TWI645467B - 晶圓清洗設備及控制晶圓清洗設備之毛刷組之方法 - Google Patents
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Abstract
本揭示提供一種晶圓清洗設備及控制晶圓清洗設備之毛刷組之方法。晶圓清洗設備包含:一毛刷組,與一第一驅動裝置連接,且藉由該第一驅動裝置之驅動帶動該毛刷組相對於一晶圓沿著一垂直方向運動;一荷重計,與一第二驅動裝置連接,且藉由該第二驅動裝置之驅動帶動該荷重計沿著該垂直方向運動,其中該荷重計之一端與該毛刷組接觸以偵測該毛刷組施加在該荷重計上的壓力值;以及一主機,與該荷重計電性連接,用於根據該壓力值控制該毛刷組相對該晶圓沿著該垂直方向之運動。
Description
本揭示是關於一種晶圓清洗設備,特別是關於一種晶圓清洗設備之毛刷組及其控制方法。
現今,在半導體製程中會藉由晶圓清洗設備,例如單晶圓旋轉機台(single wafer spin processor)對晶圓進行濕式蝕刻或清洗。舉例來說,當晶圓表面有殘留物如殘膠時,可經由晶圓清洗設備的藥液噴頭在晶圓表面噴灑藥液,接著再由毛刷清潔晶圓表面。此步驟中,毛刷會在晶圓表面施加下壓力,並藉由物理摩擦的方式來去除晶圓表面之殘膠。然而,當毛刷施加在晶圓表面的壓力超過晶圓可承受的負荷值時,會造成晶圓的破裂或損壞。
有鑑於此,有必要提出一種晶圓清洗設備之毛刷組及其控制方法,以解決習知技術中存在的問題。
為解決上述習知技術之問題,本揭示之目的在於提供一種晶圓清洗設備及控制晶圓清洗設備之毛刷組之方法,進而避免習知技術中當使用毛刷清潔晶圓表面時,因毛刷施加的下壓力過大導致晶圓的破裂或損
壞的問題。
為達成上述目的,本揭示提供一種晶圓清洗設備,包含:一毛刷組,與一第一驅動裝置連接,且藉由該第一驅動裝置之驅動帶動該毛刷組相對於一晶圓沿著一垂直方向運動;一荷重計,與一第二驅動裝置連接,且藉由該第二驅動裝置之驅動帶動該荷重計沿著該垂直方向運動,其中該荷重計之一端與該毛刷組接觸以偵測該毛刷組施加在該荷重計上的壓力值;以及一主機,與該荷重計電性連接,用於根據該壓力值控制該毛刷組相對該晶圓沿著該垂直方向運動。
於本揭示其中之一較佳實施例當中,該第一驅動裝置與該第二驅動裝置相鄰,並且該第一驅動裝置與該第二驅動裝置同步作動。
於本揭示其中之一較佳實施例當中,該第一驅動裝置與該第二驅動裝置於作動時的位移行程相同。
於本揭示其中之一較佳實施例當中,該壓力值是當該毛刷組與該晶圓接觸時反饋至該荷重計而獲得的數值。
於本揭示其中之一較佳實施例當中,該晶圓清洗設備還包含一搖擺臂,並且該第一驅動裝置與該第二驅動裝置與該搖擺臂之一端相連。
於本揭示其中之一較佳實施例當中,該晶圓清洗設備還包含一升降裝置,與該搖擺臂之另一端連接,用於控制該搖擺臂沿著該垂直方向升降,連帶地使該第一驅動裝置和該第二驅動裝置同步升降。
於本揭示其中之一較佳實施例當中,該主機與該升降裝置電性連接,且該主機根據該壓力值控制該升降裝置作動以帶動該毛刷組相對該晶圓沿著該垂直方向運動。
於本揭示其中之一較佳實施例當中,該第一驅動裝置包含一氣壓缸和一氣流調整閥,該氣壓缸與該毛刷組連接,以及該氣流調整閥與該氣壓缸連接,其中該氣流調整閥調整輸入至該氣壓缸之氣流量,並且可在該毛刷組承受衝擊力時產生洩壓動作以將氣壓缸內的部分氣體排除,進而帶動該毛刷組朝遠離該晶圓的方向移動。
本揭示還提供一種控制晶圓清洗設備之毛刷組之方法,包含:提供一第一驅動裝置、一第二驅動裝置、一荷重計、和一主機,其中該第一驅動裝置與該毛刷組連接,該第二驅動裝置與該荷重計連接,該荷重計之一端與該毛刷組接觸,以及該主機與該荷重計電性連接;驅動該第一驅動裝置和該第二驅動裝置以分別帶動該毛刷組和該荷重計朝靠近該晶圓的方向移動;藉由該荷重計偵測當該毛刷組與該晶圓接觸時反饋至該荷重計上的壓力值;以及該主機根據該壓力值控制該毛刷組相對該晶圓沿著一垂直方向運動。
於本揭示其中之一較佳實施例當中,該第一驅動裝置與該第二驅動裝置相鄰,並且該第一驅動裝置與該第二驅動裝置同步作動。
於本揭示其中之一較佳實施例當中,該第一驅動裝置與該第二驅動裝置於作動時的位移行程相同。
於本揭示其中之一較佳實施例當中,該方法還包含提供一搖擺臂和一升降裝置,並且該第一驅動裝置與該第二驅動裝置與該搖擺臂之一端相連,該升降裝置與該搖擺臂之另一端連接,以及該主機與該升降裝置電性連接。
於本揭示其中之一較佳實施例當中,在驅動該第一驅動裝置
和該第二驅動裝置以分別帶動該毛刷組和該荷重計朝靠近該晶圓的方向移動之後還包含:該主機控制該升降裝置沿著該垂直方向下降,直到該毛刷組與該晶圓接觸。
於本揭示其中之一較佳實施例當中,當該主機偵測到該壓力值大於一預設值時,該主機控制該升降裝置沿著該垂直方向上升,以帶動該毛刷組朝遠離該晶圓的方向移動。
於本揭示其中之一較佳實施例當中,當該主機偵測到該壓力值小於一預設值時,該主機控制該升降裝置沿著該垂直方向下降,以帶動該毛刷組朝靠近該晶圓的方向移動。
於本揭示其中之一較佳實施例當中,該第一驅動裝置包含一氣壓缸和一氣流調整閥,該氣壓缸與該毛刷組連接,以及該氣流調整閥與該氣壓缸連接,其中當該毛刷組承受衝擊力時,該氣流調整閥調整輸入至該氣壓缸之氣流量,並產生洩壓動作以將氣壓缸內的部分氣體排除,進而帶動該毛刷組朝遠離該晶圓的方向移動。
本揭示還提供一種晶圓清洗設備,包含:一毛刷組,與一第一驅動裝置連接,且藉由該第一驅動裝置之驅動帶動該毛刷組相對於一晶圓沿著一垂直方向運動,該毛刷組係用來刷去在該晶圓上的殘留物;一荷重計,與一第二驅動裝置連接,且藉由該第二驅動裝置之驅動帶動該荷重計沿著該垂直方向運動,其中該荷重計之一端與該毛刷組接觸以偵測該毛刷組施加在該荷重計上的壓力值;以及一主機,與該荷重計電性連接,用於根據該壓力值控制該毛刷組相對該晶圓沿著該垂直方向改變施加在該晶圓上的壓力。
相較於先前技術,本揭示藉由在晶圓清洗設備中設置與毛刷組同步作動且相接觸的荷重計,用於量測當毛刷組與晶圓接觸時反饋至荷重計的壓力值,接著再藉由晶圓清洗設備的主機比較上述壓力值與一預設值的大小,進而控制毛刷組相對晶圓運動,藉此設計可避免毛刷組與晶圓表面接觸不完全導致無法將晶圓清潔乾淨,或者是毛刷組施加的下壓力過大導致晶圓的破裂或損壞的問題。
1‧‧‧晶圓清洗設備
10‧‧‧旋轉台
20‧‧‧毛刷組
21‧‧‧固定座
22‧‧‧毛刷
30‧‧‧第一驅動裝置
31‧‧‧氣壓缸
32‧‧‧第一調速閥
33‧‧‧第二調速閥
34‧‧‧電磁閥
35‧‧‧調壓閥
40‧‧‧第二驅動裝置
50‧‧‧荷重計
60‧‧‧搖擺臂
70‧‧‧升降裝置
71‧‧‧升降桿
72‧‧‧驅動源
80‧‧‧藥液噴灑裝置
90‧‧‧主機
W‧‧‧晶圓
D1、D2‧‧‧距離
X、Y、Z‧‧‧方向
第1圖顯示本揭示之較佳實施例之晶圓清洗設備在第一動作位置之剖面示意圖;第2圖顯示第1圖之晶圓清洗設備在第二動作位置之剖面示意圖;第3圖顯示第1圖之晶圓清洗設備在第三動作位置之剖面示意圖;第4圖顯示第1圖之晶圓清洗設備之局部電路方塊圖;以及第5圖顯示第1圖之晶圓清洗設備之第一驅動裝置之方塊圖。
為了讓本揭示之上述及其他目的、特徵、優點能更明顯易懂,下文將特舉本揭示較佳實施例,並配合所附圖式,作詳細說明如下。
請參照第1圖,其顯示本揭示之較佳實施例之晶圓清洗設備1在第一動作位置之剖面示意圖。晶圓清洗設備1包含旋轉台10、毛刷組20、第一驅動裝置30、第二驅動裝置40、荷重計50、搖擺臂60、升降裝置70、和藥液噴灑裝置80。旋轉台10是用於將晶圓W承載且固定於其上,並且藉由旋轉台10可帶動位於其上的晶圓W繞軸旋轉。毛刷組20包含毛刷固定座
21和毛刷22,其中毛刷22用於與晶圓W表面接觸以去除殘留在晶圓W表面之異物。
如第1圖所示,第一驅動裝置30和第二驅動裝置40彼此相鄰設置。第一驅動裝置30與毛刷組20固定連接,以及第二驅動裝置40與荷重計50固定連接,其中荷重計50位在第二驅動裝置40與毛刷組20之毛刷固定座21之間,並且荷重計50與毛刷固定座21接觸,如此荷重計50可偵測毛刷組20施加在荷重計50上的壓力值。在本揭示中,藉由第一驅動裝置30之驅動可帶動毛刷組20相對於晶圓W沿著垂直方向(Z方向)運動,以及由藉由第二驅動裝置40之驅動可帶動荷重計50沿著垂直方向運動。此外,在本揭示中是採用氣壓缸作為第一驅動裝置30和第二驅動裝置40的驅動源,然而,在其他實施例中亦可採用其他替代方案作為第一驅動裝置30和第二驅動裝置40的驅動源,例如液壓缸等。
如第1圖所示,升降裝置70包含升降桿71和驅動源72,並且藉由驅動源72的驅動可使得升降桿71沿著垂直方向(Z方向)升降。搖擺臂60包含相對的第一端和第二端,其中第一端與升降裝置70之升降桿71連接,以及第二端與第一驅動裝置30和第二驅動裝置40連接。藉此設計,當升降裝置70之驅動源72驅動升降桿71升降時,升降桿71會帶動搖擺臂60一齊沿著垂直方向升降,進而連帶地使第一驅動裝置30和第二驅動裝置40同步地升起或下降。
請參照第1圖至第3圖所示,其中第2圖顯示第1圖之晶圓清洗設備在第二動作位置之剖面示意圖,以及第3圖顯示第1圖之晶圓清洗設備在第三動作位置之剖面示意圖。本揭示之控制晶圓清洗設備1之毛刷組20之
方法將通過第1圖至第3圖所示之一系列的動作位置示意圖來詳細說明。
首先,如第1圖所示,當晶圓清洗設備1在第一動作位置時,第一驅動裝置30、第二驅動裝置40、和升降裝置70皆保持在初始位置。也就是說,第一驅動裝置30和第二驅動裝置40的氣壓缸內部為無注入氣體的洩壓狀態,以及升降裝置70位在上升位置,如此毛刷組20會與晶圓W相距一較大的距離D1。可以理解的是,雖然在本實施例中,當晶圓清洗設備1在第一動作位置時,毛刷組20是位在旋轉台10正上方的範圍內。然而,在其他實施例中,毛刷組20亦可位在旋轉台10正上方的範圍之外的位置。並且,可通過控制搖擺臂60在一水平面(XY平面)繞軸轉動以帶動毛刷組20移動至一預定位置。
接著,如第2圖所示,將第一驅動裝置30和第二驅動裝置40的氣壓缸內部注入氣體,進而驅動第一驅動裝置30和第二驅動裝置40以分別帶動毛刷組20和荷重計50沿著垂直方向朝靠近晶圓W的方向移動,直到毛刷組20與晶圓W之間的距離縮減至相距一較小的距離D2。應當注意的是,在此動作中,第一驅動裝置30和第二驅動裝置40為同步作動,並且第一驅動裝置30和第二驅動裝置40於作動時的位移行程相同,即毛刷組20和荷重計50移動的距離相同。如此在毛刷組20與晶圓W接觸之前,不會有額外的壓力反饋至荷重計50,使得在此動作中荷重計50所測得的壓力值會保持在一定值。
可以理解的是,若是在毛刷組20的初始位置是位在旋轉台10正上方的範圍之外的位置的實施例中,此驅動第一驅動裝置30和第二驅動裝置40以帶動毛刷組20和荷重計50下降的步驟可選擇在原始的初始位置進
行,並且等毛刷組20和荷重計50下降後再控制搖擺臂60在水平面繞軸轉動以帶動毛刷組20移動至旋轉台10正上方的範圍內;或者是,先控制搖擺臂60在水平面繞軸轉動以帶動毛刷組20移動至旋轉台10正上方的範圍內,接著再進行將毛刷組20和荷重計50下降的步驟,惟不侷限於此。
接著,如第3圖所示,藉由主機控制升降裝置70沿著垂直方向下降,直到毛刷組20與晶圓W接觸。更明確地說,請參照第4圖,其顯示本揭示之晶圓清洗設備1之局部電路方塊圖。晶圓清洗設備1之主機90分別與荷重計50和升降裝置70電性連接,並且主機90內包含電腦運作所必需的軟、硬體、控制元件、程式碼等,可用於控制控制晶圓清洗設備1整機運作。因此,通過主機90即可控制升降裝置70的升降。
如第3圖所示,在此步驟中,由於毛刷組20與晶圓W接觸後會產生一反饋力至荷重計50,使得荷重計50所測得的壓力值增加。更明確地說,請參照第5圖,其顯示第1圖之晶圓清洗設備1之第一驅動裝置30之方塊圖。第一驅動裝置30包含氣壓缸31、第一調速閥32、第二調速閥33、電磁閥34、和調壓閥35;其中,第一調速閥32、第二調速閥33、和調壓閥35構成第一驅動裝置30之氣流調整閥。應當注意的是,在本實施例中是採用兩個調速閥,然而在其他實施例中亦可採用其他數量的調速閥,不侷限於此。第一調速閥32和第二調速閥33與氣壓缸31連接,電磁閥34分別與第一調速閥32、第二調速閥33、調壓閥35連接,以及調壓閥35與氣源端(圖未示)連接。調壓閥35是用於將來自氣源端的壓力調整至一微小值;第一調速閥32和第二調速閥33是用於調整進入氣壓缸的氣流量,使氣壓缸的下壓力控制在一最佳值。此外,在此步驟中,當毛刷組20承受與晶圓W接觸後反饋
的衝擊力時,藉由氣流調整閥(即第一調速閥32、第二調速閥33、和調壓閥35)可調整輸入至氣壓缸31之氣流量,並產生洩壓動作以將氣壓缸內的部分氣體排除,進而帶動毛刷組20朝遠離晶圓W的方向移動。在本揭示中,藉由將第一驅動裝置30設計為具備緩衝下壓力之功能,以及第二驅動裝置40設計為不具備緩衝下壓力之功能,使得當毛刷組20承受衝擊力時,氣壓缸31的下壓行程會改變,如此保持在一固定位置的荷重計50可偵測到壓力值的變化。
接著,在藉由主機90控制升降裝置70沿著垂直方向下降以獲得毛刷組20與晶圓W接觸時反饋至荷重計50而獲得的壓力值之後,主機90會根據該壓力值控制毛刷組20相對晶圓W沿著垂直方向運動。更明確地說,當主機90偵測到該壓力值大於一預設值時,意味著毛刷組20施加的下壓力過大,容易會導致晶圓W破裂或損壞的問題。因此,此時主機90會控制升降裝置70沿著垂直方向上升,以帶動毛刷組20朝遠離晶圓W的方向移動,以避免毛刷組20對晶圓W施加過大的壓力。另一方面,當主機90偵測到該壓力值小於一預設值時,意味著,毛刷組20與晶圓W表面接觸不完全,容易導致無法將晶圓W清潔乾淨。因此,此時主機90會控制升降裝置70沿著垂直方向下降,以帶動毛刷組20朝靠近晶圓W的方向移動,以確保毛刷組20可確實地將晶圓W清潔乾淨。
最後,當藉由控制升降裝置70的升降以將毛刷組20調整在一適當位置後,通過藥液噴灑裝置80在晶圓W上噴灑適當的清潔液體,並控制搖擺臂60在水平面上移動,以帶動毛刷組20沿著預定路徑在晶圓W上方來回移動以清潔晶圓W整個表面。
綜上所述,本揭示藉由在晶圓清洗設備中設置與毛刷組同步作動且相接觸的荷重計,用於量測當毛刷組與晶圓接觸時反饋至荷重計的壓力值,接著再藉由晶圓清洗設備的主機比較上述壓力值與一預設值的大小,進而控制毛刷組相對晶圓運動,藉此設計可避免毛刷組與晶圓表面接觸不完全導致無法將晶圓清潔乾淨,或者是毛刷組施加的下壓力過大導致晶圓的破裂或損壞的問題。
以上僅是本揭示的較佳實施方式,應當指出,對於所屬領域技術人員,在不脫離本揭示原理的前提下,還可以做出若干改進和潤飾,這些改進和潤飾也應視為本揭示的保護範圍。
Claims (13)
- 一種晶圓清洗設備,包含:一毛刷組,與一第一驅動裝置連接,且藉由該第一驅動裝置之驅動帶動該毛刷組相對於一晶圓沿著一垂直方向運動;一荷重計,與一第二驅動裝置連接,且藉由該第二驅動裝置之驅動帶動該荷重計沿著該垂直方向運動,其中該荷重計之一端與該毛刷組接觸以偵測該毛刷組施加在該荷重計上的壓力值;以及一主機,與該荷重計電性連接,用於根據該壓力值控制該毛刷組相對該晶圓沿著該垂直方向運動,其中該第一驅動裝置具備緩衝下壓力之功能,以及該第二驅動裝置不具備緩衝下壓力之功能;以及其中該第一驅動裝置包含一氣壓缸和一氣流調整閥,該氣壓缸與該毛刷組連接,以及該氣流調整閥與該氣壓缸連接,其中該氣流調整閥調整輸入至該氣壓缸之氣流量,並且可在該毛刷組承受衝擊力時產生洩壓動作以將該氣壓缸內的部分氣體排除,進而帶動該毛刷組朝遠離該晶圓的方向移動。
- 如申請專利範圍第1項所述之晶圓清洗設備,其中該第一驅動裝置與該第二驅動裝置相鄰,並且該第一驅動裝置與該第二驅動裝置同步作動。
- 如申請專利範圍第2項所述之晶圓清洗設備,其中該第一驅動裝置與該第二驅動裝置於作動時的位移行程相同。
- 如申請專利範圍第1項所述之晶圓清洗設備,其中該壓力值是當該毛刷組與該晶圓接觸時反饋至該荷重計而獲得的數值。
- 如申請專利範圍第1項所述之晶圓清洗設備,其中該晶圓清洗設備還包含一搖擺臂,並且該第一驅動裝置與該第二驅動裝置與該搖擺臂之一端相連。
- 如申請專利範圍第5項所述之晶圓清洗設備,其中該晶圓清洗設備還包含一升降裝置,與該搖擺臂之另一端連接,用於控制該搖擺臂沿著該垂直方向升降,連帶地使該第一驅動裝置和該第二驅動裝置同步升降。
- 如申請專利範圍第6項所述之晶圓清洗設備,其中該主機與該升降裝置電性連接,且該主機根據該壓力值控制該升降裝置作動以帶動該毛刷組相對該晶圓沿著該垂直方向運動。
- 一種控制晶圓清洗設備之毛刷組之方法,包含:提供一第一驅動裝置、一第二驅動裝置、一荷重計、和一主機,其中該第一驅動裝置與該毛刷組連接,該第二驅動裝置與該荷重計連接,該荷重計之一端與該毛刷組接觸,以及該主機與該荷重計電性連接;驅動該第一驅動裝置和該第二驅動裝置以分別帶動該毛刷組和該荷重計朝靠近該晶圓的方向移動;藉由該荷重計偵測當該毛刷組與該晶圓接觸時反饋至該荷重計上的壓力值;以及該主機根據該壓力值控制該毛刷組相對該晶圓沿著一垂直方向運動,其中該方法還包含提供一搖擺臂和一升降裝置,並且該第一驅動裝置與該第二驅動裝置與該搖擺臂之一端相連,該升降裝置與該搖擺臂之另一端連接,以及該主機與該升降裝置電性連接,其中當該主機偵測到該壓力值大於一預設值時,該主機控制該升降裝置沿著該垂直方向上升,以帶 動該毛刷組朝遠離該晶圓的方向移動。
- 如申請專利範圍第8項所述之控制晶圓清洗設備之毛刷組之方法,其中該第一驅動裝置與該第二驅動裝置相鄰,並且該第一驅動裝置與該第二驅動裝置同步作動。
- 如申請專利範圍第9項所述之控制晶圓清洗設備之毛刷組之方法,其中該第一驅動裝置與該第二驅動裝置於作動時的位移行程相同。
- 如申請專利範圍第8項所述之控制晶圓清洗設備之毛刷組之方法,其中在驅動該第一驅動裝置和該第二驅動裝置以分別帶動該毛刷組和該荷重計朝靠近該晶圓的方向移動之後還包含:該主機控制該升降裝置沿著該垂直方向下降,直到該毛刷組與該晶圓接觸。
- 如申請專利範圍第8項所述之控制晶圓清洗設備之毛刷組之方法,其中該第一驅動裝置包含一氣壓缸和一氣流調整閥,該氣壓缸與該毛刷組連接,以及該氣流調整閥與該氣壓缸連接,其中當該毛刷組承受衝擊力時,該氣流調整閥調整輸入至該氣壓缸之氣流量,並產生洩壓動作以將氣壓缸內的部分氣體排除,進而帶動該毛刷組朝遠離該晶圓的方向移動。
- 一種晶圓清洗設備,包含:一毛刷組,與一第一驅動裝置連接,且藉由該第一驅動裝置之驅動帶動該毛刷組相對於一晶圓沿著一垂直方向運動,該毛刷組係用來刷去在該晶圓上的殘留物;一荷重計,與一第二驅動裝置連接,且藉由該第二驅動裝置之驅動帶動該荷重計沿著該垂直方向運動,其中該荷重計之一端與該毛刷組接觸以偵測該毛刷組施加在該荷重計上的壓力值; 一主機,與該荷重計電性連接,用於根據該壓力值控制該毛刷組相對該晶圓沿著該垂直方向改變施加在該晶圓上的壓力;以及一搖擺臂和一升降裝置,該第一驅動裝置與該第二驅動裝置與該搖擺臂之一端相連,該升降裝置與該搖擺臂之另一端連接,以及該主機與該升降裝置電性連接,其中當該主機偵測到該壓力值小於一預設值時,該主機控制該升降裝置沿著該垂直方向下降,以帶動該毛刷組朝靠近該晶圓的方向移動。
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