CN101866871B - 一种用于单面处理的夹持与保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及主要用于夹持和保护硅片及其相似物进行单面处理的装置，具体为一种用于单面处理的夹持与保护装置，解决硅片或相似物进行单面处理时，在装置上的正确放置与高速旋转时安全夹持等问题。该装置设有旋转盘和旋转轴，旋转盘位于装置的上方，旋转盘的下方连着中空的旋转轴；旋转盘上表面的中央设有圆柱型的凹槽，支撑架位于旋转盘上表面的圆周边缘，硅片或碟形物放置于支撑架上，硅片或碟形物与旋转盘的边缘之间存在空隙。本发明气体从旋转盘的喷嘴中喷出形成旋转气流，旋转气体形成压力条件，从而使硅片一面贴附在旋转盘的支撑架上，旋转盘和硅片同时旋转。本发明旋转盘上的支撑架紧靠圆型硅片的圆周，可以同时起到定位硅片与旋转盘的作用。

Description

一种用于单面处理的夹持与保护装置

技术领域

本发明涉及主要用于夹持和保护硅片及其相似物进行单面处理的装置，具体为一种用于单面处理的夹持与保护装置。

背景技术

在过去的数年中，微电子集成电路制造技术取得了许多显著的进步，从而生产出功能更多、价格更便宜的电子器件，推动这种进步的一个主要因素是新的集成电路制造设备和相应的制造技术的发明，微电子器件的制备通常需要非常精确的控制、非常纯的材料和非常洁净的制备环境，甚至亚微米级的颗粒所产生的缺陷，从而导致整个微电子器件的失效。

微电子器件一般在硅片的正面制备，通常硅片的背面不会用来制备器件。然而，假如硅片背面的金属残留、颗粒等污染物不被有效清除，从而会污染硅片正面，使正面的器件失效。例如：硅片背面的铜元素，可以扩散至硅片正面，从而在微电子器件中产生缺陷，因此硅片背面的处理是非常重要的。

硅片背面的污染可以采用现有技术去除，这些技术包括在硅片旋转时，将化学液喷洒到硅片背面，即处理面。然而，如果处理面上的化学液以某种方式到达非处理面，非处理面上的电子元件将会受到伤害。因此，在进行硅片单面处理时，处理面上的化学液必须尽可能减少对非处理面的污染。由于处理面上的化学液对非处理面的污染方式包括化学液液相直接污染、化学液气相或与水汽混和相对非处理面的污染，且硅片在处理过程中需要高速旋转，在目前的处理技术下，完全的保护非处理面的目标还未达到。

在硅片进行单面处理时，如何阻止处理面上的化学液污染非处理面，目前存在许多方法与相应的装置。一些装置采用施加惰性气体直接于硅片的非处理面，但此种装置并不能完全阻止处理面上的化学液污染非处理面，尤其在硅片低速旋转时。另外，一些装置对非处理面采用密封圈密封和硅片采用机械夹持或真空吸附，在实际的处理过程中，密封圈和机械夹持装置会是另外的污染源，产生大量的颗粒污染非处理面上的微电子器件，降低良率。

为阻止处理液到达不需要处理的表面，欧洲专利EP0316296B1和美国专利US4903717提出一种硅片夹持装置，在托盘上开了斜向导气管，压缩气体通过斜向导管直接吹向硅片表面。由于压缩气体是呈一定角度直接吹向硅片的表面，因此硅片的夹持会存在一些问题。

装置上与硅片的接触点同时会影响处理面上化学液的均匀分布，造成对硅片单面的非均匀处理。因此，在进行硅片的单面或双面处理时，越少的直接接触会有越好的处理结果，而装置上与硅片的直接接触面积降低，会产生硅片在装置上的正确放置与高速旋转时安全夹持等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于单面处理的夹持与保护装置，解决硅片或相似物进行单面处理时，在装置上的正确放置与高速旋转时安全夹持等问题。

本发明的技术方案是：

一种用于单面处理的夹持与保护装置，该装置设有旋转盘和旋转轴，旋转盘位于装置的上方，旋转盘的下方连着中空的旋转轴；旋转盘上表面的中央设有圆柱型的凹槽，支撑架位于旋转盘上表面的圆周边缘，硅片或碟形物放置于支撑架上，硅片或碟形物与旋转盘的边缘之间存在空隙。

所述凹槽的侧壁上开有气体喷嘴，气体喷嘴的轴线方向与凹槽内壁圆周相切。

所述旋转盘内沿径向分布导气管，导气管一端与旋转轴中心的气体管路相连，导气管另一端与气体喷嘴相连。

所述气体喷嘴为3～60个，均布。

本发明的有益效果是：

1、本发明主要是针对硅片及其它碟形相似物进行单面的处理时，如何有效保护未处理面不被处理面上的化学液污染，解决如何避免硅片与夹持装置较大面积直接接触的问题。本发明装置可以使硅片置于与硅片同轴的旋转盘上，旋转盘直径略大于硅片，在旋转盘的中央存在一个与其同轴的圆柱形凹槽。在凹槽侧壁上有3～60个气体喷嘴，压缩气体从喷嘴中沿凹槽圆周切线或接近于切线方向喷出，从而形成旋转气流，硅片与旋转盘之间通过支架形成一个小的缝隙，旋转气流通过这个缝隙流出，在硅片的边缘形成一定的压力分布，从而使硅片贴附于支撑架上，在旋转盘旋转时，硅片能随之一起旋转。在静止和旋转时，化学液可以喷洒到硅片的一面，即处理面。旋转气流沿硅片的另一面，即非处理面边缘吹出时，可以阻止化学液流到该面，因此可以起到保护非处理面的作用。

2、本发明旋转气流在沿喷嘴喷出时，流速在硅片与旋转盘边缘流速较快，在沿径向到中心位置，流速逐渐降低接近于0。这样的气流分布可以在硅片的边缘产生相对较大的向外气压，可以在硅片下表面与外界环境形成一个气体阻隔层，阻挡颗粒和有害气雾进入，有效的保护硅片的向下表面。同时，只有很小的向下压力施于没有支撑的硅片中央。因此，在旋转盘上，硅片可被安全固定，而施加的压力可控制到最小。

3、本发明旋转轴与旋转盘同轴联接，在电机的驱动下带动旋转盘与硅片旋转，同轴气体管路位于旋转轴中央。压缩气体通过此管路进入旋转盘，再沿多根径向分布的管路从喷嘴中喷出，在旋转盘内形成旋转气流。该气流可以使硅片固定于旋转盘上，同时只是硅片边缘与旋转盘支撑架有较小面积的接触，因此不会对硅片表面产生接触污染。

4、本发明在对硅片进行单面处理时，旋转盘与硅片同时进行旋转，化学液喷洒到硅片向上放置的表面。硅片旋转使表面的化学液从边缘甩出，此时化学液非常容易流到硅片向下放置的表面，对其产生污染。旋转气流沿硅片与旋转盘边缘的缝隙向外吹出，可以有效的阻止上表面的化学液流到下表面，保护硅片向下放置的表面不受污染，提高良率。因此，在一片硅片上可以制造出更多的电子器件。

5、在本发明装置中，压缩空气是在接近于硅片的边缘沿基本平行硅片表面的方向喷出形成旋转气流，对硅片单面处理时可以有效的保护非处理面，同时对硅片的物理接触面小，该种气流方式可以有效的夹持和保护处理硅片。

6、本发明气体从旋转盘的喷嘴中喷出形成旋转气流，旋转气体形成压力条件，从而使硅片一面贴附在旋转盘的支撑架上，旋转盘和硅片同时旋转。旋转盘上的支撑架紧靠圆型硅片的圆周，可以同时起到定位硅片与旋转盘的作用。旋转盘具有圆柱型的侧壁，气体喷嘴位于此侧壁上。当硅片和旋转盘一起旋转时，化学液可以通过喷头喷洒到硅片的另一面上。

附图说明

图1是本发明整个装置的工作示意图。

图2是本发明装置由上向下的俯视图，显示旋转盘内喷嘴与气流的分布。

图中，11旋转盘；12凹槽；13支撑架；14喷嘴；15箭头；16箭头；17导气管；21旋转轴；22气体管路；30硅片；31处理面；32下表面；41喷头。

具体实施方式

如图1所示，本发明整个装置包括一个旋转盘11和旋转轴21，旋转盘11位于整个装置的上方，用于放置硅片30或碟形物，旋转盘11的下方连着中空的旋转轴21。在电机的驱动下，旋转轴21可以带动旋转盘11以每分钟100～5000转的转速旋转。旋转盘11上表面的中央有一个圆柱型的凹槽12，支撑架13位于旋转盘11上表面的圆周边缘，硅片30放置于支撑架13上，使硅片30与旋转盘11二者的边缘之间存在空隙，支撑架13可以帮助引导和夹持硅片30到正确位置。气体喷嘴14位于凹槽12的侧壁上，气体喷嘴14的轴线方向与凹槽12内壁圆周相切，气流从喷嘴14中沿凹槽12圆周切线方向喷入，从而在旋转盘11内形成旋转气流，即气旋。旋转盘11内沿径向分布导气管17，导气管17一端与旋转轴21中心的气体管路22相连，其另一端与气体喷嘴14相连，压缩气体沿这些管路从气体喷嘴14喷出，在旋转盘内形成旋转气流。图1和图2中的箭头15指示了气流方向，这种气流在硅片30的下方产生负压或较低的气体压强区。因此，旋转气流所产生的硅片上下表面的气压差所产生的压力可以夹持硅片于旋转盘11上。在该发明装置中，旋转气流只能从硅片30与旋转盘11之间的空隙流出，如箭头16所示，这种流出的气流可以起到保护硅片30的朝下放置的下表面32。如图1所示，当一种或多种化学液从喷头41喷洒于硅片30向上的一面(在本发明装置中称作处理面31)，旋转气流可以避免化学液污染硅片30的另一面。

如图1所示，化学处理液通过喷头41喷洒到硅片30的向上放置的表面(处理面31)，旋转轴21带动旋转盘11和硅片30高速旋转，旋转气流在旋转盘11中的流出方式，对硅片30向下放置的表面起到一种保护层的作用。当气流不断的从旋转盘11内沿箭头16方向向外吹出，在硅片30向上放置表面上的液体不会移动到向下放置表面，从而使向下放置表面得到有效保护。因此，可以获得一种有效的硅片单面处理方式。

如图1和图2所示，箭头15所指为气流方向，旋转气流可以在旋转盘11中产生。在靠近旋转盘11圆周的喷嘴14处，气体流速较快，因此在硅片30向下表面的圆周边缘处气体的静压力相对较低。在旋转盘11的中央位置处，气体的流速较低，相应的气体的静压力较高。因此，旋转气流在硅片30的上下表面所形成的压力差，在边缘位置最大，而在中央位置较小且基本接近于零。由此，在硅片30圆周边缘压差所形成的压力可使硅片30紧紧的夹持在旋转盘11上。同时，在中央位置压差较小且基本接近于零，硅片30所受的弯曲应力降低，因此硅片30形变较小。

氮气及其它洁净气体通过位于旋转轴21中央的气体管路22进入旋转盘11，再沿径向分布的导气管17，从喷嘴14中喷出形成旋转气流。

Claims (3)

1.一种用于单面处理的夹持与保护装置，其特征在于：该装置设有旋转盘(11)和旋转轴(21)，旋转盘(11)位于装置的上方，旋转盘(11)的下方连着中空的旋转轴(21)；旋转盘(11)上表面的中央设有圆柱型的凹槽(12)，支撑架(13)位于旋转盘(11)上表面的圆周边缘，硅片或碟形物放置于支撑架(13)上，硅片或碟形物与旋转盘(11)的边缘之间存在空隙；

凹槽(12)的侧壁上开有气体喷嘴(14)，气体喷嘴(14)的轴线方向与凹槽(12)内壁圆周相切。

2.按照权利要求1所述的夹持与保护装置，其特征在于：旋转盘(11)内沿径向分布导气管(17)，导气管(17)一端与旋转轴(21)中心的气体管路(22)相连，导气管(17)另一端与气体喷嘴(14)相连。

3.按照权利要求1所述的夹持与保护装置，其特征在于：气体喷嘴(14)为3～60个，均布。

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