晶圆清洗装置的制作方法

本发明涉及半导体制造设备领域，尤其涉及一种晶圆清洗装置。

背景技术：

图像传感器是摄像设备的核心部件，通过将光信号转换成电信号实现图像拍摄功能。以互补金属氧化物半导体图像传感器(cmosimagesensors，cis)器件为例，由于其具有低功耗和高信噪比的优点，因此在各种领域内得到了广泛应用。

以后照式(back-sideillumination，bsi)cis为例，在现有的制造工艺中，先在半导体衬底内形成逻辑器件、像素器件以及金属互连结构，然后将承载晶圆与所述半导体衬底的正面键合，进而对半导体衬底的背部进行减薄，在半导体衬底的背面形成cis的后续工艺。

在将承载晶圆与所述半导体衬底的正面键合过程中，要求粘合紧密且粘合面无固体颗粒物和空气鼓包，因此需要提高晶圆的洁净度。

然而在现有技术中，对晶圆正面和背面的颗粒状颗粒控制较好，对晶圆边缘处的颗粒清理效果较差。具体而言，需要从正面固定住晶圆且使晶圆呈水平状，进而向晶圆背面喷液，容易导致无法对固定点进行清洗、液体渗透到晶圆正面、液体在反应室内飞溅严重等多种问题，影响晶圆的品质。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题是提供一种晶圆清洗装置，可以提高晶圆边缘清洗的可控性以及清洁度。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种晶圆清洗装置，包括：清洗槽，所述清洗槽容置有清洗液体；晶圆固定设备，用于抓取所述晶圆，将所述晶圆以非水平状态置入所述清洗槽；其中，在清洗状态下，所述晶圆固定设备将所述晶圆的至少一部分浸入所述清洗液体，并带动所述晶圆旋转。

可选的，在非清洗状态下，所述晶圆固定设备将所述晶圆从所述清洗液体移出，并停止旋转。

可选的，所述晶圆固定设备包括吸盘，所述吸盘自所述晶圆的背面吸附所述晶圆。

可选的，所述晶圆固定设备还包括第一旋转马达，所述第一旋转马达与所述吸盘连接，用于带动所述吸盘和所述晶圆旋转。

可选的，所述的晶圆清洗装置还包括：所述晶圆固定设备还包括第二旋转马达以及连接臂，所述连接臂的一端设置有所述第一旋转马达，所述连接臂的另一端由所述第二旋转马达驱动；其中，所述第二旋转马达驱动所述连接臂转动，以使得所述晶圆的至少一部分浸入所述清洗液体或从所述清洗液体移出。

可选的，所述的晶圆清洗装置还包括：升降马达，用于带动所述清洗槽上升或下降。

可选的，所述清洗槽包括：进液管、出液管、内槽体以及外槽体；其中，所述内槽体设于所述外槽体内，所述进液管与所述内槽体连接，所述出液管与所述外槽体连接，当所述内槽体内的清洗液体加满时，清洗液体自所述内槽体溢出至所述外槽体。

可选的，所述进液管的一部分伸入所述内槽体并设置于所述内槽体的底部，伸入所述内槽体的进液管的一部分具有多个孔洞。

可选的，在清洗状态下，所述孔洞的开口方向使得自所述孔洞喷出的清洗液体朝向所述晶圆喷淋。

可选的，所述的晶圆清洗装置还包括：超声波振动装置，用于在清洗状态下向所述清洗液体提供超声波。

与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下有益效果：

在本发明实施例中，提供一种晶圆清洗装置，包括：清洗槽，所述清洗槽容置有清洗液体；晶圆固定设备，用于抓取所述晶圆，将所述晶圆以非水平状态置入所述清洗槽；其中，在清洗状态下，所述晶圆固定设备将所述晶圆的至少一部分浸入所述清洗液体，并带动所述晶圆旋转。采用上述方案，通过设置晶圆固定设备抓取所述晶圆，并将所述晶圆以非水平状态置入所述清洗槽，可以在晶圆非水平状态下实现对晶圆的清洗，尤其是对晶圆的边缘进行清洗，相比于现有技术中从正面采用机械夹锁固定晶圆，进而向晶圆背面喷液，导致夹锁与晶圆接触点无法清洗、液体渗透到晶圆正面、液体在反应室内飞溅严重等多种问题，采用本发明实施例的方案，可以提高晶圆边缘清洗的可控性以及清洁度。

进一步，在本发明实施例中，可以采用吸盘自所述晶圆的背面吸附所述晶圆，相比于采用静电吸盘，有助于防止导电，避免改变晶圆的电学性能。

进一步，在本发明实施例中，采用第一旋转马达，可以带动所述吸盘和所述晶圆旋转，从而可以在更大圆周范围内对晶圆进行清洗，提高清洗的清洁度。

进一步，在本发明实施例中，采用第二旋转马达以及连接臂，可以使得所述晶圆的至少一部分浸入所述清洗液体或从所述清洗液体移出，有助于在清洗状态和非清洗状态之间切换，提高用户便利性。

进一步，在本发明实施例中，采用升降马达，可以带动所述清洗槽上升或下降，从而控制晶圆的清洗范围，提高用户便利性。

进一步，在本发明实施例中，所述进液管的一部分伸入所述内槽体并设置于所述内槽体的底部，可以使清洗液体自下向上流动，从而使污染后的药液自然流出，且所述进液管上伸入所述内槽体的进液管的一部分具有多个孔洞，可以避免内槽体内产生化学浪涌并影响晶圆边缘清洁范围。

附图说明

图1是本发明实施例中一种晶圆清洗装置在非清洗状态下的结构示意图；

图2是本发明实施例中一种晶圆清洗装置在清洗状态下的结构示意图；

图3是本发明实施例中一种清洗槽的结构示意图。

具体实施方式

在现有技术中，在将承载晶圆与所述半导体衬底的正面键合过程中，要求粘合紧密且粘合面无固体颗粒物和空气鼓包，因此需要提高晶圆正面、背面以及边缘处的洁净度。然而在现有技术中，对晶圆边缘处的颗粒清理效果较差。

更具体地，影响晶圆洁净度的主要是晶圆边缘处的膜层和颗粒状、屑状、剥皮状等颗粒缺陷，其次还有晶圆表面的颗粒状缺陷。晶圆正面和背面的颗粒状颗粒在现有的晶圆表面处理技术可以有效控制。但是晶圆边缘处的膜层蚀刻，缺陷处理在现有的硬件设计上无法做到精确的蚀刻和有效的清理。

本发明的发明人经过研究发现，在现有技术中，往往需要使用强酸碱作为清洗液体对晶圆边缘进行清洗，因此需要从正面固定住晶圆且使晶圆呈水平状(例如采用机械夹锁的方式进行固定)，进而向晶圆背面喷液，容易导致无法对固定点(例如夹锁与晶圆接触点)进行清洗、清洗液体容易渗透到晶圆正面、液体在反应室内飞溅严重等多种问题，影响晶圆的品质。

在本发明实施例中，提供一种晶圆清洗装置，包括：清洗槽，所述清洗槽容置有清洗液体；晶圆固定设备，用于抓取所述晶圆，将所述晶圆以非水平状态置入所述清洗槽；其中，在清洗状态下，所述晶圆固定设备将所述晶圆的至少一部分浸入所述清洗液体，并带动所述晶圆旋转。采用上述方案，通过设置晶圆固定设备抓取所述晶圆，并将所述晶圆以非水平状态置入所述清洗槽，可以在晶圆非水平状态下实现对晶圆的清洗，尤其是对晶圆的边缘进行清洗，相比于现有技术中从正面采用机械夹锁固定晶圆，进而向晶圆背面喷液，导致夹锁与晶圆接触点无法清洗、液体渗透到晶圆正面、液体在反应室内飞溅严重等多种问题，采用本发明实施例的方案，可以提高晶圆边缘清洗的可控性以及清洁度。

为使本发明的上述目的、特征和有益效果能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

结合参照图1和图2，图1是本发明实施例中一种晶圆清洗装置在非清洗状态下的结构示意图，图2是本发明实施例中一种晶圆清洗装置在清洗状态下的结构示意图。

所述晶圆清洗装置可以包括清洗槽100以及晶圆固定设备200。

其中，所述清洗槽100内可以容置有清洗液体101，所述清洗液体101可以根据实际需求配置，例如可以为强酸碱性液体。

所述晶圆固定设备200用于抓取所述晶圆300，将所述晶圆300以非水平状态置入所述清洗槽100。

需要指出的是，所述非水平状态用于指示所述晶圆300可以竖直置入所述清洗槽100，所述晶圆300的表面还可以与竖直线具有预设范围内的对准偏差，例如所述晶圆300可以与竖直线呈一定的夹角置入所述清洗槽100。

在图2示出的清洗状态下，所述晶圆固定设备200可以将所述晶圆300的至少一部分浸入所述清洗液体101，并带动所述晶圆300旋转。

在图1示出的非清洗状态下，所述晶圆固定设备200可以将所述晶圆300从所述清洗液体101移出，并停止旋转。

在具体实施中，所述晶圆固定设备200可以采用抓手抓住晶圆的边缘，还可以采用环状物固定晶圆的边缘。

在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述晶圆固定设备200可以采用吸盘210自所述晶圆300的背面吸附所述晶圆300。

优选地，可以采用吸盘作为所述吸盘210，自所述晶圆300的背面吸附所述晶圆300。

在本发明实施例中，通过采用负压真空吸盘自所述晶圆300的背面吸附所述晶圆300，相比于采用其他吸盘，例如静电吸盘等利用电学特性进行吸附的吸盘，有助于防止导电，避免改变晶圆300的电学性能。

进一步地，所述晶圆固定设备200还可以包括第一旋转马达(spinmotor)220，所述第一旋转马达220与所述吸盘210连接，用于带动所述吸盘210和所述晶圆300旋转。

在本发明实施例中，采用第一旋转马达220，可以带动所述吸盘210和所述晶圆300旋转，从而可以在更大圆周范围内对晶圆300进行清洗，提高清洗的清洁度。

需要指出的是，优选地，所述第一旋转马达220的旋转转速应当限制在一定范围内，以避免由于转速过高而导致在清洗状态下，引起清洗液体101飞溅。

作为一个非限制性的例子，可以设置所述第一旋转马达220的旋转转速为1rad/min至1200rad/min。

进一步地，所述晶圆固定设备200还可以包括第二旋转马达(turnmotor)240以及连接臂230，所述连接臂230的一端设置有所述第一旋转马达220，所述连接臂230的另一端由所述第二旋转马达240驱动；其中，所述第二旋转马达240驱动所述连接臂230转动，以使得所述晶圆300的至少一部分浸入所述清洗液体101或从所述清洗液体101移出。

在本发明实施例中，采用第二旋转马达240以及连接臂230，可以使得所述晶圆300的至少一部分浸入所述清洗液体101或从所述清洗液体101移出，有助于方便地在清洗状态和非清洗状态之间切换，提高用户便利性。

在本发明实施例中，采用第二旋转马达240以及连接臂230，可以控制晶圆300的表面与清洗液体101的表面之间的夹角，从而根据具体情况选择更多地清洗晶圆300的正面或者背面，提高用户便利性。

在本发明实施例中，所述晶圆清洗装置还可以包括缓冲结构(hardstop)260，所述缓冲结构260可以用于对连接臂230提供支撑以及缓冲，以防止所述第二旋转马达240长期承受过多压力。

其中，所述缓冲结构260的材料可以为固体材料，例如可以选自：金属、橡胶以及塑料。

在本发明实施例中，通过设置晶圆固定设备200抓取所述晶圆300，并将所述晶圆300以非水平状态置入所述清洗槽100，可以在晶圆300非水平状态下实现对晶圆300的清洗，尤其是对晶圆300的边缘进行清洗，相比于现有技术中从正面采用机械夹锁固定晶圆，进而向晶圆背面喷液，导致夹锁与晶圆接触点无法清洗、液体渗透到晶圆正面、液体在反应室内飞溅严重等多种问题，采用本发明实施例的方案，可以提高晶圆边缘清洗的可控性以及清洁度。

参照图3，图3是本发明实施例中一种清洗槽的结构示意图。

所述清洗槽可以包括进液管111、出液管121、内槽体110以及外槽体120。

其中，所述内槽体110可以设于所述外槽体120内，所述进液管111可以与所述内槽体110连接，所述出液管121可以与所述外槽体120连接，当所述内槽体110内的清洗液体101加满时，清洗液体101可以自所述内槽体110溢出至所述外槽体120。

在本发明实施例中，通过设置内槽体110内的清洗液体101加满时，清洗液体101可以自所述内槽体110溢出至所述外槽体120，可以使得清洗液体101仅在充满内槽体110后才会内槽体110的顶部流至外槽体120，避免影响清洗液体101的深度，从而避免影响对晶圆的清洗范围。

更进一步地，所述晶圆清洗装置还可以包括清洗槽保护盖板(图未示)。

具体地，可以在清洗槽之外设置一个盖板，所述盖板覆盖所述清洗槽的一部分顶部表面，且暴露出用于晶圆清洗的区域。

在本发明实施例中，通过设置清洗槽保护盖板，可以防止清洗液体101的挥发和飞溅。

更具体而言，所述清洗槽保护盖板的材质可以为金属、塑料等。

进一步地，所述进液管111的一部分可以伸入所述内槽体110并设置于所述内槽体110的底部，伸入所述内槽体110的进液管111的一部分具有多个孔洞112。

在本发明实施例中，所述进液管111的一部分可以伸入所述内槽体110并设置于所述内槽体110的底部，可以使清洗液体101自下向上流动，从而使污染后的液体自然流出，且所述进液管111上伸入所述内槽体110的进液管111的一部分具有多个孔洞112，相比于只有进液管口一处孔洞的情况，采用多个孔洞112输入清洗液体101，可以避免内槽体110内产生化学浪涌并影响晶圆的清洁范围。

进一步地，在清洗状态下，所述孔洞112的开口方向使得自所述孔洞112喷出的清洗液体101朝向所述晶圆喷淋。

在本发明实施例中，通过设置清洗液体101朝向所述晶圆喷淋，有助于提高晶圆清洗的清洁度。

进一步地，所述晶圆清洗装置还可以包括升降马达(up/downmotor)130，用于带动所述清洗槽上升或下降。

在本发明实施例中，采用升降马达130，可以带动所述清洗槽上升或下降，从而控制晶圆的清洗范围，提高用户便利性。

需要指出的是，当采用第二旋转马达驱动所述连接臂转动(参照图2)，以使得所述晶圆的至少一部分浸入所述清洗液体101时，同时采用升降马达130，带动所述清洗槽上升或下降，可以改变晶圆的表面与清洗液体101的表面之间的夹角。具体地，例如当第二旋转马达转动更大的角度，清洗槽下降更多时，可以使得晶圆的正面比背面浸入清洗液体101更多，也即晶圆的正面与清洗液体101的表面之间的夹角更小，如呈现出锐角；当第二旋转马达转动较小的角度，清洗槽上升时，可以使得晶圆的正面比背面浸入清洗液体101更少，也即晶圆的正面与清洗液体101的表面之间的夹角更大，如呈现出钝角。

进一步地，所述晶圆清洗装置还可以包括超声波振动装置140，用于在清洗状态下向所述清洗液体101提供超声波。

超声波清洗(ultrasoniccleaning)是利用超声波在液体中的空化作用、加速度作用及直进流作用对液体和污物直接、间接的作用，使污物层被分散、乳化、剥离而达到清洗目的。

在本发明实施例中，通过向所述清洗液体101提供超声波，有助于提高晶圆清洗的清洁度。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。