芯片除尘设备的制作方法

本发明涉及半导体生产领域，具体涉及芯片除尘设备。

背景技术：

在电子行业，晶圆是用于制造集成电路或其它微型器件的半导体材料薄片的统称，也被称为硅片、基片等。晶圆被加工成为集成电路的裸芯片，需要经过众多要求甚高的精密工艺流程。大体上，晶圆的工艺流程在产业界一般被分为前段制程和后段制程。前段制程主要指在晶圆上形成晶体以及为实现晶体形成所采取的一些工艺流程；后段制程主要指的是将已经生成电路的晶圆通过一系列后工艺流程，将晶圆处理成为可以扮演电路功能期间的工艺制程，这些制程包括：晶圆背面研磨亦称为晶圆减薄、晶圆划片、晶圆挑粒等过程将品质良好的裸芯片从晶圆上分离出来进行芯片封装；封装完后就成为能使用的集成电路。

半导体晶圆对微污染物的存在非常敏感，为了达成晶圆表面无污染物的目标，必须移除表面的污染物并避免在制程前让污染物重新残余在晶圆表面，因此半导体晶圆在制造过程中，需要经过多次的表面清洗步骤，以去除表面附着的金属离子、原子、有机物及微粒(即除尘)。现有技术主要采用清洗液对晶圆表面进行清洗，在清洗完成后，还需要将晶圆转移到干燥设备对残留在晶圆表面的清洗液进行干燥，操作步骤比较繁琐。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种芯片除尘设备，能够同时对晶圆进行清洗和干燥。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

芯片除尘设备，包括用于支撑晶圆的转盘，转盘上方设有喷洒机构，喷洒机构包括弹性膜和若干个穿设在弹性膜上的清洗管，清洗管连有增压件，清洗管连通有空心的喷洒球，喷洒球位于弹性膜和转盘之间，喷洒球上密布有喷洒孔。

本方案的原理在于：

转盘用于带动晶圆高速旋转，喷洒机构用于向晶圆表面喷洒高压清洗液，由于喷洒到晶圆表面的清洗液在高速旋转的晶圆上受到离心力的作用，因此清洗液到达晶圆表面后，迅速在晶圆表面扩散开，并在晶圆表面形成一层液状薄膜，覆盖整个晶圆表面，从而实现对晶圆表面的清洗，同时由于喷洒在晶圆表面的清洗液受到离心作用被甩离晶圆表面，从而实现清洗液甩干的效果，无需对清洗后的晶圆进行干燥。

本发明将喷洒机构设置为多个喷洒球喷洒清洗液的方式，喷洒球能够具有一部分清洗液向上喷出，向上喷出的清洗液撞击到弹性膜下表面，使得弹性膜产生振动，进而将撞击到弹性膜上的清洗液反弹到晶圆表面的清洗液薄膜上，增大清洗液与晶圆表面之间的压力，从而增大清洗液与晶圆之间的摩擦力，增强清洗效果。

采用本方案能达到如下技术效果：

1、通过晶圆在转盘上高速旋转的同时对晶圆表面喷洒清洗液，清洗液受到的离心力使得清洗液形成液状薄膜覆盖整个晶圆，并迅速被甩离晶圆表面，能够对晶圆表面进行清洗的同时，达到甩干清洗液的效果，与现有技术中用采用不同的设备对晶圆表面进行清洗和干燥相比，本方案清洗和干燥均在同一设备上进行，晶圆清洗完成后无需进行晶圆的转移再干燥，减少了现有技术中芯片生产的步骤，从而提高芯片生产效率。

2、弹性膜具有四个作用：(1)撞击到晶圆表面的部分清洗液能够增大液状薄膜与晶圆之间的压力，从而增大两者之间的摩擦力，清洗效果更好，同时也由于清洗液经过弹性膜的反弹呈粒状撞击到晶圆表面，能够将晶圆表面局部的微粒污染物撞离晶圆表面，清洗效果好；(2)清洗液在弹性膜和晶圆表面之间来回反弹，延长清洗液的清洗时间；(3)由于被弹性膜反弹的清洗液撞击到晶圆表面时是垂直于晶圆表面或者与晶圆表面具有一个夹角，能够对液状薄膜在晶圆表面朝着晶圆边沿的运动起到一定阻挡作用，从而进一步延长清洗液在晶圆上的停留时间；(4)能避免喷洒在晶圆表面的清洗液反弹到空气中，造成清洗液的浪费的问题。

进一步，弹性膜上方还设有盖体，盖体与弹性膜之间形成气流室，气流室一侧设有气流发生机构，气流发生机构的出气方向沿气流室的横向。弹性膜上方的高速气流经过弹性膜时，能带动弹性膜高速振动，从而增加弹性膜振动频率，使得弹性膜对撞击在弹性膜上的清洗液反弹在晶圆表面时对晶圆表面的撞击力更大。

进一步，气流发生机构包括抽排风机，抽排风机的进风口位于气流室内、抽排风机的出风口位于气流室外，抽排风机的进风口沿气流室的横向延伸，气流室侧壁上开设有进风孔，进风孔与抽排风机的进风口相对设置。利用抽排风机将气流室内的气体吸入抽排风机，再排出气流室外，从而在气流室内形成横向的高速气流。

进一步，增压件包括液筒，液筒内滑动连接有活塞，活塞将液筒分成增压气室和储液室，抽排风机的出风口与增压气室连通，增压气室上设有泄压阀，活塞与增压气室顶壁之间连有弹性件，清洗管与储液室连通。抽排风机的出风口排出的风进入增压气室内，使得增压气室内的气压逐渐增大，挤压活塞，使得活塞在液筒内滑动，挤压储液室内的清洗液，从而实现储液室内清洗液的增压。

进一步，储液室连通有补充管道，补充管道上设有补充阀门，补充管道连有清洗液筒。在晶圆清洗完成后，由于储液室内清洗液变少，清洗液筒能够为储液室补充清洗液，便于下一次晶圆的清洗。

附图说明

图1为本发明实施例的正向剖视图，且图1中箭头表示气流室内气流的运动方向。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：清洗液筒1、补充管道2、补充阀门3、弹簧4、增压气室5、泄压阀6、储液室7、液筒8、活塞80、连通管9、抽排风机10、夹持件11、晶圆12、支撑座13、转盘14、电机15、皮带16、转轴17、密封套18、清洗管19、喷洒球20、弹性膜21、进风孔22、盖体23、气流室24。

实施例基本如附图1所示，本发明包括用于支撑晶圆12的转盘14，转盘14上表面设有四个沿转盘14周向分布的夹持件11，夹持件11为呈台阶状的夹持片，将晶圆12支撑在转盘14上时，四个夹持件11实现对晶圆12的夹紧，转盘14下方设有支撑座13，支撑座13上穿设有转轴17，转轴17与支撑座13之间通过轴承连接，转轴17顶部与转盘14中心固定连接，支撑座13底部还安装有一个电机15，电机15的输出轴与转轴17通过皮带16传动。

转盘14上方设有喷洒机构，喷洒机构包括盖体23、弹性膜21和多个穿设在弹性膜21上的清洗管19，盖体23盖在支撑座13上，弹性膜21位于盖体23内且位于转盘14上方，盖体23与弹性膜21之间形成气流室24，气流室24左侧开设有进风孔22、气流室24右侧安装有抽排风机10，抽排风机10的进风口位于气流室24内、抽排风机10的出风口位于气流室24外，且抽排风机10的进风口沿气流室24的横向延伸。弹性膜21为热塑性聚酯弹性体膜层，该膜层回弹性好，清洗管19与弹性膜21之间通过密封套18密封固定连接，清洗管19底部连通有空心的喷洒球20，喷洒球20位于弹性膜21和转盘14之间，喷洒球20上密布有喷洒孔。清洗管19还连有增压件，增压件包括安装在盖体23上的液筒8，液筒8内滑动连接有活塞80，活塞80将液筒8分成增压气室5和储液室7，抽排风机10的出风口通过连通管9与增压气室5连通，增压气室5右侧壁设有泄压阀6，活塞80与增压气室5顶壁之间连有弹簧4，清洗管19与储液室7连通，储液室7左侧还安装有清洗液筒1，清洗液筒1与储液室7之间连通有补充管道2，补充管道2上设有补充阀门3。

采用本发明对晶圆12进行清洗的具体过程如下：

先将晶圆12置于转盘14上，利用转盘14上的四个夹持件11将晶圆12固定在转盘14上，关闭补充阀门3和泄压阀6，打开抽排风机10，再启动电机15，电机15通过皮带16带动转轴17在支撑座13上转动，转轴17带动转盘14和转盘14上的晶圆12高速转动，抽排风机10将气流室24内的气流吸出并排入增压气室5内，使得增压气室5内的气压逐渐增大，挤压活塞80，使得活塞80在液筒8内向下滑动，挤压储液室7内的清洗液，从而实现储液室7内清洗液的增压，增压后的清洗液从储液室7排出并进入各个清洗管19，再从喷洒球20上的喷洒孔喷到高速旋转的晶圆12上，由于喷洒到晶圆12表面的清洗液在高速旋转的晶圆12上受到离心力的作用，因此清洗液到达晶圆12表面后，迅速在晶圆12表面扩散开，并在晶圆12表面形成一层液状薄膜，覆盖整个晶圆12表面，同时由于喷洒在晶圆12表面的清洗液受到离心作用而迅速被甩离晶圆12表面，通过液状薄膜在晶圆12表面快速滑动实现对晶圆表面的清洗，并且清洗完成后通过晶圆的高速旋转还能实现将清洗液甩干的效果，无需对清洗后的晶圆12进行后续的干燥。

由于从喷洒球20喷洒出的清洗液还有一部分向上喷出，同时由于抽排风机10将气流室24内的气体吸入抽排风机10，在气流室24内形成横向的高速气流，弹性膜21上方的高速气流经过弹性膜21时，能带动弹性膜21高速振动，向上喷出的清洗液撞击到弹性膜21下表面，经过高速振动的弹性膜21的反弹，从而撞击晶圆12表面的清洗液薄膜，增大清洗液与晶圆12表面之间的压力，从而增大清洗液与晶圆12之间的压力，即增大了清洗液与晶圆12之间的摩擦力，增强了清洗效果。

本发明的弹性膜21还具有如下优点：由于清洗液经过弹性膜21的反弹呈粒状撞击到晶圆12表面，给予晶圆12表面局部的微粒污染物一个较大的撞击力，根据动量守恒定律，粒状清洗液与微粒污染物向相反的方向运动，能够将晶圆12表面局部的微粒污染物撞离晶圆12表面，清洗效果好。清洗液在弹性膜21和晶圆12表面之间来回反弹，延长了清洗液的清洗时间。由于被弹性膜21反弹的清洗液撞击到晶圆12表面时是垂直于晶圆12表面或者与晶圆12表面具有一个夹角，能够对液状薄膜在晶圆12表面朝着晶圆12边沿的运动起到一定阻挡作用，从而进一步延长清洗液在晶圆12上的停留时间。弹性膜21能避免喷洒在晶圆12表面的清洗液反弹到空气中，造成清洗液的浪费的问题。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。