一種晶圓清洗裝置的製作方法

2023-04-28 07:17:11 1

專利名稱：一種晶圓清洗裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種晶圓清洗裝置，尤其涉及一種能夠監測晶圓轉動情況的晶圓 清洗裝置。
背景技術：
在半導體製造工藝中，清洗是其中最重要和最頻繁的步驟之一。一般說來，在半導 體的整個製造工藝中，高達20%的步驟為清洗步驟，清洗的目的是為了避免微量離子和金 屬雜質對半導體器件的汙染，以至於影響半導體器件的性能和合格率。在目前半導體器件的製造工藝中，常採用化學機械研磨來進行金屬或介質膜的整 體平整。化學機械拋光(Chemical Mechanical Polishing,CMP)技術是機械研磨和化學反 應組合的技術，化學機械拋光技術藉助超微粒的研磨作用以及漿料的化學腐蝕作用，在被 研磨的介質表面上形成光潔平坦的平面。化學機械拋光技術是集成電路(IC)向細微化、多 層化、薄型化、平坦化工藝發展的產物，已經成為半導體製造行業的主流技術，也是晶片向 200mm、300mm乃至更大的直徑過度、提高生產效率、降低製造成本以及襯底全局化平坦化必 備的工藝技術。在化學機械研磨工藝中會使用到研磨漿料，例如二氧化鈰、氧化鋁、或者氣體或膠 態二氧化矽之類的顆粒，以及適用於化學機械研磨處理的表面活性劑、侵蝕劑和其他添加 劑。在化學機械研磨處理後，由拋光漿料的顆粒、添加至漿料中的化學品、以及拋光漿料的 反應產生物所構成的汙染物會留在晶圓的表面上。這些汙染物必須在進入到下一個工藝之 前都清洗乾淨，以避免降低器件的可靠性，以及對器件引入缺陷。在現有清洗設備中，晶圓放入清洗槽中，在晶圓轉動機構的帶動下自身旋轉，並利 用清洗刷進行刷洗。如果晶圓轉動機構發生故障無法轉動晶圓或晶圓轉速不正常時，清洗 工作將無法順利進行下去，甚至損傷晶圓。

實用新型內容本實用新型要解決的技術問題是，提供一種能夠實時監測清洗過程中晶圓是否轉 動的清洗裝置。為解決上述問題，本實用新型提供一種晶圓清洗裝置，包括清洗槽；轉動機構， 所述轉動機構一端固定於清洗槽，另一端與晶圓的側邊接觸；進液裝置，配置於所述清洗槽 內，設置於所述晶圓上方；清洗刷，所述清洗刷的刷頭在清洗過程中與所述晶圓接觸；還包 括，晶圓轉動監測裝置，配置於所述清洗槽內，位於所述晶圓的側面。進一步的，所述晶圓轉動監測裝置包括信號發射端與信號接收端，所述信號發射 端與所述信號接收端位置正對。進一步的，所述信號發射端和所述信號接收端之間的連線垂直於所述晶圓，且所 述連線到晶圓圓心的垂直距離小於晶圓的半徑，大於所述晶圓的缺角標記內頂點到所述晶 圓圓心的距離。[0010]所述信號接收端接收所述信號發射端發出光線信號。進一步的，所述光線信號為雷射。進一步的，所述光線信號為LED光。可選的，所述信號接收端接收所述信號發射端發出聲納信號。進一步的，所述轉動機構包括至少三個固定頭，所述固定頭與晶圓的側邊接觸，固 定所述晶圓，且能夠帶動所述晶圓旋轉。進一步的，所述清洗刷至少包括兩個，在清洗過程中分別與所述晶圓的正面和背 面相接觸。本實用新型所述晶圓清洗裝置增加轉動監測裝置，通過在晶圓清洗裝置中設置晶 圓監測裝置，監測晶圓轉動過程中對轉動監測裝置信號的周期性改變，當晶圓停止轉動或 者轉速超出設定範圍時發出報警，從而實時監測清洗過程中晶圓是否轉動及轉速情況的轉 動監測裝置。

圖1為本實用新型一實施例中所述晶圓清洗裝置的結構示意圖。圖2為本實用新型一實施例中所述晶圓清洗裝置的一狀態圖。圖3為本實用新型一實施例中晶圓轉動監測裝置監測信號示意圖。
具體實施方式
為使本實用新型的內容更加清楚易懂，以下結合說明書附圖，對本實用新型的內 容作進一步說明。當然本實用新型並不局限於該具體實施例，本領域內的技術人員所熟知 的一般替換也涵蓋在本實用新型的保護範圍內。其次，本實用新型利用示意圖進行了詳細的表述，在詳述本實用新型實例時，為了 便於說明，示意圖不依照一般比例局部放大，不應以此作為對本實用新型的限定。本實用新型的核心思想是通過在晶圓清洗裝置中設置晶圓監測裝置，實時監測 清洗過程中晶圓是否轉動及轉動速度情況的轉動監測裝置，當晶圓停止轉動或者轉速超出 設定範圍時發出報警。圖1為本實用新型一實施例中所述晶圓清洗裝置的結構示意圖，請參考圖1，本實 用新型提供一種晶圓清洗裝置，包括清洗槽101 ；轉動機構103，所述轉動機構103 —端固 定於清洗槽101，另一端與晶圓100的側邊接觸；進液裝置107，配置於所述清洗槽101內， 設置於所述晶圓100上方；清洗刷105，所述清洗刷105的刷頭在清洗過程中與所述晶圓 100接觸；還包括，晶圓100轉動監測裝置，配置於所述清洗槽101內，位於所述晶圓101的 側面。所述晶圓100轉動監測裝置實時監測晶圓100是否在轉動機構103的帶動下進行 轉動，當晶圓100停止轉動或者轉速超出設定範圍時及時發出報警，停止清洗工作進行檢 修。在本實施例中，所述晶圓100轉動監測裝置包括信號發射端110與信號接收端 112，所述信號發射端110與所述信號接收端112位置正對。所述信號發射端110和所述信 號接收端112之間的連線垂直於所述晶圓100，且所述連線到晶圓100圓心的垂直距離小於晶圓100的半徑，大於所述晶圓100的缺角標記內頂點到所述晶圓100圓心的距離。在本 實施例中，所述信號發射端110和所述信號接收端112位於所述晶圓100上方，且所述連線 的位置低於所述晶圓100的最高點，高度差小於所述晶圓100的缺角標記的長度。此外，其 他位置能夠滿足在晶圓轉動過程中晶圓的缺角標記周期性遮擋信號發射端110發出的信 號的都在本實用新型的思想範圍內。在本實施例中所述晶圓轉動監測裝置還包括信號控制 端114，所述信號控制端與所述信號接收端112相連，顯示並判斷所述信號接收端112的信 號，當所述信號接收端112接收的信號發生異常時，及時控制晶圓清洗裝置停止工作，進行 檢修。圖2為本實用新型一實施例中所述晶圓清洗裝置的一狀態圖，請結合圖2和圖1， 當晶圓100轉動到某一位置時，所述信號發射端110、晶圓的缺角標記IOOa與信號接收端 112位於同一條直線上，信號發射端110發出的光線信號通過晶圓100的缺角標記傳遞到信 號接收端112，晶圓繼續轉動，晶圓100將信號發射端110和信號接收端112之間阻隔，信號 接收端112無法接收到信號發射端110發出的光線信號。則在晶圓100旋轉清洗過程中， 信號接收端112能夠周期性接收到信號發射端110發出的光線信號，一旦一周期後無法沒 有接收到光線信號，則判斷晶圓100停止轉動或轉動出現異常，及時停止清洗工作並進行 檢修。進一步的，所述光線信號可以為雷射或LED光，其中雷射更佳，因為雷射具有更好 的直線傳播和低散射性。本實用新型中另一實施例，所述信號接收端112接收所述信號發射端110發出聲 納信號。在轉動過程中，由於每周期晶圓缺角對聲納信號發生幹涉，則信號接收端112接收 的聲納信號發生周期性變化，如果聲納信號停止周期性變化或周期發生改變則判斷晶圓轉 動異常，停止清洗工作並進行檢修。進一步的，所述轉動機構103包括至少三個固定頭，所述固定頭與晶圓100的側邊 接觸，固定所述晶圓100。固定頭抓緊晶圓100並帶動晶圓100自身旋轉，晶圓的高度保持 不變，以晶圓自身中心垂線為軸線旋轉。進一步的，所述清洗刷105至少包括兩個，清洗刷105的刷頭在清洗過程中分別與 所述晶圓100的正面和背面相接觸，並且可以左右水平移動，調整清洗刷105的刷頭與所述 晶圓100之間的距離，保證最佳的清洗狀態。在晶圓100轉動的過程中，所述清洗刷以自身 軸轉轉動，從而清洗刷與晶圓100轉動摩擦，從而刷洗晶圓100表面的化學殘留物。本實用新型所述晶圓清洗裝置一實施例的使用過程為將晶圓100置入清洗槽 101中，轉動機構103固定夾持晶圓100，轉動晶圓100，清洗刷105，同時移向晶圓100且刷 洗晶圓表面100，進液裝置107向清洗槽101內流入清洗液，衝洗晶圓100的汙垢，同時開 啟晶圓轉動監測裝置，晶圓100在正常轉動的過程中，周期性阻隔信號發射端110發出的光 線信號，從而在信號接收端112可以接收到周期性信號，圖3為本實用新型一實施例中晶圓 轉動監測裝置監測信號示意圖，如圖3所示，在時間T之前晶圓100正常轉動，在時間T後， 光線信號不變化，則此時晶圓轉動100不正常轉動，此外若變化周期發生改變，亦判斷晶圓 100轉動不正常，則及時停止清洗工作進行檢修，從而達到了實時監測的目的。綜上所述，本實用新型所述晶圓清洗裝置增加轉動監測裝置，通過在晶圓清洗裝 置中設置晶圓監測裝置，監測晶圓轉動過程中對轉動監測裝置信號的周期性改變，當晶圓停止轉動時發出報警，從而實時監測清洗過程中晶圓是否轉動或轉速是否正常的轉動監測
直ο 雖然本實用新型已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本實用新型，任何 所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本實用新型的精神和範圍內，當可作些許的更 動與潤飾，因此本實用新型的保護範圍當視權利要求書所界定者為準。
權利要求1.一種晶圓清洗裝置，包括清洗槽；轉動機構，所述轉動機構一端固定於清洗槽，另一端與晶圓的側邊接觸；進液裝置，配置於所述清洗槽內，設置於所述晶圓上方；清洗刷，所述清洗刷的刷頭在清洗過程中與所述晶圓接觸；其特徵在於，還包括，晶圓轉動監測裝置，配置於所述清洗槽內，位於所述晶圓的側面。
2.如權利要求1所述的晶圓清洗裝置，其特徵在於，所述晶圓轉動監測裝置包括信號 發射端與信號接收端，所述信號發射端與所述信號接收端位置正對。
3.如權利要求2所述的晶圓清洗裝置，其特徵在於，所述信號發射端和所述信號接收 端之間的連線垂直於所述晶圓，且所述連線到晶圓圓心的垂直距離小於晶圓的半徑，大於 所述晶圓的缺角標記內頂點到所述晶圓圓心的距離。
4.如權利要求2或3所述的晶圓清洗裝置，其特徵在於，所述信號接收端接收所述信號 發射端發出光線信號。
5.如權利要求4所述的晶圓清洗裝置，其特徵在於，所述光線信號為雷射。
6.如權利要求4所述的晶圓清洗裝置，其特徵在於，所述光線信號為LED光。
7.如權利要求2所述的晶圓清洗裝置，其特徵在於，所述信號接收端接收所述信號發 射端發出聲納信號。
8.如權利要求1所述的晶圓清洗裝置，其特徵在於，所述轉動機構包括至少三個固定 頭，所述固定頭與晶圓的側邊接觸，固定所述晶圓，且能夠帶動所述晶圓旋轉。
9.如權利要求1所述的晶圓清洗裝置，其特徵在於，所述清洗刷至少包括兩個，在清洗 過程中分別與所述晶圓的正面和背面相接觸。
專利摘要本實用新型提供一種晶圓清洗裝置，包括清洗槽；轉動機構，所述轉動機構一端固定於清洗槽，另一端與晶圓的側邊接觸；進液裝置，配置於所述清洗槽內，設置於所述晶圓上方；清洗刷，所述清洗刷的刷頭在清洗過程與所述晶圓接觸；還包括，晶圓轉動監測裝置，配置於所述清洗槽內，位於所述晶圓的側面。本實用新型所述晶圓清洗裝置增加轉動監測裝置，通過在晶圓清洗裝置中設置晶圓監測裝置，監測晶圓轉動過程中對轉動監測裝置信號的周期性改變，當晶圓停止轉動或轉速超出設定範圍時發出報警，從而實時監測清洗過程中晶圓是否轉動及轉速情況的轉動監測裝置。
文檔編號H01L21/02GK201898119SQ20102064416
公開日2011年7月13日 申請日期2010年12月6日 優先權日2010年12月6日
發明者李佩, 許金海, 馬智勇 申請人:中芯國際集成電路製造(上海)有限公司