CN209249434U - 一种晶圆背面边缘区清洗设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种晶圆背面边缘区清洗设备，清洗设备包括：可旋转承载台，位于晶圆中心下方，用于固定支撑及旋转所述晶圆；喷嘴，设置于晶圆边缘区下方或所述晶圆外侧下方，用于向所述晶圆的背面边缘区喷射清洗液，以清洗所述晶圆的背面边缘区。本实用新型的一种晶圆背面边缘区清洗设备能清除晶圆背面边缘区微粒，有效清洗晶圆背面，减少清洗过程中对晶圆背面的损伤，有利于后续制程的稳定，提高产品良率。

Description

一种晶圆背面边缘区清洗设备

技术领域

本实用新型属于半导体制造领域，特别是涉及一种晶圆背面边缘区清洗设备。

背景技术

现有的晶圆背面边缘区清洗方法包括步骤：提供一晶圆、一可旋转承载台和一背面去除装置，所述可旋转承载台固定于所述晶圆中心下方，以支撑所述晶圆，将所述背面去除装置设置于所述晶圆边缘区下方并与所述晶圆接触；旋转所述可旋转承载台以使所述晶圆旋转，对所述晶圆进行洗刷和抛光处理，以清洗所述晶圆的背面边缘区。

晶圆背面边缘区微粒较多，现有的通过洗刷、抛光去除晶圆背面边缘区微粒会损伤晶圆背面，并影响后续制程。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种晶圆背面边缘区清洗设备，用于解决现有技术的在清洗过程中对晶圆背面的损伤的问题，有利于后续制程的稳定，提高产品良率。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种晶圆背面边缘区清洗设备，包括：

可旋转承载台，位于晶圆中心下方，用于固定支撑及旋转所述晶圆；

喷嘴，设置于晶圆边缘区下方或所述晶圆外侧下方，用于向所述晶圆的背面边缘区喷射清洗液，以清洗所述晶圆的背面边缘区。

可选地，所述晶圆背面边缘区清洗设备包括多个所述喷嘴，且各所述喷嘴与水平面之间具有相同的夹角，各所述喷嘴与所述晶圆下表面之间具有相同的距离。

可选地，所述喷嘴数量介于3～5个之间，所述喷嘴沿所述晶圆半径方向排成一列。

可选地，所述喷嘴朝所述晶圆的内侧倾斜，所述喷嘴与水平面之间的夹角介于45度～60度之间。

可选地，位于最外侧的所述喷嘴在所述晶圆的投影范围之外，且与所述晶圆侧边的水平距离介于80mm～120mm之间。

可选地，位于最外侧的所述喷嘴与水平面之间的夹角C、位于最外侧的所述喷嘴与所述晶圆的侧边的水平距离B、位于最外侧的所述喷嘴与所述晶圆下表面之间的距离A之间的关系满足：tanC＝A/B。

可选地，所述清洗液的种类包括去离子水，所述清洗液的压强介于6MPa～10MPa之间，所述可旋转承载台的转速介于40rpm/sec～50rpm/sec之间。

可选地，所述晶圆背面边缘区清洗设备还包括阀门和增压装置；其中，所述阀门连接所述喷嘴，以控制所述喷嘴的开关；所述增压装置连接清洗液源，并与所述阀门相连接，所述增压装置用于对所述清洗液进行增压处理。

如上所述，本实用新型提供的晶圆背面边缘区清洗设备能清除晶圆背面边缘区微粒，有效清洗晶圆背面，减少清洗过程中对晶圆背面边缘区的损伤，有利于后续制程的稳定，提高产品良率。进一步地，本实用新型的晶圆背面边缘区清洗设备中喷嘴朝所述晶圆中心上方方向倾斜，所述喷嘴方向与水平面之间的夹角介于45度～60度之间，有效的清除晶圆背面边缘区微粒，防止清洗液溅到晶圆正面。

附图说明

图1显示为本实用新型的一种晶圆背面边缘区清洗设备所呈现的结构示意图。

图2显示为本实用新型的一种晶圆背面边缘区清洗设备中喷嘴连接示意图。

图3显示为本实用新型的一种晶圆背面中心清洗设备所呈现的结构示意图。

元件标号说明

101 晶圆 109 供液器

102 可旋转承载台 110 液压装置

103 喷嘴 111 增压器

104 阀门 112 支撑装置

105 控制器 113 背面去除装置

106 蓄能器 A 位于最外侧的所述

喷嘴与所述晶圆下表面

之间的距离

107 泵 B 位于最外侧的所述

喷嘴与所述晶圆侧边的

水平距离

108 过滤器 C 位于最外侧的所述

喷嘴的方向与水平面之

间的夹角

114 增压装置 115 清洗液源

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1～图3。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种晶圆背面边缘区清洗设备，包括：喷嘴103、可旋转承载台102。

喷嘴103位于晶圆101边缘区下方或所述晶圆101外侧下方，以向所述晶圆101背面边缘区喷射清洗液。

所述清洗液离开所述喷嘴103时呈液柱流型，也可称为射流，具有一定的冲击力，与晶圆101背面边缘区接触后，可将晶圆101背面边缘区的微粒冲走，因此可用于清洗晶圆101背面边缘区。采用这种方法清洗晶圆101背面边缘区，对晶圆101背面边缘区的损伤较小，有利于后续制程的稳定，提高产品良率。所述喷嘴103可以是空心圆柱形。

所述晶圆101外侧是指晶圆101侧边以外的侧部区域，所述喷嘴103位于所述晶圆101外侧下方也就是指所述喷嘴103设置的高度低于所述晶圆101，且在所述晶圆101的投影范围之外，例如图1中的最外侧的两个喷嘴103。在上述这种情况下，所述喷嘴103可以通过倾斜设置以使得所述喷嘴103喷射出的清洗液到达所述晶圆101的背面边缘区，从而对晶圆101的背面边缘区进行清洗。

作为示例，所述晶圆背面边缘区清洗设备可以包括多个所述喷嘴103，且各所述喷嘴103与水平面之间具有相同的夹角，即各所述喷嘴103的朝向相同，各所述喷嘴103与所述晶圆101下表面之间具有相同的距离。

所述晶圆背面边缘区清洗设备包括多个所述喷嘴103，1个所述喷嘴103清洗所述晶圆101的区域为以所述晶圆101的中心为圆心的圆环区域，所述喷嘴103所喷射出的清洗液与所述晶圆101的接触区域为类圆形，所述圆环的宽度等于1个所述喷嘴103所喷射出的清洗液与所述晶圆101的接触区域的直径，设置多个所述喷嘴103可以使清洗所述晶圆101的面积增大，提高清洗效率。

各所述喷嘴103的方向与水平面之间具有相同的夹角，便于控制各所述喷嘴103之间的间距，各所述喷嘴103之间的间距相同，使所述晶圆101被清洗的力度相同而且避免出现漏洗情况。

各所述喷嘴103与所述晶圆101下表面之间具有相同的距离，使所述晶圆101被清洗的力度相同。

作为示例，所述喷嘴103数量介于3～5个之间。所述喷嘴103数量增多，能使所述晶圆101被清洗的面积增大，增加清洗效率，但是过多则会增加成本而且不容易控制，所述喷嘴103数量优选介于3～5个之间。

所述喷嘴103可以设置在环绕晶圆101背面边缘区区域或设置在晶圆101背面边缘区部分区域。

在本实施例中，所述喷嘴103沿所述晶圆101半径方向排成一列，且各所述喷嘴103与水平面之间具有相同的夹角，各所述喷嘴103与所述晶圆101下表面之间具有相同的距离，即如图1中所示排列。此时，各所述喷嘴103喷射出的清洗液方向相同，各所述喷嘴103喷射出的清洗液在到达晶圆101背面边缘区之前相互交叠，产生协同作用，能更好地对晶圆101背面边缘区进行清洗，进一步增强清洗能力，提高清洗效果。

在本实施例中，从清洗面积、清洗效果、控制难度、成本等因素综合优化考虑，所述喷嘴103数量设置为4个。

所述喷嘴103朝所述晶圆101的内侧倾斜，即朝所述晶圆101的圆心方向倾斜，所述喷嘴103与水平面之间的夹角C，即所述喷嘴103所在的直线与与水平面之间的夹角C，可以介于45度～60度之间，例如，所述喷嘴103与水平面之间的夹角C可以为45度、50度、60度。也就是说所述喷嘴103向内倾斜的角度可以介于30度～45度之间。这样可以避免扰流的产生，从而使得清洗效果达到最佳。并且所述喷嘴103朝所述晶圆101的内侧倾斜，可以防止清洗液溅到晶圆101正面。

作为示例，位于最外侧的所述喷嘴103在所述晶圆101的投影范围之外，且与所述晶圆101侧边的水平距离B介于80mm～120mm之间，例如，位于最外侧的所述喷嘴103与所述晶圆101边缘区的水平距离B可以为90mm、100mm、110mm。本领域技术人员可以理解的是，由于位于最外侧的所述喷嘴103在所述晶圆101的投影范围之外，所以该喷嘴103可以倾斜设置，以使得该喷嘴103喷射出的清洗液到达所述晶圆101的背面边缘区，对所述晶圆101的背面边缘区进行清洗。如图1所示，上述的该喷嘴103与所述晶圆101侧边的水平距离B，具体可以指该喷嘴103的顶端与所述晶圆101侧边的水平距离。

位于最外侧的所述喷嘴103与水平面之间的夹角C、位于最外侧的所述喷嘴103与所述晶圆101侧边的水平距离B、位于最外侧的所述喷嘴103与所述晶圆101下表面之间的距离A之间的关系可以满足：tanC＝A/B，所述tanC为位于最外侧的所述喷嘴103的方向与水平面之间夹角C的正切，以使得该位于最外侧的所述喷嘴103喷射的清洗液正好喷射于所述晶圆101的最外侧下边缘区。

在本实施例中，位于最外侧的所述喷嘴103与所述晶圆101侧边的水平距离B为100mm，所述喷嘴103朝所述晶圆101的内侧倾斜，位于最外侧的所述喷嘴103的方向与水平面之间的夹角C为45度，可有效的清除晶圆101背面边缘区微粒，防止清洗液溅到晶圆101正面。

作为示例，所述清洗液的种类包括去离子水。所述清洗液的压强介于6MPa～10MPa之间，例如，所述清洗液的压强可以为6MPa、8MPa、10MPa。

所述去离子水是指除去了呈离子形态杂质后的纯水。国标标准化组织ISO/TC147规定的“去离子”定义为：“去离子水完全或不完全地去除离子物质。”如今的工艺主要采用RO反渗透的方法制取，也可以应用离子交换树脂去除水中的阴离子和阳离子后得到。采用去离子水作为清洗液，可以避免引入新的杂质，从而避免二次污染。

所述清洗液增加压强后会增加对所述晶圆101背面的冲击力，使所述晶圆101背面边缘区域的微粒很容易被清除。

可旋转承载台102位于晶圆101中心下方，以固定、支撑、旋转所述晶圆101。

所述可旋转承载台102的形状可以是圆柱体，也可以是其他形状，本实用新型对此不做限定。作为示例，所述可旋转承载台102可以通过真空吸附的方式固定所述晶圆101。具体的，所述可旋转承载台102上表面可以具有至少1个真空吸附孔，所述可旋转承载台102内具有真空吸附管道，所述真空吸附孔与所述真空吸附管道数量相等，且所述真空吸附孔与所述真空吸附管道对应连接设置，所述真空吸附管道与所述可旋转承载台102方向可以一致。

所述喷嘴103排成一列，只能清洗所述晶圆101背面部分边缘区域，本实用新型的所述晶圆101固定在所述可旋转承载台102上，通过所述可旋转承载台102的旋转带动所述晶圆101旋转，从而能清洗所述晶圆101整个边缘区域。

所述可旋转承载台102的转速过快，则会影响所述晶圆101的固定效果，可能导致所述晶圆101被甩出，另一方面也会影响对所述晶圆101的清洗效果；所述可旋转承载台102的转速过慢，则会导致工艺时间过长，影响产能。优选的，所述可旋转承载台102的转速介于40rpm/sec～50rpm/sec之间，例如，所述可旋转承载台102的转速可以为40rpm/sec、45rpm/sec、50rpm/sec。

如图1、图3所示，本实施例还提供一种晶圆背面清洗方法，包括步骤：

如图3所示，进行步骤1)提供一晶圆101、若干支撑装置112和一背面去除装置113，所述支撑装置112固定于所述晶圆101边缘区下方，以支撑所述晶圆101，将所述背面去除装置113设置于所述晶圆101中心区下方并与所述晶圆101接触。

所述背面去除装置113上表面可以具有海绵和金刚石，以对所述晶圆101进行洗刷和抛光处理。

进行步骤2)旋转所述背面去除装置113并对所述晶圆101进行洗刷和抛光处理，以清洗所述晶圆101的背面中心区。

如图1所示，进行步骤3)提供如上所述的晶圆背面边缘区清洗设备，将所述晶圆101的中心区下方固定于所述可旋转承载台102，以支撑所述晶圆101。

进行步骤4)旋转所述可旋转承载台102以使所述晶圆101旋转，并采用所述喷嘴103向所述晶圆101背面边缘区下方喷射清洗液，以清洗所述晶圆101的背面边缘区。

需要说明的是，本领域技术人员也可以先清洗所述晶圆101的背面边缘区，然后再清洗所述晶圆101的背面中心区，具体的步骤先后顺序可根据实际情况进行设定，本实用新型对此不进行限定。

实施例2

如图1～图2所示，本实施例与实施例1的区别仅在于所述晶圆背面边缘区清洗设备还包括阀门104和增压装置114；其中，所述阀门104连接所述喷嘴103，以控制所述喷嘴103的开关；所述增压装置114连接清洗液源115，并与所述阀门104相连接，所述增压装置114用于对所述清洗液进行增压处理。

在本实施例中，增压装置114具体可以包括控制器105、蓄能器106、泵107、液压装置110及增压器111，清洗液源115具体包括过滤器108及供液器109。其中，所述阀门104连接所述喷嘴103，以控制所述喷嘴103的开关；所述控制器105连接所述阀门104，以控制清洗液的压强、控制阀门104的开关和蓄能器106；所述蓄能器106连接所述控制器105，以稳定清洗液的压强；所述泵107连接所述蓄能器106，以对清洗液进行增压处理；所述过滤器108连接所述泵107，以过滤清洗液；所述供液器109连接所述过滤器108，以提供清洗液；所述液压装置110连接所述控制器105，以将机械动能转换成清洗液的压强；所述增压器111连接所述液压装置110，以将机械动能转换成清洗液的压强。

所述蓄能器106是液压气动系统中的一种能量储蓄装置。所述蓄能器106在适当的时机将系统中的能量转变为压缩能储存起来，当系统需要时，又将压缩能转变为液压能而释放出来，重新补供给系统。

所述过滤器108是输送介质管道上的一种装置，待处理的清洗液经过过滤器108过滤后，其杂质被阻挡，当需要清洗时，只要将过滤器108中可拆卸的滤筒取出，处理后重新装入即可，因此，使用维护极为方便。

本领域技术人员可以理解的是，本实施例中采用供液器109供给清洗液，在其他实施例中也可以采用供液系统从液体供应站集中供应清洗液，具体采用何种方式供应清洗液，本实用新型对此不进行限定。

综上所述，本实用新型提供一种晶圆背面边缘区清洗设备，具有以下功效：

采用所述喷嘴103向所述晶圆101背面边缘区喷射清洗液，以有效清除晶圆101背面边缘区微粒，并减少对晶圆101背面边缘区的损伤。进一步的，所述喷嘴103朝所述晶圆101的内侧倾斜，所述喷嘴103与水平面之间的夹角介于45度～60度之间，使得清洗效果达到最佳，并防止清洗液溅到晶圆101正面。

所述喷嘴103还可以连接有阀门104，所述阀门104用于控制喷嘴103的开关，所述晶圆背面边缘区清洗设备还可以包括增压装置，用于对清洗液进行增压处理，以进一步提高清洗效果。

本实用新型提供的一种晶圆背面边缘区清洗设备能清除晶圆101背面边缘区微粒，有效清洗晶圆101背面，减少清洗过程中对晶圆101背面边缘区的损伤，有利于后续制程的稳定，提高产品良率。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种晶圆背面边缘区清洗设备，其特征在于，包括：

可旋转承载台，位于晶圆中心下方，用于固定支撑及旋转所述晶圆；

喷嘴，设置于晶圆边缘区下方或所述晶圆外侧下方，用于向所述晶圆的背面边缘区喷射清洗液，以清洗所述晶圆的背面边缘区。

2.根据权利要求1所述的晶圆背面边缘区清洗设备，其特征在于：所述晶圆背面边缘区清洗设备包括多个所述喷嘴，且各所述喷嘴与水平面之间具有相同的夹角，各所述喷嘴与所述晶圆下表面之间具有相同的距离。

3.根据权利要求2所述的晶圆背面边缘区清洗设备，其特征在于：所述喷嘴数量介于3～5个之间，所述喷嘴沿所述晶圆半径方向排成一列。

4.根据权利要求3所述的晶圆背面边缘区清洗设备，其特征在于：所述喷嘴朝所述晶圆的内侧倾斜，所述喷嘴与水平面之间的夹角介于45度～60度之间。

5.根据权利要求3所述的晶圆背面边缘区清洗设备，其特征在于：位于最外侧的所述喷嘴在所述晶圆的投影范围之外，且与所述晶圆侧边的水平距离介于80mm～120mm之间。

6.根据权利要求5所述的晶圆背面边缘区清洗设备，其特征在于：位于最外侧的所述喷嘴与水平面之间的夹角C、位于最外侧的所述喷嘴与所述晶圆的侧边的水平距离B、位于最外侧的所述喷嘴与所述晶圆下表面之间的距离A之间的关系满足：tanC＝A/B。

7.根据权利要求1所述的晶圆背面边缘区清洗设备，其特征在于：所述清洗液的种类包括去离子水，所述清洗液的压强介于6MPa～10MPa之间，所述可旋转承载台的转速介于40rpm/sec～50rpm/sec之间。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的晶圆背面边缘区清洗设备，其特征在于：所述晶圆背面边缘区清洗设备还包括阀门和增压装置；其中，所述阀门连接所述喷嘴，以控制所述喷嘴的开关；所述增压装置连接清洗液源，并与所述阀门相连接，所述增压装置用于对所述清洗液进行增压处理。