CN112563154A - 晶圆清洗装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种晶圆清洗装置，晶圆清洗装置包括刷头组件及驱动组件；刷头组件包括第一刷头及第二刷头，第二刷头以第一刷头为中心并围绕第一刷头设置；驱动组件与第一刷头连接，用于控制第一刷头的旋转及升降；驱动组件还与第二刷头连接，用于控制第二刷头的旋转。上述的晶圆清洗装置能够对晶圆进行清洗，且能够避免第一刷头刮伤晶圆。

Description

晶圆清洗装置

技术领域

本申请涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种晶圆清洗装置。

背景技术

在半导体制造过程中，晶圆经涂布工艺后，其背部可能沾染污染物，如不对晶背的污染物进行清洗处理，则晶圆在光刻工艺中容易造成散焦或其他缺陷。现有的晶圆清洗装置在对晶背的清洗过程中，容易在晶背上留下划痕，造成对晶圆的损伤。

发明内容

基于此，有必要针对现有的晶圆清洗装置在对晶背的清洗过程中，容易在晶背上留下划痕的问题，提供一种晶圆清洗装置。

一种晶圆清洗装置，包括：

刷头组件，包括第一刷头及第二刷头，所述第二刷头以所述第一刷头为中心并围绕所述第一刷头设置；及

驱动组件，与所述第一刷头连接，用于控制所述第一刷头的旋转及升降；所述驱动组件还与所述第二刷头连接，用于控制所述第二刷头的旋转。

在其中一个实施例中，所述驱动组件包括：

旋转轴，分别与所述第一刷头及所述第二刷头连接；

传感器，设置于所述旋转轴中，用于感测所述第一刷头与晶圆的作用力；及

驱动器，分别与所述旋转轴连接及与所述传感器电连接，用于根据所述作用力控制所述旋转轴的上升位移或下降位移。

在其中一个实施例中，所述驱动器还用于控制所述旋转轴的旋转速度及所述旋转轴的移动。

在其中一个实施例中，还包括喷嘴组件，所述喷嘴组件包括机械臂及抛光液喷嘴；

所述机械臂与所述驱动器连接，所述驱动器还用于控制所述机械臂的移动；

所述抛光液喷嘴设置于所述机械臂上，所述驱动器还用于当所述第一刷头与所述晶圆作用时，控制所述抛光液喷嘴向所述晶圆喷抛光液。

在其中一个实施例中，所述喷嘴组件还包括：

去离子喷嘴，设置于所述机械臂上，所述驱动器还用于当所述第二刷头与所述晶圆作用时，控制所述去离子喷嘴向所述晶圆喷去离子水。

在其中一个实施例中，所述喷嘴组件还包括：

气体喷嘴，设置于所述机械臂上，所述驱动器还用于当所述第一刷头及所述第二刷头对所述晶圆清洗完成后，控制所述气体喷嘴向所述晶圆喷气体。

在其中一个实施例中，所述第一刷头与所述晶圆作用时，所述第一刷头的旋转速度小于400rpm；所述第二刷头与所述晶圆作用时，所述第二刷头的旋转速度小于1500rpm。

在其中一个实施例中，所述第二刷头的数量为多个，每个第二刷头为扇形刷头。

在其中一个实施例中，所述第一刷头呈圆柱状，所述第一刷头的直径小于或等于6厘米。

在其中一个实施例中，所述抛光液喷嘴的直径小于或等于3厘米。

上述的晶圆清洗装置包括刷头组件及驱动组件，刷头组件包括第一刷头及第二刷头，第二刷头以第一刷头为中心并围绕第一刷头设置，驱动组件分别与第一刷头及第二刷头连接，驱动组件用于控制第一刷头的旋转及控制第二刷头的旋转，以使得第一刷头与晶圆相互摩擦作用或使得第二刷头与晶圆相互摩擦作用，从而对晶圆进行清洗。驱动组件还用于控制第一刷头的升降，从而调节第一刷头与晶圆的作用力，避免第一刷头刮伤晶圆。

附图说明

图1为一实施例中的晶圆清洗装置与晶圆的结构示意图；

图2为一实施例中的刷头组件与旋转轴的剖视图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的较佳实施方式。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本申请的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。

请参阅图1，图1为一实施例中的晶圆清洗装置与晶圆的结构示意图。晶圆清洗装置设置于晶圆101的一侧，即若用于对晶圆101背部进行清洗，则晶圆清洗装置设置于晶圆101背部的下方，晶圆101背部也称晶背。晶圆清洗装置包括刷头组件10、驱动组件20及喷嘴组件30。

刷头组件10包括第一刷头11及第二刷头12，第二刷头12以第一刷头11为中心并围绕第一刷头11设置。

第一刷头11由抛光材料制成，如抛光布轮、尼龙轮、麻轮、线轮等。第一刷头11呈圆柱状，且第一刷头11的直径小于或等于6厘米。由于晶圆101的形状为圆形，第一刷头11设置成圆柱状，可以更好地配合晶圆101的边缘进行清洗，从而不需设置较大的面积，也能有效对晶圆101进行清洗。

第二刷头12由聚乙烯醇材料制成。在一实施例中，第二刷头12的数量为多个，每个第二刷头12为扇形刷头，扇形状的刷头使得第二刷头12的清洗面积大，清洗效率高。第二刷头12关于第一刷头11对称分布，相邻两个扇形刷头之间成10度的夹角，扇形刷头的数量大于或等于4个。在其他实施方式中，第二刷头12可以是围绕第一刷头11的圆环形刷头或其他的形状。

驱动组件20与第一刷头11连接，用于控制第一刷头11的旋转及升降。驱动组件20还与第二刷头12连接，用于控制第二刷头12的旋转。当晶背上存在难以去除的污染物时，驱动组件20控制第一刷头11上升，以使第一刷头11所在的平面高于第二刷头12所在的平面，从而第一刷头11与晶背接触，同时驱动组件20控制第一刷头11旋转，从而第一刷头11与晶背相互作用，即第一刷头11与晶背相互摩擦，将污染物去除。当第一刷头11清洗完毕后，驱动组件20控制第一刷头11下降，使得第一刷头11所在的平面低于第二刷头12所在的平面，并使第二刷头12与晶背接触，同时控制第二刷头12的旋转，第二刷头12与晶背产生摩擦作用，从而进一步清洗晶背上没有清除的污染物。

具体的，驱动组件20包括旋转轴21、传感器22及驱动器23。

请同时参阅图2，旋转轴21分别与第一刷头11及第二刷头12连接。旋转轴21可以是圆柱状结构，第一刷头11连接于旋转轴21的一端。刷头组件10还包括圆环状的连接部13，第二刷头12连接于连接部13的圆环外侧，旋转轴21设置有第一刷头11的一端穿过连接部13的圆环内侧，并与连接部13转动连接。连接部13可以是齿轮。第一刷头11、连接部13及旋转轴21的中轴线为同一条直线。旋转轴21的转动同时带动第一刷头11和第二刷头12的旋转。

传感器22设置于旋转轴21中，用于感测第一刷头11与晶圆101的作用力。当第一刷头11与晶圆101接触作用，对晶圆101施加压力时，晶圆101反作用于第一刷头11，传感器22通过感测第一刷头11传导于旋转轴21中的反作用力，从而检测第一刷头11与晶圆101的作用力。所述作用力为压力，传感器22可以是压力传感器22。

驱动器23分别与旋转轴21连接及与传感器22电连接。驱动器23可以是与旋转轴21远离第一刷头11的一端连接。驱动器23用于根据作用力控制旋转轴21的上升位移或下降位移。传感器22将检测到的作用力传输至驱动器23，驱动器23根据该作用力调节旋转轴21的上升位移或下降位移，以使得第一刷头11与晶圆101的作用力能够清除污染物而不至于刮伤晶圆101。

驱动器23可以包括控制器及驱动件，其中，控制器与传感器22电连接，控制器可以是微控制单元。驱动件可以是气缸。

驱动器23还用于控制旋转轴21的旋转速度及旋转轴21的移动。当第一刷头11与晶圆101作用时，第一刷头11的旋转速度小于400rpm，以避免第一刷头11的旋转速度过大，刮伤晶圆101。当第二刷头12与晶圆101作用时，第二刷头12的旋转速度小于1500rpm，能够保证对晶圆101的清洗速度同时保证第二刷头12的寿命。第一刷头11的旋转速度等于旋转轴21的旋转速度。驱动器23控制旋转轴21的移动，即旋转轴21可以在晶背下方水平移动，进而带动刷头组件10在晶背下方移动，从而能够对晶背的设定区域进行清洗。

喷嘴组件30包括机械臂31、抛光液喷嘴32、去离子喷嘴33及气体喷嘴34。

机械臂31与驱动器23连接，驱动器23还用于控制机械臂31的移动。抛光液喷嘴32设置于机械臂31上，驱动器23还用于当第一刷头11与晶圆101作用时，控制抛光液喷嘴32向晶圆101喷抛光液。当晶圆清洗装置需要对晶背的某一区域进行清洗时，驱动器23控制旋转轴21移动至该区域，并控制旋转轴21上升，以使得第一刷头11与该区域相互作用，同时，驱动器23控制机械臂31移动至该区域附近，并使得抛光液喷嘴32位于机械臂31与晶背之间，以向晶背喷抛光液。

抛光液包括抛光剂及活性剂。抛光液中所含的颗粒的直径为20-60nm。抛光剂可包括二氧化铈，当抛光液包含二氧化铈时，抛光液有利于第一刷头11快速清除晶背上的二氧化硅污染物，二氧化铈的含量小于抛光液的1％。由于抛光液通常能够与晶圆101上的污染物发生化学反应，因此，当第一刷头11对晶背进行清洗时，抛光液溶解污染物，利于第一刷头11将污染物清除。

抛光液喷嘴32的直径小于或等于3厘米，因此，便于机械臂31移动抛光液喷嘴32。

去离子喷嘴33设置于机械臂31上，驱动器23还用于当第二刷头12与晶圆101作用时，控制去离子喷嘴33向晶圆101喷去离子水。当第二刷头12与晶圆101作用时，驱动器23控制机械臂31移动至刷头组件10附近，并控制去离子喷嘴33向晶背喷去离子水。去离子水有助于第二刷头12清除抛光液残留物或其他杂质。

气体喷嘴34设置于机械臂31上，驱动器23还用于当第一刷头11及第二刷头12对晶圆101清洗完成后，控制气体喷嘴34向晶圆101喷气体。当第一刷头11及第二刷头12对晶圆101清洗完成后，晶圆101上残留有水分，气体喷嘴34向晶圆101喷气体，以对晶圆101进行风干。气体可例如是氮气。

需要说明的是，抛光液喷嘴32、去离子喷嘴33及气体喷嘴34工作时位于机械臂31与晶背之间，且抛光液喷嘴32、去离子喷嘴33及气体喷嘴34均不与晶背接触，以避免抛光液喷嘴32、去离子喷嘴33及气体喷嘴34划伤晶圆101。

本申请的晶圆清洗装置包括刷头组件10及驱动组件20，刷头组件10包括第一刷头11及第二刷头12，第二刷头12以第一刷头11为中心并围绕第一刷头11设置，驱动组件20分别与第一刷头11及第二刷头12连接，驱动组件20用于控制第一刷头11的旋转及控制第二刷头12的旋转，以使得第一刷头11与晶圆101相互摩擦作用或使得第二刷头12与晶圆101相互摩擦作用，从而对晶圆101进行清洗。驱动组件20还用于控制第一刷头11的升降，从而调节第一刷头11与晶圆101的作用力，避免第一刷头11刮伤晶圆101。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种晶圆清洗装置，其特征在于，包括：

刷头组件，包括第一刷头及第二刷头，所述第二刷头以所述第一刷头为中心并围绕所述第一刷头设置；及

驱动组件，与所述第一刷头连接，用于控制所述第一刷头的旋转及升降；所述驱动组件还与所述第二刷头连接，用于控制所述第二刷头的旋转。

2.根据权利要求1所述的晶圆清洗装置，其特征在于，所述驱动组件包括：

旋转轴，分别与所述第一刷头及所述第二刷头连接；

传感器，设置于所述旋转轴中，用于感测所述第一刷头与晶圆的作用力；及

驱动器，分别与所述旋转轴连接及与所述传感器电连接，用于根据所述作用力控制所述旋转轴的上升位移或下降位移。

3.根据权利要求2所述的晶圆清洗装置，其特征在于，所述驱动器还用于控制所述旋转轴的旋转速度及所述旋转轴的移动。

4.根据权利要求3所述的晶圆清洗装置，其特征在于，还包括喷嘴组件，所述喷嘴组件包括机械臂及抛光液喷嘴；

所述机械臂与所述驱动器连接，所述驱动器还用于控制所述机械臂的移动；

所述抛光液喷嘴设置于所述机械臂上，所述驱动器还用于当所述第一刷头与所述晶圆作用时，控制所述抛光液喷嘴向所述晶圆喷抛光液。

5.根据权利要求4所述的晶圆清洗装置，其特征在于，所述喷嘴组件还包括：

去离子喷嘴，设置于所述机械臂上，所述驱动器还用于当所述第二刷头与所述晶圆作用时，控制所述去离子喷嘴向所述晶圆喷去离子水。

6.根据权利要求5所述的晶圆清洗装置，其特征在于，所述喷嘴组件还包括：

气体喷嘴，设置于所述机械臂上，所述驱动器还用于当所述第一刷头及所述第二刷头对所述晶圆清洗完成后，控制所述气体喷嘴向所述晶圆喷气体。

7.根据权利要求1所述的晶圆清洗装置，其特征在于，所述第一刷头与所述晶圆作用时，所述第一刷头的旋转速度小于400rpm；所述第二刷头与所述晶圆作用时，所述第二刷头的旋转速度小于1500rpm。

8.根据权利要求1所述的晶圆清洗装置，其特征在于，所述第二刷头的数量为多个，每个第二刷头为扇形刷头。

9.根据权利要求1所述的晶圆清洗装置，其特征在于，所述第一刷头呈圆柱状，所述第一刷头的直径小于或等于6厘米。

10.根据权利要求4所述的晶圆清洗装置，其特征在于，所述抛光液喷嘴的直径小于或等于3厘米。

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