CN211637488U - 一体式清洗手臂结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种一体式清洗手臂结构，其特征在于，所述清洗手臂包括支架、喷嘴和海绵刷头，所述喷嘴安装在支架上且通过连接管与清洗液供给单元相连，所述海绵刷头通过传动机构与一驱动电机相连，所述驱动电机带动所述海绵刷头旋转，所述海绵刷头的一部分位于所述支架内，其余部分露出在所述支架外。本实用新型将喷嘴集成在清洗手臂的支架上，并在支架中设置驱动电机以带动海绵刷头自身旋转，这样可以准确控制清洗液喷射到晶圆表面的位置，增强海绵刷头的清洗效率，降低晶圆受到污染的风险，保证后续工艺的产品品质。

Description

一体式清洗手臂结构

技术领域

本实用新型涉及微电子及半导体集成电路制造领域，特别属于一种应用于晶圆背部减薄设备(例如DISCO DGP8761HC)的一体式清洗手臂结构。

背景技术

晶圆的减薄工艺在一些先进的技术有很广的应用，如3D IC(三维集成电路)、背照式影像传感器等等。晶圆的上部用于导通各个晶圆，研磨工艺使用在晶圆的背部(与所述上部相对的面上)，该研磨包括机械研磨和化学研磨。

目前对晶圆背部的减薄采用的是机械研磨，但是采用机械研磨存在很多的弊端，例如难以将晶圆的厚度减薄至2μm，并且采用机械研磨容易造成缺陷，如划伤等。晶圆的边沿的主要成分是氧化硅，对晶圆进行修边处理的时候，采用机械研磨的方法不易控制，并且会造成颗粒污染。

利用晶圆背部减薄设备(DISCO DGP8761HC)对晶圆背部进行减薄，是BSI工艺最重要的环节之一。由于研磨厚度较大，机台内部会产生大量颗粒(particle)，如果清洁系统能力不足或者存在缺陷，就会有大量颗粒吸附在晶圆表面，进而可能会影响到后道工艺品质。

现有的晶圆背部减薄设备中，如图1所示，晶圆清洁系统是利用安装在清洗手臂(图中未示出)上的一个海绵刷头2接触晶圆并对晶圆表面进行往复清洗动作，同时在晶圆的侧上方位置设有一个喷嘴1以提供清洗液，清洗完成后通过台盘机械高速旋转甩干晶圆。但是在这个清洗过程中，清洗液落到晶圆上的位置比较难以控制，一旦位置有所偏移，可能对后续颗粒的清除造成很大的影响。而且，海绵刷头在工作过程中被晶圆上的颗粒污染后，只是在清洗槽中进行清洗，导致实际使用过程中针对海绵刷头的清洗明显不够。如果晶圆表面颗粒异常，会对后续产品的质量造成很大的影响。

具体地，晶圆清洗的过程分为两步，第一步是利用喷嘴将用于清洗晶圆的清洗液(臭氧水)喷至晶圆表面，第二步是采用海绵刷头来回清洗晶圆表面。在第一步中，由于臭氧存在压力波动，所以喷嘴喷到晶圆表面的位置不稳定，而在第二步中，海绵刷头只是简单地固定在支架上，故清洗能力有限。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种一体式清洗手臂结构，可以解决现有晶圆背部减薄设备中清洗系统存在清洗液喷洒位置不稳定以及海绵刷头清洗能力不足的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供的一体式清洗手臂结构，包括支架、喷嘴和海绵刷头，所述喷嘴安装在支架上且通过连接管与清洗液供给单元相连，所述海绵刷头通过传动机构与一驱动电机相连，所述驱动电机带动所述海绵刷头旋转，所述海绵刷头的一部分位于所述支架内，其余部分露出在所述支架外。

其中，所述海绵刷头的旋转的中心轴线垂直于晶圆表面。

进一步的改进是，所述清洗液供给单元包括流体混合器，所述流体混合器具有一个出口和两个入口，所述出口通过所述连接管与所述喷嘴相连接，一个入口连接臭氧源，一个入口连接水源。

在上述结构中，所述传动机构为一传动轴，所述传动轴与所述驱动电机的输出轴通过联轴器相连，所述海绵刷头安装在所述传动轴上。

在上述结构中，所述传动机构为由主动齿轮、中间齿轮和从动齿轮构成的齿轮传动系，所述主动齿轮固定安装在所述驱动电机的输出轴上，所述主动齿轮通过所述中间齿轮带动所述从动齿轮转动，所述海绵刷头安装在所述从动齿轮固定安装的齿轮轴上。

在上述结构中，所述传动机构为由主动链轮、从动链轮和环形链条构成的链传动机构，所述主动链轮固定安装在所述驱动电机的输出轴上，所述主动链轮通过所述环形链条带动所述从动链轮转动，所述海绵刷头安装在所述从动链轮固定安装的转轴上。

在上述结构中，所述传动机构为由主动轮、从动轮和环形带构成的带传动机构，所述主动轮固定安装在所述驱动电机的输出轴上，所述主动轮通过所述环形带带动所述从动轮转动，所述海绵刷头安装在所述从动轮固定安装的转轴上。

在上述结构中，所述喷嘴与所述流体混合器在水平方向上的间距大于所述海绵刷头与所述流体混合器在水平方向上的间距。

优选的结构中，所述清洗手臂装置还包括控制单元，所述控制单元与所述驱动电机电性连接。

优选的结构中，所述流体混合器与所述臭氧源相连的连接管以及所述流体混合器与所述水源相连的连接管上均设有流量控制阀。

与现有晶圆背部减薄设备中的机台清洗装置相比，本实用新型的有益之处在于：

第一，本实用新型将提供清洗液的喷嘴集成在清洗手臂的支架上，由于清洗手臂的位置可以控制，所以喷嘴的位置变得可控，从而可以准确控制清洗液喷射到晶圆表面的位置，保证晶圆表面颗粒的有效去除以及后续工艺的产品品质；

第二，本实用新型在清洗手臂的支架中设置驱动电机以带动海绵刷头自身旋转，这样可以增强海绵刷头的清洗效率，降低晶圆受到污染的风险；

第三，本实用新型在清洗手臂中设置流体混合器，臭氧和水在该流体混合器中充分均匀地混合后再输送至清洗手臂前端的喷嘴，并且臭氧和水可以通过流量控制阀进行控制，从而保证喷射到晶圆表面的清洗液的流量和落点位置稳定。

附图说明

图1为现有的晶圆背部减薄设备中机台清洗装置的结构示意图；

图2为本实用新型的一体式清洗手臂结构的示意图。

其中附图标记说明如下：

1为喷嘴；2为海绵刷头；3为流体混合器；4为驱动电机；5为支架。

具体实施方式

以下通过特定的具体实施例并结合附图说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可以由本说明书所揭示的内容轻易地了解本实用新型的其它优点与功效。本实用新型亦可通过其它不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离本实用新型的精神下进行各种修饰语变更。

需要说明的是，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一

本实施例的一体式清洗手臂结构，包括支架、喷嘴和海绵刷头，所述喷嘴安装在支架上且通过连接管与清洗液供给单元相连，所述海绵刷头通过传动机构与一驱动电机相连，所述驱动电机带动所述海绵刷头旋转，所述海绵刷头的一部分位于所述支架内，其余部分露出在所述支架外。

在本实施例中，驱动电机通过传动机构带动海绵刷头自身旋转，这样可以增强清洗效果。所述海绵刷头的旋转的中心轴线垂直于晶圆表面。

在一种结构中，传动机构为一传动轴，所述传动轴与所述驱动电机的输出轴通过联轴器相连，所述海绵刷头安装在所述传动轴上。

或者在另一种结构中，传动机构还可以为由主动齿轮、中间齿轮和从动齿轮构成的齿轮传动系，所述主动齿轮固定安装在所述驱动电机的输出轴上，所述主动齿轮通过所述中间齿轮带动所述从动齿轮转动，所述海绵刷头安装在所述从动齿轮固定安装的齿轮轴上。

或者在另一种结构中，传动机构还可以为由主动链轮、从动链轮和环形链条构成的链传动机构，所述主动链轮固定安装在所述驱动电机的输出轴上，所述主动链轮通过所述环形链条带动所述从动链轮转动，所述海绵刷头安装在所述从动链轮固定安装的转轴上。

或者在另一种结构中，传动机构还可以为由主动轮、从动轮和环形带构成的带传动机构，所述主动轮固定安装在所述驱动电机的输出轴上，所述主动轮通过所述环形带带动所述从动轮转动，所述海绵刷头安装在所述从动轮固定安装的转轴上。

在本实施例中，提供清洗液的喷嘴集成在清洗手臂的支架上，由于在晶圆清洗过程中清洗手臂的位置可以控制(通过控制单元控制清洗手臂前后移动)，所以喷嘴的位置变得可控，从而可以准确控制清洗液喷射到晶圆表面的位置，保证晶圆表面颗粒的有效去除以及后续工艺的产品品质。同时，在清洗手臂的支架中设置驱动电机以带动海绵刷头自身旋转，这样可以增强海绵刷头的清洗效率，降低晶圆受到污染的风险。

优选的，清洗手臂装置还包括控制单元，所述控制单元与所述驱动电机电性连接，这样可以控制海绵刷头的旋转速度，从而进一步提升海绵刷头的清洁效果。

实施例二

在本实施例中，一体式清洗手臂结构包括支架5、喷嘴1和海绵刷头2，如图2所示。

所述喷嘴1安装在支架5上且通过连接管与清洗液供给单元相连，该清洗液供给单元包括流体混合器3，所述流体混合器3具有一个出口和两个入口，所述出口通过所述连接管与所述喷嘴1相连接，一个入口通过连接管与臭氧源相连，另一个入口通过连接管与水源相连。

所述海绵刷头2通过传动机构与一驱动电机4相连，所述驱动电机4带动所述海绵刷头2旋转，所述海绵刷头2的一部分位于所述支架内5，其余部分露出在所述支架5外。

所述喷嘴1与所述流体混合器3在水平方向上的间距大于所述海绵刷头2与所述流体混合器3在水平方向上的间距，也就是说，喷嘴1位于支架5的前端，海绵刷头2位于喷嘴1的后侧。

优选的，流体混合器3与所述臭氧源相连的连接管以及所述流体混合器与所述水源相连的连接管上均设有流量控制阀，这样可以精确控制臭氧和/或水的流量。

在本实施例中，清洗手臂中设置流体混合器，臭氧和水在该流体混合器中充分均匀地混合后再输送至清洗手臂前端的喷嘴，并且臭氧和水可以通过流量控制阀进行控制，从而保证喷射到晶圆表面的清洗液的流量和落点位置稳定。

以上通过具体实施例对本实用新型进行了详细的说明，该实施例仅仅是本实用新型的较佳实施例，本实用新型并不局限于上述实施方式。在不脱离本实用新型原理的情况下，本领域的技术人员做出的等效置换和改进，均应视为在本实用新型所保护的技术范畴内。

Claims (10)

1.一种一体式清洗手臂结构，其特征在于，所述清洗手臂包括支架、喷嘴和海绵刷头，所述喷嘴安装在支架上且通过连接管与清洗液供给单元相连，所述海绵刷头通过传动机构与一驱动电机相连，所述驱动电机带动所述海绵刷头旋转，所述海绵刷头的一部分位于所述支架内，其余部分露出在所述支架外。

2.根据权利要求1所述的一体式清洗手臂结构，其特征在于，所述海绵刷头的旋转的中心轴线垂直于晶圆表面。

3.根据权利要求1所述的一体式清洗手臂结构，其特征在于，所述清洗液供给单元包括流体混合器，所述流体混合器具有一个出口和两个入口，所述出口通过所述连接管与所述喷嘴相连接，一个入口通过连接管与臭氧源相连，另一个入口通过连接管与水源相连。

4.根据权利要求1所述的一体式清洗手臂结构，其特征在于，所述传动机构为一传动轴，所述传动轴与所述驱动电机的输出轴通过联轴器相连，所述海绵刷头安装在所述传动轴上。

5.根据权利要求1所述的一体式清洗手臂结构，其特征在于，所述传动机构为由主动齿轮、中间齿轮和从动齿轮构成的齿轮传动系，所述主动齿轮固定安装在所述驱动电机的输出轴上，所述主动齿轮通过所述中间齿轮带动所述从动齿轮转动，所述海绵刷头安装在所述从动齿轮固定安装的齿轮轴上。

6.根据权利要求1所述的一体式清洗手臂结构，其特征在于，所述传动机构为由主动链轮、从动链轮和环形链条构成的链传动机构，所述主动链轮固定安装在所述驱动电机的输出轴上，所述主动链轮通过所述环形链条带动所述从动链轮转动，所述海绵刷头安装在所述从动链轮固定安装的转轴上。

7.根据权利要求1所述的一体式清洗手臂结构，其特征在于，所述传动机构为由主动轮、从动轮和环形带构成的带传动机构，所述主动轮固定安装在所述驱动电机的输出轴上，所述主动轮通过所述环形带带动所述从动轮转动，所述海绵刷头安装在所述从动轮固定安装的转轴上。

8.根据权利要求3所述的一体式清洗手臂结构，其特征在于，所述喷嘴与所述流体混合器在水平方向上的间距大于所述海绵刷头与所述流体混合器在水平方向上的间距。

9.根据权利要求1所述的一体式清洗手臂结构，其特征在于，还包括控制单元，所述控制单元与所述驱动电机电性连接。

10.根据权利要求3所述的一体式清洗手臂结构，其特征在于，所述流体混合器与所述臭氧源相连的连接管以及所述流体混合器与所述水源相连的连接管上均设有流量控制阀。

Images