CN116544143A - 用于晶圆的清洗装置以及半导体设备 - Google Patents

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Abstract

本公开内容公开了一种用于晶圆的清洗装置，所述清洗装置具有晶圆传输区和晶圆清洗区，包括：晶圆存取装置，所述晶圆存取装置被构造用于将晶圆移入与所述晶圆清洗区相邻的晶圆传输区或者将晶圆移出所述晶圆传输区，其中，晶圆存取装置用于移入晶圆的第一接触点和用于移出晶圆的第二接触点不同；晶圆搬运装置，所述晶圆搬运装置被构造用于将未清洗的晶圆从所述晶圆传输区移至所述晶圆清洗区或者将清洗后的晶圆从所述晶圆清洗区移至所述晶圆传输区，其中，所述晶圆搬运装置用于未清洗的晶圆的第三接触点不同于用于清洗后的晶圆的第四接触点；以及至少两个清洗槽，所述至少两个清洗槽位于所述晶圆清洗区并且被构造用于清洗进入所述晶圆清洗区的晶圆。

Description

用于晶圆的清洗装置以及半导体设备
技术领域
本公开内容涉及半导体制造领域，并且更具体而言涉及一种用于晶圆的清洗装置以及一种包括该用于晶圆的清洗装置的半导体设备。
背景技术
传统的用于半导体晶圆的湿化学处理设备通常由链式清洗机形成，其处理效率即单位时间内的处理吞吐量较低，不能满足如今的高效率需求。
而根据行业技术发展要求，尤其湿法清洗设备的要求，越来越多化学药液需要组合运用，如何进行半导体设备布局满足不同客户需求成为需要解决的问题。而在传统设计之中，同一时刻，一套传输系统(通常为机器人系统)只能处理一个工艺腔体。虽然这么设计符合了传输系统的工艺要求，例如在洁净度/工艺前后片分离处理/正反双面工艺处理等方面，但是无法应对工艺处理时间较短的应用。
发明内容
本发明的目的旨在解决现有技术中存在的上述问题和缺陷中的至少一方面，即至少能够提高半导体设备的传输部分的产能。针对该技术问题，本公开内容基于半导体湿法设备多化学药液组合以及多工艺腔体要求而开发出一种清洗装置。
具体而言，本公开内容提出了用于晶圆的清洗装置，所述清洗装置具有晶圆传输区和晶圆清洗区，其中，所述清洗装置包括：
晶圆存取装置，所述晶圆存取装置被构造用于将晶圆移入与所述晶圆清洗区相邻的晶圆传输区或者将晶圆移出所述晶圆传输区，其中，所述晶圆存取装置用于移入晶圆的第一接触点和用于移出晶圆的第二接触点不同；
晶圆搬运装置，所述晶圆搬运装置被构造用于将未清洗的晶圆从所述晶圆传输区移至所述晶圆清洗区或者将清洗后的晶圆从所述晶圆清洗区移至所述晶圆传输区，其中，所述晶圆搬运装置用于未清洗的晶圆的第三接触点不同于用于清洗后的晶圆的第四接触点；以及
至少两个清洗槽，所述至少两个清洗槽位于所述晶圆清洗区并且被构造用于清洗进入所述晶圆清洗区的晶圆。
在依据本公开内容的清洗装置之中，由于晶圆存取装置用于移入晶圆的第一接触点和用于移出晶圆的第二接触点不同，并且所述晶圆搬运装置用于未清洗的晶圆的第三接触点不同于用于清洗后的晶圆的第四接触点，这就确保了同一套晶圆存取装置和晶圆搬运装置通过不同的接触点的设计既能够处理未经清洗的晶圆，也能够处理清洗后的晶圆，从而提高传输部分的产能，这也是提高整个半导体设备的产能里重要的一环。
在根据本公开内容的一个示例性的实施例之中，所述晶圆搬运装置被构造用于将未清洗的晶圆从所述晶圆传输区直接移至位于所述晶圆清洗区的第一暂存区域。以这样的方式能够取代传统半导体设备中的导轨，实现在无需导轨的情况下将未清洗的晶圆从所述晶圆传输区直接移至位于所述晶圆清洗区的第一暂存区域，从而简化了半导体设备的结构并且确保了半导体设备的稳定性。
在根据本公开内容的一个示例性的实施例之中，所述清洗装置还包括第二暂存区域，所述第二暂存区域被设置在所述晶圆清洗区并且被构造用于暂时存放清洗后的晶圆。以这样的方式能够协调晶圆搬运装置和工艺腔体的工作时序，使得工艺腔体的处理不需要严格按照晶圆搬运装置的空闲时间来规划，进而提高了依据本公开内容的清洗装置的设计灵活度并且提高了依据本公开内容的清洗装置的产能。
在根据本公开内容的一个示例性的实施例之中，所述晶圆搬运装置包括第一搬运装置和第二搬运装置，其中，所述第一搬运装置被构造用于将未清洗的晶圆从所述晶圆传输区移至所述晶圆清洗区并且所述第二搬运装置被构造用于将清洗后的晶圆从所述晶圆清洗区移至所述晶圆传输区。以这样的方式，使得依据本公开内容的清洗装置既可以实现将未清洗的晶圆从所述晶圆传输区移至所述晶圆清洗区，也能够实现将清洗后的晶圆从所述晶圆清洗区移至所述晶圆传输区，这将进一步简化依据本公开内容的清洗装置的结构并且提高了依据本公开内容的清洗装置的产能。
在根据本公开内容的一个示例性的实施例之中，所述清洗装置还包括：
工艺传输装置，所述工艺传输装置被设置在所述晶圆清洗区并且所述工艺传输装置被构造用于将未清洗的晶圆从所述第一暂存区域取出并且将清洗后的晶圆传输至所述第二暂存区域。以这样的方式，依据本公开内容所公开的工艺传输装置既能够将未清洗的晶圆从所述第一暂存区域取出，也能够在其经过清洗之后被传输至所述第二暂存区域。
为了匹配不同的工艺腔体的处理时间的长短即处理效率的不同，在根据本公开内容的一个示例性的实施例之中，所述清洗装置还包括：至少一个第三暂存区域，所述至少一个第三暂存区域中的每个第三暂存区域与所述至少两个清洗槽中的一个清洗槽相关联。以这样的方式能够将处理时间较短的工艺腔体处理后的晶圆进行暂存，从而使得其处理效率得以发挥，而不用等待，这将进一步提高依据本公开内容的清洗装置的产能。
在根据本公开内容的一个示例性的实施例之中，所述清洗装置还包括：晶圆翻转装置，所述晶圆翻转装置被构造用于将从所述晶圆存取装置接收的晶圆进行翻转操作或者用于将从所述晶圆搬运装置接收的晶圆进行翻转操作。以这样的方式使得晶圆能够在水平放置的状态和竖直方式的状态之间切换，从而能够满足晶圆处理的需要。
在根据本公开内容的一个示例性的实施例之中，所述清洗装置还具有晶圆存储区，所述清洗装置还包括：晶圆存储装置，所述晶圆存储装置被设置在所述晶圆存储区并且被构造用于分别存储未清洗的晶圆和清洗后的晶圆。
在根据本公开内容的一个示例性的实施例之中，所述清洗装置还包括控制器，所述控制器被构造用于控制所述晶圆存取装置、所述晶圆搬运装置的工作时隙。
此外，依据本公开内容的第二方面提出了一种半导体设备，其特征在于，所述半导体设备包括依据本公开内容的第一方面所提出的清洗装置。
综上所述，在依据本公开内容的清洗装置之中，由于晶圆存取装置用于移入晶圆的第一接触点和用于移出晶圆的第二接触点不同，并且所述晶圆搬运装置用于未清洗的晶圆的第三接触点不同于用于清洗后的晶圆的第四接触点，这就确保了同一套晶圆存取装置和晶圆搬运装置通过不同的接触点的设计既能够处理未经清洗的晶圆，也能够处理清洗后的晶圆，从而提高传输部分的产能，这也是提高整个半导体设备的产能里重要的一环。
附图说明
结合附图并参考以下详细说明，本公开的各实施例的特征、优点及其他方面将变得更加明显，在此以示例性而非限制性的方式示出了本公开的若干实施例，在附图中：
图1示出了依据现有技术的用于半导体设备的清洗装置100的侧视图；以及
图2示出了依据本公开内容的用于半导体设备的清洗装置200的侧视图。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作出进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件。下述参照附图对本发明实施方式的说明旨在对本发明的总体发明构思进行解释，而不应当理解为对本发明的一种限制。
本文所使用的术语“包括”、“包含”及类似术语应该被理解为是开放性的术语，即“包括/包含但不限于”，表示还可以包括其他内容。术语“基于”是“至少部分地基于”。术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”；术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”，等等。
图1示出了依据现有技术的用于半导体设备的清洗装置100的侧视图。从图1之中可以看出，传统的槽式清洗机系统的设计中，晶圆盒由清洗机101或者102的位置进入清洗机，然后由传输部分103导入清洗工艺区域104。但是传输部分既需要传送未经处理的晶圆，也需要传送洗净后的晶圆，这就要求对传输部分做出具体的高效率的搬运设计。这样的搬运设计将直接影响传输部分的产能，进而影响清洗机的产能。如果需用同时配备两套传输部件来解决这个问题，不仅增加成本也增加了占地面积，所以产量受限。针对该问题，依据本公开内容的清洗装置的晶圆存取装置用于移入晶圆的第一接触点和用于移出晶圆的第二接触点不同，并且所述晶圆搬运装置用于未清洗的晶圆的第三接触点不同于用于清洗后的晶圆的第四接触点，这就确保了同一套晶圆存取装置和晶圆搬运装置通过不同的接触点的设计既能够处理未经清洗的晶圆，也能够处理清洗后的晶圆，从而提高传输部分的产能，这也是提高整个半导体设备的产能里重要的一环。
本发明的目的旨在解决现有技术中存在的上述问题和缺陷中的至少一方面，即至少能够提高半导体设备的传输部分的产能。针对该技术问题，本公开内容基于半导体湿法设备多化学药液组合以及多工艺腔体要求而开发出一种清洗装置。具体而言，图2示出了依据本公开内容的用于半导体设备的清洗装置200的侧视图。从图2之中可以看出，本公开内容提出了用于晶圆的清洗装置200，所述清洗装置200具有晶圆传输区(图中202至204所示出的区域)和晶圆清洗区(图中204右侧的区域)，其中，所述清洗装置200包括：
晶圆存取装置202，所述晶圆存取装置202被构造用于将晶圆移入与所述晶圆清洗区相邻的晶圆传输区或者将晶圆移出所述晶圆传输区，其中，所述晶圆存取装置用于移入晶圆的第一接触点和用于移出晶圆的第二接触点不同；
晶圆搬运装置204，所述晶圆搬运装置204被构造用于将未清洗的晶圆从所述晶圆传输区移至所述晶圆清洗区或者将清洗后的晶圆从所述晶圆清洗区移至所述晶圆传输区，其中，所述晶圆搬运装置204用于未清洗的晶圆的第三接触点不同于用于清洗后的晶圆的第四接触点；以及
至少两个清洗槽207，所述至少两个清洗槽207位于所述晶圆清洗区并且被构造用于清洗进入所述晶圆清洗区的晶圆。
在依据本公开内容的清洗装置之中，由于晶圆存取装置202用于移入晶圆的第一接触点和用于移出晶圆的第二接触点不同，并且所述晶圆搬运装置204用于未清洗的晶圆的第三接触点不同于用于清洗后的晶圆的第四接触点，这就确保了同一套晶圆存取装置202和晶圆搬运装置204通过不同的接触点的设计既能够处理未经清洗的晶圆，也能够处理清洗后的晶圆，从而提高传输部分的产能，这也是提高整个半导体设备的产能里重要的一环。
再者，所述清洗装置200还包括第二暂存区域205，所述第二暂存区域205被设置在所述晶圆清洗区并且被构造用于暂时存放清洗后的晶圆。以这样的方式能够协调晶圆搬运装置204和工艺腔体的工作时序，使得工艺腔体的处理不需要严格按照晶圆搬运装置204的空闲时间来规划，进而提高了依据本公开内容的清洗装置200的设计灵活度并且提高了依据本公开内容的清洗装置200的产能。
进一步优选地，所述晶圆搬运装置204包括第一搬运装置和第二搬运装置，其中，所述第一搬运装置被构造用于将未清洗的晶圆从所述晶圆传输区移至所述晶圆清洗区并且所述第二搬运装置被构造用于将清洗后的晶圆从所述晶圆清洗区移至所述晶圆传输区。以这样的方式，使得依据本公开内容的清洗装置200既可以实现将未清洗的晶圆从所述晶圆传输区移至所述晶圆清洗区，也能够实现将清洗后的晶圆从所述晶圆清洗区移至所述晶圆传输区，这将进一步简化依据本公开内容的清洗装置200的结构并且提高了依据本公开内容的清洗装置200的产能。
此外，传统的槽式清洗机系统的设计中，传送机构部分到工艺腔体需要还有单独滑轨机构运送到工艺区的传送机器人GTR(global transfer robot)，这一方面提高了传统的清洗机的复杂度，另一方面也限制了清洗机的产能。针对该问题，依据本公开内容的清洗装置的新设计是直接由传送机构传递给GTR，也节省了调度的时间，增加了依据本公开内容的清洗装置的产能。具体而言，所述晶圆搬运装置204被构造用于将未清洗的晶圆从所述晶圆传输区直接移至位于所述晶圆清洗区的第一暂存区域206处。以这样的方式能够取代传统半导体设备中的导轨，实现在无需导轨的情况下将未清洗的晶圆从所述晶圆传输区直接移至位于所述晶圆清洗区的第一暂存区域206，从而简化了半导体设备的结构并且确保了半导体设备的稳定性。
需要经过不同的工艺腔体处理的晶圆在每个工艺腔体中的处理时间是不一样的。如果全部采取顺序处理的方式，那么处理较快的工艺腔体必然要等待处理较慢的工艺腔体。如何解决工艺腔体不同的处理效率之间的矛盾也成为了急需解决的技术问题。
在根据本公开内容的一个示例性的实施例之中，所述清洗装置200还包括：工艺传输装置209，所述工艺传输装置209被设置在所述晶圆清洗区并且所述工艺传输装置209被构造用于将未清洗的晶圆从所述第一暂存区域206取出并且将清洗后的晶圆传输至所述第二暂存区域205。以这样的方式，依据本公开内容所公开的工艺传输装置209既能够将未清洗的晶圆从所述第一暂存区域206取出，也能够在其经过清洗之后被传输至所述第二暂存区域205。
为了匹配不同的工艺腔体的处理时间的长短即处理效率的不同，在根据本公开内容的一个示例性的实施例之中，所述清洗装置200还包括：至少一个第三暂存区域208，所述至少一个第三暂存区域208中的每个第三暂存区域208与所述至少两个清洗槽中的一个清洗槽207相关联。以这样的方式能够将处理时间较短的工艺腔体207处理后的晶圆进行暂存，从而使得其处理效率得以发挥，而不用等待，这将进一步提高依据本公开内容的清洗装置200的产能。由于依据本公开内容的清洗装置在传统槽式工艺流程的过程中加了多处暂存区域208的设计，从而大大提高了传输产能以及工艺产能。与此同时给传输部分向工艺部分传输的窗口配备有两个通道，一进一出，脏净片通道互不干扰，洁净度有所保证，总体传输产能也有所提升。此外，因为依据本公开内容的清洗装置200在工艺区域内对应酸液槽的位置有对应的暂存区域208设计，这些暂存区域208用于一些工艺时间长的工艺腔体被占用，下一批晶圆可以进入暂存区域208等待，同时也不影响工艺腔体部分GTR搬运下一批晶圆进入前位工艺腔体清洗。这么做一方面能够合理地优化各个工艺腔体的工作时隙以及工作效率，另一方面也能够最大化发挥各个工艺腔体的处理效率，进而能够提高依据本公开内容的清洗装置200的处理效率，使得其相较于传统的清洗机能够在效率方面得到很大提升。
在根据本公开内容的一个示例性的实施例之中，所述清洗装置200还包括：晶圆翻转装置203，所述晶圆翻转装置203被构造用于将从所述晶圆存取装置202接收的晶圆进行翻转操作或者用于将从所述晶圆搬运装置204接收的晶圆进行翻转操作。以这样的方式使得晶圆能够在水平放置的状态和竖直方式的状态之间切换，从而能够满足晶圆处理的需要。
在根据本公开内容的一个示例性的实施例之中，所述清洗装置还具有晶圆存储区201，所述清洗装置还包括：晶圆存储装置(图中未示出)，所述晶圆存储装置(图中未示出)被设置在所述晶圆存储区201并且被构造用于分别存储未清洗的晶圆和清洗后的晶圆。更为优选地，在根据本公开内容的一个示例性的实施例之中，所述清洗装置200还包括控制器，所述控制器(图中未示出)被构造用于控制所述晶圆存取装置202、所述晶圆搬运装置204的工作时隙。
此外，依据本公开内容的第二方面提出了一种半导体设备，所述半导体设备包括依据本公开内容的第一方面所提出的清洗装置200。
在此，依据本公开内容的半导体设备例如能够被构造为用于清洗晶圆的设备，例如能够包括多层式湿化学处理设备，其包括的位于下层的清洗单元和位于上层的清洗单元，这些清洗单元能够以上下叠置的方式进行布置，这一方面提高了清洗效率另一方面也减小了湿化学处理设备的占用面积，降低场地成本。在此，所述多层式湿化学处理设备例如能够是一种应用于太阳能行业的多层链式湿化学处理设备，包括但不限于水平酸刻蚀机(抛光、制绒)，碱刻蚀机(抛光、制绒)，链式水平电化学刻蚀机，链式单面双面清洗机，链式水平电镀机，光诱导电镀机，化学镀设备等湿化学处理设备。
综上所述，在依据本公开内容的清洗装置之中，由于晶圆存取装置用于移入晶圆的第一接触点和用于移出晶圆的第二接触点不同，并且所述晶圆搬运装置用于未清洗的晶圆的第三接触点不同于用于清洗后的晶圆的第四接触点，这就确保了同一套晶圆存取装置和晶圆搬运装置通过不同的接触点的设计既能够处理未经清洗的晶圆，也能够处理清洗后的晶圆，从而提高传输部分的产能，这也是提高整个半导体设备的产能里重要的一环。
以上仅为本公开的实施例可选实施例，并不用于限制本公开的实施例，对于本领域的技术人员来说，本公开的实施例可以有各种更改和变化。凡在本公开的实施例的精神和原则之内，所作的任何修改、等效替换、改进等，均应包含在本公开的实施例的保护范围之内。
虽然已经参考若干具体实施例描述了本公开的实施例，但是应该理解，本公开的实施例并不限于所公开的具体实施例。本公开的实施例旨在涵盖在所附权利要求的精神和范围内所包括的各种修改和等同布置。所附权利要求的范围符合最宽泛的解释，从而包含所有这样的修改及等同结构和功能。

Claims (10)

1.一种用于晶圆的清洗装置，其特征在于，所述清洗装置具有晶圆传输区和晶圆清洗区，其中，所述清洗装置包括：
晶圆存取装置，所述晶圆存取装置被构造用于将晶圆移入与所述晶圆清洗区相邻的晶圆传输区或者将晶圆移出所述晶圆传输区，其中，所述晶圆存取装置用于移入晶圆的第一接触点和用于移出晶圆的第二接触点不同；
晶圆搬运装置，所述晶圆搬运装置被构造用于将未清洗的晶圆从所述晶圆传输区移至所述晶圆清洗区或者将清洗后的晶圆从所述晶圆清洗区移至所述晶圆传输区，其中，所述晶圆搬运装置用于未清洗的晶圆的第三接触点不同于用于清洗后的晶圆的第四接触点；以及
至少两个清洗槽，所述至少两个清洗槽位于所述晶圆清洗区并且被构造用于清洗进入所述晶圆清洗区的晶圆。
2.根据权利要求1所述的清洗装置，其特征在于，所述晶圆搬运装置被构造用于将未清洗的晶圆从所述晶圆传输区直接移至位于所述晶圆清洗区的第一暂存区域。
3.根据权利要求1所述的清洗装置，其特征在于，所述清洗装置还包括第二暂存区域，所述第二暂存区域被设置在所述晶圆清洗区并且被构造用于暂时存放清洗后的晶圆。
4.根据权利要求1所述的清洗装置，其特征在于，所述晶圆搬运装置包括第一搬运装置和第二搬运装置，其中，所述第一搬运装置被构造用于将未清洗的晶圆从所述晶圆传输区移至所述晶圆清洗区并且所述第二搬运装置被构造用于将清洗后的晶圆从所述晶圆清洗区移至所述晶圆传输区。
5.根据权利要求3所述的清洗装置，其特征在于，所述清洗装置还包括：
工艺传输装置，所述工艺传输装置被设置在所述晶圆清洗区并且所述工艺传输装置被构造用于将未清洗的晶圆从所述第一暂存区域取出并且将清洗后的晶圆传输至所述第二暂存区域。
6.根据权利要求1所述的清洗装置，其特征在于，所述清洗装置还包括：
至少一个第三暂存区域，所述至少一个第三暂存区域中的每个第三暂存区域与所述至少两个清洗槽中的一个清洗槽相关联。
7.根据权利要求1所述的清洗装置，其特征在于，所述清洗装置还包括：
晶圆翻转装置，所述晶圆翻转装置被构造用于将从所述晶圆存取装置接收的晶圆进行翻转操作或者用于将从所述晶圆搬运装置接收的晶圆进行翻转操作。
8.根据权利要求1所述的清洗装置，其特征在于，所述清洗装置还具有晶圆存储区，所述清洗装置还包括：
晶圆存储装置，所述晶圆存储装置被设置在所述晶圆存储区并且被构造用于分别存储未清洗的晶圆和清洗后的晶圆。
9.根据权利要求1所述的清洗装置，其特征在于，所述清洗装置还包括控制器，所述控制器被构造用于控制所述晶圆存取装置、所述晶圆搬运装置的工作时隙。
10.一种半导体设备，其特征在于，所述半导体设备包括根据权利要求1至9中任一项所述的清洗装置。
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