CN112736019B - 一种用于提升单晶圆背面清洁度的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于提升单晶圆背面清洁度的装置，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、晶圆背面清洗机构和转动轴组，其中，晶圆承载平台可升降地设于清洗液回收机构，晶圆承载平台的上端设有晶圆背面清洗机构，晶圆承载平台的下端设有转动轴组；清洗液回收机构包括：外壳体；第一防溅板模组，外壳体的内部设有第一防溅板模组，第一防溅板模组内具有若干第一清洗液回收腔，若干第一清洗液回收腔同轴设置；挡流板机构，挡流板机构可升降地设于外壳体内，且挡流板机构位于清洗液回收腔模组的上侧；排液管路，每一排液管路分别与一第一清洗液回收腔连接。本发明能够保证晶圆片的正面以及背面的清洗的一致性，提升洁净度。

Description

一种用于提升单晶圆背面清洁度的装置
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提升单晶圆背面清洁度的装置。
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提升单晶圆背面清洁度的装置，用于解决上述技术问题。
本发明采用的技术方案如下：
一种用于提升单晶圆背面清洁度的装置，包括清洗液回收机构、晶圆承载平台、晶圆背面清洗机构和转动轴组，其中，所述晶圆承载平台可升降地设于所述清洗液回收机构，所述晶圆承载平台的上端设有所述晶圆背面清洗机构，所述晶圆承载平台的下端设有所述转动轴组；
所述清洗液回收机构包括：
外壳体；
第一防溅板模组，所述外壳体的内部设有所述第一防溅板模组，所述第一防溅板模组内具有若干第一清洗液回收腔，若干所述第一清洗液回收腔同轴设置；
挡流板机构，所述挡流板机构可升降地设于所述外壳体内，且所述挡流板机构位于所述第一防溅板模组的上侧；
排液管路，每一所述排液管路分别与一所述第一清洗液回收腔连接。
作为优选，所述第一防溅板模组包括若干呈环状设置的第一防溅板，若干所述第一防溅板沿所述外壳体的轴向方向设置，且每相邻的两所述第一防溅板之间形成一所述第一清洗液回收腔。
作为优选，所述挡流板机构包括壳体结构，所述壳体结构的上端开口的直径小于所述壳体结构的下端开口的直径。
作为进一步的优选，所述壳体结构的内壁的上侧呈弧形结构。
作为进一步的优选，所述挡流板机构还包括第二防溅板，所述第二防溅板设于所述壳体结构的内壁上，且所述第二防溅板呈环状，所述第二防溅板的上侧壁与所述壳体结构的内壁的上侧之间形成一槽道，所述第二防溅板的下侧壁与所述第一防溅板模组之间形成一第二清洗液回收腔。
作为进一步的优选，还包括隔离环圈，每一所述第一防溅板的下侧壁上分别设有一所述隔离环圈。
作为进一步的优选，还包括第一升降机构，所述第一升降机构设于所述外壳体的外侧，且所述第一升降机构驱动所述壳体结构。
作为优选，若干所述第一清洗液回收腔的中部形成一容纳腔，所述晶圆承载平台设于所述容纳腔内。
作为优选，所述晶圆背面清洗机构包括晶圆支撑管件、第一管件外壳、喷液管件和第二升降机构，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，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，所述第一管件外壳的上端设有若干所述喷液管件，所述第二升降机构设于所述晶圆承载平台的下侧，且所述第二升降机构与所述转动轴组连接。
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是本发明中用于提升单晶圆背面清洁度的装置的内部结构示意图；
图2是本发明中清洗液回收机构的内部结构示意图；
图3是本发明中晶圆背面清洗机构与晶圆正面清洗机构相配合的结构示意图；
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6是图2中A处的放大图。
图中：1、清洗液回收机构；11、外壳体；12、第一清洗液回收腔；13、第一防溅板；14、壳体结构；15、第二防溅板；16、槽道；17、第二清洗液回收腔；18、隔离环圈；19、容纳腔；190、微型喷嘴；191、外罩；192、倾斜式喷嘴；193、水管；2、晶圆承载平台；3、晶圆背面清洗机构；31、晶圆支撑管件；32、第一管件外壳；33、喷液管件；34、第二升降机构；35、真空区域；36、第二管件外壳；37、第一晶圆承载平台定位器；38、第二晶圆承载平台定位器；39、晶圆定位器；390、第一喷气口；4、转动轴组；5、纳米水分子发生器；6、晶圆正面清洗机构；7、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是本发明中用于提升单晶圆背面清洁度的装置的内部结构示意图；图2是本发明中清洗液回收机构的内部结构示意图；图3是本发明中晶圆背面清洗机构与晶圆正面清洗机构相配合的结构示意图；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6是图2中A处的放大图。请参见图1至图6所示，示出了一种较佳的实施例，示出的一种用于提升单晶圆背面清洁度的装置，包括清洗液回收机构1、晶圆承载平台2、晶圆背面清洗机构3和转动轴组4，其中，晶圆承载平台2可升降地设于清洗液回收机构1，晶圆承载平台2的上端设有晶圆背面清洗机构3，晶圆承载平台2的下端设有转动轴组4；本实施例中，晶圆背面清洗机构3用于对晶圆片7的背面进行清洗，转动轴组4用于驱动晶圆承载平台2进行旋转。
清洗液回收机构1包括：
外壳体11；
第一防溅板模组，外壳体11的内部设有第一防溅板模组，第一防溅板模组内具有若干第一清洗液回收腔12，若干第一清洗液回收腔12同轴设置；本实施例中，如图2所示，若干第一清洗液回收腔12由上至下依次设置，且相邻的两个第一清洗液回收腔12之间相互独立。本实施例中，第一清洗液回收腔12用于回收清洗液，每一个第一清洗液回收腔12均可回收一种类型的清洗液，例如酸性清洗液、碱性清洗液、超纯水清洗液等。
挡流板机构，挡流板机构可升降地设于外壳体11内，且挡流板机构位于第一防溅板模组的上侧；本实施例中，挡流板机构用于阻挡清洗液，可以防止晶圆片7的正面清洗时，清洗液溅射到外面。如图2所示，挡流板机构的下端设于外壳体11内，在挡流板机构升降的过程中，挡流板机构的下端始终位于外壳体11内。
排液管路(图中未示出)，每一排液管路分别与一第一清洗液回收腔12连接。本实施例中，排液管路用于及时将第一清洗液回收腔12中的清洗液排出。
进一步，作为一种较佳的实施方式，第一防溅板模组包括若干呈环状设置的第一防溅板13，若干第一防溅板13沿外壳体11的轴向方向设置，且每相邻的两第一防溅板13之间形成一第一清洗液回收腔12。本实施例中，如图2所示，每一个第一防溅板13的上端分别倾斜设置，且第一防溅板13的上端由下至上向靠近外壳体11的轴向方向倾斜设置。第一防溅板13的形状可以根据需要进行选择，相邻的两个第一防溅板13之间的形状而可以相同或不同，相邻的两个第一清洗液回收腔12之间的形状可以相同或不同。
进一步，作为一种较佳的实施方式，挡流板机构包括壳体结构14，壳体结构14的上端开口的直径小于壳体结构14的下端开口的直径。本实施例中，如图2所示，壳体结构14结构分为两个部分，包括上部分和下部分，其中上部分设于下部分的上端，上部分为上端开口小、下端开口大；且上部分的内侧壁采用弧形过渡，下部分呈上下两端开口的柱状结构。
进一步，作为一种较佳的实施方式，壳体结构14的内壁的上侧呈弧形结构。本实施例中，采用弧形结构，能够防止清洗液溅射，也能够快速导流，便于清洗液滴落。
进一步，作为一种较佳的实施方式，挡流板机构还包括第二防溅板15，第二防溅板15设于壳体结构14的内壁上，且第二防溅板15呈环状，第二防溅板15的上侧壁与壳体结构14的内壁的上侧之间形成一槽道16，第二防溅板15的下侧壁与第一防溅板模组之间形成一第二清洗液回收腔17。本实施例中，如图2所示，第二防溅板15倾斜设置，且第二防溅板15由下至上向靠近壳体结构14的轴向方向倾斜。第二防溅板15与第一防溅板13的倾斜角度相同或不同。如图2所示，第二防溅板15与位于最上端的第一防溅板13之间形成第二清洗液回收腔17，且槽道16与第二清洗液回收腔17连通，用于将溅出的清洗液导入第二清洗液回收腔17内。本实施例中，第二清洗液回收腔17与若干第一清洗液回收腔12同轴设置。
进一步，作为一种较佳的实施方式，还包括隔离环圈18，每一第一防溅板13的下侧壁上分别设有一隔离环圈18。本实施例中，隔离环圈18可以防止清洗液回收腔内的清洗液溅射到外面。隔离环圈18的中部采用弧形过渡，可以使得隔离环圈18上黏附的液体迅速滴落。
进一步，作为一种较佳的实施方式，还包括第一升降机构(图中未示出)，第一升降机构设于外壳体11的外侧，且第一升降机构驱动壳体结构14。第一升降机构用于驱动壳体结构14上升或下降，用于调整壳体结构14的高度，可以防止清洗液溅射到装置的外面。
进一步，作为一种较佳的实施方式，若干第一清洗液回收腔12的中部形成一容纳腔19，晶圆承载平台2设于容纳腔19内。
进一步，作为一种较佳的实施方式，晶圆背面清洗机构3包括晶圆支撑管件31、第一管件外壳32、喷液管件33和第二升降机构34，其中，晶圆支撑管件31沿转动轴组4的轴向方向贯穿转动轴组4，且晶圆支撑管件31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，晶圆支撑管件31的一端的外缘套设有第一管件外壳32，且第一管件外壳32的外缘开设有一倾斜设置的第一喷气口390，第一管件外壳32的上端设有若干喷液管件33，第二升降机构34设于晶圆承载平台2的下侧，且第二升降机构34与转动轴组4连接。本实施例中，晶圆支撑管件31用于喷射氮气，使得晶圆支撑管件31的一端与晶圆片7之间形成真空区域35，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31吹送的氮气由晶圆片7的背面的中部向晶圆片7的外围扩散，能够有效的去除晶圆片7的背面的脏污及水珠，实现对晶圆片7的背面的干燥。而第一喷气口390用于吹送氮气，如图3所示，第一喷气口390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。本实施例中，每一喷液管件33均可喷射一种清洗液，可以根据需要配置喷液管件33的数量。喷液管件33喷射的清洗液可用于清洗晶圆背面的脏污。本实施例中，第二升降机构34用于驱动圆承载平台上升或下降，实现对圆承载平台的位置调整。本实施例中的第一升降机构以及第二升降机构34均可采用气缸机构。本实施例中，还包括若干软管，若干软管穿过转动轴组4、第二管件外壳36以及第一管件外壳32并与若干喷液管件33连接，用于为喷液管件33输送清洗液，设置的软管具有伸缩性能，不会影响晶圆承载平台2的升降动作。
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，还包括晶圆正面清洗机构6，晶圆正面清洗机构6设于晶圆承载平台2的上侧，用于对晶圆片7的正面进行清洗。晶圆正面清洗机构6与晶圆背面清洗机构3相配合，产生一定的压力差，使得晶圆片7在晶圆正面清洗机构6与晶圆背面清洗机构3之间形成悬浮状态。本实施例中的晶圆正面清洗机构6采用喷嘴。
进一步，作为一种较佳的实施方式，还包括第二管件外壳36，晶圆支撑管件31的一端的外缘还套设有第二管件外壳36，且第二管件外壳36设于第一管件外壳32的下端，第二管件外壳36的下端嵌设于晶圆承载平台2内，第一管件外壳32与第二管件外壳36之间形成一第二喷气口。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390吹送的氮气相配合在晶圆片7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32和第二管件外壳36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31与晶圆片7的背面之间的真空区域35的稳定性。本实施例中，晶圆正面清洗机构6清洗晶圆片7的正面时，晶圆片7的正面的脏污在离心力的作用下会堆积在晶圆片7的外缘，而通过晶圆支撑管件31、第一喷气口390和第二喷气口(图中未标出)的设置，可以有效的去除晶圆片7的外缘的脏污，能够放置晶圆片7的正面的脏污在晶圆片7的外缘堆积。本实施例中，第一喷气口390和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，还包括驱动机构(图中未示出)，其中驱动机构设于晶圆承载平台2的下侧，用于驱动转动轴组4旋转，在对晶圆片7进行清洗时，可通过驱动机构控制晶圆片7旋转。本实施例中的驱动机构设于第二升降机构34上，驱动机构可采用电机或电动马达等。
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37和第二晶圆承载平台定位器38，如图3所示，第一晶圆承载平台定位器37设于晶圆承载平台2的下端，第二晶圆承载平台定位器38设于第一晶圆承载平台定位器37的下端，且转动轴组4贯穿第一晶圆承载平台定位器37和第二晶圆承载平台定位器38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，每一第一防溅板13的外侧壁上分别设有若干微型喷嘴190。本实施例中，设置的微型喷嘴190用于喷射超纯水清洗液，用于对第一清洗液回收腔12和第二清洗液回收腔17的内壁进行清洗。如图2所示，微型喷嘴190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(图中未标出)，在每一个第一防溅板13内均设有一个导流管，且每一第一防溅板13内还均设有一液体缓存腔，且液体缓存腔与微型喷嘴190相正对，导流管将超纯水导入液体缓存腔内，并由微型喷嘴190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191，如图2所示，外罩191设于容纳腔19内，且外罩191可套设于第二升降机构34的外侧，外罩191可随第二升降机构34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192，在外罩191的上端的外缘设有呈环状的水管193，在水管193上均匀的设有若干倾斜式喷嘴192，若干倾斜式喷嘴192呈环形阵列，每一倾斜式喷嘴192由下至上均向远离水管193的轴向方向倾斜设置。当外罩191带动倾斜式喷嘴192升降时，倾斜式喷嘴192能够对清洗液回收腔的端部进行清洗。本实施例中，如图2所示，清洗液回收腔的端部是指清洗液回收腔靠近外罩191的一侧。本实施例中，通过设置倾斜式喷嘴192，可实现对清洗液回收腔盲区的清洗。
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5，如图1所示，纳米水分子发生器5与水管193连接，用于向水管193内提供纳米水分子，可以提高倾斜式喷嘴192的清洗效果。
进一步，作为一种较佳的实施方式，还包括若干供酸系统(图中未示出)，供酸系统与晶圆正面清洗机构6、以及若干喷液管件33连接，用于提供不同种类的清洗液。
进一步，作为一种较佳的实施方式，还包括晶圆定位器39，在晶圆承载平台2的上端还设有晶圆定位器39，设置的晶圆定位器39用于固定晶圆片7，防止晶圆片7在旋转时脱离晶圆承载平台2。
本发明的使用方法如下：
使用时，先将晶圆片7通过晶圆定位器39放置在晶圆承载平台2上的指定位置，并通过第二升降机构34驱动晶圆承载平台2上升或下降到与指定的第一清洗液回收腔12或第二清洗液回收腔17相正对位置，然后通过供酸系统同时为晶圆正面清洗机构6、以及若干喷液管件33提供清洗液，使得晶圆片7处于悬浮状态；而晶圆正面清洗机构6、以及若干喷液管件33喷射的清洗液清洗晶圆片7后会自动流入到指定的第一清洗液回收腔12或第二清洗液回收腔17内进行回收，当提供氮气干燥时，可通过调整晶圆正面清洗机构6喷射压力，使得晶圆片7始终处于悬浮状态。本发明中，当提供不同类型的清洗液时，可通过第二升降机构34使得晶圆承载平台2到达指定的第一清洗液回收腔12或第二清洗液回收腔17相正对位置。
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)

1.一种用于提升单晶圆背面清洁度的装置，其特征在于，包括清洗液回收机构、晶圆承载平台、晶圆背面清洗机构和转动轴组，其中，所述晶圆承载平台可升降地设于所述清洗液回收机构，所述晶圆承载平台的上端设有所述晶圆背面清洗机构，所述晶圆背面清洗机构包括第二升降机构，所述晶圆承载平台的下端设有所述转动轴组；
所述清洗液回收机构包括：
外壳体；
第一防溅板模组，所述外壳体的内部设有所述第一防溅板模组，所述第一防溅板模组内具有若干第一清洗液回收腔，若干所述第一清洗液回收腔同轴设置，若干所述第一清洗液回收腔的中部形成一容纳腔；
挡流板机构，所述挡流板机构可升降地设于所述外壳体内，且所述挡流板机构位于所述第一防溅板模组的上侧；
排液管路，每一所述排液管路分别与一所述第一清洗液回收腔连接；
还包括外罩，所述外罩设于所述容纳腔内，且所述外罩套设于所述第二升降机构的外侧；
还包括倾斜式喷嘴，在所述外罩的上端的外缘设有呈环状的水管，在所述水管上均匀的设有若干所述倾斜式喷嘴，若干所述倾斜式喷嘴呈环形阵列，每一所述倾斜式喷嘴由下至上均向远离所述水管的轴向方向倾斜设置。
2.如权利要求1所述的用于提升单晶圆背面清洁度的装置，其特征在于，所述第一防溅板模组包括若干呈环状设置的第一防溅板，若干所述第一防溅板沿所述外壳体的轴向方向设置，且每相邻的两所述第一防溅板之间形成一所述第一清洗液回收腔。
3.如权利要求1所述的用于提升单晶圆背面清洁度的装置，其特征在于，所述挡流板机构包括壳体结构，所述壳体结构的上端开口的直径小于所述壳体结构的下端开口的直径。
4.如权利要求3所述的用于提升单晶圆背面清洁度的装置，其特征在于，所述壳体结构的内壁的上侧呈弧形结构。
5.如权利要求3所述的用于提升单晶圆背面清洁度的装置，其特征在于，所述挡流板机构还包括第二防溅板，所述第二防溅板设于所述壳体结构的内壁上，且所述第二防溅板呈环状，所述第二防溅板的上侧壁与所述壳体结构的内壁的上侧之间形成一槽道，所述第二防溅板的下侧壁与所述第一防溅板模组之间形成一第二清洗液回收腔。
6.如权利要求2所述的用于提升单晶圆背面清洁度的装置，其特征在于，还包括隔离环圈，每一所述第一防溅板的下侧壁上分别设有一所述隔离环圈。
7.如权利要求3所述的用于提升单晶圆背面清洁度的装置，其特征在于，还包括第一升降机构，所述第一升降机构设于所述外壳体的外侧，且所述第一升降机构驱动所述壳体结构。
8.如权利要求1所述的用于提升单晶圆背面清洁度的装置，其特征在于，所述晶圆承载平台设于所述容纳腔内。
9.如权利要求1所述的用于提升单晶圆背面清洁度的装置，其特征在于，所述晶圆背面清洗机构包括晶圆支撑管件、第一管件外壳和喷液管件，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，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，所述第一管件外壳的上端设有若干所述喷液管件，所述第二升降机构设于所述晶圆承载平台的下侧，且所述第二升降机构与所述转动轴组连接。
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