多喷嘴递进式硅片清洗装置及其清洗方法与流程

本发明涉及半导体晶圆清洗设备，更具体涉及一种多喷嘴递进式硅片清洗装置及其清洗方法。

背景技术：

1、晶圆是指制作硅半导体电路所用的硅晶片，其原始材料为硅，硅晶棒在经过研磨，抛光，切割后形成硅晶圆片，俗称硅片。晶圆片直径主要有：4英寸(100mm)、6英寸(150mm)、8英寸(200mm)、12英寸(300mm)，目前已发展到18英寸(450mm)规格，但是大尺寸晶圆以12英寸为主。

2、化学机械抛光是使用化学腐蚀及机械力对加工过程中的硅片或其他衬底材料进行平坦化处理。

3、硅片在化学机械抛光后，表面后残留纳米颗粒，有机化合物，金属离子等，因此需要对硅片的表面进行清洗。

4、目前一般将晶圆放置于转台上，通过超声波清洗组件对晶圆上下表面的杂质进行清洗，超声波清洗组件沿晶圆的径向移动，对旋转中的晶圆进行清洗，但是由于晶圆不同半径处的周长不同，而超声波清洗组件和晶圆都是匀速运行，导致对晶圆表面的清洗不均匀，清洗效果较差。因此在晶圆规格越大的时候，晶圆边缘的清洗效果越差。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明的目的在于提供了一种结构合理、适应多种规格的硅片使用、保证对晶圆的表面充分清洗、提高清洗效果的多喷嘴递进式硅片清洗装置及其清洗方法。

2、根据本发明的一个方面，提供了多喷嘴递进式硅片清洗装置，其包括：递进式多喷嘴部件、垫块、定位部件、固定部件和转台部件，转台部件的顶部中央设置固定部件，转台部件的顶部以固定部件为中心向外延伸依次设置垫块和定位部件，转台部件的上方高度可调节的设置递进式多喷嘴部件。通过定位部件保证硅片与转台部件同轴，通过固定部件吸附硅片，利用递进式多喷嘴部件对硅片进行清洗，多个喷嘴保证清洗液和纯水流更多的向晶圆外径进行扩散，从而达到更好的清洗效果。

3、在一些实施方式中，递进式多喷嘴部件包括：连接块和可拆卸安装在连接块底部的旋转喷嘴，旋转喷嘴设有多个，多个旋转喷嘴排列成一行或者多行。通过多个旋转喷嘴，且将旋转喷嘴向晶圆的外径具有一定的倾斜角度，可保证清洗液水流更多的向晶圆外径进行扩散，从而达到更好的清洗效果。

4、在一些实施方式中，旋转喷嘴包括：安装部、旋转部和外套螺母，安装部的顶端与连接块固定连接，安装部的顶端设有进液口，安装部的底部设有球形槽，旋转部的顶部设有球形连接块和喷嘴，出液口贯穿球形连接块和喷嘴，球形连接块设置在球形槽内，外套螺母将球形连接块限定在球形槽内。通过旋转部在安装部内转动，进而调整出液口的角度，通过外套螺母对旋转部进行固定。

5、在一些实施方式中，连接块上设有多个安装孔，安装孔排列成一行或者多行，安装部的顶部与安装孔螺纹连接固定，旋转喷嘴设有2-6个且两个相邻的所述喷嘴中心轴之间的间距为25mm-55mm。通过固定的间距设置喷嘴保证通过多股喷出来的清洗液或者纯水对硅片表面进行清理。

6、在一些实施方式中，转台部件包括：中心转台和转台臂，中心转台的顶部中央安装设置固定部件且中心转台带动固定部件一同旋转，中心转台的侧壁上设置多个转台臂，转台臂以中心转台的中轴为中心环形阵列分布。通过中心转台带动硅片以及垫块和定位部件一同转动。

7、在一些实施方式中，转台臂远离中心转台的一端安装定位部件，定位部件包括：定位块和移动部，移动部驱动定位块靠近或者远离中心转台，定位部件设有至少三组。通过至少三组的定位部件才能够对圆形的硅片进行定位，进而保证硅片的圆心与中心转台的圆心一致。

8、在一些实施方式中，定位块安装在垫块上靠近中心转台的一侧，垫块的顶部高度低于定位块的顶部高度，定位块内侧具有内凹的圆弧面。利用垫块便于对硅片进行辅助支撑，通过具有内凹弧面的定位块便于与硅片的边缘接触。

9、在一些实施方式中，固定部件为真空吸盘，定位块和垫块均采用尼龙材质制成。通过尼龙材质的定位块和垫块保证与硅片接触的部分为较软材质，防止对硅片造成划伤。

10、在一些实施方式中，出液口远离进液口的一端具有内缩的锥度，锥度为60°，进液口的管径为12-15mm，出液口末端的管径为8-10mm。

11、根据本发明的一个方面，提供了多喷嘴递进式硅片清洗装置的清洗方法，包括以下步骤：

12、s1：待清洗硅片规格确认；

13、s2：调整所述旋转喷嘴角度以及与硅片的高度；

14、s3：调整设置旋转喷嘴的流速；

15、s4：调整设置所述中心转台的转速；

16、s5：放置待清洗的硅片至中心转台；

17、s6：至少三组的定位部件收缩，定位块带动硅片与中心转台同轴；

18、s7：所述固定部件吸附住硅片；

19、s8:至少三组的定位部件外移，垫块带动定位块远离中心转台；

20、s9：中心转台旋转同时喷嘴喷出清洗液；

21、s10：喷嘴喷洒清洗液80-120s之后切换纯水清洗；

22、s11：喷嘴喷洒纯水25-60s之后，中心转台停止旋转；

23、s12：移走已经完成清洗的硅片；

24、s13：放置待清洗的硅片至中心转台；

25、s14：重复上述步骤s6-s13。

26、在一些实施方式中，所述硅片为12英寸，所述旋转喷嘴的数量为5个，旋转喷嘴的出液口距离硅片的高度为60-80mm，所述中心转台的转速的为600-800rpm，位于所述硅片中心的喷嘴的出液口角度为60°-65°，位于所述硅片边缘的喷嘴的出液口角度为80°-85°，位于硅片中间的喷嘴的出液口角度从60°-65°至80°-85°以等差数列形式递增。

27、在一些实施方式中，硅片为8英寸，所述旋转喷嘴的数量为4个，旋转喷嘴距离硅片的高度为60-80mm，所述中心转台的转速的为600-800rpm，位于所述硅片中心的喷嘴的出液口角度为60°-65°，位于所述硅片边缘的喷嘴的出液口角度为80°-85°，位于硅片中间的喷嘴的出液口角度从60°-65°至80°-85°以等差数列形式递增。

28、在一些实施方式中，硅片为6英寸，所述旋转喷嘴的数量为3个，旋转喷嘴距离硅片的高度为60-80mm，所述中心转台的转速的为600-800rpm，位于所述硅片中心的喷嘴的出液口角度为60°-65°，位于所述硅片边缘的喷嘴的出液口角度为80°-85°，位于硅片中间的喷嘴的出液口角度从60°-65°至80°-85°以等差数列形式递增。

29、在一些实施方式中，喷嘴的流速为0.3-0.5l/min，靠近所述硅片中心的喷嘴的流速大于所述硅片边缘的喷嘴的流速。

30、在一些实施方式中，喷嘴角度的调整包括以下步骤：

31、s1：松开所述外套螺母，

32、s2：掰动喷头，使转动球形连接块在球形槽内转动；

33、s3：使位于所述硅片边缘的喷嘴的出液口角度为80°-85°，并检测；

34、s4：使位于所述硅片中心的喷嘴的出液口角度为60°-65°，并检测；

35、s5：调整出液口的位置使液体在硅片上的落点位于同一直线或者交错成多条直线；

36、s6：锁紧所有旋转喷头上的外套螺母。

37、在一些实施方式中，多组所述的旋转喷嘴可能独自或者一同运转。

38、本发明具有：结构合理、适应多种规格的硅片使用、可起到对晶圆的表面充分清洗、提高清洗效果的有益效果。本发明通过定位部件保证硅片与转台部件同轴，通过固定部件吸附硅片，利用递进式多喷嘴部件对硅片进行清洗，多个喷嘴保证清洗液和纯水流更多的向晶圆外径进行扩散，从而达到更好的清洗效果；通过旋转部在安装部内转动，进而调整出液口的角度，通过外套螺母对旋转部进行固定；通过固定的间距设置喷嘴保证通过多股喷出来的清洗液或者纯水对硅片表面进行清理；通过中心转台带动硅片以及垫块和定位部件一同转动；通过至少三组的定位部件才能够对圆形的硅片进行定位，进而保证硅片的圆心与中心转台的圆心一致；利用垫块便于对硅片进行辅助支撑，通过具有内凹弧面的定位块便于与硅片的边缘接触。