CN112736018B - 一种单晶圆清洗*** - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种单晶圆清洗***，属于半导体技术领域，包括清洗装置、多个供酸***和集成***，清洗装置包括晶圆承载平台、第一旋转机构、第一升降机构、喷射模组、多个回收环、驱动控制机构；控制机构根据清洗指令控制第一旋转机构带动晶圆承载平台旋转，以及控制第一升降机构带动晶圆承载平台升降至与相应的防溅板持平；集成***根据供应指令输出一控制指令至相应的供酸***，并将各供酸***提供的清洗液进行处理后输出至清洗装置。本技术方案的有益效果在于：将一个腔体内所需的化学品集成在一起；对晶圆进行清洗时，根据不同的清洗液选择对应的腔室，有效避免交叉污染。

Description

一种单晶圆清洗***
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种单晶圆清洗***。
背景技术
在晶圆制造过程中，尤其是高阶晶圆产品(例如逻辑集成电路、存储、功率器件等相关的晶圆产品)，需要通过繁复的各种光刻，湿法，沉积，氧化等相关的工艺进行处理，每一段点的接续工艺都需要通过湿法工艺进行处理，以确保后续的工艺良率的正确性与再现性。然而为了有效地清除单晶圆表面结构的残余物、微尘、脏污需要对单晶圆表面进行清洗。目前，通过采用半导体清洗设备对单晶圆进行清洗，在清洗单晶圆时，将单晶圆置于半导体清洗设备的腔体中，快速旋转单晶圆并通过气体喷流的方式清洗单晶圆上下两面。
目前，对晶圆进行加工所使用的化学品(例如如酸、碱、有机溶液等构成的清洗液)在处理晶圆后并不会被完全消耗干净，往往存在一定量的残余化学品，粘滞在加工晶圆的装置内壁，或者挥发为气体充斥在装置的内部空间，难以去除。清洗单晶圆时容易造成交叉污染，导致晶圆产品质量严重下降，造成后续的工艺良率降低，因此针对以上问题，迫切需要设计出一种集成有不同类型的化学品于一个腔体内进行分段清洗的单晶圆清洗***，以满足实际使用的需要。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种单晶圆清洗***。
本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：
本发明提供一种单晶圆清洗***，包括：
供酸***，每一所述供酸***内存储有同一种清洗液，不同的所述供酸***内存储的清洗液不同，所述供酸***用于提供所述清洗液；
多个集成***，每一所述集成***分别连接多个所述供酸***，所述集成***用于接收一供应指令，并根据所述供应指令输出一控制指令至相应的所述供酸***，并将各所述供酸***提供的所述清洗液进行处理；
多个清洗装置，连接所述集成***，每一所述清洗装置对应于一个所述集成***，每一所述清洗装置分别包括：
一晶圆承载平台，设置于所述清洗装置的腔体中，用于放置晶圆；
一第一旋转机构，设置于所述晶圆承载平台内，用于驱动所述晶圆承载平台旋转运动；
一第一升降机构，所述第一升降机构的升降端连接所述晶圆承载平台，所述第一升降机构用于带动所述晶圆承载平台做升降运动；
喷射模组，所述喷射模组的清洗端朝向所述晶圆承载平台，用于向所述晶圆喷射清洗液；
多个回收环，每个所述回收环的上方倾斜一预设角度设置有对应的防溅板，相邻的两个所述防溅板之间形成一腔室，每个所述防溅板上分别设有阵列排布的喷嘴模组；
一驱动控制机构，分别连接所述第一旋转机构、所述第一升降机构、所述喷射模组和所述集成***，所述驱动控制机构用于接收一清洗指令，根据所述清洗指令向所述集成***发送所述供应指令，并根据所述清洗指令控制所述第一旋转机构带动所述晶圆承载平台旋转，以及控制所述第一升降机构带动所述晶圆承载平台升降至与相应的所述防溅板持平，随后控制所述喷射模组根据所述集成***供应的所述清洗液向所述晶圆喷射。
优选地，所述喷射模组包括多个喷射组件，每个所述喷射组件用于接收所述集成***提供的不同类型的所述清洗液，并向所述晶圆喷射；
所述喷射组件包括一第二旋转机构，所述第二旋转机构用于带动所述喷射组件旋转至所述晶圆承载平台的上方，以对所述晶圆的上表面进行清洗。
优选地，所述喷射模组包括一第二升降机构，所述第二升降机构用于带动所述清洗端升降至与所述晶圆保持一预设距离。
优选地，每个所述供酸***分别包括：
至少两个槽体，所述槽体并联连接，用于存储同一类型的所述清洗液；
一加热器，用于对所述槽体内的所述清洗液进行加热；
一供应帮浦，连接所述槽体，用于接收所述控制指令，并根据所述控制指令从所述槽体中抽取所述清洗液；
一过滤器，连接所述供应帮浦，用于滤除所述清洗液中的杂质。
优选地，所述集成***对各所述供酸***提供的所述清洗液进行处理，具体包括：
一浓度调节模块，用于调节各所述清洗液的浓度；
一容积调节模块，连接所述浓度调节模块，用于调节各清洗液的流量和体积；
一温度调节模块，连接所述容积调节模块，用于调节各所述清洗液的温度。
优选地，所述回收环为5个，具体包括从上至下依次设置的第一回收环、第二回收环、第三回收环、第四回收环和第五回收环；
所述第一回收环固定连接所述第四回收环。
优选地，还包括一第三升降机构，所述第三升降机构连接所述第一回收环，所述第三升降机构用于带动所述第一回收环相对于所述第二回收环上下移动，所述第一回收环带动所述第四回收环移动，使得所述第四回收环相对于所述第三回收环和所述第五回收环上下移动。
优选地，相邻的两个所述防溅板之间分别设有一引流槽，每个所述引流槽的底端分别连接一引流管路，用于将相应的所述腔室中残留的液体排出。
优选地，每个所述防溅板的表面均设有一隔离环圈。
优选地，所述清洗液为碱性溶液，和/或酸性溶液，和/或纯水溶液。
本发明技术方案的有益效果在于：
本发明通过集成***能够将一个腔体内所需的化学品集成在一起，并提供给清洗装置；清洗装置对晶圆表面进行清洗的过程中，通过第一升降机构将晶圆承载平台升降至相应的腔室，再通过旋转、升降操作将相应的喷射模组对准晶圆，集成***将清洗液提供给该喷射模组，将不同的清洗液分别从不同的腔室的引流槽中排放出去；根据不同的清洗液选择对应的腔室，有效的避免交叉污染。
附图说明
图1是本发明中一种单晶圆清洗***的结构示意图；
图2是本发明中清洗装置具体实施例的结构示意图；
图3是本发明中清洗装置具体实施例的俯视图；
图4是本发明中清洗装置具体实施例的剖面结构示意图；
图5是本发明中集成***为清洗装置供应清洗液具体实施例的结构原理示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
本发明提供一种单晶圆清洗***，属于半导体技术领域，如图1-5所示，包括：
多个供酸***1，每个供酸***1内存储有同一类型的清洗液，不同的供酸***1内存储的清洗液的类型不同，用于提供清洗液，该清洗液为碱性溶液，和/或酸性溶液，和/或纯水溶液。
多个集成***2，每个集成***2分别连接一个清洗装置3和所有供酸***1，集成***2用于接收一供应指令，并根据供应指令输出一控制指令至相应的供酸***1，并将各供酸***1提供的清洗液进行处理后输出至清洗装置3；
多个清洗装置3，每个清洗装置3分别包括：
一晶圆承载平台31，用于放置晶圆；
一第一旋转机构(图中未示出)，设置于晶圆承载平台31内，用于驱动晶圆承载平台31旋转运动；
一第一升降机构32，第一升降机构32的升降端连接晶圆承载平台31，第一升降机构32用于带动晶圆承载平台31做升降运动；
喷射模组，喷射模组的清洗端朝向晶圆承载台，用于向晶圆喷射不同类型的清洗液；
多个回收环，每个回收环的上方倾斜一预设角度设置有对应的防溅板34，相邻的两个防溅板34之间形成一腔室341，每个防溅板34上分别设有阵列排布的喷嘴模组；
一驱动控制机构(图中未示出)，分别连接第一旋转机构和第一升降机构32，控制机构用于接收一清洗指令，并根据清洗指令控制第一旋转机构带动晶圆承载平台31旋转，以及控制第一升降机构32带动晶圆承载平台31升降至与相应的防溅板34持平。
具体的，如图1所示，本发明包括清洗装置3、供酸***1和集成***2，每个清洗装置3对应于一个集成***(2a、2b、2c…2l)，一个集成***2对应于多个供酸***1，供酸***1用于盛放清洗液，每个供酸***1仅提供一种清洗液，例如硫酸、盐酸、双氧水、氨水、特种酸(例如氢氟酸)，同时多个盛放不同清洗液的供酸***1可以同时为多个集成***2提供清洗液；晶圆清洗时，集成***2能够将对应连接的清洗装置3的一个腔体所需的所有的清洗液集成，分别进行处理后，依次提供给该清洗装置3；
将晶圆放置在晶圆承载平台31上，在晶圆与晶圆承载平台31之间形成真空，使得晶圆能够固定在晶圆承载平台31上。驱动控制机构接收清洗指令，并控制第一升降机构32调整晶圆承载平台31与对应的防溅板34持平，第一旋转机构驱动晶圆承载平台31进行旋转，同时喷射模组进行清洗，并将清洗液回收到对应的腔室341的回收环中。由于采用本发明的晶圆清洗设备能够根据不同的清洗液选择对应的腔室341，因此，能够有效的防止交叉污染。
进一步的，驱动控制机构中预先存储有该清洗装置3对应的清洗步骤的清洗指令，每个清洗步骤中所应用的喷射组件，以及该喷射组件所对应的清洗液的类型；当执行某一个步骤时，驱动控制机构调用该清洗指令中清洗步骤所对应的清洗液的类型，并控制对应的旋转机构、升降机构运行，例如控制第一旋转机构带动晶圆承载平台31旋转；第一升降机构32带动晶圆承载平台31升降至相应的腔室341中；控制相应的喷射组件升降、旋转至晶圆承载平台31的上方，以使得喷射组件喷射相应的清洗液。或者人为输入清洗指令，驱动控制机构根据该清洗指令调用对应的清洗液的类型，并控制对应的旋转机构、升降机构运行。
进一步的，如图4所示，每个回收环能够回收一种类型的清洗液。在晶圆清洗过程中，第一升降机构32在驱动控制机构的控制下进行升降，使得晶圆承载平台31与第一防溅板3434(或其他的防溅板34)持平，喷射模组喷射第一清洗液；采用第一清洗液清洗完成后，驱动控制机构控制第一升降机构32升降至晶圆承载平台31与第二防溅板34持平，喷射模组喷射第二清洗液。采用本发明的晶圆清洗设备能够根据不同的清洗液选择对应的腔室341341，使得不同的清洗液由对应腔室341的引流槽的作用下，引入对应的回收环中回收排放至排放端4中进行废液处理，避免造成环境污染。
在一个较佳的实施例中，如图2和图3所示，喷射模组包括多个喷射组件，每个喷射组件用于接收集成***2提供的不同类型的清洗液，并向晶圆喷射；
进一步的，其中，如图5所示，喷射模组具体包括：
第一喷射组件331，第一喷射组件331用于接收集成***2提供的第一清洗液，并向晶圆喷射，其中第一喷射组件331为SPM喷射组件，第一清洗液为硫酸溶液和/或双氧水，第一喷射组件331包括多个喷射口；
第二喷射组件332，第二喷射组件332用于接收集成***2提供的第二清洗液，并向晶圆喷射，其中第二喷射组件332为SC1喷射组件，第二清洗液为氨水和/或双氧水，第二喷射组件332包括超声波振子3321，具有纳米级清洗能力，第二喷射组件332能够将第二清洗液转化为纳米级清洗液分子；
第三喷射组件333，第三喷射组件333用于接收集成***2提供的第三清洗液，并向晶圆喷射，其中第三喷射组件333为DIW喷射组件，第三清洗液为超纯水、氢氟酸，或其他有机液体，第三喷射组件333包括但不限于三个并列交错排布的容纳腔(3331、3332、3333)，每个容纳腔(3331、3332、3333)的一端连接一个排水漏斗，另一端分别连接一个Z轴运动机构；
第四喷射组件334，第四喷射组件334用于接收集成***2提供的第四清洗液，并向晶圆喷射，其中第四喷射组件334为DIW喷射组件，第四清洗液为纯水，第四喷射组件334包括但不限于三个喷射口，纯水在喷射的作用下，以及重力的作用下，呈弧度的落在晶圆上，由于晶圆随着晶圆承载平台31进行高速旋转，因此，由第四喷射组件334喷射的纯水能够将晶圆片上表面的赃物清洗下来。
采用上述喷射模组，能够根据不同的喷射组件与不同的腔室341进行配合，使得不同类型的清洗液由对应腔室341的引流槽进行回收排放。
在一个较佳的实施例中，喷射组件包括一第二旋转机构，第二旋转机构用于带动喷射组件旋转至晶圆承载平台31的上方，以对晶圆的上表面进行清洗。
喷射模组包括一第二升降机构，第二升降机构用于带动清洗端升降至与晶圆保持一预设距离。
具体的，每个喷射组件均对应设置有一第二旋转机构和一第二升降机构，当使用其中一个喷射组件时，将该喷射组件通过旋转、升降移动至晶圆的上方，未使用或使用完毕后，将不需要使用的喷射组件旋转、升降至原始位置处放置。
进一步的，其中第四喷射组件334也包括上述第二旋转机构和第二升降机构，第四喷射组件334在使用时，通过第二旋转机构左右旋转，通过调整第二升降机构，以及每个喷射口的喷射力，使得水流呈抛物线，最终落在晶圆上。
在一个较佳的实施例中，每个供酸***1分别包括：
至少两个槽体，槽体并联连接，用于存储同一类型的清洗液；
一加热器，用于对槽体内的清洗液进行加热；
一供应帮浦，连接槽体，用于接收控制指令，并根据控制指令从槽体中抽取清洗液；
一过滤器，连接供应帮浦，用于滤除清洗液中的杂质。
具体的，每个供酸***1均包括两个槽体，两个槽体存储的清洗液的类型相同。当然还可以设置为其他数量的槽体，例如三个、四个等，为了简化结构，并发明中优选考虑两个槽体的情况。由于一个供酸***1可能为多个集成***2同时供应清洗液，因此，多个槽体的设置能够避免供酸***1内的清洗液供应不足的问题，以便及时为供酸***1增添清洗液，两个槽体并联连接，可以同时供应，也可以交错供应，供酸***1内还包括加热器、过滤器和供应帮浦(泵)，能够对清洗液进行预处理。
在一个较佳的实施例中，集成***2对各供酸***1提供的清洗液进行处理，具体包括：
一浓度调节模块，用于调节各清洗液的浓度；
一容积调节模块，连接浓度调节模块，用于调节各清洗液的流量和体积；
一温度调节模块，连接容积调节模块，用于调节各清洗液的温度。
具体的，集成***2根据供应指令输出一控制指令至相应的多个供酸***1，将该集成***2对应的清洗装置3的腔体内所需的所有清洗液的类型集成，并分别进行浓度、温度、容积(或流量)调节后，供应给相应的喷射组件。
在一个较佳的实施例中，回收环为5个，具体包括从上至下依次设置的第一回收环、第二回收环、第三回收环、第四回收环和第五回收环，每个回收环的上方倾斜一预设角度设置有对应的防溅板34，每个防溅板34的倾斜角度相同，相邻的两个防溅板34之间形成腔室341；
第一回收环固定连接第四回收环。
具体的，其中，第一回收环上靠近晶圆承载平台31的方向还延伸由一防溅罩，防溅板34和防溅罩都具有防溅的作用，第一回收环具有两层房间功能，从而避免清洗液从腔体中飞溅出去。
在一个较佳的实施例中，还包括一第三升降机构，第三升降机构连接第一回收环，第三升降机构用于带动第一回收环相对于第二回收环上下移动，第一回收环带动第四回收环移动，使得第四回收环相对于第三回收环和第五回收环上下移动。
具体的，本发明的晶圆清洗设备还包括第三升降机构，第三升降机构进行升降运动，进而带动第一回收环相对于第二回收环上下移动，由于第一回收环固定连接第四回收环，因此第一回收环带动第四回收环移动，使得第四回收环相对于第三回收环和第五回收环上下移动，在上下运动的过程中，产生伯努利气流，进而加快清洗液的回收排放。
在一个较佳的实施例中，如图4所示，相邻的两个防溅板34之间分别设有一引流槽，每个引流槽的底端分别连接一引流管路，用于将相应的腔室341中残留的液体排出。
具体的，每个所述防溅板34的内部分别嵌套有微型导管，微型导管分别连通喷嘴模组，对应的清洗液(例如纯水、纳米水分子)分别通过微型导管进入喷嘴模组中，并喷射至对应的引流槽中，将残留在腔室341中的清洗液冲洗到引流槽中，最终流入回收排放端。
在一个较佳的实施例中，每个防溅板34的表面均设有一隔离环圈。
具体的，隔离环圈选择高表面张力的材质，使旋转溅射上表面的清洗液能因表面张力之故而快速地脱离隔离环圈表面，进而滴落到对应的引流槽中。
本发明技术方案的有益效果在于：
本发明通过集成***能够将一个腔体内所需的化学品集成在一起，并提供给清洗装置；清洗装置对晶圆表面进行清洗的过程中，通过第一升降机构将晶圆承载平台升降至相应的腔室，再通过旋转、升降操作将相应的喷射模组对准晶圆，集成***将清洗液提供给该喷射模组，将不同的清洗液分别从不同的腔室的引流槽中排放出去；根据不同的清洗液选择对应的腔室，有效的避免交叉污染。
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明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发明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，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种单晶圆清洗***，其特征在于，包括：
供酸***，每一所述供酸***内存储有同一种清洗液，不同的所述供酸***内存储的清洗液不同，所述供酸***用于提供所述清洗液；
多个集成***，每一所述集成***分别连接多个所述供酸***，所述集成***用于接收一供应指令，并根据所述供应指令输出一控制指令至相应的所述供酸***，并将各所述供酸***提供的所述清洗液进行处理；
多个清洗装置，连接所述集成***，每一所述清洗装置对应于一个所述集成***，所述集成***将对应连接的所述清洗装置的一个腔体所需的所有的清洗液集成，分别进行处理后，依次提供给所述清洗装置，每一所述清洗装置分别包括：
一晶圆承载平台，设置于所述清洗装置的腔体中，用于放置晶圆；
一第一旋转机构，设置于所述晶圆承载平台内，用于驱动所述晶圆承载平台旋转运动；
一第一升降机构，所述第一升降机构的升降端连接所述晶圆承载平台，所述第一升降机构用于带动所述晶圆承载平台做升降运动；
喷射模组，所述喷射模组的清洗端朝向所述晶圆承载平台，用于向所述晶圆喷射清洗液；
多个回收环，每个所述回收环的上方倾斜一预设角度设置有对应的防溅板，相邻的两个所述防溅板之间形成一腔室，每个所述防溅板上分别设有阵列排布的喷嘴模组；
一驱动控制机构，分别连接所述第一旋转机构、所述第一升降机构、所述喷射模组和所述集成***，所述驱动控制机构用于接收一清洗指令，根据所述清洗指令向所述集成***发送所述供应指令，并根据所述清洗指令控制所述第一旋转机构带动所述晶圆承载平台旋转，以及控制所述第一升降机构带动所述晶圆承载平台升降至与相应的所述防溅板持平，随后控制所述喷射模组根据所述集成***供应的所述清洗液向所述晶圆喷射；
所述回收环为5个，具体包括从上至下依次设置的第一回收环、第二回收环、第三回收环、第四回收环和第五回收环；
所述第一回收环固定连接所述第四回收环；
还包括一第三升降机构，所述第三升降机构连接所述第一回收环，所述第三升降机构用于带动所述第一回收环相对于所述第二回收环上下移动，所述第一回收环带动所述第四回收环移动，使得所述第四回收环相对于所述第三回收环和所述第五回收环上下移动，产生伯努利气流，以加快所述清洗液的回收排放。
2.根据权利要求1所述的单晶圆清洗***，其特征在于，所述喷射模组包括多个喷射组件，每个所述喷射组件用于接收所述集成***提供的不同类型的所述清洗液，并向所述晶圆喷射；
所述喷射组件包括一第二旋转机构，所述第二旋转机构用于带动所述喷射组件旋转至所述晶圆承载平台的上方，以对所述晶圆的上表面进行清洗。
3.根据权利要求1所述的单晶圆清洗***，其特征在于，所述喷射模组包括一第二升降机构，所述第二升降机构用于带动所述清洗端升降至与所述晶圆保持一预设距离。
4.根据权利要求1所述的单晶圆清洗***，其特征在于，每个所述供酸***分别包括：
至少两个槽体，所述槽体并联连接，用于存储同一类型的所述清洗液；
一加热器，用于对所述槽体内的所述清洗液进行加热；
一供应帮浦，连接所述槽体，用于接收所述控制指令，并根据所述控制指令从所述槽体中抽取所述清洗液；
一过滤器，连接所述供应帮浦，用于滤除所述清洗液中的杂质。
5.根据权利要求1所述的单晶圆清洗***，其特征在于，所述集成***对各所述供酸***提供的所述清洗液进行处理，具体包括：
一浓度调节模块，用于调节各所述清洗液的浓度；
一容积调节模块，连接所述浓度调节模块，用于调节各清洗液的流量和体积；
一温度调节模块，连接所述容积调节模块，用于调节各所述清洗液的温度。
6.根据权利要求1所述的单晶圆清洗***，其特征在于，相邻的两个所述防溅板之间分别设有一引流槽，每个所述引流槽的底端分别连接一引流管路，用于将相应的所述腔室中残留的液体排出。
7.根据权利要求1所述的单晶圆清洗***，其特征在于，每个所述防溅板的表面均设有一隔离环圈。
8.根据权利要求1所述的单晶圆清洗***，其特征在于，所述清洗液为碱性溶液，和/或酸性溶液，和/或纯水溶液。
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