0571-85175569
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2、 H01J 37/32(2006.01) (54)发明名称 一种晶圆清洗设备 (57)摘要 本发明涉及晶圆清洗的技术领域， 具体涉及 一种晶圆清洗设备， 包括清除晶圆表面残留物的 等离子清洗组件， 其包括放置晶圆的清洗腔室和 位于清洗腔室内且产生等离子束清洗晶圆的等 离子源， 清洗腔室的顶端设置有安装腔室， 等离 子源位于安装腔室内， 等离子源产生的等离子束 的运动方向相对晶圆倾斜设置， 清洗腔室一侧设 置有将清洗腔室抽至真空的抽气件。 利用等离子 清洗晶圆， 设备中无需安装大量管路和接头， 减 少了设备后期的维护时间和成本。 利用等离子轰 击并清洗晶圆表面， 避免使用滚刷直接接触晶圆 表面摩。
3、擦的方式去除， 为绿色无损伤清洗。 且由 于等离子体积小于水分子， 其可以深入到晶圆微 细孔眼， 可以进行晶圆表面一定厚度内的离子轰 击清洗。 权利要求书1页 说明书5页 附图2页 CN 111463107 A 2020.07.28 CN 111463107 A 1.一种晶圆清洗设备， 其特征在于， 包括清除晶圆表面残留物的等离子清洗组件(1)， 其包括可放置晶圆的清洗腔室(11)以及位于所述清洗腔室(11)内侧且可产生等离子束轰 击清洗晶圆的等离子源(12)， 所述清洗腔室(11)的顶端设置有安装腔室(13)， 所述安装腔 室(13)与所述清洗腔室(11)相连通， 所述等离子源(12)位于所。
4、述安装腔室(13)内， 且所述 等离子源(12)产生的等离子束的运动方向相对晶圆倾斜设置， 所述清洗腔室(11)一侧设置 有可将所述清洗腔室(11)抽至线所述的一种晶圆清洗设备， 其特征在于， 所述抽气件(2)位于所述清洗 腔室(11)的顶端， 所述清洗腔室(11)上位于等离子束反射路径的前方设置有缺口， 所述抽 气件(2)包括与所述缺口相连通的抽气口(21)。 3.如权利要求1所述的一种晶圆清洗设备， 其特征在于， 还包括位于所述清洗腔室(11) 一侧且可清除晶圆上水分的去水组件(3)。 4.如权利要求3所述的一种晶圆清洗设备， 其特征在于， 所述去水组件。
5、(3)包括可放置 晶圆的加热腔室(31)以及可烘干晶圆水分的热源(32)， 所述热源(32)位于所述加热腔室 (31)内。 5.如权利要求4所述的一种晶圆清洗设备， 其特征在于， 所述晶圆清洗设备还包括把晶 圆从所述加热腔室(31)运输到所述清洗腔室(11)的运输组件(4)。 6.如权利要求5所述的一种晶圆清洗设备， 其特征在于， 所述运输组件(4)包括可放置 晶圆的晶圆托盘(41)以及位于所述晶圆托盘(41)底端的传送轴(42)， 所述加热腔室(31)与 所述清洗腔室(11)内均设置有传送轴(42)， 所述传送轴(42)转动连接于所述加热腔室(31) 与所述清洗腔室(11)。 7.如权利要求。
6、6所述的一种晶圆清洗设备， 其特征在于， 所述传送轴(42)表面设置有刻 有增大摩擦力的花纹。 8.如权利要求4至7任意一项所述的一种晶圆清洗设备， 其特征在于， 所述加热腔室 (31)与所述清洗腔室(11)相邻的一侧设置有连通所述加热腔室(31)与所述清洗腔室(11) 的连接口(5)， 所述连接口(5)处设置有控制连接口(5)开或关的隔断组件(51)。 9.如权利要求8所述的一种晶圆清洗设备， 其特征在于， 所述隔断组件(51)包括： 支撑件(511)， 设置在所述连接口(5)的底端并位于所述加热腔室(31)与所述清洗腔室 (11)之间； 阀板(512)， 所述支撑件(511)适于支撑所述阀。
7、板(512)； 阀杆， 作用在所述阀板(512)上并适于驱动所述阀板(512)打开或关闭所述连接口(5)； 以及 密封件(513)， 设置在所述阀板(512)两侧的部位并连接在所述加热腔室(31)和/或所 述清洗腔室(11)上。 10.如权利要求8所述的一种晶圆清洗设备， 其特征在于， 所述加热腔室(31)与所述清 洗腔室(11)远离所述连接口(5)的一侧分别设置有适于晶圆进出的门阀(6)。 权利要求书 1/1 页 2 CN 111463107 A 2 一种晶圆清洗设备 技术领域 0001 本发明涉及晶圆清洗的技术领域， 具体涉及一种晶圆清洗设备。 背景技术 0002 集成电路制造工艺过程， 。
8、通常是指将导体、 半导体、 绝缘层以一定的工艺顺序沉积 在特定的基板上(如硅基晶圆)。 在制造工艺过程中， CMP(化学机械抛光)设备主要用于晶圆 在膜沉积后， 对晶圆表面进行平坦化处理， 以便进行后续的半导体工艺过程。 由于在抛光过 程中需要加入一定量的化学液进行辅助抛光， 晶圆表面会残留化学液， 所以在抛光完成后 需要进行清洗， 以去除晶圆表面的残留物。 0003 在申请公布号为CN105789096A的发明专利中， 公开了一种晶圆清洗设备， 如图1所 示， 清洗设备主要包括超声单元1 、 刷洗单元2 、 清洗单元3 、 甩干单元4 、 机械手装置以及 各种检测单元。 超声单元1 、 刷洗。
9、单元2 、 清洗单元3 、 甩干单元4 依次排列， 各单元之间的 距离与机械手的行程配合设置； 超声单元1 上设置有超声清洗源及清洗旋转轮， 该清洗旋 转轮使晶圆竖向放置， 利用超声振荡方式使晶圆预清洗； 然后进入刷洗单元2 ， 刷洗单元2 上设置有旋转刷洗滚刷， 两端的旋转滚刷与晶圆表面接触， 在酸性溶液环境下， 对晶圆进行 刷洗； 刷洗完成后进入清洗单元3 ， 利用去离子水清洗晶圆表面； 清洗完成后进入甩干单元 4 ， 甩干单元4 为升降平台， 利用固定块和固定爪抓紧晶圆， 高速旋转使水在离心力作用下 脱离晶圆表面。 甩干后进入晶圆盒， 即完成了晶圆清洗工艺。 0004 但现有设备由于采用。
10、溶液清洗的方式， 设备中有大量管路及接头， 对水路和气路 管路的密封性要求较高， 存在管路泄露的风险， 增加了设备后期的维护时间与成本。 发明内容 0005 本发明的目的在于提供一种晶圆清洗设备， 利用等离子所包含的活性粒子与高能 射线， 作用于晶圆表面， 使污物分子从晶圆表面移除， 优化了设备结构， 减少了设备后期的 维护时间与成本。 0006 为实现上述目的， 本发明采用的技术方案是提供一种晶圆清洗设备， 包括清除晶 圆表面残留物的等离子清洗组件， 其包括可放置晶圆的清洗腔室以及位于所述清洗腔室内 侧且可产生等离子束轰击清洗晶圆的等离子源， 所述清洗腔室的顶端设置有安装腔室， 所 述安装腔。
11、室与所述清洗腔室相连通， 所述等离子源位于所述安装腔室内， 且所述等离子源 产生的等离子束的运动方向相对晶圆倾斜设置， 所述清洗腔室一侧设置有可将所述清洗腔 室抽至线 进一步地， 所述抽气件位于所述清洗腔室的顶端， 所述清洗腔室上位于等离子束 反射路径的前方设置有缺口， 所述抽气件包括与所述缺口相连通的抽气口。 0008 进一步地， 还包括位于所述清洗腔室一侧且可清除晶圆上水分的去水组件。 0009 进一步地， 所述去水组件包括可放置晶圆的加热腔室以及可烘干晶圆水分的热 源， 所述热源位于所述加热腔室内。 说明书 1/5 页 3 CN 111463107 A 3 0010。
12、 进一步地， 所述晶圆清洗设备还包括把晶圆从所述加热腔室运输到所述清洗腔室 的运输组件。 0011 进一步地， 所述运输组件包括可放置晶圆的晶圆托盘以及位于所述晶圆托盘底端 的传送轴， 所述加热腔室与所述清洗腔室内均设置有传送轴， 所述传送轴转动连接于所述 加热腔室与所述清洗腔室。 0012 进一步地， 所述传送轴表面设置有刻有增大摩擦力的花纹。 0013 进一步地， 所述加热腔室与所述清洗腔室相邻的一侧设置有连通所述加热腔室与 所述清洗腔室的连接口， 所述连接口处设置有控制连接口开或关的隔断组件。 0014 进一步地， 所述隔断组件包括支撑件、 阀板、 阀杆以及密封件， 所述支撑件设置在 所。
13、述连接口的底端并位于所述加热腔室与所述清洗腔室之间； 所述支撑件适于支撑所述阀 板； 所述阀杆作用在所述阀板上并适于驱动所述阀板打开或关闭所述连接口； 所述密封件 设置在所述阀板两侧的部位并连接在所述加热腔室和/或所述清洗腔室上。 0015 进一步地， 所述加热腔室与所述清洗腔室远离所述连接口的一侧分别设置有适于 晶圆进出的门阀。 0016 本发明的有益效果在于： 0017 1、 利用等离子清洗晶圆， 设备中无需安装大量管路和接头， 减少了设备后期的维 护时间和成本， 同时， 可以避免酸性溶剂对人体的伤害， 也可避免酸性溶液对晶圆的二次腐 蚀。 对于强力残留于晶圆表面的污染物， 利用等离子轰击。
14、并清洗晶圆表面， 避免使用滚刷直 接接触晶圆表面摩擦的方式去除， 为绿色无损伤清洗。 且由于等离子体积小于水分子， 其可 以深入到晶圆微细孔眼， 可以进行晶圆表面一定厚度内的离子轰击清洗， 提高了清洗效果。 0018 2、 等离子源产生的等离子束经晶圆反射后可达到抽气口位置， 此时抽气件工作， 可将轰击完成的等离子束和轰击下来的杂质及时排到清洗腔室外， 加强晶圆的清洗效果。 0019 3、 通过去水组件， 去除晶圆上的水分， 便于后续晶圆的清洗。 若晶圆表面有水分， 清洗腔室内不易达到0.1Pa以上的真空度， 影响等离子的产生与抽真空的时间， 进而影响到 了生产节拍。 0020 4、 通过加热。
15、的方式可以使得水分蒸发， 去除掉晶圆上的水分。 相比于其他去除水 分的方式， 加热操作简便， 没有任何外力的驱使， 不易使得晶圆结构遭到破坏。 0021 5、 通过设置运输组件， 便于烘干后的晶圆进入到清洗腔室内， 有利于设备的自动 化， 加快了清洗进程， 保证了生产节拍。 0022 6、 晶圆托盘可盛放晶圆， 一定程度上对晶圆起到了保护的作用。 传送轴转动可带 动晶圆托盘移动， 进而实现晶圆的移动， 使其从加热腔室进入到清洗腔室。 0023 7、 通过设置花纹， 增大了传送轴的摩擦力， 当传送轴转动时， 更加有利于晶圆托盘 的移动。 0024 8、 晶圆在加热腔室内去处水气后， 开启隔断组件。
16、， 方可使得晶圆进入等清洗腔室 内。 通过设置隔断组件， 避免水气进入到清洗腔室而影响到等离子的产生。 0025 9、 隔断组件包括阀板密封件， 由于阀板需要多频次的推拉， 因此会导致阀板的密 封性减弱， 通过设置密封件， 加强了阀板的密封效果， 避免了加热腔室内的水气进入到清洗 腔室而影响到等离子的产生。 0026 10、 通过设置的门阀， 用于放置与取出晶圆。 说明书 2/5 页 4 CN 111463107 A 4 附图说明 0027 为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案， 下面将对具体 实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍， 显而易见地， 下面描述中。
17、的 附图是本发明的一些实施方式， 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。 0028 图1为背景技术附图； 0029 图2为本发明实施例提供的一种晶圆清洗设备的立体结构示意图； 0030 图3为本发明实施例提供的一种晶圆清洗设备的平面结构示意图。 0031 附图标记说明： 0032 1 、 超声单元； 2 、 刷洗单元； 3 、 清洗单元； 4 、 甩干单元； 1、 等离子清洗组件； 11、 清洗腔室； 12、 等离子源； 13、 安装腔室； 2、 抽气件； 21、 抽气口； 3、 去水组件； 31、 加热腔室； 32、 热源； 4、 运。
18、输组件； 41、 晶圆托盘； 42、 传送轴； 5、 连接口； 51、 隔断组件； 511、 支撑件； 512、 阀板； 513、 密封件； 6、 门阀。 具体实施方式 0033 下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、 完整地描述， 显然， 所描述的实施 例是本发明一部分实施例， 而不是全部的实施例。 基于本发明中的实施例， 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， 都属于本发明保护的范围。 0034 在本发明的描述中， 需要说明的是， 术语 “中心” 、“上” 、“下” 、“左” 、“右” 、“竖直” 、 “水平” 、“内” 、“外” 等指示的方位或位置关系。
19、为基于附图所示的方位或位置关系， 仅是为了 便于描述本发明和简化描述， 而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、 以特定的方位构造和操作， 因此不能理解为对本发明的限制。 此外， 术语 “第一” 、“第二” 、 “第三” 仅用于描述目的， 而不能理解为指示或暗示相对重要性。 0035 在本发明的描述中， 需要说明的是， 除非另有明确的规定和限定， 术语 “安装” 、“相 连” 、“连接” 应做广义理解， 例如， 可以是固定连接， 也可以是可拆卸连接， 或一体地连接； 可 以是机械连接， 也可以是电连接； 可以是直接相连， 也可以通过中间媒介间接相连， 可以是 两个元件内部的连通。 。
20、对于本领域的普通技术人员而言， 可以具体情况理解上述术语在本 发明中的具体含义。 0036 此外， 下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构 成冲突就可以相互结合。 0037 参照图2和图3， 作为本发明实施例提供的一种晶圆清洗设备， 包括： 0038 等离子清洗组件1， 其包括可放置晶圆的清洗腔室11， 清洗腔室11具有适于放置晶 圆的空间， 对空间的具体形状不进行限制， 其可以是规则形状， 如长方体形， 也可以是非规 则形状， 只要能够对圆晶进行容纳即可； 0039 位于清洗腔室11内侧且可产生等离子束轰击清洗晶圆的等离子源12， 清洗腔室11 的顶端设置有安装腔室。
21、13， 安装腔室13与清洗腔室11相连通， 等离子源12位于安装腔室13 内， 且等离子源12产生的等离子束的运动方向相对晶圆倾斜设置， 清洗腔室11一侧设置有 可将清洗腔室11抽至线。 具体地， 等离子源12上设置有接口， 在接口处通入适 于连接惰性气体的气源， 如氩气或者其它惰性气体， 同时等离子源12上连接高压电源， 通过 说明书 3/5 页 5 CN 111463107 A 5 高压电源对惰性气体进行激发， 进而产生等离子束。 0040 利用等离子清洗晶圆， 设备中无需安装大量管路和接头， 减少了设备后期的维护 时间和成本， 同时， 可以避免酸性溶剂对人体的伤害， 也可避免。
22、酸性溶液对晶圆的二次腐 蚀。 对于强力残留于晶圆表面的污染物， 利用等离子轰击并清洗晶圆表面， 避免使用滚刷直 接接触晶圆表面摩擦的方式去除， 为绿色无损伤清洗。 且由于等离子体积小于水分子， 其可 以深入到晶圆微细孔眼， 可以进行晶圆表面一定厚度内的离子轰击清洗， 提高了清洗效果。 0041 等离子源12产生的等离子束与晶圆倾斜设置， 当等离子束轰击晶圆表面后， 晶圆 表面的杂质和等离子束呈在晶圆的反射作用下呈一定的角度排出， 若等离子束垂直轰击晶 圆表面的话， 轰击后的等离子束和晶圆表面的杂质仍然与晶圆保持垂直状态， 当等离子束 与杂质重量叠加到一定程度时容易再次落回到晶圆的表面， 导致清。
23、理效果减弱。 作为优选 的实施方式， 等离子源12与水平面之间的夹角为45度。 0042 具体地， 抽气件2位于清洗腔室11的顶端， 清洗腔室11上位于等离子束反射路径的 前方设置有缺口， 抽气件2包括与缺口相连通的抽气口21， 等离子源12产生的等离子束经晶 圆反射后可到达抽气口21位置。 抽气件2工作时， 可将轰击完成的等离子束和轰击下来的杂 质及时排到清洗腔室11外， 加强晶圆的清洗效果。 0043 本实施例中， 抽气件2可采用分子泵和/或干泵， 分子泵安装在清洗腔室11的顶端， 清洗腔室11上还设置有法兰接口， 法兰接口可与干泵相连接。 抽气件2既可以实现对清洗腔 室11的抽线、可以将轰击完成的等离子束和轰击下来的杂质及时排到清洗腔室11外， 0044 在清洗腔室11抽至一定线接口处通入氩气， 并连接高压电源。 通入氩气， 产生辉光放电后， 产生的等离子束在电场作用下轰击晶圆表面， 使晶圆表面残留 的物质在高能量的等离子束下发生剥离， 并向抽气口21方向运动。 0045 参照图2和图3， 进一步地， 作为本发明实例提供的一种晶圆清洗设备， 还包括位于 清洗腔室11一侧且可清除晶圆上水分的去水组件3。 通过去水组件3， 去除晶圆上的水分， 便 于后续晶圆的清洗。 若晶圆表面有水分， 清洗腔室11内不易达到0.1Pa以上的真空度， 影响 等离子的产生。
25、与抽真空的时间， 进而影响到了生产节拍。 0046 具体地， 去水组件3包括可放置晶圆的加热腔室31以及可烘干晶圆水分的热源32， 加热腔室31位于清洗腔室11的一侧， 热源32位于加热腔室31内， 热源32靠近晶圆的工艺面 设置。 通过加热的方式可以使得水分蒸发， 去除掉晶圆上的水分。 相比于其他去除水分的方 式， 加热操作简便， 没有任何外力的驱使， 不易使得晶圆结构遭到破坏。 本实施例中热源32 采用铠装加热丝， 多个铠装加热丝排成一排固定在加热腔室31的一侧且靠近晶圆的工艺面 设置。 通过采用铠装加热丝， 温度可达300左右， 用以烘烤晶圆表面的水气， 配合温度传感 器， PID控制仪。
26、组成整个温控系统。 0047 其中， 热源32可以采用其他的电阻加热丝。 热源32还可以设置在加热腔室31外， 此 时的加热腔室31采用导热材质制成， 通过加热腔室31的热量传导， 可将热源32的热量传导 到加热腔室31内对晶圆表面的水分进行蒸发。 0048 参照图2和图3， 进一步地， 作为本发明实例提供的一种晶圆清洗设备， 还包括把晶 圆从加热腔室31运输到清洗腔室11的运输组件4。 通过设置运输组件4， 便于烘干后的晶圆 进入到清洗腔室11内， 有利于设备的自动化， 加快了清洗进程， 保证了生产节拍。 0049 具体地， 运输组件4包括可放置晶圆的晶圆托盘41以及位于晶圆托盘41底端的传。
27、 说明书 4/5 页 6 CN 111463107 A 6 送轴42， 加热腔室31与清洗腔室11内均设置有传送轴42， 传送轴42转动连接于加热腔室31 与清洗腔室11。 晶圆托盘41可盛放晶圆， 一定程度上对晶圆起到了保护的作用。 传送轴42转 动可带动晶圆托盘41移动， 进而实现晶圆的移动， 使其从加热腔室31进入到清洗腔室11。 0050 加热腔室31与清洗腔室11的外侧设置有伺服电机和/或磁流体的动力件， 动力件 可将转动方式传动导送至传送轴42， 使得传送轴42转动。 传送轴42表面设置有刻有增大摩 擦力的花纹， 当传送轴42转动时， 更加有利于晶圆托盘41的移动。 对花纹的具体纹。
28、路不进行 限定， 其纹路可以是规则形状， 也可以是非规则形状， 花纹可以一体成型在传送轴42上， 也 可以通过后期车床加工的方式得到。 0051 其中， 动力件也可设置在加热腔室31与清洗腔室11的内部， 传送轴42还可以替换 成机械手传送、 传送托架传送和带轮传送等单一传送方式， 或者几种组合传送方式。 0052 参照图2和图3， 进一步地， 作为本发明实例提供的一种晶圆清洗设备， 加热腔室31 与清洗腔室11相邻的一侧设置有连通加热腔室31与清洗腔室11的连接口5， 连接口5处设置 有控制连接口5开或关的隔断组件51。 晶圆在加热腔室31内去处水气后， 开启隔断组件51， 方可使得晶圆进入。
29、等清洗腔室11内。 通过设置隔断组件51， 避免水气进入到清洗腔室11而 影响到等离子的产生。 0053 具体地， 隔断组件51包括支撑件511、 阀板512、 阀杆和密封件513， 支撑件511设置 在连接口5的底端并位于加热腔室31与清洗腔室11之间， 密封件513设置在阀板512两侧的 部位并连接在加热腔室31和/或清洗腔室11上， 本实施例中， 密封件513采用橡胶软垫。 支撑 件511适用于支撑阀板512， 阀杆设置在阀板512上且适于驱动阀板512打开或关闭。 由于阀 板512需要多频次的推拉， 因此会导致阀板512的密封性减弱， 通过设置密封件513， 加强了 阀板512的密封效。
30、果， 避免了加热腔室31内的水气进入到清洗腔室11而影响到等离子的产 生。 同时， 如图3所示， 在去水组件3和等离子清洗组件1之间设置有缝隙， 缝隙作用在阀板 512的上方位置， 从而提供供阀板512升降的区域， 阀板512自身可以手动驱动， 也可以通过 转盘与螺纹的配合的方式实现升降。 0054 加热腔室31与清洗腔室11远离连接口5的一侧分别设置有适于晶圆进出的门阀6， 如图3所示， 门阀6设置在设备的左侧和右侧位置。 加热腔室31的门阀6和清洗腔室11的门阀 6均与连接口5的位置相对应， 即， 从加热腔室31的门阀6一侧放入晶圆托盘41后， 便于晶圆 托盘41从清洗腔室11的门阀6一侧。
31、传送出去。 0055 作为本发明的一种可变实施例， 加热腔室31可位于清洗腔室11的下方， 此时的运 输组件4可采用现有技术中的机械手， 通过机械手的抓取、 移动和升降， 将干燥后的晶圆从 加热腔室31内抓取到清洗腔室11内， 进而实现晶圆的清洗。 或者运输组件4采用现有技术中 的升降机， 此时仅在加热腔室31内设置升降机， 升降机可将干燥后的晶圆抬起运输到清洗 腔室11内， 清洗腔室11内设有夹取装置， 将晶圆夹取固定后， 升降机退回到加热腔室31内， 此时再关闭隔断组件51， 继续完成晶圆的清洗。 0056 本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例， 并非依此限制本发明的保护 范围， 故： 凡依本发明的结构、 形状、 原理所做的等效变化， 均应涵盖于本发明的保护范围之 内。 说明书 5/5 页 7 CN 111463107 A 7 图1 图2 说明书附图 1/2 页 8 CN 111463107 A 8 图3 说明书附图 2/2 页 9 CN 111463107 A 9 。
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