CN112736017A - 一种用于单晶圆片背面清洁机构及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于单晶圆片背面清洁机构，涉及到半导体技术领域，包括清洗液回收机构、晶圆承载平台、晶圆正面清洗机构、晶圆背面清洗机构、转动轴组和晶圆定位器，其中，清洗液回收机构的内部设有一容纳腔，晶圆承载平台可升降地设于容纳腔内，在晶圆承载平台的上端还设有晶圆定位器，晶圆承载平台的下端设有转动轴组，晶圆承载平台的上端设有晶圆背面清洗机构，且晶圆背面清洗机构连接转动轴组，晶圆承载平台的上侧设有晶圆正面清洗机构。本发明能够保证晶圆片的正面以及背面的清洗的一致性，能够实现晶圆片的双面的清洗，同时也能够实现不同类型的清洗液的回收，能够提升洁净度。

Description

一种用于单晶圆片背面清洁机构及其使用方法

技术领域

本发明涉及到半导体技术领域，尤其涉及到一种用于单晶圆片背面清洁机构及其使用方法。

背景技术

在半导体清洗工艺,尤其是高阶晶圆产品如逻辑集成电路,存储,功率器件等相关的晶圆产品,在制造过程中,透过繁复的各种光刻,湿法,沉积,氧化等相关的工艺进行处理,然而每一段点的接续工艺都需要透过湿法工艺进行处理,确保后续的工艺良率的正确性与再现性。

在半导体湿法工艺中,对晶圆背部的湿法清洗的要求,其多使用在单片清洗设备的实际运用,故建立一种有效的晶圆背面与正面端面清洗一致性的能力为一现行的高阶半导体湿法工艺所需要关注的要点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于单晶圆片背面清洁机构及其使用方法，用于解决上述技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种用于单晶圆片背面清洁机构，包括清洗液回收机构、晶圆承载平台、晶圆正面清洗机构、晶圆背面清洗机构、转动轴组和晶圆定位器，其中，所述清洗液回收机构的内部设有一容纳腔，所述晶圆承载平台可升降地设于所述容纳腔内，在所述晶圆承载平台的上端还设有所述晶圆定位器，所述晶圆承载平台的下端设有所述转动轴组，所述晶圆承载平台的上端设有所述晶圆背面清洗机构，且所述晶圆背面清洗机构连接所述转动轴组，所述晶圆承载平台的上侧设有所述晶圆正面清洗机构。

作为优选，所述晶圆背面清洗机构包括晶圆支撑管件，其中，所述晶圆支撑管件沿所述转动轴组轴向方向贯穿所述转动轴组，且所述晶圆支撑管件的一端贯穿所述晶圆承载平台并延伸至所述晶圆承载平台的上侧。

作为进一步的优选，所述晶圆背面清洗机构还包括第一管件外壳，所述晶圆支撑管件的一端的外缘套设有所述第一管件外壳，且所述第一管件外壳的外缘开设有一倾斜设置的第一喷气口。

作为进一步的优选，所述第一管件外壳的上端设有若干喷液管件。

作为进一步的优选，还包括第二管件外壳，所述晶圆支撑管件的一端的外缘还套设有所述第二管件外壳，且所述第二管件外壳设于所述第一管件外壳的下端，所述第二管件外壳的下端嵌设于所述晶圆承载平台内。

作为进一步的优选，所述第一管件外壳与所述第二管件外壳之间形成一第二喷气口。

作为优选，还包括升降机构，所述容纳腔内还设有所述升降机构，所述升降机构与所述转动轴组连接。

作为优选，所述清洗液回收机构的内部设有设有若干个清洗液回收腔，且若干个清洗液回收腔同轴设置，若干所述清洗液回收腔位于所述容纳腔的外侧。

一种用于单晶圆片背面清洁机构的使用方法，所述使用方法包括：

S1、将晶圆片放置在所述晶圆定位器的上侧；

S2.1、当采用第一种清洗液清洗所述晶圆片时，升降机构驱动所述晶圆承载平台带动所述晶圆片上升或下降，使得所述晶圆片与回收所述第一种清洗液的清洗液回收腔相正对，然后再同时启动所述晶圆正面清洗机构和所述晶圆背面清洗机构，使得所述晶圆片处于悬浮状态；

S2.2、当采用第二种清洗液清洗所述晶圆片时，所述升降机构驱动所述晶圆承载平台带动所述晶圆片上升或下降，使得所述晶圆片与回收所述第二种清洗液的清洗液回收腔相正对，然后再同时启动所述晶圆正面清洗机构和所述晶圆背面清洗机构，使得所述晶圆片处于悬浮状态。

上述技术方案具有如下优点或有益效果：

(1)本发明中，能够保证晶圆片的正面以及背面的清洗的一致性；

(2)本发明中，能够实现晶圆片的双面的清洗，同时也能够实现不同类型的清洗液的回收，能够提升洁净度；

(3)本发明中，晶圆片背面清洗可同时解决晶圆片正面清洗的颗粒堆积于底部的问题；

(4)本发明中，晶圆承载平台能够在清洗液回收机构内上下移动，可实现对不同类型的清洗液的分类回收。

附图说明

图1是本发明用于单晶圆片背面清洁机构的结构示意图；

图2是本发明中的清洗液回收机构的结构示意图；

图3是本发明中的晶圆正面清洗机构与晶圆背面清洗机构配合的结构示意图；

图4是本发明中的晶圆背面清洗机构的俯视图；

图5是本发明中的外罩的结构示意图。

图中：1、清洗液回收机构；11、容纳腔；12、清洗液回收腔；13、壳体结构；14、第一防溅板；15、第二防溅板；16、微型喷嘴；17、导流管；18、外罩；19、倾斜式喷嘴；190、水管；191、隔离环圈；2、晶圆承载平台；3、晶圆正面清洗机构；4、晶圆背面清洗机构；41、晶圆支撑管件；42、第一管件外壳；43、第一喷气口；44、喷液管件；45、第二管件外壳；46、真空区域；47、第一晶圆承载平台定位器；48、第二晶圆承载平台定位器、5、转动轴组；6、晶圆定位器；7、升降机构；8、纳米水分子发生器；9、晶圆片。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等，其所指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，如出现术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1是本发明用于单晶圆片背面清洁机构的结构示意图；图2是本发明中的清洗液回收机构的结构示意图；图3是本发明中的晶圆正面清洗机构与晶圆背面清洗机构配合的结构示意图；图4是本发明中的晶圆背面清洗机构的俯视图；图5是本发明中的外罩的结构示意图。，请参见图1至图5所示，示出了一种较佳的实施例，示出的一种用于单晶圆片背面清洁机构，包括清洗液回收机构1、晶圆承载平台2、晶圆正面清洗机构3、晶圆背面清洗机构4、转动轴组5和晶圆定位器6，其中，清洗液回收机构1的内部设有一容纳腔11，晶圆承载平台2可升降地设于容纳腔11内，在晶圆承载平台2的上端还设有晶圆定位器6，晶圆承载平台2的下端设有转动轴组5，晶圆承载平台2的上端设有晶圆背面清洗机构4，且晶圆背面清洗机构4连接转动轴组5，晶圆承载平台2的上侧设有晶圆正面清洗机构3。本发明中，清洗液回收机构1能够分类回收不同类型的清洗液，例如酸性清洗液、碱性清洗液、超纯水清洗液等。晶圆承载平台2用于搭载晶圆片，晶圆片的清洗工作均是在晶圆承载平台2上完成，而晶圆正面清洗机构3用于对晶圆片的正面进行清洗，晶圆背面清洗机构4用于对晶圆片的背面进行清洗。本实施例中，晶圆正面清洗机构3和晶圆背面清洗机构4同时工作，不破坏伯努利原理。转动轴组5用于控制晶圆承载平台2的旋转，使得在清洗的过程中，实现晶圆片的旋转。晶圆定位器6用于限制晶圆片，放置晶圆片在清洗的过程中脱离晶圆承载平台2。晶圆正面清洗机构3和晶圆背面清洗机构4在工作时会产生一定的压力差，使得晶圆片在晶圆正面清洗机构3与晶圆背面清洗机构4之间形成悬浮状态。本实施例中的晶圆正面清洗机构3采用喷嘴。

进一步，作为一种较佳的实施方式，晶圆背面清洗机构4包括晶圆支撑管件41，其中，晶圆支撑管件41沿转动轴组5轴向方向贯穿转动轴组5，且晶圆支撑管件41的一端贯穿晶圆承载平台2并延伸至晶圆承载平台2的上侧。本实施例中，晶圆支撑管件41用于喷射氮气，使得晶圆支撑管件41的一端与晶圆片之间形成真空区域46，通过氮气吹送，其不会破坏伯努利原理。本实施例中，在晶圆支撑管件41吹送的氮气由晶圆片的背面的中部向晶圆片的外围扩散，能够有效的去除晶圆片背面的脏污及水珠，实现对晶圆片的背面的干燥。

进一步，作为一种较佳的实施方式，晶圆背面清洗机构4还包括第一管件外壳42，晶圆支撑管件41的一端的外缘套设有第一管件外壳42，且第一管件外壳42的外缘开设有一倾斜设置的第一喷气口43。本实施例中，第一喷气口43用于吹送氮气，如图3所示，第一喷气口43吹送的氮气呈斜向喷射，可以使得将黏附在晶圆背面的脏污带走。

进一步，作为一种较佳的实施方式，第一管件外壳42的上端设有若干喷液管件44。本实施例中，每一喷液管件44均可喷射一种清洗液，可以根据需要配置喷液管件44的数量。喷液管件44喷射的清洗液可用于清洗晶圆背面的脏污。本实施例中，还包括若干软管，若干软管穿过转动轴组5、第二管件外壳45以及第一管件外壳42并与若干喷液管件44连接，用于为喷液管件44输送清洗液，设置的软管具有伸缩功能，不会影响晶圆承载平台2的升降动作。

进一步，作为一种较佳的实施方式，还包括第二管件外壳45，晶圆支撑管件41的一端的外缘还套设有第二管件外壳45，且第二管件外壳45设于第一管件外壳42的下端，第二管件外壳45的下端嵌设于晶圆承载平台2内。

进一步，作为一种较佳的实施方式，第一管件外壳42与第二管件外壳45之间形成一第二喷气口(图中未标出)。本实施例中，设置的第二喷气口用于吹送氮气，如图3所示，第二喷气口吹送的氮气与第一喷气口43吹送的氮气相配合在晶圆片的背面形成气流循环，可以有效地带走脏污，能够放置脏污在第一管件外壳42和第二管件外壳45的表面堆积。本实施例中，通过第二喷气口吹送氮气，也可以增强晶圆支撑管件41与晶圆片背面之间的真空区域46的稳定性。本实施例中，晶圆正面清洗机构3清洗晶圆片正面时，晶圆片正面的脏污在离心力的作用下会堆积在晶圆片的外缘，而通过晶圆支撑管件41、第一喷气口43和第二喷气口的设置，可以有效的去除晶圆片的外缘的脏污，能够放置晶圆片正面的脏污在晶圆片的外缘堆积。本实施例中，第一喷气口43以及第二喷气口均可通过软管连接。

进一步，作为一种较佳的实施方式，还包括升降机构7，容纳腔11内还设有升降机构7，升降机构7与转动轴组5连接。本实施例中的升降机构7为现有结构，例如气缸等，其用于驱动晶圆承载平台2上下移动。转动轴组5的转动可通过驱动机构驱动，例如电机、马达等。

进一步，作为一种较佳的实施方式，清洗液回收机构1的内部设有设有若干个清洗液回收腔12，且若干个清洗液回收腔12同轴设置，若干清洗液回收腔12位于容纳腔11的外侧。如图2所示，若干个清洗液回收腔12由上至下依次设置，且若干个清洗液回收腔12之间相互独立。每一个清洗液回收腔12可回收一种类型的清洗液，通过设置若干个清洗液回收腔12，可以实现将多种清洗液进行分类回收。

下面说明本发明较佳的使用方法：

一种用于单晶圆片背面清洁机构的使用方法，使用方法包括：

S1、将晶圆片9放置在晶圆定位器6的上侧；

S2.1、当采用第一种清洗液清洗晶圆片9时，升降机构7驱动晶圆承载平台2带动晶圆片上升或下降，使得晶圆片9与回收第一种清洗液的清洗液回收腔12相正对，然后再同时启动晶圆正面清洗机构3和晶圆背面清洗机构4，使得晶圆片9处于悬浮状态；本实施例中，晶圆片9的正面以及背面上的清洗液会在旋转形成的离心力的作用下进入清洗液回收腔12内。本实施例中的清洗液的类型可以为若干种。

S2.2、当采用第二种清洗液清洗晶圆片9时，升降机构7驱动晶圆承载平台2带动晶圆片9上升或下降，使得晶圆片9与回收第二种清洗液的清洗液回收腔12相正对，然后再同时启动晶圆正面清洗机构3和晶圆背面清洗机构4，使得晶圆片9处于悬浮状态。

以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的保护范围及实施方式。

本发明在上述实施例的基础上还具有如下的较佳的实施方式。

进一步，作为一种较佳的实施方式，还包括第一晶圆承载平台定位器47和第二晶圆承载平台定位器48，如图3所示，第一晶圆承载平台定位器47设于晶圆承载平台2的下端，第二晶圆承载平台定位器48设于第一晶圆承载平台定位器47的下端，且转动轴组5贯穿第一晶圆承载平台定位器47和第二晶圆承载平台定位器48并与晶圆承载平台2连接。

进一步，作为一种较佳的实施方式，还包括若干的排液管路(图中未标出)，且每一排液管路分别与一清洗液回收腔12连接，用于及时的将清洗液回收腔12内的清洗液排出。

进一步，作为一种较佳的实施方式，还包括挡流板机构，其中，挡流板机构包括一呈环状的壳体结构13。在壳体结构13内侧壁的中部设有倾斜设置的第一防溅板14，第一防溅板14由上至下向远离壳体结构13的轴向方向倾斜设置，如图2所示，壳体结构13的上侧向内倾斜，使得壳体结构13的上端的开口小于下端的开口。壳体结构13的内侧壁的上侧呈弧形结构，便于清洗液回流滴落。壳体结构13的上侧内壁与第一防溅板14的上侧壁之间形成一用于回收清洗液的槽道。本实施例中，挡流板机构设于清洗液回收机构1的上侧，且挡流板机构的下侧设于清洗液回收机构1的内侧。

进一步，作为一种较佳的实施方式，还包括若干第二防溅板15，在清洗液回收机构1的内侧由上至下依次设有若干第二防溅板15，且若干第二防溅板15位于挡流板机构的下侧，其中，第一防溅板14与位于最上层的第二防溅板15之间以及每相邻的两第二防溅板15之间分别形成一清洗液回收腔12。如图2所示，若干清洗液回收腔12的中部形成容纳腔11。

进一步，作为一种较佳的实施方式，每一第二防溅板15的外侧壁上分别设有若干微型喷嘴16。本实施例中，设置的微型喷嘴16用于喷射超纯水清洗液，用于对清洗液回收腔12的内壁进行清洗。如图2所示，微型喷嘴16设置在第二防溅板15的外侧壁的上侧。

进一步，作为一种较佳的实施方式，还包括若干导流管17，在每一个第二防溅板15内均设有一个导流管17，且每一第二防溅板15内还均设有一液体缓存腔，且液体缓存腔与微型喷嘴16相正对，导流管17将超纯水导入液体缓存腔内，并由微型喷嘴16喷出。本实施例中，设置液体缓存腔可以为超纯属提供一定的压力，便于超纯水喷出。

进一步，作为一种较佳的实施方式，还包括外罩18，如图2所示，外罩18设于容纳腔11内，且外罩18可套设于升降机构7的外侧，外罩18可随升降机构7的进行升降。

进一步，作为一种较佳的实施方式，还包括倾斜式喷嘴19，在外罩18的上端的外缘设有呈环状的水管190，在水管190上均匀的设有若干倾斜式喷嘴19，若干倾斜式喷嘴19呈环形阵列，每一倾斜式喷嘴19由下至上均向远离水管190的轴向方向倾斜设置。当外罩18带动倾斜式喷嘴19升降时，倾斜式喷嘴19能够对清洗液回收腔12的端部进行清洗。本实施例中，如图2所示，清洗液回收腔12的端部是指清洗液回收腔12靠近外罩18的一侧。本实施例中，通过设置倾斜式喷嘴19，可实现对清洗液回收腔12盲区的清洗。

进一步，作为一种较佳的实施方式，还包括纳米水分子发生器8，如图1所示，纳米水分子发生器8与水管190连接，用于向水管190内提供纳米水分子，可以提高倾斜式喷嘴19的清洗效果。

进一步，作为一种较佳的实施方式，还包括隔离环圈191，每一个第二防溅板15的内侧壁上分别设有一个隔离环圈191。如图2所示，隔离环圈191可以防止清洗液回收腔12内的清洗液溅射到外面。隔离环圈191的中部采用弧形过渡，可以使得隔离环圈191上黏附的液体迅速滴落。

以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种用于单晶圆片背面清洁机构，其特征在于，包括清洗液回收机构、晶圆承载平台、晶圆正面清洗机构、晶圆背面清洗机构、转动轴组和晶圆定位器，其中，所述清洗液回收机构的内部设有一容纳腔，所述晶圆承载平台可升降地设于所述容纳腔内，在所述晶圆承载平台的上端还设有所述晶圆定位器，所述晶圆承载平台的下端设有所述转动轴组，所述晶圆承载平台的上端设有所述晶圆背面清洗机构，且所述晶圆背面清洗机构连接所述转动轴组，所述晶圆承载平台的上侧设有所述晶圆正面清洗机构。

2.如权利要求1所述的用于单晶圆片背面清洁机构，其特征在于，所述晶圆背面清洗机构包括晶圆支撑管件，其中，所述晶圆支撑管件沿所述转动轴组轴向方向贯穿所述转动轴组，且所述晶圆支撑管件的一端贯穿所述晶圆承载平台并延伸至所述晶圆承载平台的上侧。

3.如权利要求2所述的用于单晶圆片背面清洁机构，其特征在于，所述晶圆背面清洗机构还包括第一管件外壳，所述晶圆支撑管件的一端的外缘套设有所述第一管件外壳，且所述第一管件外壳的外缘开设有一倾斜设置的第一喷气口。

4.如权利要求3所述的用于单晶圆片背面清洁机构，其特征在于，所述第一管件外壳的上端设有若干喷液管件。

5.如权利要求3所述的用于单晶圆片背面清洁机构，其特征在于，还包括第二管件外壳，所述晶圆支撑管件的一端的外缘还套设有所述第二管件外壳，且所述第二管件外壳设于所述第一管件外壳的下端，所述第二管件外壳的下端嵌设于所述晶圆承载平台内。

6.如权利要求5所述的用于单晶圆片背面清洁机构，其特征在于，所述第一管件外壳与所述第二管件外壳之间形成一第二喷气口。

7.如权利要求1所述的用于单晶圆片背面清洁机构，其特征在于，还包括升降机构，所述容纳腔内还设有所述升降机构，所述升降机构与所述转动轴组连接。

8.如权利要求1所述的用于单晶圆片背面清洁机构，其特征在于，所述清洗液回收机构的内部设有设有若干个清洗液回收腔，且若干个清洗液回收腔同轴设置，若干所述清洗液回收腔位于所述容纳腔的外侧。

9.一种用于单晶圆片背面清洁机构的使用方法，其特征在于，包括权利要求1-8任意一项所述的用于单晶圆片背面清洁机构，所述使用方法包括：

S1、将晶圆片放置在所述晶圆定位器的上侧；

S2.1、当采用第一种清洗液清洗所述晶圆片时，升降机构驱动所述晶圆承载平台带动所述晶圆片上升或下降，使得所述晶圆片与回收所述第一种清洗液的清洗液回收腔相正对，然后再同时启动所述晶圆正面清洗机构和所述晶圆背面清洗机构，使得所述晶圆片处于悬浮状态；

S2.2、当采用第二种清洗液清洗所述晶圆片时，所述升降机构驱动所述晶圆承载平台带动所述晶圆片上升或下降，使得所述晶圆片与回收所述第二种清洗液的清洗液回收腔相正对，然后再同时启动所述晶圆正面清洗机构和所述晶圆背面清洗机构，使得所述晶圆片处于悬浮状态。

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