CN207357663U - 喷嘴清洗装置及晶圆清洗装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种喷嘴清洗装置，包括清洗槽、所述清洗槽上表面设置有开口；设置在所述清洗槽至少一侧面的冲洗管，所述冲洗管的出液管口朝向所述喷嘴；设置在所述清洗槽至少一侧面的进口，所述进口连接所述冲洗管。所述喷嘴清洗装置可以自动清洗喷嘴，不用人工干预，节省人工成本。

Description

喷嘴清洗装置及晶圆清洗装置

技术领域

本实用新型涉及一种半导体工艺装置，尤其涉及一种喷嘴清洗装置及晶圆清洗装置。

背景技术

在集成电路工艺制造中，晶体三极管、二极管、电容、电阻以及金属层的各种物理部件在晶圆表面或表层内构成。这些部件通过光刻工艺过程，最终在晶圆上保留特征图形的部分。光刻工艺(Lithographic Process)生产的目标是根据电路设计的要求，生成尺寸精确的特征图形，并且在晶圆表面的位置正确且与其它部件(parts)的关联正确。

在光刻掩膜形成的步骤中，需要对晶圆或掩膜上涂抹一层物质，如光刻胶等，然后对晶圆进行下一步处理，光刻胶显影后晶圆表面会留有残留物质，通常是采用喷嘴对晶圆进行冲洗，现有技术中的喷嘴为长条形结构或圆柱形结构，包括外部固定装置和多个的喷头，所述外部固定装置固定设置所述喷头上。在清洗的步骤中，将所述喷嘴对准晶圆，匀速运动的同时进行旋转、冲洗。然而，在长时间使用后，所述喷嘴的喷头中会有很多残留物，残留物会阻塞喷头，使残留物喷射到晶圆上，在旋转作用下，残留物以近似环状分布在晶圆表面上，在晶圆上形成环状残留缺陷(如图1所示)，对后续工艺造成影响，甚至损坏晶圆。

为了保证光刻步骤的顺利进行，需要定期清洁喷嘴。普通的清洗可以是直接对喷嘴进行擦拭，不需拆卸喷嘴，但长时间使用后，擦洗不到的污垢长期堆积在喷嘴内部，这时普通的擦拭就不能彻底清洗喷嘴了，就需要必要的清洗，现有技术中是将喷嘴从固定装置上全部拆卸下来，再将喷嘴放到清洗池中用化学物质进行清洗，达到彻底清除喷嘴上的污垢。

然而，现有技术中拆卸喷嘴、清洗喷嘴的清洗步骤会产生以下几个问题：1、安装喷嘴的工序非常复杂，每次清洗都要拆卸和重新安装，故清洗过程浪费时间，降低效率；2、所述喷嘴的喷头非常脆弱，在拆卸安装的过程中非常容易收到损坏；3、所述喷嘴安装到固定装置时需要对准安装基线，由于安装工序复杂，会造成固定装置没有对准基线，一旦没有对准，就会使所述喷嘴的喷出的物质不均匀，影响后续工艺，甚至造成损失。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是，提供一种在清洗喷嘴过程中不需要拆卸就可以自动清洗喷嘴的装置。

为解决上述问题，本实用新型提供一种喷嘴清洗装置，包括清洗槽、所述清洗槽上表面设置有开口；设置在所述清洗槽至少一侧面的冲洗管，所述冲洗管的出液管口朝向所述喷嘴；设置在所述清洗槽至少一侧面的进口，所述进口连接所述冲洗管。

可选地，所述喷嘴清洗装置的进口中通入有去离子水和保护气体。

可选地，所述进口包含第一区和至少部分设置于所述第一区内的第二区。

可选地，所述冲洗管的喷射方向与水平方向的夹角为5度-20度。

可选地，所述进口还包含第一入口、第二入口，通过所述第一入口向所述清洗槽通入所述去离子水，通过所述第二入口向所述清洗槽通入所述保护气体。

可选地，所述喷嘴清洗装置还包括流量控制装置，所述流量控制装置用于控制所述保护气体及所述去离子水的流量。

可选地，所述清洗槽上表面的开口面积占所述清洗槽上表面面积的5％-50％。

可选地，所述清洗槽长度为20cm-40cm，宽度为8cm-15cm，高度为10-30cm。

可选地，所述清洗槽的材料为不锈钢。

可选地，所述喷嘴清洗装置上还设置有固定装置，所述固定装置用于将所述喷嘴固定在所述清洗装置上。

本实用新型还包括一种晶圆清洗装置，包括上述的喷嘴清洗装置。

综上所述，本实用新型提供了一种喷嘴清洗装置，所述喷嘴清洗装置可以自动清洗喷嘴，不用人工干预，节省人工成本。

进一步的，本实用新型的喷嘴清洗装置中，进口通入有保护气体及去离子水，可以使得喷射到喷嘴上的去离子水更加均匀，清洗效率更高。

进一步的，本实用新型的喷嘴清洗装置中，所述清洗槽上表面的开口面积占所述清洗槽上表面面积的5％-50％，防止去离子水溅出清洗槽，污染仪器或晶圆。

进一步的，所述喷嘴清洗装置的结构简单，且采用不锈钢材料，故成本低，不易磨损。

附图说明

图1为晶圆环状缺陷示意图；

图2为本实用新型一实施例中喷嘴清洗装置的结构示意图；

图3为本实用新型中喷嘴清洗装置一实施例结构示意图；

图4为本实用新型中喷嘴清洗装置一实施例清洗槽的结构示意图；

图5为本实用新型中喷嘴清洗装置一实施例冲洗管的结构示意图；

图6为本实用新型中喷嘴清洗装置一实施例垂直横截面的结构示意图；

图7是本实用新型一实施例中进口的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本实用新型的内容作进一步说明。当然本实用新型并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本实用新型的保护范围内。

其次，本实用新型利用示意图进行了详细的表述，在详述本实用新型实例时，为了便于说明，示意图不依照一般比例局部放大，不应以此作为对本实用新型的限定。

图2为晶圆清洗装置的结构示意图，在晶圆清洗装置顶部，导轨11上设置有本实用新型设计的喷嘴清洗装置10，如虚线区域所示。喷嘴清洗装置10可以沿导轨方向运动。本实用新型一实施例提供的喷嘴保护装置10具体结构如图3所示。

图3为本实用新型中喷嘴清洗装置实施例的结构示意图，喷嘴清洗装置10包含清洗槽101、冲洗管102、进口105。清洗槽101的上表面设置有开口106，喷嘴104穿过开口106，伸入清洗槽101内部。冲洗管102设置在清洗槽101的至少一个侧面，冲洗管102的出液管口朝向喷嘴104,清洗槽的至少一个侧面上设置有进口105，进口105与冲洗管102相连通，去离子水或保护气体从进口105中进入，被输送至冲洗管102，从冲洗管102中喷射出来，喷射至喷嘴104的表面，从而清洗喷嘴104上的杂质，防止杂质掉落在晶圆上，引起晶圆缺陷。

喷嘴104固定在固定装置103上，固定装置103可以是机械臂，固定的方式可以是机械连接，机械臂可以带动喷嘴104在各个方向上做平移或旋转运动。在清洗时可以利用所述固定装置103将所述喷嘴104固定连接在喷嘴清洗装置10上，则在清洗过程中不需要人监护或操作，节省了人力成本。

可选地，本实用新型中清洗槽101具体尺寸如图4所示。清洗槽101长度L为20cm-40cm，例如长度L为25cm或30cm或35cm。宽度W为8cm-15cm，例如宽度W为9cm或11.5cm或13cm。高度H为10-30cm，例如高度H为15cm或20cm或25cm。这些尺寸的选择与现有晶圆清洗装置的尺寸有关，尺寸过大则无法与现有的晶圆清洗装置相匹配，尺寸过小则无法起到良好的清洗效果。清洗槽上表面设置有开口106，开口106的宽度W2的宽度范围为1.5cm-3.5cm，例如开口106的宽度W2为2.5cm。清洗槽上表面第一宽度W1和第三宽度W3的宽度范围为3cm-6cm，例如第一宽度W1和第三宽度W3为4.5cm。

本实用新型的一实施例中，开口106仅占据清洗槽上表面的一部分，例如，清洗槽上表面的开口面积占所述清洗槽上表面面积的5％-50％，这样的设置使得冲洗管102在清洗喷嘴104时，喷射出来的水不会溅射到清洗槽101外部，防止仪器及晶圆的进一步污染。开口106的宽度越大，喷嘴104越容易伸入清洗槽101中进行清洗，而开口106的宽度越小，冲洗管溅射到清洗槽101外的水越少，防止污染清洗槽101外部的仪器及晶圆。

请参考图5，冲洗管102进一步包含冲洗头1021和冲洗支架1022，冲洗头1021可以相对冲洗支架1022做旋转、平移运动，使得冲洗头1021可以调整向喷嘴104喷射去离子水、保护气体的方向，从而可进行多角度、全方位的清洗。冲洗头1021和冲洗支架1022之间可以通过机械方式连接。

请参考图6，图6为本实用新型中喷嘴清洗装置一实施例的垂直横截面的结构示意图，结合图6，所述清洗槽101的垂直截面为矩形或梯形，冲洗管102的喷射方向与水平方向的夹角θ为5度-20度，例如冲洗管102与水平方向的夹角θ为10度。例如，清洗槽半长度为L1，两侧冲洗管喷射的中心点距离清洗槽上表面高度为H1，则有：H1＝L1*tanθ。根据θ的角度不同，可以调节冲洗管喷射到喷嘴的位置，优选地，H1的取值范围为1-3cm，例如2cm。

请参照图7，图7是本实用新型一实施例中进口105的结构示意图，进口包含第一入口1051、第二入口1052，通过第一入口1051向所述清洗槽通入去离子水，通过第二入口1052向所述清洗槽通入保护气体。可选地，保护气体可以是氮气。去离子水和氮气通过进口，与冲洗管102相连接，去离子水与氮气喷射在喷嘴104上，进行清洗。保护气体使得去离子水水流喷射时更加分散、均匀，因此能够覆盖更大的清洗面积，此外保护气体还具有干燥喷嘴的作用。

进口105还包括第一区1054和部至少部分设置于第一区内的第二区1053，这样的结构可以使去离子水和氮气分布更均匀。

可选地，本实用新型的喷嘴清洗装置进一步包括流量控制装置，用于控制保护气体及去离子水的流量，流量控制装置具体包括：压力表、调节阀、流量计，可以采用上述流量控制装置调节喷射到喷嘴104表面的气体、去离子水的量，从而控制各清洗阶段的清洗强度。

进一步的，所述清洗槽的材料可以为不锈钢。在清洗过程中，需要用化学物质，例如IPA(异丙烯基乙炔)等物质进行清洗，具有腐蚀性，故成本低廉、耐腐蚀较好的不锈钢为所述清洗槽的较佳材料。此外，由于晶圆清洗装置多采用不锈钢为材质，因此本实用新型选用不锈钢作为清洗槽的材料使仪器整体统一，减小由于材料适配性差引起的磨损等问题。

本实用新型的使用步骤的一个实施方式如下，在清洗前，机械臂可以发生移动，以调整喷嘴的位置，在调整到合适位置后，机械臂即可保持不动，进入清洗阶段。第一阶段，冲洗管102向喷嘴104喷射氮气及去离子水，对喷嘴104起到初步润湿的作用，喷射时间可以为5s-15s，例如10s；第二阶段，停止向喷嘴104喷射氮气及去离子水，停止时间可以为20s-40s，例如30s，第二阶段，去离子水浸润喷嘴104；第三阶段，冲洗管102向喷嘴104喷射大量氮气及去离子水，对喷嘴104起到清洗作用，去除喷嘴104表面的杂质，清洗时间可以为50-70s，例如60s；第四阶段，冲洗管102向喷嘴104喷射氮气，喷射时间可以为20s-40s，例如30s，第四阶段中氮气起干燥作用。

可选地，在清洗槽中可以加入清洗液，如将IPA倒入所述喷嘴清洗装置中，然后将所述喷嘴清洗装置对准所述喷嘴，将所述喷嘴浸没入所述清洗槽后，固定所述喷嘴清洗装置，待清洗一段时间取下所述喷嘴清洗装置，再对喷嘴104进行上述的清洗过程。

本实用新型还包括一种晶圆清洗装置，包括上述的喷嘴清洗装置。

综上所述，本实用新型提供了一种喷嘴清洗装置，所述喷嘴清洗装置可以自动清洗喷嘴，不用人工干预，节省人工成本。

进一步的，本实用新型的喷嘴清洗装置中，进口通入有保护气体及去离子水，可以使得喷射到喷嘴上的去离子水更加均匀，清洗效率更高。

进一步的，本实用新型的喷嘴清洗装置中，所述清洗槽上表面的开口面积占所述清洗槽上表面面积的5％-50％，防止去离子水溅出清洗槽，污染仪器或晶圆。

进一步的，所述喷嘴清洗装置的结构简单，且采用不锈钢材料，故成本低，不易磨损。

虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本实用新型，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本实用新型的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (11)

1.一种喷嘴清洗装置，其特征在于，包括清洗槽、所述清洗槽上表面设置有开口；

设置在所述清洗槽至少一侧面的冲洗管，所述冲洗管的出液管口朝向所述喷嘴；

设置在所述清洗槽至少一侧面的进口，所述进口连接所述冲洗管。

2.如权利要求1所述的喷嘴清洗装置，其特征在于，所述喷嘴清洗装置的进口中通入有去离子水和保护气体。

3.如权利要求2所述的喷嘴清洗装置，其特征在于，所述进口包含第一区和至少部分设置于所述第一区内的第二区。

4.如权利要求1所述的喷嘴清洗装置，其特征在于，所述冲洗管的喷射方向与水平方向的夹角为5度-20度。

5.如权利要求2中所述的喷嘴清洗装置，其特征在于，所述进口还包含第一入口、第二入口，通过所述第一入口向所述清洗槽通入所述去离子水，通过所述第二入口向所述清洗槽通入所述保护气体。

6.如权利要求2中所述的喷嘴清洗装置，其特征在于，所述喷嘴清洗装置还包括流量控制装置，所述流量控制装置用于控制所述保护气体及所述去离子水的流量。

7.如权利要求1所述的喷嘴清洗装置，其特征在于，所述清洗槽上表面的开口面积占所述清洗槽上表面面积的5％-50％。

8.如权利要求1所述的喷嘴清洗装置，其特征在于，所述清洗槽长度为20cm-40cm，宽度为8cm-15cm，高度为10-30cm。

9.如权利要求1至8中任意一项所述的喷嘴清洗装置，其特征在于，所述清洗槽的材料为不锈钢。

10.如权利要求1至8中任意一项所述的喷嘴清洗装置，其特征在于，所述喷嘴清洗装置上还设置有固定装置，所述固定装置用于将所述喷嘴固定在所述喷嘴清洗装置上。

11.一种晶圆清洗装置，包括如权利要求1-10任意一项所述的喷嘴清洗装置。