一种晶圆清洗装置的制作方法

1.本实用新型涉及半导体领域，尤其涉及一种晶圆清洗装置。


背景技术：

2.沉浸式光刻是在纯净水下对光刻胶进行步进式-扫描式曝光，对晶圆水平度要求极高，但由于大量新材料的交替使用，使晶圆背部被颗粒污染的机会增加，这些颗粒夹在工作台与晶圆之间，导致晶圆表面局部凸起。现有的32nm节点技术关键层的聚焦深度只有100nm左右，而20nm节点技术关键层的聚焦深度则只有60nm左右，若凸起的高度超过曝光时的聚焦深度，则会形成坏点，造成焦散现象。通常散焦现象会导致光刻工艺中得到的光阻形貌异常且光阻值异常，从而进一步的导致刻蚀后的图形异常。通常在缺陷检测阶段可以拦截的具有散焦现象的晶圆仅占异常晶圆的20％～30％，其它未被拦截的晶圆会对最终的良率造成不同程度的影响。
3.为了降低晶圆焦散现象的发生频率，各个光刻机厂商加入了不同的晶圆清洗装置。目前使用较广的晶圆清洗装置主要通过将晶圆背部分成不同的区域，并按顺序使用毛刷和清洗液对晶圆的背部进行清洗，一般情况下，对晶圆背部的中心区域、非中心区域及边缘区域依次进行清洗，最后靠离心力将清洗液甩离晶圆背部。但仅靠毛刷与清洗液无法有效的清除晶圆背部中心区域的颗粒，也无法通过单一甩干的方式清除晶圆背部残留的清洗液与颗粒，造成晶圆背部颗粒的残留，并且这些颗粒会残留在光刻机的样品台上，污染下一个晶圆，进而导致晶圆产生焦散现象等缺陷。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种晶圆清洗装置，以清除晶圆背部的颗粒，降低晶圆的焦散现象。
5.为了达到上述目的，本实用新型提供了一种晶圆清洗装置，包括：
6.晶圆承载组件，包括第一固定单元及第二固定单元，所述晶圆可处于第一工位和第二工位，在所述第一工位上，所述第一固定单元吸附所述晶圆的背面的中心区域并能够驱动所述晶圆旋转，在所述第二工位上所述第二固定单元吸附所述晶圆的背面的非中心区域，并且所述第二固定单元平移以切换所述晶圆所处的工位；
7.清洗组件，包括第一喷嘴、第二喷嘴及刷具，分别用于向所述晶圆的背面喷射惰性气体、清洗液及刷洗所述晶圆的背面，其中，所述第一喷嘴及所述刷具可沿所述晶圆径向移动。
8.可选的，所述晶圆清洗装置还包括保护组件，所述保护组件包括：
9.工件台，具有一空腔，所述晶圆承载组件及所述清洗组件均位于所述空腔内；
10.保护罩，罩在所述空腔上。
11.可选的，所述第一固定单元包括：
12.转台，用于承载并驱动所述晶圆旋转；
13.若干第一真空吸附孔，位于所述转台内，且与第一真空组件连接，以吸附所述晶圆的背面的中心区域。
14.可选的，所述第一固定单元还包括：
15.至少三个顶针，所述顶针均匀分布在所述转台的外侧，用于顶起所述晶圆。
16.可选的，第二固定单元包括：
17.至少两个承载台，沿所述晶圆的圆心的周向分布，用于承载并带动所述晶圆平移；
18.若干第二真空吸附孔，位于所述承载台内，且与第二真空组件连接，以吸附所述晶圆的背面的非中心区域。
19.可选的，所述清洗组件还包括：
20.可移动的第一机械手，与所述刷具连接，用于带动所述刷具移动；
21.可移动的第二机械手，设置于所述晶圆的下方，用于带动所述第二喷嘴移动；
22.所述第一喷嘴设置于所述第一机械手或所述第二机械手上。
23.可选的，所述第一喷嘴可拆卸设置于所述第一机械手或所述第二机械手上。
24.可选的，所述第一喷嘴沿所述晶圆的边缘指向其中心喷出所述惰性气体，且喷出的所述惰性气体的方向与所述晶圆的背面呈一夹角，所述夹角小于90度。
25.可选的，至少两个所述第二喷嘴沿所述晶圆的背部均匀分布。
26.可选的，所述第二喷嘴的喷淋方向与所述晶圆的背面垂直。
27.本实用新型提供一种晶圆清洗装置，包括：晶圆承载组件，包括第一固定单元及第二固定单元，所述第一固定单元吸附所述晶圆的背面的中心区域并能够驱动所述晶圆旋转，所述第二固定单元吸附所述晶圆的背面的非中心区域，并带动所述晶圆进行平移；清洗组件，包括第一喷嘴、第二喷嘴及刷具，分别用于向所述晶圆的背面喷射惰性气体、清洗液及刷洗所述晶圆的背面，其中，所述第一喷嘴及所述刷具可沿所述晶圆径向移动，所述晶圆清洗装置通过晶圆承载组件与清洗组件之间配合，有效地清洁晶圆上的污染颗粒，并利用所述第一喷嘴进一步甩干所述晶圆上残留的污染颗粒与清洗液，改善晶圆的散焦现象，从而提高产品良率。
附图说明
28.图1为本实用新型实施例提供的一种晶圆清洗装置的仰视图；
29.图2为本实用新型实施例提供的一种晶圆清洗装置清洗晶圆背部中心区域时的仰视图；
30.图3为本实用新型实施例提供的一种晶圆清洗装置清洗晶圆背部非中心区域时的仰视图；
31.图4为本实用新型实施例提供的一种晶圆清洗装置清洗晶圆背部边缘区域时的仰视图；
32.图5为本实用新型实施例提供的一种晶圆清洗装置甩干晶圆时的仰视图；
33.其中，附图说明为：
34.100-晶圆；102-保护罩；104-夹子；106-承载台；108-转台；110-顶针；112-第二喷嘴；114-刷具；116-第一喷嘴。
具体实施方式
35.为使本实用新型的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且未按比例绘制，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。此外，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。
36.图1为本实施例提供的一种晶圆清洗装置的仰视图，如图1所示，所述晶圆清洗装置包括：晶圆承载组件及清洗组件。
37.其中，所述晶圆承载组件包括第一固定单元及第二固定单元，所述晶圆100可处于第一工位和第二工位，在所述第一工位上，所述第一固定单元吸附所述晶圆100的背面的中心区域并能够驱动所述晶圆100旋转，在所述第二工位上所述第二固定单元吸附所述晶圆100的背面的非中心区域，并且所述第二固定单元平移以切换所述晶圆100所处的工位。
38.所述第一固定单元包括：转台108和若干第一真空吸附孔，其中，若干所述第一真空吸附孔位于所述转台108内，且与第一真空组件连接，以吸附所述晶圆100背面的中心区域。
39.进一步的，当所述晶圆100位于所述第一工位上时，所述转台108位于所述晶圆100的中心，且所述第一真空吸附孔开启，所述转台108吸附所述晶圆100背面的中心区域，并驱动所述晶圆100旋转。
40.所述第一固定单元还包括：至少三个顶针110，所述顶针110均匀分布在所述转台108的外侧，用于顶起所述晶圆100。对所述晶圆100进行清洗之前，所述顶针110可升起并用于承载所述晶圆100，将所述晶圆100由外部转移至所述晶圆清洗装置内；或者，当所述晶圆100清洗结束后，所述顶针110升起，将所述晶圆100送出所述晶圆清洗装置；当所述晶圆100由所述第一工位切换至所述第二工位时，所述顶针110升起，以辅助所述晶圆100脱离所述第二固定单元。
41.在本实施例中，设置三个所述顶针110，以保证所述顶针110承载所述晶圆100时的稳定性。
42.进一步的，所述第二固定单元包括：至少两个承载台106和若干第二真空吸附孔，其中，若干所述第二真空吸附孔位于所述承载台106内，且与第二真空组件连接，以吸附所述晶圆100背面的非中心区域。
43.至少两个所述承载台106沿所述晶圆100的圆心的周向分布，用于承载并带动所述晶圆100平移。当所述第二真空吸附孔开启时，所述承载台106吸附所述晶圆100的背部，从而固定所述晶圆100，防止所述刷具114对所述晶圆100进行清洗时所述晶圆100产生位移甚至掉落；同时所述承载台106移动时可以带动所述晶圆100移动，便于对所述晶圆100进行转移。
44.需要理解的是，在本实施例中仅在所述晶圆100背部分别设置两个对称的所述承载台106，在保证所述晶圆100稳定性的同时进一步的简化设备。在其它可选实施例中，可以在所述晶圆100背部的非中心位置沿所述晶圆100的圆心的周向分布三个及以上所述承载台106。
45.继续参阅图1，所述清洗组件包括：第一喷嘴116、第二喷嘴112，刷具114，可移动的第一机械手及可移动的第二机械手。
46.所述刷具114设置于第一机械手上，用于刷洗所述晶圆100的背面，所述第一机械手驱动刷具114进行旋转和摆动，且所述第一机械手可带动所述刷具114沿所述晶圆100径向移动，以更好的清洁所述晶圆100背部的不同区域。所述刷具114与所述第一机械手之间为可拆卸连接，便于在所述刷具114损坏后进行更换，同时也可以调节所述刷具114的刷毛与所述晶圆100的背部之间的接触强度，进而调节清洗力度。
47.所述第一喷嘴116用于向所述晶圆100的背面喷射惰性气体，在本实施例中，所述惰性气体为氮气，氮气在具有较稳定的化学性质的同时价格便宜、便于制取，可以有效的节约成本。
48.所述第一喷嘴116与惰性气体供给组件相连并设置于所述第二机械手上，且所述第二机械手带动所述第一喷嘴沿所述晶圆100径向移动，所述第一喷嘴116与所述第二机械手之间为可拆卸连接，便于工作人员对第一喷嘴116的位置进行调整。
49.所述第一喷嘴116沿所述晶圆100的边缘指向其中心喷出所述惰性气体，且喷出的所述惰性气体的方向与所述晶圆100的背面呈一夹角，所述夹角小于90度，在保证清洗过程中惰性气体能全面的覆盖所述晶圆100的同时，保证所述第一喷嘴116喷出的惰性气体的力度足以带走污染颗粒和多余的清洗液。
50.在其它可选实施例中，所述第一喷嘴116可以设置在所述第一机械手上，使所述刷具114与所述第一喷嘴116同步运动。但由于所述刷具114在清洗过程中会进行摆动与旋转等动作，所述第一喷嘴116与所述第一机械手之间需要加装固定组件，以保证所述第一喷嘴116不会在清洗过程中脱落。
51.在本实施例中，至少两个所述第二喷嘴112沿所述晶圆100的背部均匀分布，所述第二喷嘴112与所述清洗液供给组件相连，用于向所述晶圆100的背部喷淋清洗液，所述第二喷嘴112的喷淋方向与所述晶圆100的背面垂直。
52.在其它可选实施例中，可以设置数量不同的所述第二喷嘴112，仅需完成对所述晶圆100背部的均匀喷淋即可。
53.所述晶圆清洗装置还包括保护组件，所述保护组件包括：工件台和保护罩102。
54.所述工件台，具有一空腔，所述晶圆承载组件及所述清洗组件均位于所述空腔内。
55.所述保护罩102罩在所述空腔上，所述空腔与所述保护罩102组成一密闭空间，避免清洗液在清洗过程中飞溅到其它设备上，保护其它设备不受清洗液的腐蚀；同时为清洗过程中的真空环境创造条件。
56.进一步的，所述工件台上具有夹子104，夹持在所述保护罩102的两侧，固定所述保护罩102的同时带动所述保护罩102进行移动。
57.对所述晶圆100进行清洗时，先将所述晶圆100转移至所述晶圆清洗装置内，所述顶针110升起并承载所述晶圆100，然后所述顶针110下降将所述晶圆100放置在所述承载台106上，所述承载台106开启真空以吸附所述晶圆100，此时两个所述承载台106的连线经过所述晶圆100的中心；将所述保护罩102罩在所述晶圆100上。
58.图2为本实施例提供的晶圆清洗装置清洗晶圆背部中心区域时的仰视图，如图2所示，当要清洗所述晶圆100的中心区域时，所述工件台带动所述保护罩102移动，所述承载台106带动所述晶圆100，使所述晶圆100与所述保护罩102同步移动，当所述刷具114与所述晶圆100中心对准时，所述晶圆100移动停止，所述刷具114旋转并摆动，此时所述晶圆100位于
第二工位；调整所述第二喷嘴112的位置，使清洗液能均匀地喷淋在所述晶圆100的背部，开启所述第二喷嘴112，向所述晶圆100喷淋清洗液；所述第一喷嘴116与所述刷具114位置保持一致，开启所述第一喷嘴116，向所述晶圆100背部的中心区域喷射氮气，辅助所述刷具114进行清洗。
59.所述晶圆100的中心区域清洗完成后进行非中心区域的清洗，图3为本实施例提供的晶圆清洗装置清洗晶圆背部非中心区域时的仰视图，如图3所示，清洗完所述晶圆100的中心区域后，所述刷具114停止摆动与旋转，所属第一喷嘴116与所述第二喷嘴112关闭；所述工件台104带动所述保护罩102回到原位，所述承载台106带动所述晶圆100回到第一工位，所述承载台106关闭真空状态并与所述晶圆100脱离，所述转台108上升并与所述晶圆100接触，所述状态开启真空吸附所述晶圆100的中心位置，此时所述晶圆100位于第一工位，所述转台108驱动所述晶圆100进行旋转；所述晶圆清洗装置开启真空模式，使所述工件台的空腔与所述保护罩102内部形成真空状态，便于污染颗粒脱离所述晶圆100；所述第一机械手带动所述刷具114沿所述晶圆100的径向以移动，使所述刷具114的边缘与所述晶圆100的边缘之间的距离为2～3mm，所述刷具114旋转并摆动以清洗所述晶圆100的非中心区域。在所述晶圆清洗装置的开启真空状态时，所述第一喷嘴116关闭，避免影响装置内的真空状态。
60.所述晶圆100的非中心区域清洗完成后进行边缘区域的清洗，图4为本实施例提供的一种晶圆清洗装置清洗晶圆背部边缘区域时的仰视图，如图4所示，所述晶圆清洗装置完成对所述晶圆100非中心区域的清洗之后，装置关闭真空状态，所述刷具114停止摆动与旋转，所述晶圆100持续旋转；所述第二喷嘴112开启；所述刷具114移动至所述晶圆100的边缘区域，所述第一喷嘴116与所述刷具114同步移动至所述晶圆100的边缘区域，所述第一喷嘴116开启辅助所述刷具114进行清洗。
61.所述晶圆100的边缘区域清洗完成后进行甩干，图5为本实施例提供的一种晶圆清洗装置甩干晶圆时的仰视图，如图5所示，所述晶圆清洗装置完成对所述晶圆100边缘区域的清洗之后，所述刷具114离开所述晶圆100的背部，所述第二喷嘴112关闭，所述晶圆100持续旋转，同时所述第一喷嘴116持续工作，通过离心力与氮气的作用将所述残留的清洗液与污染颗粒甩离所述晶圆100；第一喷嘴116持续工作直至所述晶圆100完全甩干。
62.综上，本实用新型提供一种晶圆清洗装置，包括：晶圆承载组件，包括第一固定单元及第二固定单元，所述第一固定单元吸附所述晶圆100的背面的中心区域并能够驱动所述晶圆100旋转，所述第二固定单元吸附所述晶圆100的背面的非中心区域，并带动所述晶圆100进行平移；清洗组件，包括第一喷嘴116、第二喷嘴112及刷具114，分别用于向所述晶圆100的背面喷射惰性气体、清洗液及刷洗所述晶圆100的背面，其中，所述第一喷嘴116及所述刷具114可沿所述晶圆100径向移动，所述晶圆清洗装置通过清洗组件之间配合，有效地清洁晶圆上的污染颗粒，并利用所述第一喷嘴116进一步甩干所述晶圆100上残留的污染颗粒与清洗液，改善晶圆的散焦现象，从而提高产品良率。
63.上述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不对本实用新型起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本实用新型的技术方案的范围内，对本实用新型揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本实用新型的技术方案的内容，仍属于本实用新型的保护范围之内。