清洗半导体硅片的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种清洗半导体硅片的装置和方法。该装置包括刷子组件、摆臂、旋转驱动装置和升降驱动装置。刷子组件包括一个向硅片表面提供机械力的刷头。摆臂的一端安装刷子组件。旋转驱动装置与摆臂的另一端连接，旋转驱动装置驱动摆臂摆动并经过整个硅片表面，从而带动刷头在整个硅片表面移动。升降驱动装置与摆臂的另一端连接，升降驱动装置驱动摆臂上升或下降，从而带动刷子组件上升或下降。该装置利用刷头来清洗半导体硅片，提高了清洗效果。

Device and method for cleaning semiconductor silicon wafer

The invention discloses a device and a method for cleaning semiconductor silicon wafers. The device comprises a brush assembly, a swing arm, a rotating drive device, and a lifting and driving device. The brush assembly includes a brush head that provides mechanical force to the wafer surface. One end of the swing arm is provided with a brush assembly. The rotating driving device is connected with the other end of the swing arm, and the rotary driving device drives the swinging arm to swing and pass through the whole silicon surface, thereby driving the brush head to move on the surface of the whole silicon chip. The lifting and driving device is connected with the other end of the swing arm, and the lifting and driving device drives the swing arm to rise or fall, so as to drive the brush component to rise or fall. The device uses a brush head to clean the semiconductor silicon wafer, thereby improving the cleaning effect.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】清洗半导体硅片的装置和方法
本专利技术涉及半导体硅片的清洗技术，尤其涉及一种采用物理清洗，如刷洗的方式清洗半导体硅片的装置和方法。
技术介绍
在半导体器件的制造过程中，几乎每道工序都涉及到清洗，且半导体器件的集成度越高，所需的清洗工序就越多。在诸多清洗工序中，只要有一道清洗工序无法满足要求，那么整批芯片都将报废。因此，在半导体制造业，清洗尤为重要。在制造半导体器件过程中产生并粘附在硅片上的污染物主要包括颗粒、金属污染物和有机污染物。目前，传统的去除硅片上污染物的方法为湿法清洗和干法清洗。湿法清洗采用化学溶剂或去离子水冲洗硅片以便有效去除污染物。干法清洗采用气体去除硅片上残留的污染物。无论是干法清洗还是湿法清洗都依赖于化学反应来去除污染物而没有利用物理力作用于硅片表面。然而，随着半导体器件结构越来越复杂，清洗要求也越来越高。传统的清洗装置和方法无法满足工艺要求。因此，需要创造出一种改进的清洗半导体硅片的装置和方法来满足半导体技术的发展需求。
技术实现思路
本专利技术提出一种采用刷头来清洗半导体硅片的装置和方法，提高了清洗效果并满足了半导体技术发展需求。根据本专利技术的实施例，提出的一种清洗半导体硅片的装置，包括刷子组件、摆臂、旋转驱动装置和升降驱动装置。刷子组件包括向硅片表面提供机械力的刷头。摆臂的一端安装刷子组件。旋转驱动装置与摆臂的另一端连接。旋转驱动装置驱动摆臂摆动并经过整个硅片表面，从而带动刷头在整个硅片表面移动。升降驱动装置与摆臂的另一端连接，升降驱动装置驱动摆臂上升或下降，从而带动刷子组件上升或下降。根据本专利技术的实施例，提出的一种清洗半导体硅片的方法，包括以下步骤：将硅片固定在硅片夹上并旋转硅片；向硅片表面喷洒化学清洗剂或去离子水；将刷子组件移进清洗腔，刷子组件的刷头位于硅片表面的上方；以第一速度将刷子组件向下移动至一个靠近硅片表面的位置；以第二速度将刷子组件向下移动至一个预设高度的工艺位置；根据一个预设的配方，摆动刷子组件的刷头且刷头经过硅片表面；将刷子组件向上移动至硅片上方；摆动刷子组件，使刷子组件离开清洗腔；停止向硅片表面喷洒化学清洗剂或去离子水；干燥硅片；从硅片夹上取走硅片。附图说明本领域的技术人员通过阅读具体实施例的描述，并参考附图，能够清楚的理解本专利技术的内容，其中的附图包括：图1A揭示了根据本专利技术一示范性实施例的清洗半导体硅片的装置。图1B揭示了根据本专利技术另一示范性实施例的清洗半导体硅片的装置。图2A和2B揭示了根据本专利技术又一示范性实施例的清洗半导体硅片的装置。图3A和3B揭示了根据本专利技术又一示范性实施例的清洗半导体硅片的装置。图4揭示了根据本专利技术又一示范性实施例的清洗半导体硅片的装置。具体实施方式如图1A，图1A揭示了根据本专利技术一示范性实施例的清洗半导体硅片的装置。该装置包括刷子组件1018、摆臂1010、旋转驱动装置1011和升降驱动装置1012。刷子组件1018安装在摆臂1010的一端，刷子组件1018竖直设置，刷子组件1018包括刷头1016、基座1015、下轴承1005、下安装部1007、螺旋弹簧1006、上安装部1008、上轴承1020和阻尼器1009。刷头1016安装在基座1015上。下轴承1005的一端与基座1015连接，下轴承1005的另一端与下安装部1007连接。螺旋弹簧1006的一端固定在下安装部1007上，螺旋弹簧1006的另一端固定在上安装部1008上。下安装部1007与上安装部1008相对设置。上安装部1008与上轴承1020的一端连接，上轴承1020的另一端与阻尼器1009连接。阻尼器1009为液体型或气体型，阻尼器1009用来保证刷子组件1018在工艺过程中在竖直方向的稳定。刷头1016可以是PVA海绵或尼龙丝制成。摆臂1010的另一端与旋转驱动装置1011和升降驱动装置1012连接。旋转驱动装置1011驱动摆臂1010摆动并经过整个硅片表面，从而带动刷头1016在清洗过程中在整个硅片表面移动。升降驱动装置1012驱动摆臂1010上升或下降，因此，刷子组件1018作用在硅片表面的压力可以调节。在旋转驱动装置1011或/和升降驱动装置1012的驱动下，摆臂1010能够摆动、上升或下降、或者摆动的同时上升或下降。升降驱动装置1012上安装有限位器1014来限制摆臂1010竖直下降的距离进而限制刷头1016压在硅片表面的压力，将压力控制在可承受的范围内。该装置还包括一个位于摆臂1010上的应变计1013以监测刷头1016压在硅片表面时螺旋弹簧1006产生弹性形变的大小。该装置进一步包括清洗腔(图1A中未示意)，清洗腔包括硅片夹1002、旋转驱动机构1004和至少一个喷嘴1019。硅片夹1002设置在清洗腔内以固定硅片1001。旋转驱动机构1004驱动硅片夹1002转动。至少有一个喷嘴1019向硅片1001表面喷洒化学清洗剂或去离子水。使用本装置清洗硅片1001时，硅片1001固定在硅片夹1002上，旋转驱动机构1004驱动硅片夹1002以一定转速转动，转速最好为30RPM至1500RPM。喷嘴1019向硅片1001表面喷洒化学清洗剂或无离子水，流速最好控制在100ml/min至4000ml/min范围内。旋转驱动装置1011驱动摆臂1010摆动使刷子组件1018移动到清洗腔内且刷头1016在硅片1001表面的上方。然后升降驱动装置1012驱动摆臂1010下降使刷子组件1018以第一速度下降到靠近硅片表面的位置，摆臂1010在升降驱动装置1012的驱动下继续下降使刷子组件1018以第二速度向下移动到预设高度的工艺位置，第二速度要慢于第一速度，且第一速度和第二速度为独立控制。旋转驱动装置1011驱动摆臂1010摆动使刷头1016根据一预设的配方在硅片1001的表面移动，清洗硅片1001表面。预设的配方运行结束后，摆臂1010停止摆动，升降驱动装置1012驱动摆臂1010上升使刷子组件1018上升到硅片1001表面上方的位置。旋转驱动装置1011驱动摆臂1010摆动并将刷子组件1018移动到清洗腔外部。喷嘴1019停止向硅片1001表面喷洒化学清洗剂或去离子水。最后，干燥硅片1001并将硅片1001从硅片夹1002上取走。在上述清洗过程中，刷子组件1018向硅片1001表面提供机械力，通过升降驱动装置1012驱动摆臂1010上升或下降来控制机械力的强度。当硅片1001随硅片夹1002旋转时，旋转驱动装置1011驱动摆臂1010摆动并带动刷头1016在整个硅片1001表面移动。升降驱动装置1012驱动摆臂1010以一个可控的竖直移动速度朝硅片1001方向向下移动。升降驱动装置1012控制摆臂1010和刷子组件1018至工艺位置，在该工艺位置，刷头1016按压在硅片1001表面。螺旋弹簧1006的弹性形变产生刷头1016作用在硅片1001表面的压力，螺旋弹簧1006的弹性形变取决于刷子组件1018工艺位置的高度。刷头1016按压在硅片1001表面时，喷嘴1019向硅片1001表面喷洒化学清洗剂或去离子水。化学清洗剂或去离子水在刷头1016和硅片1001表面之间形成软介质，防止对硅片1001表面造成划伤或损伤。如图1B，图1B揭示了根据本专利技术另一示范性实施例的清洗半导本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种清洗半导体硅片的装置，其特征在于，包括：刷子组件，包括向硅片表面提供机械力的刷头；摆臂，摆臂的一端安装刷子组件；旋转驱动装置，与摆臂的另一端连接，旋转驱动装置驱动摆臂摆动并经过整个硅片表面，从而带动刷头在整个硅片表面移动；及升降驱动装置，与摆臂的另一端连接，升降驱动装置驱动摆臂上升或下降，从而带动刷子组件上升或下降。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种清洗半导体硅片的装置，其特征在于，包括：刷子组件，包括向硅片表面提供机械力的刷头；摆臂，摆臂的一端安装刷子组件；旋转驱动装置，与摆臂的另一端连接，旋转驱动装置驱动摆臂摆动并经过整个硅片表面，从而带动刷头在整个硅片表面移动；及升降驱动装置，与摆臂的另一端连接，升降驱动装置驱动摆臂上升或下降，从而带动刷子组件上升或下降。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述摆臂在旋转驱动装置或/和升降驱动装置的驱动下摆动、上升或下降或摆动的同时上升或下降。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述升降驱动装置安装有限位器，用来限制摆臂竖直下降的距离，以便限制刷头压在硅片表面的压力，将压力控制在可承受的范围内。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述刷子组件还包括螺旋弹簧，螺旋弹簧的弹性形变产生压力通过刷头作用于硅片表面，螺旋弹簧的弹性形变的大小取决于刷子组件工艺位置的高度。5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，还包括一个位于摆臂上的应变计以监测刷头压在硅片表面时螺旋弹簧产生弹性形变的大小。6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，还包括一个控制器，分别与应变计和升降驱动装置连接，应变计检测到刷子组件作用在硅片表面的压力并产生一个检测信号，应变计将检测信号发送至控制器，控制器接收到检测信号后，给升降驱动装置一个反馈，升降驱动装置根据控制器的反馈调节摆臂工艺位置的高度。7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括清洗刷头的刷子清洗口。8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述刷子清洗口包括安装在刷子清洗口底部的压力传感器和用来连接压力传感器和控制器的信号线以检查刷子组件是否处于正常状态。9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述刷子清洗口还包括罩住压力传感器的外壳以保护压力传感器不与刷子清洗口中的清洗液接触。10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，还包括位于刷子清洗口相对面上的一对刷子位置传感器用以检查刷子组件的状态，当刷头在刷子清洗口中向下移动时，该对刷子位置传感器被触发，每次记录和比较刷子位置传感器被触发时的刷头竖直移动的距离，如果竖直移动的距离值超出了设定范围，将发送刷子组件异常的信号。11....

【专利技术属性】
技术研发人员：王希，程成，吴均，王晖，
申请(专利权)人：盛美半导体设备上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31