TWI837429B - 晶圓清洗乾燥裝置 - Google Patents

Abstract

一種晶圓清洗乾燥裝置，包括：用於對晶圓進行清洗的箱體，箱體的頂部設有用於供晶圓進、出箱體的開口；設於箱體內且用於承接晶圓的支撐機構，支撐機構可升降；設於開口處且用於對清洗後的晶圓表面噴灑乾燥氣體的噴淋管。該晶圓清洗乾燥裝置通過在箱體的開口處設置噴淋管，利用噴淋管對清洗後的晶圓噴灑乾燥氣體，來乾燥晶圓表面。該方式利用了馬蘭戈尼效應，也即，利用表面張力梯度差，將附著在晶圓表面的水去除，相比於現有技術利用離心力甩乾晶圓表面的清洗液，晶圓清洗乾燥裝置可以有效地減少水漬殘留，避免整片晶圓的顆粒物數量超標。

Description

晶圓清洗乾燥裝置

本發明涉及半導體技術裝備技術領域，更具體地說，涉及一種晶圓清洗乾燥裝置。

在半導體積體電路晶片的製造過程中，需要對晶圓進行化學機械平坦化加工，也即，利用大量的研磨液和不同的化學試劑對晶圓表面進行拋光處理，該化學機械平坦化加工技術屬於濕法技術，在技術的步驟末端，需要對晶圓進行清洗和乾燥，以去除晶圓表面附著的顆粒。

現有技術中，通常採用旋轉甩乾的方式對晶圓表面進行乾燥，以利用晶圓高速旋轉時產生的離心力，將晶圓表面的清洗液去除。然而，由於晶圓本身材質的差異和表面紋理圖案的影響，會導致水漬殘留，使整片晶圓的顆粒物數量超標。

因此，如何提供一種能夠有效去除晶圓表面的水漬的晶圓清洗乾燥裝置，是目前本領域技術人員亟待解決的問題。

有鑑於此，本發明的目的是提供一種晶圓清洗乾燥裝置，能夠有效去除晶圓表面的水漬，避免整片晶圓的顆粒物數量超標。

為了實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種晶圓清洗乾燥裝置，包括：

用於對晶圓進行清洗的箱體，所述箱體的頂部設有用於供晶圓進、出所述箱體的開口；

設於所述箱體內且用於承接晶圓的支撐機構，所述支撐機構可升降；

設於所述開口處且用於對清洗後的晶圓表面噴灑乾燥氣體的噴淋管。

優選地，所述噴淋管的數量為兩個，兩個所述噴淋管錯開設置，以分別對晶圓的前後兩面噴灑所述乾燥氣體。

優選地，所述箱體外設有直線驅動機構，所述直線驅動機構的輸出端設有第一磁鐵，所述支撐機構固設有第二磁鐵，所述第一磁鐵與所述第二磁鐵異極相吸，以當所述直線驅動機構輸出往復運動時，使所述第二磁鐵帶動所述支撐機構同步升降。

優選地，所述箱體內固設有用於對所述支撐機構的升降進行導向的導向柱或導向槽。

優選地，所述支撐機構包括：

第一滑塊，所述第一滑塊設有用於與晶圓的側面相抵觸的頂針；

第二滑塊，所述第二滑塊設有用於卡住晶圓的卡槽。

優選地，還包括用於當晶圓伸出所述開口時卡住晶圓的上方的卡爪。

優選地，所述箱體的頂部設有可轉動的導軌，所述卡爪可滑動的設於所述導軌。

優選地，還包括用於當晶圓完全乾燥後卡住晶圓的下方的托架，所述托架可伸縮。

優選地，所述箱體的頂部設有翻轉機構，所述導軌與所述翻轉機構的輸出端相連，所述托架的固定部與所述導軌固定連接。

本發明提供的晶圓清洗乾燥裝置，通過在箱體的開口處設置噴淋管，利用噴淋管對清洗後的晶圓噴灑乾燥氣體，來乾燥晶圓表面。可以理解的是，該方式利用了馬蘭戈尼效應，也即，利用表面張力梯度差，將附著在晶圓表面的水去除，相比於現有技術利用離心力甩乾晶圓表面的清洗液，該晶圓清洗乾燥裝置可以有效地減少水漬殘留，避免整片晶圓的顆粒物數量超標。

在本發明的一個優選方案中，通過翻轉機構對導軌和托架進行整體翻轉，使得導軌帶動卡爪與托架同步轉動，從而使卡在卡爪和托架之間的晶圓能夠隨之轉動，避開箱體的開口，便於讓位下一個待放入箱體內的晶圓，也即，這可以使待清洗晶圓快速進入箱體清洗，提高了箱體的利用率。

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬於本發明保護的範圍。

本發明的核心是提供一種晶圓清洗乾燥裝置，能夠有效去除晶圓表面的水漬，避免整片晶圓的顆粒物數量超標。

請參考圖1-圖5，圖1為本發明具體實施例所提供的晶圓清洗乾燥裝置在晶圓清洗時的正視圖（箱體的前側壁未示出）；圖2為圖1所示晶圓清洗乾燥裝置在晶圓上升過程中的側視圖；圖3為圖1所示晶圓清洗乾燥裝置在晶圓上升至最高位置時的側視圖；圖4為圖3所示晶圓清洗乾燥裝置中導軌翻轉後的側視圖；圖5為本發明具體實施例所提供的晶圓清洗乾燥裝置的第一滑塊的結構示意圖。

本發明提供一種晶圓清洗乾燥裝置，主要包括箱體1、支撐機構2和噴淋管3等。

具體地，箱體1用於容納清洗溶液，以對晶圓8進行清洗。

箱體1的頂部設有開口，該開口用於供晶圓8進入箱體1內，並用於供清洗後的晶圓8伸出箱體1外。

支撐機構2設於箱體1內，用於承接晶圓8，以支撐晶圓8。

同時，支撐機構2可升降，當支撐機構2升起時，便於將晶圓8放置在支撐機構2上，同時，通過支撐機構2的升起，可以將清洗後的晶圓8推出至箱體1外；另外，當支撐機構2下降時，可以使晶圓8充分沉浸在箱體1內的清洗液中，使晶圓8表面充分清洗。

需要說明的是，本發明對支撐機構2對晶圓8的具體支撐結構不做限定，只要能夠確保對晶圓8的穩定支撐即可。

另外，本發明對支撐機構2實現升降的具體方式不做限定，只要能夠驅使支撐機構2升降即可。

例如，箱體1外設有電機，電機的輸出端與絲杆相連，絲杆自箱體1的底部伸入箱體1內，絲杆1上螺紋連接有異形連接杆，優選地，異形連接杆為U形杆，支撐機構2與異形連接杆的另一端相連。需要說明的是，箱體1內設有用於對支撐機構2的升降進行限位的限位機構。在電機帶動絲杆轉動時，異形連接杆沿絲杆上下升降，從而帶動支撐機構2上下往復運動，實現支撐機構2的升降。噴淋管3設於箱體1的開口處，用於對清洗後的晶圓8表面噴灑乾燥氣體，例如，向晶圓8表面噴灑IPA（異丙醇）與N2混合而成的蒸汽等，以達到乾燥晶圓8表面的目的。

可以理解的是，在清洗後的晶圓8剛露出開口時，即開始對晶圓8表面噴灑乾燥氣體，在晶圓8逐漸上升的過程中，持續不斷地對晶圓8露出開口的部分進行噴灑乾燥，直至晶圓8完全露出開口，最終使晶圓8完全乾燥。

由此可以看出，本發明提供的晶圓清洗乾燥裝置，通過在箱體1的開口處設置噴淋管3，利用噴淋管3對清洗後的晶圓8噴灑乾燥氣體，來乾燥晶圓8表面。可以理解的是，該方式利用了馬蘭戈尼效應，也即，利用表面張力梯度差，將附著在晶圓8表面的水去除，相比於現有技術利用離心力甩乾晶圓8表面的清洗液，該晶圓清洗乾燥裝置可以有效地減少水漬殘留，避免整片晶圓8的顆粒物數量超標。

為了使晶圓8的前後兩面均具有較好的乾燥效果，在上述實施例的基礎之上，噴淋管3的數量為兩個，兩個噴淋管3錯開設置，以分別對晶圓8的前後兩面噴灑乾燥氣體。

可以理解的是，兩個噴淋管3錯開設置，是指在垂直於晶圓8前後面的方向上錯開設置，以使一個噴淋管3對應晶圓8的一個面（前面或後面），從而使晶圓8的前後兩面均具有較佳的乾燥效果。

考慮到支撐機構2可升降的具體實現方式，作為一種優選方案，在上述實施例的基礎之上，箱體1外設有直線驅動機構，直線驅動機構的輸出端設有第一磁鐵，支撐機構2固設有第二磁鐵，第一磁鐵與第二磁鐵異極相吸，以當直線驅動機構輸出往復運動時，使第二磁鐵帶動支撐機構2同步升降。

也就是說，本實施例利用第一磁鐵與第二磁鐵之間的磁吸力作用，使第一磁鐵往復運動時，帶動第二磁鐵同步運動，進而使第二磁鐵帶動支撐機構2升降。

可以理解的是，在該方案中，箱體1的材質優選為導磁性較好的材料。

優選地，直線驅動機構的輸出端平行於箱體1的側壁設置。

本實施例對直線驅動機構的具體結構不做限定，例如，直線驅動機構可以為氣缸等。

為了確保支撐機構2的升降路徑，在上述實施例的基礎之上，箱體1內固設有用於對支撐機構2的升降進行導向的導向裝置，例如導向柱或導向槽等。

也就是說，支撐機構2升降時，沿著導向柱或導向槽所限定的方向移動，確保支撐機構2升降的平穩性。

另外，考慮到支撐機構2對晶圓8的穩定支撐作用，同時為了使支撐機構2與晶圓8的接觸面積盡可能的小，在上述實施例的基礎之上，支撐機構2包括第一滑塊21和第二滑塊22，述第一滑塊21設有用於與晶圓8的側面相抵觸的頂針211，第二滑塊22設有用於卡住晶圓8的卡槽。

也就是說，本實施例通過第一滑塊21與第二滑塊22的共同作用，來支撐晶圓8。

可以理解的是，第二滑塊22主要用於固定晶圓8，其卡槽卡住晶圓8後，可以確保晶圓8進入箱體1後的初始狀態保持不變，以避免晶圓8前後傾斜等。

第一滑塊21利用頂針211與晶圓8相抵觸，則可以減小支撐機構2與晶圓8的接觸面積，從而在清洗後的晶圓8伸出箱體1的開口後，盡可能小的避免支撐機構2遮擋晶圓8表面，使晶圓8表面能夠充分乾燥。

需要說明的是，本實施例對第一滑塊21和第二滑塊22的具體數量不做限定，優選地，第一滑塊21的數量為一個，第二滑塊22的數量為兩個，兩個第二滑塊22分別位於第一滑塊21的兩側。

為了使晶圓8的各個部位均能夠被噴灑乾燥氣體，在上述實施例的基礎之上，還包括用於當晶圓8伸出開口時卡住晶圓8的上方的卡爪4。

可以理解的是，由於噴淋管3設置在開口處，在晶圓8伸出開口的瞬間，晶圓8露出開口的部位即可被噴灑乾燥，也即，晶圓8伸出開口後，卡爪4卡住的部位為晶圓8噴灑乾燥後的部位。

優選地，如圖1所示，卡爪4的數量為兩個，以固定晶圓8上方的兩側，避免晶圓8前後傾倒。

需要說明的是，在該方案中，由於在晶圓8上升到某一高度時，卡爪4卡住了晶圓8，因此，此時可以將第二滑塊22下降，以使第二滑塊22與晶圓8脫離，從而避免第二滑塊22與晶圓8接觸的部位形成乾燥氣體噴灑不到的死角。

可以理解的是，當第二滑塊22脫離晶圓8後，晶圓8可以在第一滑塊21的支撐作用以及第一滑塊21上升過程中繼續上升，直至晶圓8完全乾燥為止。

為了避免在將晶圓8放入箱體1時卡爪4干涉晶圓8的放入，在上述實施例的基礎之上，箱體1的頂部設有可轉動的導軌5，卡爪4可滑動的設於導軌5。

也就是說，當將晶圓8放入箱體1內時，可以通過轉動導軌5，使卡爪4轉至讓開箱體1開口的位置，以讓位晶圓8，使晶圓8能夠順利地放入箱體1內；當清洗後的晶圓8從開口處伸出時，通過轉動導軌5，使導軌5垂直於箱體1的頂部，從而使卡爪4位於開口上方。

可以理解的是，由於卡爪4可滑動的設於導軌5上，因此，當第一滑塊21頂著晶圓8上升時，卡爪4隨著晶圓8的上升而沿導軌5上升。

為了便於將清洗後的晶圓8轉移走，以使支撐機構2承接下一個待清洗的晶圓8，在上述實施例的基礎之上，還包括用於當晶圓8完全乾燥後卡住晶圓8的下方的托架6，托架6可伸縮。

也就是說，當晶圓8完全乾燥後，托架6伸出，以卡住晶圓8的下方，從而在卡爪4和托架6的共同作用下，固定住晶圓8，此時，支撐機構2可下降，脫離晶圓8，以便於承接下一個待清洗晶圓8。

可以理解的是，托架6縮回時，可避免干涉晶圓8的運動。

需要說明的是，本實施例對托架6的具體伸縮結構不做限定，只要能夠實現托架6的伸縮即可。

為了避免剛清洗乾燥完成的晶圓8干涉下一個晶圓8放入箱體1內，在上述實施例的基礎之上，箱體1的頂部設有翻轉機構7，導軌5與翻轉機構7的輸出端相連，托架6的固定部與導軌5固定連接。

也就是說，本實施例通過翻轉機構7來驅動導軌5轉動，優選地，翻轉機構7能夠驅動導軌5在水平面和豎直面之間轉動。

由於托架6的固定部與導軌5固定連接，因此，當翻轉機構7驅動導軌5轉動時，導軌5能夠帶動卡爪4和托架6同步轉動，從而使卡在卡爪4和托架6之間的晶圓8能夠隨之轉動，避開箱體1的開口，便於讓位下一個待放入箱體1內的晶圓8，這可以使待清洗晶圓快速進入箱體清洗，從而提高了箱體的利用率。

需要說明的是，本實施例對翻轉機構7的具體結構不做限定，例如，翻轉機構7可以為伺服電機等，通過使伺服電機的輸出軸轉動一定的角度，實現導軌5的翻轉。翻轉機構7也可以是氣缸配合轉軸，通過氣缸驅動導軌5繞著轉軸轉動，實現導軌5的翻轉。

優選地，翻轉機構7的固定部固設於箱體1的外壁上。

還需要說明的是，在本說明書中，諸如第一和第二等之類的關係術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關係或者順序。

本說明書中各個實施例採用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其它實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。

以上對本發明所提供的晶圓清洗乾燥裝置進行了詳細介紹。本文中應用了具體個例對本發明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用於幫助理解本發明的方法及其核心思想。應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以對本發明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發明請求項的保護範圍內。

1:箱體 2:支撐機構 21:第一滑塊 211:頂針 22:第二滑塊 3:噴淋管 4:卡爪 5:導軌 6:托架 7:翻轉機構 8:晶圓

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據提供的附圖獲得其它的附圖。 圖1為本發明具體實施例所提供的晶圓清洗乾燥裝置在晶圓清洗時的正視圖（箱體的前側壁未示出）。 圖2為圖1所示晶圓清洗乾燥裝置在晶圓上升過程中的側視圖。 圖3為圖1所示晶圓清洗乾燥裝置在晶圓上升至最高位置時的側視圖。 圖4為圖3所示晶圓清洗乾燥裝置中導軌翻轉後的側視圖。 圖5為本發明具體實施例所提供的晶圓清洗乾燥裝置的第一滑塊的結構示意圖。

1:箱體

2:支撐機構

3:噴淋管

4:卡爪

5:導軌

6:托架

8:晶圓

Claims (6)

1. 一種晶圓清洗乾燥裝置，包括：用於對晶圓進行清洗的箱體，所述箱體的頂部設有用於供所述晶圓進、出所述箱體的開口；設於所述箱體內且用於承接所述晶圓的支撐機構，所述支撐機構可升降，所述支撐機構包括：第一滑塊，所述第一滑塊設有用於與所述晶圓的側面相抵觸的頂針；第二滑塊，所述第二滑塊設有用於卡住所述晶圓的卡槽；設於所述開口處且用於對清洗後的所述晶圓的表面噴灑乾燥氣體的至少一噴淋管；用於當所述晶圓伸出所述開口時卡住所述晶圓的上方的卡爪；以及用於當所述晶圓完全乾燥後卡住所述晶圓的下方的托架，所述托架可伸縮。
2. 根據請求項1所述的晶圓清洗乾燥裝置，所述至少一噴淋管的數量為兩個，所述兩噴淋管錯開設置，以分別對所述晶圓的前後兩面噴灑所述乾燥氣體。
3. 根據請求項1所述的晶圓清洗乾燥裝置，所述箱體外設有直線驅動機構，所述直線驅動機構的輸出端設有第一磁鐵，所述支撐機構固設有第二磁鐵，所述第一磁鐵與所述第二磁鐵異 極相吸，以當所述直線驅動機構的所述輸出端往復運動時，使所述第二磁鐵帶動所述支撐機構同步升降。
4. 根據請求項3所述的晶圓清洗乾燥裝置，所述箱體內固設有用於對所述支撐機構的升降進行導向的導向柱或導向槽。
5. 根據請求項1所述的晶圓清洗乾燥裝置，所述箱體的所述頂部設有可轉動的導軌，所述卡爪可滑動的設於所述導軌。
6. 根據請求項5所述的晶圓清洗乾燥裝置，所述箱體的所述頂部設有翻轉機構，所述導軌與所述翻轉機構的輸出端相連，所述托架的固定部與所述導軌固定連接。