧的圆周上均匀分布。
进一步的，扇形凸起(2022)的数量与空气动力组件(101)的数量相同，每个扇形凸起(2022)在径向上与一个空气动力组件(101)对应。
进一步的，晶圆承载平台(1)还包括上壳体组件(103)和下壳体组件(104)，中空区域贯穿上壳体组件(103)和下壳体组件(104)。
上壳体组件(103)和下壳体组件(104)之间形成内部气室(105)；
空气动力组件(101)具有下端进气口、上端出气口、以及连通下端进气口和上端出气口的气流通道，下端进气口连通内部气室(105)；气流经过内部气室、下端进气口、气流通道，由上端出气口以第一预定方向喷出，产生气旋，由于伯努利效应，将晶圆悬浮在导流平台(2)上方。
清洗组件在清洗晶圆的边缘时，在边缘范围内喷洒清洗液，晶圆旋转是的晶圆边缘被清洗，由于清洗组件旨在晶圆的局部边缘喷洒清洗液，晶圆各处受力不平衡，容易引起倾斜。本发明一方面，通过共同的内部气室向每个空气动力组件提供气体，使得提供给每个空气动力组件气体彼此均匀，保证晶圆稳定地处于悬浮状态，防止空气动力组件之间的气流不均匀导致晶圆各处受力不均产生倾斜。
参见图9，进一步的，晶圆承载平台(1)上还设置多个支撑组件(106)，支撑组件(106)分布在晶圆承载平台(1)的外周缘，与空气动力组件(101)交错分布。具体的，支撑装置设置在上壳体组件(102)的边缘，同样的，支撑组件(106)从穿出导向孔(2013)，在在环形凸起(2011)的外侧的圆周上均匀分布。
作为一种优选实施方式，支撑组件(106)配置有弹簧，有效进行低回弹的冲击缓冲，可以辅助晶圆进行转移或者旋转等动作时，减缓冲击现象，避免晶圆的磨损，也避免晶圆或组件直接被撞击破损。
作为另一种优选实施方式，支撑组件(106)具有下端进气口、上端出气口、以及连通下端进气口和上端出气口的气流通道，支撑组件(106)的下端进气口连通内部气室；气流经过内部气室、支撑组件(106)的下端进气口和气流通道，由支撑组件(106)的上端出气口以第二预定方向喷出，产生伯努利效应，辅助空气动力组件(101)将晶圆悬浮在承载装置上。
以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种组合式非接触晶圆边缘清洗装置，其特征在于，包括：
晶圆承载平台，所述晶圆承载平台包括分布在所述晶圆承载平台边缘的多个空气动力组件；
导流平台，可拆卸地固定在所述晶圆承载平台上；
气流从所述空气动力组件的上端出气口以第一预定方向喷出使所述晶圆悬浮于所述导流平台的上方；
所述导流平台内部产生气流走道，所述气流走道的出气口面向所述晶圆的边缘部分，气流经所述气流走道向所述晶圆的边缘部分喷出。
2.如权利要求1所述的一种组合式非接触晶圆边缘清洗装置，其特征在于，所述晶圆承载平台上开有固定槽；
导流平台包括导流板、喷流管组件和下压导流盖；
所述导流板可拆卸的固定在所述晶圆承载平台的上端面；
所述喷流管组件固定在所述固定槽内，并伸出所述导流板；
所述下压导流盖覆盖在所述喷流管组件和所述导流板上方，所述下压导流盖与所述喷流管组件、所述导流板之间的间隙形成所述气流走道；
外部输入的气流从所述喷流管组件的上端喷出，经所述下压导流盖下压流入所述气流走道。
3.如权利要求2所述的一种组合式非接触晶圆边缘清洗装置，其特征在于，所述喷流管组件包括中心的管件出气孔和上端环绕所述管件出气孔的导流部；
所述喷流管组件的导流部包括：
多个扇形凸起，环绕所述管件出气孔的上端口分布，所述扇形凸起从所述管件出气孔的上端口沿径向方向向外延伸；
多个扇形槽，形成在相邻两个所述扇形凸起之间；
所述扇形凸起的上端面与所述下压导流盖的下端面接触。
4.如权利要求3所述的一种组合式非接触晶圆边缘清洗装置，其特征在于，所述下压导流盖的下端面开设有圆形槽；
所述喷流管组件的所述导流部至少部分容置于所述圆形槽中，
所述扇形槽的外边缘与所述圆形槽的侧壁之间存在间隙。
5.如权利要求4所述的一种组合式非接触晶圆边缘清洗装置，其特征在于，所述扇形槽的深度小于所述圆形槽的深度。
6.如权利要求4所述的一种组合式非接触晶圆边缘清洗装置，其特征在于，扇形凸起的外边缘的径向距离大于所述扇形槽的外边缘的径向距离。
7.如权利要求2所述的一种组合式非接触晶圆边缘清洗装置，其特征在于，所述导流板的上端面包括导流槽；
所述下压导流盖覆盖所述导流槽，从而形成所述气流走道。
8.如权利要求7所述的一种组合式非接触晶圆边缘清洗装置，其特征在于，所述导流槽的侧壁为倾斜面；
所述下压导流盖的侧壁为倾斜面；
气流从所述导流槽的侧壁和所述下压导流盖的侧壁之间形成的倾斜的环形间隙喷向所述晶圆的边缘部分。
9.如权利要求3所述的一种组合式非接触晶圆边缘清洗装置，其特征在于，所述晶圆承载平台还包括：
上壳体组件，边缘布设所述空气动力组件；
下壳体组件；连接所述上壳体组件，并与所述上壳体组件形成内部气室；
所述空气动力组件中的气流通道的下端进气口连通内部气室，外部输入的气流经所述内部气室进入所述空气动力组件中的气流通道，从所述空气动力组件中的气流通道的上端出气口以第一预定方向喷出。
10.如权利要求9所述的一种组合式非接触晶圆边缘清洗装置，其特征在于，所述扇形凸起的数量与所述空气动力组件的数量相同，每个所述扇形凸起在径向上与一个所述空气动力组件对应。
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