一种半导体晶圆喷头式兆声波清洗设备及方法与流程

本发明涉及半导体晶圆处理的，特别涉及一种半导体晶圆喷头式兆声波清洗设备及方法。

背景技术：

1、半导体晶圆是半导体器件制造的基础材料，通常由硅、砷化镓、或其他半导体材料制成。晶圆是圆形的薄片，其直径可以从几毫米到几十厘米不等。在晶圆上，通过一系列复杂的光刻、蚀刻、掺杂、沉积等工艺步骤，形成微小的电路图案，其在生产制造过程中，晶圆表面的任何微小颗粒都可能影响电路图案的精确度，导致器件性能下降或失效，兆声波清洗能够达到极高的清洁精度，有效去除这些微小颗粒。

2、兆声波是一种利用高频声波进行清洗的技术，这种技术通过在清洗液中产生微小的气泡，当这些气泡在声波作用下迅速生长和崩溃时，会产生强大的冲击波和微射流，从而去除物体表面的微粒、污垢和有机物等污染物；现有的兆声波对晶圆进行清洗时，需要人工的手动将晶圆放置在清洗设备中，之后再对晶圆进行清洗操作，清洗完毕后再讲晶圆取出，过程较为繁琐，且在此过程中晶圆表面可能会与外界相接触，导致灰尘掉落在晶圆表面上，导致无效清洗。

3、为了进行更准确的对比，如公开号为cn115090596b的中国专利公开了基于兆声波技术的晶圆清洗设备及清洗方法。

4、其包括工作台、载台、喷射装置、空化检测装置及控制单元，喷射装置包括支架与喷射主体，支架能够相对运动地设于工作台上，喷射主体包括喷嘴及兆声波组件；空化检测装置包括空化传感器；控制单元与空化传感器、喷射装置分别电性连接或信号连接。

5、然而，在采用上述现有技术对晶圆进行兆声波清洗时，还存在以下问题：

6、1、上述晶圆清洗装置内部仅有一个兆声波喷射设备，也即一次仅能够对一个晶圆进行清洗，清洗效率较低，且在单次清洗过程中，只能够对晶圆的单面进行清洗，如有晶圆的正反面进行清洗，也即上述装置只能够在结束一次的清洗后，将晶圆取出之后进行翻面再进行二次清洗，进一步降低了其清洗效率。

7、2、有的晶圆只有一面能够进行清洗，其背面在制造过程中已经附着有金属层，如果与水相接触时，可能会导致金属层氧化导致晶圆发生损坏；而上述装置在清洗过程中没有对晶圆背面进行特定保护密封的装置，晶圆的外侧面也去密封装置进行保护密封，因此液体可能会沿着晶圆的外侧流入至晶圆背面，导致晶圆发生损坏。

8、因此，在上述陈述的观点下，现有技术对晶圆进行兆声波清洗的方式还有可优化的空间。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提供了一种半导体晶圆喷头式兆声波清洗设备，包括矩形箱，矩形箱的中部开设有贯通至其两侧的贯通槽，贯通槽内滑动设置有放置板，放置板上设置有用于放置晶圆的放置单元，且矩形箱上端开设有贯通至其内部的圆槽，圆槽上安装有用于对放置板上的晶圆进行兆声波清洗的兆声波单元。

2、放置单元包括对称开设在放置板上的两个弧形槽，弧形槽的一侧内壁转动设置有矩形板，矩形板上开设有圆形槽，且两侧矩形板上的圆形槽沿圆槽轴心均匀排布。

3、优选的，圆形槽内侧壁上还开设有与其贯通的环形槽，且相邻两侧的环形槽相互贯通，环形槽内转动设置有转动圈，转动圈内侧壁上设置有弧形膜，且转动圈的内壁上还设置有数个位于弧形膜内的推簧杆，且推簧杆沿圆形槽轴心均匀分布，推簧杆的伸缩端设置有贴附在弧形膜内侧的弧形贴板。

4、优选的，兆声波单元包括转动设置在圆槽内的驱动气缸，驱动气缸的气缸轴位于矩形箱内部，驱动气缸的气缸轴套设有摆动板，摆动板远离驱动气缸气缸轴的一端设置有兆声波喷头，且兆声波喷头的运动轨迹与圆形槽的排布线路一致。

5、优选的，兆声波喷头的外侧贯通设置有连接管，驱动气缸的内部开设有容纳槽，且连接管的另一侧位于容纳槽内。

6、优选的，放置板内设置有用于驱使转动圈进行转动的驱使单元，驱使单元包括设置在转动圈外侧的外齿圈，且外齿圈位于环形槽内，因此相邻的两个外齿圈相啮合，放置板和矩形板中部共同开设有条形槽，且两个放置板上的条形槽的一端与对应的一个环形槽相贯通。

7、优选的，条形槽的内壁上对称转动设置有驱动轴，驱动轴外侧设置有与对应的外齿圈相啮合的驱动齿轮，条形槽内壁上还转动设置有输入轴，输入轴与两侧的驱动轴之间通过带传动的方式相连接，放置板上通过电机座设置有双轴电机，且双轴电机的一侧电机轴贯穿至条形槽内与输入轴相连接。

8、驱动气缸的气缸轴下端还对称设置有驱使板，双轴电机另一侧的电机轴上设置有滑动插设在驱使板之间的驱动键。

9、优选的，矩形箱内还设置有用于将晶圆表面上的水吹掉的烘干单元，烘干单元包括两个对称设置在矩形箱内壁上的导气罩，导气罩与两个矩形板一一对应，且两个导气罩相对的一侧呈弧形面，且该弧形面与对应矩形板的摆动轨迹相对应，弧形面上开设有数个沿其轨迹均匀分布的出气槽，且矩形箱的两侧还贯穿设置有外部连管，且两侧的外部连管分别与对应的导气罩相贯通连接。

10、优选的，出气槽的两侧内壁上通过扭簧转动设置有转轴，转轴外侧套设有外侧与弧形面相对应的弧形板。

11、优选的，驱动气缸气缸轴的外侧还转动套设有套环，矩形箱两侧还开设有滑移槽，套环和滑移槽之间共同设置有用于对放置板进行限位的限位组件，限位组件包括对称设置在套环外侧的条板，且条板的一侧分别位于对应的滑移槽内，条板位于滑移槽的一端设置有弹簧推杆，且弹簧推杆的伸缩端与放置板相抵触。

12、此外，本发明还提供了一种半导体晶圆喷头式兆声波清洗方法，包括以下步骤：

13、s1、安装准备:将晶圆放置在放置单元内，通过放置单元对晶圆进行限位，之后将放置板插设至矩形箱上的贯通槽内，完成放置板的初步安装。

14、s2、兆声波测试：放置板安装完毕后，此时通过兆声波单元对放置单元上的晶圆进行兆声波清洗，且在清洗过程中，晶圆能够被放置单元带动进行自转，而兆声波单元则会围绕多个晶圆进行转动清洗。

15、s3、晶圆翻转：在晶圆的一面清洗完毕后，此时兆声波单元停止运行，而后矩形板受到外力驱使进行翻转，使得晶圆有水的一面翻转一百八十度，使得水流在重力的影响下流干。

16、s4、晶圆取出：将放置板从贯通槽内拔出，之后再将晶圆从放置单元上取下即可。

17、综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

18、一、本发明通过多个圆槽内的放置单元，能够一次性对多个晶圆进行同步放置及限位，也即能够对多个晶圆进行同步清洗，提高了晶圆清洗的效率。

19、二、本发明中的多个放置单元呈圆周排列，并能够带动晶圆进行自转，同步的兆声波单元还能够沿着圆槽的排布路径进行转动，因此，仅通过一个兆声波装置即可以对多个晶圆进行同步清洗，效率较高，进一步提高了本发明的适用性。

20、三、本发明通过将烘干单元设置在放置板下端，使得烘干单元能够与放置单元相对应，在放置单元上的晶圆清洗完毕后，矩形板带动晶圆翻转一百八十度，使得晶圆上的水能够流下来，之后再通过烘干单元将晶圆表面上残余附着的水烘干。

技术特征：

1.一种半导体晶圆喷头式兆声波清洗设备，包括矩形箱（1），其特征在于：所述的矩形箱（1）的中部开设有贯通至其两侧的贯通槽，贯通槽内滑动设置有放置板（10），放置板（10）上设置有用于放置晶圆的放置单元（2），且矩形箱（1）上端开设有贯通至其内部的圆槽，圆槽上安装有用于对放置板（10）上的晶圆进行兆声波清洗的兆声波单元（3）；

2.根据权利要求1所述的一种半导体晶圆喷头式兆声波清洗设备，其特征在于：所述的圆形槽（22）内侧壁上还开设有与其贯通的环形槽（23），且相邻两侧的环形槽（23）相互贯通，环形槽（23）内转动设置有转动圈（24），转动圈（24）内侧壁上设置有弧形膜（25），且转动圈（24）的内壁上还设置有数个位于弧形膜（25）内的推簧杆（26），且推簧杆（26）沿圆形槽（22）轴心均匀分布，推簧杆（26）的伸缩端设置有贴附在弧形膜（25）内侧的弧形贴板（27）。

3.根据权利要求1所述的一种半导体晶圆喷头式兆声波清洗设备，其特征在于：所述的兆声波单元（3）包括转动设置在圆槽内的驱动气缸（30），驱动气缸（30）的气缸轴位于矩形箱（1）内部，驱动气缸（30）的气缸轴套设有摆动板（31），摆动板（31）远离驱动气缸（30）气缸轴的一端设置有兆声波喷头（32），且兆声波喷头（32）的运动轨迹与圆形槽（22）的排布线路一致。

4.根据权利要求3所述的一种半导体晶圆喷头式兆声波清洗设备，其特征在于：所述的兆声波喷头（32）的外侧贯通设置有连接管（33），驱动气缸（30）的内部开设有容纳槽，且连接管（33）的另一侧位于容纳槽内。

5.根据权利要求2所述的一种半导体晶圆喷头式兆声波清洗设备，其特征在于：所述的放置板（10）内设置有用于驱使转动圈（24）进行转动的驱使单元（4），驱使单元（4）包括设置在转动圈（24）外侧的外齿圈（40），且外齿圈（40）位于环形槽（23）内，因此相邻的两个外齿圈（40）相啮合，放置板（10）和矩形板（21）中部共同开设有条形槽（41），且两个放置板（10）上的条形槽（41）的一端与对应的一个环形槽（23）相贯通。

6.根据权利要求5所述的一种半导体晶圆喷头式兆声波清洗设备，其特征在于：所述的条形槽（41）的内壁上对称转动设置有驱动轴（42），驱动轴（42）外侧设置有与对应的外齿圈（40）相啮合的驱动齿轮（43），条形槽（41）内壁上还转动设置有输入轴（44），输入轴（44）与两侧的驱动轴（42）之间通过带传动的方式相连接，放置板（10）上通过电机座设置有双轴电机（45），且双轴电机（45）的一侧电机轴贯穿至条形槽（41）内与输入轴（44）相连接；

7.根据权利要求1所述的一种半导体晶圆喷头式兆声波清洗设备，其特征在于：所述的矩形箱（1）内还设置有用于将晶圆表面上的水吹掉的烘干单元（5），烘干单元（5）包括两个对称设置在矩形箱（1）内壁上的导气罩（50），导气罩（50）与两个矩形板（21）一一对应，且两个导气罩（50）相对的一侧呈弧形面，且该弧形面与对应矩形板（21）的摆动轨迹相对应，弧形面上开设有数个沿其轨迹均匀分布的出气槽，且矩形箱（1）的两侧还贯穿设置有外部连管（51），且两侧的外部连管（51）分别与对应的导气罩（50）相贯通连接。

8.根据权利要求7所述的一种半导体晶圆喷头式兆声波清洗设备，其特征在于：所述的出气槽的两侧内壁上通过扭簧转动设置有转轴（52），转轴（52）外侧套设有外侧与弧形面相对应的弧形板（53）。

9.根据权利要求6所述的一种半导体晶圆喷头式兆声波清洗设备，其特征在于：所述的驱动气缸（30）气缸轴的外侧还转动套设有套环（60），矩形箱（1）两侧还开设有滑移槽（61），套环（60）和滑移槽（61）之间共同设置有用于对放置板（10）进行限位的限位组件（6），限位组件（6）包括对称设置在套环（60）外侧的条板（62），且条板（62）的一侧分别位于对应的滑移槽（61）内，条板（62）位于滑移槽（61）的一端设置有弹簧推杆（63），且弹簧推杆（63）的伸缩端与放置板（10）相抵触。

10.一种半导体晶圆喷头式兆声波清洗方法，采用如权利要求1-9任意一项所述的一种半导体晶圆喷头式兆声波清洗设备，其特征在于，清洗方法包括以下步骤：

技术总结
本发明涉及半导体晶圆处理的技术领域，特别涉及一种半导体晶圆喷头式兆声波清洗设备及方法，包括矩形箱，矩形箱的中部开设有贯通至其两侧的贯通槽，贯通槽内滑动设置有放置板，放置板上设置有用于放置晶圆的放置单元，且矩形箱上端开设有贯通至其内部的圆槽，圆槽上安装有用于对放置板上的晶圆进行兆声波清洗的兆声波单元，本发明中的多个放置单元呈圆周排列，并能够带动晶圆进行自转，同步的兆声波单元还能够沿着圆槽的排布路径进行转动，因此，仅通过一个兆声波装置即可以对多个晶圆进行同步清洗，效率较高，进一步提高了本发明的适用性。

技术研发人员：梁珍友,韩亮亮
受保护的技术使用者：深圳绿源轩电子技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/1/13