CN218677069U - 一种晶圆清洗装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种晶圆清洗装置，其包括：壳体；支撑部，设置于壳体中并竖直支撑晶圆；清洗刷，水平设置于壳体中并能够绕轴线转动，以对晶圆进行刷洗；喷杆，设置于壳体中且其上配置有多个喷嘴和/或喷孔，以朝向晶圆表面供给清洗液；所述喷杆的喷嘴和/或喷孔喷射清洗液时，喷射方向与晶圆旋转方向相同的喷杆段的喷射流量大于喷射方向与晶圆旋转方向相反的喷杆段的喷射流量。

Description

一种晶圆清洗装置

技术领域

本实用新型属于晶圆清洗技术领域，具体而言，涉及一种晶圆清洗装置。

背景技术

集成电路产业是信息技术产业的核心，在助推制造业向数字化、智能化转型升级的过程中发挥着关键作用。芯片是集成电路的载体，芯片制造涉及芯片设计、晶圆制造、晶圆加工、电性测量、切割封装和测试等工艺流程。其中，化学机械抛光属于晶圆制造工序，化学机械抛光(Chemical Mechanical Polishing,CMP)是一种全局平坦化的超精密表面加工技术。

晶圆进行化学机械抛光后需要进行清洗、干燥等后处理。清洗的目的是为了避免微量离子和金属颗粒对半导体器件的污染，保障半导体器件的性能和合格率。晶圆清洗方式有：滚刷清洗、兆声清洗等，其中，滚刷清洗应用较为广泛。滚刷清洗中，晶圆设置于壳体的支撑滚轮，设置于晶圆两侧的滚刷(清洗刷)绕其轴线滚动以接触清洗移除晶圆表面的颗粒物。

滚刷清洗的关键是为晶圆表面合理供给清洗液。现有的清洗装置中配置供给管，供给管通过设置在外侧壁的喷嘴喷射清洗液。喷嘴的设置位移确定，其供给压力与厂务有关，致使喷射在晶圆表面的清洗液分布不合理，无法有效清除晶圆表面的颗粒物。此外，由于喷嘴设置不合理，使得晶圆表面的清洗液无法与滚刷充分接触而直接排出，增加晶圆制造成本。

实用新型内容

本实用新型旨在至少一定程度上解决现有技术中存在的技术问题之一。

为此，本实用新型的实施例提供了一种晶圆清洗装置，其包括：

壳体；

支撑部，设置于壳体中并竖直支撑晶圆；

清洗刷，水平设置于壳体中并能够绕轴线转动，以对晶圆进行刷洗；

喷杆，设置于壳体中且其上配置有多个喷嘴和/或喷孔，以朝向晶圆表面供给清洗液；

所述喷杆的喷嘴和/或喷孔喷射清洗液时，喷射方向与晶圆旋转方向相同的喷杆段的喷射流量大于喷射方向与晶圆旋转方向相反的喷杆段的喷射流量。

在一些实施例中，所述喷嘴和/或喷孔沿喷杆的长度方向间隔设置，清洗液自所述喷杆的端部进入并经由喷嘴和/或喷孔喷射。

在一些实施例中，所述喷杆的中部位置为清洗液供给位置，所述喷嘴和/或喷孔设置于清洗液供给位置的两侧。

在一些实施例中，所述喷嘴配置有独立的供给管路，其能够沿所述喷杆的长度方向移动，以调节清洗液的喷射位置。

在一些实施例中，所述喷孔沿所述喷杆的长度方向非对称分布，喷射方向与晶圆旋转方向相同的喷杆段对应的喷孔间距小于喷射方向与晶圆旋转方向相反的喷杆段对应的喷孔间距。

在一些实施例中，所述喷孔沿所述喷杆的轴线方向间隔设置。

在一些实施例中，所述喷杆中部位置的喷孔沿二次曲线分布，所述二次曲线是以经由喷杆的中点为对称轴的曲线。

在一些实施例中，所述喷杆中部位置的喷孔间距小于喷杆其他位置的喷孔间距。

在一些实施例中，所述喷杆中部位置喷孔的孔径大于喷杆其他位置喷孔的孔径。

在一些实施例中，所述喷杆中部位置以及与晶圆旋转方向相同的喷杆段端部的喷孔的孔径大于喷杆其他位置的喷孔的孔径。

本实用新型的有益效果包括：供给清洗液的喷杆设置喷嘴和/或喷孔，喷嘴和/或喷孔的喷射流量根据晶圆的旋转方向设置，以保证清洗液的分布相对合理，避免清洗液的剧烈溅射而影响晶圆的清洗效果。

附图说明

通过结合以下附图所作的详细描述，本实用新型的优点将变得更清楚和更容易理解，这些附图只是示意性的，并不限制本实用新型的保护范围，其中：

图1是本实用新型一实施例提供的清洗装置的示意图；

图2是本实用新型一实施例提供的清洗刷竖直清洗晶圆的示意图；

图3A是本实用新型一实施例提供的喷杆的示意图；

图3B是本实用新型另一实施例提供的喷杆的示意图；

图4A是本实用新型一实施例提供的清洗液自喷杆的中部位置供给的示意图；

图4B是本实用新型另一实施例提供的清洗液自喷杆的中部位置供给的示意图；

图5是本实用新型再一实施例提供的喷杆的示意图；

图6是本实用新型其他实施例提供的喷杆的示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例及其附图，对本实用新型所述技术方案进行详细说明。在此记载的实施例为本实用新型的特定的具体实施方式，用于说明本实用新型的构思；这些说明均是解释性和示例性的，不应理解为对本实用新型实施方式及本实用新型保护范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书及其说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。

本说明书的附图为示意图，辅助说明本实用新型的构思，示意性地表示各部分的形状及其相互关系。应当理解的是，为了便于清楚地表现出本实用新型实施例的各部件的结构，各附图之间并未按照相同的比例绘制，相同的参考标记用于表示附图中相同的部分。

在本实用新型中，晶圆(Wafer,W)也称基板(Substrate)，其含义和实际作用等同。

图1是本实用新型一实施例提供一种晶圆清洗装置100的示意图，晶圆清洗装置100包括：

壳体10，以为晶圆清洗作业提供相对密闭的空间；

支撑部20，其设置于壳体10并竖直支撑晶圆；

清洗刷30，以对晶圆的正面及反面进行清洗；

喷杆40，其上配置有多个喷嘴和/或喷孔，以朝向晶圆表面供给清洗液。

图1所示的实施例中，支撑部20竖直支撑、定位待清洗的晶圆W，晶圆W的两侧设置有清洗刷30，清洗刷30的端部连接有未示出的驱动电机，驱动电机带动清洗刷30绕其轴线旋转。壳体10的上部设置有喷杆40，以向晶圆W喷淋清洗液。

晶圆清洗时，支撑部20转动，在摩擦力作用下，竖直设置于支撑部20的晶圆W绕晶圆的轴线旋转。具体地，支撑部20包括主动辊和从动辊，主动辊和从动上设置有卡槽，晶圆卡接于所述卡槽中；在摩擦力作用下，主动辊转动能够带动竖直支撑的晶圆W绕轴线旋转。

进一步地，清洗刷30由端部通入去离子水，以浸润清洗刷30的表面。清洗刷30可以由多孔性材料制成，如聚乙烯醇，清洗刷30能够吸附大量用于刷洗晶圆W表面的清洗液。

清洗刷30朝向晶圆W移动，清洗刷30的外周侧与晶圆表面抵接，支撑部20的主动辊转动，能够带动竖直支撑的晶圆W绕轴线旋转，滚动的清洗刷30与旋转的晶圆W接触以移除晶圆W表面的污染物。

图1中，设置在壳体10中的喷杆40朝向晶圆表面喷射清洗液，清洗刷30能够吸附大量用于刷洗晶圆W表面的清洗液，吸附有清洗液的清洗刷30接触式清洁晶圆表面。

进一步地，清洗液自所述喷杆40的喷嘴和/或喷孔喷射，其喷射流量与晶圆W的旋转方向有关。图2示出了清洗刷30接触清洗竖直设置的晶圆W的侧视图，在清洗过程中，晶圆逆时针旋转，喷杆40对应的第一喷杆段L1喷射的清洗液与晶圆W的旋转方向相同，清洗液能够快速的进入清洗刷30与晶圆W的接触处；而喷杆40对应的第二喷杆段L2喷射的清洗液与晶圆W的旋转方向相对，在晶圆旋转产生的离心力作用下，使用后的清洗液通常经由清洗刷30的B2段排出，因此，喷杆40对应的第二喷杆段L2的喷射流量不宜过大。若第二喷杆段L2对应的喷射流量过大，喷射的清洗液会阻碍使用后的清洗液的快速排出。此外，第二喷杆段L2喷射的清洗液会产生剧烈的溅射，这不利于稳定晶圆表面的清洗效果。

本实用新型中，清洗液的喷射方向与晶圆旋转方向相同的喷杆段对应的喷射流量需要大于清洗液的喷射方向与晶圆旋转方向相反的喷杆段对应的喷射流量。即第一喷杆段L1对应的喷射流量需要大于第二喷杆段L2对应的喷射流量，以保证晶圆的清洗效果，避免清洗液的剧烈溅射。

上面所述的晶圆清洗装置100，合理的分配了清洗液的供给，使得清洗液大致均匀的布局在旋转的晶圆表面，这有助于去除晶圆表面的颗粒物，保证良好的清洗效果。这在一定程度上避免清洗液的浪费，以控制晶圆制造成本。

再者，清洗刷30对应的B1段的旋转方向与晶圆W的旋转方向相同，而B2段的旋转方向与晶圆W的旋转方向相反。清洗刷30的B1段的某一个部位的旋转速度与晶圆的旋转的速度相同，则清洗刷30与晶圆W在该部位没有相对速度，致使该部位无法正常清洗。第一喷杆段L1与清洗刷30的B1段相对应，喷杆40的第一喷杆段L1供给大流量的清洗液，大量清洗液可以冲洗局部残留的颗粒物，使其与晶圆表面脱离，避免颗粒物残留于清洗刷30与晶圆W之间，保证晶圆的清洗效果。

图2所示的实施例中，清洗液可以自喷杆40的端部供给，喷杆40间隔设置有多个喷嘴40a。清洗液经由喷杆40的端部进入喷杆40的内部，再由喷嘴40a喷射至晶圆W的表面。

喷杆40上预先设置有安装孔，以便按照设定的间隔安装喷嘴40a。由于安装孔需要预先加工，这在一定程度上影响喷嘴40a位置调节的灵活性。为了解决上述技术问题，喷嘴40a可以配置有独立的供给管路，供给管路放置于喷杆40的内部，喷杆40的外周壁设置有沿轴线方向的长条孔，喷嘴40a能够沿喷杆40的长条孔移动，以准确、灵活调节清洗液的供给位置。

可以理解的是，喷杆40的外周壁也可以设置喷孔40b，如图3A及图3B所示，清洗液自喷杆40的端部供给，以便从喷孔40b朝向晶圆表面喷射。

作为本实用新型的另一个实施例，清洗液自喷杆40的中部位置供给，如图4A和图4B所示，并自喷孔40b朝向晶圆表面喷射。清洗液的供给位置直接关系喷射至晶圆W的作用效果。由于在管道内输送的流体存在速度衰减的问题，因此，自喷杆40的中部位置供给清洗液，在一定程度上能够缓解流体速度衰减问题。可以理解的是，喷杆40的外周壁也可间隔设置多个喷嘴40a，由中部供给的清洗液可以朝向喷杆40的第一喷杆段L1和第二喷杆段L2输送，并自其上的喷嘴40a喷射至晶圆表面。

由于晶圆的中心位置容易残留颗粒物，为了增强晶圆中心位置的清洗效果，可以调节喷杆40中心位置的喷嘴40a和/或喷孔40b的孔径及间隔距离。

图3A中，喷杆40中部位置喷孔40b的孔径要大于喷杆40端部位置喷孔40b的孔径。作为本实施例的一个变体，喷杆40中部位置相邻喷孔40b的间距小于喷杆40端部位置相邻喷孔40b的间距，如图3B所示，以集中清除晶圆中心位置残留的颗粒物，保证晶圆整体的清洗效果。

图4A是喷杆40配置的喷孔40b又一实施例的示意图，喷孔40b未沿喷杆40的轴线方向设置，而是沿二次曲线设置。具体地，喷孔40b沿喷杆40的长度方向对称分布，喷杆40中部位置的喷孔40b沿二次曲线设置，所述二次曲线是以经由喷杆40的中点为对称轴的曲线，以缩短喷杆40中部位置的喷孔40b距离晶圆表面的距离，增强晶圆中心位置的清洗效果，避免颗粒物的残留。

图4A中，喷杆40中部位置的喷孔40b的孔径大于其他位置的孔径，以增强晶圆中心位置的清洗液供给，保障晶圆的整体清洗效果。

作为本实用新型的另一个实施例，由于晶圆的旋转方向，喷杆40喷射至晶圆表面的清洗液的运动状态存在差异，因此，喷杆40上的喷孔40b可以非对称设置。具体地，与晶圆旋转方向相同的喷杆段对应的喷孔40b之间的间距要小于与晶圆旋转方向相反的喷杆段对应的喷孔40b之间的间距，如图4B所示。

可以理解的是，喷杆40一喷杆段的相邻喷孔40b的间距大于喷杆40另一喷杆段的相邻喷孔40b的间距，使得喷杆40喷射的清洗液能够有效利用。在上述方案的基础上，喷孔40b还可存在以下变体：

喷杆40的中部位置的喷孔40b的孔径可以大于其他位置的喷孔40b的孔径，如图5中(a)所示，以增强晶圆中心位置的清洁效果；

喷杆40的中部位置相邻喷孔40b的间距小于喷杆40端部位置相邻喷孔40b的间距，如图5中(b)所示，以增强晶圆中心位置的清洁效果。

可以理解的是，喷杆40上的喷孔40b的孔径尺寸可以设置一致，喷孔40b的间距设置相等，如图5中(c)及图6中(a)所示，凭借二次曲线的圆弧度来调节喷孔40b与晶圆表面的距离，以加强晶圆中心位置的清洗效果。

在一些实施例中，喷杆40的中部及与晶圆旋转方向相同端的喷孔40b的孔径可以大于其他位置的喷孔40b的孔径，如图6中(b)所示，以增强晶圆中心及边缘位置的清洁效果。

喷杆40与晶圆旋转方向相同端的喷孔40b的孔径可以逐渐增大，凭借二次曲线的圆弧度来调节喷孔40b与晶圆表面的距离，如图6中(c)所示，以增强晶圆边缘及中心位置的清洁效果。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种晶圆清洗装置，其特征在于，包括：

壳体；

支撑部，设置于壳体中并竖直支撑晶圆；

清洗刷，水平设置于壳体中并能够绕轴线转动，以对晶圆进行刷洗；

喷杆，设置于壳体中且其上配置有多个喷嘴和/或喷孔，以朝向晶圆表面供给清洗液；

所述喷杆的喷嘴和/或喷孔喷射清洗液时，喷射方向与晶圆旋转方向相同的喷杆段的喷射流量大于喷射方向与晶圆旋转方向相反的喷杆段的喷射流量。

2.如权利要求1所述的晶圆清洗装置，其特征在于，所述喷嘴和/或喷孔沿喷杆的长度方向间隔设置，清洗液自所述喷杆的端部进入并经由喷嘴和/或喷孔喷射。

3.如权利要求1所述的晶圆清洗装置，其特征在于，所述喷杆的中部位置为清洗液供给位置，所述喷嘴和/或喷孔设置于清洗液供给位置的两侧。

4.如权利要求1所述的晶圆清洗装置，其特征在于，所述喷嘴配置有独立的供给管路，其能够沿所述喷杆的长度方向移动，以调节清洗液的喷射位置。

5.如权利要求1所述的晶圆清洗装置，其特征在于，所述喷孔沿所述喷杆的长度方向非对称分布，喷射方向与晶圆旋转方向相同的喷杆段对应的喷孔间距小于喷射方向与晶圆旋转方向相反的喷杆段对应的喷孔间距。

6.如权利要求5所述的晶圆清洗装置，其特征在于，所述喷孔沿所述喷杆的轴线方向间隔设置。

7.如权利要求5所述的晶圆清洗装置，其特征在于，所述喷杆中部位置的喷孔沿二次曲线分布，所述二次曲线是以经由喷杆的中点为对称轴的曲线。

8.如权利要求6或7所述的晶圆清洗装置，其特征在于，所述喷杆中部位置的喷孔间距小于喷杆其他位置的喷孔间距。

9.如权利要求6或7所述的晶圆清洗装置，其特征在于，所述喷杆中部位置喷孔的孔径大于喷杆其他位置喷孔的孔径。

10.如权利要求1所述的晶圆清洗装置，其特征在于，所述喷杆中部位置以及与晶圆旋转方向相同的喷杆段端部的喷孔的孔径大于喷杆其他位置的喷孔的孔径。

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