CN109950170B - 晶圆清洗设备及控制晶圆清洗设备的毛刷组的方法 - Google Patents

Abstract

本揭示提供一种晶圆清洗设备及控制晶圆清洗设备的毛刷组的方法。晶圆清洗设备包含：一毛刷组，与一第一驱动装置连接，且通过所述第一驱动装置的驱动带动所述毛刷组相对于一晶圆沿着一垂直方向运动；一荷重计，与一第二驱动装置连接，且通过所述第二驱动装置的驱动带动所述荷重计沿着所述垂直方向运动，其中所述荷重计的一端与所述毛刷组接触以侦测所述毛刷组施加在所述荷重计上的压力值；以及一主机，与所述荷重计电性连接，用于根据所述压力值控制所述毛刷组相对所述晶圆沿着所述垂直方向的运动。

Description

晶圆清洗设备及控制晶圆清洗设备的毛刷组的方法

技术领域

本揭示涉及一种晶圆清洗设备，特别是涉及一种晶圆清洗设备的毛刷组及其控制方法。

背景技术

现今，在半导体制造过程中会通过晶圆清洗设备，例如单晶圆旋转机台(singlewafer spin processor)对晶圆进行湿式蚀刻或清洗。举例来说，当晶圆表面有残留物如残胶时，可通过晶圆清洗设备的药液喷头在晶圆表面喷洒药液，接着再由毛刷清洁晶圆表面。此步骤中，毛刷会在晶圆表面施加下压力，并通过物理摩擦的方式来去除晶圆表面的残胶。然而，当毛刷施加在晶圆表面的压力超过晶圆可承受的负荷值时，会造成晶圆的破裂或损坏。

有鉴于此，有必要提出一种晶圆清洗设备的毛刷组及其控制方法，以解决现有技术中存在的问题。

发明内容

为解决上述现有技术的问题，本揭示的目的在于提供一种晶圆清洗设备及控制晶圆清洗设备的毛刷组的方法，进而避免现有技术中当使用毛刷清洁晶圆表面时，因毛刷施加的下压力过大导致晶圆的破裂或损坏的问题。

为达成上述目的，本揭示提供一种晶圆清洗设备，包含：一毛刷组，与一第一驱动装置连接，且通过所述第一驱动装置的驱动带动所述毛刷组相对于一晶圆沿着一垂直方向运动；一荷重计，与一第二驱动装置连接，且通过所述第二驱动装置的驱动带动所述荷重计沿着所述垂直方向运动，其中所述荷重计的一端与所述毛刷组接触以侦测所述毛刷组施加在所述荷重计上的压力值；以及一主机，与所述荷重计电性连接，用于根据所述压力值控制所述毛刷组相对所述晶圆沿着所述垂直方向运动。

在本揭示其中之一优选实施例当中，所述第一驱动装置与所述第二驱动装置相邻，并且所述第一驱动装置与所述第二驱动装置同步作动。

在本揭示其中之一优选实施例当中，所述第一驱动装置与所述第二驱动装置于作动时的位移行程相同。

在本揭示其中之一优选实施例当中，所述压力值是当所述毛刷组与所述晶圆接触时反馈至所述荷重计而获得的数值。

在本揭示其中之一优选实施例当中，所述晶圆清洗设备还包含一摇摆臂，并且所述第一驱动装置与所述第二驱动装置与所述摇摆臂的一端相连。

在本揭示其中之一优选实施例当中，所述晶圆清洗设备还包含一升降装置，与所述摇摆臂的另一端连接，用于控制所述摇摆臂沿着所述垂直方向升降，连带地使所述第一驱动装置和所述第二驱动装置同步升降。

在本揭示其中之一优选实施例当中，所述主机与所述升降装置电性连接，且所述主机根据所述压力值控制所述升降装置作动以带动所述毛刷组相对所述晶圆沿着所述垂直方向运动。

在本揭示其中之一优选实施例当中，所述第一驱动装置包含一气压缸和一气流调整阀，所述气压缸与所述毛刷组连接，以及所述气流调整阀与所述气压缸连接，其中所述气流调整阀调整输入至所述气压缸的气流量，并且可在所述毛刷组承受冲击力时产生泄压动作以将气压缸内的部分气体排除，进而带动所述毛刷组朝远离所述晶圆的方向移动。

本揭示还提供一种控制晶圆清洗设备的毛刷组的方法，包含：提供一第一驱动装置、一第二驱动装置、一荷重计、和一主机，其中所述第一驱动装置与所述毛刷组连接，所述第二驱动装置与所述荷重计连接，所述荷重计的一端与所述毛刷组接触，以及所述主机与所述荷重计电性连接；驱动所述第一驱动装置和所述第二驱动装置以分别带动所述毛刷组和所述荷重计朝靠近所述晶圆的方向移动；通过所述荷重计侦测当所述毛刷组与所述晶圆接触时反馈至所述荷重计上的压力值；以及所述主机根据所述压力值控制所述毛刷组相对所述晶圆沿着一垂直方向运动。

在本揭示其中之一优选实施例当中，所述第一驱动装置与所述第二驱动装置相邻，并且所述第一驱动装置与所述第二驱动装置同步作动。

在本揭示其中之一优选实施例当中，所述第一驱动装置与所述第二驱动装置于作动时的位移行程相同。

在本揭示其中之一优选实施例当中，所述方法还包含提供一摇摆臂和一升降装置，并且所述第一驱动装置与所述第二驱动装置与所述摇摆臂的一端相连，所述升降装置与所述摇摆臂的另一端连接，以及所述主机与所述升降装置电性连接。

在本揭示其中之一优选实施例当中，在驱动所述第一驱动装置和所述第二驱动装置以分别带动所述毛刷组和所述荷重计朝靠近所述晶圆的方向移动之后还包含：所述主机控制所述升降装置沿着所述垂直方向下降，直到所述毛刷组与所述晶圆接触。

在本揭示其中之一优选实施例当中，当所述主机侦测到所述压力值大于一预设值时，所述主机控制所述升降装置沿着所述垂直方向上升，以带动所述毛刷组朝远离所述晶圆的方向移动。

在本揭示其中之一优选实施例当中，当所述主机侦测到所述压力值小于一预设值时，所述主机控制所述升降装置沿着所述垂直方向下降，以带动所述毛刷组朝靠近所述晶圆的方向移动。

在本揭示其中之一优选实施例当中，所述第一驱动装置包含一气压缸和一气流调整阀，所述气压缸与所述毛刷组连接，以及所述气流调整阀与所述气压缸连接，其中当所述毛刷组承受冲击力时，所述气流调整阀调整输入至所述气压缸的气流量，并产生泄压动作以将气压缸内的部分气体排除，进而带动所述毛刷组朝远离所述晶圆的方向移动。

本揭示还提供一种晶圆清洗设备，包含：一毛刷组，与一第一驱动装置连接，且通过所述第一驱动装置的驱动带动所述毛刷组相对于一晶圆沿着一垂直方向运动，所述毛刷组用来刷去在所述晶圆上的残留物；一荷重计，与一第二驱动装置连接，且通过所述第二驱动装置的驱动带动所述荷重计沿着所述垂直方向运动，其中所述荷重计的一端与所述毛刷组接触以侦测所述毛刷组施加在所述荷重计上的压力值；以及一主机，与所述荷重计电性连接，用于根据所述压力值控制所述毛刷组相对所述晶圆沿着所述垂直方向改变施加在所述晶圆上的压力。

相较于先前技术，本揭示通过在晶圆清洗设备中设置与毛刷组同步作动且相接触的荷重计，用于量测当毛刷组与晶圆接触时反馈至荷重计的压力值，接着再通过晶圆清洗设备的主机比较上述压力值与一预设值的大小，进而控制毛刷组相对晶圆运动，藉此设计可避免毛刷组与晶圆表面接触不完全导致无法将晶圆清洁干净，或者是毛刷组施加的下压力过大导致晶圆的破裂或损坏的问题。

附图说明

图1显示本揭示的优选实施例的晶圆清洗设备在第一动作位置的剖面示意图；

图2显示图1的晶圆清洗设备在第二动作位置的剖面示意图；

图3显示图1的晶圆清洗设备在第三动作位置的剖面示意图；

图4显示图1的晶圆清洗设备的局部电路方块图；以及

图5显示图1的晶圆清洗设备的第一驱动装置的方块图。

具体实施方式

为了让本揭示的上述及其他目的、特征、优点能更明显易懂，下文将特举本揭示优选实施例，并配合附图，作详细说明如下。

请参照图1，其显示本揭示的优选实施例的晶圆清洗设备1在第一动作位置的剖面示意图。晶圆清洗设备1包含旋转台10、毛刷组20、第一驱动装置30、第二驱动装置40、荷重计50、摇摆臂60、升降装置70、和药液喷洒装置80。旋转台10是用于将晶圆W承载且固定于其上，并且通过旋转台10可带动位于其上的晶圆W绕轴旋转。毛刷组20包含毛刷固定座21和毛刷22，其中毛刷22用于与晶圆W表面接触以去除残留在晶圆W表面的异物。

如图1所示，第一驱动装置30和第二驱动装置40彼此相邻设置。第一驱动装置30与毛刷组20固定连接，以及第二驱动装置40与荷重计50固定连接，其中荷重计50位在第二驱动装置40与毛刷组20的毛刷固定座21之间，并且荷重计50与毛刷固定座21接触，如此荷重计50可侦测毛刷组20施加在荷重计50上的压力值。在本揭示中，通过第一驱动装置30的驱动可带动毛刷组20相对于晶圆W沿着垂直方向(Z方向)运动，以及由通过第二驱动装置40的驱动可带动荷重计50沿着垂直方向运动。此外，在本揭示中是采用气压缸作为第一驱动装置30和第二驱动装置40的驱动源，然而，在其他实施例中亦可采用其他替代方案作为第一驱动装置30和第二驱动装置40的驱动源，例如液压缸等。

如图1所示，升降装置70包含升降杆71和驱动源72，并且通过驱动源72的驱动可使得升降杆71沿着垂直方向(Z方向)升降。摇摆臂60包含相对的第一端和第二端，其中第一端与升降装置70的升降杆71连接，以及第二端与第一驱动装置30和第二驱动装置40连接。藉此设计，当升降装置70的驱动源72驱动升降杆71升降时，升降杆71会带动摇摆臂60一齐沿着垂直方向升降，进而连带地使第一驱动装置30和第二驱动装置40同步地升起或下降。

请参照图1至图3所示，其中图2显示图1的晶圆清洗设备在第二动作位置的剖面示意图，以及图3显示图1的晶圆清洗设备在第三动作位置的剖面示意图。本揭示的控制晶圆清洗设备1的毛刷组20的方法将通过图1至图3所示的一系列的动作位置示意图来详细说明。

首先，如图1所示，当晶圆清洗设备1在第一动作位置时，第一驱动装置30、第二驱动装置40、和升降装置70皆保持在初始位置。也就是说，第一驱动装置30和第二驱动装置40的气压缸内部为无注入气体的泄压状态，以及升降装置70位在上升位置，如此毛刷组20会与晶圆W相距一较大的距离D1。可以理解的是，虽然在本实施例中，当晶圆清洗设备1在第一动作位置时，毛刷组20是位在旋转台10正上方的范围内。然而，在其他实施例中，毛刷组20亦可位在旋转台10正上方的范围之外的位置。并且，可通过控制摇摆臂60在一水平面(XY平面)绕轴转动以带动毛刷组20移动至一预定位置。

接着，如图2所示，将第一驱动装置30和第二驱动装置40的气压缸内部注入气体，进而驱动第一驱动装置30和第二驱动装置40以分别带动毛刷组20和荷重计50沿着垂直方向朝靠近晶圆W的方向移动，直到毛刷组20与晶圆W之间的距离缩减至相距一较小的距离D2。应当注意的是，在此动作中，第一驱动装置30和第二驱动装置40为同步作动，并且第一驱动装置30和第二驱动装置40于作动时的位移行程相同，即毛刷组20和荷重计50移动的距离相同。如此在毛刷组20与晶圆W接触之前，不会有额外的压力反馈至荷重计50，使得在此动作中荷重计50所测得的压力值会保持在一定值。

可以理解的是，若是在毛刷组20的初始位置是位在旋转台10正上方的范围之外的位置的实施例中，此驱动第一驱动装置30和第二驱动装置40以带动毛刷组20和荷重计50下降的步骤可选择在原始的初始位置进行，并且等毛刷组20和荷重计50下降后再控制摇摆臂60在水平面绕轴转动以带动毛刷组20移动至旋转台10正上方的范围内；或者是，先控制摇摆臂60在水平面绕轴转动以带动毛刷组20移动至旋转台10正上方的范围内，接着再进行将毛刷组20和荷重计50下降的步骤，惟不局限于此。

接着，如图3所示，通过主机控制升降装置70沿着垂直方向下降，直到毛刷组20与晶圆W接触。更明确地说，请参照图4，其显示本揭示的晶圆清洗设备1的局部电路方块图。晶圆清洗设备1的主机90分别与荷重计50和升降装置70电性连接，并且主机90内包含计算机运作所必需的软、硬件、控制元件、程式码等，可用于控制控制晶圆清洗设备1整机运作。因此，通过主机90即可控制升降装置70的升降。

如图3所示，在此步骤中，由于毛刷组20与晶圆W接触后会产生一反馈力至荷重计50，使得荷重计50所测得的压力值增加。更明确地说，请参照图5，其显示图1的晶圆清洗设备1的第一驱动装置30的方块图。第一驱动装置30包含气压缸31、第一调速阀32、第二调速阀33、电磁阀34、和调压阀35；其中，第一调速阀32、第二调速阀33、和调压阀35构成第一驱动装置30的气流调整阀。应当注意的是，在本实施例中是采用两个调速阀，然而在其他实施例中亦可采用其他数量的调速阀，不局限于此。第一调速阀32和第二调速阀33与气压缸31连接，电磁阀34分别与第一调速阀32、第二调速阀33、调压阀35连接，以及调压阀35与气源端(图未示)连接。调压阀35是用于将来自气源端的压力调整至一微小值；第一调速阀32和第二调速阀33是用于调整进入气压缸的气流量，使气压缸的下压力控制在一最佳值。此外，在此步骤中，当毛刷组20承受与晶圆W接触后反馈的冲击力时，通过气流调整阀(即第一调速阀32、第二调速阀33、和调压阀35)可调整输入至气压缸31的气流量，并产生泄压动作以将气压缸内的部分气体排除，进而带动毛刷组20朝远离晶圆W的方向移动。在本揭示中，通过将第一驱动装置30设计为具备缓冲下压力的功能，以及第二驱动装置40设计为不具备缓冲下压力的功能，使得当毛刷组20承受冲击力时，气压缸31的下压行程会改变，如此保持在一固定位置的荷重计50可侦测到压力值的变化。

接着，在通过主机90控制升降装置70沿着垂直方向下降以获得毛刷组20与晶圆W接触时反馈至荷重计50而获得的压力值之后，主机90会根据所述压力值控制毛刷组20相对晶圆W沿着垂直方向运动。更明确地说，当主机90侦测到所述压力值大于一预设值时，意味着毛刷组20施加的下压力过大，容易会导致晶圆W破裂或损坏的问题。因此，此时主机90会控制升降装置70沿着垂直方向上升，以带动毛刷组20朝远离晶圆W的方向移动，以避免毛刷组20对晶圆W施加过大的压力。另一方面，当主机90侦测到所述压力值小于一预设值时，意味着，毛刷组20与晶圆W表面接触不完全，容易导致无法将晶圆W清洁干净。因此，此时主机90会控制升降装置70沿着垂直方向下降，以带动毛刷组20朝靠近晶圆W的方向移动，以确保毛刷组20可确实地将晶圆W清洁干净。

最后，当通过控制升降装置70的升降以将毛刷组20调整在一适当位置后，通过药液喷洒装置80在晶圆W上喷洒适当的清洁液体，并控制摇摆臂60在水平面上移动，以带动毛刷组20沿着预定路径在晶圆W上方来回移动以清洁晶圆W整个表面。

综上所述，本揭示通过在晶圆清洗设备中设置与毛刷组同步作动且相接触的荷重计，用于量测当毛刷组与晶圆接触时反馈至荷重计的压力值，接着再通过晶圆清洗设备的主机比较上述压力值与一预设值的大小，进而控制毛刷组相对晶圆运动，藉此设计可避免毛刷组与晶圆表面接触不完全导致无法将晶圆清洁干净，或者是毛刷组施加的下压力过大导致晶圆的破裂或损坏的问题。

虽然本揭示已用优选实施例揭露如上，然其并非用以限定本揭示，本揭示所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本揭示的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本揭示的保护范围当视后附的权利要求所界定者为准。

Claims (15)

1.一种晶圆清洗设备，其特征在于，包含：

一毛刷组，与一第一驱动装置连接，且通过所述第一驱动装置的驱动带动所述毛刷组相对于一晶圆沿着一垂直方向运动；

一荷重计，与一第二驱动装置连接，且通过所述第二驱动装置的驱动带动所述荷重计沿着所述垂直方向运动，其中所述荷重计的一端与所述毛刷组接触以侦测所述毛刷组施加在所述荷重计上的压力值；以及

一主机，与所述荷重计电性连接，用于根据所述压力值控制所述毛刷组相对所述晶圆沿着所述垂直方向运动，

其中所述第一驱动装置具备缓冲下压力之功能，以及所述第二驱动装置不具备缓冲下压力之功能，以及其中所述第一驱动装置包含一气压缸和一气流调整阀，所述气压缸与所述毛刷组连接，以及所述气流调整阀与所述气压缸连接，其中所述气流调整阀调整输入至所述气压缸的气流量，并且可在所述毛刷组承受冲击力时产生泄压动作以将气压缸内的部分气体排除，进而带动所述毛刷组朝远离所述晶圆的方向移动。

2.如权利要求1所述的晶圆清洗设备，其特征在于，所述第一驱动装置与所述第二驱动装置相邻，并且所述第一驱动装置与所述第二驱动装置同步作动。

3.如权利要求2所述的晶圆清洗设备，其特征在于，所述第一驱动装置与所述第二驱动装置于作动时的位移行程相同。

4.如权利要求1所述的晶圆清洗设备，其特征在于，所述压力值是当所述毛刷组与所述晶圆接触时反馈至所述荷重计而获得的数值。

5.如权利要求1所述的晶圆清洗设备，其特征在于，所述晶圆清洗设备还包含一摇摆臂，并且所述第一驱动装置与所述第二驱动装置与所述摇摆臂的一端相连。

6.如权利要求5所述的晶圆清洗设备，其特征在于，所述晶圆清洗设备还包含一升降装置，与所述摇摆臂的另一端连接，用于控制所述摇摆臂沿着所述垂直方向升降，连带地使所述第一驱动装置和所述第二驱动装置同步升降。

7.如权利要求6所述的晶圆清洗设备，其特征在于，所述主机与所述升降装置电性连接，且所述主机根据所述压力值控制所述升降装置作动以带动所述毛刷组相对所述晶圆沿着所述垂直方向运动。

8.一种控制晶圆清洗设备的毛刷组的方法，其特征在于，包含：

提供一第一驱动装置、一第二驱动装置、一荷重计、和一主机，其中所述第一驱动装置与所述毛刷组连接，所述第二驱动装置与所述荷重计连接，所述荷重计的一端与所述毛刷组接触，以及所述主机与所述荷重计电性连接；

驱动所述第一驱动装置和所述第二驱动装置以分别带动所述毛刷组和所述荷重计朝靠近所述晶圆的方向移动；

通过所述荷重计侦测当所述毛刷组与所述晶圆接触时反馈至所述荷重计上的压力值；以及

所述主机根据所述压力值控制所述毛刷组相对所述晶圆沿着一垂直方向运动，

其中所述第一驱动装置具备缓冲下压力之功能，以及所述第二驱动装置不具备缓冲下压力之功能，以及其中所述第一驱动装置包含一气压缸和一气流调整阀，所述气压缸与所述毛刷组连接，以及所述气流调整阀与所述气压缸连接，其中当所述毛刷组承受冲击力时，所述气流调整阀调整输入至所述气压缸的气流量，并产生泄压动作以将气压缸内的部分气体排除，进而带动所述毛刷组朝远离所述晶圆的方向移动。

9.如权利要求8所述的控制晶圆清洗设备的毛刷组的方法，其特征在于，所述第一驱动装置与所述第二驱动装置相邻，并且所述第一驱动装置与所述第二驱动装置同步作动。

10.如权利要求9所述的控制晶圆清洗设备的毛刷组的方法，其特征在于，所述第一驱动装置与所述第二驱动装置于作动时的位移行程相同。

11.如权利要求8所述的控制晶圆清洗设备的毛刷组的方法，其特征在于，所述方法还包含提供一摇摆臂和一升降装置，并且所述第一驱动装置与所述第二驱动装置与所述摇摆臂的一端相连，所述升降装置与所述摇摆臂的另一端连接，以及所述主机与所述升降装置电性连接。

12.如权利要求11所述的控制晶圆清洗设备的毛刷组的方法，其特征在于，在驱动所述第一驱动装置和所述第二驱动装置以分别带动所述毛刷组和所述荷重计朝靠近所述晶圆的方向移动之后还包含：所述主机控制所述升降装置沿着所述垂直方向下降，直到所述毛刷组与所述晶圆接触。

13.如权利要求11所述的控制晶圆清洗设备的毛刷组的方法，其特征在于，当所述主机侦测到所述压力值大于一预设值时，所述主机控制所述升降装置沿着所述垂直方向上升，以带动所述毛刷组朝远离所述晶圆的方向移动。

14.如权利要求11所述的控制晶圆清洗设备的毛刷组的方法，其特征在于，当所述主机侦测到所述压力值小于一预设值时，所述主机控制所述升降装置沿着所述垂直方向下降，以带动所述毛刷组朝靠近所述晶圆的方向移动。

15.一种晶圆清洗设备，其特征在于，包含：

一毛刷组，与一第一驱动装置连接，且通过所述第一驱动装置的驱动带动所述毛刷组相对于一晶圆沿着一垂直方向运动，所述毛刷组用来刷去在所述晶圆上的残留物；

一荷重计，与一第二驱动装置连接，且通过所述第二驱动装置的驱动带动所述荷重计沿着所述垂直方向运动，其中所述荷重计的一端与所述毛刷组接触以侦测所述毛刷组施加在所述荷重计上的压力值；以及

一主机，与所述荷重计电性连接，用于根据所述压力值控制所述毛刷组相对所述晶圆沿着所述垂直方向改变施加在所述晶圆上的压力，

其中所述第一驱动装置具备缓冲下压力之功能，以及所述第二驱动装置不具备缓冲下压力之功能，以及其中所述第一驱动装置包含一气压缸和一气流调整阀，所述气压缸与所述毛刷组连接，以及所述气流调整阀与所述气压缸连接，其中所述气流调整阀调整输入至所述气压缸的气流量，并且可在所述毛刷组承受冲击力时产生泄压动作以将气压缸内的部分气体排除，进而带动所述毛刷组朝远离所述晶圆的方向移动。

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