[发明专利]半导体清洗设备的卡盘结构、半导体清洗设备及方法

说明书

本发明提供一种半导体清洗设备的卡盘结构及半导体清洗设备，该卡盘结构包括用于承载晶圆的卡盘基体，在卡盘基体与晶圆相对的第一表面的边缘处形成有多个避让凹部，多个避让凹部与机械手在取放晶圆时与晶圆的接触位置一一对应地设置，用以避免机械手在取放晶圆时接触卡盘基体；在卡盘基体中设置有第一气体通道，第一气体通道在第一表面上具有多个第一出气口，多个第一出气口沿第一表面的周向间隔分布；每个第一出气口的喷气方向均朝向晶圆的与卡盘基体相对的表面外侧倾斜。本发明实施例可以降低机械手的位置校准难度，避免在晶圆边缘处产生颗粒污染和腐蚀。

技术领域

本发明涉及半导体加工技术领域，具体地，涉及一种半导体清洗设备的卡盘结构、半导体清洗设备及方法。

背景技术

随着集成电路制造技术的发展，后道铜互连技术已经被广泛应用到芯片制造过程中。半导体器件上的铜连线一般是通过电镀生成，在进行电镀时，硅片的正面与反面同时浸入含有铜离子的电镀液中，这时硅片背面的铜离子浓度很高，需要降低铜离子浓度以避免后续的半导体处理设备的硅片夹持与传送机构受到铜污染，现有的方法是使用单片背面清洗机对硅片背面进行清洗，以降低硅片背面的铜离子浓度。

典型的单片背面清洗机的传片过程为：晶圆被位于传送区的翻转机构由正面向上翻转为背面向上，并在机械手的夹持作用下，保持正面向下的状态进入工艺腔室，并在卡盘结构喷出的气流作用下悬浮于卡盘结构上方。但是，由于卡盘结构与悬浮的晶圆之间的距离很小(一般为0.2-0.8mm)，这会给机械手的位置校准带来难度，很容易在机械手与卡盘结构之间发生干涉，而且校准后的位置的重复性和可靠性也难以维持量产需求。虽然可以采用垂直喷出气流的方式提高晶圆悬浮于卡盘结构上方的高度，但是，由于需要较大的气体流量(约200-400LPM)，垂直喷气会将颗粒吹向晶圆正面，对晶圆正面带来污染，产生缺陷(defect)问题。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种半导体清洗设备的卡盘结构、半导体清洗设备及方法，其不仅可以降低机械手的位置校准难度，提高校准位置的重复性和可靠性，进而可以达到量产要求，而且还可以避免对晶圆正面产生颗粒污染。

为实现上述目的，本发明提供了一种半导体清洗设备的卡盘结构，包括用于承载晶圆的卡盘基体，在所述卡盘基体与晶圆相对的第一表面的边缘处形成有多个避让凹部，多个所述避让凹部与机械手在取放晶圆时与晶圆的接触位置一一对应地设置，用以避免所述机械手在取放晶圆时接触所述卡盘基体；

在所述卡盘基体中设置有第一气体通道，所述第一气体通道在所述第一表面上具有多个第一出气口，多个所述第一出气口沿所述第一表面的周向间隔分布；每个所述第一出气口的喷气方向均朝向所述晶圆的与所述卡盘基体相对的表面外侧倾斜。

可选的，在所述卡盘基体中还设置有第二气体通道，所述第二气体通道在所述第一表面上具有多个第二出气口，每个所述避让凹部与多个所述第一出气口所在圆周之间对应设置有至少一个所述第二出气口，每个所述第二出气口的喷气方向均朝向所述晶圆的与所述卡盘基体相对的表面外侧倾斜。

可选的，位于每个所述避让凹部与多个所述第一出气口所在圆周之间的所述第二出气口为多个，且呈圆弧状排列。

可选的，多个所述第二出气口沿所述第一表面的周向呈圆弧状排列；

每个所述避让凹部的与多个所述第二出气口相邻的第一侧边的延伸方向与多个所述第二出气口的排列方向一致。

可选的，所述卡盘基体包括承载基体和设置于所述承载基体上的盖板，所述盖板的上表面用作所述第一表面，所述盖板与所述承载基体之间形成有气腔；

所述第一气体通道包括设置在所述盖板中的多个第一斜孔，每个所述第一斜孔的一端位于所述第一表面，用作所述第一出气口；每个所述第一斜孔的另一端与所述气腔相连通；