晶圆清洗设备及晶圆清洗方法与流程

本申请涉及半导体制造，具体涉及一种晶圆清洗设备及晶圆清洗方法。

背景技术：

1、晶圆清洗是半导体制造中的关键工序，随着集成电路特征尺寸不断缩小至纳米级，晶圆对颗粒污染和工艺均匀性的要求升高，单片式湿法清洗设备逐渐成为行业主流，此类设备采用主轴带动卡盘及晶圆高速旋转，配合喷液结构喷洒化学药液实现清洗。

2、现有的清洗设备中，喷液结构中用于移动喷嘴的机械臂在长时运行过程中，受热变形、机架振动及液体负载变化等多因素影响，易产生实时动态倾斜，导致药液喷射至晶圆的着液位置偏离，影响晶圆各方位药液覆盖量，进而影响药液分布的均匀性。

3、针对上述缺陷，通常采用提高机械臂刚度、增设吸振结构或增加配重等方式，抑制机械臂倾斜，但上述方式对于由动态因素（如热变形、液体负载变化）导致的倾斜的抑制效果有限，影响晶圆良率。

技术实现思路

1、本申请要解决的技术问题是如何改善在清洗过程中因机械臂倾斜造成的药液分布不均匀现象，提高晶圆良率。

2、为了解决上述技术问题，根据本申请的一个方面，提供一种晶圆清洗设备，包括：卡盘，用于承载晶圆；主轴，与所述卡盘连接，用于带动所述卡盘旋转；喷液机构，具有与所述卡盘间隔且相对的喷头；调节机构，具有多个沿所述卡盘周向间隔设置的调节件，所述调节件用于调节所述卡盘的倾角；第一检测件，设于所述喷头，用于实时检测所述喷头的喷口相对所述晶圆的平行度信息；控制系统，与所述调节机构及所述第一检测件电连接，用于根据所述平行度调节所述调节件，以使所述喷头的喷口与所述晶圆平行。

3、在一种实施方式中，所述喷液机构可使所述喷头沿水平方向移动；所述第一检测件在所述喷头移动时，在多个不同的检测位置处获取自身至所述晶圆的距离值作为所述平行度信息。

4、在一种实施方式中，至少两个所述检测位置位于所述晶圆的同一直径方向处，形成检测组；多组所述检测组分别沿所述晶圆的不同直径方向设置。

5、在一种实施方式中，所述调节件为压电片，所述压电片与所述卡盘背离所述晶圆的一侧抵接；

6、所述控制系统使所述压电片沿所述卡盘轴向产生预设形变量a，以调节所述卡盘的倾角。

7、在一种实施方式中，所述预设形变量a满足0＜a≤80um。

8、在一种实施方式中，所述压电片在所述卡盘径向上的长度为l，所述卡盘的半径为r，满足1/4≤l/r≤1/2。

9、在一种实施方式中，所述卡盘包括：转盘，与所述主轴同轴固定，用于承载并带动所述晶圆旋转；基座，套接于所述转盘周侧；所述晶圆边缘自所述转盘边缘伸出并卡接于所述基座；所述调节件与所述基座背离所述晶圆的一侧抵接，以调节所述基座的倾角；回转件，设于所述基座与所述转盘的套接位置处，使所述转盘可相对所述基座旋转，并使所述基座可相对所述转盘改变倾角。

10、在一种实施方式中，还包括第二检测件与惯性件，所述第二检测件用于获取所述主轴的转速；所述惯性件与所述主轴连接，并朝与所述主轴转动方向相反的方向转动；所述控制系统与所述第二检测件及所述惯性件连接，用于根据所述主轴的转速调整所述惯性件的转速。

11、根据本申请的另一个方面，提供一种晶圆清洗方法，适用于如上述任一项所述的晶圆清洗设备，所述晶圆清洗方法包括：

12、将晶圆置于卡盘，所述主轴带动所述卡盘及所述晶圆旋转；

13、控制所述喷头使其向所述晶圆喷洒清洗液；喷洒过程中，所述第一检测件实时获取所述喷头的喷口与所述晶圆之间的平行度信息；

14、所述控制系统基于所述平行度信息判断喷口是否倾斜；当喷口倾斜时，则基于当前的所述平行度信息，向相应的调节件发出控制信号以调节所述卡盘的倾角，直至喷口与晶圆平行。

15、在一种实施方式中，所述控制系统在所述平行度信息超出预设范围时，发出报警信号并降低所述主轴速度至预设值。

16、与现有技术相比，本申请的有益效果在于：控制系统根据实时获取的喷口相对晶圆的平行度信息，调节卡盘倾角倾角，带动晶圆产生与喷口倾斜方向及角度相同的补偿倾斜，以抵消喷口的倾斜，使喷口与晶圆在清洗过程中始终保持平行，进而保证药液分布均匀性，相较于提高机械臂刚度等抑制机械臂产生倾斜的现有方式，本实施例绕开药液分布不均的成因（机械臂倾斜），从药液出射面（喷口）与接收面（晶圆）两处源头入手，消除药液着液位置偏差，提高产品良率。

1.一种晶圆清洗设备，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的晶圆清洗设备，其特征在于，所述喷液机构可使所述喷头沿水平方向移动；

3.如权利要求2所述的晶圆清洗设备，其特征在于，至少两个检测位置位于所述晶圆的同一直径方向处，形成检测组；

4.如权利要求1所述的晶圆清洗设备，其特征在于，所述调节件为压电片，所述压电片与所述卡盘背离所述晶圆的一侧抵接；

5.如权利要求4所述的晶圆清洗设备，其特征在于，所述预设形变量a满足0＜a≤80um。

6.如权利要求4所述的晶圆清洗设备，其特征在于，所述压电片在所述卡盘径向上的长度为l，所述卡盘的半径为r，满足1/4≤l/r≤1/2。

7.如权利要求4所述的晶圆清洗设备，其特征在于，所述卡盘包括：

8.如权利要求1所述的晶圆清洗设备，其特征在于，还包括第二检测件与惯性件，所述第二检测件用于获取所述主轴的转速；

9.一种晶圆清洗方法，其特征在于，适用于如上述权利要求1-8任一项所述的晶圆清洗设备，所述晶圆清洗方法包括：

10.如权利要求9所述的晶圆清洗方法，其特征在于，所述控制系统在所述平行度信息超出预设范围时，发出报警信号并降低所述主轴速度至预设值。