CN213988837U - 晶圆双面清洗设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种晶圆双面清洗设备，包括晶圆承载装置、第一清洗组件及第二清洗组件，晶圆承载装置用于承载晶圆，第一清洗组件及第二清洗组件用于对晶圆的两个待清洗表面进行清洗；第一清洗组件及第二清洗组件均包括海绵刷、氨水供应装置及去离子水供应装置，氨水供应装置位于海绵刷背离待清洗晶圆的一侧，且氨水供应装置与氨水供应源相连接；去离子水供应装置与海绵刷相邻，用于将去离子水供应至海绵刷，且去离子水供应装置与去离子水供应源相连接。本实用新型利用氨水使污染物活性化，利用海绵刷的摩擦力将颗粒物去除，并在海绵刷和晶圆之间形成流体保护层，在提高清洁效果的同时可以有效减少晶圆损伤，提高清洗良率。

Description

晶圆双面清洗设备

技术领域

本实用新型涉及半导体技术领域，特别是涉及一种晶圆双面清洗设备。

背景技术

微细颗粒通常是通过诸如范德瓦尔斯力和静电吸附力等附着于晶圆表面，要想有效去除晶圆表面的颗粒，清洗时需要使用比这些吸附力更大的力度。

现有的清洗设备通常使用多种化学品对晶圆进行RCA清洗。RCA清洗是使用SC-1清洗液(又称为APM，包括NH4OH/H2O2/H2O)和SC-2清洗液(又称为HPM，包括HCL/H2O2/H2O)进行的晶圆清洗方法，之后经多次改良才形成现在的晶圆清洗技术。

晶圆上的颗粒污染的来源包括无尘室、防尘服以及人体产生的剥离物(比如皮肤组织、头皮屑等)，以及原材料、设备产生的颗粒及反应生成物等。从其构成来看，又可以分为有机物、无机物(比如硅氧化物等)和金属(比如不锈钢、铝等)。称之为晶圆表面的颗粒物污染从发生源、组成或是附着形态方面来看又有多种类型。去除这类颗粒污染的有效方法通常是采用氨水或强碱等碱性清洗剂进行的湿法清洗。其原理是通过硅刻蚀将颗粒物剥离以及在碱性溶液中，避免颗粒物再附着于同样为零电位的具有相同极性的晶圆表面，由此将晶圆表面的颗粒物有效去除。

但是这种通过纯化学反应去除颗粒物的方法有其局限性，比如有些颗粒物不会被腐蚀而难以去除，而用强碱可能造成过度腐蚀损伤晶圆，因而在此基础上引入了超声波清洗法。但超声清洗因静电导致绝缘性被破坏、刮伤或是晶圆表面损伤等副作用。此外，超声波清洗在用于清洗尺寸大于0.2μm以上的颗粒时难以起到较好的清洗效果。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种晶圆双面清洗设备，用于解决现有技术中采用纯化学清洗难以去除所有类型的污染物，而且可能造成过度腐蚀损坏晶圆，而使用超声清洗容易导致晶圆损伤，且超声清洗在用于清洗尺寸大于0.2μm以上的颗粒时难以起到较好的清洗效果等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种晶圆双面清洗设备，包括晶圆承载装置、第一清洗组件及第二清洗组件，晶圆承载装置用于承载晶圆，第一清洗组件及第二清洗组件用于对晶圆的两个待清洗表面进行清洗；所述第一清洗组件及第二清洗组件均包括海绵刷、氨水供应装置及去离子水供应装置，所述氨水供应装置位于所述海绵刷背离待清洗晶圆的一侧，且所述氨水供应装置与氨水供应源相连接；所述去离子水供应装置与所述海绵刷相邻，用于将去离子水供应至所述海绵刷，且所述去离子水供应装置与去离子水供应源相连接。

可选地，所述海绵刷为圆筒状结构，所述去离子水供应装置嵌设于所述海绵刷内。

可选地，所述氨水供应装置包括氨水供应管路及设置于所述氨水供应管路上的多个喷嘴，所述多个喷嘴沿平行晶圆径向的方向间隔排布于所述氨水供应管路上。

可选地，所述去离子水供应装置包括去离子水管路，所述去离子水管路上设置有喷嘴。

更可选地，所述喷嘴为多个，多个喷嘴在所述去离子水管路的表面呈多行多列排布。

可选地，所述海绵刷、氨水供应装置及去离子水供应装置的长度均不小于晶圆的直径。

可选地，所述晶圆承载装置包括多个滚轴，所述多个滚轴间隔分布，待清洗的晶圆被所述多个滚轴夹持住。

可选地，所述海绵刷包括PVA海绵刷，所述海绵刷表面设置有凸点结构。

可选地，所述晶圆双面清洗设备还包括旋转装置，与所述晶圆和/或所述海绵刷相连接。

可选地，所述晶圆双面清洗设备还包括UV灯，用于对晶圆进行干燥。

如上所述，本实用新型的晶圆双面清洗设备，具有以下有益效果：本实用新型的晶圆双面清洗设备经改善的结构设计，一方面可通过氨水供应装置向晶圆表面喷洒氨水以使晶圆表面的污染物活性化，另一方面采用具有亲水性表面的海绵刷摩擦晶圆表面，以通过摩擦力和流体力学的作用将颗粒物去除，且在此过程中，可通过去离子水供应装置向海绵刷上供应去离子水，以使海绵刷和晶圆之间形成一层薄薄的流体保护层以调整海绵刷和晶圆之间的接触力度，防止晶圆损伤。本实用新型结构简单，使用方便，在提高清洁效果的同时可以有效减少晶圆损伤，提高清洗良率。

附图说明

图1显示为本实用新型提供的晶圆双面清洗设备的结构示意图。

图2显示为本实用新型提供的晶圆双面清洗设备中的去离子水供应装置的效果示意图。

元件标号说明

10 晶圆

11 晶圆承载装置

12 海绵刷

121 凸点结构

13 氨水供应装置

14 去离子水供应装置

15 氨水供应源

16 去离子水供应源

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

请参阅图1至图2。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质技术内容的变更下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

现有的晶圆清洗方法主要包括纯化学清洗和超声清洗，但这两种方法均存在不足，比如纯化学清洗难以去除所有的污染物，且容易因过度腐蚀造成晶圆损伤，而超声清洗则容易造成晶圆刮伤，且难以去除大颗粒的污染物，而本实用新型提供了一种改善方案。

具体地，如图1至图2所示，本实用新型提供一种晶圆双面清洗设备，包括晶圆承载装置11、第一清洗组件及第二清洗组件，晶圆承载装置11用于承载晶圆10，第一清洗组件及第二清洗组件用于对晶圆10的两个待清洗表面进行清洗，因而这两个清洗组件通常位于待清洗晶圆10的相对两侧；所述第一清洗组件及第二清洗组件均包括海绵刷12、氨水供应装置13及去离子水供应装置14，所述氨水供应装置13位于所述海绵刷12背离待清洗晶圆10的一侧，且所述氨水供应装置13与氨水供应源15相连接，两个清洗组件可连接至相同或不同的氨水供应源15；所述去离子水供应装置14与所述海绵刷12相邻，用于将去离子水供应至所述海绵刷12，且所述去离子水供应装置14与去离子水供应源16相连接，同样地，同一清洗组件可连接至相同或不同的去离子水供应源16。

采用本实用新型的晶圆双面清洗设备进行晶圆的双面清洗时，首先可先通过氨水供应装置13向晶圆10表面喷洒氨水以使晶圆10表面的污染物活性化，然后采用具有亲水性表面的海绵刷12摩擦晶圆10表面(此过程中可以持续向晶圆10表面喷洒氨水，也可以阶段性喷洒，或者仅在初始时喷洒，具体可以根据工艺需要而定，本实施例中不做严格限制)，以通过摩擦力和流体力学的作用将被氨水活性处理的颗粒物去除。在此过程中，通过去离子水供应装置14向海绵刷12上供应去离子水，以使海绵刷12和晶圆10之间具有一层薄薄的流体保护层以调整海绵刷12和晶圆10之间的接触力度，防止晶圆10损伤；之后可以向晶圆10表面喷洒超纯水(超纯水可以通过氨水供应装置13供应或者通过单独的超纯水供应装置供应，具体不限，即设备还可以包括超纯水供应装置)以将浮游的颗粒物去除。本实用新型结构简单，使用方便，在提高清洁效果的同时可以有效减少晶圆损伤，提高清洗良率。

为使所述海绵刷12和晶圆10接触时能产生均匀的摩擦力，所述海绵刷12为圆筒状结构，所述去离子水供应装置14嵌设于所述海绵刷12内。在一示例中，所述去离子水供应装置14包括去离子水管路(去离子水管路可以同时起到供应去离子水和支撑海绵刷12的作用)，所述去离子水管路上设置有喷嘴，所述喷嘴可以是所述去离子水管路上的多个喷水口，也可以是多个可拆卸连接于所述去离子水管路上的独立结构，或者说喷嘴和去离子水管路可以是一体结构，也可以是组合结构。在进一步的示例中，为使去离子水能够均匀地分布于海绵刷12的表面，所述喷嘴为多个，多个喷嘴在所述去离子水管路的表面呈多行多列排布。在清洗过程中，去离子水呈放射状喷洒到海绵刷12表面，并可透过海绵刷12喷洒到晶圆10表面，该过程如图2所示，其中图2中的箭头示意去离子水的流向。

作为示例，所述氨水供应装置13包括氨水供应管路及设置于所述氨水供应管路上的多个喷嘴，所述多个喷嘴沿平行晶圆10径向的方向间隔排布于所述氨水供应管路上，以使氨水能够尽量均匀地喷洒到海绵刷12表面和晶圆10表面。氨水的纯度可以根据需要设置，本实施例中，作为示例，氨水的质量百分比浓度为0.5～1.0wt％，清洗时间可以根据需要而定，具体不做限制。

为确保清洗过程对晶圆10表面的全覆盖，在一示例中，所述海绵刷12、氨水供应装置13及去离子水供应装置14的长度均不小于晶圆10的直径，且优选各结构的中心与晶圆10中心一致(比如海绵刷12的中心线与晶圆10的直径重合)。当然，在其他示例中，也可以通过调整各结构的角度，比如调整喷嘴角度来确保氨水和去离子水能均匀喷射到晶圆10表面。

作为示例，所述晶圆承载装置11包括多个滚轴，所述多个滚轴间隔分布，待清洗的晶圆10被所述多个滚轴夹持住。比如，多个滚轴上设置有凹槽，而晶圆10的边缘嵌设于滚轴的凹槽上以被夹持。

所述海绵刷12包括但不限于PVA(聚乙烯醇树脂)海绵刷12。采用PVA材质的海绵刷12，不仅因为其有良好的亲水性，而且具有良好的吸液能力及高弹性、耐溶剂及耐磨等性能，不仅可以确保去离子水在其表面均匀分布，而且可以提高摩擦的均匀性，不会因自身脱屑造成新的污染。为进一步增大和晶圆10之间的摩擦力以增强清洗效果，作为示例，所述海绵刷12表面设置有凸点结构121，所述凸点结构121可以在海绵刷12表面均匀分布。

为进一步提高清洗效果，作为示例，所述晶圆双面清洗设备还包括旋转装置(未示出)，与所述晶圆10和/或所述海绵刷12相连接，在晶圆10清洗过程中对晶圆10进行旋转，可以利用离心力使晶圆10表面的浮游颗粒物加速去除。且在完成晶圆10的清洗后，可以通过对晶圆10进行旋转，以利用离心力加速液体的脱落而对晶圆10进行干燥。

在其他示例中，所述晶圆双面清洗设备还包括UV灯(未示出)，用于对晶圆进行干燥，所述UV灯可以设置在任意适合照射到晶圆的位置，比如设置在第一清洗组件的上方或一侧，具体不做限制。

在其他示例中，所述晶圆双面清洗设备还可以包括回收装置以对清洗过程中产生的残余清洗液进行回收利用。

使用本实用新型的晶圆双面清洗设备进行晶圆双面清洗的过程中，既可以同时进行清洗，也可以先清洗一面再清洗另一面，本实施例中不做严格限制，但优选同时进行清洗以提高清洗效率。本实用新型的晶圆双面清洗设备可以适用于任何工艺后的晶圆清洗，但尤其适用于对研磨抛光后的晶圆进行清洗，结合化学和物理作用，以有效去除晶圆表面的污染。

综上所述，本实用新型提供一种晶圆双面清洗设备，包括晶圆承载装置、第一清洗组件及第二清洗组件，晶圆承载装置用于承载晶圆，第一清洗组件及第二清洗组件用于对晶圆的两个待清洗表面进行清洗；所述第一清洗组件及第二清洗组件均包括海绵刷、氨水供应装置及去离子水供应装置，所述氨水供应装置位于所述海绵刷背离待清洗晶圆的一侧，且所述氨水供应装置与氨水供应源相连接；所述去离子水供应装置与所述海绵刷相邻，用于将去离子水供应至所述海绵刷，且所述去离子水供应装置与去离子水供应源相连接。本实用新型的晶圆双面清洗设备经改善的结构设计，一方面可通过氨水供应装置向晶圆表面喷洒氨水以使晶圆表面的污染物活性化，另一方面采用具有亲水性表面的海绵刷摩擦晶圆表面，以通过摩擦力和流体力学的作用将经氨水活性处理的颗粒物去除，且在此过程中，可通过去离子水供应装置向海绵刷上供应去离子水，以使海绵刷和晶圆之间具有一层薄薄的流体保护层以调整海绵刷和晶圆之间的接触力度，防止晶圆损伤。本实用新型结构简单，使用方便，在提高清洁效果的同时可以有效减少晶圆损伤，提高清洗良率。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种晶圆双面清洗设备，其特征在于，包括：晶圆承载装置、第一清洗组件及第二清洗组件，晶圆承载装置用于承载晶圆，第一清洗组件及第二清洗组件用于对晶圆的两个待清洗表面进行清洗；所述第一清洗组件及第二清洗组件均包括海绵刷、氨水供应装置及去离子水供应装置，所述氨水供应装置位于所述海绵刷背离待清洗晶圆的一侧，且所述氨水供应装置与氨水供应源相连接；所述去离子水供应装置与所述海绵刷相邻，用于将去离子水供应至所述海绵刷，且所述去离子水供应装置与去离子水供应源相连接。

2.根据权利要求1所述的晶圆双面清洗设备，其特征在于，所述海绵刷为圆筒状结构，所述去离子水供应装置嵌设于所述海绵刷内。

3.根据权利要求1所述的晶圆双面清洗设备，其特征在于，所述氨水供应装置包括氨水供应管路及设置于所述氨水供应管路上的多个喷嘴，所述多个喷嘴沿平行晶圆径向的方向间隔排布于所述氨水供应管路上。

4.根据权利要求1所述的晶圆双面清洗设备，其特征在于，所述去离子水供应装置包括去离子水管路，所述去离子水管路上设置有喷嘴。

5.根据权利要求4所述的晶圆双面清洗设备，其特征在于，所述喷嘴为多个，多个喷嘴在所述去离子水管路的表面呈多行多列排布。

6.根据权利要求1所述的晶圆双面清洗设备，其特征在于，所述海绵刷、氨水供应装置及去离子水供应装置的长度均不小于晶圆的直径。

7.根据权利要求1所述的晶圆双面清洗设备，其特征在于，所述晶圆承载装置包括多个滚轴，所述多个滚轴间隔分布，待清洗的晶圆被所述多个滚轴夹持住。

8.根据权利要求1所述的晶圆双面清洗设备，其特征在于，所述海绵刷包括PVA海绵刷，所述海绵刷表面设置有凸点结构。

9.根据权利要求1所述的晶圆双面清洗设备，其特征在于，所述晶圆双面清洗设备还包括旋转装置，与所述晶圆和/或所述海绵刷相连接。

10.根据权利要求1-9任一项所述的晶圆双面清洗设备，其特征在于，所述晶圆双面清洗设备还包括UV灯，用于对晶圆进行干燥。

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