一种晶圆清洗装置
阅读说明：本技术 一种晶圆清洗装置 (Wafer cleaning device ) 是由 吴超群 张旭焱 梁穆熙 胡智杰 于 2021-08-27 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种晶圆清洗装置,用于清洗晶圆,包括工作台、旋转夹紧组件和清洗组件；晶圆设于工作台上；旋转夹紧组件设于工作台上,旋转夹紧组件具有至少三个旋转端,至少三个旋转端沿晶圆周向均匀设置且转动方向均相同,至少三个旋转端与晶圆的薄边抵触,用于驱动晶圆沿其轴线方向转动；清洗组件包括一水平设置的清洗刷,清洗刷与工作台转动连接,清洗刷贴于晶圆的表面设置,清洗刷内部具有一空腔,空腔与清洗刷的外表面相连通,清洗刷经由一旋转接头使空腔外接清洗介质,通过浸湿的清洗刷的旋转以清洗晶圆；解决现有的清洗装置中清洗刷浸润清洗液的速度较慢,喷射至晶圆上的清洗液流失速度快,清洗时间耗时较长,降低清洗效率的问题。(The invention relates to a wafer cleaning device, which is used for cleaning a wafer and comprises a workbench, a rotary clamping assembly and a cleaning assembly, wherein the workbench is provided with a clamping groove; the wafer is arranged on the workbench; the rotary clamping assembly is arranged on the workbench and provided with at least three rotary ends, the at least three rotary ends are uniformly arranged along the circumferential direction of the wafer and have the same rotation direction, and the at least three rotary ends are abutted against the thin edge of the wafer and are used for driving the wafer to rotate along the axis direction of the wafer; the cleaning assembly comprises a cleaning brush which is horizontally arranged, the cleaning brush is rotationally connected with the workbench, the cleaning brush is arranged by being attached to the surface of the wafer, a cavity is formed in the cleaning brush, the cavity is communicated with the outer surface of the cleaning brush, the cleaning brush enables a cleaning medium to be externally connected with the cavity through a rotary joint, and the wafer is cleaned through rotation of the wetted cleaning brush; the cleaning device solves the problems that the speed of cleaning brush soaking cleaning liquid in the existing cleaning device is low, the loss speed of the cleaning liquid sprayed onto a wafer is high, the cleaning time is long, and the cleaning efficiency is reduced.)
技术领域
本发明涉及半导体材料加工技术领域，尤其涉及一种晶圆清洗装置。
背景技术
随着半导体制造技术日新月异，CMP(化学机械研磨)成为晶圆制造中实现多金属层和互连线的关键技术，通过化学机械研磨等平坦化工艺，提高各材料层的表面平整度，进而提高后续形成的半导体器件的性能。晶圆经化学机械研磨工艺后，晶圆表面往往会残留研磨液和异物等，因此晶圆的清洗成为了一道非常重要且要求较高的工艺。
例如申请号为CN202011472545.4的发明专利所提出的可动态调整姿态的晶圆清洗装置，通过设置晶圆旋转组件、相对设于晶圆的两侧两个清洗刷、清洗刷运动机构以及控制器，能有效夹持晶圆两侧，并通过清洗刷的转动来进行清洗功能。
上述清洗装置中是通过流体喷射装置(未示出)朝向旋转的晶圆W喷射清洗液，如酸性或碱性的清洗液，并通过清洗刷的旋转来清洗晶圆的，然而上述清洗刷浸润清洗液的速度较慢，喷射至晶圆上的清洗液流失速度快，清洗时间耗时较长，降低清洗效率。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种晶圆清洗装置，用以解决现有的清洗装置中清洗刷浸润清洗液的速度较慢，喷射至晶圆上的清洗液流失速度快，清洗时间耗时较长，降低清洗效率的问题。
本发明提供一种晶圆清洗装置，用于清洗晶圆，包括工作台、旋转夹紧组件和清洗组件；所述晶圆设于所述工作台上；所述旋转夹紧组件设于所述工作台上，所述旋转夹紧组件具有至少三个旋转端，至少三个所述旋转端沿所述晶圆周向均匀设置且转动方向均相同，至少三个所述旋转端与所述晶圆的薄边抵触，用于驱动所述晶圆沿其轴线方向转动；所述清洗组件包括一水平设置的清洗刷，所述清洗刷与所述工作台转动连接，所述清洗刷贴于所述晶圆的表面设置，所述清洗刷内部具有一空腔，所述空腔与所述清洗刷的外表面相连通，所述清洗刷经由一旋转接头使所述空腔外接清洗介质，通过浸湿的所述清洗刷的旋转以清洗所述晶圆。
进一步的，至少三个所述旋转端均为一滚轮，至少三个所述滚轮均沿平行所述工作台的平面内转动。
进一步的，所述滚轮均经由一旋转件与所述工作台转动连接，所述旋转件包括外壳、第一驱动件、联轴器和转轴，所述外壳与所述工作台连接，所述第一驱动件内置于所述外壳中，所述第一驱动件经由所述联轴器与所述转轴连接，所述转轴与所述外壳转动连接，所述转轴垂直于所述工作台设置，所述滚轮套设于所述转轴上。
进一步的，所述外壳经由一滑动件与所述工作台滑动连接，所述滑块件包括底座和第二驱动件，底座与所述工作台滑动连接，所述外壳与所述底座固定连接，所述第二驱动件固定设于所述工作台上，所述第二驱动件的输出端与所述底座连接，以驱动所述滚轮朝靠近或远离所述晶圆的圆心方向移动。
进一步的，所述清洗刷包括清洗刷轴和清洗刷筒，所述清洗刷轴与所述工作台转动连接，所述清洗刷筒同轴套设于所述清洗刷轴上，所述清洗刷筒与所述晶圆的外表面抵触，所述清洗刷轴的内部设置有所述空腔，所述清洗刷轴的一端连接有旋转接头，所述清洗刷轴的外壁上开设有与所述空腔相连通的注水孔组，所述清洗介质依次经由旋转接头、空腔和注水孔组以润湿清洗刷筒。
进一步的，所述清洗刷筒为海绵层结构。
进一步的，所述清洗刷筒的外壁上开设有多个冲洗孔组，多个所述冲洗孔组沿所述清洗刷筒周向均匀布置，每个所述冲洗孔组均包括沿所述清洗刷筒的长度方向等间距设置的多个冲洗孔。
进一步的，所述注水孔组的数量为多个，多个所述注水孔组沿所述清洗刷轴周向均匀设置，每个所述注水孔组均包括沿所述清洗刷轴的长度方向等间距设置的多个注水孔，所述注水孔组的数量大于所述冲洗孔组的数量。
进一步的，所述清洗组件包括一转动件和进水件，所述转动件的输出端与所述清洗刷轴的一端连接，以驱动所述清洗刷轴转动，所述进水件的出液端经由所述旋转接头与所述清洗刷轴的另一端连接，所述出液端与所述空腔相连通，用于往所述空腔中注入清洗介质。
进一步的，该装置还包括一移动组件，所述移动组件固定设于所述工作台上，所述移动组件的移动端与所述清洗刷连接，以用于驱动所述清洗刷朝靠近或远离所述晶圆的外表面方向移动；所述移动组件包括支撑架和顶升件，所述清洗刷与所述支撑架转动连接，所述顶升件固定设于所述工作台上，所述顶升件的输出端与所述支撑架连接；所述移动组件还包括相对设置所述顶升件两侧的两个所述限位件，两个所述限位件均包括限位杆和套筒，所述套筒与所述工作台固定连接，所述限位杆的顶端与所述支撑架固定连接，所述限位杆的底端与所述套筒滑动连接。
与现有技术相比，通过设置旋转夹紧组件，便于夹紧晶圆，并使晶圆自转，通过述清洗组件包括一水平设置的清洗刷，清洗刷与工作台转动连接，清洗刷贴于晶圆的表面设置，清洗刷内部具有一空腔，空腔与清洗刷的外表面相连通，清洗刷经由一旋转接头使空腔外接清洗介质，取代直接喷射清洗介质至晶圆上的方式，以浸润有清洗介质的清洗刷来清洗晶圆，清洗刷浸润速度快，刚开始工作时，就能保证清洗刷与晶圆接触的每一面都粘有清洗介质，缩短总体的清洗时间，清洗效率更高。
附图说明
图1为本发明提供的一种晶圆清洗装置本实施例中整体的结构示意图；
图2为本发明提供的一种晶圆清洗装置本实施例中旋转夹紧组件的结构示意图；
图3为本发明提供的一种晶圆清洗装置本实施例中清洗组件的结构示意图；
图4为本发明提供的一种晶圆清洗装置本实施例中清洗刷的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。
如图1所示，本实施例中的一种晶圆清洗装置，用于清洗晶圆，包括工作台100、旋转夹紧组件200和清洗组件300，其中旋转夹紧组件200设于工作台100上，旋转夹紧组件200用于夹紧晶圆并带动晶圆转动，清洗组件300与晶圆相贴，通过浸润清洗组件300的方式对晶圆进行清洗，清洗速度更快，下面进行更加详细的阐述和说明。
本实施方案中的晶圆设于工作台100上。
本实施方案中的旋转夹紧组件200设于工作台100上，旋转夹紧组件200具有至少三个旋转端，至少三个旋转端沿晶圆周向均匀设置且转动方向均相同，至少三个旋转端与晶圆的薄边抵触，用于驱动晶圆沿其轴线方向转动。
其中，通过多个旋转端沿周向夹紧晶圆的薄边处，通过旋转端与晶圆之间的摩擦带动晶圆转动。
本实施方案中的清洗组件300包括一水平设置的清洗刷310，清洗刷310与工作台100转动连接，清洗刷310贴于晶圆的表面设置，清洗刷310内部具有一空腔，空腔与清洗刷310的外表面相连通，清洗刷310经由一旋转接头340使空腔外接清洗介质，通过浸湿的清洗刷310的旋转以清洗晶圆。
其中，清洗刷310可以转动，并通过旋转接头340可外接清洗介质，清洗介质进入清洗刷310内的空腔中、并渗透至清洗刷310的外表面，使清洗刷310的外表面浸湿完全，从而实现对晶圆的清洗过程。
本实施例中的至少三个旋转端均为一滚轮270，至少三个滚轮270均沿平行工作台100的平面内转动。
为了便于驱动滚轮270转动，如图2所示，本实施例中的滚轮270均经由一旋转件与工作台100转动连接，旋转件包括外壳220、第一驱动件240、联轴器250和转轴260，外壳220与工作台100连接，第一驱动件240内置于外壳220中，第一驱动件240经由联轴器250与转轴260连接，转轴260与外壳220转动连接，转轴260垂直于工作台100设置，滚轮270套设于转轴260上。
由于晶圆存在不同大小的规格，为了适应夹紧不同大小的晶圆，本实施例中的外壳220经由一滑动件与工作台100滑动连接，滑块件包括底座210和第二驱动件230，底座210与工作台100滑动连接，外壳220与底座210固定连接，第二驱动件230固定设于工作台100上，第二驱动件230的输出端与底座210连接，以驱动滚轮270朝靠近或远离晶圆的圆心方向移动。
如图3-4所示，本实施例中的清洗刷310包括清洗刷轴311和清洗刷筒313，清洗刷轴311与工作台100转动连接，清洗刷筒313同轴套设于清洗刷轴311上，清洗刷筒313与晶圆的外表面抵触，清洗刷轴311的内部设置有空腔，清洗刷轴311的一端连接有旋转接头340，清洗刷轴311的外壁上开设有与空腔相连通的注水孔组，清洗介质依次经由旋转接头340、空腔和注水孔组以润湿清洗刷筒313。
其中，清洗刷筒313为海绵层结构。
为了使晶圆的清洗效果更好，本实施例中的清洗刷筒313的外壁上开设有多个冲洗孔组，多个冲洗孔组沿清洗刷筒313周向均匀布置，每个冲洗孔组均包括沿清洗刷筒313的长度方向等间距设置的多个冲洗孔314。
其中，注水孔组的数量为多个，多个注水孔组沿清洗刷轴311周向均匀设置，每个注水孔组均包括沿清洗刷轴311的长度方向等间距设置的多个注水孔312，注水孔组的数量大于冲洗孔组的数量。
需要说明的是，上述部分注水孔组被海绵层挡住，部分注水孔组与冲洗孔314相连通，在浸润海绵层的过程中，同时，空腔内的部分清洗介质从注水孔312和冲洗孔314中喷出，直接对晶圆进行冲洗，清洗效果更好。
为了便于带动清洗刷轴311转动以及往其内注入清洗介质，本实施例中的清洗组件300包括一转动件320和进水件330，转动件320的输出端与清洗刷轴311的一端连接，以驱动清洗刷轴311转动，进水件330的出液端经由旋转接头340与清洗刷轴311的另一端连接，出液端与空腔相连通，用于往空腔中注入清洗介质。
为了在放置晶圆的过程中，避免晶圆与清洗刷筒313之间发生干涉，本实施例中的该装置还包括一移动组件400，移动组件400固定设于工作台100上，移动组件400的移动端与清洗刷310连接，以用于驱动清洗刷310朝靠近或远离晶圆的外表面方向移动。
其中，移动组件400包括支撑架410和顶升件420，清洗刷310与支撑架410转动连接，顶升件420固定设于工作台100上，顶升件420的输出端与支撑架410连接，具体的，支撑架410上设置有轴承座，清洗刷轴311与轴承座连接。
为了使支撑架410移动的更加稳定，本实施例中的移动组件400还包括相对设置顶升件420两侧的两个限位件430，两个限位件430均包括限位杆和套筒，套筒与工作台100固定连接，限位杆的顶端与支撑架410固定连接，限位杆的底端与套筒滑动连接。
工作流程：调节多个滚轮270的位置，使多个滚轮270能沿晶圆的周向夹紧晶圆，开启第一驱动件240，经由联轴器250和转轴260带动滚轮270转动，通过摩擦力带动晶圆自转，开启顶升件420带动支撑架410朝靠近晶圆的方向移动，直至清洗刷筒313的外壁与晶圆的外表面接触，开启进水件330，往清洗刷轴311内的空腔注入清洗介质，部分清洗介质从注水孔312流出至清洗刷筒313上，对清洗刷筒313进行浸润，部分清洗介质从注水孔312和冲洗孔314中喷出，直接对晶圆进行冲洗，开启转动件320带动清洗刷轴311转动，从而带动清洗刷筒313转动，实现清洗晶圆的表面的功能。
与现有技术相比：通过设置旋转夹紧组件200，便于夹紧晶圆，并使晶圆自转，通过述清洗组件300包括一水平设置的清洗刷310，清洗刷310与工作台100转动连接，清洗刷310贴于晶圆的表面设置，清洗刷310内部具有一空腔，空腔与清洗刷310的外表面相连通，清洗刷310经由一旋转接头340使空腔外接清洗介质，取代直接喷射清洗介质至晶圆上的方式，以浸润有清洗介质的清洗刷310来清洗晶圆，清洗刷310浸润速度快，刚开始工作时，就能保证清洗刷310与晶圆接触的每一面都粘有清洗介质，缩短总体的清洗时间，清洗效率更高。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
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