CN219616252U - 一种晶圆清洗溢流槽及晶圆清洗设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及半导体技术领域，具体公开了一种晶圆清洗溢流槽及晶圆清洗设备，晶圆清洗溢流槽包括顶端开口的水槽本体；至少设置在水槽本体的底部和顶部的进水管；且位于水槽本体的顶部的进水管在水槽本体上的高度低于水槽本体的顶端溢出清洗液体的溢水高度；每个进水管上均沿水管长度方向依次排布设置有多个喷流孔；各个进水管均沿设定方向贯穿水槽本体；其中，设定方向为当被清洗晶圆放置于水槽本体内时和被清洗晶圆垂直的方向。本申请中在水槽本体的底部和顶部均设置有进水管，位于水槽本体的底部和顶部的进水管即可同步对晶圆表面进行喷水清洗，保证晶圆整个表面均可以处于稳定的水流场中，提升对晶圆清洗的均匀性和全面性。

Description

一种晶圆清洗溢流槽及晶圆清洗设备

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清洗溢流槽及晶圆清洗设备。

背景技术

半导体在湿法清洗设备工艺中，一般在化学槽后会放置一个溢流槽，用于清洗晶圆表面的化学液和杂质。在对晶圆表面进行清洗的过程中，一般是从溢流槽的底部不断注入清洗液体，随着清洗液体的不断注入直至溢流槽被灌满，过多的液体从溢流槽的顶端部位溢出；从溢流槽底部注入的清洗液体，向在溢流槽内流动过程中形成流经晶圆表面的稳定的水流场，进而达到清洗晶圆表面的物质的作用。但目前溢流槽在实际清洗的晶圆的过程中，随着晶圆的面积增大，容易出现晶圆表面清洗不均匀的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种晶圆清洗溢流槽及晶圆清洗设备，能够在一定程度上提升晶圆清洗的均匀性和全面性。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种晶圆清洗溢流槽，包括：

顶端开口的水槽本体；

至少设置在所述水槽本体的底部和顶部的进水管；且位于所述水槽本体的顶部的所述进水管在所述水槽本体上的高度低于所述水槽本体的顶端溢出清洗液体的溢水高度；

每个所述进水管上均沿水管长度方向依次排布设置有多个喷流孔；

各个所述进水管均沿设定方向贯穿所述水槽本体；其中，所述设定方向为当被清洗晶圆放置于所述水槽本体内时和所述被清洗晶圆垂直的方向。

在本申请的一种可选地实施例中，所述水槽本体的顶部的两侧至少对称设置有两个第一进水管；且所述第一进水管中在所述水槽本体内位置最高的第一进水管和所述水槽本体的中心位置在竖直方向的高度差不小于所述被清洗晶圆的半径；

所述水槽本体的底部至少设置有三个第二进水管，且各个所述第二进水管之间呈弧形分布，以使各个所述第二进水管和所述水槽本体的中心位置之间的距离相同。

在本申请的一种可选地实施例中，所述水槽本体的顶部侧壁上设置有向外凸起的条形凹槽，用于容纳位于所述第二进水管。

在本申请的一种可选地实施例中，所述进水管上的各个所述喷流孔均为喷射液体的方向均指向所述水槽本体中心区域的水孔结构。

在本申请的一种可选地实施例中，所述进水管上的各个所述喷流孔均至少两个为一组设置；

同一组的各个所述喷流孔之间的间距小于相邻两组所述喷流孔之间的间距。

在本申请的一种可选地实施例中，所述喷流孔为线型喷流孔。

在本申请的一种可选地实施例中，各个所述进水管均和所述水槽本体之间可拆卸的连接。

在本申请的一种可选地实施例中，设置在所述水槽本体的底部的第一进水管的内壁直径大于设置在所述水槽本体的顶部的第二进水管的内壁直径。

在本申请的一种可选地实施例中，所述水槽本体的顶端开口边缘具有V型口。

一种晶圆清洗设备，包括如上任一项所述的晶圆清洗溢流槽。

本实用新型所提供的一种晶圆清洗溢流槽和晶圆清洗设备，该晶圆清洗溢流槽，包括顶端开口的水槽本体；至少设置在水槽本体的底部和顶部的进水管；且位于水槽本体的顶部的进水管在水槽本体上的高度低于水槽本体的顶端溢出清洗液体的溢水高度；每个进水管上均沿水管长度方向依次排布设置有多个喷流孔；各个进水管均沿设定方向贯穿水槽本体；其中，设定方向为当被清洗晶圆放置于水槽本体内时和被清洗晶圆垂直的方向。

本申请中相对于常规的溢流槽不同的是，在水槽本体的底部和顶部均设置有进水管，在实际对晶圆表面进行清洗的过程中，分别位于水槽本体的底部和顶部的进水管即可同步对晶圆表面进行喷水清洗，保证晶圆整个表面均可以处于稳定的水流场中，相较于目前常规的溢流槽中仅仅只在水槽底部设置进水管的方式而言，本申请中能够在一定程度上提升对晶圆清洗的均匀性和全面性，进而保证晶圆的清洗效果。

附图说明

为了更清楚的说明本实用新型实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的晶圆清洗溢流槽的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的晶圆清洗溢流槽中水流场分布的示意图；

图3为本申请实施例提供的进水管上喷流孔的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的进水管上喷流孔的分布示意图；

图5为本申请实施例提供的进水管上喷流孔的另一分布示意图。

具体实施方式

在常规的溢流槽中，一般会在槽底设置多个带有喷水孔的进水管。当晶圆被放置在该溢流槽内时，各个喷水孔在溢流槽内右下向上的喷射水流，并形成流经晶圆表面的稳定水流场，实现对晶圆表面的清洗。

可以理解的是，对于这种清洗方式形成的稳定水流场在竖直方向的高度取决于喷水孔喷射水流所能够达到的高度。对于小尺寸的晶圆而言，可以保证晶圆的整个表面均处于水流场中；但随着晶圆尺寸的增大，溢流槽的尺寸也相应增大，即便在槽底布设多个进水管，进水管上喷水孔喷射水流的高度存在上限，也即使得稳定水流场在竖直方向的高度存在上限，一旦晶圆竖直放置在溢流槽内，其高度大于稳定水流场的高度上限，就使得晶圆进部分表面处于稳定水流场中，而顶部部分表面在处于水流流速基本可以忽略不计的清洗液体中，而达不到对该部分表面进行清洗的效果，也就造成晶圆表面清洗不均匀的问题。

尽管可以通过增大各个进水管上喷水孔喷射水流的压力大小增大喷射水流的高度，但显然会导致晶圆下半部分表面所承受的水流冲击压力过大，增大晶圆破损的风险。

为此，本申请中提供了一种保证晶圆安全性的基础上，能够对晶圆表面进行更均匀的清洗的技术方案。

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1至图5所示，图1为本申请实施例提供的晶圆清洗溢流槽的结构示意图，图2为本申请实施例提供的晶圆清洗溢流槽中水流场分布的示意图，图3为本申请实施例提供的进水管上喷流孔的结构示意图，图4为本申请实施例提供的进水管上喷流孔的分布示意图，图5为本申请实施例提供的进水管上喷流孔的另一分布示意图。

在本申请的一种具体实施例中，该晶圆清洗溢流槽具体可以包括：

顶端开口的水槽本体1；至少设置在水槽本体1的底部和顶部的进水管2；且位于水槽本体1的顶部的进水管2在水槽本体1上的高度低于水槽本体1的顶端溢出清洗液体的溢水高度；每个进水管2上均沿水管长度方向依次排布设置有多个喷流孔200；各个进水管2均沿设定方向贯穿水槽本体1；其中，设定方向为当被清洗晶圆100放置于水槽本体1内时和被清洗晶圆100垂直的方向。

参照图1和图2，本实施例中溢流槽的水槽本体1大体上是一个顶端开口的空腔结构。在水槽本体1的顶部和底部均分别穿插设置有进水管2，以位于水槽本体1底部的进水管2为第一进水管21，位于水槽本体1顶部的进水管2为第二进水管22；且每个进水管2上均设置有喷流孔200，可以持续的向水槽本体1内部喷射水流。可以理解的是第一进水管21上的喷流孔200应当向上喷射水流，而第二进水管22上的喷流孔200则应当向下喷射水流。

此外，水槽本体1内还设置有固定晶圆的固定结构，用于将各个被清洗晶圆100逐个相互平行的放置于水槽本体1内；相应的每个进水管2的长度延伸方向也和各个被清洗晶圆100的排布方向平行，并且，各个进水管2上的喷流孔200也是沿进水管2的长度方向分布的，进而使得各个喷流孔200可以向相邻两个被清洗晶圆100之间的空间喷射水流。

随着水槽本体1内清洗液体的注入，当水槽本体1内被灌满，进水管2再持续向水槽本体1内喷射水流，水槽本体1内的清洗液体即可从顶端开口处溢出。为了避免水槽本体1的顶端开口处一次性溢出过多清洗液体，造成水槽本体1内的水流场产生震荡，可以将水槽本体1的顶端开口的边缘部位设置呈非水平边缘结构，例如图1所示的具有多个V型口的边缘结构，使得液体可以从各个V型口呈若干个细小水柱流出。

此外，为了避免第二进水管22向水槽本体1内喷射水流过程中，产生过多气泡，应当保证第二进水管22始终浸泡没入水槽本体1内的清洗液体内部；为此，在设置第二进水管22时，应当保证第二进水管22在水槽本体1内的高度要低于水槽本体1上溢出过多清洗液体的溢水高度。

参照图2，相对于常规的溢流槽而言，本实施例中的溢流槽中增加了设置在水槽本体1的顶部的第二进水管22。由此，当实际对被清洗晶圆100进行清洗的过程中，位于水槽本体1的底部的第一进水管21上的喷水孔200向上喷射水流，进而形成水槽本体1内下半部分的水流场，而第二进水管22上的喷水孔200则向下喷射水流，进而形成水槽本体1内上半部分的水流场。如图2所示，图2中带箭头的线条所指示的方向也即为水槽本体1内部水流场大体的水流方向，其中下面三个带箭头的线条主要为下面三个第一进水管21所产生的稳定的水流场，而上面两个带箭头的线条则主要为上面两个第二进水管22所产生的稳定水流场。

由此，对于被清洗晶圆100而言，其下半部分表面即可位于水槽本体1内第一进水管21所产生的水流场中而上半部分表面则位于第二进水管22所产生的水流场中，只要第一进水管21和第二进水管22分别喷射稳定的水流，且各个喷流孔200喷射的水流之间没有过大的交错，即可保证两部分进水管2分别喷射水流形成的水流场都为稳定状态的水流场，也即可实现被清洗晶圆100表面更全面的清洗，从而避免因为被清洗晶圆100因为表面积过大而导致上半部分无法清洗，进而出现清洗不均匀的问题。

此外，因为第一进水管21位于水槽本体1的底部而第二进水管22位于水槽本体1的顶部，显然，第一进水管21上的喷流孔200向上喷射水流的阻力大于第二进水管22上喷流孔200向下喷射水流阻力。因此，为了保证被清洗晶圆100的安全性，避免第二进水管22向被清洗晶圆100喷射的水流压力过大，可以将第二进水管22采用内径尺寸小于第一进水管21的内径尺寸的进水管2。而本申请中的第一进水管21的内径尺寸可以采用和目前常规溢流槽内进水管内径尺寸相同。

因为第一进水管21和第二进水管22属于同一水管上的分支，第二进水管22的内径尺寸更小，也即可使得其水流量更小，进而使得其喷流孔200喷射水流的喷射压力更小，从而起到保护被清洗晶圆100的目的。

参照图1，在图1所示的实施例中，第一进水管21的数量为3个，因为被清洗晶圆100也多为圆片结构，由此各个第一进水管21之间也呈弧形分布，使得各个第一进水管21和水槽本体1的中心之间的距离大致相同。而被清洗晶圆100在置于水槽本体1内时，其圆心也大体上位于水槽本体1的中心位置。

在实际应用中，第一进水管21的数量并不仅限于3个，还可以是4个、5个甚至更多个，但各个第一进水管21之间应当在水槽本体100被左右对称均匀分布。

而对于图1所示的实施例中，第二进水管22的数量为两个，且两个第二进水管22分别位于水槽本体1两侧对称分布。当然第二进水管22的数量也可以是4个、6个或者更多个，对此本申请中并不坐具体限制。且位于水槽本体1同一侧的第二进水管22之间也可以呈弧形分布。

但为了保证第二进水管22喷射水流所形成的水流场能够充分覆盖被清洗晶圆100的表面，在竖直方向位置最高的一对第二进水管22在竖直方向距离水槽本体1的中心位置高度差应当大于被清洗晶圆100的半径，也即是说第一进水管21中在水槽本体1内位置最高的第一进水管21和水槽本体1的中心位置在竖直方向的高度差不小于被清洗晶圆100的半径。

可以理解的是，因为被清洗晶圆100是通过顶端开口放入到水槽本体1内的，因此为了避免第二进水管22对被清洗晶圆100放入水槽本体2内产生阻碍，该第二进水管22应当尽可能的贴合水槽本体1两侧的侧壁放置。

在本申请的一种可选地实施例中，水槽本体1的顶部侧壁上设置有向外凸起的条形凹槽4，用于容纳位于第二进水管22。

对于目前常规的水槽本体1的宽度尺寸而言，其相对于被清洗晶圆100的直径略宽，恰好可以方便被清洗晶圆100的放入；但如果需要在水槽本体1的顶部直接设置第二进水管22，显然，会在一定程度上缩小被清洗晶圆100的放入空间，要保证被清洗晶圆100顺利放入水槽本体1内部，就需要增大水槽本体1整体宽度。但这显然会很大程度上增大水槽本体1所占用的空间体积，为此，本实施例中仅仅在水槽本体1顶部两侧的槽壁上设置向水槽本体1外部凸出的条形凹槽4，用于容纳该第二进水管22，也即是说本实施例中相当于仅仅只增加了水槽本体1上设置第二进水管22的位置处的水槽宽度形成外凸的条形凹槽2，且条形凹槽2的深度应当不小于第二进水管22的外壁直径，进而使得第二进水管22可以完全卡入该条形凹槽2内，从而保证水槽本体1两侧的第二进水管22之间有足够的空间容纳被清洗晶圆100的放入，并且，对于水槽本体1的下半部分的宽度无需增大，从而在一定程度上减小水槽本体1的体积增加量。

如前所述，无论是第一进水管21还是第二进水管22，每种进水管2上均设置有一系列的的喷流孔200。且在实际应用中，每个喷流孔200喷射水流的方向均应当大体指向水槽本体1的中心区域。

在实际应用中，为了保证各个进水管2上的喷流孔200以最适宜的方向喷射水流，各个进水管2和水槽本体1之间可以采用可拆卸的连接，当进水管2上喷流孔200喷射水流的方向不合适时，可以将进水管2两端和水槽本体1相连接的连接结构拆卸下来，并旋转调整进水管2，从而改变喷流孔200喷射水流的方向，再重新对进水管2两端和水槽本体1之间进行固定连接，进而保证喷流孔200能够以更为适宜的喷射方向喷射水流。可选地，各个进水管2的两端可以采用M48外螺纹接头、M36外螺纹接头等对进水管2的两端和水槽本体1之间进行连接。

此外，对于进水管2上的喷流孔200而言，可以沿进水管2长度方向均匀分布，因为一般情况下，水槽本体1内相邻两个被清洗晶圆100之间的距离大概在5mm左右，为此，在实际布局设置各个喷流孔200时，相邻两个喷流孔200之间的距离也应当设置为5mm左右，且每个喷流孔200应当恰好正对两个被清洗晶圆100之间的空间。对于每个喷流孔200可以采用孔径大致为1mm左右的圆形孔。

但在实际应用中，喷流孔200并不仅限于上述一种结构形式。在本申请的另一可选地实施例中，喷流孔200为线型喷流孔。

参照图3，该线性结构的喷流孔200的长度方向可以是和进水管2的长度方向相互垂直。由此使得每个喷流孔200喷射的水流就不再是一个水流线而是一个扇形面，从而在一定程度上增大了每个喷流孔200喷射的水流所覆盖的空间位置，在一定程度上增大整个水流场的大小。

当然应当主要的是，每个喷流孔200的长度也不应当过大，避免相邻两个进水管2之间喷射的水流出现相互干扰，进而造成紊流的问题。

可选地，在本申请的另一可选地实施例中，进水管上的各个喷流孔200均至少两个为一组设置；

同一组的各个喷流孔200之间的间距小于相邻两组喷流孔200之间的间距。

如图4和图5所示，图4和图5分别为相邻两组喷流孔200在进水管上的分布结构示意图，对于各个喷流孔200而言，可以是线型喷流孔，还可以是圆孔型喷流孔，且同一组喷流孔200之间可以呈线型排布还可以呈阵列排布。相对于单个喷流孔200而言，成组出现的喷流孔200喷射出的水流可以形成更大的水柱，而又避免因为开孔孔径过大造成喷射水流的压力过小的问题。

综上所述，本申请的晶圆清洗溢流槽中，在水槽本体的底部和顶部均设置有进水管，在实际对晶圆表面进行清洗的过程中，分别位于水槽本体的底部和顶部的进水管即可同步对晶圆表面进行喷水清洗，从而保证尺寸相对较大的晶圆的整个表面一部分处于水槽本体底部的进水管所喷射水流形成的稳定水流场中而另一部分则处于水槽本体顶部进水管所形成的稳定水流场中，也即是保证晶圆整个表面均可以处于稳定的水流场中，从而实现对晶圆表面更为全面而均匀的清洗，进而保证晶圆的清洗效果。

本申请还提供了一种晶圆清洗设备的实施例，该晶圆清洗设可以包括如上任一项所述的晶圆清洗溢流槽。

可以理解的是，本实施例中所指的晶圆清洗设备还应当包含和晶圆清洗溢流槽相连接的水管、承接溢流槽中溢出的清洗液体等结构，具体可以参照目前常规的晶圆清洗设备中晶圆清洗溢流槽所连接的结构部件，本实施例中的晶圆清洗设备相对于常规的晶圆清洗设备主要区别在于本实施例中的晶圆清洗溢流槽和常规的溢流槽不同，对此本实施例中不再详细赘述。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。另外，本申请实施例提供的上述技术方案中与现有技术中对应技术方案实现原理一致的部分并未详细说明，以免过多赘述。

本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种晶圆清洗溢流槽，其特征在于，包括：

顶端开口的水槽本体；

至少设置在所述水槽本体的底部和顶部的进水管；且位于所述水槽本体的顶部的所述进水管在所述水槽本体上的高度低于所述水槽本体的顶端溢出清洗液体的溢水高度；

每个所述进水管上均沿水管长度方向依次排布设置有多个喷流孔；

各个所述进水管均沿设定方向贯穿所述水槽本体；其中，所述设定方向为当被清洗晶圆放置于所述水槽本体内时和所述被清洗晶圆垂直的方向。

2.如权利要求1所述的晶圆清洗溢流槽，其特征在于，所述水槽本体的顶部的两侧至少对称设置有两个第一进水管；且所述第一进水管中在所述水槽本体内位置最高的第一进水管和所述水槽本体的中心位置在竖直方向的高度差不小于所述被清洗晶圆的半径；

所述水槽本体的底部至少设置有三个第二进水管，且各个所述第二进水管之间呈弧形分布，以使各个所述第二进水管和所述水槽本体的中心位置之间的距离相同。

3.如权利要求2所述的晶圆清洗溢流槽，其特征在于，所述水槽本体的顶部侧壁上设置有向外凸起的条形凹槽，用于容纳位于所述第二进水管。

4.如权利要求1所述的晶圆清洗溢流槽，其特征在于，所述进水管上的各个所述喷流孔均为喷射液体的方向均指向所述水槽本体中心区域的水孔结构。

5.如权利要求1所述的晶圆清洗溢流槽，其特征在于，所述进水管上的各个所述喷流孔均至少两个为一组设置；

同一组的各个所述喷流孔之间的间距小于相邻两组所述喷流孔之间的间距。

6.如权利要求1所述的晶圆清洗溢流槽，其特征在于，所述喷流孔为线型喷流孔。

7.如权利要求1所述的晶圆清洗溢流槽，其特征在于，各个所述进水管均和所述水槽本体之间可拆卸的连接。

8.如权利要求1所述的晶圆清洗溢流槽，其特征在于，设置在所述水槽本体的底部的第一进水管的内壁直径大于设置在所述水槽本体的顶部的第二进水管的内壁直径。

9.如权利要求1所述的晶圆清洗溢流槽，其特征在于，所述水槽本体的顶端开口边缘具有V型口。

10.一种晶圆清洗设备，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的晶圆清洗溢流槽。