CN220189566U - 一种晶圆背面清洗用装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种晶圆背面清洗用装置，涉及半导体加工技术领域，包括清洗盘、空心转轴、旋转驱动机构、套管、喷淋管以及负压源；空心转轴一端与清洗盘连接；清洗盘用于固定待清洗的晶圆；清洗盘的底部设有与空心转轴的中空腔连通的第一连通孔；旋转驱动机构与空心转轴连接，用于通过带动空心转轴转动以带动清洗盘转动；套管安装于空心转轴中，且与空心转轴之间形成有转动间隙；喷淋管安装于套管中，且其喷淋端经第一连通孔伸入清洗盘中；套管远离清洗盘的一端与负压源连接。该设计可以平衡晶圆高速旋转时产生的拉升气流，进而避免晶圆在高速甩干过程中药水残留因拉升气流对晶圆背面造成污染形成药水印迹的情况。

Description

一种晶圆背面清洗用装置

技术领域

本申请涉及半导体加工技术领域，尤其涉及一种晶圆背面清洗用装置。

背景技术

在半导体制造中，湿法单片清洗机由于其高质量的缺陷去除效果，正逐步取代传统的槽式湿法清洗机。湿法单片清洗机一般采用的都是喷嘴喷洒的清洗工艺，晶圆进入工艺腔体后喷嘴开始喷洒化学药液，对晶圆进行清洗。

现有的单片清洗机对晶圆只能正面对晶圆进行药水喷淋清洗，而背面简单用水清洗，但这种背面清洗方式无法满足P/P制式双抛晶圆的背面清洗需求。针对这一情况，目前的改进方式为利用套管把药管加装到晶圆背面进行喷淋清洗，但是，当晶圆高速旋转甩干时，其背面会产生气压差，为了补充气压，气体会通过套管流向晶圆背面，并在过程中把晶圆背面受重力掉落的药水残留、以及药管喷淋端因压力而流出的药水残留带到晶圆背面，从而对清洗过的晶圆背面造成污染形成药水印迹。

实用新型内容

有鉴于此，本申请的目的是提供一种晶圆背面清洗用装置，以解决现有的晶圆背面清洗方式存在对清洗过的晶圆背面造成污染形成药水印迹的技术问题。

为达到上述技术目的，本申请提供了一种晶圆背面清洗用装置，包括清洗盘、空心转轴、旋转驱动机构、套管、喷淋管以及负压源；

所述空心转轴一端与所述清洗盘连接；

所述清洗盘用于固定待清洗的晶圆；

所述清洗盘的底部设有与所述空心转轴的中空腔连通的第一连通孔；

所述旋转驱动机构与所述空心转轴连接，用于通过带动所述空心转轴转动以带动所述清洗盘转动；

所述套管安装于所述空心转轴中，且与所述空心转轴之间形成有转动间隙；

所述喷淋管安装于所述套管中，且其喷淋端经所述第一连通孔伸入所述清洗盘中；

所述套管远离所述清洗盘的一端与所述负压源连接。

进一步地，还包括气液分离箱；

所述套管远离所述清洗盘的一端与所述气液分离箱的输入口连接；

所述气液分离箱的气输出口连接所述负压源。

进一步地，所述喷淋管上安装有回吸阀。

进一步地，所述喷淋管为多个；

所述多个所述喷淋管绕所述套管中心轴线圆周分布。

进一步地，还包括固定环；

所述固定环固定在所述套管内，且外周面上设有凹槽；

所述凹槽与所述套管内壁之间形成供所述喷淋管一一对应穿过的限位腔。

进一步地，还包括空心固定轴；

所述空心固定轴内安装有第一轴承；

所述空心转轴穿过所述第一轴承，并通过所述第一轴承与所述空心固定轴转动连接。

进一步地，所述旋转驱动机构包括旋转电机以及传动组件；

所述旋转电机的输出轴通过所述传动组件与所述空心转轴连接，用于带动所述空心转轴转动。

进一步地，所述传动组件包括主动轮、从动轮以及同步带；

所述主动轮套固在所述旋转电机的输出轴上；

所述从动轮套固在所述空心转轴上，且通过所述同步带与所述主动轮传动配合。

进一步地，还包括防水盖；

所述防水盖固定在所述清洗盘内底面，且设有连通所述套管的中通腔的第二连通孔；

所述喷淋管的喷淋端经所述第二连通孔伸入所述清洗盘；

所述防水盖对所述套管与所述空心转轴之间的转动间隙形成遮盖。

进一步地，还包括固定台；

所述空心转轴转动安装于所述固定台上。

从以上技术方案可以看出，本申请所设计的晶圆背面清洗装置，通过旋转驱动机构来带动空心转轴转动，进而带动清洗盘转动，以带动固定在清洗盘上的晶圆转动，安装于套管中的喷淋管经清洗盘的连通孔伸入清洗盘中，以对晶圆的背面进行喷淋清洗。套管与空心转轴之间形成有转动间隙，保证空心转轴的转动不受套管影响，利用这种套嵌式配合，也使得整体结构更加紧凑。更重要的是，该套管远离清洗盘的一端与负压源连接，利用该负压源连接设计，可以平衡晶圆高速旋转时产生的拉升气流，进而避免晶圆在高速甩干过程中药水残留因拉升气流对晶圆背面造成污染形成药水印迹的情况。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本申请中提供的一种晶圆背面清洗用装置的整体剖视图；

图2为图1中的A位置放大示意图；

图3为本申请中提供的一种晶圆背面清洗用装置的固定环结构示意图；

图中：100、固定台；200、晶圆；300、旋转驱动机构；301、旋转电机；302、从动轮；303、主动轮；304、同步带；1、清洗盘；2、空心转轴；3、套管；31、台阶部；32、第二轴承；4、喷淋管；41、回吸阀；5、固定环；51、凹槽；6、负压源；7、气液分离箱；8、空心固定轴；81、第一轴承；9、防水盖；91、上盖部；92、下环形连接部。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请实施例中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请实施例保护的范围。

在本申请实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可更换连接，或一体地连接，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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。

本申请实施例公开了一种晶圆背面清洗用装置。

请参阅图1，本申请实施例中提供的一种晶圆背面清洗用装置的一个实施例包括：

清洗盘1、空心转轴2、旋转驱动机构300、套管3、喷淋管4以及负压源6。负压源6可以是排风系统，真空系统等，具体不做限制。

空心转轴2一端与清洗盘1连接，清洗盘1用于固定待清洗的晶圆200，清洗盘1的底部中心设有与空心转轴2的中空腔连通的第一连通孔；该清洗盘1顶面具有凹腔，以便于预留一定的空间供喷淋管4对晶圆200的背面进行喷淋，清洗盘1呈圆柱结构，对于晶圆200的固定方式来说可以参考已有的固定方式进行设计，或直接沿用。清洗盘1与空心转轴2连接后，其中心线与空心轴的中心线重合，对于清洗盘1与空心转轴2之间的连接来说，可以是焊接、螺纹紧固等，具体不做限制。

旋转驱动机构300与空心转轴2连接，用于通过带动空心转轴2转动以带动清洗盘1转动，套管3安装于空心转轴2中，且与空心转轴2之间形成有转动间隙；预留的转动间隙能够避免套管3对空心转轴2的转动形成干涉，而且利用这种套嵌式配合，也使得整体结构更加紧凑，套管3中心线与空心转轴2的中心线也重合。就套管3的安装固定来说，其在外部可以通过相应的安装固定支架或结构实现安装固定，不做限制。

喷淋管4安装于套管3中，且其喷淋端经第一连通孔伸入清洗盘1中，该喷淋管4的喷淋端可以与地面呈一定角度的倾斜设置，以朝向晶圆200背面中心区域，具体不做限制。背面喷淋管4为伸入清洗盘1中以对晶圆200的背面进行清洗，能够与正面清洗独立开，便于控制晶圆200背面清洗的流量，使得晶圆200背面受到的冲击力得到控制，从而，可以使得晶圆200正面不会受到背面清洗药水的冲击而影响晶圆200边缘的清洗效果。

套管3远离清洗盘1的一端与负压源6连接，利用该负压源6连接设计，可以平衡晶圆200高速旋转时产生的拉升气流，进而避免晶圆200在高速甩干过程中药水残留因拉升气流对晶圆200背面造成污染形成药水印迹的情况。

经过实验研究，晶圆200的旋转速度与因旋转速度造成的压力差而导致的套管3内产生的风速之间具有一定的关系，以套管3内径为20mm，晶圆200尺寸为6/8inch为例：

晶圆200旋转速度为0r/min时，套管3内产生风速0.17m/s；

晶圆200旋转速度为500r/min时，套管3内产生风速0.4m/s；

晶圆200旋转速度为1000r/min时，套管3内产生风速1.8m/s；

晶圆200旋转速度为2000r/min时，套管3内产生风速3.2m/s～4m/s；

晶圆200旋转速度为3000r/min时，套管3内产生风速5m/s～6m/s；

晶圆200旋转速度为4000r/min时，套管3内产生风速7.2m/s～8m/s。

经过研究，当套管3内产生的风速为0m/s～2m/s时，不会有药液拉伸作用，也即是当处于这一风速范围时，能够避免药液受上升气流影响而对晶圆200背面造成污染。因此，在使用负压源6时，可以根据晶圆200的实际转速进行调节，满足将高速旋转下套管3中的上升气流的风速削弱至0m/s～2m/s即可，也即是晶圆200转速越大，负压源6的压力也要调节为更大。负压不宜强到使得套管3内的气流方向变为反向，过强的负压会影响喷淋管4不能有效地喷淋到晶圆200背面，从而影响背面喷淋清洗效果，再者，当气流方向变为反向，会使得晶圆200背面中心离心力变弱，得不到及时甩干。

该设计的晶圆200背面清洗用装置，其工作过程为：1、旋转驱动机构300带动清洗盘1旋转以带动待清洗的晶圆200旋转；2、喷淋管4喷出药液清洗晶圆200背面，清洗一定时间后关闭喷淋管4并进行晶圆200甩干；3、打开负压源6，平衡晶圆200高速甩干过程中产生的负压差，削弱套管3中的风速，使得药液在自身重力以及负压源6的负压作用下从套管3流出，避免对晶圆200背面造成污染形成药水印迹。

以上为本申请实施例提供的一种晶圆背面清洗用装置的实施例一，以下为本申请实施例提供的一种晶圆背面清洗用装置的实施例二，具体请参阅图1至图3。

基于上述实施例一的方案：

进一步地，为了将药液收集起来，还设计包括了气液分离箱7。套管3远离清洗盘1的一端与气液分离箱7的输入口连接，气液分离箱7的气输出口连接负压源6。药液在自身重力以及负压作用下经套管3流入到气液分离箱7进行气液分离，而气输出口也即连接负压源6，保证负压源6能够经气液分离箱7给套管3内提供负压作用。气液分离箱7体内进行气液分离的结构可以是气液分离膜，具体可参考已有的气液分离器进行设计，或直接沿用，不做限制。

进一步地，在喷淋管4上安装有回吸阀41。这样，在关闭喷淋管4之后，使得喷淋管4内的药液能够在回吸阀41的作用下回流一段距离，从而能够避免关闭后的喷淋管4其喷淋端在晶圆200高速甩干产生的压力影响下而发生药液溢出的情况。

进一步地，喷淋管4为多个，且多个喷淋管4绕套管3中心轴线圆周均匀分布，多个喷淋管4喷淋清洗，能够进一步提升清洗效果以及效率，且每个喷淋管4也可实现喷淋不同的药液，实现每个喷淋管4均喷淋的单独药液。

进一步地，还包括固定环5，固定环5固定在套管3内，且外周面上设有凹槽51，凹槽51与套管3内壁之间形成供喷淋管4一一对应穿过的限位腔。利用固定环5能够对各个喷淋管4进行限位固定，避免喷淋时喷淋管4来回摆动发生相互碰撞，造成药水交叉污染。另外，环状设计，也保证药液能够通过，保证药液的顺利排出。

对于固定环5的安装布置来说，其安装在套管3内且位于靠近清洗盘1的一端位置处，喷淋管4的喷淋端穿过固定环5一定距离，也即是预留一定的距离长度以便于调节喷淋端的喷淋角度，本申请该喷淋管4设有喷淋端的管段部分可以为可弯折形变的设计，以便于调节喷淋端的喷淋角度，具体不做限制。

进一步地，还包括空心固定轴8，空心固定轴8内安装有第一轴承81；空心转轴2穿过第一轴承81，并通过第一轴承81与空心固定轴8同轴转动连接。利用该空心固定轴8，实现空心转轴2的转动安装设置，以方便旋转驱动机构300带动空心转轴2转动。

进一步地，就旋转驱动机构300结构设计来说，包括旋转电机301以及传动组件，旋转电机301的输出轴通过传动组件与空心转轴2连接，用于带动空心转轴2转动。

进一步地，就传动组件结构设计来说，包括主动轮303、从动轮302以及同步带304，主动轮303套固在旋转电机301的输出轴上，从动轮302套固在空心转轴2上，且通过同步带304与主动轮303传动配合。当然，还可以是链轮方式或齿轮方式进行传动，具体不做限制。

进一步地，还包括防水盖9，该防水盖9固定在清洗盘1内底面，且设有连通套管3的中通腔的第二连通孔，以便于药液经第二连通孔排出。

喷淋管4的喷淋端经第二连通孔伸入清洗盘1，防水盖9对套管3与空心转轴2之间的转动间隙形成遮盖，以防止药液流入到套管3与空心转轴2之间，保证药液尽可能从套管3处流出，同时该防水盖9设计能够对清洗盘1与空心转轴2的连接处形成遮盖，对该连接处也起到一定的防水作用。设计时，该防水盖9的第二连通孔直径小于套管3的中通腔顶端开口的直径，以保证能够对套管的顶部形成较好的遮盖，进而避免药液流入套管3与空心转轴2之间。

另外，该套管3上段可以设计有台阶部31，以便于在台阶部31上设置第二轴承32，使得套管3与空心转轴2之间能够相对转动。

进一步地，还包括固定台100，空心转轴2转动安装于固定台100上，利用固定台100来提供空心转轴2安装位置，安装固定更加方便，固定台100的具体结构可根据实际需要进行变化设计，不做限制。

以上对本申请所提供的一种晶圆背面清洗用装置进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本申请实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (10)

1.一种晶圆背面清洗用装置，其特征在于，包括清洗盘(1)、空心转轴(2)、旋转驱动机构(300)、套管(3)、喷淋管(4)以及负压源(6)；

所述空心转轴(2)一端与所述清洗盘(1)连接；

所述清洗盘(1)用于固定待清洗的晶圆(200)；

所述清洗盘(1)的底部设有与所述空心转轴(2)的中空腔连通的第一连通孔；

所述旋转驱动机构(300)与所述空心转轴(2)连接，用于通过带动所述空心转轴(2)转动以带动所述清洗盘(1)转动；

所述套管(3)安装于所述空心转轴(2)中，且与所述空心转轴(2)之间形成有转动间隙；

所述喷淋管(4)安装于所述套管(3)中，且其喷淋端经所述第一连通孔伸入所述清洗盘(1)中；

所述套管(3)远离所述清洗盘(1)的一端与所述负压源(6)连接。

2.根据权利要求1所述的晶圆背面清洗用装置，其特征在于，还包括气液分离箱(7)；

所述套管(3)远离所述清洗盘(1)的一端与所述气液分离箱(7)的输入口连接；

所述气液分离箱(7)的气输出口连接所述负压源(6)。

3.根据权利要求1所述的晶圆背面清洗用装置，其特征在于，所述喷淋管(4)上安装有回吸阀(41)。

4.根据权利要求1所述的晶圆背面清洗用装置，其特征在于，所述喷淋管(4)为多个；

所述多个所述喷淋管(4)绕所述套管(3)中心轴线圆周分布。

5.根据权利要求1所述的晶圆背面清洗用装置，其特征在于，还包括固定环(5)；

所述固定环(5)固定在所述套管(3)内，且外周面上设有凹槽(51)；

所述凹槽(51)与所述套管(3)内壁之间形成供所述喷淋管(4)一一对应穿过的限位腔。

6.根据权利要求1所述的晶圆背面清洗用装置，其特征在于，还包括空心固定轴(8)；

所述空心固定轴(8)内安装有第一轴承(81)；

所述空心转轴(2)穿过所述第一轴承(81)，并通过所述第一轴承(81)与所述空心固定轴(8)转动连接。

7.根据权利要求6所述的晶圆背面清洗用装置，其特征在于，所述旋转驱动机构(300)包括旋转电机(301)以及传动组件；

所述旋转电机(301)的输出轴通过所述传动组件与所述空心转轴(2)连接，用于带动所述空心转轴(2)转动。

8.根据权利要求7所述的晶圆背面清洗用装置，其特征在于，所述传动组件包括主动轮(303)、从动轮(302)以及同步带(304)；

所述主动轮(303)套固在所述旋转电机(301)的输出轴上；

所述从动轮(302)套固在所述空心转轴(2)上，且通过所述同步带(304)与所述主动轮(303)传动配合。

9.根据权利要求1所述的晶圆背面清洗用装置，其特征在于，还包括防水盖(9)；

所述防水盖(9)固定在所述清洗盘(1)内底面，且设有连通所述套管(3)的中通腔的第二连通孔；

所述喷淋管(4)的喷淋端经所述第二连通孔伸入所述清洗盘(1)；

所述防水盖(9)对所述套管(3)与所述空心转轴(2)之间的转动间隙形成遮盖。

10.根据权利要求1所述的晶圆背面清洗用装置，其特征在于，还包括固定台(100)；

所述空心转轴(2)转动安装于所述固定台(100)上。