一种改善清洗剂残留的晶圆清洗装置的制作方法

1.本发明涉及晶圆清洗技术领域，尤其涉及一种改善清洗剂残留的晶圆清洗装置。


背景技术：

2.在晶圆处理过程中，离不开对晶圆进行清洗的工艺环节，对晶圆的清洗过程中，包括对晶圆的上表面或者下表面的单面清洗或者双面清洗或者边缘清洗，一般地，通常晶圆承载平台带有夹持机构，对晶圆进行夹持时，旋转晶圆承载平台，同时向晶圆喷洒清洗剂，对晶圆进行清洗，在晶圆清洗过程中，晶圆和夹持机构接触的区域，清洗剂和脏污的残留不易去除，从而带有残留，影响晶圆的清洁性。


技术实现要素：

3.本发明提供一种改善清洗剂残留的晶圆清洗装置，旨在解决夹持组件与晶圆附近存在残留等技术问题。
4.一种改善清洗剂残留的晶圆清洗装置，包括：
5.晶圆承载平台，边缘布设有若干用于实现对晶圆限位的夹持组件；
6.导流板，设置在晶圆承载平台的上端面，导流板的上端面开设有导流槽；
7.下压导流盖，覆盖导流槽，下压导流盖的下端面与导流槽的底部之间的间隙形成气流扩散通道，下压导流盖的外侧面与导流槽的侧壁之间的间隙形成第一环形间隙，第一环形间隙的进气端与气流扩散通道连通，第一环形间隙的出气端朝向晶圆的边缘区域；
8.导流板上还设置有与夹持组件一一对应的穿孔以及一一对应的第一气流通道；
9.夹持组件穿过对应的穿孔并露出上端的夹持头部，且夹持组件和穿孔之间的间隙形成第二环形间隙；
10.第一气流通道的进气端连通气流扩散通道，第一气流通道的出气端连通对应的第二环形间隙。
11.进一步的，导流板上还开设有与夹持组件一一对应的第二气流通道，第二气流通道的进气端连通第一气流通道，第二气流通道的出气端靠近对应的夹持组件。
12.进一步的，第二气流通道包括竖直段和倾斜段，第二气流通道的竖直段连通第一气流通道，第二气流通道的倾斜段向对应的夹持头部的方向倾斜。
13.进一步的，第一环形间隙向晶圆的边缘倾斜。
14.进一步的，第一环形间隙的间隙大小沿朝向晶圆的边缘的方向逐渐变小。
15.进一步的，晶圆承载平台开设有固定槽；
16.固定槽用于固定喷流管组件；
17.导流槽的底部开设有导流孔，导流孔与固定槽对应并容纳喷流管组件；
18.外部输入的气流从喷流管组件的内部管道喷出进入气流扩散通道。
19.进一步的，喷流管组件的上端面与导流槽的底部齐平。
20.进一步的，下压导流盖的上端面设有凹槽；
21.凹槽的侧壁向外倾斜。
22.进一步的，凹槽的底部的边缘设有沿圆周方向排列的若干通孔；
23.通孔的进气端连通气流扩散通道；通孔朝向凹槽的侧壁方向倾斜。
24.进一步的，晶圆承载平台还包括：
25.上壳体和下壳体；
26.卡盘组件，设置在上壳体和下壳体之间，卡盘组件的外边缘设有与夹持组件一一对应的弧形齿条；
27.夹持组件的下端设有从动齿轮，齿轮和对应的弧形齿条啮合连接；
28.卡盘组件连接电机，电机带动卡盘组件旋转，从而带动夹持组件的旋转；
29.夹持组件的旋转使夹持头部接近晶圆承载平台的中心时实现对晶圆的夹紧，远离晶圆承载平台的中心时实现对晶圆的非夹紧。
30.本发明的有益技术效果在于：第一环形间隙喷出的气流可以在晶圆非夹紧时使晶圆处于悬浮状态，降低晶圆接触带来的残留可能性，夹紧和非夹紧晶圆时吹走清洗剂和脏污，并防止晶圆的下表面被污染，第二环形间隙增强夹持组件靠近晶圆的区域的气流，加大清洗剂和脏污的吹送力度，防止清洗剂和脏污残留。
附图说明
31.图1为本发明一种改善清洗剂残留的晶圆清洗装置的一种实施方式的结构示意图；
32.图2为本发明一种改善清洗剂残留的晶圆清洗装置的一种实施方式的气流走向示意图；
33.图3为本发明一种改善清洗剂残留的晶圆清洗装置的另一种实施方式的结构示意图；
34.图4为本发明一种改善清洗剂残留的晶圆清洗装置的晶圆承载平台的结构示意图；
35.图5为本发明一种改善清洗剂残留的晶圆清洗装置的实现晶圆下表面清洗的结构示意图。
36.其中，
37.1-晶圆承载平台；
38.101-夹持组件；
39.1011-夹持头部；
40.102-固定槽；
41.103-空气动力组件；
42.104-上壳体；
43.105-下壳体；
44.106-内部气室；
45.107-卡盘组件；
46.108-电机；
47.2-导流板；
48.201-导流槽；
49.202-气流扩散通道；
50.203-第一环形间隙；
51.204-导流孔；
52.205-第一气流通道；
53.206-第二环形间隙；
54.207-第二气流通道；
55.3-下压导流盖；
56.301-凹槽；
57.302-通孔；
58.4-喷流管组件；
59.5-清洗管件
具体实施方式
60.下面将结合本实施例中的附图，对本实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本保护的范围。
61.需要说明的是，在不冲突的情况下，本中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
62.下面结合附图和具体实施例对本作进一步说明，但不作为本的限定。
63.参见图1，本发明提供一种改善清洗剂残留的晶圆清洗装置，包括：
64.晶圆承载平台(1)，边缘布设有若干用于实现对晶圆限位夹紧和/或非夹紧的夹持组件(101)；
65.导流板(2)，设置在晶圆承载平台(1)的上端面，导流板(2)的上端面开设有导流槽(201)；
66.下压导流盖(3)，覆盖导流槽(201)，下压导流盖(3)的下端面与导流槽(201)的底部之间的间隙形成气流扩散通道(202)，下压导流盖(3)的外侧面与导流槽(201)的侧壁之间的间隙形成第一环形间隙(203)，第一环形间隙(203)的进气端与气流扩散通道(202)连通，第一环形间隙(203)的出气端朝向晶圆的边缘区域；
67.导流板(2)上还设置有与夹持组件(101)一一对应的穿孔以及一一对应的第一气流通道(205)；
68.夹持组件(101)穿过对应的穿孔并露出上端的夹持头部(1011)，且夹持组件(101)和穿孔之间的间隙形成第二环形间隙(206)；
69.第一气流通道(205)的进气端连通气流扩散通道(202)，第一气流通道(205)的出气端连通对应的第二环形间隙(206)。
70.夹持组件(101)的夹持头部(1011)接触式夹持晶圆后，晶圆清洗装置夹持晶圆旋转清洗时，向晶圆喷洒清洗剂，在夹持组件(101)与晶圆靠近的区域，清洗后很有可能会有残留的清洗即被卷入夹持组件(101)的内侧的问题。
71.参见图2，本发明提供由导流板(2)和导流盖(3)组合形成的气流通道，夹持组件(101)的夹持头部夹紧晶圆时，外部输入的气流进入气流扩散通道(202)，部分气流扩散至第一环形间隙(203)，经由第一环形间隙(203)喷向晶圆和导流板(2)的边缘，吹走残留清洗剂和脏污。另一方面，部分气流经过第一气流通道(205)进入第二环形间隙(206)，沿第二环形间隙(206)向上喷出的气流，对夹持组件(101)周边的气流进行进一步增强，进一步吹走夹持组件(101)与晶圆靠近的区域的清洗剂残留，保持在该区域的晶圆部分和夹持组件(101)部分以及导流板(2)部分的清洁性。
72.本发明提供由导流板(2)和导流盖(3)组合形成的气流通道，夹持组件(101)的夹持头部(1011)未夹紧晶圆时，外部输入的气流进入气流扩散通道(202)，部分气流扩散至第一环形间隙(203)，经由第一环形间隙(203)喷向晶圆的边缘，基于伯努利原理使晶圆悬浮在晶圆清洗装置上方，对晶圆实现非接触式夹持，降低残留清洗剂被卷入的可能性。另一方面，部分气流经过第一气流通道(205)进入第二环形间隙(206)，沿第二环形间隙(206)向上喷出的气流进一步吹走夹持组件(101)与晶圆靠近的区域的清洗剂残留，保持在该区域的晶圆部分和夹持组件(101)部分以及导流板(2)部分的清洁性。
73.本发明的晶圆清洗装置可以用于对晶圆边缘的蚀刻和清洗或者对晶圆的上表面的清洗，第一环形间隙(203)喷向晶圆的边缘可以进一步阻止清洗剂混合晶圆的脏污进入晶圆的下表面。
74.进一步的，导流板(2)上还开设有与夹持组件(101)一一对应的第二气流通道(207)，第二气流通道(207)的进气端连通第一气流通道(205)，第二气流通道(207)的出气端靠近对应的夹持组件(101)。
75.为了进一步保持夹持组件(101)与晶圆靠近的区域的清洁性，防止清洗剂残留，开设第二气流通道(207)，部分气流从第二气流通道(207)喷向对应的夹持组件(101)的上端，增强夹持组件(101)周边的气流，将清洗剂吹离。
76.进一步的，第二气流通道(207)包括竖直段和倾斜段，第二气流通道(207)的竖直段连通第一气流通道(205)，第二气流通道(207)的倾斜段向对应的夹持头部(1011)的方向倾斜。
77.具体的，第二气流通道(207)的竖直段的直径大于第二气流通道(207)的倾斜段的直径。
78.进一步的，第一气流通道(205)包括倾斜段和横向段，第一气流通道(205)的倾斜段连通气流扩散通道(202)，第一气流通道(205)的横向段连通第二环形间隙(206)。
79.进一步的，第一环形间隙(203)向晶圆的边缘倾斜。
80.进一步的，第一环形间隙(203)的间隙大小沿朝向晶圆的边缘的方向逐渐变小。
81.进一步的，晶圆承载平台(1)开设有固定槽(102)；
82.固定槽(102)用于固定喷流管组件(4)；
83.导流槽(201)的底部开设有导流孔(204)，导流孔(204)与固定槽(102)对应并容纳喷流管组件(4)；
84.外部输入的气流从喷流管组件(4)的内部管道喷出进入气流扩散通道(202)。
85.进一步的，喷流管组件(4)的上端面与导流槽(201)的底部齐平。
86.进一步的，下压导流盖(3)的上端面设有凹槽(301)。
87.凹槽(301)的设置可以避免晶圆的下表面与下压导流盖(3)的上端面接触从而污染晶圆的下表面。
88.进一步的，凹槽(301)的侧壁向外倾斜。
89.倾斜状的凹槽(301)一方面可以扩大凹槽的面积，尽可能的避免晶圆的下表面与下压导流盖(3)的上端面接触。另一方面，因为下压导流盖(3)的外侧面的倾斜状原因，凹槽(301)的侧壁的倾斜状设计可以加深凹槽(301)的深度。
90.参见图3，作为另一种实施方式，进一步的，凹槽(301)的底部的边缘设有沿圆周方向排列的若干通孔(302)；通孔(302)的进气端连通气流扩散通道(202)。
91.进一步的，通孔(302)朝向凹槽(301)的侧壁方向倾斜。
92.部分气流进过通孔(302)后沿凹槽(301)的侧壁流向晶圆的边缘，进一步对晶圆边缘的气流进行增强，即进一步增强夹持组件(101)周边的气流，吹离残留的清洗剂和脏污。此外，还进一步防止清洗剂和脏污流至晶圆的下表面对晶圆的下表面造成污染。
93.参见图4-5，在本发明中，晶圆承载平台(1)为通用型的晶圆承载平台，导流板(2)和下压导流盖(3)与晶圆承载平台可拆卸式的安装。
94.晶圆承载平台(1)的固定槽(102)也配置为通用性，可以用于固定喷流管组件(4)，用于喷出气流。固定槽(102)还可以用于固定用于晶圆下表面清洗的清洗管件(5)或者在进行晶圆的上表面清洗时在下表面进行喷气防止清洗剂与脏污流入晶圆下表面的喷气管件。也就是说，晶圆承载平台是晶圆上表面清洗、下表面清洗和双面清洗以及边缘清洗的通用性平台。
95.例如，在进行晶圆的边缘或者上表面清洗时，可以安装导流板(2)和下压导流盖(3)以及喷流管组件(4)组成晶圆清洗装置。
96.又例如，在进行晶圆的上表面清洗时，可以拆去导流板(2)和下压导流盖(3)，安装喷气管件，形成晶圆清洗装置。由夹持组件(101)对晶圆进行夹持，旋转晶圆承载平台，对晶圆的上表面进行清洗。上表面清洗时，也可以安装清洗管件(5)，由清洗管件喷出气流防止晶圆下表面被污染。
97.又例如，在进行晶圆的下表面或者双面清洗时，可以拆去导流板(2)和下压导流盖(3)，安装清洗管件(5)，形成晶圆清洗装置。清洗管件(5)向晶圆的下表面喷洒清洗剂对晶圆的下表面进行清洗。
98.在本发明中，进一步的，夹持组件(101)可拆卸式的固定在晶圆承载平台(1)上。夹持组件(101)可以替换成空气动力组件(103)；
99.空气动力组件(103)安装在晶圆承载平台(1)的边缘夹持组件(101)的位置，空气动力组件(103)内部具有第三气流通道，外部输入的气流进入第三气流通道，从空气动力组件(103)的上端以预定方向喷出使晶圆处于悬浮状态。空气动力组件(103)喷出的气流基于伯努利原理，使得晶圆悬浮在晶圆承载平台上方，实现对晶圆的非接触式夹持。
100.在实际应用过程中，例如，在进行晶圆的上表面清洗或者下表面清洗或者双面清洗时，晶圆承载平台安装空气动力组件(103)，拆去导流板(2)和下压导流盖(3)，空气动力组件(103)以预定方向喷出气流使晶圆处于悬浮状态，旋转晶圆承载平台，对晶圆进行清洗。非接触式夹持晶圆对晶圆进行清洗，进一步防止晶圆因为夹持被损坏和被污染的可能性。
101.进一步的，晶圆承载平台(1)还包括：
102.上壳体(104)和下壳体(105)，上壳体(104)和下壳体(105)之间形成内部气室(106)；
103.上壳体(104)上设置固定槽(102)；
104.空气动力组件(103)的第三气流通道连通内部气室(106)，外部向内部气室(106)输入的气流进入第三气流通道后从空气动力组件的上端以预定方向喷出使晶圆处于悬浮状态。
105.当晶圆承载平台上设置成空气动力组件(103)而非夹持组件(101)时，由内部气室(106)为每个空气动力组件(103)提供气流，使得每个空气动力组件(103)输出的气流均衡稳定，有利于晶圆在悬浮状态的高度平衡，避免因为每个空气动力组件(103)喷出的气流不均衡而产生晶圆倾斜。
106.进一步的，晶圆承载平台(1)还包括：
107.卡盘组件(107)，设置在上壳体(104)和下壳体(105)之间，卡盘组件(107)的外边缘设有与夹持组件(101)一一对应的弧形齿条；
108.夹持组件(101)的下端设有从动齿轮，从动齿轮和对应的弧形齿条啮合连接；
109.卡盘组件(107)连接电机(108)，电机(108)带动卡盘组件(107)旋转，从而带动夹持组件(101)的旋转；
110.夹持组件(101)的旋转使夹持头部(1011)接近晶圆承载平台(1)的中心时实现对晶圆的夹紧，远离晶圆承载平台(1)的中心时实现对晶圆的非夹紧。
111.卡盘组件(107)对夹持组件(101)进行旋转，通过电机实现，使夹持组件(101)旋转到一定角度固定后，利用晶圆承载平台的旋转驱动机构对整个晶圆承载平台进行旋转，实现对晶圆的清洗。
112.作为一种实施方式，卡盘组件(107)设有内部齿条，电机(108)输出轴设有驱动齿轮，驱动齿轮和内部齿条啮合，电机(108)旋转，驱动齿轮随之旋转，内部齿条被带动，从而使卡盘组件(107)旋转，因为从动齿轮和弧形齿条的啮合关系，从动齿轮也随之旋转，从而使夹持组件(101)旋转。
113.夹持组件(101)对晶圆进行夹紧时，实现对晶圆的接触式清洗，夹紧限位。
114.夹持组件(101)对晶圆进行非夹紧时，通过气流实现对晶圆的非接触式夹持，使晶圆处于悬浮状态，实现晶圆非接触式清洗，此时夹持组件(101)非接触限位。
115.以上仅为本较佳的实施例，并非因此限制本的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本的保护范围内。

技术特征：
1.一种改善清洗剂残留的晶圆清洗装置，其特征在于，包括：晶圆承载平台，边缘布设有若干用于实现对晶圆限位的夹持组件；导流板，设置在所述晶圆承载平台的上端面，导流板的上端面开设有导流槽；下压导流盖，覆盖所述导流槽，所述下压导流盖的下端面与所述导流槽的底部之间的间隙形成气流扩散通道，所述下压导流盖的外侧面与所述导流槽的侧壁之间的间隙形成第一环形间隙，所述第一环形间隙的进气端与所述气流扩散通道连通，所述第一环形间隙的出气端朝向所述晶圆的边缘区域；所述导流板上还设置有与所述夹持组件一一对应的穿孔以及一一对应的第一气流通道；所述夹持组件穿过对应的所述穿孔并露出上端的夹持头部，且所述夹持组件和所述穿孔之间的间隙形成第二环形间隙；所述第一气流通道的进气端连通所述气流扩散通道，所述第一气流通道的出气端连通对应的所述第二环形间隙。2.如权利要求1所述的一种改善清洗剂残留的晶圆清洗装置，其特征在于，所述导流板上还开设有与所述夹持组件一一对应的第二气流通道，所述第二气流通道的进气端连通所述第一气流通道，所述第二气流通道的出气端靠近对应的所述夹持组件。3.如权利要求2所述的一种改善清洗剂残留的晶圆清洗装置，其特征在于，所述第二气流通道包括竖直段和倾斜段，所述第二气流通道的竖直段连通所述第一气流通道，所述第二气流通道的倾斜段向对应的所述夹持头部的方向倾斜。4.如权利要求1所述的一种改善清洗剂残留的晶圆清洗装置，其特征在于，所述第一环形间隙向所述晶圆的边缘倾斜。5.如权利要求4所述的一种改善清洗剂残留的晶圆清洗装置，其特征在于，所述第一环形间隙的间隙大小沿朝向所述晶圆的边缘的方向逐渐变小。6.如权利要求1所述的一种改善清洗剂残留的晶圆清洗装置，其特征在于，所述晶圆承载平台开设有固定槽；所述固定槽用于固定喷流管组件；所述导流槽的底部开设有导流孔，所述导流孔与所述固定槽对应并容纳所述喷流管组件；外部输入的气流从所述喷流管组件的内部管道喷出进入所述气流扩散通道。7.如权利要求6所述的一种改善清洗剂残留的晶圆清洗装置，其特征在于，所述喷流管组件的上端面与所述导流槽的底部齐平。8.如权利要求1所述的一种改善清洗剂残留的晶圆清洗装置，其特征在于，所述下压导流盖的上端面设有凹槽；所述凹槽的侧壁向外倾斜。9.如权利要求8所述的一种改善清洗剂残留的晶圆清洗装置，其特征在于，所述凹槽的底部的边缘设有沿圆周方向排列的若干通孔；所述通孔的进气端连通所述气流扩散通道；所述通孔朝向所述凹槽的侧壁方向倾斜。10.如权利要求1所述的一种改善清洗剂残留的晶圆清洗装置，其特征在于，所述晶圆承载平台还包括：
上壳体和下壳体；卡盘组件，设置在所述上壳体和所述下壳体之间，所述卡盘组件的外边缘设有与所述夹持组件一一对应的弧形齿条；所述夹持组件的下端设有从动齿轮，所述从动齿轮和对应的所述弧形齿条啮合连接；所述卡盘组件连接电机，电机带动所述卡盘组件旋转，从而带动所述夹持组件的旋转；所述夹持组件的旋转使所述夹持头部接近所述晶圆承载平台的中心时实现对所述晶圆的夹紧，远离所述晶圆承载平台的中心时实现对所述晶圆的非夹紧。

技术总结
本发明提供一种改善清洗剂残留的晶圆清洗装置，晶圆承载平台，边缘设有夹持组件；导流板开设有导流槽；下压导流盖覆盖导流槽，下压导流盖与导流槽之间的间隙形成气流扩散通道和第一环形间隙，第一环形间隙的出气端朝向晶圆的边缘区域；导流板设置有穿孔和第一气流通道；夹持组件穿过穿孔并露出夹持头部，且和穿孔之间的间隙形成第二环形间隙；第一气流通道连通气流扩散通道和第二环形间隙。增强夹持组件靠近晶圆的区域的气流，加大清洗剂和脏污的吹送力度，防止晶圆和夹持组件附近的区域清洗剂和脏污残留。剂和脏污残留。剂和脏污残留。


技术研发人员：张辉 陈新来 邓信甫 王奎 廖世保
受保护的技术使用者：至微半导体（上海）有限公司
技术研发日：2023.03.28
技术公布日：2023/7/12