一种应用于晶圆处理的双向气封结构和晶圆处理装置的制作方法

本技术涉及半导体晶圆加工，尤其涉及一种应用于晶圆处理的双向气封结构和晶圆处理装置。

背景技术：

1、在半导体领域，晶圆表面的清洁度是影响半导体器件可靠性的重要因素之一。在晶圆制程中，例如：沉积、等离子体刻蚀、光刻、电镀等等，都有可能在晶圆表面引入污染和/或颗粒，导致晶圆表面的清洁度下降，制造的半导体器件良率不高。化学机械抛光(chemical mechanical polishing,cmp)是一种全局平整化的超精密表面加工工艺。由于化学机械抛光中大量使用的化学试剂和研磨剂会在抛光完成后在晶圆表面残留大量的研磨颗粒和研磨副产物等污染物，这些污染物会对后续工艺产生不良影响。

2、为了达到晶圆表面无污染物的目的，需要移除晶圆表面的污染物以避免制程前污染物重新残留于晶圆表面。因此，在晶圆制造过程中需要经过多次的表面清洗，以去除晶圆表面附着的金属离子、原子、有机物及微粒等污染物。

3、用于清洗晶圆的模块和设备，特别是用于高端芯片制程的，对清洗工艺腔内空气的洁净度有较高要求，避免使被清洗的晶圆遭受二次污染。现有技术中，用于清洗晶圆的模块或设备中一般都用到了旋转机构，而旋转机构内的电机轴的油封挥发物或者轴承磨损物会进入到工艺腔内部，造成工艺腔内空气的洁净度下降，导致晶圆二次污染，对工艺结果造成负面影响。

技术实现思路

1、本实用新型实施例提供了一种应用于晶圆处理的双向气封结构和晶圆处理装置，旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

2、本实用新型实施例的第一方面提供了一种应用于晶圆处理的双向气封结构，包括旋转轴组件和固定套筒组件；

3、所述旋转轴组件的至少一部分的外周侧套设有固定套筒组件，所述旋转轴组件和固定套筒组件之间通过轴承连接，所述固定套筒组件包括位于晶圆处理腔室外的主体部分和伸入晶圆处理腔室内的伸入部分，所述主体部分设有贯穿其内、外表面的气封通道，所述气封通道与所述旋转轴组件相接触的位置形成有分别位于气封通道两侧的第一窄缝和第二窄缝，气流通过第一窄缝流入所述晶圆处理腔室，气流通过第二窄缝流向所述轴承并排出。

4、在一个实施例中，所述旋转轴组件的旋转端穿过所述固定套筒组件并连接功能器件。

5、在一个实施例中，所述旋转轴组件的固定端与所述固定套筒组件固定连接。

6、在一个实施例中，所述气封通道包括围绕所述旋转端的环形区域以及从所述主体部分的外表面通向所述环形区域的进气通路。

7、在一个实施例中，所述环形区域设有环绕所述旋转端的匀流环，以对从所述进气通路流入所述环形区域的气流进行匀流。

8、在一个实施例中，所述环形区域设置有相对的至少两个匀流环。

9、在一个实施例中，所述的至少两个匀流环相对的交错分布。

10、在一个实施例中，所述匀流环按照从靠近进气口到远离进气口的方向逐渐变窄。

11、在一个实施例中，所述环形区域的宽度为1～4mm。

12、在一个实施例中，通入所述双向气封结构的气体的气压为0.1～0.3mpa正压。

13、在一个实施例中，所述主体部分还设有用于排气的贯通孔，所述贯通孔与所述轴承相比远离晶圆处理腔室，以实现气流进入气封通道后通过第二窄缝流向轴承然后从贯通孔排出。

14、在一个实施例中，所述第一窄缝的缝宽为0.05～1mm，第二窄缝的缝宽为0.05～1mm。

15、在一个实施例中，所述功能器件为清洗刷、辊轮、基座和/或供给臂。

16、本实用新型实施例的第二方面提供了一种晶圆处理装置，包括：

17、晶圆旋转机构，用于支撑晶圆并驱动晶圆在竖直面内旋转；

18、供液组件，用于将清洗液供给至晶圆表面；

19、两个清洗刷，分别设置于晶圆的两侧并对晶圆表面进行滚动刷洗；

20、清洗刷驱动机构，用于支撑清洗刷并驱动清洗刷转动和移动；

21、其中，所述晶圆旋转机构和/或清洗刷驱动机构设置有如上所述的双向气封结构。

22、在一个实施例中，所述晶圆旋转机构包括主动轮和从动轮；连接所述主动轮的旋转机构设置有所述双向气封结构，和/或，连接所述从动轮的旋转机构设置有所述双向气封结构。

23、在一个实施例中，所述清洗刷驱动机构设置有所述双向气封结构，所述旋转轴组件的旋转端穿过所述固定套筒组件连接所述清洗刷。

24、本实用新型实施例的第三方面提供了一种晶圆处理装置，包括：

25、晶圆驱动机构，其夹持晶圆并带动晶圆旋转；

26、供给臂，其在晶圆的侧面摆动并经由其上的喷嘴将液体供应至晶圆表面；

27、挡圈，其设置于驱动机构的外周侧；

28、其中，所述晶圆驱动机构和/或所述供给臂设置有如上所述的双向气封结构。

29、在一个实施例中，所述晶圆驱动机构中的旋转机构设置有所述双向气封结构。

30、在一个实施例中，连接所述供给臂的旋转机构设置有所述双向气封结构，其中，所述旋转轴组件的旋转端穿过所述固定套筒组件连接所述供给臂。

31、本实用新型实施例的有益效果包括：能够实现晶圆处理腔室和污染源区域之间的空间隔离，能够在防止晶圆处理腔室内的清洗液进入旋转机构的同时，实现防止含有污染物的气体进入晶圆处理腔室对被清洗晶圆造成二次污染。

技术特征：

1.一种应用于晶圆处理的双向气封结构，其特征在于，包括旋转轴组件和固定套筒组件；

2.如权利要求1所述的双向气封结构，其特征在于，所述旋转轴组件的旋转端穿过所述固定套筒组件并连接功能器件。

3.如权利要求1所述的双向气封结构，其特征在于，所述旋转轴组件的固定端与所述固定套筒组件固定连接。

4.如权利要求2所述的双向气封结构，其特征在于，所述气封通道包括围绕所述旋转端的环形区域以及从所述主体部分的外表面通向所述环形区域的进气通路。

5.如权利要求4所述的双向气封结构，其特征在于，所述环形区域设有环绕所述旋转端的匀流环，以对从所述进气通路流入所述环形区域的气流进行匀流。

6.如权利要求4所述的双向气封结构，其特征在于，所述环形区域设置有相对的至少两个匀流环。

7.如权利要求6所述的双向气封结构，其特征在于，所述的至少两个匀流环相对的交错分布。

8.如权利要求5至7任一项所述的双向气封结构，其特征在于，所述匀流环按照从靠近进气口到远离进气口的方向逐渐变窄。

9.如权利要求4所述的双向气封结构，其特征在于，所述环形区域的宽度为1~4mm。

10.如权利要求1所述的双向气封结构，其特征在于，通入所述双向气封结构的气体的气压为0.1~0.3mpa正压。

11.如权利要求1所述的双向气封结构，其特征在于，所述主体部分还设有用于排气的贯通孔，所述贯通孔与所述轴承相比远离晶圆处理腔室，以实现气流进入气封通道后通过第二窄缝流向轴承然后从贯通孔排出。

12.如权利要求1所述的双向气封结构，其特征在于，所述第一窄缝的缝宽为0.05~1mm，第二窄缝的缝宽为0.05~1mm。

13.如权利要求2所述的双向气封结构，其特征在于，所述功能器件为清洗刷、辊轮、基座和/或供给臂。

14.一种晶圆处理装置，其特征在于，包括：

15.如权利要求14所述的晶圆处理装置，其特征在于，所述晶圆旋转机构包括主动轮和从动轮；连接所述主动轮的旋转机构设置有所述双向气封结构，和/或，连接所述从动轮的旋转机构设置有所述双向气封结构。

16.如权利要求14所述的晶圆处理装置，其特征在于，所述清洗刷驱动机构设置有所述双向气封结构，所述旋转轴组件的旋转端穿过所述固定套筒组件连接所述清洗刷。

17.一种晶圆处理装置，其特征在于，包括：

18.如权利要求17所述的晶圆处理装置，其特征在于，所述晶圆驱动机构中的旋转机构设置有所述双向气封结构。

19.如权利要求17所述的晶圆处理装置，其特征在于，连接所述供给臂的旋转机构设置有所述双向气封结构，其中，所述旋转轴组件的旋转端穿过所述固定套筒组件连接所述供给臂。

技术总结
本技术公开了一种应用于晶圆处理的双向气封结构和晶圆处理装置，其中双向气封结构包括旋转轴组件和固定套筒组件；所述旋转轴组件的至少一部分的外周侧套设有固定套筒组件，所述旋转轴组件和固定套筒组件之间通过轴承连接，所述固定套筒组件包括位于晶圆处理腔室外的主体部分和伸入晶圆处理腔室内的伸入部分，所述主体部分设有贯穿其内、外表面的气封通道，所述气封通道与所述旋转轴组件相接触的位置形成有分别位于气封通道两侧的第一窄缝和第二窄缝，气流通过第一窄缝流入所述晶圆处理腔室，气流通过第二窄缝流向所述轴承并排出。

技术研发人员：曹自立,宁昭旭
受保护的技术使用者：华海清科股份有限公司
技术研发日：20221227
技术公布日：2024/1/12