CN219778829U - 一种晶圆清洗装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种晶圆清洗装置，其包括：夹持组件，其水平夹持并驱动晶圆旋转；刷洗组件，其设置于所述夹持组件的侧部；所述刷洗组件包括摆臂，所述摆臂能够摆动至夹持组件的上方，其上的清洗刷沿晶圆的半径方向摆动以刷洗晶圆；所述清洗刷随所述摆臂沿竖直方向移动并抵压于晶圆表面，并且，所述清洗刷能够绕竖向轴线转动以刷洗晶圆。
Description
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
集成电路产业是信息技术产业的核心，在助推制造业向数字化、智能化转型升级的过程中发挥着关键作用。芯片是集成电路的载体，芯片制造涉及集成电路设计、晶圆制造、晶圆加工、电性测量、切割封装和测试等工艺流程。
随着集成电路技术的不断发展，晶圆清洗工序对于晶圆制造良品率的提升愈发重要，同时对清洗的效果越来越严苛，刷洗作为一种高效的去除污染物的技术手段，广泛应用于晶圆制造中，尤其是化学机械抛光后的晶圆后处理中。
现有的刷洗装置中，配置有刷洗水平平移平台/垂直升降装置，以带动刷洗臂进行水平往复运动和垂直上下运动。该技术方案中，装置机构和线缆拖链等运动会引入发尘问题，给晶圆的洁净带来风险。
同时，在刷洗臂中，刷洗轴需要带动刷子进行旋转和下压，在旋转部件需进行密封结构设计。现有技术中，密封结构采用磁流体密封或者旋转密封圈等方式，磁流体基载液会引入新的污染问题，旋转密封圈引入的摩擦力会对刷子刷洗稳定性带来影响。此外，旋转密封圈存在磨损问题，这不利于提升晶圆的清洗效果。
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，其包括：
夹持组件，其水平夹持并驱动晶圆旋转；
刷洗组件，其设置于所述夹持组件的侧部；
所述刷洗组件包括摆臂，所述摆臂能够摆动至夹持组件的上方，其上的清洗刷沿晶圆的半径方向摆动以刷洗晶圆；
所述清洗刷随所述摆臂沿竖直方向移动并抵压于晶圆表面，并且，所述清洗刷能够绕竖向轴线转动以刷洗晶圆。
在一些实施例中，所述摆臂包括固定板，所述固定板设置有驱动电机，所述驱动电机将动力传递至转动轴，所述清洗刷可拆卸地连接于所述转动轴的下端。
在一些实施例中，所述固定板的端部配置有安装座，所述转动轴通过转接件设置于所述安装座；所述转接件的外侧配置有滚珠轴承，其内侧配置有直线轴承，所述直线轴承套设于所述转动轴的外周侧。
在一些实施例中，所述安装座的内部还设置有密封环，其罩设于所述转动轴的外周侧并位于所述转接件的底部；所述密封环配置有沟槽，所述沟槽与所述滚珠轴承及直线轴承相连通。
在一些实施例中，所述安装座配置有通气孔，所述通气孔与密封环的沟槽相连通，并且，所述通气孔与真空源连通，以抽吸进入所述沟槽中的颗粒物。
在一些实施例中，所述密封环的外沿与安装座的内侧壁之间设置有间隙，所述密封环的内沿与所述转动轴的外侧壁之间设置有间隙。
在一些实施例中，所述固定板的上方配置有安装架，气缸设置于所述安装架；所述气缸的输出端通过升降组件连接于所述转动轴，以带动所述转动轴沿竖直方向移动。
在一些实施例中，所述升降组件包括竖向件和横向件，所述竖向件滑动连接于所述安装座，所述横向件连接于所述竖向件的顶部并固定于所述转动轴的顶部。
在一些实施例中，所述横向件的下方设置有调心轴承和弹簧，所述调心轴承和弹簧套设于所述转动轴的外侧；并且所述调心轴承设置于上限位板，所述弹簧的一端抵接于所述调心轴承的下方，其另一端抵接于下限位板，所述下限位板设置于所述转动轴。
在一些实施例中，所述竖向件的侧部配置有抵压件，所述抵压件自竖向件的侧部朝向外侧延伸；所述抵压件的下方配置有压力传感器，以监测所述气缸对清洗刷施加的载荷。
本实用新型的有益效果包括：
a.摆臂的安装座中配置有密封环，密封环上配置的沟槽与滚珠轴承及直线轴承连接，而沟槽与外部的真空源连接，以吸附清洗过程中产生的颗粒，保证晶圆的清洗效果；
b.旋转升降组件配置洁净的电缸模组，以减少升降过程中部件相对运动产生颗粒的风险；电缸模组配置有真空吸附口，以通过真空吸附外部的颗粒物，解决晶圆清洗过程中的发尘问题。
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晶圆清洗装置的示意图；
图2是图1中旋转升降组件的示意图；
图3是本实用新型一实施例提供的摆臂的俯视图；
图4是图3中A-A的剖视图；
图5是图4中B处的局部放大图；
图6是本实用新型一实施例提供的密封环的示意图；
图7是本实用新型一实施例提供的限位件的示意图；
图8是本实用新型一实施例提供的未配置防护罩的摆臂的示意图。
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。
图1是本实用新型一实施例提供的一种晶圆清洗装置的示意图，一种晶圆清洗装置包括：
夹持组件10，其水平夹持并驱动晶圆旋转；图1中未示出相应的驱动机构；
刷洗组件20，其设置于夹持组件10的侧部，以刷洗水平夹持的晶圆。
进一步地，刷洗组件20包括摆臂21，摆臂21能够摆动至夹持组件10的上方，摆臂21上的清洗刷22沿晶圆的半径方向摆动，以刷洗晶圆的各个区域，去除晶圆表面残留的颗粒物。
进一步地，清洗刷22能够随摆臂21沿竖直方向移动并抵压于晶圆表面，并且，清洗刷22能够绕竖向轴线转动以刷洗晶圆。即清洗刷22能够绕中心轴自传，以增强晶圆的清洁效果。
作为本实用新型的一个实施例，刷洗组件20还包括旋转升降组件23，如图1所示，摆臂21连接于旋转升降组件23，以实现摆臂21的旋转动作和升降动作，满足晶圆清洗的工艺要求。
图2是旋转升降组件23的示意图，旋转升降组件23包括旋转部23a和升降部23b。其中，旋转部23a配置有旋转电机，旋转电机的输出端通过带传动连接于转动座23c，升降部23b设置于转动座23c的上方。旋转电机的输出端转动，能够带动升降部23b整体转动。
进一步地，旋转部23a配置的旋转电机为伺服电机，并通过谐波减速机降低输出速度。其中，谐波减速机的减速比在1：100以上，通过伺服电机的控制，实现了摆臂21转动的平稳，保证了摆臂21旋转位置的精密控制，有利于精确控制晶圆的清洗参数，提升晶圆的清洗效果。
进一步地，升降部23b配置有滑动板23d，滑动板23d能够沿竖直方向滑动，摆臂21可拆卸地连接于滑动板23d，以带动摆臂21沿竖直方向滑动。
为减少升降过程中部件相对运动产生颗粒的风险，图2所示的实施例中，升降部23b选用洁净的电缸模组。同时，所述电缸模组配置有真空吸附口，以通过真空吸附外部的颗粒物，解决晶圆清洗过程中的发尘问题。
可以理解的是，待一片晶圆刷洗完成后，摆臂21回到等待位后，可以通过真空吸附口通入正压的洁净氮气，实现气密封，以保证冲洗液体不进入摆臂21内部的旋转轴系，提高刷洗组件20运行的稳定性。
图3是摆臂21的俯视图，图4是图3中A-A的剖视图，图5是图4中B处的局部放大图。摆臂21包括固定板21a，固定板21a的上方设置有驱动电机21b。驱动电机21b能够将动力传递至转动轴21c，而清洗刷22可拆卸地连接于转动轴21c的下端。
图4所示的实施例中，驱动电机21b的输出轴上设置有第一皮带轮，转动轴21c配置有第二皮带轮，第一皮带轮与第二皮带轮之间设置有皮带，以将驱动电机21b输出的动力传递给转动轴21c，以带动转动轴21c及其上的清洗刷22绕中轴线旋转，实现晶圆表面的清洁。可以理解的是，摆臂21中的清洗刷22也可以采用其他传动方式，如链传动，带动转动轴21c旋转。
在一些实施例中，转动轴21c也可以配置一个直驱电机，以直接驱动转动轴21c及其上的清洗刷22旋转，有效精简结构，提升清洗刷22旋转运动的稳定性。需要说明的是，若采用直驱方式带动清洗刷22旋转，摆臂21的上方需要预留足够的作业空间。
进一步地，固定板21a的端部配置有安装座21d，转动轴21c通过转接件21e设置于安装座21d，如图4所示。具体地，转接件21e为环状部件，转接件21e的外侧配置有滚珠轴承21f，转接件21e的内侧配置有直线轴承21g，如图5所示。直线轴承21g套设于转动轴21c的外周侧。直线轴承21g的设置，有利于保证转动轴21c沿竖向移动的直线度，避免转动轴21c端部的清洗刷22在移动过程中发生偏摆，以保证晶圆的清洗效果。
图5中，安装座21d的内部还设置有密封环21h，密封环21h罩设于转动轴21c的外周侧并位于转接件21e的底部。
进一步地，密封环21h配置有图6示出的沟槽21h-1，其中，沟槽21h-1与滚珠轴承21f及直线轴承21g相连通。
图5中，安装座21d配置有通气孔21j，通气孔21j与密封环21h的沟槽21h-1相连通，并且，通气孔21j通过管路与外部的真空源连通，以抽吸进入沟槽21h-1中的颗粒物。
进一步地，密封环21h的外沿与安装座21d的内侧壁之间设置有间隙，同时，密封环21h的内沿与转动轴21c的外侧壁之间设置有间隙。滚珠轴承21f和直线轴承21g产生的颗粒物可以经由所述间隙进入通气孔21j。在一些实施例中，所述间隙的水平宽度为0.1-0.5mm，以保证转动轴21c的运动精度。
图5所示的实施例中，转动轴21c的外周侧还配置有随动轴承21u，随动轴承21u的外圈抵接于转动轴21c的外周壁，以保证转动轴21c竖向移动的准确性。进一步地，随动轴承21u的数量为多个，其沿转动轴21c的中轴线均匀分布，以保证转动轴21c受力的均匀性。作为本实施例的一个方面，转动轴21c的外周壁加工有平面部，随动轴承21u的外圈抵接于所述平面部，以进一步保证转动轴21c移动的平稳性。
图5中，转接件21e的厚度方向配置有竖向孔道21e-1，竖向孔道21e-1的数量为多个并均匀分布在转接件21e。若随动轴承21u在运行过程中产生可碎屑等颗粒物，则可以经由竖向孔道21e-1进入密封环21h的内沿与转动轴21c的外侧壁之间的间隙，接着进入通气孔21j并由真空源抽吸。图5中，使用虚线大致绘制了颗粒物排出安装座21d所经过的路径，以便更好的理解本实用新型提供的技术方案。
进一步地，安装座21d的内部还配置有限位件21v，限位件21v设置在安装座21d的底部并套设于转动轴21c的外周侧。图7是限位件21v的示意图，限位件21v为环状结构，其上配置有限位槽21v-1，转动轴21c与限位件21v同轴设置。转动轴21c的外周侧配置有插接环21c-1，转动轴21c的插接环21c-1设置于在限位槽21v-1中。
进一步地，限位件21v上配置有排出孔21v-2，排出孔21v-2与限位槽21v-1相连通。需要说明的是，密封环21h的内沿与转动轴21c的外侧壁之间的间隙是指密封环21h与插接环21c-1之间的间隙。若安装座21d内部的轴承或器件产生颗粒物，则颗粒物会进入限位槽21v-1，再经由排出孔21v-2向外传输。图7所示的实施例中，排出孔21v-2的数量为多个，其沿限位件21v的周向设置，以保证颗粒物排出的及时性。
进一步地，固定板21a的上方配置有安装架21k，气缸设置于安装架21k；所述气缸的输出端通过升降组件21m连接于转动轴21c，以带动转动轴21c沿竖直方向移动。
具体地，升降组件21m包括竖向件21m-1和横向件21m-2，竖向件21m-1滑动连接于安装座21d，横向件21m-2连接于竖向件21m-1的顶部，并且，横向件21m-2固定于转动轴21c的顶部。
进一步地，竖向件21m-1通过滑动模组连接于安装座21d的侧部，具体地，滑动模组可以选择精密的滑动模块，以减少零部件之间的摩擦力，保证转动轴21c竖向移动的平稳性。
进一步地，横向件21m-2的下方设置有调心轴承21n和弹簧21p，调心轴承21n和弹簧21p套设于转动轴21c的外侧；并且调心轴承21n设置于上限位板21r，弹簧21p的一端抵接于调心轴承21n的下方，弹簧21p的另一端抵接于下限位板21s，下限位板21s设置于转动轴21c。
图5所示的实施例中，上限位板21r、弹簧21p和下限位板21s形成的组件设置于转动轴21c的上部，以抵消升降组件21m的自重以及零部件之间的摩擦力，保证清洗刷22施加载荷的准确性，具体地，清洗刷22的载荷可以自零点施加，以全面覆盖载荷施加的范围，满足各种晶圆清洗的工艺要求。
进一步地，竖向件21m-1的侧部配置有抵压件21m-3，如图5所示，抵压件21m-3自竖向件21m-1的侧部朝向外侧延伸；其中，抵压件21m-3的下方配置有压力传感器21t，以监测所述气缸对清洗刷22施加的载荷。
为了增加运动部件的防护，避免清洗过程的颗粒物进入摆臂21的内部，摆臂21还配置有防护罩21w，如图4所示。防护罩21w由耐腐蚀的非金属材料制成，以延长摆臂21的使用寿命，同时还能够降低摆臂21的重量，保证摆臂21运动的平稳性。此外，防护罩21w的设置，也能够防止摆臂21内部产生的颗粒物扩散至晶圆上，以保证晶圆清洗的效果。
图8是本实用新型一实施例提供的未配置防护罩21w的摆臂21的示意图，以清楚地体现摆臂21内部的组成构件以及构件之间的连接关系。驱动电机21b设置于固定板21a长度方向的中点位置，以控制驱动电机21b产生的振动对清洗刷22的影响，保证清洗刷22运行的平稳性。
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：
夹持组件，其水平夹持并驱动晶圆旋转；
刷洗组件，其设置于所述夹持组件的侧部；
所述刷洗组件包括摆臂，所述摆臂能够摆动至夹持组件的上方，其上的清洗刷沿晶圆的半径方向摆动以刷洗晶圆；
所述清洗刷随所述摆臂沿竖直方向移动并抵压于晶圆表面，并且，所述清洗刷能够绕竖向轴线转动以刷洗晶圆。
2.如权利要求1所述的晶圆清洗装置，其特征在于，所述摆臂包括固定板，所述固定板设置有驱动电机，所述驱动电机将动力传递至转动轴，所述清洗刷可拆卸地连接于所述转动轴的下端。
3.如权利要求2所述的晶圆清洗装置，其特征在于，所述固定板的端部配置有安装座，所述转动轴通过转接件设置于所述安装座；所述转接件的外侧配置有滚珠轴承，其内侧配置有直线轴承，所述直线轴承套设于所述转动轴的外周侧。
4.如权利要求3所述的晶圆清洗装置，其特征在于，所述安装座的内部还设置有密封环，其罩设于所述转动轴的外周侧并位于所述转接件的底部；所述密封环配置有沟槽，所述沟槽与所述滚珠轴承及直线轴承相连通。
5.如权利要求4所述的晶圆清洗装置，其特征在于，所述安装座配置有通气孔，所述通气孔与密封环的沟槽相连通，并且，所述通气孔与真空源连通，以抽吸进入所述沟槽中的颗粒物。
6.如权利要求4所述的晶圆清洗装置，其特征在于，所述密封环的外沿与安装座的内侧壁之间设置有间隙，所述密封环的内沿与所述转动轴的外侧壁之间设置有间隙。
7.如权利要求3所述的晶圆清洗装置，其特征在于，所述固定板的上方配置有安装架，气缸设置于所述安装架；所述气缸的输出端通过升降组件连接于所述转动轴，以带动所述转动轴沿竖直方向移动。
8.如权利要求7所述的晶圆清洗装置，其特征在于，所述升降组件包括竖向件和横向件，所述竖向件滑动连接于所述安装座，所述横向件连接于所述竖向件的顶部并固定于所述转动轴的顶部。
9.如权利要求8所述的晶圆清洗装置，其特征在于，所述横向件的下方设置有调心轴承和弹簧，所述调心轴承和弹簧套设于所述转动轴的外侧；并且所述调心轴承设置于上限位板，所述弹簧的一端抵接于所述调心轴承的下方，其另一端抵接于下限位板，所述下限位板设置于所述转动轴。
10.如权利要求8所述的晶圆清洗装置，其特征在于，所述竖向件的侧部配置有抵压件，所述抵压件自竖向件的侧部朝向外侧延伸；所述抵压件的下方配置有压力传感器，以监测所述气缸对清洗刷施加的载荷。
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| CN117766440A (zh) * | 2024-02-22 | 2024-03-26 | 常州臻晶半导体有限公司 | 一种溶体碳化硅晶片清洗装置及其方法 |
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- 2023-02-28 CN CN202320332363.XU patent/CN219778829U/zh active Active
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|---|---|---|---|---|
| CN117766440A (zh) * | 2024-02-22 | 2024-03-26 | 常州臻晶半导体有限公司 | 一种溶体碳化硅晶片清洗装置及其方法 |
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Legal Events
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| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |