CN218902817U - 一种晶圆清洗装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种晶圆清洗装置，其包括：壳体；支撑组件，设置于壳体中，其包括主动轮和从动轮，以竖向支撑并带动晶圆转动；清洗刷，水平设置于壳体中并能够绕轴线转动，以对晶圆进行刷洗；位置校核组件，以测量和调整主动轮和/或从动轮的水平位置，使得主动轮和从动轮位于同一平面中。

Description

一种晶圆清洗装置

技术领域

本实用新型属于晶圆后处理技术领域，具体而言，涉及一种晶圆清洗装置。

背景技术

化学机械抛光(Chemical Mechanical Planarization,CMP)属于晶圆制造工序，其是一种全局平坦化的超精密表面加工技术。完成化学机械抛光的晶圆需要进行清洗、干燥等后处理，以避免微量离子和金属颗粒对半导体器件的污染，保障半导体器件的性能和合格率。晶圆清洗方式有：滚刷清洗、兆声清洗等，其中，滚刷清洗应用较为广泛，但也存在一些问题。

晶圆在滚刷清洗过程中，使用一对主动轮和从动轮形成支撑装置，以竖向支撑并带动晶圆旋转，其中，从动轮设置于一对主动轮之间，并且，主动轮和从动轮设置于清洗壳体的安装座。

由于加工和装配误差，主动轮和从动轮上的凹槽可能不在同一平面内，使得放置于支撑装置的晶圆发生倾斜或移位，即无法保证刷洗的晶圆处于竖直状态。晶圆清洗过程中至少存在以下问题：倾斜的晶圆受到的夹持状态不一致，致使清洗刷配置的电机的扭矩发生波动而影响晶圆清洗的均匀性；倾斜的晶圆无法放置于从动轮的washer中，使得晶圆发生打滑而发出掉速的误报；倾斜的晶圆也不利于机械手的取片，容易取片失败或碎片而中断生产。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种晶圆清洗装置，旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

本实用新型的实施例提供了一种晶圆清洗装置，包括：

壳体；

支撑组件，设置于壳体中，其包括主动轮和从动轮，以竖向支撑并带动晶圆转动；

清洗刷，水平设置于壳体中并能够绕轴线转动，以对晶圆进行刷洗；

位置校核组件，以测量和调整主动轮和/或从动轮的水平位置，使得主动轮和从动轮位于同一平面中。

在一个实施例中，所述位置校核组件包括位置检测部和位置调节部；所述位置检测部朝向主动轮和从动轮设置并位于所述壳体的外部，所述位置调节部与所述主动轮和/或从动轮连接，以调节其水平位置。

在一个实施例中，所述壳体配置有透明窗体，所述透明窗体的设置位置与所述主动轮和从动轮的位置相对应；所述位置检测部设置于所述透明窗体的外侧。

在一个实施例中，所述位置检测部包括测距传感器，所述测距传感器为激光测距传感器。

在一个实施例中，所述测距传感器朝向主动轮和从动轮的端面发射激光，所述激光的波长大于1000nm。

在一个实施例中，所述位置调节部设置于壳体的下部，位置调节部包括滑块，所述滑块能够沿水平方向移动；所述滑块与所述主动轮或从动轮的安装座连接，以调节主动轮或从动轮的水平位置。

在一个实施例中，所述位置调节部还包括伺服电机和丝杠，所述伺服电机的输出轴与丝杠连接，所述滑块连接于所述丝杠；旋转的丝杠能够带动滑块及其连接的安装座移动，以调节主动轮或从动轮的位置。

在一个实施例中，所述主动轮和从动轮的内部设置有支撑垫，所述支撑垫的外周侧配置有安装槽；所述位置校核组件调节主动轮和/或从动轮的位置，使得支撑垫的安装槽位于同一平面中。

在一个实施例中，所述位置调节部设置于所述主动轮的下方，所述位置校核组件以所述从动轮为基准，通过位置调节部调整所述主动轮的位置。

在一个实施例中，所述位置调节部设置于主动轮和从动轮的下方，以调整主动轮和从动轮的位置。

本实用新型的有益效果包括：

a.配置的位置校核组件能够测量主动轮和从动轮的水平位置，并根据测量结果进行调整，使得主动轮和从动轮位于同一水平位置，保证待刷洗晶圆处于垂直状态；

b.位置检测部包括测距传感器，其设置于壳体的外部，以经由透明窗体朝向主动轮和从动轮发射特定波长的激光，以减少和控制光致腐蚀的条件下，测量主动轮和从动轮的水平位置。

附图说明

通过结合以下附图所作的详细描述，本实用新型的优点将变得更清楚和更容易理解，这些附图只是示意性的，并不限制本实用新型的保护范围，其中：

图1是本实用新型一实施例提供的清洗装置的示意图；

图2是本实用新型一实施例提供的从动轮的剖视图；

图3是本实用新型一实施例提供的位置检测部和位置调节部设置于清洗装置的示意图；

图4是本实用新型一实施例提供的测距传感器测量水平位置的示意图；

图5是为主动轮配置位置调节部的示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例及其附图，对本实用新型所述技术方案进行详细说明。在此记载的实施例为本实用新型的特定的具体实施方式，用于说明本实用新型的构思；这些说明均是解释性和示例性的，不应理解为对本实用新型实施方式及本实用新型保护范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书及其说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。

本说明书的附图为示意图，辅助说明本实用新型的构思，示意性地表示各部分的形状及其相互关系。应当理解的是，为了便于清楚地表现出本实用新型实施例的各部件的结构，各附图之间并未按照相同的比例绘制，相同的参考标记用于表示附图中相同的部分。

在本实用新型中，晶圆(Wafer,W)也称基板(Substrate)，其含义和实际作用等同。

IC制程是在洁净间使用一些有机物和无机物等化学品实施的。由于受到人员、环境等因素的影响，晶圆加工过程中会产生如颗粒、有机物、金属污染物和/或氧化物等污染物，这些污染物的颗粒尺寸在几纳米至几百纳米不等。晶圆清洗主要是将晶圆表面附着的污染物移除，并将污染颗粒大小及数量控制在工艺要求范围内。

如图1所示，本实用新型实一施例提供的一种晶圆清洗装置，用于刷洗晶圆表面。一种晶圆清洗装置包括：壳体10、支撑装置20、两个清洗刷40、清洗刷驱动机构30和供液组件60。图1中，壳体10内部形成晶圆处理腔室，以提供晶圆处理的环境。

进一步地，支撑装置20，用于支撑晶圆W并驱动晶圆W在竖直面内旋转。支撑装置20设置于底座的上部，待清洗晶圆W由支撑装置20支撑并绕晶圆的轴线旋转。晶圆W的转速为20～200rpm，优选为20～50rpm。

其中，支撑装置20包括固定座和用于支撑晶圆的辊轮。辊轮包括位于晶圆W下方的用于支撑的一对主动轮21和从动轮22。两个主动轮21起到驱动作用，两个主动轮21相对于晶圆圆心形成的夹角小于180°；从动轮22设置在两个主动轮21之间。

在一个实施例中，主动轮21和从动轮22配置有用于支撑晶圆W的支撑垫20a，如图2所示。支撑垫20a的外周侧配置有安装槽20b，以卡接待清洗的晶圆W。图2示出了从动轮22的示意图，主动轮21配置的支撑垫20a与从动轮22配置的支撑垫20a的结构类似；主动轮21和从动轮22设置于固定座。从动轮22设置于固定座的中部，主动轮21对称设置于从动轮22的两侧。

主动轮21和从动轮22沿晶圆W的外缘轮廓设置，放置于支撑装置20的晶圆W由安装槽20b限位，晶圆W的外缘与安装槽20b的底面相切设置。主动轮21配置有驱动电机，驱动电机驱动主动轮21旋转。晶圆W的外缘与辊轮之间的摩擦力带动晶圆W绕其轴线旋转。

在一个实施例中，从动轮22上设置有用于检测晶圆W转速的测速模块，测速模块可以由霍尔传感器或光电开关传感器实现。

如图1所示，两个清洗刷40，分别设置于晶圆W的前、后两侧，并对晶圆W表面进行滚动刷洗。其中，两个清洗刷40以相反方向滚动。两个清洗刷40分别为第一清洗刷和第二清洗刷，分别设置于待清洗晶圆W的前、后两侧，可绕自身轴线滚动以接触待清洗晶圆W的表面进行刷洗。清洗刷40为圆筒状结构，其由具有良好吸水性的材料，如聚乙烯醇(PVA)制成。

在一个实施例中，晶圆清洗装置还包括连接于清洗刷40一端的进液机构50，通过进液机构50不断地向清洗刷40提供液体，使清洗刷40保持湿润的状态。其中，清洗刷40由多孔性材料制成，能够吸附大量液体。该液体可以是酸性或碱性的溶液，也可以是去离子水。进液机构50连接清洗刷40的进液端，向清洗刷40内充液。清洗刷40充液后变软，可以对晶圆W进行刷洗，所以在清洗过程中需要随时使清洗刷40保持充液的状态。

位于晶圆W两侧的清洗刷40可以沿水平方向移动以远离或靠近晶圆W。清洗刷40远离晶圆W时，清洗刷40与晶圆W预留一定间隙，晶圆搬运机械手可夹持晶圆W以取走完成清洗的晶圆W；清洗刷40靠近晶圆W移动时，清洗刷40与晶圆W抵接并以接触方式实施晶圆W表面的清洗。

图1中，清洗刷驱动机构30，用于带动两个清洗刷40绕中轴线旋转，以刷除晶圆表面的颗粒物。图1示出的晶圆清洗装置中，由于存在加工和装配误差，主动轮21和从动轮22在安装后，容易出现主动轮21和从动轮22不共面的情况，使得放置于支撑装置20的晶圆发生倾斜，甚至晶圆无法准确插接于从动轮22的安装槽20b中。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供的晶圆清洗装置还包括位置校核组件，以测量和调整主动轮21和/或从动轮22的水平位置，使得主动轮21和从动轮22位于同一平面中。如此设置，放置于支撑装置20的晶圆处于竖直状态，以避免晶圆倾斜而致使从动轮22掉速问题，使得清洗刷40给予晶圆表面的载荷均匀，保证晶圆刷洗的效果。

图3是本实用新型一实施例提供的位置校核组件的示意图，位置校核组件包括位置检测部70和位置调节部80。

其中，位置检测部70朝向主动轮21和从动轮22设置，并且，位置检测部70位于壳体10的外部，位置调节部80与主动轮21和/或从动轮22连接，以调节动轮21和/或从动轮22水平位置，使得主动轮21和从动轮22中的支撑垫20a处于同一平面内，以便于准确支撑待清洗的晶圆。本实用新型中，主动轮21和从动轮22处于同一平面的含义是指支撑垫20a的安装槽20b处于同一竖直平面，如图3所示，使得放置于支撑装置20的晶圆处于竖直状态。

本实用新型中，主动轮21和从动轮22进行校核作业时，需要使用位置检测部70和位置调节部80，如图3所示。位置检测部70包括测距传感器，其设置于壳体10的外部，测距传感器的前端配置有透明窗体，以朝向壳体10中的主动轮21和从动轮22发射光信号，以测量主动轮21和从动轮22的水平位置。

图3中，位置调节部80包括伺服电机81、丝杠82和滑块83，滑块83设置于丝杠82，并且滑块83与主动轮21或从动轮22的安装座连接，以带动主动轮21或从动轮22沿水平方向移动，调节主动轮21或从动轮22的位置。

作为本发明的一个实施例，从动轮22的位置相对固定，一对主动轮21配置有位置调节部80，如图5所示；位置检测部70测量主动轮21和从动轮22的水平位置，以获取测量结果；位置调节部80根据测量结果，视需调整主动轮21的水平位置，使得主动轮21与从动轮22处于同一平面中。即主动轮21和从动轮22的安装槽20b处于同一平面中，插接于安装槽20b中的晶圆处于竖直状态。

即每个主动轮21配置独立运行的位置调节部80，以根据水平位置测量结果，调整主动轮21的水平位置，使得一对主动轮21与从动轮22处于同一平面中。

需要说明的是，主动轮21和从动轮22的水平位置是以测距传感器71(图4示出)为基准面，主动轮21和从动轮22的外端面与基准面的距离D。

作为本实施例的一个方面，测距传感器71为激光测距传感器，其朝向主动轮21和从动轮22的侧面发射激光，以获取主动轮21和从动轮22的水平位置。

图4所示的实施例中，测距传感器71测量的从动轮22的水平距离为D_i，测距传感器71测量的主动轮21的水平距离为D_d。

若D_d<D_i，则主动轮21需要朝远离测距传感器71的方向移动，使得D_d＝D_i；或者两者的差值在允许的公差范围内。

若D_d>D_i，则主动轮21需要朝接近测距传感器71的方向移动，使得D_d＝D_i；或者两者的差值在允许的公差范围内。

图4中，测距传感器71朝向主动轮21和从动轮22的中心位置发射激光，以测量主动轮21和从动轮22的水平位置。

作为本发明的一个实施例，晶圆放置于支撑装置20后，通常无需使用测距传感器71对主动轮21或从动轮22进行水平位置测量。但在一些特殊制程中，需要实时监测晶圆的垂直度是否发生变化，或者，需要监测晶圆放置于支撑装置20后，主动轮21或从动轮22的水平位置是否发生变化。因此，当晶圆放置于支撑装置20时，也需要朝向主动轮21或从动轮22发射激光进行水平位置测量。

作为本实施例的一个方面，测距传感器71发射的激光的波长大于1000nm。由于激光波长大于1000nm时，几乎不会在晶圆清洗装置内引起光致腐蚀，因此，如此设置测距传感器71能够保证晶圆后处理的效果，避免光致腐蚀而影响晶圆清洗的成品率。

作为图5实施例的一个变体，也可以为从动轮22配置独立运行的位置调节部80，以带动从动轮22沿水平方向移动，调节从动轮22的水平位置，使得一对主动轮21与从动轮22处于同一平面中，保证待清洗的晶圆处于垂直状态。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种晶圆清洗装置，其特征在于，包括：

壳体；

支撑组件，设置于壳体中，其包括主动轮和从动轮，以竖向支撑并带动晶圆转动；

清洗刷，水平设置于壳体中并能够绕轴线转动，以对晶圆进行刷洗；

位置校核组件，以测量和调整主动轮和/或从动轮的水平位置，使得主动轮和从动轮位于同一平面中。

2.如权利要求1所述的晶圆清洗装置，其特征在于，所述位置校核组件包括位置检测部和位置调节部；所述位置检测部朝向主动轮和从动轮设置并位于所述壳体的外部，所述位置调节部与所述主动轮和/或从动轮连接，以调节其水平位置。

3.如权利要求2所述的晶圆清洗装置，其特征在于，所述壳体配置有透明窗体，所述透明窗体的设置位置与所述主动轮和从动轮的位置相对应；所述位置检测部设置于所述透明窗体的外侧。

4.如权利要求3所述的晶圆清洗装置，其特征在于，所述位置检测部包括测距传感器，所述测距传感器为激光测距传感器。

5.如权利要求4所述的晶圆清洗装置，其特征在于，所述测距传感器朝向主动轮和从动轮的端面发射激光，所述激光的波长大于1000nm。

6.如权利要求2所述的晶圆清洗装置，其特征在于，所述位置调节部设置于壳体的下部，位置调节部包括滑块，所述滑块能够沿水平方向移动；所述滑块与所述主动轮或从动轮的安装座连接，以调节主动轮或从动轮的水平位置。

7.如权利要求6所述的晶圆清洗装置，其特征在于，所述位置调节部还包括伺服电机和丝杠，所述伺服电机的输出轴与丝杠连接，所述滑块连接于所述丝杠；旋转的丝杠能够带动滑块及其连接的安装座移动，以调节主动轮或从动轮的位置。

8.如权利要求1所述的晶圆清洗装置，其特征在于，所述主动轮和从动轮的内部设置有支撑垫，所述支撑垫的外周侧配置有安装槽；所述位置校核组件调节主动轮和/或从动轮的位置，使得支撑垫的安装槽位于同一平面中。

9.如权利要求2所述的晶圆清洗装置，其特征在于，所述位置调节部设置于所述主动轮的下方，所述位置校核组件以所述从动轮为基准，通过位置调节部调整所述主动轮的位置。

10.如权利要求2所述的晶圆清洗装置，其特征在于，所述位置调节部设置于主动轮和从动轮的下方，以调整主动轮和从动轮的位置。

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