CN103506339A - 晶圆背面清洗装置及清洗方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种结构简单、清洗效率和可靠性都很高的晶圆背面清洗装置，包括：一晶圆卡盘，承载一晶圆；一喷头，具有一通孔、若干喷嘴及一气体通道，所述喷嘴向夹持在所述晶圆卡盘上的晶圆背面喷射清洗液，所述气体通道与所述通孔相连通以向所述通孔内通入保护气；一支架，具有一支杆，所述支杆收容于所述喷头的通孔内，所述支杆上设置有若干支撑臂，用于装载和卸载所述晶圆；及一驱动装置，驱动所述支杆上下移动。本发明还公开一种使用该晶圆背面清洗装置清洗晶圆背面的方法。
Description
技术领域
本发明涉及半导体集成电路器件的清洗工艺技术领域，尤其涉及一种晶圆背面清洗装置及清洗方法。
背景技术
在半导体集成电路器件的制造过程中，需要使半导体晶圆的表面始终保持清洁，不仅要求晶圆的正面始终保持清洁，晶圆的背面同样要求始终保持清洁，以避免晶圆在传输过程中造成交叉污染，因此需要对晶圆的正面及背面进行清洗处理。目前较常用的晶圆清洗方法是槽式清洗法，即将多片晶圆浸泡在清洗槽中清洗，该方法虽然能够同时去除晶圆正面和晶圆背面的污染物，但是，由于去除的污染物仍留在清洗液中，污染物可能会再次附着在晶圆上，造成交叉污染，从而降低半导体集成电路器件的品质。
为了解决上述技术问题，晶圆单片清洗工艺正逐步发展，该工艺能够很好的解决槽式清洗中存在的交叉污染问题。采用该工艺清洗晶圆时，传统的做法是先清洗晶圆的正面，然后通过翻转装置将晶圆翻转后，再清洗晶圆的背面，如中国专利申请号200810167100.8公开一种名为“单片基底清洁装置和基底背面清洁方法”，该基底背面清洁方法是通过使用安装在室内的基底翻转装置使基底翻转，然后再将基底装载到基底支撑部件上进行基底背面清洗，基底背面清洗结束后，将基底从基底支撑部件上卸载下来并翻转基底，最后将基底从该室中移走。该基底背面清洗装置及清洗方法虽然能够清洗基底的背面，但是该基底背面清洗装置结构过于复杂，在清洗基底背面时，基底前后需要进行两次翻转，导致基底背面清洗工艺效率较低，而且在基底翻转过程中，如果操作不当，很容易造成基底的损坏。
发明内容
本发明的目的之一是针对上述背景技术存在的缺陷提供一种结构简单、清洗效率和可靠性都很高的晶圆背面清洗装置。
为实现上述目的，本发明晶圆背面清洗装置包括：一晶圆卡盘，承载一晶圆；一喷头，具有一通孔、若干喷嘴及一气体通道，所述喷嘴向夹持在所述晶圆卡盘上的晶圆背面喷射清洗液，所述气体通道与所述通孔相连通以向所述通孔内通入保护气；一支架，具有一支杆，所述支杆收容于所述喷头的通孔内，所述支杆上设置有若干支撑臂，用于装载和卸载所述晶圆；及一驱动装置，驱动所述支杆上下移动。
本发明的又一目的是提供一种使用上述晶圆背面清洗装置清洗晶圆背面的方法，该方法包括如下步骤：
向喷头的通孔内通入保护气；
驱动收容于所述通孔内的支杆上移直至所述支杆上的支撑臂伸出晶圆卡盘；
将晶圆放置于所述支撑臂上；
驱动所述支杆下移，所述晶圆移至所述晶圆卡盘并夹持在所述晶圆卡盘上；
继续驱动所述支杆下移直至所述支撑臂与所述晶圆保持一定距离；
旋转所述晶圆卡盘并向夹持在所述晶圆卡盘上的晶圆背面喷射清洗液；
干燥所述晶圆；
驱动所述支杆上移，所述晶圆由所述支撑臂托起；
继续驱动所述支杆上移直至所述晶圆与所述晶圆卡盘保持一定距离；
从所述支撑臂上取走所述晶圆。
综上所述，本发明晶圆背面清洗装置及清洗方法通过采用所述支撑臂装载和卸载所述晶圆，并在清洗的整个过程中都通入保护气，有效阻止了清洗液的泄漏，提高了该装置的可靠性，且该装置结构简单，清洗效率高。
附图说明
图1是本发明晶圆背面清洗装置的俯视图。
图2是本发明晶圆背面清洗装置清洗晶圆时的示意图。
图3是本发明晶圆背面清洗装置装载/卸载晶圆时的示意图。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所达成目的及功效，下面将结合实施例并配合图式予以详细说明。
请参阅图1、图2和图3，为本发明晶圆背面清洗装置的一实施例的示意图。本发明晶圆背面清洗装置包括一晶圆卡盘10、一喷头20及一支架30。
具体地，所述晶圆卡盘10用于承载一晶圆W，所述晶圆卡盘10的边缘设置有若干边缘夹50用于将所述晶圆W夹持在所述晶圆卡盘10上，优选的，所述边缘夹50为六个且均匀设置在所述晶圆卡盘10的边缘。
所述喷头20设置在所述晶圆卡盘10内，所述喷头20的与所述晶圆卡盘10上的晶圆W背面相邻的顶部具有一倾斜的斜面24，所述喷头20的中部开设有一通孔21。若干喷嘴22开设于所述喷头20上，用于向所述晶圆W的背面喷射不同的清洗液，具体地，一个喷嘴22对应喷射一种清洗液，根据不同的工艺需求，可以设置不同数量的喷嘴22。所述喷嘴22的喷射口与所述喷头20的竖直轴线之间具有一夹角而使所述喷嘴22的喷射口正对着所述晶圆W背面的中心，在清洗所述晶圆W的背面时，所述喷嘴22将清洗液喷射至所述晶圆W背面中心，由于所述晶圆卡盘10的旋转，清洗液进而均匀分布在整个晶圆W的背面，所述喷嘴22的喷射口的形状可以是下列形状之一：圆形、三角形、四边形、六边形等。所述喷头20的中下部开设有一气体通道23，所述气体通道23与所述通孔21相连通。
所述支架30具有一支杆31，所述支杆31收容于所述喷头20的通孔21内。所述支杆31的顶部设置有若干条状的支撑臂32，优选的，所述支撑臂32为三个。所述支撑臂32开设有一中空槽33，在晶圆背面清洗过程中，所述支撑臂32上的清洗液从所述中空槽33流出，以避免清洗液残留在所述支撑臂32上从而对所述晶圆W背面造成污染。所述支撑臂32上与所述支杆31相对的一端设置有一支点34，所述支点34与所述晶圆W背面接触，起支撑作用，同时避免所述支撑臂32上残留的清洗液和所述晶圆W背面接触造成污染。所述支杆31的底部设置有一驱动装置（图中未示）用于驱动所述支杆31上下移动，具体地，所述驱动装置为一气缸。所述支杆31上设置有一密封装置40，具体地，所述密封装置40为一密封圈且位于所述支杆31的邻近于所述支撑臂32的顶端处。
使用本发明晶圆背面清洗装置清洗所述晶圆W的背面时，首先所述气缸驱动所述支杆31向上移动直至所述支撑臂32伸出所述晶圆卡盘10，然后机械手将所述背面朝下的晶圆W放置于所述支撑臂32上，并由所述支撑臂32上的支点34支撑起所述晶圆W，然后所述气缸驱动所述支杆31向下移动，所述晶圆W随着所述支杆31下移至所述晶圆卡盘10上，并由所述边缘夹50将所述晶圆W夹持在所述晶圆卡盘10上，所述支杆31继续下移直至所述支撑臂32与所述晶圆W保持适当距离。然后所述晶圆卡盘10旋转，夹持在所述晶圆卡盘10上的晶圆W随着所述晶圆卡盘10一起旋转，所述喷嘴22按照工艺要求向所述晶圆W背面中心喷射清洗液清洗晶圆W的背面。清洗结束后，所述晶圆卡盘10高速旋转使所述晶圆W干燥。然后所述边缘夹50释放所述晶圆W，所述气缸驱动所述支杆31向上移动，所述支撑臂32上的支点34支撑起所述晶圆W，所述气缸驱动所述支杆31继续向上移动直至所述晶圆W与所述晶圆卡盘10保持一定距离，所述机械手从所述支撑臂32上取走所述晶圆W。在上述晶圆背面清洗过程中，始终有压力为3-10psi保护气经由所述气体通道23通入所述喷头20的通孔21内，以防止所述支杆31上和所述喷嘴22附近积聚的清洗液在所述支杆31的上下移动过程中沿着所述支杆31和所述通孔21流出所述喷头20，造成清洗液泄漏。此外，在清洗所述晶圆W背面时，所述密封装置40密封所述喷头20的通孔21，以消除通入所述保护气后产生的气泡，避免气泡对所述晶圆W背面的污染。所述喷头20顶部的清洗液沿着所述斜面24流走，避免在所述通孔21及所述喷嘴22处形成密封的清洗液膜，进而避免在所述通孔21内通入所述保护气时，保护气吹破清洗液膜而对所述晶圆W的背面造成颗粒污染。
本发明还提供一种使用上述晶圆背面清洗装置清洗晶圆W背面的方法，包括如下步骤：
S1：向喷头20的通孔21内通入保护气；
S2：驱动收容于所述通孔21内的支杆31上移直至所述支杆31上的支撑臂32伸出晶圆卡盘10；
S3：将晶圆W放置于所述支撑臂32上；
S4：驱动所述支杆31下移，所述晶圆W移至所述晶圆卡盘10并夹持在所述晶圆卡盘10上；
S5：继续驱动所述支杆31下移直至所述支撑臂32与所述晶圆W保持一定距离；
S6：旋转所述晶圆卡盘10并向夹持在所述晶圆卡盘10上的晶圆W背面喷射清洗液；
S7：干燥所述晶圆W；
S8：驱动所述支杆31上移，所述晶圆W由所述支撑臂32托起；
S9：继续驱动所述支杆31上移直至所述晶圆W与所述晶圆卡盘10保持一定距离；
S10：从所述支撑臂32上取走所述晶圆W。
由上述可知，本发明晶圆背面清洗装置及清洗方法简单，且通过采用所述支撑臂32装载和卸载所述晶圆W，提高了清洗效率，并在清洗的整个过程中都通入保护气，有效阻止了清洗液的泄漏，提高了该装置的可靠性。
综上所述，本发明晶圆背面清洗装置及清洗方法通过上述实施方式及相关图式说明，己具体、详实的揭露了相关技术，使本领域的技术人员可以据以实施。而以上所述实施例只是用来说明本发明，而不是用来限制本发明的，本发明的权利范围，应由本发明的权利要求来界定。至于本文中所述元件数目的改变或等效元件的代替等仍都应属于本发明的权利范围。
Claims (10)
1.一种晶圆背面清洗装置，包括：
一晶圆卡盘，承载一晶圆；
一喷头，具有一通孔、若干喷嘴及一气体通道，所述喷嘴向夹持在所述晶圆卡盘上的晶圆背面喷射清洗液，所述气体通道与所述通孔相连通以向所述通孔内通入保护气；
一支架，具有一支杆，所述支杆收容于所述喷头的通孔内，所述支杆上设置有若干支撑臂，用于装载和卸载所述晶圆；及
一驱动装置，驱动所述支杆上下移动。
2.根据权利要求1所述的晶圆背面清洗装置，其特征在于，所述喷嘴的喷射口与所述喷头的竖直轴线之间具有一夹角而使所述喷嘴的喷射口正对着所述晶圆背面中心。
3.根据权利要求2所述的晶圆背面清洗装置，其特征在于，所述喷嘴的喷射口的形状为下列形状之一：圆形、三角形、四边形、六边形。
4.根据权利要求1所述的晶圆背面清洗装置，其特征在于，所述气体通道开设于所述喷头的中下部。
5.根据权利要求1所述的晶圆背面清洗装置，其特征在于，所述每一喷嘴喷射一种清洗液。
6.根据权利要求1所述的晶圆背面清洗装置，其特征在于，所述喷头的与所述晶圆卡盘上的晶圆背面相邻的顶部具有一倾斜的斜面。
7.根据权利要求1所述的晶圆背面清洗装置，其特征在于，所述每一支撑臂上开设有一中空槽。
8.根据权利要求1所述的晶圆背面清洗装置，其特征在于，所述每一支撑臂上与所述支杆相对的一端设置有一支点。
9.根据权利要求1所述的晶圆背面清洗装置，其特征在于，所述支杆的邻近于所述支撑臂的顶端处设置有一密封装置。
10.一种使用权利要求1所述的晶圆背面清洗装置清洗晶圆背面的方法，包括如下步骤：
向喷头的通孔内通入保护气；
驱动收容于所述通孔内的支杆上移直至所述支杆上的支撑臂伸出晶圆卡盘；
将晶圆放置于所述支撑臂上；
驱动所述支杆下移，所述晶圆移至所述晶圆卡盘并夹持在所述晶圆卡盘上；
继续驱动所述支杆下移直至所述支撑臂与所述晶圆保持一定距离；
旋转所述晶圆卡盘并向夹持在所述晶圆卡盘上的晶圆背面喷射清洗液；
干燥所述晶圆；
驱动所述支杆上移，所述晶圆由所述支撑臂托起；
继续驱动所述支杆上移直至所述晶圆与所述晶圆卡盘保持一定距离；
从所述支撑臂上取走所述晶圆。
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