[發(fā)明專利]一種晶圓清洗固定裝置和方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911347774.0
• 申請日: 2019-12-24
• 公開（公告）號: CN111146120A
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發(fā)明（設計）人: 厲心宇
• 申請（專利權）人: 上海集成電路研發(fā)中心有限公司
• 主分類號: H01L21/67
• 分類號: H01L21/67;H01L21/687
• 代理公司: 上海天辰知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31275
• 代理人: 吳世華;馬盼

本發(fā)明公開了一種晶圓清洗固定裝置，包括承載臺、固定銷、驅動單元、輔助單元，所述固定銷位于所述承載臺的表面，所述驅動單元連接所述固定銷，用于推動固定銷固定或松開晶圓；所述輔助單元包括壓力傳感器、控制中心和電機，所述壓力傳感器位于所述固定銷的背面，所述壓力傳感器連接控制中心，所述壓力傳感器用于測量晶圓對固定銷的壓力，并將測量結果傳輸至控制中心進行分析，所述控制中心根據(jù)分析結果控制電機帶動固定銷進行移動，確保晶圓不與承載臺接觸。本發(fā)明提供的一種晶圓清洗固定裝置和方法，可以在晶圓和固定銷旋轉過程中，實時監(jiān)測晶圓對固定銷的壓力，從而實時調節(jié)固定銷的位置，確保晶圓不會與承載臺接觸。

技術領域

本發(fā)明涉及晶圓清洗領域，具體涉及一種晶圓清洗固定裝置和方法。

背景技術

在集成電路制造工藝中，包含了多道晶圓的濕法處理工藝步驟。一般分為正面和背面清洗兩大類。其中正面清洗是利用化學品對晶圓帶芯片結構的正面進行濕法處理，達到清除顆粒或者濕法刻蝕的目的。其典型結構如圖1所示，正面清洗時的承載臺以采用臺階式的固定銷結構4，以便對晶圓3產生支撐力保證其在高速旋轉中保持高度不變。

背面清洗工藝也是常用的濕法工藝之一。所謂背面清洗工藝，就是利用液體化學品對晶圓的背面進行清洗，以達到清洗晶圓背面顆粒的作用。背面清洗一般采用單片晶圓清洗的方式。不同于正面清洗的是，在進行晶圓背面清洗工藝時，晶圓背面向上放置，正面向下面對承載臺。通常希望僅有晶圓背面接觸化學品清洗液，而正面的芯片結構不應該接觸任何化學藥液，也不希望晶圓正面接觸任何硬性表面。由于臺階式的固定銷結構會對晶圓正面產生接觸面無法滿足背面清洗的要求，因此不同于正面清洗的臺階式固定銷，背面清洗通常采用圓柱形固定銷1，如圖2示。固定銷1通常由氣缸5驅動。這樣的固定銷1通常有若干個，最常見為六個，均勻分布在承載臺2周圍，如圖3示。承載臺2利用氮氣產生伯努利效應形成隔離緩沖層6，產生晶圓3“懸浮”的效果，防止在工藝過程中晶圓正面與承載臺接觸。如圖4示，單片式背面清洗工藝通常在高速旋轉的狀態(tài)下進行，旋轉速度可達上千轉每分鐘。通常背面單片清洗的工藝方式為：將晶圓放置在承載臺上后，承載臺帶動晶圓高速旋轉，上方的噴頭噴射化學藥品到晶圓表面，由離心力迅速擴散至整片晶圓，待化學品在晶圓表面反應一段時間后，用去離子水噴射至晶圓，沖洗晶圓去除化學品殘留，最后用氮氣噴頭吹掃，利用離心力將晶圓表面的液體甩出，以達到干燥晶圓的目的。

由于背面清洗采用的是圓柱形固定銷，因此固定銷與晶圓為點接觸，僅提供橫向的固定力，而沒有向上的托舉力。固定銷一般由氣缸驅動，驅動力固定且有限，且一般固定銷采用的是耐酸堿的PTFE、PFA等塑料材質，表面光滑，因此在對晶圓的支撐力上遠不如臺階式固定銷，在工藝中，高速旋轉的晶圓受到了離心力和上方化學液體向下噴射的壓力，可能會產生晶圓下滑的問題，嚴重時可能會導致晶圓3在工藝過程中接觸到承載臺2表面，繼而帶來晶圓表面損傷，顆粒增加等問題，如圖5所示。現(xiàn)有的固定銷結構僅在工藝開始時和結束時進行開關操作，并不對工藝過程中的晶圓實際固定狀態(tài)進行監(jiān)控和調整。事實上，晶圓受固定銷的固定力在實際工藝中受承載臺轉速、氣缸壓縮氣量、液體流量、腔體風量等多種因素的波動而不斷產生微小變化，因此理應對晶圓的狀態(tài)進行動態(tài)控制。

發(fā)明內容

本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種晶圓清洗固定裝置和方法，可以在晶圓和固定銷旋轉過程中，實時監(jiān)測晶圓對固定銷的壓力，從而實時調節(jié)固定銷的位置，確保晶圓不會與承載臺接觸。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：一種晶圓清洗固定裝置，包括承載臺、固定銷、驅動單元、輔助單元，所述固定銷位于所述承載臺的表面，所述驅動單元連接所述固定銷，用于推動固定銷固定或松開晶圓；所述輔助單元包括壓力傳感器、控制中心和電機，所述壓力傳感器位于所述固定銷的背面，所述壓力傳感器連接控制中心，所述壓力傳感器用于測量晶圓對固定銷的壓力，并將測量結果傳輸至控制中心進行分析，所述控制中心根據(jù)分析結果控制電機帶動固定銷進行移動，確保晶圓不與承載臺接觸。

進一步地，所述輔助單元還包括絲桿聯(lián)軸，所述絲桿聯(lián)軸一端連接電機，另一端連接固定銷。