一种防止晶片背面污染的装置

摘要

本发明公开了一种防止晶片背面污染的装置，应用于半导体单片清洗设备，包括同心设于旋转卡盘上面的氮气盖，在氮气盖的上表面中部凸出设有一气体喷射机构，环绕气体喷射机构侧面均匀设有多个出气孔，出气孔按辐射状朝向位于其上方的晶片背面的边缘方向成一定上倾角度设置，既可不影响机械手取放晶片，又可使从出气孔喷射出的气体形成与晶片背面边缘相交的一圈倒伞形气体保护层，可保证晶片整个背面都得到气体的保护，并可有效阻挡回溅的清洗液，避免对晶片背面造成二次污染。

权利要求

1.一种防止晶片背面污染的装置，应用于半导体单片清洗设备，包括同心设于旋转卡盘上面的氮气盖，其特征在于，所述氮气盖的上表面中部凸出设有一气体喷射机构，环绕所述气体喷射机构侧面均匀设有多个出气孔，所述出气孔以气体喷射机构的中心为圆心，按辐射状朝向位于其上方的晶片背面的边缘方向成一定上倾角度设置，以使从所述出气孔喷射出的气体形成与所述晶片背面边缘相交的一圈倒伞形气体保护层。

2.根据权利要求1所述的防止晶片背面污染的装置，其特征在于，所述气体喷射机构设有沿所述出气孔向内延伸的气道，所述气道连接至所述卡盘内的气管。

3.根据权利要求2所述的防止晶片背面污染的装置，其特征在于，所述气体喷射机构设有空腔，所述气道向所述空腔引出，并连接至所述卡盘内的气管。

4.根据权利要求3所述的防止晶片背面污染的装置，其特征在于，所述空腔在所述气体喷射机构上下表面贯通。

5.根据权利要求4所述的防止晶片背面污染的装置，其特征在于，所述空腔上端口设有透光材料。

6.根据权利要求1或2所述的防止晶片背面污染的装置，其特征在于，所述出气孔环绕所述气体喷射机构侧面均匀等高设置。

7.根据权利要求6所述的防止晶片背面污染的装置，其特征在于，所述气体喷射机构为圆柱形。

8.根据权利要求1所述的防止晶片背面污染的装置，其特征在于，所述出气孔的出气方向引线与所述晶片背面相交，其交点距离所述晶片边缘5mm以内。

9.根据权利要求1所述的防止晶片背面污染的装置，其特征在于，所述氮气盖的上表面中心设有台阶孔，所述气体喷射机构下端通过所述台阶孔与所述氮气盖固接。

10.根据权利要求1所述的防止晶片背面污染的装置，其特征在于，所述出气孔用于喷射惰性气体。

说明书

一种防止晶片背面污染的装置

技术领域

[0001] 本发明涉及半导体设备制造技术领域，更具体地，涉及一种用于单片清洗设备的防止晶片背面污染的装置。

背景技术

[0002] 目前的单片清洗设备主要是通过在高速旋转的晶片表面上喷射清洗液来达到清洗的目的。在清洗过程中，晶片受到安装在圆形卡盘主体上的多个夹持部件夹持，夹持部件夹持着晶片以进行高速旋转。可是，如果晶片的旋转速度过低，晶片正面的清洗液将会从晶片边缘处浸润至晶片的背面；而如果晶片的旋转速度过高，晶片正面的清洗液将会以较高的速度甩向清洗腔侧壁，与清洗腔侧壁发生撞击，并反溅到晶片的正面和背面。晶片正面回溅的清洗液可以通过超纯水冲洗清洗掉，但晶片背面回溅的清洗液却很难清除。

[0003] 现有技术一般在夹持晶片的卡盘上安装有可喷射洁净气体(如氮气)的装置，通过在工艺过程中喷射出一定流量、一定压力的洁净气体覆盖晶片的背面，以阻止清洗液附着到晶片背面。

[0004] 请参阅图1，图1是现有的一种设于卡盘上面的氮气盖的结构示意图。如图1所示，氮气盖1同心设于卡盘(图略)上面，用作向晶片的背面喷射氮气。目前的现状是沿氮气盖1上表面圆周设有若干通气孔2，工艺过程中，通气孔2向晶片背面喷射超纯氮气来保护晶片背面不受污染。工艺开始前，设于卡盘上的夹持部件是打开状态，机械手送晶片放在夹持部件上，机械手退出后，夹持部件夹紧晶片开始工艺，工艺时，夹持部件带着晶片旋转。工艺结束后，夹持部件和晶片停止运动，夹持部件打开，机械手从晶片下面取片。

[0005] 在上述现有的结构中，由于要保证机械手从晶片下面取片，所以夹持部件与卡盘及氮气盖之间需要有一定的高度以保证机械手的进出。这样就会使得卡盘上面氮气盖1的通气孔2离晶片背面较远。同时，在现有的卡盘结构中，从氮气盖喷射出的氮气仅能保证在围绕晶片背面边缘处形成一圈垂直的氮气保护层，如果有污染物越过此保护层，则该氮气保护层将丧失对晶片背面的保护作用。况且，晶片在高速旋转的过程中，清洗液甩出晶片表面后，打在清洗腔侧壁上，重新飞溅到晶片背面的冲击力很大，很容易越过此垂直的氮气保护层而污染晶片背面。

[0006] 因此，目前的防止晶片背面污染的装置不能很好地保护晶片背面不受污染，有待设计一种新结构装置，以解决晶片背面污染的问题。

发明内容

[0007] 本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种防止晶片背面污染的装置，通过在氮气盖上表面中部设置带有一圈出气孔的气体喷射机构，使从出气孔喷射出的气体形成与晶片背面边缘相交的一圈倒伞形气体保护层，能很好地保护晶片背面不受到回溅清洗液的污染。

[0008] 为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

[0009] 一种防止晶片背面污染的装置，应用于半导体单片清洗设备，包括同心设于旋转卡盘上面的氮气盖，所述氮气盖的上表面中部凸出设有一气体喷射机构，环绕所述气体喷射机构侧面均匀设有多个出气孔，所述出气孔以气体喷射机构的中心为圆心，按辐射状朝向位于其上方的晶片背面的边缘方向成一定上倾角度设置，以使从所述出气孔喷射出的气体形成与所述晶片背面边缘相交的一圈倒伞形气体保护层。

[0010] 优选地，所述气体喷射机构设有沿所述出气孔向内延伸的气道，所述气道连接至所述卡盘内的气管。

[0011] 优选地，所述气体喷射机构设有空腔，所述气道向所述空腔引出，并连接至所述卡盘内的气管。

[0012] 优选地，所述空腔在所述气体喷射机构上下表面贯通。

[0013] 优选地，所述空腔上端口设有透光材料。

[0014] 优选地，所述出气孔环绕所述气体喷射机构侧面均匀等高设置。

[0015] 优选地，所述气体喷射机构为圆柱形。

[0016] 优选地，所述出气孔的出气方向引线与所述晶片背面相交，其交点距离所述晶片边缘5mm以内。

[0017] 优选地，所述氮气盖的上表面中心设有台阶孔，所述气体喷射机构下端通过所述台阶孔与所述氮气盖固接。

[0018] 优选地，所述出气孔用于喷射惰性气体。

[0019] 从上述技术方案可以看出，本发明通过在氮气盖上表面中部设置带有一圈出气孔的气体喷射机构，既可不影响机械手取放晶片，又可使从出气孔喷射出的气体以一定的倾斜角度喷射到晶片的边缘处，形成与晶片背面边缘相交的一圈倒伞形气体保护层，这样可保证晶片整个背面都得到气体的保护，并增强了阻挡回溅清洗液的能力，可有效避免工艺时晶片在高速旋转的过程中，清洗液甩出晶片表面后，打在清洗腔侧壁上，重新飞溅到晶片背面所造成的二次污染。

附图说明

[0020] 图1是现有的一种设于卡盘上面的氮气盖的结构示意图；

[0021] 图2是本发明一种防止晶片背面污染的装置的结构示意图；

[0022] 图3是本发明的气体喷射机构的结构示意图；

[0023] 图4是本发明的气体喷射机构的剖面结构示意图；

[0024] 图5是本发明的氮气盖的结构示意图。

具体实施方式

[0025] 下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

[0026] 需要说明的是，在下述的具体实施方式中，在详述本发明的实施方式时，为了清楚地表示本发明的结构以便于说明，特对附图中的结构不依照一般比例绘图，并进行了局部放大、变形及简化处理，因此，应避免以此作为对本发明的限定来加以理解。

[0027] 在现有的防止晶片背面污染的装置结构中，由于要保证机械手从晶片下面取片，所以夹持部件与卡盘及氮气盖之间需要有一定的高度，以保证机械手的进出。这样就会使得卡盘上面氮气盖的通气孔离晶片背面较远。同时，在现有的卡盘结构中，从氮气盖喷射出的氮气仅能保证在围绕晶片背面边缘处形成一圈垂直的氮气保护层，如果有污染物越过此保护层，则该氮气保护层将丧失对晶片背面的保护作用。况且，晶片在高速旋转的过程中，清洗液甩出晶片表面后，打在清洗腔侧壁上，重新飞溅到晶片背面的冲击力很大，很容易越过此垂直的氮气保护层而污染晶片背面。

[0028] 为了克服现有技术存在的不能很好地保护晶片背面不受污染的缺陷，本发明设计了一种新的防止晶片背面污染的装置，通过在氮气盖上表面中部设置带有一圈出气孔的气体喷射机构，使从出气孔喷射出的气体形成与晶片背面边缘相交的一圈倒伞形气体保护层，能很好地保护晶片背面不受到回溅清洗液的污染。

[0029] 在以下本发明的具体实施方式中，请参阅图2，图2是本发明一种防止晶片背面污染的装置的结构示意图。如图2所示，本发明的一种防止晶片背面污染的装置，应用于半导体单片清洗设备中。本发明的装置包括同心设于半导体单片清洗设备清洗腔内旋转卡盘上面的氮气盖3。氮气盖3可通过若干螺栓孔5与其下方的卡盘之间采用螺栓进行连接。在氮气盖3的上表面中部位置装有一个气体喷射机构4。气体喷射机构4凸出于氮气盖3的上表面设置，但与上方晶片之间需保持一定的间隙。例如，可将气体喷射机构4的上端设置为与晶片背面相距不超过1～3mm，且距离氮气盖3上表面不超过7～9mm。

[0030] 请参阅图3并结合参阅图2，图3是本发明的气体喷射机构的结构示意图。如图3所示，环绕所述气体喷射机构的侧面均匀设有多个出气孔6，这些出气孔6在气体喷射机构的侧面形成一圈布置。作为可选的实施方式，所述气体喷射机构可为圆柱形，也可以是正多棱柱形。本实施例采用圆柱形的气体喷射机构。优选地，所述出气孔6环绕所述气体喷射机构侧面均匀且等高设置。在将气体喷射机构与图2的氮气盖3进行组装后，出气孔将露出于氮气盖3的上表面。并且，各出气孔6以气体喷射机构的中心为圆心，按辐射状朝向位于其上方的晶片背面的边缘方向成一定上倾角度设置，以使从各出气孔6喷射出的气体形成与所述晶片背面边缘相交的一圈倒伞形气体保护层。

[0031] 请参阅图5，图5是本发明的氮气盖的结构示意图。如图5所示，气体喷射机构与氮气盖之间可采用常用的一些方式进行安装固定。作为一可选的实施方式，可在所述氮气盖的上表面中心加工一个台阶孔11，并在台阶上加工若干安装孔12。台阶孔11可加工成贯通形式。图3中的所述气体喷射机构的下端可通过所述台阶孔11台阶上的安装孔12，与所述氮气盖之间采用螺钉等紧固件进行安装连接。

[0032] 请参阅图4，图4是本发明的气体喷射机构的剖面结构示意图。如图4所示，作为一可选的实施方式，气体喷射机构可设有沿所述出气孔6向内延伸的气道8，所述气道8连接至所述卡盘内的气管(图略)。进一步地，可在所述气体喷射机构中部加工出一个空腔9，这样，所述气道8可向所述空腔9引出，并通过空腔9采用连接管连接至所述卡盘内的气管。从图4可以看到，各气道8及其连通的出气孔6环绕气体喷射机构侧面均匀且等高设置。并且，各气道8及其出气孔6以气体喷射机构的中心为圆心，按辐射状朝向位于其上方的晶片(图略)背面的边缘方向成一定上倾角度设置，以使从各出气孔6喷射出的气体形成与所述晶片背面边缘相交的一圈倒伞形气体保护层。

[0033] 请继续参阅图4。作为可选的实施方式，可以将所述空腔9在所述气体喷射机构的上下表面打通，形成上下贯通的空腔。这样也同时可与图5中氮气盖中部的台阶孔11相贯通。如图3所示，可在气体喷射机构的上下表面中部加工一圆孔7，并与图4中气体喷射机构内部的空腔9相通。在气体喷射机构、氮气盖中部形成的孔(空腔)可作为透光孔使用，目的是可以让检测晶片在不在卡盘上的感应器的光透过。该感应器可安装在整个工艺腔室的顶部，在卡盘下面可安装接受此感应器发射光的接收器，通过把气体喷射机构、氮气盖中部位置处加工出透光的孔，以便感应器发射的光可以让卡盘下面的接受器接受到。优选地，在所述空腔9的上端口可采用一层透光材料10进行遮盖，避免孔内受到外界污染。

[0034] 请继续参阅图4。以应用于300mm晶片为例，则晶片的半径R为150mm。作为可选的实施方式，所述出气孔6的出气方向引线与所述晶片(图略)背面相交，其交点距离所述晶片边缘的距离H为5mm以内，例如H可为1～3mm。这样，可使得整个晶片的背面都可被从出气孔6喷射出的气体覆盖，形成一圈倒伞形的气体保护层。这样的形态可有效阻挡回溅的清洗液穿透该保护层溅落到晶片背面。并且，可将气体喷射机构的上端设置为与晶片背面相距2mm左右，且气体喷射机构的上端距离氮气盖上表面约8mm。这样，相比现有技术，虽然使得气体从出气孔喷射到晶片背面边缘的距离增加了，但可在整个晶片背面形成厚实的一层气体保护层，且由于气体可以倾斜角度喷射，因此还可适当增加喷射时的气压，可同时起到更好的保护作用。

[0035] 在对晶片进行清洗保护时，所述出气孔可用于喷射惰性气体，例如，常用氮气作为保护气体使用。并且，作为本发明的应用拓展，也可以利用本发明向晶片等目标物喷射其他气体。

[0036] 综上所述，本发明通过在氮气盖上表面中部设置带有一圈出气孔的气体喷射机构，既可不影响机械手取放晶片，又可使从出气孔喷射出的气体以一定的倾斜角度喷射到晶片的边缘处，形成与晶片背面边缘相交的一圈倒伞形气体保护层，这样可保证晶片整个背面都得到气体的保护，并增强了阻挡回溅清洗液的能力，可有效避免工艺时晶片在高速旋转的过程中，清洗液甩出晶片表面后，打在清洗腔侧壁上，重新飞溅到晶片背面所造成的二次污染。

[0037] 以上所述的仅为本发明的优选实施例，所述实施例并非用以限制本发明的专利保护范围，因此凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。