TW201405652A - 晶圓背面清洗裝置 - Google Patents

Abstract

一種晶圓背面清洗裝置包括一晶圓夾持部件、一旋轉軸、一晶圓清洗部件和一固定軸。晶圓夾持部件用於夾持待清洗晶圓；旋轉軸設置在該晶圓夾持部件下方並與該晶圓夾持部件固定連接；晶圓清洗部件設置在待清洗晶圓下方；固定軸設置在該晶圓清洗部件下方並與該晶圓清洗部件固定連接，且該固定軸與該旋轉軸同軸；其中，該固定軸具有第一中空腔，該第一中空腔內設置有用於傳輸晶圓清洗劑的液體管道；該晶圓清洗部件上設置有液體噴頭以及與該液體噴頭連通的液體通路，該液體通路與該液體管道連通，用於噴射晶圓清洗劑清洗待清洗晶圓。

Description

晶圓背面清洗裝置

本案係關於半導體積體電路晶圓清洗裝置技術領域，特別係關於一種晶圓背面清洗裝置。

本申請案主張2012年7月16日申請之大陸申請案第201210246778.1號之優先權，該等案至全文以引用的方式併入本文中。

隨著半導體積體電路特徵尺寸進入到深亞微米階段，積體電路晶圓製造工藝中的清洗工藝的要求也越來越高。在對晶圓進行傳統的清洗工藝時，清洗液會從晶圓邊沿流往晶圓背面產生二次污染，因此需要對晶圓背面進行清洗。

本案欲解決傳統清洗工藝中清洗液會從晶圓邊沿流往晶圓背面產生二次污染之技術問題。

為實現上述目的，本案係提供一種晶圓背面清洗裝置，包括：用於夾持待清洗晶圓的一晶圓夾持部件；設置於該晶圓夾持部件下方並與該晶圓夾持部件固定連接的一旋轉軸，用於旋轉該晶圓夾持部件；設置於待清洗晶圓下方的一晶圓清洗部件； 設置於該晶圓清洗部件下方並與該晶圓清洗部件固定連接的一固定軸，且該固定軸與該旋轉軸同軸；其中，該固定軸具有一第一中空腔，該第一中空腔內設置有用於傳輸晶圓清洗劑的一液體管道；該晶圓清洗部件上設置有一液體噴頭以及與該液體噴頭連通的一液體通路，該液體通路與該液體管道連通，用於噴射晶圓清洗劑清洗待清洗晶圓。

承上所述，本案所提供的晶圓背面清洗裝置通過設置清洗晶圓背面的晶圓清洗部件，並將其固定於與旋轉晶圓夾持部件的旋轉軸同軸的固定軸上，實現對晶圓背面的清洗，滿足了積體電路晶圓清洗工藝的要求。

為讓本發明之上述和其他特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

以下將配合圖式及實施例來詳細說明本發明之特徵與實施方式，內容足以使任何熟習相關技藝者能夠輕易地充分理解本發明解決技術問題所應用的技術手段並據以實施，藉此實現本發明可達成的功效，其中相同的元件將以相同的參照符號加以說明。

圖1所示為本發明實施例中晶圓背面清洗裝置的結構示意圖，圖2為圖1的剖視圖。結合圖1和圖2所示，本發明實施例中晶圓背面清洗裝置包括晶圓夾持部件1、旋 轉軸3、晶圓清洗部件5和固定軸4。晶圓夾持部件1用於夾持待清洗晶圓2；旋轉軸3設置於晶圓夾持部件1下方並與晶圓夾持部件1固定連接，用於旋轉晶圓夾持部件1；晶圓清洗部件5設置於待清洗晶圓2下方；固定軸4設置於晶圓清洗部件5下方並與晶圓清洗部件5固定連接，且固定軸4與旋轉軸3同軸，實現旋轉軸3旋轉時固定軸4處於靜止狀態。其中，固定軸4具有第一中空腔15，第一中空腔15內設置有用於傳輸晶圓清洗劑的液體管道9；晶圓清洗部件1上設置有液體噴頭18以及與液體噴頭18連通的液體通路13，液體通路13與液體管道9連通，用於噴射晶圓清洗劑清洗待清洗晶圓2。

本實施例中晶圓夾持部件1可以為下端封閉的圓筒狀，以便晶圓清洗部件5固設於圓筒內並位於待清洗晶圓2的下方，來清洗晶圓2的背面；液體通路13與液體管道9可以通過轉換直接頭8連通。

晶圓背面清洗裝置的清洗工藝過程為：首先將待清洗晶圓2固定在晶圓夾持部件1上，背面朝下；啟動旋轉軸3旋轉，旋轉軸3的旋轉帶動晶圓夾持部件1旋轉，從而旋轉待清洗晶圓2；晶圓清洗部件5在清洗過程中為靜止狀態，通過待清洗晶圓2的旋轉實現對待清洗晶圓2背面全周的清洗。

圖3所示為本實施例中晶圓清洗部件的俯視圖。如圖1及圖3所示，本實施例中晶圓清洗部件5上的液體噴頭18由一組以固定軸4為中心射線分佈的多個液體軸向通孔 11組成，當然，根據實際工藝需求也可以設置多組，如三組或四組。因為待清洗晶圓2相對晶圓清洗部件5旋轉，一組以固定軸4為中心射線分佈的多個液體軸向通孔11已經滿足清洗工藝的需求，而且還簡化了晶圓清洗部件5的結構。

本發明所提供的晶圓背面清洗裝置通過設置清洗晶圓背面的晶圓清洗部件5，並將其固定在與旋轉晶圓夾持部件的旋轉軸3同軸的固定軸4上，實現對晶圓背面的清洗，滿足了積體電路晶圓清洗工藝的要求。

對於已清洗晶圓2，尤其是已清洗的未加工晶圓2，還要求對已清洗晶圓2的背面進行氣體吹乾，通常使用氮氣，因為氮氣在常溫下很穩定，不會跟其他物質發生反應。

為吹乾已清洗晶圓2需要設置傳輸氣體的氣體管道以及噴射氣體的氣體噴頭。

其中，設置氣體管道的方式有很多種，結合圖1和圖2所示，本實施例中選擇在固定軸4的第一中空腔15內設置用於傳輸氣體的氣體管道10(如圖5所示)，並在晶圓清洗部件5上設置氣體噴頭19以及與氣體噴頭19連通的氣體通路14，氣體通路14與氣體管道10連通，用於噴射氣體吹乾已清洗晶圓2。與液體噴頭18一樣，本實施例中氣體噴頭19由一組以固定軸4為中心射線分佈的多個氣體軸向通孔12組成。

如圖3所示，本實施例中優選多個液體軸向通孔11與多個氣體軸向通孔12分佈在以固定軸4為中心的同一 直徑上，能夠減小晶圓清洗部件5的橫截面，節省材料。其中，晶圓清洗部件的橫截面可以為長圓形。

在第一中空腔15內設置用於傳輸氣體的氣體管道10，可以通過設置獨立管道，這需要第一中空腔15足夠大，也可以將第一中空腔15作為氣體管道10，本實施中優選後者，則只需要在第一中空腔15內設置獨立的液體管道9。另外，本技術領域中具有通常知識者很容易想到，也可以將第一中空腔15作為液體管道9並設置獨立的氣體管道10，這也屬於本發明之保護範圍。

為了實現將第一中空腔15作為氣體管道10，需要在固定軸4的下方安裝密封部件6使得第一中空腔15形成密閉空間，其中密封部件6可以選擇旋轉接頭，同時將第一中空腔15與氣體通路14連通，並在固定軸4的側壁上設置徑向通孔7，通過快插接頭17即可向第一中空腔15內通入氣體。一方面簡化了晶圓背面清洗裝置的結構，另一方面更可以防止其他物體進入第一中空腔15。

晶圓2清洗過程中，為了滿足旋轉軸3旋轉時固定軸4靜止的要求，即旋轉軸3與固定軸4同軸，本實施例中優選旋轉軸3具有第二中空腔16，固定軸4設置於第二中空腔16內，便於在固定軸4的第一中空腔15內有足夠空間來設置液體管道9和氣體管道10。其中，如圖4所示，可以將液體管道9設置於固定軸4的中心，使得在靠近固定軸4一端的若干個(一般為2個或3個)液體軸向通孔11可以清洗待清洗晶圓2的中心位置，而在遠離固定軸4 一端的若干個(一般為2個或3個)液體軸向通孔11的上端均向晶圓清洗部件5的外沿傾斜，傾斜角度根據清洗工藝需求設定，以清洗待清洗晶圓2的邊沿位置。相應地，在遠離固定軸4一端的若干個(一般為2個或3個)氣體軸向通孔12的上端均向晶圓清洗部件5外沿傾斜；因為氣體管道10不在固定軸4的中心，因此在靠近固定軸4一端的若干個氣體軸向通孔12的上端向晶圓清洗部件5中心傾斜，以清洗待清洗晶圓2的中心位置。此時，液體的流向如圖4所示，氣體的流向如圖5所示。

圖6所示為本發明實施例中晶圓清洗部件的主視圖。如圖6所示，本發明實施例中優選晶圓清洗部件5的中心高於外沿，以便於清洗劑順著晶圓清洗部件5的表面流下，不會使清洗完成後的清洗劑再次被噴射到晶圓背面，造成二次污染。

本發明實施例中的晶圓背面清洗裝置在清洗晶圓2時晶圓夾持部件1旋轉，晶圓清洗部件5靜止，這與習知的晶圓正面清洗工藝相同，使得本發明所提供的晶圓背面清洗裝置可以與習知的晶圓正面清洗裝置組裝，實現同時對晶圓2正面和背面的清洗。

以上該僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本案之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。

1‧‧‧晶圓夾持部件

2‧‧‧晶圓

3‧‧‧旋轉軸

4‧‧‧固定軸

5‧‧‧晶圓清洗部件

6‧‧‧密封部件

7‧‧‧徑向通孔

8‧‧‧轉換直接頭

9‧‧‧液體管道

10‧‧‧氣體管道

11‧‧‧液體軸向通孔

12‧‧‧氣體軸向通孔

13‧‧‧液體通路

14‧‧‧氣體通路

15‧‧‧第一中空腔

16‧‧‧第二中空腔

17‧‧‧快插接頭

18‧‧‧液體噴頭

19‧‧‧氣體噴頭

圖1為本案實施例晶圓背面清洗裝置的結構示意圖；圖2為圖1所示之晶圓背面清洗裝置的剖視圖；圖3為本發明實施例晶圓背面清洗裝置中晶圓清洗部件的俯視圖；圖4為本發明實施例晶圓背面清洗裝置清洗過程中液體流向圖；圖5為本發明實施例晶圓背面清洗裝置清洗過程中氣體流向圖；以及圖6為本發明實施例晶圓背面清洗裝置中晶圓清洗部件的主視圖。

1‧‧‧晶圓夾持部件

2‧‧‧晶圓

3‧‧‧旋轉軸

4‧‧‧固定軸

5‧‧‧晶圓清洗部件

6‧‧‧密封部件

17‧‧‧快插接頭

Claims (10)

1. 一種晶圓背面清洗裝置，包括：用於夾持待清洗晶圓的一晶圓夾持部件；設置於該晶圓夾持部件下方並與該晶圓夾持部件固定連接的一旋轉軸，用於旋轉該晶圓夾持部件；設置於待清洗晶圓下方的一晶圓清洗部件；設置於該晶圓清洗部件下方並與該晶圓清洗部件固定連接的一固定軸，且該固定軸與該旋轉軸同軸；其中，該固定軸具有一第一中空腔，該第一中空腔內設置有用於傳輸晶圓清洗劑的一液體管道；該晶圓清洗部件上設置有一液體噴頭以及與該液體噴頭連通的一液體通路，該液體通路與該液體管道連通，用於噴射晶圓清洗劑清洗待清洗晶圓。
2. 如申請專利範圍第1項所述之晶圓背面清洗裝置，該固定軸的該第一中空腔內還設置有用於傳輸氣體的一氣體管道；該晶圓清洗部件上還設置有一氣體噴頭以及與該氣體噴頭連通的一氣體通路，該氣體通路與該氣體管道連通，用於噴射氣體吹乾已清洗晶圓。
3. 如申請專利範圍第2項所述之晶圓背面清洗裝置，該液體噴頭和該氣體噴頭分別由若干組以該固定軸為中心射線分佈的多個液體軸向通孔和氣體軸向通孔組成。
4. 如申請專利範圍第3項所述之晶圓背面清洗裝置， 該些液體和氣體軸向通孔分佈在以該固定軸為中心的同一直徑上。
5. 如申請專利範圍第4項所述之晶圓背面清洗裝置，該晶圓清洗部件的橫截面為長圓形。
6. 如申請專利範圍第2項所述之晶圓背面清洗裝置，更包括一密封部件，設置於該固定軸的下方，用於密封該固定軸的該第一中空腔；該固定軸的側壁上設置有一徑向通孔，通過該徑向通孔向該第一中空腔內通入氣體，且該第一中空腔與該氣體通路連通。
7. 如申請專利範圍第1項所述之晶圓背面清洗裝置，該旋轉軸具有一第二中空腔，該固定軸設置於該第二中空腔內。
8. 如申請專利範圍第7項所述之晶圓背面清洗裝置，該液體管道設置於該固定軸的中心；在遠離該固定軸一端的若干個氣體和液體軸向通孔的上端均向該晶圓清洗部件外沿傾斜；在靠近該固定軸一端的若干個氣體軸向通孔的上端向該晶圓清洗部件中心傾斜。
9. 如申請專利範圍第1至8任一項所述之晶圓背面清洗裝置，該液體通路與該液體管道通過一轉換直接頭連通。
10. 如申請專利範圍第1至8任一項所述之夾持裝置，該晶圓清洗部件的中心高於外沿。