半导体清洗设备及其晶圆卡盘制造技术

本实用新型专利技术提供一种半导体清洗设备及其晶圆卡盘，包括卡盘基体和驱动组件，卡盘基体顶部的中央区域形成有安装槽，卡盘基体上还形成有周向分布的多个轴孔，轴孔中对应设置有晶圆夹持轴，其顶端具有夹持头和环绕夹持头的晶圆接触面，夹持头的轴线与晶圆夹持轴的轴线平行且彼此间隔，晶圆接触面上各处的高度沿远离夹持头方向逐渐降低；驱动组件用于驱动多个晶圆夹持轴同步转动。在本实用新型专利技术中，晶圆夹持轴顶部具有与晶圆夹持轴偏心设置的夹持头和环绕夹持头的晶圆接触面，从而在多个晶圆接触面上支撑有晶圆时，可通过同步旋转晶圆夹持轴使多个夹持头夹持住晶圆或者将晶圆松开，且晶圆仅通过边缘与各晶圆接触面之间形成点接触，提高了晶圆的洁净度。提高了晶圆的洁净度。提高了晶圆的洁净度。

【技术实现步骤摘要】
半导体清洗设备及其晶圆卡盘


[0001]本技术涉及半导体清洗设备领域，具体地，涉及一种晶圆卡盘和一种包括该晶圆卡盘的半导体清洗设备。

技术介绍

[0002]在集成电路(Integrated Circuit，IC)领域的湿法清洗设备中，部分工艺涉及清洗晶圆(wafer)的背面。如图1所示为现有技术中一种晶圆卡盘的结构示意图，该晶圆卡盘包括基体10和多个卡合柱30，多个卡合柱30位于基体10的顶面11上且周向间隔分布。如图2所示，每个卡合柱30的顶部均具有晶圆支撑面31和固定设置在晶圆支撑面31上的夹持立柱32，多个晶圆支撑面31位于同一水平面，夹持立柱32与对应的卡合柱30偏心设置，即，夹持立柱32的轴线与卡合柱30的轴线平行且错开设置。
[0003]在进行晶圆清洗工艺时，先将晶圆20放置在晶圆卡盘的多个卡合柱30的晶圆支撑面31上，通过多个晶圆支撑面31平稳支撑晶圆20，然后控制多个卡合柱30旋转，使多个夹持立柱32逐渐靠近晶圆20，直至与晶圆20的边缘接触，并由四周将晶圆20夹持住，从而可以对悬空的晶圆20的底部(即背面)进行清洗；完成清洗工艺后，控制多个卡合柱30反向旋转，使多个夹持立柱32松开晶圆20，以便于将清洗后的晶圆20取走。
[0004]然而，该方案虽然能够实现在晶圆清洗工艺中锁死晶圆20的位置，但晶圆20的背面常常出现一定程度的污染，晶圆清洗效果不佳。因此，如何提供一种能够改善晶圆背面清洗效果的晶圆卡盘结构，成为本领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0005]本技术中在提供一种晶圆卡盘和一种包括该晶圆卡盘的半导体清洗设备，该晶圆卡盘能够改善晶圆背面清洗效果。
[0006]为实现上述目的，作为本技术的一个方面，提供一种半导体清洗设备中的晶圆卡盘，包括卡盘基体，所述卡盘基体顶部的中央区域形成有安装槽，所述安装槽中设置有用于在晶圆清洗工艺中向晶圆背面喷射预定介质的喷射组件，所述卡盘基体上还形成有环绕所述安装槽周向分布的多个轴孔，多个所述轴孔中对应设置有多个晶圆夹持轴，所述晶圆夹持轴的顶端具有夹持头和环绕所述夹持头的晶圆接触面，所述夹持头的轴线与所述晶圆夹持轴的轴线平行且彼此间隔，所述晶圆接触面上各处的高度沿远离所述夹持头方向逐渐降低；
[0007]所述晶圆卡盘还包括驱动组件，用于驱动多个所述晶圆夹持轴同步转动，使多个所述晶圆接触面所支撑的晶圆逐渐升高，并使多个所述夹持头逐渐靠近所述晶圆，直至将所述晶圆夹持固定在多个所述夹持头之间。
[0008]可选地，所述晶圆接触面在上同一高度的点与所述夹持头的轴线之间的距离一致。
[0009]可选地，所述晶圆接触面上各处与水平面之间的夹角随高度增加而逐渐增大。
[0010]可选地，所述晶圆接触面包括第一锥面、第一过渡曲面和第二锥面，所述第一锥面的底部与所述晶圆夹持轴的外柱面相接，所述第一锥面的顶部与所述第一过渡曲面的底部相接，所述第一过渡曲面的顶部与所述第二锥面的底部相接；所述第一过渡曲面上各处与水平面之间的夹角随高度增加而逐渐增大。
[0011]可选地，所述第一锥面的母线与水平面之间的夹角大于0
°
小于等于10
°
。
[0012]可选地，所述第一过渡曲面的顶端与底端之间的高度差大于1mm，所述第二锥面的顶端与底端之间的高度差大于1mm。
[0013]可选地，所述夹持头的外径由下至上逐渐增大。
[0014]可选地，所述夹持头包括沿高度方向依次连接的锥形段和过渡段，所述锥形段具有直径由上至下逐渐减小的外锥面，所述晶圆接触面还包括第二过渡曲面，所述第二锥面的顶端与所述第二过渡曲面相接，所述锥形段的底端与所述过渡段的顶端相接；
[0015]所述过渡段的外表面上各处与水平面之间的夹角随高度降低而逐渐增大，所述第二过渡曲面上各处与水平面之间的夹角随高度升高而逐渐增大，所述过渡段的底端与所述第二过渡曲面的顶端平滑连接。
[0016]可选地，所述卡盘基体上形成有六个所述轴孔，六个所述轴孔中一一对应地设置有六个所述晶圆夹持轴。
[0017]作为本技术的第二个方面，提供一种半导体清洗设备，所述半导体清洗设备包括工艺腔室，所述工艺腔室中设置有前面所述的晶圆卡盘。
[0018]在本技术提供的晶圆卡盘和半导体清洗设备中，晶圆卡盘的晶圆夹持轴顶部具有与晶圆夹持轴偏心设置的夹持头和环绕夹持头的晶圆接触面，从而在多个晶圆接触面上支撑有晶圆时，可通过同步旋转晶圆夹持轴的方式使多个夹持头夹持住晶圆或者将晶圆松开。
[0019]并且，各晶圆接触面上的高度沿远离对应的夹持头的方向逐渐降低，从而晶圆接触面形成为与夹持头同轴的锥面或近似锥面，当晶圆夹持轴转动使夹持头靠近或远离晶圆时，晶圆的边缘逐渐沿晶圆接触面升高或降低，在此过程中晶圆仅通过边缘与各晶圆接触面之间形成点接触，从而降低了晶圆卡盘结构与晶圆背面之间的接触面积，避免了接触并污染晶圆背面，并将晶圆的背面完全暴露，使喷射组件能够对晶圆的背面进行更加全面的冲洗，进而在实现稳定支撑、夹持晶圆的同时，改善了晶圆背面的清洗效果，提高了晶圆的洁净度，保证了产品良率。
附图说明
[0020]附图是用来提供对本技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本技术，但并不构成对本技术的限制。在附图中：
[0021]图1是一种现有的晶圆卡盘的结构示意图；
[0022]图2是图1中晶圆卡盘的卡合柱的结构示意图；
[0023]图3是本技术实施例提供的晶圆卡盘的结构示意图；
[0024]图4是本技术实施例提供的晶圆卡盘中晶圆夹持轴的结构示意图；
[0025]图5是本技术实施例提供的晶圆卡盘中晶圆夹持轴顶端的部分结构示意图；
[0026]图6是本技术实施例提供的晶圆卡盘中晶圆夹持轴的结构示意图；
[0027]图7是本技术实施例提供的晶圆卡盘中驱动组件驱动晶圆夹持轴转动的原理示意图；
[0028]图8、图9是本技术实施例提供的晶圆卡盘中晶圆夹持轴的一种状态的示意图；
[0029]图10是本技术实施例提供的晶圆卡盘中晶圆夹持轴的另一种状态的示意图；
[0030]图11是本技术实施例提供的晶圆卡盘中晶圆夹持轴的另一种状态的示意图；
[0031]图12、图13是本技术实施例提供的晶圆卡盘中晶圆夹持轴夹持晶圆的状态示意图；
[0032]图14是本技术实施例提供的晶圆卡盘的剖视图。
具体实施方式
[0033]以下结合附图对本技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本技术，并不用于限制本技术。
[0034]本技术的技术人对现有的晶圆卡盘进行研究后发现，在利用现有的晶圆卡盘进行晶圆清洗工艺时，晶圆背面清洗效果不佳的原因在于，卡合柱30顶部用于与晶圆本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体清洗设备中的晶圆卡盘，其特征在于，包括卡盘基体，所述卡盘基体顶部的中央区域形成有安装槽，所述安装槽中设置有用于在晶圆清洗工艺中向晶圆背面喷射预定介质的喷射组件，所述卡盘基体上还形成有环绕所述安装槽周向分布的多个轴孔，多个所述轴孔中对应设置有多个晶圆夹持轴，所述晶圆夹持轴的顶端具有夹持头和环绕所述夹持头的晶圆接触面，所述夹持头的轴线与所述晶圆夹持轴的轴线平行且彼此间隔，所述晶圆接触面上各处的高度沿远离所述夹持头方向逐渐降低；所述晶圆卡盘还包括驱动组件，用于驱动多个所述晶圆夹持轴同步转动，使多个所述晶圆接触面所支撑的所述晶圆逐渐升高，并使多个所述夹持头逐渐靠近所述晶圆，直至将所述晶圆夹持固定在多个所述夹持头之间。2.根据权利要求1所述的晶圆卡盘，其特征在于，所述晶圆接触面上同一高度的点与所述夹持头的轴线之间的距离一致。3.根据权利要求2所述的晶圆卡盘，其特征在于，所述晶圆接触面上各处与水平面之间的夹角随高度增加而逐渐增大。4.根据权利要求3所述的晶圆卡盘，其特征在于，所述晶圆接触面包括第一锥面、第一过渡曲面和第二锥面，所述第一锥面的底部与所述晶圆夹持轴的外柱面相接，所述第一锥面的顶部与所述第一过渡曲面的底部相接，所述第一过渡曲面的顶部与所述第二锥面的底部相接；所述第一过渡曲面上各处与水平面之间的夹角随高度增...

【专利技术属性】
技术研发人员：许璐，刘俊义，赵宏宇，郑洪，
申请(专利权)人：北京北方华创微电子装备有限公司，
类型：新型
国别省市：