CN116276672B - 一种晶圆喷砂机构及喷砂装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供本发明提供一种晶圆喷砂机构及喷砂装置，属于晶圆背面处理技术领域。晶圆喷砂机构，包括：安装盘及安装板。安装盘中部具有圆孔，圆孔的底部设有负压环，负压环的内部具有环形的负压腔，其内壁具有与负压腔连通的排沙孔，喷砂时晶圆的顶面位于排沙孔的高度范围内；安装板设于安装盘的圆孔上方，且安装板的轴线与圆孔的轴线偏心设置，安装板绕着圆孔的轴线做圆周运动，且活动范围与晶圆的面积向适应，安装板向下穿设有多根喷嘴。晶圆喷砂装置，包括旋转台及上述的晶圆喷砂机构，旋转台绕轴线转动设置，其沿圆周阵列设有多个圆环结构的托盘。可有效提高晶圆的喷砂质量，彻底的去除晶圆背面反渗的磷源。

Description

一种晶圆喷砂机构及喷砂装置

技术领域

本发明属于晶圆背面处理技术领域，尤其涉及一种晶圆喷砂机构及喷砂装置。

背景技术

晶圆生产中，在晶圆正面扩散磷源时，部分磷源会反渗到晶圆片的背面，如果磷源反渗至晶圆的背面则会导致最终产品的反向击穿电压降低，而正向降压增大，影响最终的产品质量，因而在磷源扩散之后需要对反渗至晶圆背面的磷源进行清除，而现有技术中常用的清除方式则是采用喷砂设备对晶圆背面进行喷砂，其不仅可有效去除磷源，而且还能提高晶圆背面的表面质量。申请号为CN202211363587.3的专利公开了一种用于晶圆加工的喷砂装置，其利用喷砂枪对晶圆进行喷砂处理，从其附图中可看出喷砂枪为固定安装结构，而此种结构的喷砂位置固定，而很难保证对应晶圆范围内各处的喷射压力相同，容易造成喷砂质量不均，影响晶圆的喷砂效果，尤其是晶圆边沿处的喷砂质量相对于晶圆中部的喷砂质量更差，而晶圆背面反渗的磷源又多数集中在晶圆的边沿处，如采用此种喷砂设备则更加无法保证晶圆的喷砂质量以及晶圆背面磷源的去除效果。

发明内容

为解决现有技术不足，本发明提供一种晶圆喷砂机构及喷砂装置，可有效提高晶圆的喷砂质量，更加彻底地去除晶圆背面各处反渗的磷源。

为了实现本发明的目的，拟采用以下方案：

一种晶圆喷砂机构，包括：安装盘及安装板。

安装盘中部具有圆孔，圆孔的底部设有负压环，负压环的内部具有环形的负压腔，其内壁具有与负压腔连通的排沙孔，负压环的内圈用于放置晶圆，喷砂时晶圆的顶面位于排沙孔的高度范围内；

安装板设于安装盘的圆孔上方，且安装板的轴线与圆孔的轴线偏心设置，安装板绕着圆孔的轴线做圆周运动，且活动范围与晶圆的面积相适应，安装板向下穿设有多根喷嘴。

进一步的，负压环内壁开设有环形槽，排沙孔均位于环形槽的范围内，喷砂时晶圆的顶面位于环形槽范围内。

进一步的，安装板的外壁沿圆周设有多根铰接杆，安装盘对应铰接杆均设有支撑座，且支撑座设有条形槽，条形槽朝向安装板的中部，铰接杆的一端铰接于安装板，铰接的轴线平行于安装板的轴线，其另一端通过连接轴滑动设于条形槽，连接轴平行于安装板的轴线。

进一步的，安装板的外周侧阵列设有多根支撑板，且支撑板末端的底面设有圆球，圆球与安装盘滚动接触。

进一步的，安装板的顶面同轴设有圆盘，圆盘的顶面同轴开设有沉孔，沉孔内设有一凸轮，凸轮的旋转轴线与安装盘圆孔的轴线重合，凸轮远端设有与沉孔内壁滚动接触的滚轮。

进一步的，安装盘的外部设有外罩，安装板位于外罩内部。

一种晶圆喷砂装置，包括旋转台及上述的晶圆喷砂机构，旋转台绕轴线转动设置，其沿圆周阵列设有多个圆环结构的托盘，旋转台对应托盘内圈的部位开设有贯穿孔，晶圆喷砂机构设于旋转台的上方，喷砂时，其中一个托盘位于安装盘的下方，且托盘与负压环同轴，旋转台的下方对应晶圆喷砂机构的位置设有顶升机构，其包括吸盘，吸盘同轴设于负压环的下方，吸盘的外径小于托盘的内圈直径，吸盘绕轴线旋转设置，并同时沿轴线方向移动设置。

进一步的，吸盘的外部套设有一顶环，顶环与吸盘一同沿轴线移动设置，且顶环与吸盘沿轴线方向可相对移动，顶环的顶面内圈具有向上凸起的凸缘，凸缘与托盘的内圈配合，非工作状态时，凸缘的顶面高过吸盘的顶面，负压环的内壁对应排沙孔的下方设有挡圈，用于抵挡托盘。

进一步的，吸盘底部设有通气管，通气管的下端同轴连接于一电机的主轴，且电机设于一升降装置上，电机的顶部对应通气管的外侧设有环形气管，环形气管的外壁与吸气管连通，其内壁具有气孔，通气管的下段具有通孔。

进一步的，环形气管的顶面设有多根导杆，导杆的外部套设有弹簧，导杆的上段穿过顶环，当弹簧呈自然状态时，凸缘的顶面高过吸盘的顶面。

本发明的有益效果在于：

1、喷砂过程中使安装板带动喷嘴绕安装盘圆孔的轴线作圆周运动，使各个喷嘴都在一定的范围内呈移动状态，以使晶圆各处的喷砂效果更加均匀，提高喷砂质量，并且可使得晶圆背面边沿处的磷源去除得更加彻底。

2、负压环的外壁设有排沙管，用于收集砂粒并通过管道将砂粒返回喷砂设备，以避免砂粒四散，并且此结构设计可使喷砂机构整体结构更加小巧，相对于现有的箱式喷砂机更方便布置以及容易实现多工位同时操作。

附图说明

本文描述的附图只是为了说明所选实施例，而不是所有可能的实施方案，更不是意图限制本发明的范围。

图1示出了本申请晶圆喷砂机构的内部结构示意图。

图2示出了本申请晶圆喷砂机构的外部结构示意图。

图3示出了本申请晶圆喷砂装置的整体结构示意图。

图4示出了吸盘与顶环的结构及位置关系示意图。

图5示出了当托盘与晶圆处于晶圆喷砂机构下方时圆喷砂装置的局部剖视图。

图6示出了图5中A处的局部放大图。

图7示出了图5中B处的局部放大图。

图8示出了顶环将托盘相向顶升至预定位置时圆喷砂装置的局部剖视图。

图9示出了图8中C处的局部放大图。

图10示出了吸盘将晶圆顶升至喷砂位置时圆喷砂装置的局部剖视图。

图11示出了图10中D处的局部放大图。

图中标记：安装盘-1、负压环-11、负压腔-111、排沙孔-112、环形槽-113、挡圈-114、支撑座-12、外罩-13、安装板-2、喷嘴-21、铰接杆-22、支撑板-23、圆盘-24、沉孔-241、凸轮-3、滚轮-31、旋转台-4、贯穿孔-41、托盘-5、顶升机构-6、吸盘-61、通气管-611、通孔-612、顶环-62、凸缘-621、环形气管-63、气孔-631、导杆-64、弹簧-65。

实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明的实施方式进行详细说明，但本发明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。

实施例1

如图1所示，一种晶圆喷砂机构，包括：安装盘1及安装板2。

具体的，如图2、图6所示，安装盘1中部具有圆孔，圆孔的底部设有负压环11，负压环11的内部具有环形的负压腔111，负压环11的内壁具有与负压腔111连通的排沙孔112，负压环11的内圈用于放置晶圆，喷砂时晶圆的顶面位于排沙孔112的高度范围内，负压环11的外壁设有排沙管，排沙管依次连接有过滤除尘器及引风机，引风机用于产生负压，过滤除尘器用于收集砂粒并通过管道将砂粒返回喷砂设备，以避免砂粒四散，并且此结构设计可使喷砂机构整体结构更加小巧，相对于现有的箱式喷砂机更方便布置以及容易实现多工位同时操作。

具体的，如图1所示，安装板2设于安装盘1的圆孔上方，且安装板2的轴线与圆孔的轴线偏心设置，安装板2绕着圆孔的轴线做圆周运动，且活动范围与晶圆的面积相适应，安装板2向下穿设有多根喷嘴21，喷嘴21的顶部均与喷砂设备相连，喷嘴21底部出口的高度处于同一平面。

更具体的，如图2所示，安装盘1的外部设有外罩13，安装板2位于外罩13内部，以使喷砂机构外部更加简洁，同时便于整体安装，还可进一步防止砂粒散出。

工作时，将晶圆放置于负压环11内圈，然后利用喷嘴21对晶圆进行喷砂处理，并且在喷砂过程中使安装板2带动喷嘴21绕安装盘1圆孔的轴线作圆周运动，使各个喷嘴都在一定的范围内呈移动状态，以使晶圆各处的喷砂效果更加均匀，提高喷砂质量，并且可使得晶圆背面边沿处的磷源去除得更加彻底，并且相对于往复移动的喷砂结构而言，由于晶圆本身为圆形结构，本方案则更加适合应用于晶圆的喷砂。

优选的，如图2、图6、图9及图11所示，负压环11内壁开设有环形槽113，排沙孔112均位于环形槽113的范围内，喷砂时晶圆的顶面位于环形槽113范围内，环形槽113可对晶圆表面多余的砂粒进行暂存，以避免排沙孔112排速不足时砂粒在晶圆表面堆积，影响喷嘴21喷出砂粒的冲击效果，同时可以利用环形槽113形成隔断结构，防止撞击负压环11的内壁后向上跳出，避免砂粒四散。

优选的，如图1所示，安装板2的外壁沿圆周设有多根铰接杆22，安装盘1对应铰接杆22均设有支撑座12，且支撑座12设有条形槽，条形槽朝向安装板2的中部，铰接杆22的一端铰接于安装板2，铰接的轴线平行于安装板2的轴线，其另一端通过连接轴滑动设于条形槽，连接轴平行于安装板2的轴线，当安装板2绕着圆孔的轴线做圆周运动时，铰接杆22相对安装板2及支撑座12摆动，且连接轴在条形槽内往复移动，通过铰接杆22不仅实现了对安装板2的支撑作用，以使安装板2相对稳定地安装在安装盘1上，而且还对安装板2的活动范围进行了限制，并且利用铰接杆22的支撑结构还可提高安装板2移动时的稳定性。

进一步优选的，安装板2的外周侧阵列设有多根支撑板23，支撑板23的末端与安装盘1的顶面接触，以使安装板2相对稳定地设于安装盘1上，且支撑板23末端的底面设有圆球，圆球与安装盘1滚动接触，以减小摩擦，并且可使得安装板2的移动更加顺畅。

优选的，如图1所示，安装板2的顶面同轴设有圆盘24，圆盘24的顶面同轴开设有沉孔241，沉孔241内设有一凸轮3，凸轮3的旋转轴线与安装盘1圆孔的轴线重合，凸轮3远端设有与沉孔241内壁滚动接触的滚轮31，当凸轮3自身的旋转轴线转动时，便可通过滚轮31与沉孔241之间的配合以带动安装板2绕着圆孔的轴线做圆周运动，凸轮3采用电机驱动。

实施例2

如图2、图5、图8及图10所示，一种晶圆喷砂装置，包括旋转台4及实施例1记载的晶圆喷砂机构，旋转台4绕轴线转动设置，其沿圆周阵列设有多个圆环结构的托盘5，旋转台4对应托盘5内圈的部位开设有贯穿孔41，晶圆喷砂机构设于旋转台4的上方，喷砂时，其中一个托盘5位于安装盘1的下方，且托盘5与负压环11同轴，旋转台4的下方对应晶圆喷砂机构的位置设有顶升机构6，其包括吸盘61，吸盘61同轴设于负压环11的下方，吸盘61的外径小于托盘5的内圈直径，吸盘61绕轴线旋转设置，并同时沿轴线方向移动设置。

喷砂时，利用吸盘61将托盘5上的晶圆吸附固定，并将晶圆向上顶起至预定距离，以使晶圆与托盘5分离，以避免旋转的晶圆与托盘5之间产生摩擦，同时使晶圆举升至更加合适的喷砂位置，以提高喷砂效果；当吸盘61将晶圆举升至预定位置之后便开始带动晶圆一同绕轴线旋转，此处的预定位置是指，晶圆的顶面处在排沙孔112范围以内的位置，喷嘴21开始喷砂，通过此种方式使得晶圆相对于各个喷嘴21不断地移动，以使得喷砂更加均匀，从而提高晶圆的喷砂质量，并且能更加完整、更加彻底地消除晶圆背面反渗的磷源。

优选的，如图4至图6及图8至图11所示，吸盘61的外部套设有一顶环62，顶环62与吸盘61一同沿轴线移动设置，且顶环62与吸盘61沿轴线方向可相对移动，顶环62的顶面内圈具有向上凸起的凸缘621，凸缘621与托盘5的内圈配合，非工作状态时，凸缘621的顶面高过吸盘61的顶面，负压环11的内壁对应排沙孔112的下方设有挡圈114，用于抵挡托盘5，当托盘5的边沿与挡圈114的底面接触时，形成密封结构，以防止砂粒下落，工作时，顶环62与吸盘61一同向上移动，过程中凸缘621将率先与托盘5的内圈配合，并通过顶环62将托盘5向上顶起，直至托盘5的边沿与挡圈114的底面接触；吸盘61继续上移，以将晶圆吸附并将晶圆向上举升至预定高度，然后便可开始喷砂，此结构在喷砂时将托盘5与负压环11连为了一体式结构，利用托盘5遮蔽了晶圆外侧与负压环11内壁之间的间隙，从而防止砂粒洒出，并且使负压环11、托盘5、顶环62及吸盘61均呈同轴设置的结构，并构建成一整体结构，提高了吸盘61及安装板2运行时各个零件相对位置的稳定性。

更具体的，如图7所示，吸盘61底部设有通气管611，通气管611的下端同轴连接于一电机的主轴，且电机设于一升降装置上，以此来实现吸盘61旋转及上下移动的目的，电机的顶部对应通气管611的外侧设有环形气管63，环形气管63的外壁与吸气管连通，其内壁具有气孔631，通气管611的下段具有通孔612，吸盘61在旋转过程中也可通过气孔631与通孔612连通气流，吸附晶圆时的负压空气依次通过吸气管、气孔631、通孔612及通气管611与吸盘61连通。

优选的，如图4、图7所示，环形气管63的顶面设有多根导杆64，导杆64的外部套设有弹簧65，导杆64的上段穿过顶环62，当弹簧65呈自然状态时，凸缘621的顶面高过吸盘61的顶面，喷砂时弹簧65将被压缩，以实现顶环62与吸盘61沿轴线方向可相对移动的目的，导杆64也可设于连接通气管611的电机顶面上。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不表示是唯一的或是限制本发明。本领域技术人员应理解，在不脱离本发明的范围情况下，对本发明进行的各种改变或同等替换，均属于本发明保护的范围。

Claims (9)

1.一种晶圆喷砂装置，其特征在于，包括：晶圆喷砂机构及旋转台（4）；

晶圆喷砂机构包括：安装盘（1），中部具有圆孔，圆孔的底部设有负压环（11），负压环（11）的内部具有环形的负压腔（111），其内壁具有与负压腔（111）连通的排沙孔（112），负压环（11）的内圈用于放置晶圆，喷砂时晶圆的顶面位于排沙孔（112）的高度范围内；安装板（2），设于安装盘（1）的圆孔上方，且安装板（2）的轴线与圆孔的轴线偏心设置，安装板（2）绕着圆孔的轴线做圆周运动，且活动范围与晶圆的面积相适应，安装板（2）向下穿设有多根喷嘴（21）；

旋转台（4）绕轴线转动设置，其沿圆周阵列设有多个圆环结构的托盘（5），旋转台（4）对应托盘（5）内圈的部位开设有贯穿孔（41），晶圆喷砂机构设于旋转台（4）的上方，喷砂时，其中一个托盘（5）位于安装盘（1）的下方，且托盘（5）与负压环（11）同轴，旋转台（4）的下方对应晶圆喷砂机构的位置设有顶升机构（6），其包括吸盘（61），吸盘（61）同轴设于负压环（11）的下方，吸盘（61）的外径小于托盘（5）的内圈直径，吸盘（61）绕轴线旋转设置，并同时沿轴线方向移动设置。

2.根据权利要求1所述的晶圆喷砂装置，其特征在于，负压环（11）内壁开设有环形槽（113），排沙孔（112）均位于环形槽（113）的范围内，喷砂时晶圆的顶面位于环形槽（113）范围内。

3.根据权利要求1所述的晶圆喷砂装置，其特征在于，安装板（2）的外壁沿圆周设有多根铰接杆（22），安装盘（1）对应铰接杆（22）均设有支撑座（12），且支撑座（12）设有条形槽，条形槽朝向安装板（2）的中部，铰接杆（22）的一端铰接于安装板（2），铰接的轴线平行于安装板（2）的轴线，其另一端通过连接轴滑动设于条形槽，连接轴平行于安装板（2）的轴线。

4.根据权利要求1或3所述的晶圆喷砂装置，其特征在于，安装板（2）的外周侧阵列设有多根支撑板（23），且支撑板（23）末端的底面设有圆球，圆球与安装盘（1）滚动接触。

5.根据权利要求1所述的晶圆喷砂装置，其特征在于，安装板（2）的顶面同轴设有圆盘（24），圆盘（24）的顶面同轴开设有沉孔（241），沉孔（241）内设有一凸轮（3），凸轮（3）的旋转轴线与安装盘（1）圆孔的轴线重合，凸轮（3）远端设有与沉孔（241）内壁滚动接触的滚轮（31）。

6.根据权利要求1所述的晶圆喷砂装置，其特征在于，安装盘（1）的外部设有外罩（13），安装板（2）位于外罩（13）内部。

7.根据权利要求1所述的晶圆喷砂装置，其特征在于，吸盘（61）的外部套设有一顶环（62），顶环（62）与吸盘（61）一同沿轴线移动设置，且顶环（62）与吸盘（61）沿轴线方向可相对移动，顶环（62）的顶面内圈具有向上凸起的凸缘（621），凸缘（621）与托盘（5）的内圈配合，非工作状态时，凸缘（621）的顶面高过吸盘（61）的顶面，负压环（11）的内壁对应排沙孔（112）的下方设有挡圈（114），用于抵挡托盘（5）。

8.根据权利要求7所述的晶圆喷砂装置，其特征在于，吸盘（61）底部设有通气管（611），通气管（611）的下端同轴连接于一电机的主轴，且电机设于一升降装置上，电机的顶部对应通气管（611）的外侧设有环形气管（63），环形气管（63）的外壁与吸气管连通，其内壁具有气孔（631），通气管（611）的下段具有通孔（612）。

9.根据权利要求8所述的晶圆喷砂装置，其特征在于，环形气管（63）的顶面设有多根导杆（64），导杆（64）的外部套设有弹簧（65），导杆（64）的上段穿过顶环（62），当弹簧（65）呈自然状态时，凸缘（621）的顶面高过吸盘（61）的顶面。