CN102468206A - 晶圆基座及其使用、清洗方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的晶圆基座，包括：承载基座，其承载面上设置有限位导片以及吸附孔，所述吸附孔与通气管道连通；真空抽气系统，与所述通气管道连接，用于在通气管道内抽真空；导气系统，与所述通气管道连接，用于向通气管道内导气；控制单元，用于控制所述真空抽气系统或导气系统工作。本发明通过设置与真空抽气系统并联且连接至通气管道的导气系统，在清洗晶圆基座时，向通气管道内导气，从而能够防止清洗液渗入吸附孔中，易于基于现有的设备进行改造，成本低廉，效果较好。

Description

晶圆基座及其使用、清洗方法

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，更具体地，本发明涉及一种晶圆基座及其使用、清洗方法。

背景技术

在半导体制造过程中，晶圆的加工工艺包括等离子刻蚀、气相沉积以及炉管氧化、化学机械研磨等工艺，上述加工工艺的共同点在于：将晶圆放置于一个封闭腔室内进行相关的化学反应或物理加工工艺。而封闭腔室内放置晶圆的基座除了承载晶圆之外，还需要起到固定晶圆的作用，以避免晶圆在工艺制程中发生偏移或脱落。常见的固定晶圆的方式是采用真空吸附。

申请号为200810208081.9的中国专利申请即公开了现有的一种晶圆基座，如图1所示，基本结构包括：承载基座10，所述晶圆承载于承载基座10的承载面上，所述承载面上设置有限位导片11，用于将所述晶圆限制在由所述限位导片所限定范围的承载面上；所述承载面上还设置有若干吸附孔12，所述吸附孔12通过管道13与真空抽气系统20相连通，所述管道13上设置有开关阀14。

当晶圆承载于承载基座10的承载面时，开启开关阀14，并使用真空抽气系统20抽真空以提供负压，从而将晶圆吸附在承载面上。而在进行完晶圆的加工工艺后，关闭真空抽气系统20以及开关阀14，使得晶圆两侧的压力平衡，从而卸载晶圆。

在进行完一个批次的晶圆加工工艺，需要对承载基座10进行清洗，以去除晶圆加工工艺中所产生的反应物残渣、研磨碎片等残留于承载基座10上的废弃物，避免污染下一批次的晶圆。所述清洗通常采用在承载基座10表面喷洒去离子水或可溶性清洗液，并进行人工或自动机械的刷除。

然后在清洗的过程中，现有的晶圆基座存在如下问题：用于清洗的液体，经常混合着残渣等废弃物，从承载基座10承载面上的吸附孔12渗入管道13内。一方面容易堵塞管道13，造成真空抽气系统20无法正常的吸附工作；另一方面，在下一批次的晶圆加工工艺中产生二次污染，甚至导致晶圆的报废。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种晶圆基座及其使用、清洗方法，所述晶圆基座可以避免在清洗过程中，清洗液体渗入基座承载面上的吸附孔，而产生不良后果。

本发明提供的晶圆基座，包括：承载基座，其承载面上设置有限位导片以及吸附孔，所述吸附孔与通气管道连通；真空抽气系统，与所述通气管道连接，用于在通气管道内抽真空；导气系统，与所述通气管道连接，用于向通气管道内导气；控制单元，用于控制所述真空抽气系统或导气系统工作。

可选的，所述导气系统的输出气流为纯净空气、氮气或惰性气体。所述导气系统的输出气流在通气管道内产生的压强大于外界环境气压。

可选的，所述通气管道上设置有开关阀，所述开关阀连接至所述控制单元。所述真空抽气系统与通气管道之间设置有抽气阀，所述抽气阀连接至所述控制单元。所述导气系统与通气管道之间设置有导气阀，所述导气阀连接至所述控制单元。

一种使用上述晶圆基座加工晶圆的方法，包括：

保持真空抽气系统以及导气系统关闭；将晶圆放置于承载基座的承载面上，并通过限位导片对晶圆限位；开启所述真空抽气系统，在通气管道内抽真空以吸附晶圆；对晶圆进行加工处理；关闭所述真空抽气系统，然后开启所述导气系统，使得通气管道内的气压回升；当通气管道内的气压大于外界环境气压时，移除所述晶圆。

本发明还提供了对上述晶圆基座进行清洗的方法，其特征在于，包括：保持真空抽气系统关闭；开启导气系统，向通气管道内导入气流；在所述承载基座的承载面上喷洒清洗液，并进行刷洗。在喷洒清洗液进行刷洗时，保持通气管道内的气压大于外界环境气压。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：通过设置与真空抽气系统并联且连接至通气管道的导气系统，在清洗晶圆基座时，向通气管道内导气，从而能够防止清洗液渗入吸附孔中，易于基于现有的设备进行改造，成本低廉，效果较好。

附图说明

图1是现有的晶圆基座的结构示意图；

图2是本发明所述晶圆基座的结构示意图；

图3是本发明实施例承载晶圆的流程示意图；

图4是本发明实施例卸载晶圆的流程示意图；

图5是本发明实施例清洗晶圆基座的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

正如背景技术部分所述，现有的晶圆基座由于承载面上设置有用于真空吸附晶圆的吸附孔，在清洗晶圆基座时，清洗液容易渗入吸附孔中，而导致清洗液中混合的残渣堵塞通气管道，或造成二次污染。

针对上述问题，本发明的发明人提供了一种晶圆基座，通过设置与真空抽气系统并联且连接至通气管道的导气系统，在清洗晶圆基座时，向通气管道内导气，以防止清洗液渗入吸附孔中。

图2为本发明所述晶圆基座的结构示意图，基本结构包括：

承载基座100，其承载面上设置有限位导片101以及吸附孔102，所述吸附孔102与通气管道103相连通；真空抽气系统200，与所述通气管道103连接，用于在通气管道103内抽真空；导气系统300，与所述通气管道103连接，用于向通气管道103内导气，控制单元400，用于控制真空抽气系统200或导气系统300工作。

其中，所述限位导片101能够在承载面上限制晶圆产生侧滑或偏移，使其对准吸附孔102。所述吸附孔102均匀分布于承载面上，能够在吸附晶圆时，使得晶圆表面各处受力均匀。所述通气管道103的一端与各吸附孔102连通，另一端则贯穿承载基座100，并从承载基座100的背面延伸出，连接至真空抽气系统200以及导气系统300。

作为可选的方案，所述通气管道103上设置有开关阀104，所述开关阀104连接至控制单元400。这样无论真空抽气系统200以及导气系统300工作与否，均可以通过控制单元400关闭开关阀104，使得承载面上的晶圆不受吸附孔102的气压影响。

作为可选的方案，所述真空抽气系统200与通气管道103之间设置有抽气阀201，所述抽气阀201连接至控制单元400。当导气系统300向通气管道103内导气时，可以通过控制单元400关闭所述抽气阀201，避免气体流向真空抽气系统200，而产生漏气，影响通气管道103内的气压大小。

作为可选的方案，所述导气系统300与通气管道103之间设置有导气阀301，所述导气阀301连接至控制单元400。当真空抽气系统200在工作时，可以通过控制单元400关闭所述导气阀301，避免因导气系统300产生漏气，而影响吸附孔102对晶圆的吸附效果。

作为优选的方案，所述导气系统300的输出气流可以是过滤了杂质颗粒的纯净空气，也可以是氮气、惰性气体等，所述气流可以在向通气管道103内导气的同时清洁管道，并避免与清洗液中的残渣物质产生化学反应产生二次污染；所述输出气流在通气管道103内产生的压强大于外界环境气压，以排出渗入吸附孔102中的清洗液以及残渣。

下面结合图2所示的晶圆基座，详细阐述其使用以及清洗方法，以示出本发明之优点。

图3是本发明实施例承载晶圆的流程示意图，具体步骤包括：

执行步骤S101、保持真空抽气系统200以及导气系统300关闭，使得通气管道103内的气压等于外界的环境气压；

具体的，通过控制单元400关闭真空抽气系统200以及导气系统300，同时也可以关闭通气管道103上的开关阀104，以及抽气阀201、导气阀301。此时通气管道103内不会产生任何的气体流动，所述吸附孔102内外的气压达到平衡状态。

执行步骤S102、将晶圆放置于承载基座100的承载面上，并通过限位导片101限位；

具体的，将晶圆的中心对准承载基座100的承载位置，并缓慢放置。所述晶圆在自身重力的作用下，将沿着限位导片101滑落至正确的承载位置。晶圆的底部覆盖均匀设置于承载面的吸附孔102。

执行步骤S103、开启真空抽气系统200，在通气管道103内抽真空以吸附晶圆。

具体的，保持导气阀301关闭，通过控制单元400打开开关阀104以及抽气阀201，此时吸附孔102与真空抽气系统200间连通；然后开启真空抽气系统200，使其在通气管道103内抽真空。由于导气阀301已关闭，因此通气管道103不会通过导气系统300产生漏气，而影响抽真空的效果。随着通气管道103内的真空度增大，晶圆在吸附孔102处的气压差也越来越大，外界的气压将晶圆紧压于承载基座100的承载面上。

所述真空抽气系统200在抽真空时，应当避免因吸附力过强，而导致晶圆碎裂的情况产生。作为可选的方案，所述控制单元400探测通气管道103内的气压，当通气管道103内的真空度达到所需程度后，控制单元400关闭抽真空系统200停止抽真空，或直接关闭抽气阀201以及开关阀104的其中任意一个即可。

当晶圆承载至晶圆基座后，便可以对晶圆进行常规半导体工艺的加工处理，在加工处理结束后，需要将晶圆从晶圆基座中卸载。

图4是本发明实施例卸载晶圆的流程示意图，具体步骤包括：

执行步骤S201、关闭真空抽气系统200，停止在通气管道103内抽真空；

具体的，可以通过控制单元400直接关闭真空抽气系统200使其停止工作。同时还可以关闭抽气阀201，以避免真空抽气系统200的管路对后续导气系统300的工作造成影响。此时通气管道103内的气压不会再降低，而保持恒定。

执行步骤S202、通过控制单元400打开开关阀104以及导气阀301，开启导气系统300向通气管道103内导气，使得通气管道103内的气压回升。

导气系统300向通气管道103内注入气流后，通气管道103的气压迅速回升，晶圆在吸附孔102处的气压差也迅速减小。

执行步骤S203、当通气管道103内的气压大于外界的环境气压时，移除晶圆。

具体的，随着通气管道103内的气压回升，晶圆在吸附孔102处的气压差达到平衡或产生反向的气压差时，即可移除晶圆。

在卸载已加工的晶圆后，可以进行下一片晶圆的加工处理，重复上述承载、加工、卸载的步骤即可。上述晶圆基座的使用操作具有较强的重复性，因此可以预设成固定程序，而通过控制单元自动完成。

所述晶圆基座在进行晶圆的加工处理后，容易在晶圆基座上产生晶圆的碎屑、反应物残渣等残留物，容易对后续批次的晶圆加工工艺造成不良影响，需要对晶圆基座进行清洗。图5是本发明实施例清洗晶圆基座的流程示意图，具体步骤包括：

执行步骤S301、保持真空抽气系统200关闭；同时，可以关闭抽气阀201，以避免后续导气系统300工作时，气流进入真空抽气系统200而影响导气效果。

执行步骤S302、开启导气系统300，向通气管道103内导入气流；

具体的，需要先通过控制单元400打开导气阀301以及开关阀104，使得导气系统300与通气管道103连通，且通过吸附孔102连通至外界环境中。然后开启导气系统300工作，向通气管道103内导入气流，并经由吸附孔102排出。所述导气系统300的输出气流可以使过滤后的纯净空气，也可以是氮气、惰性气体等，但通常从成本考虑优选纯净空气或氮气。由于吸附孔102的孔径有限，如果导气系统300的气体流速足够大，便能够在通气管道103内产生较大的气压。优选的，在导气过程中，所述控制单元400探测抽气管道103内的气压，并逐步增大导气系统400的气体流速，使得通气管道103内的气体压强大于外界环境气压。

执行步骤S303、在所述承载基座100的承载面上喷洒清洗液，并进行刷洗。

具体的，所述清洗液可以是去离子水以及酸剂、有机溶液等可溶性溶液，取决于晶圆加工工艺的类型以及产生残渣的性质。在喷洒清洗液时，由于吸附孔102向外排出气体，因此清洗液不容易渗入吸附孔102内而进入并堵塞通气导管103。此外如果通气管道103内的气压大于外界环境气压，即时有残渣堵塞通气管道103，也很容易随着气体排出。

容易看出，本发明所述的晶圆基座与现有技术相比较，能够有效防止在清洗时通气管道103的堵塞，进而避免产生二次污染。

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。

Claims (9)

1.一种晶圆基座，其特征在于，包括：承载基座，其承载面上设置有限位导片以及吸附孔，所述吸附孔与通气管道连通；真空抽气系统，与所述通气管道连接，用于在通气管道内抽真空；导气系统，与所述通气管道连接，用于向通气管道内导气；控制单元，用于控制所述真空抽气系统或导气系统工作。

2.如权利要求1所述的晶圆基座，其特征在于，所述导气系统的输出气流为纯净空气、氮气或惰性气体。

3.如权利要求2所述的晶圆基座，其特征在于，所述导气系统的输出气流在通气管道内产生的压强大于外界环境气压。

4.如权利要求1所述的晶圆基座，其特征在于，所述通气管道上设置有开关阀，所述开关阀连接至所述控制单元。

5.如权利要求1所述的晶圆基座，其特征在于，所述真空抽气系统与通气管道之间设置有抽气阀，所述抽气阀连接至所述控制单元。

6.如权利要求1所述的晶圆基座，其特征在于，所述导气系统与通气管道之间设置有导气阀，所述导气阀连接至所述控制单元。

7.一种使用权利要求1所述晶圆基座加工晶圆的方法，其特征在于，包括：

保持真空抽气系统以及导气系统关闭；

将晶圆放置于承载基座的承载面上，并通过限位导片对晶圆限位；

开启所述真空抽气系统，在通气管道内抽真空以吸附晶圆；

对晶圆进行加工处理；

关闭所述真空抽气系统，然后开启所述导气系统，使得通气管道内的气压回升；

当通气管道内的气压大于外界环境气压时，移除所述晶圆。

8.一种对权利要求1所述晶圆基座进行清洗的方法，其特征在于，包括：

保持真空抽气系统关闭；

开启导气系统，向通气管道内导入气流；

在所述承载基座的承载面上喷洒清洗液，并进行刷洗。

9.一种如权利要求8所述的清洗方法，其特征在于，在喷洒清洗液进行刷洗时，保持通气管道内的气压大于外界环境气压。

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