CN107845590A - 清洗装置 - Google Patents

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Abstract

一种清洗装置，包括：清洗槽，所述清洗槽具有第一侧壁；位于清洗槽内的推移装置，所述推移装置用于通过支撑晶圆的侧壁将晶圆沿着第一侧壁移出所述清洗槽，所述推移装置包括顶针，所述顶针具有针中心轴和针延展轴，所述针延展轴垂直于针中心轴，且所述针延展轴在将晶圆移出清洗槽的过程中位于垂直于第一侧壁表面的一个平面，所述顶针的顶部具有凹陷面；所述凹陷面具有面底点和面顶点，所述面顶点沿针延展轴方向位于面底点两侧，所述面底点用于与晶圆的侧壁接触。避免在将晶圆移出清洗槽的过程中晶圆从顶针上脱落的现象。

Description

清洗装置
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种清洗装置。
背景技术
在半导体器件制造过程中，清洗工艺是一道重要的制程。清洗工艺用于去除晶圆在其它工艺中残留在晶圆表面的副产物。例如，晶圆在经过化学机械研磨后需要进行清洗工艺，以去除化学机械研磨后残留在晶圆表面的副产物。
通常，清洗工艺先采用化学清洗液对晶圆进行清洗，之后将晶圆放置在盛有水的清洗槽中对晶圆进行清洗，以去除残留在晶圆表面的化学清洗液。在用水对晶圆进行清洗后，需要将晶圆从所述清洗槽中取出。具体的，采用顶针支撑晶圆边缘，使晶圆从清洗槽底部向上运动直至将晶圆移出清洗槽。
然而，晶圆从清洗槽底部向上运动的过程中，晶圆容易从顶针上脱落，引起晶圆划伤。
发明内容
本发明解决的问题是提供一种清洗装置，避免在将晶圆移出清洗槽的过程中晶圆从顶针上脱落的现象。
为解决上述问题，本发明提供一种清洗装置，包括：清洗槽，所述清洗槽具有第一侧壁；位于清洗槽内的推移装置，所述推移装置用于通过支撑晶圆的侧壁将晶圆沿着第一侧壁移出所述清洗槽，所述推移装置包括顶针，所述顶针具有针中心轴和针延展轴，所述针延展轴垂直于针中心轴，且所述针延展轴在将晶圆移出清洗槽的过程中位于垂直于第一侧壁表面的一个平面，所述顶针的顶部具有凹陷面；所述凹陷面具有面底点和面顶点，所述面顶点沿针延展轴方向位于面底点两侧，所述面底点用于与晶圆的侧壁接触。
可选的，所述顶针包括基座区和沿针中心轴方向与基座区邻接的支撑区；所述顶针支撑区具有前顶针面、后顶针面、两个顶针侧面以及所述凹陷面，所述前顶针面和所述后顶针面相对设置，所述凹陷面与所述两个顶针侧面相交、且与前顶针面和后顶针面相交；所述两个顶针侧面与前顶针面相交构成第一前棱和第二前棱，第一前棱和第二前棱相交于顶针的顶部，所述两个顶针侧面与后顶针面相交构成第一后棱和第二后棱，第一后棱和第二后棱相交于顶针的顶部；所述前顶针面、两个顶针侧面和凹陷面的交点，以及后顶针面、两个顶针侧面和凹陷面的交点分别构成所述面顶点；所述凹陷面与顶针侧面相交构成顶针棱，所述顶针棱沿着针中心轴向顶针内凹进。
可选的，所述两个顶针侧面在所述凹陷面两侧对称分布；所述两个顶针侧面之间的夹角为5度～60度。
可选的，所述顶针的支撑区内还具有引流槽，所述引流槽从凹陷面延伸至基座区侧壁，且各顶针侧面均暴露出引流槽的开口。
可选的，各顶针棱均具有棱底点，所述棱底点位于引流槽的底部表面和凹陷面的交线中；所述凹陷面在垂直于针延展轴并平行于针中心轴的剖面内具有剖面交线，所述剖面交线为直线；所述面底点和两个棱底点位于同一条剖面交线中，且面底点位于两个棱底点之间。
可选的，所述棱底点之间的距离为0.1mm～2mm。
可选的，各引流槽的底部表面和凹陷面的交线具有第一端点和第二端点；在各引流槽的底部表面和凹陷面的交线中，第一端点和第二端点之间的距离为1mm～3mm。
可选的，所述晶圆具有相对的晶圆底面和器件面，晶圆的侧壁位于晶圆底面和器件面之间；所述第一侧壁在将晶圆移出清洗槽的过程中朝向晶圆底面；所述清洗槽还具有与第一侧壁相交的第一底壁，第一侧壁与第一底壁之间的夹角为钝角。
可选的，所述清洗槽还具有第二侧壁，所述第二侧壁与所述第一侧壁相对设置，且所述第二侧壁与所述第一底壁垂直，所述第二侧壁在将晶圆放置于清洗槽的过程中朝向所述器件面且与器件面平行。
可选的，所述清洗槽具有清洗出口，所述推移装置用于将晶圆通过所述清洗出口移出所述清洗槽；所述清洗装置还包括：位于清洗槽外且位于清洗出口两侧的喷淋器，位于清洗出口两侧喷淋器之间的连线穿过晶圆底面和器件面，所述喷淋器在推移装置将晶圆移出清洗槽的过程中向晶圆表面喷撒喷淋液。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：
本发明技术方案提供的清洗装置中，顶针的顶部具有凹陷面，所述凹陷面具有面底点和沿针延展轴方向位于面底点两侧的面顶点，所述面底点用于与晶圆的侧壁接触。在顶针的面底点支撑晶圆沿第一侧壁从清洗槽底部向清洗槽顶部运动的过程中，凹陷面能够限制晶圆的位置，使晶圆不易在针延展轴方向相对于顶针运动。因此，采用所述清洗装置在清洗晶圆的过程中，能够避免晶圆从顶针上脱落。
进一步，所述顶针的支撑区内还具有引流槽，所述引流槽从凹陷面延伸至基座区侧壁，且各顶针侧面均暴露出引流槽的开口。所述引流槽使凹陷面底部的面积降低，减少清洗液和水渍在凹陷面底部表面的聚积。其次，所述凹陷面底部表面的清洗液和水渍能够通过引流槽回流至清洗槽中。
附图说明
图1是一种顶针的结构示意图；
图2是本发明实施例中清洗装置的结构示意图；
图3为图2中清洗装置的一种工作状态示意图；
图4为图2中顶针的结构示意图。
具体实施方式
正如背景技术所述，现有技术的清洗装置在清洗晶圆的过程中，晶圆容易从顶针上脱落。
晶圆在经过一系列工艺，如刻蚀工艺后，需要对晶圆进行清洗。先采用化学清洗液对晶圆进行清洗；之后，将晶圆放置在盛有水的清洗槽中对晶圆进行清洗以去除残留在晶圆表面的化学清洗液，具体的，将晶圆放置于盛有水的清洗槽内，稀释晶圆表面残留的化学清洗液，之后将晶圆从清洗槽内取出。在将晶圆从清洗槽内取出的过程中，采用顶针支撑晶圆的侧壁，使晶圆从清洗槽底部向上运动直至将晶圆移出清洗槽。
图1是一种顶针的结构示意图，顶针包括：基座区M和位于基座区M上的支撑区N，所述顶针支撑区N具有前顶针面101、后顶针面102、两个顶针侧面103，前顶针面101和后顶针面102相对设置，两个顶针侧面103位于前顶针面101和后顶针面102之间，两个顶针侧面103相交构成顶针棱1001，所述顶针棱1001用于和晶圆的侧壁接触，顶针棱1001呈直线状态。
由于顶针棱1001呈直线状态，因此顶针支撑晶圆从清洗槽底部向上运动的过程中，晶圆容易平行于顶针棱1001的延伸方向运动，晶圆相对顶针的位置难以被固定。因此，采用上述清洗装置在清洗晶圆的过程中，晶圆容易从顶针上脱落，引起晶圆划伤。
在此基础上，本发明提供一种清洗装置，包括：清洗槽；位于清洗槽内的推移装置，所述推移装置包括顶针，所述顶针的顶部具有凹陷面，所述凹陷面具有面底点和面顶点，所述面顶点沿针延展轴方向位于面底点两侧的面顶点，所述面底点用于与晶圆的侧壁接触。所述清洗装置能够避免在将晶圆移出清洗槽的过程中晶圆从顶针上脱落的现象。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
结合参考图2、图3和图4，图2是清洗装置的结构示意图，图3为图2中清洗装置的一种工作状态示意图，图4为图2中顶针的结构示意图，所述清洗装置用于清洗晶圆，清洗装置包括：
清洗槽200，所述清洗槽200具有第一侧壁201；
位于清洗槽200内的推移装置，所述推移装置用于通过支撑晶圆的侧壁将晶圆沿着第一侧壁201移出所述清洗槽200，所述推移装置包括顶针220，所述顶针220具有针中心轴Y和针延展轴X，所述针延展轴X垂直于针中心轴Y，且所述针延展轴X在将晶圆移出清洗槽200的过程中位于垂直于第一侧壁201表面的一个平面，所述顶针220的顶部具有凹陷面2204；
所述凹陷面2204具有面底点和面顶点，所述面顶点沿针延展轴X方向位于面底点两侧，所述面底点用于与晶圆的侧壁接触。
采用清洗槽200清洗晶圆的过程包括：将所述晶圆放置到清洗槽200内，清洗槽200中的水对晶圆表面残留的清洗液进行稀释，之后将晶圆从清洗槽200内沿着第一侧壁201移出清洗槽200。
所述顶针220包括基座区A和沿针中心轴Y方向与基座区A邻接的支撑区B。
所述顶针220支撑区B具有前顶针面2201、后顶针面、两个顶针侧面2203以及凹陷面2204。
所述前顶针面2201和后顶针面相对设置，所述凹陷面2204与所述两个顶针侧面2203相交、且与前顶针面2201和后顶针面相交；所述两个顶针侧面2203与前顶针面2201相交构成第一前棱和第二前棱，第一前棱和第二前棱相交于顶针220的顶部，所述两个顶针侧面2203与后顶针面相交构成第一后棱和第二后棱，第一后棱和第二后棱相交于顶针220的顶部。
所述前顶针面2201、两个顶针侧面2203和凹陷面2204的交点，以及后顶针面、两个顶针侧面2203和凹陷面2204的交点分别构成所述面顶点；所述凹陷面2204与顶针侧面2203相交构成顶针棱2205，所述顶针棱2205沿着针中心轴Y向顶针220内凹进。
所述面顶点的高度至面底点的高度逐渐降低。
所述面底点用于与晶圆的侧壁接触，所述面顶点在将晶圆移出清洗槽的过程中分别位于所述晶圆的两侧。
所述面顶点指的是：所述凹陷面2204中的最高点。所述面底点指的是：所述凹陷面2204中的最低点且在将晶圆移出清洗槽200的过程中与晶圆的侧壁接触的点。
由于所述凹陷面2204具有面底点和沿针延展轴方向X上位于面底点两侧的面顶点，所述面底点用于与晶圆的侧壁接触，因此在顶针220的面底点支撑晶圆沿第一侧壁201从清洗槽200底部向清洗槽200顶部运动的过程中，凹陷面2204能够限制晶圆的位置，使晶圆不易在针延展轴X方向相对于顶针220运动。因此，采用所述清洗装置在清洗晶圆的过程中，能够避免晶圆从顶针220上脱落。
所述两个顶针侧面2203在所述凹陷面2204两侧对称分布，所述两个顶针侧面2203之间的夹角为5度～60度。若所述两个顶针侧面2203之间的夹角小于5度，导致顶针磨损过快；若两个顶针侧面2203之间的夹角大于60度，清洗液容易在顶针侧面2203聚积。
所述顶针的支撑区B内还具有引流槽230，所述引流槽230从凹陷面2204延伸至基座区A侧壁，且各顶针侧面2203均暴露出引流槽230的开口。
所述引流槽230的底部表面与所述凹陷面2204相交且和基座区A侧壁相交。
各顶针棱2205均具有棱底点。所述棱底点指的是：顶针棱2205中的最低点。
所述凹陷面2204在垂直于针延展轴X并平行于针中心轴Y的剖面内具有剖面交线，所述剖面交线为直线。所述面底点和两个棱底点位于同一条剖面交线中，且面底点位于两个棱底点之间。
本实施例中，当设置有引流槽230时，所述棱底点位于引流槽230的底部表面和凹陷面2204的交线中。
本实施例中，所述引流槽230使凹陷面2204底部的面积降低，减少清洗液和水渍在凹陷面2204底部表面的聚积。其次，所述凹陷面2204底部表面的清洗液和水渍能够通过引流槽230回流至清洗槽200中。
当设置有引流槽230时，在一个实施例中，所述棱底点之间的距离为0.1mm～2mm。所述棱底点之间的距离H选择此范围的意义包括：若所述棱底点之间的距离H小于0.1mm，则顶针220磨损加速；若所述棱底点之间的距离H大于2mm，导致减小凹陷面2204底部的面积的程度较小，减少清洗液和水渍在凹陷面2204底部表面的聚积的程度较小。
各引流槽230的底部表面和凹陷面2204的交线具有第一端点和第二端点。在一个实施例中，在各引流槽230的底部表面和凹陷面2204的交线中，第一端点和第二端点之间的距离W为1mm～3mm。若第一端点和第二端点之间的距离W小于1mm，导致减小凹陷面2204底部的面积的程度较小，减少清洗液和水渍在凹陷面2204底部表面的聚积的程度较小；若第一端点和第二端点之间的距离W大于3mm，引流槽230工艺加工量较大。
所述晶圆具有相对的晶圆底面和器件面，晶圆的侧壁位于晶圆底面和器件面之间。
所述清洗槽200具有第一底壁203、相对的第一侧壁201和第二侧壁202，所述第一侧壁201在将晶圆移出清洗槽200的过程中朝向晶圆底面，第一侧壁201与第一底壁203之间的夹角为钝角。
第一侧壁201与第一底壁203相交，第二侧壁202与第一底壁203相交。
由于第一侧壁201与第一底壁203之间的夹角为钝角，因此在将将晶圆移出清洗槽200的过程中，第一侧壁201能支撑晶圆底面，具体的，在将晶圆沿着第一侧壁201移出清洗槽200的过程中，晶圆的顶部边缘与第一侧壁201接触，避免晶圆向不同方向倾倒。
在一个实施例中，第一侧壁201与第一底壁203之间的夹角θ2为91度～130度。选择此范围的意义包括：若第一侧壁201与第一底壁203之间的夹角大于130度，导致晶圆底面和器件面的清洗液和水渍不易从晶圆上流出，且需要占用清洗槽200较大空间；若第一侧壁201与第一底壁203之间的夹角小于91度，晶圆容易向不同方向倾倒，不便于传输晶圆。
所述第二侧壁202与所述第一底壁203垂直，所述第二侧壁202在将晶圆放置于清洗槽200的过程中朝向所述器件面且与器件面平行。
所述清洗槽200具有清洗出口，所述推移装置用于将晶圆通过所述清洗出口移出所述清洗槽200。
所述清洗装置还包括：位于清洗槽200外且位于清洗出口两侧的喷淋器240，位于清洗出口两侧喷淋器240之间的连线穿过晶圆底面和器件面，所述喷淋器240在推移装置将晶圆移出清洗槽200的过程中向晶圆表面喷撒喷淋液。
所述喷淋液包括雾状的异丙醇。
所述喷淋液将晶圆表面的水渍推离晶圆表面，而异丙醇在晶圆表面容易挥发，这样有效的去除晶圆表面的水渍。
所述清洗装置还包括：与第一侧壁201相互固定的支撑基板250，所述支撑基板250的顶端高于喷淋器240；可活动支撑板260，可活动支撑板260与支撑基板250的顶端可活动连接。
在推移装置将晶圆移出清洗槽200的过程中，可活动支撑板260从第一工作状态变为第二工作状态，从而将晶圆放置在可活动支撑板260表面。
可活动支撑板260的第一工作状态为：可活动支撑板260与支撑基板250平行。可活动支撑板260的第二工作状态为：可活动支撑板260与水平面平行(参考图3中可活动支撑板260的位置)。
所述清洗装置还包括：电动装置，所述电动装置用于提供所述推移装置在清洗槽内运动的动力。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (10)

1.一种清洗装置，所述清洗装置用于清洗晶圆，其特征在于，包括：
清洗槽，所述清洗槽具有第一侧壁；
位于清洗槽内的推移装置，所述推移装置用于通过支撑晶圆的侧壁将晶圆沿着第一侧壁移出所述清洗槽，所述推移装置包括顶针，所述顶针具有针中心轴和针延展轴，所述针延展轴垂直于针中心轴，且所述针延展轴在将晶圆移出清洗槽的过程中位于垂直于第一侧壁表面的一个平面，所述顶针的顶部具有凹陷面；
所述凹陷面具有面底点和面顶点，所述面顶点沿针延展轴方向位于面底点两侧，所述面底点用于与晶圆的侧壁接触。
2.根据权利要求1所述的清洗装置，其特征在于，所述顶针包括基座区和沿针中心轴方向与基座区邻接的支撑区；所述顶针支撑区具有前顶针面、后顶针面、两个顶针侧面以及所述凹陷面，所述前顶针面和所述后顶针面相对设置，所述凹陷面与所述两个顶针侧面相交、且与前顶针面和后顶针面相交；所述两个顶针侧面与前顶针面相交构成第一前棱和第二前棱，第一前棱和第二前棱相交于顶针的顶部，所述两个顶针侧面与后顶针面相交构成第一后棱和第二后棱，第一后棱和第二后棱相交于顶针的顶部；所述前顶针面、两个顶针侧面和凹陷面的交点，以及后顶针面、两个顶针侧面和凹陷面的交点分别构成所述面顶点；所述凹陷面与顶针侧面相交构成顶针棱，所述顶针棱沿着针中心轴向顶针内凹进。
3.根据权利要求2所述的清洗装置，其特征在于，所述两个顶针侧面在所述凹陷面两侧对称分布；所述两个顶针侧面之间的夹角为5度～60度。
4.根据权利要求2所述的清洗装置，其特征在于，所述顶针的支撑区内还具有引流槽，所述引流槽从凹陷面延伸至基座区侧壁，且各顶针侧面均暴露出引流槽的开口。
5.根据权利要求4所述的清洗装置，其特征在于，各顶针棱均具有棱底点，所述棱底点位于引流槽的底部表面和凹陷面的交线中；所述凹陷面在垂直于针延展轴并平行于针中心轴的剖面内具有剖面交线，所述剖面交线为直线；所述面底点和两个棱底点位于同一条剖面交线中，且面底点位于两个棱底点之间。
6.根据权利要求5所述的清洗装置，其特征在于，所述棱底点之间的距离为0.1mm～2mm。
7.根据权利要求4所述的清洗装置，其特征在于，各引流槽的底部表面和凹陷面的交线具有第一端点和第二端点；在各引流槽的底部表面和凹陷面的交线中，第一端点和第二端点之间的距离为1mm～3mm。
8.根据权利要求1所述的清洗装置，其特征在于，所述晶圆具有相对的晶圆底面和器件面，晶圆的侧壁位于晶圆底面和器件面之间；所述第一侧壁在将晶圆移出清洗槽的过程中朝向晶圆底面；所述清洗槽还具有与第一侧壁相交的第一底壁，第一侧壁与第一底壁之间的夹角为钝角。
9.根据权利要求8所述的清洗装置，其特征在于，所述清洗槽还具有第二侧壁，所述第二侧壁与所述第一侧壁相对设置，且所述第二侧壁与所述第一底壁垂直，所述第二侧壁在将晶圆放置于清洗槽的过程中朝向所述器件面且与器件面平行。
10.根据权利要求8所述的清洗装置，其特征在于，所述清洗槽具有清洗出口，所述推移装置用于将晶圆通过所述清洗出口移出所述清洗槽；所述清洗装置还包括：位于清洗槽外且位于清洗出口两侧的喷淋器，位于清洗出口两侧喷淋器之间的连线穿过晶圆底面和器件面，所述喷淋器在推移装置将晶圆移出清洗槽的过程中向晶圆表面喷撒喷淋液。
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