一种清洗装置的制作方法

1.本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种清洗装置。


背景技术：

2.在晶圆的加工过程中，会多次用到cmp(chemical mechanical polishing，化学机械抛光)工艺。在对晶圆进行cmp工艺过后，需要对晶圆进行清洗。现有技术中的清洗装置通常仅包括清洗刷，主要用于对晶圆正面进行清洗。但随着近年来半导体器件的体积逐渐减小，晶圆背面(wafer backside)的颗粒等异物会引起晶圆边缘面的收率受损较大。特别是晶圆背面因颗粒等异物进行后续的光刻(photo)工序时，由于晶圆背面附着的粒子局部高度变化，从而导致诸如局部发生焦点不良的现象时有发生。且因局部失焦(defocus)不良会导致良率减少，以及生产效率降低。所以在半导体的加工工艺上，晶圆表面的颗粒含量(particle level)要求也逐渐增高。在此背景下，现有技术中的清洗装置不再能够满足工艺的要求。


技术实现要素：

3.本发明提供了一种清洗装置，用于在清洗晶圆正面的同时，对晶圆背面进行研磨，以去除晶圆背面上的硬颗粒。
4.本发明提供了一种清洗装置，该清洗装置用于清洗晶圆。其中晶圆具有相对的第一面及第二面。该清洗装置包括支撑结构、以及设置在支撑结构上的第一转轴。在第一转轴上套装有与晶圆的第一面位置相对的清洗刷，以对晶圆的第一面进行清洗。在第一转轴上还套装有与清洗刷间隔设置的研磨垫组件，研磨垫组件用于抵压在晶圆的第二面上。
5.在上述的方案中，通过在连接清洗刷的第一转轴上还设置研磨垫组件，且研磨垫组件与清洗刷间隔设置，从而能够对晶圆的第一面进行清洗的同时，研磨垫组件抵压在晶圆的第二面上，对晶圆的第二面进行研磨，以便于在清洗晶圆正面的同时，对晶圆背面进行研磨，以去除晶圆背面上的硬颗粒。
6.在一个具体的实施方式中，研磨垫组件包括套装在第一转轴上的转盘、以及贴设在转盘上朝向清洗刷一侧的研磨垫，其中，研磨垫用于抵压在晶圆的第二面上对晶圆的第二面进行研磨。通过转盘套装在第一转轴上的方式，方便对研磨垫的固定。
7.在一个具体的实施方式中，研磨垫的材料包括聚氨酯、砂纸，以便于去除晶圆表面的硬颗粒。
8.在一个具体的实施方式中，清洗刷与第一转轴固定连接，转盘与第一转轴键连接，使第一转轴能够同时带动清洗刷及转盘转动，从而可以采用一个驱动电机即可实现对清洗刷及转盘的驱动。
9.在一个具体的实施方式中，转盘通过滑键装配在所述第一转轴上。在支撑结构上还设置有用于抵压在转盘上背离清洗刷一侧的加压装置，加压装置用于沿第一转轴的轴向给转盘施压，使研磨垫以设定压力抵压在晶圆的第二面上。转盘通过滑键装配在第一转轴
上，使转盘能够沿第一转轴的轴向滑动，同时设置加压装置，使研磨垫以设定压力抵压在晶圆的第二面上，提高去除晶圆第二面上的硬颗粒的效果及效率。
10.在一个具体的实施方式中，加压装置包括设置在支撑结构上的气缸，气缸的活塞杆的伸缩方向与第一转轴的轴向重合、以及设置在活塞杆上且抵压在转盘上背离清洗刷一侧的弹性件，以便于在转盘旋转的情况下，给转盘施加一定的压力。
11.在一个具体的实施方式中，弹性件为弹簧，弹簧的一端与活塞杆连接，另一端与转盘连接，使活塞杆的伸缩不影响转盘的旋转。
12.在一个具体的实施方式中，在弹性件与转盘之间还设置有用于测量弹性件与转盘之间压力的压力传感器，以便于检测转盘与弹性件相互之间的挤压力。
13.在一个具体的实施方式中，该清洗装置还包括与压力传感器通信连接的控制装置；控制装置根据压力传感器测得的压力，控制气缸的活塞杆伸缩，以使研磨垫以设定压力抵压在晶圆的第二面上。通过设置控制装置，以便于控制加压装置对转盘进行加压操作。
14.在一个具体的实施方式中，该控制装置还具有用于显示压力传感器所测得的压力的显示器、以及服务器，其中服务器用于根据压力传感器测得的压力，控制气缸的活塞杆伸缩，以使研磨垫以设定压力抵压在晶圆的第二面上。通过设置显示器，以便于实时监控转盘与弹性件相互之间的挤压力；通过设置服务器，以便于控制气缸的活塞杆伸缩。
15.在一个具体的实施方式中，该清洗装置还包括装配在支撑结构上且与第一转轴的轴向平行的第二转轴，第二转轴上设置有用于吸附晶圆的第二面的吸盘，且吸盘的面积小于晶圆的第二面的面积。以便于第二转轴固定晶圆并带动晶圆旋转，同时实现对晶圆第二面上硬颗粒的去除。
16.在一个具体的实施方式中，晶圆的第一面为晶圆的正面，晶圆的第二面为晶圆的背面，以便于去除晶圆背面的硬颗粒。
附图说明
17.图1为本发明实施例提供的一种清洗装置的结构示意图；
18.图2为本发明实施例提供的另一种清洗装置的结构示意图。
19.附图标记：
20.10-晶圆 11-第一面 12-第二面 21-第一转轴
21.22-第二转轴 23-吸盘 31-清洗刷 40-研磨垫组件
22.41-转盘 42-研磨垫 51-气缸 52-活塞杆 53-弹性件
23.54-压力传感器 60-控制装置 61-服务器 62-显示器
具体实施方式
24.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
25.为了方便理解本发明实施例提供的清洗装置，下面首先说明一下本发明实施例提供的清洗装置的应用场景，该清洗装置应用于晶圆的制造过程中，对经过cmp工艺后的晶圆
进行清洗。下面结合附图对该清洗装置进行详细的叙述。
26.参考图1，本发明实施例提供的清洗装置用于清洗晶圆10。其中，晶圆10具有相对的第一面11及第二面12。该清洗装置包括支撑结构(图中未示出)、以及设置在支撑结构上的第一转轴21。在第一转轴21上套装有与晶圆10的第一面11位置相对的清洗刷31，以对晶圆10的第一面11进行清洗。在第一转轴21上还套装有与清洗刷31间隔设置的研磨垫组件40，研磨垫组件40用于抵压在晶圆10的第二面12上。
27.在上述的方案中，通过在连接清洗刷31的第一转轴21上还设置研磨垫组件40，且研磨垫组件40与清洗刷31间隔设置，从而能够对晶圆10的第一面11进行清洗的同时，研磨垫组件40抵压在晶圆10的第二面12上，对晶圆10的第二面12进行研磨，以便于在清洗晶圆10正面的同时，对晶圆10背面进行研磨，以去除晶圆10背面上的硬颗粒。下面结合附图对该清洗装置的各个结构进行详细的介绍。
28.在设置支撑结构时，支撑结构可以为框体结构、架体结构等能够作为支撑的结构。其用于设置第一转轴21。在将第一转轴21设置在支撑结构上时，可以在支撑结构上设置一驱动电机，驱动电机的输出轴通过诸如联轴器、齿轮等的传动机构与第一转轴21连接，使第一转轴21能够转动。
29.参考图1，清洗刷31套装在第一转轴21上，且清洗刷31与晶圆10的第一面11位置相对。其中，晶圆10的第一面11可以为晶圆10的正面，此时，晶圆10的第二面12为晶圆10的背面，以便于清洗刷31对经过cmp工艺后的晶圆10的正面进行清洗，对晶圆10的背面进行研磨，去除晶圆10背面的硬颗粒。该清洗刷31的形状可以为圆盘状，在清洗刷31的中心处具有一个中心孔，清洗刷31通过该中心孔套装在第一转轴21上。可以使清洗刷31与第一转轴21之间固定连接，从而第一转轴21能够带动晶圆10旋转，以对晶圆10的第一面11进行清洗。具体实现清洗刷31与第一转轴21之间的固定连接时，可以使清洗刷31通过键连接方式与第一转轴21连接，具体可以采用平键连接、花键连接等方式；还可以使清洗刷31通过螺钉紧固、卡接等方式与第一转轴21连接。
30.继续参考图1，研磨垫组件40也套装在第一转轴21上，且研磨垫组件40与清洗刷31之间间隔设置，以便于晶圆10放置在清洗刷31与研磨垫组件40之间，使清洗刷31对晶圆10的第一面11进行清洗的同时，研磨垫组件40能够抵压在晶圆10的第二面12进行研磨。
31.如图1所示，还可以在支撑结构上设置一第二转轴22，第二转轴22的轴向与第一转轴21的轴向平行。具体可以在支撑结构上设置一驱动电机，驱动电机通过联轴器、齿轮等传动机构带动第二转轴22旋转。在第二转轴22上设置有用于吸附晶圆10的第二面12的吸盘23，且吸盘23的面积小于晶圆10的第二面12的面积。吸盘23可以通过粘胶、螺钉紧固等方式与第二转轴22固定连接，使第二转轴22能够带动吸盘23选择。吸盘23具体可以选择真空吸盘23，吸盘23吸附晶圆10的第二面12的中心位置，从而带动晶圆10旋转。晶圆10的第二面12的面积大于吸盘23的面积，使晶圆10的第二面12上有一部分未被吸盘23吸附，使研磨垫组件40能够对晶圆10的第二面12上未被吸盘23覆盖的表面进行研磨，以去除晶圆10第二面12上的硬颗粒。在设置时，应当注意第一转轴21与第二转轴22之间的间隔，使晶圆10的边缘与第一转轴21之间不接触，防止第一转轴21在转动时，碰到晶圆10边缘，造成晶圆10的边缘处破损。在对晶圆10的第一面11进行清洗时，可以使第一转轴21及第二转轴22都进行转动，以提高对晶圆10第一面11清洗的效果及效率，同时实现研磨垫组件40对晶圆10第二面12上硬
颗粒的研磨及去除。
32.在设置研磨垫组件40时，参考图1，该研磨垫组件40可以包括套装在第一转轴21上的转盘41、以及贴设在转盘41上朝向清洗刷31一侧的研磨垫42，其中，研磨垫42用于抵压在晶圆10的第二面12上对晶圆10的第二面12进行研磨。通过转盘41套装在第一转轴21上、研磨垫42贴设在转盘41上的设置方式，方便对研磨垫42进行支撑，使研磨垫42能够较为可靠的抵压在晶圆10的第二面12上，对晶圆10的第二面12进行研磨。其中，研磨垫42的材料可以包括聚氨酯、砂纸，以便于去除晶圆10表面的硬颗粒。应当理解的是，研磨垫42的材料并不限于上述示出的方式，除此之外，还可以采用现有技术中常规的能够作为对晶圆10表面进行研磨的材料。
33.在具体将转盘41套装在第一转轴21上时，可以使转盘41与第一转轴21之间转动连接，即转盘41与第一转轴21之间能够相对转动，通过另外一个驱动电机驱动转盘41在第一转轴21上转动。还可以使转盘41与抵压转轴之间通过键连接方式连接，此时，第一转轴21与转盘41之间不能够发生相对转动，在第一转轴21转动的时候，第一转轴21能够带动转盘41转动，以实现研磨垫42与晶圆10的研磨。采用该设置方式，第一转轴21能够同时带动清洗刷31及转盘41转动，从而可以采用一个驱动电机即可实现对清洗刷31及转盘41的驱动。
34.在具体实现转盘41与第一转轴21之间的键连接时，转盘41可以通过普通平键、楔键连接等方式，不仅使转盘41与第一转轴21之间不进行相对转动，还使转盘41不能够在第一转轴21上滑动。
35.还可以使转盘41采用滑键方式装配在第一转轴21上，此时，第一转轴21与转盘41之间不能够相对转动，但转盘41能够沿第一转轴21的轴向进行滑动。参考图2，此时，可以在支撑结构上设置有用于抵压在转盘41上背离清洗刷31一侧的加压装置，加压装置用于沿第一转轴21的轴向给转盘41施压，使研磨垫42以设定压力抵压在晶圆10的第二面12上。转盘41通过滑键装配在第一转轴21上，使转盘41能够沿第一转轴21的轴向滑动，同时设置加压装置，使研磨垫42以较为恒定的设定压力抵压在晶圆10的第二面12上，提高去除晶圆10第二面12上的硬颗粒的效果及效率。
36.在设置加压装置时，如图2所示，可以在在支撑结构上设置一个气缸51，可以使该气缸51的活塞杆52的伸缩方向与第一转轴21的轴向重合。在气缸51的活塞杆52上设置有抵压在转盘41上背离清洗刷31一侧的弹性件53。活塞杆52在伸长时，能够通过弹性件53抵压在转盘41上背离清洗刷31的一侧，增加弹性件53与转盘41相互之间的挤压力，从而增加研磨垫42与晶圆10的挤压力，提高研磨垫42对晶圆10的第二面12研磨的效果及效率。同时，通过在活塞杆52与转盘41之间设置力传动的弹性件53，由于弹性件53容易发生形变，弹性件53能够尽可能小的干涉转盘41的旋转运动，同时给转盘41施加一沿第一转轴21的轴向方向的压力。弹性件53可以为弹簧，弹簧的一端与活塞杆52连接，另一端与转盘41连接，使活塞杆52的伸缩不影响转盘41的旋转。可以使弹簧的直径大于第一转轴21的直径，这样能够使弹簧抵压在转盘41上与第一转轴21连接的位置，既不干涉转盘41及第一转轴21的旋转，又能够在转盘41上施加一沿第一转轴21的轴向的压力。当然，还可以选择筒状的橡胶圈作为弹性件53。
37.继续参考图2，可以在弹性件53与转盘41之间设置有用于测量弹性件53与转盘41之间压力的压力传感器54，以便于检测转盘41与弹性件53相互之间的挤压力。
38.参考图2，该清洗装置还可以包括与压力传感器54通信连接的控制装置60。控制装置60根据压力传感器54测得的压力，控制气缸51的活塞杆52伸缩，以使研磨垫42以设定压力抵压在晶圆10的第二面12上。通过设置控制装置60，以便于控制加压装置对转盘41进行加压操作。
39.在设置控制装置60时，参考图2，该控制装置60具有用于显示压力传感器54所测得的压力的显示器62、以及服务器61。其中服务器61与压力传感器54连接，用于根据压力传感器54测得的压力，控制气缸51的活塞杆52伸缩，以使研磨垫42以设定压力抵压在晶圆10的第二面12上。服务器61还与显示器62连接，以将压力传感器54测得的压力值传输给显示器62，由显示器62呈现出来，在发生压力变化时进行认知，以预防事故。通过设置显示器62，以便于实时监控转盘41与弹性件53相互之间的挤压力；通过设置服务器61，以便于控制气缸51的活塞杆52伸缩。
40.通过在连接清洗刷31的第一转轴21上还设置研磨垫组件40，且研磨垫组件40与清洗刷31间隔设置，从而能够对晶圆10的第一面11进行清洗的同时，研磨垫组件40抵压在晶圆10的第二面12上，对晶圆10的第二面12进行研磨，以便于在清洗晶圆10正面的同时，对晶圆10背面进行研磨，以去除晶圆10背面上的硬颗粒。
41.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。