一种晶圆支撑装置和晶圆清洗装置

技术领域

本发明属于晶圆后处理技术领域，具体而言，涉及一种晶圆支撑装置和晶圆清洗装置。

背景技术

化学机械抛光(Chemical Mechanical Planarization,CMP)是一种全局平整化的超精密表面加工技术。由于化学机械抛光过程中大量使用化学试剂和研磨剂，其会造成晶圆表面的污染，所以在化学机械抛光之后需要引入后处理工艺。后处理工艺一般由清洗和干燥组成，以提供光滑洁净的晶圆表面。

水平清洗在后处理工艺中较为常见，待清洗晶圆水平设置，清洗刷设置于晶圆的两侧。水平湿式清洗一方面利用机械作用使晶圆表面的污染物脱离并进入清洗液中，另一方面利用清洗液与晶圆表面的污染物发生化学反应使其溶解到清洗液中，以去除晶圆表面的污染物。

现有技术中，晶圆由支撑辊水平支撑，如图1(a)所示，支撑辊12’与晶圆W的外缘接触，部分支撑辊配置驱动支撑辊旋转的装置，在支撑辊12’与晶圆W外缘之间的摩擦力的作用下晶圆旋转，进而设置于晶圆侧部的清洗刷去除晶圆表面的污染物；由于支撑辊在装配过程中存在误差，支撑辊12’与晶圆W的外缘存在接触不均匀或不接触的情况，如图1(b)所示，在该实施例中，其中一个支撑辊12’与晶圆W的外缘不接触，晶圆在旋转过程中会出现摆动，即晶圆在刷洗过程中不能完成保持水平状态，清洗刷与旋转的晶圆会出现接触不均匀的情况，即而影响了晶圆的清洗效果。再者，支撑辊在使用一段时间后，会出现老化变形的情况，这也会导致支撑辊与晶圆的外缘接触不均匀或不接触的情况，支撑辊的老化也会影响晶圆的清洗效果。

因此，亟需设计一种晶圆支撑装置和晶圆清洗装置，解决现有技术中存在的技术问题。

发明内容

本发明旨在至少一定程度上解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明第一个方面提供了一种晶圆支撑装置，其包括支撑组件，所述支撑组件移动以水平支撑晶圆；至少一支撑组件可相对于其移动方向摆动以调节支撑组件的位置。

优选地，所述支撑组件包括位于其上的支撑辊，所述支撑组件摆动以调节所述支撑辊与晶圆外缘的间隙。

优选地，所述支撑组件包括回转组件，所述回转组件使得支撑组件自适应摆动。

优选地，所述支撑组件配置有主动支撑辊和/或从动支撑辊，所述支撑组件自适应摆动以调节主动支撑辊和/或从动支撑辊的位置。

优选地，所述支撑组件包括支撑板，其上设置有主动支撑辊和从动支撑辊；所述支撑板通过回转组件与移动组件连接，所述移动组件带动支撑板及其上的支撑辊相向移动以水平支撑晶圆。

优选地，所述支撑组件包括支撑板、主动支撑辊和从动支撑辊及回转组件，所述主动支撑辊和/或从动支撑辊通过回转组件与支撑板连接，所述回转组件使得支撑辊自适应摆动以调节其与晶圆外缘的间隙。

优选地，所述回转组件包括连接轴和套筒，所述连接轴的一端与支撑组件连接，所述连接轴的另一端枢接于设置在移动组件的套筒。

优选地，所述支撑辊包括连接部和位于连接部顶部的支撑部，所述支撑部包括上支撑体、垫圈及下支撑体，所述垫圈设置于上支撑体与下支撑体形成的凹槽内；所述垫圈与上支撑体及下支撑体接触的外侧面和/或部分顶面设置有间隙。

本发明第二个方面提供了一种晶圆清洗装置，其包括上面所述的晶圆支撑装置，所述晶圆支撑装置水平支撑晶圆，所述晶圆的上表面和/或下表面设置有去除晶圆表面杂质的清洗刷。

优选地，所述清洗刷非平行设置于水平支撑的晶圆的侧面。

本发明公开的一种晶圆支撑装置，其配置的至少一件支撑组件可自适应性摆动以调节支撑辊与晶圆W外缘的间隙，保证支撑辊与晶圆W外缘的均匀接触，保障水平设置的晶圆W稳定旋转。同时，本发明还公开了一种晶圆清洗装置，其包括上面所述的晶圆支撑装置，水平支撑的晶圆W的侧面设置有去除晶圆表面杂质的清洗刷，具有清洗效果好的优点。

附图说明

通过结合以下附图所作的详细描述，本发明的优点将变得更清楚和更容易理解，这些附图只是示意性的，并不限制本发明的保护范围，其中：

图1是现有技术中晶圆支撑装置的结构示意图；

图2是根据本发明所述一种晶圆支撑装置的结构示意图；

图3是本发明所述回转组件与移动组件及支撑组件的连接示意图；

图4是图3中的局部放大图；

图5是本发明所述支撑辊的结构示意图；

图6是图5中所述支撑体的局部放大图；

图7是本发明所述一种晶圆清洗装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例及其附图，对本发明所述技术方案进行详细说明。在此记载的实施例为本发明的特定的具体实施方式，用于说明本发明的构思；这些说明均是解释性和示例性的，不应理解为对本发明实施方式及本发明保护范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书及其说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。

本说明书的附图为示意图，辅助说明本发明的构思，示意性地表示各部分的形状及其相互关系。应当理解的是，为了便于清楚地表现出本发明实施例的各部件的结构，各附图之间并未按照相同的比例绘制，相同的参考标记用于表示附图中相同的部分。

作为本发明的一个方面，本发明公开了一种晶圆支撑装置，用于晶圆的水平支撑。图2是本发明所述一种晶圆支撑装置100的结构示意图，其包括支撑组件10，支撑组件10配置有移动组件20，移动组件20设置于支撑组件10的下部，移动组件20带动支撑组件10移动以将晶圆W水平支撑。

在图2所示的实施例中，支撑组件10的数量为2件，两者相向移动以支撑晶圆W，使得晶圆W水平设置。可以理解的是，支撑组件10也可为其他数量，如3件、4件或其他数量，只要移动组件20带动支撑组件10朝向晶圆W的外缘移动以支撑晶圆W即可。

作为本实施例的一个方面，支撑组件10包括支撑板11和支撑辊12，支撑辊12设置于支撑板11的上部。在图2所示的实施例中，支撑辊12的数量为2件，支撑辊12与晶圆W外缘的接触处设置在同一水平面，以便保证晶圆W的水平支撑。可以理解的是，设置于支撑板11上部的支撑辊12的数量也以为为1件、3件或其他数量，只要保证支撑辊12与晶圆W外缘的接触处位于同一水平面即可。

在图2所示的实施例中，晶圆支撑装置还包括回转组件30，回转组件30设置在支撑组件10与移动组件20之间，回转组件30使得与其连接的支撑组件10相对于移动方向摆动，以调节支撑组件10的位置，实现支撑辊12与晶圆W外缘接触均匀，避免晶圆的水平旋转的过程中发生摆动而影响晶圆的清洗效果。

作为本发明的一个实施例，如图2所示，晶圆支撑装置包括两件支撑组件10，每件支撑组件10的下部都设置有回转组件30。回转组件30的设置使得支撑组件10可相对于支撑组件10移动方向摆动以调节支撑组件的位置，即通过支撑组件10的摆动来调节支撑辊12与晶圆W外缘的间隙，使得支撑辊12与晶圆W外缘接触均匀，保证晶圆良好的清洗效果。作为本实施例的一个变体，一件支撑组件10的下部设置回转组件30，而另一件支撑组件10可不设置回转组件30。即，其中一件支撑组件10可以相对于其移动方向摆动，保证支撑辊12与晶圆W外均匀接触。在一些实施例中，晶圆支撑装置包括多个支撑组件10，支撑组件10可沿晶圆W所在位置移动以对晶圆W形成支撑。为保证支撑辊与晶圆W外缘接触的均匀性，至少一个支撑组件10可相对于其移动方向摆动来调节支撑辊12相对于晶圆外缘的间隙，使得支撑辊与晶圆W的外缘充分接触。

图3是本发明所述回转组件30的连接示意图，回转组件30包括连接轴31和套筒32。连接轴10的一端与支撑组件10的支撑板11连接，连接轴10的另一端枢接于设置在移动组件20的套筒32。套筒32的内部设置有衬套33，连接轴31的端部与衬套33间隙配合，这样，连接轴31可绕套筒32内部的衬套33自适应转动，以带动与连接轴31连接的支撑组件10沿水平方向摆动。衬套33由耐磨性和自润滑性良好的材料制成，如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚氯乙烯(PVC)和/或聚丙烯(PP)，以保证连接轴31可沿套筒32自适应转动。图4是连接轴31与衬套33连接的局部放大图，在该实施例中，所述衬套33由PTFE制成，连接轴31可沿衬套33自适应转动。

作为本发明的一个实施例，支撑组件10的支撑板11上配置有一件主动支撑辊12a和一件从动支撑辊12b，如图2所示。主动支撑辊12a和从动支撑辊12b设置在支撑板11的端部，以使主动支撑辊12a与晶圆W接触处和从动支撑辊12b与晶圆W接触处间隔开，形成对晶圆W的可靠支撑。主动支撑辊12a配置有直驱电机，在直驱电机的电动下，主动支撑辊12a绕支撑辊所在轴线旋转，在摩擦力作用下，支撑辊带动晶圆W旋转。从动支撑辊12b无需配置驱动装置，晶圆W与从动支撑辊12b充分接触，旋转的晶圆W可带动从动支撑辊12b旋转，从动支撑辊12b可对旋转的晶圆W进行可靠限位，保证晶圆W旋转的平稳性。作为本发明的另一个实施例，主动支撑辊12a和从动支撑辊12b围绕晶圆W的外周侧设置，其中，主动支撑辊12a和从动支撑辊12b间隔设置，以便保证晶圆W旋转的平稳性。

作为本实施例的一个变体，支撑组件10的支撑板11上可设置主动支撑辊12a和/或从动支撑辊12b，支撑组件10自适应摆动，其上的主动支撑辊12a和/或从动支撑辊12b位置移动，使得支撑辊12与晶圆W的外缘接触充分，保证晶圆旋转的平稳性。

作为本实施例的一个方面，所述从动支撑辊12b可设置有测速装置，以便测量从动支撑辊12b对应的旋转参数，如是否旋转，旋转速度如何。这样，可以通过配置的测速装置对从动支撑辊12b的工作状态进行实时监控，以间接监控水平设置的晶圆W的旋转状态。

作为本发明的一个实施例，位于支撑板11上的主动支撑辊12a与从动支撑辊12b可以通过传动装置连接，实现支撑辊12的旋转。所述传动装置可以为传送带、传动链或其他传动机构。

作为本发明的另一个实施例，支撑组件10包括支撑板11、主动支撑辊12a和从动支撑辊12b及回转组件30，主动支撑辊12a和/或从动支撑辊12b通过回转组件30与支撑板11连接，回转组件30使得支撑辊12自适应摆动以调节其与晶圆W外缘的间隙。作为本实施例的一个方面，晶圆支撑装置包括4件支撑组件10，支撑组件10沿待支撑的晶圆W的半径方向设置。支撑组件10包括一件支撑板11，支撑板11上设置有一件主动支撑辊12a，主动支撑辊12a通过回转组件30与支撑板11连接。移动组件20与回转组件30连接并且沿晶圆W的半径方向移动。在回转组件30的作用下，支撑板11及其上的主动支撑辊12a可相对于支撑组件10的移动方向摆动，以调节主动支撑辊12a与晶圆W外缘的间隙，保证支撑辊与晶圆W外缘的均匀接触。作为本实施例的一个变体，至少一件支撑组件10配置有回转组件30，以便提升晶圆支撑装置的自适应性。

图5是本发明所述支撑辊12的结构示意图，支撑辊12包括连接部121和位于连接部121顶部的支撑部122。连接体121与支撑板11连接，所述连接体121上可以设置有驱动电机或测速装置。

图6是图5中支撑部122的局部放大图，支撑部122包括上支撑体1221、垫圈1222及下支撑体1223，垫圈1222设置于上支撑体1221与下支撑体1223形成的凹槽内，垫圈1222的外侧面设置有V形槽，所述V形槽与晶圆W的厚度匹配设置，为了保证晶圆W准确的卡入垫圈1222的V形槽内，下支撑体1223的顶面设置有第一倾斜面，所述第一倾斜面与所述V形槽对应的下部斜面相平行。同时，在上部支撑体1221的底面设置有第二倾斜面，所述第二倾斜面与所述V形槽对应的下部斜面相平行。

作为本发明的一个实施例，所述垫圈1222由聚氨酯制成，聚氨酯具有良好耐化学性、回弹性和力学性能，其能够吸收振动。聚氨酯制成的垫圈1222能够可靠固定晶圆W，一对晶圆W的外缘形成可靠支撑。可以理解的是，垫圈1222也可有其他具有良好耐化学性、回弹性和力学性能的材料制成。由于支撑部122需要长期接触清洗液，因此，上支撑体1221和下支撑体1223由化学反应相对惰性的材料制成，如PPS、PTFE、PP、PET和/或PEEK。在图5及图6所示的实施例中，所述上支撑体1221和下支撑体1223由PPS制成。

为弱化垫圈1222老化变形对晶圆W支撑产生影响，垫圈1222与上支撑体1221及下支撑体1223接触的外侧面设置有间隙，如图6所示。老化变形的垫圈1222可以充满预留的间隙而不会因为受到上支撑体1221和/或下支撑体1223的挤压，而影响垫圈1222外侧面的V形槽。作为本实施例的一个变体，所述垫圈1222与上支撑体1221及下支撑体1223接触的部分顶面也可设置有间隙，以为垫圈1222老化变形预留空间，保证支撑晶圆W的V形槽的结构问题。在图6所示的实施例中，垫圈1222与上支撑体1221及下支撑体1223接触的外侧面和部分顶面设置有间隙，以为垫圈1222的老化变形预留空间。作为本实施例的一个方面，所述垫圈1222与上支撑体1221及下支撑体1223接触的外侧面之间的间隙为0.1mm-0.5mm，垫圈1222与上支撑体1221及下支撑体1223接触的顶面之间的间隙为0.05mm-0.3mm。

作为本发明的另一个方面，本发明还公开了一种晶圆清洗装置1000，如图7所示，其包括上面所述的晶圆支撑装置100，晶圆支撑装置100水平支撑晶圆W，晶圆W的上表面和下表面设置有去除晶圆表面杂质的清洗刷200。清洗刷200与位于侧部的支架组件300连接，以为清洗刷200提供支撑及旋转的动力。在支架组件300的上部平行设置有多组喷嘴(未示出)，以朝向清洗刷200喷射清洗液，旋转的清洗刷200与晶圆W的侧面接触，以便去除晶圆表面的杂质。

作为本发明的一个实施例，清洗刷200非平行设置于水平支撑的晶圆W的侧面，及清洗刷200的轴线与晶圆W所在水平面存在一定夹角，以便对清洗刷200之间的晶圆W形成一定的碾压力，促进晶圆W旋转，以保证良好的清洗效果。作为本实施例的一个方面，清洗刷200的轴线与晶圆W所在水平面之间的夹角为0.1-5°，优选地，清洗刷200的轴线与晶圆W所在水平面之间的夹角为0.5°。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。