CN219233267U - 一种晶圆后处理装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种晶圆后处理装置，其包括：壳体；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；喷液组件，所述喷液组件包括喷嘴，所述喷嘴的喷射方向与晶圆的旋转方向相匹配；所述喷嘴以不同角度朝向晶圆表面喷射，以使喷射的流体覆盖晶圆表面；朝向晶圆边缘区域、中心区域及中间区域设置的喷嘴喷射的流体相互交错。

Description

一种晶圆后处理装置
技术领域
本实用新型属于晶圆后处理技术领域，具体而言，涉及一种晶圆后处理装置。
背景技术
化学机械抛光(Chemical Mechanical Polishing,CMP)是集成电路(IntegratedCircuit,IC)制造中获得全局平坦化的一种超精密表面加工工艺。随着集成电路制造技术的发展，对晶圆表面缺陷的控制越来越严格。
在晶圆制造过程中，晶圆表面会吸附颗粒或有机物等污染物而产生大量缺陷，需要后处理工艺去除这些缺陷。尤其是在化学机械抛光中大量使用的化学试剂及研磨剂会造成晶圆表面的污染，所以在抛光之后需要引入后处理工艺以去除晶圆表面的污染物，后处理工艺一般由清洗和干燥组成，以提供光滑洁净的晶圆表面。
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。如专利CN112233971B公开的晶圆清洗装置，其通过支撑滚轮竖直支撑晶圆并带动其旋转，壳体上设置的喷液结构，以为晶圆清洗供给清洗液及漂洗液。喷液结构采用两侧对称结构，每侧喷管上设置5个喷嘴，喷射流体在晶圆上的落点关于过晶圆中心的纵剖面对称，如图1所示。
图1中，喷嘴采用实心锥喷嘴，液量中部强，边缘弱，因此，喷嘴喷射落点中心附近的晶圆表面，有较强的清洗液、漂洗液输送能力，可记为强作用区域。当晶圆静止时，强作用区域只分布在有限的5个位置，晶圆旋转会对布液均匀性有一定改善，但旋转的晶圆会使液体在离心力作用下朝远离晶圆中心方向散布，致使晶圆中心附近没有足量的液体直接喷射，晶圆中心区域没有足够的清洗液、漂洗液容易导致在该区域产生清洗缺陷，尤其是某些金属制程，其对清洗液、漂洗液的分布要求更高，需要改善清洗液、漂洗液在晶圆中心的供液能力。
实用新型内容
本实用新型实施例提供了一种晶圆后处理装置，旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。
本实用新型的实施例提供了一种晶圆后处理装置，其包括：
壳体；
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；
喷液组件，所述喷液组件包括喷嘴，所述喷嘴的喷射方向与晶圆的旋转方向相匹配；所述喷嘴以不同角度朝向晶圆表面喷射，以使喷射的流体覆盖晶圆表面；朝向晶圆边缘区域、中心区域及中间区域设置的喷嘴喷射的流体相互交错。
在一个实施例中，所述喷嘴通过固定组件连接于壳体的内侧壁，所述喷嘴朝向晶圆的设置角度可调节。
在一个实施例中，所述固定组件包括支撑件和安装件，所述支撑件设置于所述壳体，所述安装件转动连接于所述支撑件，所述喷嘴设置于所述安装件的侧部。
在一个实施例中，所述安装件为L形结构，所述喷嘴转动连接于所述安装件。
在一个实施例中，朝向晶圆边缘区域设置的喷嘴至少两个，其相互对射；所述喷嘴喷射流体的落点相互交错。
在一个实施例中，朝向晶圆中心区域设置的喷嘴的喷射落点位于晶圆中心点的上侧。
在一个实施例中，朝向晶圆不同区域设置的喷嘴与晶圆后处理装置所在水平面的夹角不同。
在一个实施例中，朝向晶圆中间区域设置的喷嘴与晶圆后处理装置所在水平面的夹角大于朝向晶圆边缘区域设置的喷嘴与晶圆后处理装置所在水平面的夹角。
在一个实施例中，朝向晶圆不同区域设置的喷嘴与晶圆后处理装置竖直面的夹角不同。
在一个实施例中，所述喷嘴为柱状喷嘴。
本实用新型的有益效果包括：
a.配置的喷嘴自晶圆上侧以不同角度喷射流体，使得流体完全覆盖晶圆表面并形成较厚的液膜，延长流体在晶圆表面的作用时间，实现充分的清洗，降低晶圆后处理缺陷数量；
b.朝向晶圆中心区域设置的喷嘴选用流体汇聚性能良好的喷嘴，以克服晶圆中部的离心力，朝向晶圆中心输送新鲜的流体，增强晶圆中心区域的清洗能力。
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是现有技术中晶圆清洗装置中喷液结构的示意图；
图2是本实用新型一实施例提供的晶圆后处理装置的示意图；
图3是本实用新型一实施例提供的喷液组件设置于晶圆上侧的示意图；
图4是本实用新型一实施例提供的喷嘴设置有固定组件的示意图；
图5是喷液组件上的喷嘴对应倾斜角度的示意图。
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，“化学机械抛光(Chemical Mechanical Polishing,CMP)”也称为“化学机械平坦化(Chemical Mechanical Planarization,CMP)”，晶圆(Wafer,W)也称基板(Substrate)，其含义和实际作用等同。
本实用新型提供了一种晶圆后处理装置，其示意图，如图2所示。晶圆后处理装置包括壳体10，壳体10的内部设置有喷液组件20和清洗刷30。
图2中，喷液组件20设置于晶圆W的上侧，喷液组件20包括多个喷嘴，喷嘴的喷射方向与晶圆W的旋转方向相匹配，其按照不同角度朝向晶圆表面喷射，以使喷射的流体全面覆盖晶圆W表面。
当喷液组件20喷射清洗液时，清洗液全面覆盖晶圆表面，以提升晶圆的清洗能力；当喷液组件20喷射漂洗液，如去离子水(Deionized Water,DIW)时，漂洗液的全面覆盖能够提升晶圆的漂洗能力。
进一步地，喷嘴设置于晶圆W的上侧，以朝向晶圆W的不同区域喷射流体，如图3所示。具体地，多个喷嘴以朝向晶圆边缘区域、中心区域及中间区域喷射流体。
为避免喷嘴喷射的流体相互碰撞而产生溅射，喷嘴需要相互交错设置。图3是待清洗晶圆的正视图，喷嘴喷射方向表示线因喷射方向投影的缘故在图3中发生交叉，而实际流体在三维空间中是交错设置的，以避免流体发生正面撞击而引起溅射。
图3所示的实施例中，喷嘴选用柱状喷嘴而非现有技术中的实心锥喷嘴，柱状喷嘴喷射的流体具有良好的汇聚性，以精准供液，避免喷嘴将流体喷射至晶圆边沿以外，提高晶圆清洗液的利用率。
作为本实用新型的一个实施例，喷液组件20包括4个喷嘴，分别为第一喷嘴20a、第二喷嘴20b、第三喷嘴20c和第四喷嘴20d，如图3所示，多个喷嘴彼此交错设置于晶圆W的上侧，喷射的流体在重力及离心力作用下快速分散于晶圆表面。
本实用新型中，朝向晶圆边缘区域设置的喷嘴至少两个，其相互对射。图3中，第一喷嘴20a和第四喷嘴20d相互交错对射，以朝向晶圆边缘区域喷射流体。其中，第一喷嘴20a的喷射方向顺应晶圆的旋转方向，而第四喷嘴20d的喷射方向与第一喷嘴20a的喷射方向相背。第一喷嘴20a喷射流体的落点与第四喷嘴20d喷射流体的落点相互交错，以避免流体发生正面撞击而引起溅射，同时，有利于喷射至晶圆表面的液流快速铺开，实现晶圆表面的全面覆盖。
图3所示的实施例中，第四喷嘴20d的孔径要大于第一喷嘴20a的孔径，以保证朝向晶圆边缘区域的喷嘴喷射更多的流体。喷嘴喷射的流体能够随晶圆的旋转覆盖更大面积，以便在晶圆表面形成均匀的液膜，提升晶圆表面的清洗能力。
优选地，第四喷嘴20d的孔径为1.5～3mm，而第一喷嘴20a的孔径为1～2mm，以在晶圆的边缘供给充足的流体，使得晶圆表面形成较厚的液膜。
为解决晶圆中心区域供液不足而经常产生缺陷的问题，第三喷嘴20c朝向晶圆中心区域喷射，以直接朝向晶圆中心供给清洗液或漂洗液。具体地，朝向晶圆中心区域设置的喷嘴的喷射落点位于晶圆中心点的上侧。
如此设置，自第三喷嘴20c喷射的流体能够在重力及惯性作用下，快速覆盖晶圆的中心区域，保证清洗液或漂洗液的供给能力，以减少因中心区域供液不足产生的清洗缺陷，提升晶圆的清洗效果。
图3中，喷液组件还包括第二喷嘴20b，其朝向晶圆中间区域喷射流体。此处的中间区域是相对于边缘区域及中心区域而言的，即中间区域位于边缘区域与中心区域之间。第二喷嘴20b的喷射落点位于第一喷嘴20a及第四喷射20d的下侧并位于第三喷嘴20c的上侧。
晶圆清洗时，多个喷嘴同时朝向晶圆喷射流体，图3中分区的界线仅是一种夸张的示意，以便更好地体现技术方案。而实际中，晶圆表面的液膜是连续的，不存在间断或明显界限。不同喷嘴喷射的流体会在晶圆表面自然的融为一体而形成连续液膜。
图2所示的实施例中，喷液组件20通过固定组件40设置于壳体10的内侧壁。图4是本实用新型一实施例提供的喷嘴20a设置于固定组件40的示意图。固定组件40包括支撑件41和安装件42，支撑件41设置于图2示出的壳体10，安装件42转动连接于支撑件41，喷嘴20a设置于安装件42的侧部。
进一步地，安装件42为L形结构，喷嘴20a转动连接于安装件42，以根据公开调整喷嘴20a的位置和姿态，满足晶圆后处理的工艺要求。
作为本实用新型的另一个实施例，朝向晶圆中间区域设置的喷嘴与晶圆后处理装置所在水平面的夹角不同。具体地，第一喷嘴20a、第二喷嘴20b、第三喷嘴20c及第四喷嘴20d与晶圆后处理装置所在水平面的夹角分别是α1、α2、α3、α4，如图5所示，过晶圆中心的纵剖面使用点划线表示。
进一步地，朝向晶圆中间区域设置的第二喷嘴20b与晶圆后处理装置所在水平面的夹角α2大于朝向晶圆边缘区域设置的第一喷嘴20a与晶圆后处理装置所在水平面的夹角α1。而朝向晶圆中心区域设置的第三喷嘴20c与晶圆后处理装置所在水平面的夹角α3要大于朝向晶圆中间区域设置的第二喷嘴20b与晶圆后处理装置所在水平面的夹角α2。
具体地，第一喷嘴20a及第四喷嘴20d与晶圆后处理装置所在水平面的形成的夹角α1及α4大致相同，夹角α1及α4应小于或等于30°。夹角α2应小于45°，夹角α3应大于40°且小于80°。
可以理解的是，喷嘴相对于竖直刷洗装置所在水平面的夹角是可调节的，以便适用于不同尺寸、不同工艺条件的晶圆清洗。具体地，固定喷嘴的固定座可绕定点摆动或转动，以实现喷嘴喷射角度的调节。
作为本实用新型的另一个实施例，朝向晶圆不同区域设置的喷嘴与晶圆后处理装置竖直面的夹角不同，即朝向晶圆不同区域设置的喷嘴与待清洗晶圆的侧面的夹角存在差异。
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)

1.一种晶圆后处理装置，其特征在于，包括：
壳体；
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；
喷液组件，所述喷液组件包括喷嘴，所述喷嘴的喷射方向与晶圆的旋转方向相匹配；所述喷嘴以不同角度朝向晶圆表面喷射，以使喷射的流体覆盖晶圆表面；朝向晶圆边缘区域、中心区域及中间区域设置的喷嘴喷射的流体相互交错。
2.如权利要求1所述的晶圆后处理装置，其特征在于，所述喷嘴通过固定组件连接于壳体的内侧壁，所述喷嘴朝向晶圆的设置角度可调节。
3.如权利要求2所述的晶圆后处理装置，其特征在于，所述固定组件包括支撑件和安装件，所述支撑件设置于所述壳体，所述安装件转动连接于所述支撑件，所述喷嘴设置于所述安装件的侧部。
4.如权利要求3所述的晶圆后处理装置，其特征在于，所述安装件为L形结构，所述喷嘴转动连接于所述安装件。
5.如权利要求1所述的晶圆后处理装置，其特征在于，朝向晶圆边缘区域设置的喷嘴至少两个，其相互对射；所述喷嘴喷射流体的落点相互交错。
6.如权利要求1所述的晶圆后处理装置，其特征在于，朝向晶圆中心区域设置的喷嘴的喷射落点位于晶圆中心点的上侧。
7.如权利要求1所述的晶圆后处理装置，其特征在于，朝向晶圆不同区域设置的喷嘴与晶圆后处理装置所在水平面的夹角不同。
8.如权利要求7所述的晶圆后处理装置，其特征在于，朝向晶圆中间区域设置的喷嘴与晶圆后处理装置所在水平面的夹角大于朝向晶圆边缘区域设置的喷嘴与晶圆后处理装置所在水平面的夹角。
9.如权利要求1所述的晶圆后处理装置，其特征在于，朝向晶圆不同区域设置的喷嘴与晶圆后处理装置竖直面的夹角不同。
10.如权利要求1所述的晶圆后处理装置，其特征在于，所述喷嘴为柱状喷嘴。
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