一种用于晶片研磨后清洗及表面检测的多功能装置的制作方法

    专利查询2023-05-28  48


    1.本实用新型涉及半导体晶片制造领域,尤其涉及一种用于晶片研磨后清洗及表面检测的多功能装置。


    背景技术:

    2.随着科学技术的发展,近年来,人工晶体材料在各领域的应用日趋广泛;晶体产品生长出来后,需经过掏、车、切、磨、抛等加工过程, 才能为人们所用;然而由于晶片具有硬度大脆性高的特点,对晶片尺寸和形状的要求又多种多样,因此其加工难度相当大。在这些加工工序中,又属研磨最终把关工序的难度最大、精度要求最高 。
    3.化学机械抛光是半导体生产制造中重要的工艺流程,对实现晶片表面全局平坦化起到至关重要作用。化学机械抛光系统通常包括两大模块,即研磨模块,利用研磨液(slurry)中细小研磨颗粒及各种添加剂软化薄膜表面,并通过机械力摩擦去除部分或全部薄膜层,研磨结束后,通常在研磨台使用去离子水初步清洗晶片表面,以去除研磨液残留及其他表面颗粒;清洗模块,利用超声波震荡、化学品刷洗去除研磨过程残留的研磨颗粒及附着物。
    4.但在研磨台使用去离子水初步清洗晶片表面,去除研磨液残留及其他表面颗粒这个过程中经常存在清洗不彻底,片子存在崩边、裂纹的情况,不能的及时有效筛选出,随着这些片子流入清洗模块以及后面的化学抛光工序中会造成清洗难,良率低,这些有崩边、裂纹的晶片在抛光中会跑片、碎片在抛光过程中找出翻车事故,为此造成了材料成本,人工成本的极大浪费。


    技术实现要素:

    5.本实用新型的目的在于提供一种用于晶片研磨后清洗及表面检测的多功能装置,以解决在研磨台使用去离子水初步清洗晶片表面,去除研磨液残留及其他表面颗粒这个过程中经常存在清洗不彻底,片子存在崩边、裂纹的情况,不能的及时有效筛选出,随着这些片子流入清洗模块以及后面的化学抛光工序中会造成清洗难,良率低,这些有崩边、裂纹的晶片在抛光中会跑片、碎片在抛光过程中找出翻车事故的问题。
    6.为了达到上述目的,本实用新型的基础方案提供一种用于晶片研磨后清洗及表面检测的多功能装置,包括用于对晶片表面进行清洗的槽体部分和用于对清洗后的晶片进行检测的照明部分,所述槽体部分包括槽体,槽体上设有擦片功能区、一号水槽、二号水槽、三号水槽,擦片功能区呈斜坡状,擦片功能区上设有用于对晶片进行搓洗的搓片台;擦片功能区的一侧设有一号进水管,一号进水管的出水端位于搓片台的上方;
    7.一号水槽、二号水槽、三号水槽紧邻设置,且擦片功能区的低端位于三号水槽的上方;一号水槽与二号水槽之间、二号水槽与三号水槽之间、一号水槽与三号水槽之间分别设有用于连通的一号凹槽、二号凹槽、三号凹槽;一号水槽的外侧设有二号进水管,一号进水管和二号进水管均设有用于控制水管开通的气动阀;一号水槽、二号水槽、三号水槽底部分
    别开设有一号排水管、二号排水管、三号排水管,一号排水管、二号排水管上均设有排水阀;
    8.所述照明部分包括固定在槽体一侧的安装支架,安装支架位于擦片功能区的前侧;安装支架上设有带罩目检灯。
    9.可选地,所述擦片功能区的倾斜角度为3-15
    °

    10.可选地,所述擦片功能区靠近搓片台的边沿处设有防溅板。
    11.防溅板的设置,可避免水弄湿工人的衣物,同时也防止水流到槽体而出现的地面湿滑的问题。
    12.可选地,所述搓片台包括pvc管、pvc板、圆形海绵和无尘布,pvc管的底端固定在擦片功能区上,pvc管顶端与pvc板固定连接,圆形海绵固定在pvc板上,无尘布将pvc板和圆形海绵包裹住。
    13.可选地,所述一号进水管与擦片功能区平行的部位为竹节管,竹节管的出水端高于搓片台。
    14.设置竹节管的目的是,可以随意换动出水端的角度,方便工人进行搓片。
    15.可选地,所述一号进水管上还设有用于调节进水流量大小的流量调节阀。
    16.流量调节阀可调节一号进水管进水流量的大小,工人可根据搓洗需要调节水流量,避免发生水流飞溅的情况,同时也可减少水的浪费。
    17.可选地,所述一号凹槽的深度大于二号凹槽、三号凹槽的深度。
    18.如此设置,让一号水槽中的水满了之后先溢流到二号水槽,利用清洗过晶片的水对研磨设备的修正轮、行星轮进行清洗;等二号水槽也满了之后,一号水槽、二号水槽的水才会溢流到三号水槽中,避免一号水槽中的水直接流入三号水槽而造成浪费。
    19.可选地,所述三号排水管上设有阀门。
    20.在三号排水管上安装阀门,可方便工人控制三号排水管的开与闭。
    21.本基础方案的原理和有益效果在于:
    22.本技术通过二号进水管向一号水槽中放满水,并放入片盒;水经由一号凹槽将二号水槽放满,多余的水通过二号凹槽、三号凹槽流向三号水槽。将待测晶片从机械抛光设备中取出放置到一号水槽的片盒中,研磨设备的修正轮、星型轮放入二号水槽中清洗;打开一号进水管,从一号水槽的片盒中拿出待测晶片在搓片台上进行搓洗,对化学机械研磨过程中晶片表面残留的研磨液、硅粉等颗粒进行有效的去除,对晶片表面进行清洗。搓洗后的废水沿着擦片功能区的斜坡流入三号水槽中,通过三号排水管将废水排出。再将搓洗后的待测晶片放在带罩目检灯下进行目检,检测完成后,将合格的和不合格的晶片分别放置,完成检测分选。
    23.本技术在研磨模块和清洗模块之间增加该多功能装置,利用一号水槽和搓片台对研磨后的晶片进行初步清洗,利用照明部分对初步清洗后的晶片进行检测分选,能够减少后面rca清洗时超纯水与化学品的用量,起到消弭产品缺陷的效果,解决了现有技术中存在的翻车、清洗难、良率低等问题,最终达到了节约人力、增加产能、提升良率、节能环保等目的,让研磨做出来的产品在质量上有很大的提升。
    附图说明
    24.图1为本实用新型一种用于晶片研磨后清洗及表面检测的多功能装置的结构示意
    图。
    具体实施方式
    25.下面通过具体实施方式进一步详细说明:
    26.说明书附图中的附图标记包括:擦片功能区1、一号水槽2、二号水槽3、三号水槽4、一号进水管5、二号进水管6、一号排水管7、二号排水管8、三号排水管9、搓片台10、安装支架11、带罩目检灯12、一号凹槽13、二号凹槽14、三号凹槽15。
    实施例
    27.一种用于晶片研磨后清洗及表面检测的多功能装置,主要由槽体部分和照明部分构成,槽体部分用于对化学机械研磨过程中晶片表面残留的研磨液、硅粉等颗粒进行有效的去除,对晶片表面进行清洗;照明部分是用于对化学机械研磨过程中产生晶片崩边、裂纹、划伤及沾污现象进行检测,以及对化学机械研磨成果进行初步检测。
    28.槽体部分主要由槽体、擦片功能区1、搓片台10、一号水槽2、二号水槽3、三号水槽4、一号进水管5、二号进水管6、一号排水管7、二号排水管8、三号排水管9、一号凹槽13、二号凹槽14、三号凹槽15构成;如附图1所示,擦片功能区1固定安装在槽体内部左侧,一号水槽2、二号水槽3、三号水槽4设置在槽体的中、右部。擦片功能区1为一个斜坡型pvc板,由擦片功能区1的后部(即设置有搓片台10的部位)向前部(即靠近照明部分的部位)倾斜设置,倾斜角度为3-15
    °
    ,优选为3
    °
    ;优选地,擦片功能区1靠近搓片台10的边沿(后侧边沿、左侧边沿、右侧边沿)固定有防溅板,避免水弄湿工人的衣物,同时也防止水流到槽体外或一号水槽2中。
    29.搓片台10设置在擦片功能区1后部的左右中心位置,搓片台10的台面位于距离擦片功能区1上边缘的5cm处;搓片台10主要由pvc管、圆形的pvc板、圆形海绵、无尘布构成,pvc管的底端焊接在擦片功能区1上,pvc管的顶端与pvc板的中心处焊接,pvc板与pvc管的直径相同;圆形海绵固定在圆形的pvc板上,无尘布将圆形海绵和pvc板完全包裹住。
    30.一号水槽2用于对化学机械研磨过程中晶片表面残留的研磨液、硅粉等颗粒进行有效的去除,对晶片表面进行清洗。二号水槽3用来放置研磨设备的修正轮、星型轮,并对修正轮、星型轮进行清洗;三号水槽4用于收集来自擦片功能区1、一号水槽2、二号水槽3的废水,三号水槽4位于擦片功能区1低端右部的下方并与一号水槽2、二号水槽3紧邻设置,使得擦片功能区1的水能流入道三号水槽4中。一号水槽2、二号水槽3、三号水槽4的底部分别开有直径为32mm的一号排水管7、二号排水管8、三号排水管9,一号排水管7、二号排水管8下方均安装有排水阀,需打开排水阀才可实现排水;而三号排水管9可选择直通管,使得进入三号水槽4的废水可通过三号排水管9直接排出,也可选择在三号排水管9上安装排水阀,并让该排水阀处于常开的状态。
    31.一号水槽2与二号水槽3之间的隔板顶部开设有一号凹槽13,二号水槽3与三号水槽4之间的隔板顶部开设有二号凹槽14,一号水槽2与三号水槽4之间的隔板顶部开设有三号凹槽15,一号凹槽13的深度大于二号凹槽14、三号凹槽15的深度,使得一号水槽2中的水满了之后先溢流到二号水槽3,等二号水槽3也满了之后才会溢流到三号水槽4中;一号凹槽13、二号凹槽14、三号凹槽15的设置使得水流不外溢;一号凹槽13的深度要保证水槽里面的
    水将放置晶片的片盒浸没,保证晶片完全浸没在水里。
    32.本技术所涉及的装置可用于4英寸到12英寸的晶片研磨清洗及检测,搓片台10的长宽高及一号水槽2、二号水槽3、三号水槽4的大小可以根据晶片的尺寸大小做成合适的尺寸,一号水槽2、二号水槽3、三号水槽4的位置也可以根据所在工艺区域的实际情况改变位置、形状以及材料。
    33.一号进水管5的直径为20mm,其中,与擦片功能区1平行的部位为竹节管,目的是可以随意换动角度;其余部位为pvc管道;竹节管进水端的3/8外丝接入pvc管道中,竹节管位于擦片功能区1上方并高于搓片台10最上端;在一号进水管5的下部安装气动阀和流量调节阀,气动阀有一脚踏板开关用于控制进水管的开通,流量调节阀用于调节进水流量的大小。
    34.二号进水管6固定在一号水槽2的外侧,其上端为n型插入一号水槽2内,二号进水管6的另一端安装有用于控制水管开通的气动阀,且距离一号水槽2上边缘的1/3处装有流量调节阀,用以调节一号水槽2进水流量的大小。
    35.照明部分位于擦片功能区1的前侧,照明部分主要由安装支架11、带罩目检灯12构成,安装支架11焊接在槽体左前侧并位于擦片功能区1的正前方,安装支架11上固定安装一个带罩目检灯12,带罩目检灯12的电源使用dc24v直流电,确保安全。
    36.以对8英寸的晶片进行清洗和检测为例,采用本实施方式提供的一种用于晶片研磨后清洗及表面检测的多功能装置的工作过程具体包括:通过二号进水管6向一号水槽2中放满水,再放置4个8英寸片盒,水通过一号凹槽13将二号水槽3放满,多余的水通过二号凹槽14、三号凹槽15流向三号水槽4,最后通过三号排水管9将废水排出。
    37.将8英寸的待测晶片从机械抛光设备中取出放置在一号水槽2的8英寸片盒中;打开一号进水管5,从一号水槽2的8英寸片盒中拿出8英寸的待测晶片在搓片台10上进行搓洗;搓洗后的废水沿着擦片功能区1的斜坡流入三号水槽4中,通过三号排水管9将废水排出;再将搓洗后的8英寸待测晶片放在带罩目检灯12下进行目检,安装支架11上放置有用于放置合格晶片和不合格晶片的片盒,检测完成后,将合格的和不合格的晶片分别放入对应的8英寸片盒中。
    38.装置不用时,打开一号排水管7、二号排水管8,将一号水槽2、二号水槽3的水排出,并将一号水槽2、二号水槽3、三号水槽4、搓片台10清洗干净,以备下次使用。
    39.以上所述的仅是本实用新型的实施例,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,在不脱离本实用新型结构的前提下,还可以作出若干变形和改进,这些也应该视为本实用新型的保护范围,这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性;本技术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。

    技术特征:
    1.一种用于晶片研磨后清洗及表面检测的多功能装置,其特征在于:包括用于对晶片表面进行清洗的槽体部分和用于对清洗后的晶片进行检测的照明部分,所述槽体部分包括槽体,槽体上设有擦片功能区(1)、一号水槽(2)、二号水槽(3)、三号水槽(4),擦片功能区(1)呈斜坡状,擦片功能区(1)上设有用于对晶片进行搓洗的搓片台(10);擦片功能区(1)的一侧设有一号进水管(5),一号进水管(5)的出水端位于搓片台(10)的上方;一号水槽(2)、二号水槽(3)、三号水槽(4)紧邻设置,且擦片功能区(1)的低端位于三号水槽(4)的上方;一号水槽(2)与二号水槽(3)之间、二号水槽(3)与三号水槽(4)之间、一号水槽(2)与三号水槽(4)之间分别设有用于连通的一号凹槽(13)、二号凹槽(14)、三号凹槽(15);一号水槽(2)的外侧设有二号进水管(6),一号进水管(5)和二号进水管(6)均设有用于控制水管开通的气动阀;一号水槽(2)、二号水槽(3)、三号水槽(4)底部分别开设有一号排水管(7)、二号排水管(8)、三号排水管(9),一号排水管(7)、二号排水管(8)上均设有排水阀;所述照明部分包括固定在槽体一侧的安装支架(11),安装支架(11)位于擦片功能区(1)的前侧;安装支架(11)上设有带罩目检灯(12)。2.根据权利要求1所述的一种用于晶片研磨后清洗及表面检测的多功能装置,其特征在于:所述擦片功能区(1)的倾斜角度为3-15
    °
    。3.根据权利要求2所述的一种用于晶片研磨后清洗及表面检测的多功能装置,其特征在于:所述擦片功能区(1)靠近搓片台的边沿设有防溅板。4.根据权利要求1所述的一种用于晶片研磨后清洗及表面检测的多功能装置,其特征在于:所述搓片台(10)包括pvc管、pvc板、圆形海绵和无尘布,pvc管的底端固定在擦片功能区(1)上,pvc管顶端与pvc板固定连接,圆形海绵固定在pvc板上,无尘布将pvc板和圆形海绵包裹住。5.根据权利要求1所述的一种用于晶片研磨后清洗及表面检测的多功能装置,其特征在于:所述一号进水管(5)与擦片功能区(1)平行的部位为竹节管,竹节管的出水端高于搓片台(10)。6.根据权利要求1所述的一种用于晶片研磨后清洗及表面检测的多功能装置,其特征在于:所述一号进水管(5)上还设有用于调节进水流量大小的流量调节阀。7.根据权利要求1所述的一种用于晶片研磨后清洗及表面检测的多功能装置,其特征在于:所述一号凹槽(13)的深度大于二号凹槽(14)、三号凹槽(15)的深度。8.根据权利要求1所述的一种用于晶片研磨后清洗及表面检测的多功能装置,其特征在于:所述三号排水管(9)上设有排水阀。

    技术总结
    本申请涉及半导体晶片制造领域,公开了一种用于晶片研磨后清洗及表面检测的多功能装置,包括用于对晶片表面进行清洗的槽体部分和用于对清洗后的晶片进行检测的照明部分;槽体部分包括槽体、擦片功能区、搓片台、两个进水管、三个水槽、三个排水管、三个凹槽。照明部分包括有一个带罩目检灯及安装支架。本申请的装置用于对化学机械研磨过程中晶片表面残留的研磨液、硅粉等颗粒进行有效的去除,同时对化学机械研磨过程中产生晶片崩边、裂纹现象进行检测,且能够低成本制造,减少后续清洗过程中超纯水与化学品的用量,解决了现有技术中存在的翻车、清洗难、良率低等造成成本浪费的问题。良率低等造成成本浪费的问题。良率低等造成成本浪费的问题。


    技术研发人员:李洪亮 聂环 张俊宝 宋洪伟 陈猛
    受保护的技术使用者:上海超硅半导体股份有限公司
    技术研发日:2021.10.29
    技术公布日:2022/5/25
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