CN114823430B - 一种用于晶圆清洗的设备及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于晶圆清洗的设备及方法，设备包括工作台、设置在工作台上的载台及清洗喷射装置，清洗喷射装置包括喷嘴架、固设于喷嘴架上的喷嘴主体，以及分别与喷嘴主体相连通的第一流体管、第二流体管第三流体管。其中，喷嘴主体具有分别沿上下方向延伸的第一流体通道与第二流体通道，第二流体通道环设于第一流体通道的周部，第一流体通道下端部具有第一出口，第二流体通道下端部具有第二出口。方法依次包括如下步骤：S1、第一出口和/或第二出口喷射水；S2、第一出口喷射氮气与水的混合流体，第二出口喷射氮气或水；S3、第一出口喷射氮气。本发明优化了清洗喷射装置的结构及设备整体的空间布局，结构简单、控制方便、清洗效率高。

Description

一种用于晶圆清洗的设备及方法
技术领域
本发明涉及半导体加工技术领域，尤其涉及一种半导体湿法工艺中用于晶圆清洗的设备及方法。
背景技术
在半导体湿法工艺过程中，晶圆清洗是必不可少的工序。在涂胶、蚀刻、电镀、显影等几乎每一道工序前后，均需要对晶圆进行清洗，以确保工序的高精度处理质量，并使得不同工序之间不会互相影响。目前，为了对有机、无机、颗粒物等各种类型的杂质进行有效清洗，一种常规的晶圆清洗方法依次包括①化学药液清洗、②清水（去离子水）清洗、③Nano（氮气与去离子水混合形成的气液二相流）清洗、④氮气干燥等至少四个步骤。现有技术中，为了执行上述四个步骤，通常需要在晶圆清洗腔周边配置四个不同的喷射装置，分别依次喷射不同的流体。这就导致清洗设备机构庞杂、操作繁琐，且不同喷射装置之间容易相互碰撞、干涉。
另一些清洗设备中，在一个喷射装置上搭载有多条管路，每条管路具有独立的出口，分别喷射不同的流体，从而能够显著减少喷射装置的数量，清洗设备的结构得到简化。例如图1所示，该喷射装置10上并排设有化学药液管路11、清水管路12及Nano混合管路13，其中，化学药液管路11的前端部具有药液出口111，清水管路12的前端部具有清水出口121，Nano混合管路13的前端部具有Nano出口131。当该喷射装置10执行某一步骤时，对应的管路及其出口开启，其他管路闭合，从而实现单种流体喷射。上述结构设置使得该喷射装置10宽度较宽，且三个出口在喷射装置10宽度上的位置不同。图2~图4所示为现有技术中一种具有上述喷射装置10的晶圆清洗设备的运行方式：晶圆101置于清洗腔140中，晶圆101的周向上围设有用于防止液体飞溅的腔壁141，晶圆101在旋转机构的驱动下绕自身的轴心线即第一转动中心线1001旋转，同时喷射装置10能够绕第二转动中心线1002摆动，第一转动中心线1001与第二转动中心线1002相互平行。在喷射装置10的摆动路径上，药液出口111、清水出口121、Nano出口131均能够与第一转动中心线1001相交，从而各个出口中喷射的流体均能够沿晶圆101的径向对晶圆101的表面进行全面清洗。然而，现有的晶圆清洗设备在运行时仍然存在诸多缺陷：
（1）不同的流体喷射出口邻近，喷射的流体容易飞溅沾染到其他出口上，尤其是化学药液容易污染到其他管路，而Nano液滴的流速较大，也容易飞溅到腔壁141上，导致交叉污染；
（2）各条管路相互独立，均需要分别设置独立的控制程序，导致软件控制逻辑复杂，容错率低，容易出故障；
（3）如图2~图4所示，较大的宽度限制了该喷射装置10在清洗腔140中的行程，喷射装置10运动到清洗腔140两侧时容易碰撞到腔壁141，尤其当位于两侧的药液出口111（图3）或Nano出口（图4）131工作时，喷射装置10只能够行半程（而且是不同的半程），清洗效率较低，还容易清洗不到晶圆101的边缘，导致边缘不净；
（4）如图2~图4所示，晶圆101绕第一转动中心线1001旋转的过程中，晶圆101径向上不同位置的线速度是不同的，为了使得流体能够均匀喷射到晶圆101的整个表面，喷射装置10的转动并非匀速，而是需要沿晶圆101的径向不断变速运动；但由于三个出口在喷射装置10宽度上的位置不同，就需要在清洗的每一步中为喷射装置10确定不同的中心点与边缘点，并规划不同的转动路线及移动速度，导致控制程序进一步复杂化，容易出错。
综上，现有的晶圆清洗设备及方法普遍存在结构及控制程序复杂、清洗时间长、清洗效率低，产能低等一个或多个问题。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种结构简单、控制方便、清洗效率高的用于晶圆清洗的设备。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种用于晶圆清洗的设备，包括工作台、设置在所述工作台上的载台及清洗喷射装置，所述载台用于承载晶圆，所述载台能够绕第一转动中心线相对旋转地设置在所述工作台上，所述第一转动中心线沿上下方向延伸，所述清洗喷射装置包括：
喷嘴架，所述喷嘴架能够绕第二转动中心线相对转动地设置在所述工作台上，所述第二转动中心线沿上下方向延伸；
喷嘴主体，所述喷嘴主体固设于所述喷嘴架上，所述喷嘴主体具有分别沿上下方向延伸的第一流体通道与第二流体通道，所述第二流体通道环设于所述第一流体通道的周部，且所述第一流体通道与所述第二流体通道之间通过环形壁间隔开；所述喷嘴主体还具有第一出口与第二出口，所述第一出口与所述第一流体通道相连通，所述第二出口与所述第二流体通道相连通，所述第一出口与所述第二出口均位于所述喷嘴主体的下端部，所述第二出口环设于所述第一出口的周部；
第一流体管，所述第一流体管与所述第一流体通道相连通；
第二流体管，所述第二流体管与所述第二流体通道相连通；
第三流体管，所述第三流体管与所述第一流体通道相连通，或，所述第三流体管与所述第一流体通道和所述第二流体通道均连通。
在一些实施方式中，沿所述喷嘴主体的径向上，所述第二出口自上而下逐渐向外倾斜延伸。从而在惯性的作用下，从第二出口喷射的流体能够在第一出口的周向上形成锥形的气罩或液罩，防止第一出口中喷射的流体向外飞溅造成喷嘴主体交叉污染或载台外部的清洗腔污染。并且第二出口喷射的锥形流体具有更大的服务面积，有助于在预湿或一次清洗等步骤中提高清洗效率。
在一些实施方式中，所述喷嘴主体具有：
第一入口，所述第一入口位于所述喷嘴主体的上端部，所述第一流体管通过所述第一入口与所述第一流体通道相连通；
第二入口，所述第二入口位于所述喷嘴主体周向上的一侧部，所述第二流体管通过所述第二入口与所述第二流体通道相连通；
第三入口，所述第三入口位于所述喷嘴主体周向上的另一侧部，且所述第三入口与所述第二入口分设于所述喷嘴主体的宽度方向的相异两侧，所述第三流体管通过所述第三入口与所述第一流体通道相连通。三组入口分设于喷嘴主体的上方及左右两侧，优化了清洗喷射装置的空间布局，不同管路之间不易干扰缠绕，且三条管路均向中间的喷嘴主体汇聚，喷嘴主体可以设置在喷嘴架的中间，使得喷嘴架转动时不易碰撞到清洗腔的侧壁并能够对晶圆进行全面、无死角的清洗。
在一些实施方式中，所述喷嘴主体还具有过渡腔，所述第三流体管通过所述第三入口与所述过渡腔相连通，所述过渡腔与所述第一流体通道相连通，所述过渡腔与所述第二流体通道之间设有隔板。过渡腔的设置使得第三流体管及第三入口的使用更为灵活，在不同的实施方式中，第三流体管中的流体可以仅通入第一流体通道，也可以同时通入第一流体通道与第二流体通道。
在一些实施方式中，所述过渡腔与所述第二流体通道之间通过所述隔板隔开。此时第三流体管中的流体仅通入第一流体通道，可以与第一流体管中的流体相混合，实现气液混合清洗。
在一些实施方式中，所述隔板上开设有分配孔，所述分配孔中设有压力传感器，所述压力传感器用于控制所述过渡腔中的流体进入所述第二流体通道中的流量。此时第三流体管中的流体可以同时通入第一流体通道与第二流体通道，该流体在第一流体通道中与另一种流体混合并从第一出口喷出形成气液二相流，同时可以从第二出口喷射形成液罩或气罩。并且由于压力传感器的设置，液罩或气罩的流量恒定，达到稳定的屏障效果；而气液二相流的流量及气液比例可控，能够根据晶圆表面的不同污染状况进行有效清洗。
在一些实施方式中，所述清洗喷射装置还包括第四流体管，所述第四流体管与所述第二流体通道相连通；所述喷嘴主体具有第二入口与第四入口，所述第二入口与所述第四入口分设于所述喷嘴主体宽度方向的相异两侧部，所述第二流体管通过所述第二入口与所述第二流体通道相连通，所述第四流体管通过所述第四入口与所述第二流体通道相连通。晶圆清洗的过程中一般还需要使用化学药液清洗，对于一些使用水溶性药液的工艺，例如SC1清洗液，可以进一步在清洗喷射装置上集成用于输送药液的第四流体管与第四入口，进一步增加该清洗喷射装置的功能，减少清洗设备中喷射装置的数量，优化空间布局；第二入口与第四入口分设于两侧能够减少两者之间的干涉与交叉污染；喷射完药液后再喷射清水，能够兼顾对第二流体通道的清洗，保证后续的清洗质量。
在一些实施方式中，所述设备还包括药液喷射装置，所述药液喷射装置能够绕第三转动中心线相对转动地设置在所述工作台上，所述第三转动中心线沿上下方向延伸，所述药液喷射装置与所述清洗喷射装置分设于所述载台的径向相异两侧。对于一些使用非水溶性药液的清洗工艺，优选将化学药液管路设置在另一组喷射装置上，药液喷射装置与清洗喷射装置间隔设置，减少干涉及降低交叉污染的风险。
本发明的另一目的是提供一种程序简单、容错率高的用于晶圆清洗的方法。为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种采用所述设备的用于晶圆清洗的方法，所述方法依次包括如下步骤：
S1、所述第一出口和/或所述第二出口喷射水；
S2、所述第一出口喷射氮气与水的混合流体，所述第二出口喷射氮气或水，并在所述混合流体的周围形成流体罩；
S3、所述第一出口喷射氮气。
在一些实施方式中，在所述步骤S2中，所述第二出口喷射氮气，所述流体罩为气罩；所述第二出口中氮气的流量恒定，所述第一出口中氮气的流量可以调节。气罩能够有效阻挡混合流体液滴飞溅造成的清洗腔污染及清洗喷射装置的交叉污染。
在一些实施方式中，在所述步骤S1中，所述第一流体管和/或所述第二流体管传输水；在所述步骤S2中，所述第一流体管传输水，所述第三流体管传输氮气；在所述步骤S3中，所述第三流体管传输氮气。在不同的步骤中，三组流体管分别传输不同的流体，各司其职、分工明确，使得控制程序简单清晰，不易出错，不同管路之间也不会交叉污染。
在一些实施方式中，在所述步骤S2中，所述第二流体管传输水，所述第二出口喷射水，所述流体罩为水罩。水罩能够有效阻挡混合流体液滴飞溅造成的清洗腔污染及清洗喷射装置的交叉污染。
在一些实施方式中，所述清洗喷射装置还包括第四流体管，所述第四流体管与所述第二流体通道相连通；在所述步骤S1之前，还包括步骤S0：所述第四流体管传输药液，所述第二出口喷射所述药液。从而在同一个清洗喷射装置上进一步集成了药液喷射的功能，整台清洗设备可以只设置一个清洗喷射装置，清洗方法及程序控制更为简洁。
在一些实施方式中，所述喷嘴架绕所述第二转动中心线旋转的过程中，所述喷嘴主体具有位于所述载台的径向相异两侧的第一位置与第二位置，在所述步骤S1、S2、S3的每一步中，所述喷嘴主体均在所述第一位置与所述第二位置之间摆动。在不同步骤中，各种流体均能够沿着同一轴心线喷出，因此喷嘴主体的移动路径可以完全相同，相比现有技术显著减少了软件控制上的点位、互锁、报警机制等，提高程序的容错率。
由于上述技术方案的运用，本发明提供的用于晶圆清洗的设备，优化了清洗喷射装置的结构及设备整体的空间布局，在一个清洗喷射装置上集成了至少三条管路，三条管路连接至同一个喷嘴主体的不同流体通道，喷嘴主体中的两个流体通道使得不同流体之间可选择地相互分离或相互混合，使得该清洗喷射装置具有喷射液体、气体或气液混合体等多种清洗模式，能够实现清水清洗、气液混合清洗、氮气干燥等至少三个步骤，大大简化了本发明晶圆清洗设备的结构；并且清洗喷射装置采用第二出口环绕第一出口的结构，使得第二出口中喷射的流体能够在第一出口喷射流体的周围形成气罩或液罩，阻挡液体飞溅造成的交叉污染及清洗腔污染。设备整体结构简单、控制方便、清洗效率高。
本发明提供的用于晶圆清洗的方法，基于上述用于晶圆清洗的设备，能够进一步简化设备动作，减少各个单元的交互干扰，只需要控制不同管路的开闭，就能够在同一个清洗喷射装置上执行不同的清洗步骤；且执行不同步骤时清洗喷射装置的摆动路径不变，进一步简化了设备的运行模式，能够有效减少复杂运行的干扰项，提高软件控制的容错率，优化了工艺异常点，有助于进一步提高晶圆清洗的效率、缩短工艺时间、提升产能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。
附图1为现有技术中一种喷射装置的局部结构示意图；
附图2为现有技术中晶圆清洗设备喷射清水时的俯视示意图；
附图3为现有技术中晶圆清洗设备喷射化学药液时的俯视示意图；
附图4为现有技术中晶圆清洗设备喷射气液二相流时的俯视示意图；
附图5为本发明一具体实施例中用于晶圆清洗的设备的立体结构示意图；
附图6为实施例1中设备的局部剖视立体结构示意图；
附图7为实施例1中清洗喷射装置的局部立体结构示意图；
附图8为实施例1中喷嘴主体的竖向剖视示意图；
附图9为图8中A处放大示意图；
附图10为实施例1中用于晶圆清洗的方法的流程示意图；
附图11为实施例1中设备运行时的俯视示意图；
附图12为实施例2中喷嘴主体的竖向剖视示意图；
附图13为实施例2中清洗喷射装置使用过程中晶圆表面的微观示意图；
附图14为实施例3中喷嘴主体的竖向剖视示意图；
其中：10、喷射装置；11、化学药液管路；111、药液出口；12、清水管路；121、清水出口；13、Nano混合管路；131、Nano出口；
101、晶圆；100、工作台；110、载台；120、清洗喷射装置；130、药液喷射装置；140、清洗腔；141、腔壁；142、液体收集槽；150、旋转驱动机构；1001、第一转动中心线；1002、第二转动中心线；1003、第三转动中心线；1004、喷射中心线；
200、喷嘴架；300、喷嘴主体；310、第一流体通道；311、第一入口；312、第一出口；313、二相流发生装置；320、第二流体通道；321、第二入口；322、第二出口；323、第四入口；330、过渡腔；331、第三入口；340、隔板；341、分配孔；342、压力传感器；350、环形壁；351、通孔；410、第一流体管；420、第二流体管；421、流量阀；430、第三流体管。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域的技术人员理解。本文中所出现的“水”“清水”等均指去离子水或超纯水。
实施例1
参见图5及图6所示，一种用于晶圆清洗的设备，包括工作台100，以及设置在工作台100上的载台110、清洗喷射装置120、药液喷射装置130、腔壁141等。其中，腔壁141围设成清洗腔140，载台110设置在清洗腔140中，可用于承载并夹持晶圆101，载台110能够绕第一转动中心线1001相对旋转地设置在工作台100上，第一转动中心线1001沿上下方向Z延伸，且与晶圆101的轴心线共线延伸，从而晶圆101能够在清洗过程中绕自身轴线旋转。本实施例中，设备还包括用于驱动载台110旋转的旋转驱动机构150，此处具体采用旋转电机。清洗腔140中设有液体收集槽142，液体收集槽142环设于载台110的周向下方，从而晶圆101清洗过程中使用的液体等能够沿着液体收集槽142排出清洗腔140，进而可以被回收利用或无害化处理。
本实施例中，清洗喷射装置120与药液喷射装置130分设于载台110的径向相异两侧。其中，清洗喷射装置120包括喷嘴架200与喷嘴主体300，喷嘴主体300固设于喷嘴架200上，喷嘴架200能够绕第二转动中心线1002相对转动地设置在工作台100上。药液喷射装置130能够绕第三转动中心线1003相对转动地设置在工作台100上，第二转动中心线1002及第三转动中心线1003分别沿上下方向Z延伸，且均与第一转动中心线1001相互平行，且第二转动中心线1002与第三转动中心线1003均位于于腔壁141的外侧。该设备还包括分别用于驱动清洗喷射装置120、药液喷射装置130绕自身转动中心线旋转的驱动机构，以及对应的控制单元（图中均未示出）。从而当清洗喷射装置120或药液喷射装置130绕自身转动中心线旋转时，能够大致沿晶圆101的径向向晶圆101的表面喷射特定的流体，配合晶圆101同时自转，即能够在晶圆101的整个表面实现不同的清洗功能。
本实施例中，清洗喷射装置120能够实现清水清洗、Nano清洗、氮气干燥等至少三种不同功能，主要涉及清水与氮气两种流体，此两种流体分别为液体与气体，且均为清洁流体，因此不易产生交叉污染。药液喷射装置130主要用于喷射化学药液，可通过化学反应等对各类难溶于水的杂质进行清洗，为避免化学药液沾染到清洗喷射装置120上，药液喷射装置130与清洗喷射装置120间隔设置，不易碰撞与干涉。
参见图7所示，本实施例中，以喷嘴架200为参照建立XYZ三维坐标系，其中宽度方向X、前后方向Y、上下方向Z三者两两垂直。喷嘴主体300的喷射中心线1004与第二转动中心线1002相平行且沿前后方向Y间隔设置，喷嘴主体300具体是悬吊于喷嘴架200的一侧部，从而当喷嘴架200绕第二转动中心线1002转动时，能够驱使喷嘴主体300在晶圆101上方的水平方向上摆动，喷嘴架200还能够进一步能够沿上下方向Z升降调节，改变喷嘴主体300与晶圆101之间的距离，从而对晶圆101的不同部位进行全面清洗。
本实施例中，清洗喷射装置120包括分别与喷嘴主体300相连接的第一流体管410、第二流体管420及第三流体管430，其中第一流体管410用于传输水H2O（1），第二流体管420用于传输水H2O（2），第三流体管430用于传输氮气N2。第二流体管420与第三流体管430分设于喷嘴主体300宽度方向X的相异两侧，第一流体管410位于喷嘴主体300的上方，三条管路互不干涉，从而优化了清洗喷射装置120的空间布局，喷嘴主体300相对位于喷嘴架200的中间，清洗喷射装置120的宽度尺寸更小。
参见图8所示，喷嘴主体300的内部具有分别沿上下方向Z延伸的第一流体通道310与第二流体通道320，且第二流体通道320环设于第一流体通道310的周部，第一流体通道310与第二流体通道320之间通过环形壁350间隔开。本实施例中，第一流体通道310呈圆柱状，第二流体通道320呈环形柱状，两者的轴心线均与喷射中心线1004共线延伸。第二流体通道320的上方还具有过渡腔330，过渡腔330同样呈环形柱状并环设于第一流体通道310的周部，环形壁350一直延伸至过渡腔330与第一流体通道310之间，且环形壁350上开设有用于将过渡腔330与第一流体通道310相连通的通孔351。
参见图8及图9所示，过渡腔330与第二流体通道320之间设有水平的隔板340。本实施例中，隔板340上间隔开设有多个分配孔341，每个分配孔341中均设有压力传感器342，压力传感器342用于控制过渡腔330中的流体进入第二流体通道320中的流量。具体地，本实施例中过渡腔330中可通入氮气N2，该氮气源的流量可调节，而压力传感器342与流量控制器（图中未示出）相配合，使得进入第二流体通道320中的氮气N2流量恒定或仅在一定范围内浮动，从而仅进入第一流体通道310中的氮气N2流量可被调节，后者能够与水H2O（1）相混合形成气液二相流Nano，因此第一流体通道310中的氮气N2流量的调节也就意味着气液二相流Nano中气液比例及整体流量的调节。
参见图7及图8所示，本实施例中，喷嘴主体300具有第一入口311、第二入口321及第三入口331。其中，第一入口311位于喷嘴主体300的上端部，第一流体管410的一端部与第一入口311相连通，第一入口311与第一流体通道310相连通。第二入口321位于喷嘴主体300周向上的一侧部，第二流体管420的一端部与第二入口321相连通，第二入口321与第二流体通道320相连通。第三入口331位于喷嘴主体300周向上的另一侧部，且第三入口331与第二入口321分设于喷嘴主体300的宽度方向X的相异两侧。第三流体管430的一端部与第三入口331相连通，第三入口331与过渡腔330相连通。如此，第一流体通道310中传输的水H2O（1）可进入第一流体通道310，第二流体管420中传输的水H2O（2）可进入第二流体通道320，第三流体管430中传输的氮气N2可同时进入第一流体通道310与第二流体通道320。
参见图8所示，喷嘴主体300还具有第一出口312与第二出口322，其中第一出口312与第一流体通道310相连通，第二出口322与第二流体通道320相连通。第一出口312与第二出口322均位于喷嘴主体300的下端部，且第二出口322环设于第一出口312的周部，第一出口312处还设有用于产生气液二相流Nano的二相流发生装置313。进一步地，沿喷嘴主体300的径向上，第二出口322自上而下逐渐向外倾斜延伸，第一出口312与第二出口322的轴心线均与喷射中心线1004共线延伸。
参见图10及图11所示，下面具体阐述本实施例中采用上述设备的用于晶圆清洗的方法，该方法依次包括如下步骤：
S0、化学药液清洗：旋转驱动机构150驱使载台110及晶圆101绕第一转动中心线1001旋转（下述步骤中晶圆101始终保持旋转，不再赘述），清洗喷射装置120静止，喷嘴主体300位于载台110一侧的闲置位置并暂停工作。药液喷射装置130绕第三转动中心线1003摆动，同时将特定的药液沿晶圆101的径向喷射在晶圆101的表面上；需要说明的是，药液的种类应当根据晶圆101清洗前后具体工艺的需要进行选择，可以是有机、无机等不同成分的清洗液，以达到更具针对性的清洗效果。
S1、清水清洗：该步骤主要起到预湿或一次清洗的作用。此时药液喷射装置130转动至载台110一侧的闲置位置并暂停工作；控制喷嘴架200绕第二转动中心线1002按照预设的速度转动，第二流体管420打开，第三流体管430闭合，从而第二出口322中喷射空心圆锥状的水柱H2O（2），能够快速地在晶圆101表面形成液膜；此步骤中，可选择同时打开第一流体管410，从而第一出口312中同步喷出中心水柱H2O（1），进一步增强清水清洗的强度。
S2、Nano清洗：该步骤针对光面晶圆101起到二次清洗的作用，针对图形晶圆101则起到深层清洁的作用。同时打开第一流体管410与第三流体管430，第二流体管420闭合，从而第三流体管430中的一部分氮气N2与第一流体管410中全部的水H2O（1）进入第一流体通道310，经二相流发生装置313混合处理后从第一出口312喷射出气液二相流Nano；第三流体管430中另一部分氮气N2进入第二流体通道320，并从第二出口322喷出，形成环设于上述气液二相流Nano周围的锥形气罩，该气罩具有稳定的流量，可阻挡高速喷射的气液二相流Nano向外飞溅造成污染。
需要说明的是，在步骤S2中，压力传感器342的设置使得第二出口322中喷出的氮气N2气罩流量恒定，而第一出口312中气液二相流Nano中氮气N2的流量可以调节，这是由于不合适的氮气N2流量及气液比例会显著降低气液二相流Nano的清洗效果，因此需要控制单元根据设备的实际运行情况对第一流体通道310中氮气N2的流量进行调节，保证清洗效果。
S3、氮气干燥：该步骤对完成清洗的晶圆101进行干燥。打开第三流体管430，第一流体管410与第二流体管420均闭合，此时第一出口312与第一出口312同时喷射氮气N2，结合晶圆101自身旋转产生的离心力脱水，能够在清洗完成后对晶圆101表面进行干燥。
参见图11所示，喷嘴架200绕第二转动中心线1002旋转的过程中，喷嘴主体300具有位于载台110径向相异两侧的第一位置与第二位置（图示上方为第一位置，下方为第二位置）。在上述步骤S1、S2、S3的每一步中，喷嘴主体300均在第一位置与第二位置之间往复摆动，摆动过程中喷射中心线1004可与第一转动中心线1001重合，从而喷嘴主体300的喷射范围能够覆盖晶圆101的整个径向。由上可知，本实施例中清洗喷射装置120在运行的每个步骤中都是走相同的全程，且喷射不同流体时，喷嘴主体300的路径与速度变化方式完全相同，只需要设计一套控制程序，大大降低了控制单元的编程难度，简化了清洗工艺的动作模式。当然，根据实际需要，也可以控制清洗喷射装置120运行时走相同的半程。由于喷嘴主体300宽度较小，因此不必担心其碰撞到腔壁141或清洗不到晶圆101边缘等问题。
本实施例中，上述用于晶圆清洗的方法均由控制单元自动控制，能够实现全自动在线清洗，无需人工参与，大大节省了人力，也能够降低人工参与可能造成的污染风险。
综上所述，本实施例提供的用于晶圆清洗的设备，对清洗喷射装置120的结构进行了全新的设计，减少了设备所需喷射装置的数量，同时优化了管路分布，节省了清洗喷射装置120的占用空间，并降低了不同管路之间污染反沾的风险。采用该设备的用于晶圆清洗的方法，优化了清洗喷射装置120的工作行程，简化了工艺动作，提高了容错率，缩短了工艺时间，提高了产能。
实施例2
参见图12所示，本实施例提供一种用于晶圆清洗的设备及采用该设备的清洗方法。其中设备的外部结构与实施例1基本相同，主要区别在于喷嘴主体300的具体设置不同。
本实施例中，隔板340上不设置分配孔341，隔板340将过渡腔330与第二流体通道320之间完全隔开，两者互不连通，从而第三入口331中通入的氮气N2仅能够进入第一流体通道310而无法进入第二流体通道320。
本实施例中，清洗喷射装置120还包括流量阀421，流量阀421设置在第二流体管420上，可用于调节第二流体管420中水H2O（2）的流量。
由上可知，由于结构上的改变，本实施例中的用于晶圆清洗的方法与实施例1有所区别，具体如下：
S0与S1：与实施例1相同。
S2、同时打开第一流体管410、第二流体管420及第三流体管430，此时全部的氮气N2与水H2O（1）在第一流体通道310内混合，并经二相流发生装置313混合处理后从第一出口312喷射出气液二相流Nano；与此同时，第二流体管420中的水H2O（2）从第二出口322喷出，形成环设于上述气液二相流Nano周围的锥形水罩，该水罩的流量可以通过流量阀421调节。
进一步地，参见图13所示，本实施例中，外侧的水H2O（2）形成锥形水罩，落到晶圆101表面形成第一水膜W3；气液二相流Nano溅射在晶圆101表面，一部分飞溅成水滴W1，一部分因重力和晶圆101表面粘附力等作用形成第二水膜W2；第二水膜W2因氮气N2带给气液二相流Nano的速度而相对第一水膜W3具有更快的流速，因此当第二水膜W2追赶第一水膜W3并发生碰撞后，就能够形成更强的冲击力，使得本实施例中的该步骤S2具有更优的清洁能力。
需要说明的是，在步骤S2中，第二流体管420中喷射的水H2O（2）仅起到防护水罩的作用，因此不需要较大的流量，流量阀421可用于将水罩调整到合适的流量范围。
S3、打开第三流体管430，第一流体管410与第二流体管420均闭合，此时第一出口312喷射氮气N2，结合晶圆101自身旋转产生的离心力脱水，能够在清洗完成后对晶圆101表面进行干燥。
实施例3
参见图14所示，本实施例提供一种用于晶圆清洗的设备及采用该设备的清洗方法。其中设备的外部结构与实施例2基本相同，主要区别在于本实施例中无需设置药液喷射装置130，工作台100上仅设置一组清洗喷射装置120，且清洗喷射装置120中喷嘴主体300的具体设置有所不同。
本实施例中，清洗喷射装置120还包括第四流体管（图中未示出），喷嘴主体300还具第四入口323，第四流体管的一端部与第四入口323相连通，第四入口323同样与第二流体通道320相连通。第二入口321与第四入口323分设于喷嘴主体300的宽度方向X的相异两侧部，即第四入口323与第三入口331位于喷嘴主体300的同一侧，且第四入口323位于第三入口331的下方，使得该清洗喷射装置120的空间规划更为合理，有助于减少不同管路之间的干涉。
本实施例中，第四流体管可用于传输化学药液，尤其适用于传输水溶性的药液，例如清洗液SC1。由上可知，由于结构上的改变，本实施例中的用于晶圆清洗的方法与实施例2有所区别，具体如下：
S0、晶圆101绕第一转动中心线1001旋转，同时喷嘴主体300在第一位置与第二位置之间摆动；打开第四流体管，第一流体管410、第二流体管420与第三流体管430均闭合，此时第二出口322喷射清洗液SC1，能够通过化学反应对一些难溶于水的颗粒杂质进行去除。
S01、将喷嘴主体300转动至载台110一侧的闲置位置，关闭第四流体管，打开第二流体管420，使得水H2O（2）冲刷第二流体通道320并从第二出口322喷出，从而将步骤S0中残留于第二流体通道320内壁上的清洗液SC1洗去，清洗过后的水H2O（2）可从液体收集槽142中排出，确保第二流体通道320内清洁。
接着继续执行步骤S1~S3，与实施例2相同。
本实施例中，将全部清洗步骤都集成于同一个清洗喷射装置120中，进一步减少简化了清洗设备的结构及清洗方法，有助于降低生产成本、提升清洗效率。
需要说明的是，本实施例主要适用于使用清洗液SC1等水溶性药液的场合，此类药液易于在后续步骤中直接被清水洗净，不影响晶圆101的清洗效果。而对于另一些需要使用非水溶性药液的晶圆清洗方法，更推荐采用实施例1、2中描述的方式，将化学药液的传输及喷射设置在另一组药液喷射装置130上，从而有效避免交叉污染。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于晶圆清洗的设备，包括工作台、设置在所述工作台上的载台及清洗喷射装置，所述载台用于承载晶圆，所述载台能够绕第一转动中心线相对旋转地设置在所述工作台上，所述第一转动中心线沿上下方向延伸，其特征在于，所述清洗喷射装置包括：
喷嘴架，所述喷嘴架能够绕第二转动中心线相对转动地设置在所述工作台上，所述第二转动中心线沿上下方向延伸；
喷嘴主体，所述喷嘴主体固设于所述喷嘴架上，所述喷嘴主体具有分别沿上下方向延伸的第一流体通道与第二流体通道，所述第二流体通道环设于所述第一流体通道的周部，且所述第一流体通道与所述第二流体通道之间通过环形壁间隔开；所述喷嘴主体还具有第一出口与第二出口，所述第一出口与所述第一流体通道相连通，所述第二出口与所述第二流体通道相连通，所述第一出口与所述第二出口均位于所述喷嘴主体的下端部，所述第二出口环设于所述第一出口的周部；
第一流体管，所述第一流体管与所述第一流体通道相连通；
第二流体管，所述第二流体管与所述第二流体通道相连通；
第三流体管，所述第三流体管与所述第一流体通道相连通，或，所述第三流体管与所述第一流体通道和所述第二流体通道均连通；
所述喷嘴主体具有：
第一入口，所述第一入口位于所述喷嘴主体的上端部，所述第一流体管通过所述第一入口与所述第一流体通道相连通；
第二入口，所述第二入口位于所述喷嘴主体周向上的一侧部，所述第二流体管通过所述第二入口与所述第二流体通道相连通；
第三入口，所述第三入口位于所述喷嘴主体周向上的另一侧部，且所述第三入口与所述第二入口分设于所述喷嘴主体的宽度方向的相异两侧，所述第三流体管通过所述第三入口与所述第一流体通道相连通，
所述喷嘴主体还具有过渡腔，所述第三流体管通过所述第三入口与所述过渡腔相连通，所述过渡腔与所述第一流体通道相连通，所述过渡腔与所述第二流体通道之间设有隔板；
所述过渡腔与所述第二流体通道之间通过所述隔板隔开；或，
所述隔板上开设有分配孔，所述分配孔中设有压力传感器，所述压力传感器用于控制所述过渡腔中的流体进入所述第二流体通道中的流量。
2.根据权利要求1所述的用于晶圆清洗的设备，其特征在于：沿所述喷嘴主体的径向上，所述第二出口自上而下逐渐向外倾斜延伸。
3.根据权利要求1所述的用于晶圆清洗的设备，其特征在于：所述清洗喷射装置还包括第四流体管，所述第四流体管与所述第二流体通道相连通；所述喷嘴主体具有第二入口与第四入口，所述第二入口与所述第四入口分设于所述喷嘴主体宽度方向的相异两侧部，所述第二流体管通过所述第二入口与所述第二流体通道相连通，所述第四流体管通过所述第四入口与所述第二流体通道相连通。
4.根据权利要求1至3任一项所述的用于晶圆清洗的设备，其特征在于：所述设备还包括药液喷射装置，所述药液喷射装置能够绕第三转动中心线相对转动地设置在所述工作台上，所述第三转动中心线沿上下方向延伸，所述药液喷射装置与所述清洗喷射装置分设于所述载台的径向相异两侧。
5.一种采用权利要求1至4任一项所述的设备的用于晶圆清洗的方法，其特征在于，所述方法依次包括如下步骤：
S1、所述第一出口和/或所述第二出口喷射水；
S2、所述第一出口喷射氮气与水的混合流体，所述第二出口喷射氮气或水，并在所述混合流体的周围形成流体罩；
S3、所述第一出口喷射氮气。
6.根据权利要求5所述的用于晶圆清洗的方法，其特征在于：在所述步骤S2中，所述第二出口喷射氮气，所述流体罩为气罩；所述第二出口中氮气的流量恒定，所述第一出口中氮气的流量可以调节。
7.根据权利要求5所述的用于晶圆清洗的方法，其特征在于：在所述步骤S1中，所述第一流体管和/或所述第二流体管传输水；
在所述步骤S2中，所述第一流体管传输水，所述第三流体管传输氮气；
在所述步骤S3中，所述第三流体管传输氮气。
8.根据权利要求5所述的用于晶圆清洗的方法，其特征在于：在所述步骤S2中，所述第二流体管传输水，所述第二出口喷射水，所述流体罩为水罩。
9.根据权利要求5所述的用于晶圆清洗的方法，其特征在于：所述清洗喷射装置还包括第四流体管，所述第四流体管与所述第二流体通道相连通；在所述步骤S1之前，还包括步骤S0：所述第四流体管传输药液，所述第二出口喷射所述药液。
10.根据权利要求5所述的用于晶圆清洗的方法，其特征在于：所述喷嘴架绕所述第二转动中心线旋转的过程中，所述喷嘴主体具有位于所述载台的径向相异两侧的第一位置与第二位置，在所述步骤S1、S2、S3的每一步中，所述喷嘴主体均在所述第一位置与所述第二位置之间摆动。
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