CN202307847U - 一种真空吸盘装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种真空吸盘装置，其包括马达编码器、旋转马达、吸附一个晶圆的盘体以及与盘体连接的管路段，所述盘体上设有吸附口，所述管路段设有与所述吸附口连通的真空管路，所述盘体的侧壁还设有朝向晶圆边缘的喷射口，所述管路段还设有与喷射口连通的旁路气体管路。本实用新型实施例的真空吸盘装置通过设置朝向晶圆边缘的喷射口以及与喷射口连通的旁路气体管路，借助经过旁路气体管路与喷射口喷射出的气体在晶圆边缘产生的向外的压力，可以有效阻止显影液向晶圆背面流动，进而防止显影液流到真空吸盘和晶圆的交接处，避免晶圆背面以及真空吸盘和晶圆的交接处受到沾污，保证工艺流程的稳定。

Description

一种真空吸盘装置

技术领域

本实用新型涉及半导体制造领域，尤其涉及半导体制造领域内的一种真空吸盘装置。

背景技术

现代半导体制造显影工艺一般包括预浸润，显影液涂布，显影液反应，背面清洗等步骤。

光刻显影过程是将晶圆吸附在吸盘上，通过吸盘的旋转，来将显影液均匀分布在晶圆表面，完成显影的化学反应过程，随后晶圆在高速旋转的同时，用去离子水冲洗，将反应残余物甩出晶圆表面。其工艺过程如下：

一晶圆被吸附在吸盘上，开始旋转，对于8英寸晶圆，其典型旋转速度为1200-2000转/分，同时显影液喷头从晶圆边缘向中心移动，一边移动，一边喷射显影液。

二显影液喷头移到中心后，晶圆转速逐步降低，同时显影液喷头继续喷射显影液，晶圆转速一般从1200转/分降低到30-50转/分。

三晶圆旋转速度保持在30-50转/分，如果转速过高，显影液无法保留在晶圆表面，如果转速过低，显影液不能均匀分布在晶圆表面。

四显影液均匀分布在晶圆表面后，即开始显影反应以去除光刻胶，此时，晶圆一般保持静止或每隔数秒后低速转动一下，一般间隔时间和旋转时间小于10秒，该过程重复2-4次。

五显影反应结束后，去离子水清洗喷头移到晶圆上部，喷射去离子水，同时晶圆开始高速旋转，其典型转速为1500-2000转/分。通过这种方式去除晶圆表面的反应残余物。

在显影装置中，还有背面清洗喷头，在步骤五中，同时喷射去离子水，以清除溢流到晶圆背面的显影液。

在现代半导体制造显影的整个工艺过程中，晶圆是依靠真空吸附在真空吸盘上的，在显影液涂布，显影液反应过程中显影液有可能流到晶圆背面，而背面清洗无法清洗干净，沾污真空吸盘及晶圆，导致晶圆背面有显影液残留。

因此，针对上述技术问题，有必要提供一种具有改良结构的真空吸盘装置，以克服上述缺陷。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供一种真空吸盘装置，借助真空吸盘喷射出的气体在晶圆边缘产生的向外的压力，可以有效阻止显影液向晶圆背面流动，避免晶圆背面和真空吸盘受到沾污。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种真空吸盘装置，其包括马达编码器、旋转马达、吸附一个晶圆的盘体以及与盘体连接的管路段，所述盘体上设有吸附口，所述管路段设有与所述吸附口连通的真空管路，所述盘体的侧壁还设有朝向晶圆边缘的喷射口，所述管路段还设有与喷射口连通的旁路气体管路。

优选的，在上述真空吸盘装置中，所述喷射口呈倾斜状。

优选的，在上述真空吸盘装置中，所述旁路气体管路呈环状结构。

优选的，在上述真空吸盘装置中，所述盘体为圆形结构。

优选的，在上述真空吸盘装置中，所述旁路气体管路与真空管路相互独立，所述旁路气体管路可通过喷射口向外喷射气体，所述真空管路提供真空吸附。

优选的，在上述真空吸盘装置中，所述吸附口呈小孔状结构。

优选的，在上述真空吸盘装置中，所述吸附口呈环状结构。

从上述技术方案可以看出，本实用新型实施例的真空吸盘装置通过设置朝向晶圆边缘的喷射口以及与喷射口连通的旁路气体管路，借助经过旁路气体管路与喷射口喷射出的气体在晶圆边缘产生的向外的压力，可以有效阻止显影液向晶圆背面流动，进而防止显影液流到真空吸盘和晶圆的交接处，避免晶圆背面以及真空吸盘和晶圆的交接处受到沾污，保证工艺流程的稳定，所述气体还可以在去离子水清洗时继续喷出，可以去除背面清洗步骤，从而达到简化显影腔体的设计。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术中一种常规光刻显影腔体的示意图；

图2是图1中真空吸盘装置的示意图；

图3是图1中光刻显影腔体的晶圆处于理想转速时背面清洗所喷出的液体的流动路径示意图；

图4是图1中光刻显影腔体的晶圆处于较低转速时背面清洗所喷出的液体的流动路径示意图；

图5是图1中光刻显影腔体的晶圆处于较高转速时背面清洗所喷出的液体的流动路径示意图；

图6是本实用新型真空吸盘装置的示意图；

图7是应用图6中真空吸盘以防止显影液流到晶圆背面的原理示意图；

图8是图6中真空吸盘表面吸附口为独立小孔状结构的示意图；

图9是图6中真空吸盘表面吸附口为环状结构的示意图。

1、马达编码器  2、旋转马达  3、废液排放口  4、排风口  5、晶圆真空吸盘  6、晶圆  7、背面清洗喷嘴  8、显影液喷头或去离子水清洗喷头  9、显影腔体外侧  10、显影腔体内侧  100、真空吸盘101、盘体  102、管路段  103、吸附口  104、真空管路  105、喷射口  106、旁路气体管路、200、晶圆

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行详细的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

现代半导体制造显影工艺一般包括预浸润，显影液涂布，显影液反应，背面清洗等步骤。光刻显影过程是将晶圆吸附在吸盘上，通过吸盘的旋转，来将显影液均匀分布在晶圆表面，完成显影的化学反应过程，随后晶圆在高速旋转的同时，用去离子水冲洗，将反应残余物甩出晶圆表面。其工艺过程如下：

一晶圆被吸附在吸盘上，开始旋转，对于8英寸晶圆，其典型旋转速度为1200-2000转/分，同时显影液喷头从晶圆边缘向中心移动，一边移动，一边喷射显影液。

二显影液喷头移到中心后，晶圆转速逐步降低，同时显影液喷头继续喷射显影液，晶圆转速一般从1200转/分降低到30-50转/分。

三晶圆旋转速度保持在30-50转/分，如果转速过高，显影液无法保留在晶圆表面，如果转速过低，显影液不能均匀分布在晶圆表面。

四显影液均匀分布在晶圆表面后，即开始显影反应以去除光刻胶，此时，晶圆一般保持静止或每隔数秒后低速转动一下，一般间隔时间和旋转时间小于10秒，该过程重复2-4次。

五显影反应结束后，去离子水清洗喷头移到晶圆上部，喷射去离子水，同时晶圆开始高速旋转，其典型转速为1500-2000转/分。通过这种方式去除晶圆表面的反应残余物。在显影装置中，还有背面清洗喷头，在本步骤中，同时喷射去离子水，以清除溢流到晶圆背面的显影液。

请参阅图1至图2所示，现有技术中的一种光刻显影腔体内设置有真空吸盘装置以及晶圆6，所述真空吸盘装置包括马达编码器1、旋转马达2以及晶圆真空吸盘5。所述晶圆6被吸附在晶圆真空吸盘5上。所述光刻显影腔体还包括废液排放口3、排风口4、背面清洗喷嘴7，显影液喷头或去离子水清洗喷头8、显影腔体外侧9以及显影腔体内侧10。所述晶圆真空吸盘5设有吸附口103′以及与吸附口103′连通的真空管路104′。所述真空管路104′提供真空吸附，将晶圆6牢牢吸附在晶圆真空吸盘5上。所述晶圆6依靠真空吸附在晶圆真空吸盘5上，在显影液涂布，显影液反应过程中显影液有可能流到晶圆6的背面，而背面清洗无法清洗干净，沾污晶圆真空吸盘5及晶圆6，导致晶圆6背面有显影液残留。

请参阅图3至图5所示，现有技术中的光刻显影腔体的晶圆6结构中，如果晶圆6处于理想转速，背面清洗时只能清洗晶圆6背面固定位置，无法起到清洗整个晶圆6背面的作用。如果晶圆6转速过低，导致背面清洗所喷出去的离子水溢流到晶圆6正面，使晶圆6表面的显影液被稀释，导致反应不充分。如果晶圆6转速过高，导致背面清洗所喷出去的离子水只有部分能够清洗晶圆6背面。在喷射显影液和显影液反应的过程中，背面清洗是无法使用的，因此显影液受晶圆6与晶圆真空吸盘5的平整度或表面张力的影响，会流到晶圆6背面，甚至会流到晶圆真空吸盘5和晶圆6的交接处，由于背面清洗喷嘴7的位置，所述晶圆真空吸盘5和晶圆6的交接处是无法清洗的，所以在晶圆真空吸盘5真空释放晶圆6后，显影液会沾污晶圆真空吸盘5，显影液干燥后形成的颗粒会产生一系列的工艺问题。

本实用新型公开了一种真空吸盘装置，借助晶圆真空吸盘喷射出的气体在晶圆边缘产生的向外的压力，可以有效阻止显影液向晶圆背面流动，进而防止显影液流到真空吸盘和晶圆的交接处，避免晶圆背面以及真空吸盘和晶圆的交接处受到沾污，保证工艺流程的稳定，所述气体还可以在去离子水清洗时继续喷出，可以去除背面清洗的步骤，从而达到简化显影腔体的设计。

请参阅图6至图9所示，所述真空吸盘装置包括马达编码器、旋转马达以及真空吸盘100。一个晶圆200被吸附在真空吸盘100上。所述真空吸盘100包括盘体101以及与盘体101连接的管路段102。所述盘体101为圆形结构。所述盘体101上设有吸附口103，所述管路段102设有与吸附口103连通的真空管路104，所述真空管路104提供真空吸附。所述吸附口103呈小孔状结构或者环状结构。所述盘体101的侧壁还设有喷射口105，所述管路段102还设有与喷射口105连通的旁路气体管路106。所述喷射口105向上倾斜且朝向晶圆200边缘。所述旁路气体管路106呈环状结构。所述旁路气体管路106与真空管路104相互独立，所述旁路气体管路106可通过喷射口105向外喷射气体。

请参阅图7所示，所述旁路气体管路106内可喷射出不与显影液反应的气体，一般推荐氮气或空气，气体在喷射显影液或显影液反应时从侧壁喷出且朝向晶圆200的边缘流动，如此设置，借助经过旁路气体管路106与喷射口105喷射出的气体在晶圆200边缘产生的向外的压力，可以有效阻止显影液向晶圆200背面流动，进而防止显影液流到真空吸盘100和晶圆200的交接处，避免晶圆200背面以及真空吸盘100和晶圆200的交接处受到沾污，保证工艺流程的稳定。所述气体还可以在去离子水清洗时继续喷出，可以去除背面清洗的步骤，从而达到简化显影腔体的设计。

本实用新型实施例的真空吸盘装置的工作原理是：利用真空管路104提供真空吸附将晶圆200吸附在真空吸盘100上，在喷射显影液或显影液反应时，气体通过旁路气体管路106与喷射口105朝向晶圆200的边缘喷射，一般情况下在显影液涂布与显影液反应过程中，显影液有可能流到晶圆200的背面，甚至会流到真空吸盘100和晶圆200的交接处，此时，借助气体在晶圆200边缘产生的向外的压力，可以有效阻止显影液向晶圆200背面流动。

本实用新型实施例的真空吸盘装置通过设置朝向晶圆200边缘的喷射口105以及与喷射口105连通的旁路气体管路106，借助经过旁路气体管路106与喷射口105喷射出的气体在晶圆200边缘产生的向外的压力，可以有效阻止显影液向晶圆200背面流动，进而防止显影液流到真空吸盘100和晶圆200的交接处，避免晶圆20背面以及真空吸盘100和晶圆200的交接处受到沾污，保证工艺流程的稳定，所述气体还可以在去离子水清洗时继续喷出，可以去除背面清洗的步骤，从而达到简化显影腔体的设计。

本实用新型实施例的真空吸盘装置通过将喷射口105设置成向上倾斜且朝向晶圆200的边缘，如此设置，便于从旁路气体管路106与喷射口105喷射出气体直接冲向晶圆200的边缘以阻止显影液向晶圆200背面流动。

本实用新型实施例的真空吸盘装置通过设置真空管路104提供真空吸附将晶圆200吸附在真空吸盘100上，所述真空管路104上的吸附口103采用小孔状结构或者环状结构，使得晶圆200能够被牢牢吸附在真空吸盘100上。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种真空吸盘装置，其包括马达编码器、旋转马达、吸附一个晶圆(200)的盘体(101)以及与盘体(101)连接的管路段(102)，所述盘体(101)上设有吸附口(103)，所述管路段(102)设有与所述吸附口(103)连通的真空管路(104)，其特征在于：所述盘体(101)的侧壁还设有朝向晶圆(200)边缘的喷射口(105)，所述管路段(102)还设有与喷射口(105)连通的旁路气体管路(106)。

2.根据权利要求1所述真空吸盘装置，其特征在于：所述喷射口(105)呈倾斜状。

3.根据权利要求1所述真空吸盘装置，其特征在于：所述旁路气体管路(106)呈环状结构。

4.根据权利要求1所述真空吸盘装置，其特征在于：所述盘体(101)为圆形结构。

5.根据权利要求1所述真空吸盘装置，其特征在于：所述旁路气体管路(106)与真空管路(104)相互独立，所述旁路气体管路(106)可通过喷射口(105)向外喷射气体，所述真空管路(104)提供真空吸附。

6.根据权利要求1所述真空吸盘装置，其特征在于：所述吸附口(103)呈小孔状结构。

7.根据权利要求1所述真空吸盘装置，其特征在于：所述吸附口(103)呈环状结构。

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