一种晶圆清洗装置的制作方法

1.本实用新型属于晶圆生产技术领域，具体而言，涉及一种晶圆清洗装置。


背景技术：

2.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中的五大核心制程之一。
3.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。化学机械抛光通常将晶圆吸合于承载头的底面，晶圆具有沉积层的一面抵接抛光垫上表面，承载头在驱动组件的致动下与抛光垫同向旋转并给予晶圆向下的载荷；抛光液供给于抛光垫的上表面并分布在晶圆与抛光垫之间，使得晶圆在化学和机械的共同作用下完成晶圆的化学机械抛光。
4.化学机械抛光后的晶圆表面会残留大量的颗粒物，因此，需要对晶圆进行清洗、干燥等后处理。图1示出了现有技术中的晶圆清洗装置，旋转驱动组件带动晶圆旋转，在晶圆上方设置喷淋部，以朝向晶圆表面喷射清洗流体，实现晶圆表面的清洗。但在清洗过程中由于清洗流体喷溅产生水雾，与晶圆表面的杂质结合，对晶圆造成二次污染。


技术实现要素：

5.本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种晶圆清洗装置。
6.本实用新型一实施例提供了一种晶圆清洗装置，包括：
7.旋转组件以及位于所述旋转组件上方的喷淋组件，所述旋转组件用于承载晶圆并带动所述晶圆旋转；
8.其中，所述喷淋组件包括喷淋部和围绕所述喷淋部外周设置的护罩，所述护罩内形成有多条抽吸通道。
9.在一些实施例中，所述旋转组件包括转盘和驱动机构，所述驱动机构配置于所述转盘的底部，用于带动所述转盘旋转。
10.在一些实施例中，所述转盘的表面设置有多个支撑件，所述支撑件用于限定晶圆所在的承载平面。
11.在一些实施例中，所述驱动机构包括驱动电机和联轴器，所述驱动电机的输出轴经由所述联轴器传动连接所述转盘的底面。
12.在一些实施例中，所述喷淋组件还包括摆动部，所述喷淋部设置于所述摆动部的一端，所述喷淋部被配置为绕所述摆动部的另一端转动。
13.在一些实施例中，所述喷淋部包括喷嘴。
14.在一些实施例中，所述护罩的高度大于所述喷淋部的高度，使得所述护罩完全覆
盖所述喷淋部。
15.在一些实施例中，所述护罩的顶部配置有与所述抽吸通道连通的真空接口。
16.在一些实施例中，所述护罩形成为圆台状的薄壁结构，所述抽吸通道形成于所述护罩的壁内。
17.在一些实施例中，所述抽吸通道沿所述护罩的母线设置。
18.与现有技术相比，本实用新型的有益效果包括：
19.本实用新型在原有清洗设备的基础上，在喷淋部外周增设了护罩，可在清洗的同时阻挡二流体飞溅和水雾逸散；此外，为了防止飞溅至护罩内壁的水雾聚集后贴壁成股流下，本实施例在护罩内设置有多条抽吸气道，在二流体喷射形成水雾时，通过护罩内的抽吸气道，将飞溅的二流体和逸散的水雾吸出，以此达到清除水雾的目的。
附图说明
20.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：
21.图1是本实用新型一实施例提供的现有的晶圆清洗设备的结构示意图；
22.图2是本实用新型一实施例提供的晶圆清洗装置的结构示意图；
23.图3是本实用新型一实施例提供的护罩的结构图；
24.图4是本实用新型一实施例提供的晶圆清洗装置的结构图。
具体实施方式
25.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技术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。
26.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。下面通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。
27.在本实用新型中，晶圆100（wafer）也称为晶片、硅片、基片或基板（substrate）等，其含义和实际作用等同。
28.为了有效地清除晶圆100表面的残余物、微尘、脏污，需要对晶圆100表面进行清洗。目前，如图1所示，通过清洗装置对晶圆100进行清洗，在清洗晶圆100时，将晶圆100置于清洗装置的清洗腔室中，喷淋部300配置于摆动部400一端，摆动部400带动喷淋部300摆动，摆动轨迹覆盖晶圆100的至少部分区域，通过旋转组件200带动晶圆100快速旋转，并通过喷淋部300向晶圆100表面喷射由水和空气组成的清洗流体以清洗晶圆100，然而清洗流体喷洒在晶圆100上时会四处飞溅并产生大量水雾，溅射到喷淋部300、摆动部400及清洗腔室内部等区域的清流液体在后续工艺过程中会回落到晶圆100上，与晶圆100的表面原有杂质结
合，对晶圆100造成二次污染和交叉污染，提高了清洗难度。
29.为了至少解决上述技术问题，与图1所示的清洗设备相比，本实施例提供了如图2所示的晶圆清洗装置，包括旋转组件200以及位于旋转组件200上方的喷淋组件，旋转组件200用于承载晶圆100并带动晶圆100旋转；其中，喷淋组件包括喷淋部300和围绕喷淋部300外周设置的护罩500，护罩500内形成有多条抽吸通道510（如图3所示）。
30.在原有清洗设备的基础上，本实施例在喷淋部300外周增设了护罩500，可在清洗的同时阻挡二流体飞溅和水雾逸散；此外，为了防止飞溅至护罩500内壁的水雾聚集后贴壁成股流下，本实施例在护罩500内设置有多条抽吸气道，在二流体喷射形成水雾时，通过护罩500内的抽吸气道，将飞溅的二流体和逸散的水雾吸出，以此达到清除水雾的目的。
31.图2所示的实施例中，旋转组件200包括转盘210和驱动机构230，驱动机构230配置于转盘210的底部，用于带动转盘210旋转。
32.在将晶圆100进行化学机械抛光处理后，需要对晶圆100的表面进行清洗，清洗时，将晶圆100固定在转盘210上；在晶圆100的旋转过程中，向喷淋部300通入高压的清洗流体，并喷洒至晶圆100的表面，如此，在晶圆100的旋转过程中，通过将清洗流体高压喷洒向晶圆100，使得清洗流体能够更快地与晶圆100的表面接触，从而有效缩短了晶圆100的清洗时间，提高了清洗效率。此外，当喷淋部300绕摆动部400一端转动时，能够大致沿晶圆100的径向向晶圆100的表面喷射清洗流体，同时配合晶圆100自转，能够在晶圆100的整个表面实现大范围的快速清洗功能，使得清洗流体能够更快的与晶圆100的表面全接触，进一步提高晶圆100的清洗效率。
33.如图2所示，转盘210的表面设置有多个支撑件220，支撑件220用于限定晶圆100所在的承载平面。
34.在本实施例中，多个支撑件220等距设置于转盘210表面的边缘处，用于对晶圆100进行定位和夹紧，使得晶圆100与转盘210相互平行，同时防止转盘210在旋转时晶圆100脱落。
35.在本实施例中，驱动机构230包括驱动电机和联轴器，驱动电机的输出轴经由联轴器传动连接转盘210的底面。驱动电机的顶部设置有安装座，联轴器固定于安装座内。
36.需要说明的是，为了调整晶圆100与喷淋部300之间的垂直距离，本实施例还可选地在转盘210底部设置驱动机构230，用于带动转盘210在竖直方向上升或下降，进而可以调整喷淋部300与晶圆100的距离，方便刷洗晶圆100和取出晶圆100。
37.图2所示的实施例中，喷淋组件还包括摆动部400，喷淋部300设置于摆动部400的一端，喷淋部300被配置为绕摆动部400的另一端转动。
38.本实施例对摆动部400的结构不做具体要求和特殊限定，其功能至少包括带动喷淋部300绕其端部转动，使得喷淋部300的摆动轨迹至少覆盖晶圆100的表面的部分区域。得以实现以上功能的任意结构均可用于本实施例中，在不脱离本实用新型构思的前提下，对摆动部400的结构做出的常规改进均落入本实用新型的保护范围和公开范围内。
39.具体地，本实施例提供的摆动部400至少包括摆臂和驱动件，摆臂平行于转盘210的上表面，且摆臂与喷淋部300互相垂直。驱动件于摆臂一端传动连接，用于带动摆臂以其一端为轴，在特定范围内带动喷淋部300摆动。摆臂可以带动喷淋部300从转盘210的中心向转盘210边缘呈扇形轨迹移动，也可以由转盘210的边缘向转盘210的中心呈扇形轨迹移动，
从而使得喷淋部300在转盘210上方呈扇形的往复移动方式覆盖晶圆100的大部分区域。当然，可以理解的是，本技术实施例中提供的摆臂可以带动喷淋部300朝任意方向移动，以使喷淋部300的喷淋面可以覆盖整个晶圆100的表面。
40.可以理解的是，本实施例对驱动件的种类和型号不作具体要求和特殊限定，优选地，驱动件为旋转步进电机。此外，本实施例对驱动件带动旋转轴旋转的方式也不作具体要求和特殊限定，可以带动喷淋部300呈扇形轨迹摆动，由晶圆100的中心摆动至晶圆100的边缘，或由晶圆100的边缘摆动至晶圆100中心；也可以由晶圆100的一侧边缘摆动至另一侧边缘。
41.图4所示的实施例中，喷淋部300包括喷嘴。
42.本实施例中的喷淋部300可以包括一个或多个喷嘴，在上述实施例提供的技术方案的基础上，当仅设置一个喷嘴时，该喷嘴可以设置在晶圆100的上方的任意位置，但优选初始位置设在晶圆100的中心处，在清洗过程中随着晶圆100旋转，当清洗液喷淋至晶圆100的中心区域时，在离心力作用下，会被甩到晶圆100边缘，使得晶圆100的整个表面被清洗流体覆盖；当设置多个喷嘴时，则可以均匀排布在晶圆100的上方的任意位置，从而提高清洗液喷涂的效率。
43.具体地，本实施例采用的喷嘴优选为二流体喷嘴，在清洗过程中，通过气液输出控制模块向二流体喷嘴中通入由水和空气组成的二流体，通过气体压力与液体流量的合理控制，向晶圆100的表面喷出高压的二流体，将高密度的高速液体撞击到晶圆100的表面，使其与晶圆100的表面的杂质颗粒进行动能交换，实现对杂质颗粒的清除，达到既对晶圆100损伤小，又可以高效清洗晶圆100的目的，随着喷淋部300的摆动，向更大面积区域的晶圆100的表面喷淋二流体，实现对晶圆100表面的清洁。
44.需要说明的是，本实施例对二流体喷嘴的结构不作具体要求和特殊限定，示例性地，其包括喷嘴内芯及套设于喷嘴内芯外侧的喷嘴外壳，喷嘴外壳与喷嘴内芯之间形成环腔，喷嘴内芯沿轴向设有液体通道，液体通道的末端为喷液口，喷嘴外壳上设有与环腔连通的惰性气体进口，环腔的末端设有环绕于喷液口外侧的环形喷气口。
45.在清洗过程中，通过转盘210将晶圆100定位，同时带动晶圆100进行低速旋转，将二流体喷嘴移动到距离晶圆100的上方5~10mm的高度位置，通过气液输出控制模块向二流体喷嘴中通入清洗液，其中，气液输出控制模块至少包括供液管路、供气管路和位于各管路上用于控制不同流体的流速和流量的电磁阀。持续通入清洗液1-2s后再向二流体喷嘴内注入高压气体，可选地，高压气体包括氮气或其他无污染的惰性气体，清洗液和高压气体由二流体喷嘴端部同时喷出，在高压气体的裹挟下，清洗液撞击至晶圆100的表面，实现对晶圆100的表面杂质颗粒的清除和冲洗。在清洗过程中，气液输出控制模块可以通过电磁阀控制供液管路中的液体流量和供气管路中的气体流量。清洗结束后，提升转盘210的旋转速度，将晶圆100的表面残留的清洗液甩干，完成对晶圆100的干燥。
46.在本实施例中，护罩500的高度大于喷淋部300的高度，使得护罩500完全覆盖喷淋部300。
47.需要说明的是，护罩500的高度，即其侧壁的长度受限于喷嘴与晶圆100之间的距离，要求护罩500的下缘可以完全覆盖喷嘴底部并确保护罩500的下缘不与晶圆100接触。本实施例所述的“完全覆盖”的概念是指喷淋部300整体均落入护罩500在水平方向和/或竖直
方向的投影区域内，从而确保护罩500能完全阻挡飞溅的二流体。
48.图3所示的实施例中，护罩500的顶部配置有与抽吸通道510连通的真空接口520。
49.本实施例提供的护罩500需要搭配相应的抽真空设备使用，通过抽真空设备与护罩500内的抽吸通道510对接，对喷淋残留的二流体及时进行抽吸，防止喷溅至护罩500内壁的水雾液滴聚积后形成大液滴成股流下，使得携带有颗粒杂质的水雾再次滴落至晶圆100的表面，造成晶圆100二次污染。本实施例通过真空接口520实现与抽真空设备之间的快速对接和拆卸。
50.图4所示的实施例中，护罩500形成为圆台状的薄壁结构，抽吸通道510沿护罩500的母线形成于护罩500的壁内。
51.在本实施例中，护罩500为由上至下的渐扩式结构，护罩500的下缘与转盘210件之间的距离可调。护罩500的侧壁由上至下向远离喷嘴的方向倾斜，护罩500的侧壁与喷嘴的中轴线的夹角可基于流体参数进行适应性调节，以获得更好地防飞溅效果。护罩500的侧壁的长度（高度）也可基于流体进行适应性调节，流体参数包括：流体流速、流体流量、喷嘴与晶圆100之间的距离等。例如，当清洗流体的流速或流量较大时，可以将护罩500的侧壁与喷嘴的中轴线的夹角调大，并提高护罩500的侧壁的长度；反之，当清洗流体的流速或流量较小时，可以将护罩500的侧壁与喷嘴的中轴线的夹角调小，并减小护罩500的侧壁的长度。
52.需要说明的是，护罩500与喷嘴之间采用可拆卸的连接方式，在采用不同清洗流体对晶圆100进行清洗时，无需对护罩500进行清洗，可以直接替换护罩500，从而防止因清洗流体的残留而导致晶圆100二次污染。
53.申请人声明，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本实用新型的保护范围和公开范围之内。