本發(fā)明涉及封裝領(lǐng)域，尤其涉及晶圓級(jí)帶tsv通孔的薄晶圓清洗裝置及清洗方法。

背景技術(shù)：

隨著穿透硅通孔tsv(throughsiliconvias)技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多產(chǎn)品會(huì)用到高密度、高深寬比tsv通孔。tsv通孔的制作一般采用先刻蝕tsv盲孔，然后背面減薄晶圓露孔的方式實(shí)現(xiàn)。

當(dāng)背面減薄露孔時(shí)，研磨產(chǎn)生的硅渣會(huì)掉落到tsv通孔內(nèi)，需要通過清洗工藝去除硅渣?，F(xiàn)有的晶圓清洗技術(shù)包括：槽式超聲清洗、單片式兆聲清洗、單片式高壓噴水清洗等。當(dāng)tsv通孔徑很小、深寬比很大時(shí)，tsv通孔內(nèi)液體交換困難，常規(guī)的清洗方式很難將tsv通孔內(nèi)的硅渣清洗干凈。當(dāng)tsv通孔密度非常高，晶圓厚度很薄時(shí)，常規(guī)的單片式清洗設(shè)備無(wú)法拿持、機(jī)臺(tái)無(wú)法靠真空吸附晶圓。當(dāng)tsv通孔密度非常高，晶圓厚度很薄時(shí)，常規(guī)的槽式清洗容易造成碎片，tsv通孔內(nèi)硅渣完全去除也非常困難。

另外，現(xiàn)有的晶圓清洗技術(shù)都是基于盲孔清洗設(shè)計(jì)的，與其對(duì)應(yīng)的清洗方法沒有考慮tsv通孔本身的特性。

因此，需要一種新型的針對(duì)帶tsv通孔的薄晶圓的清洗裝置及與之對(duì)應(yīng)的清洗方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提供一種晶圓清洗裝置，包括：清洗臺(tái)，所述清洗臺(tái)包括用于支撐待清洗的晶圓的支撐面、與所述支撐面連通的廢液收集腔體，所述廢液收集腔體用于收集并容納清洗廢液，所述廢液收集腔體具有廢液出口，用于將所述廢液收集腔內(nèi)的廢液排出；晶圓固定裝置，所述晶圓固定裝置將待清洗的晶圓固定在所述清洗臺(tái)的支撐面上，其中所述晶圓固定裝置包括載片，所述載片具有多個(gè)孔，所述待清洗的晶圓與載片層疊在一起，使得待清洗的晶圓上的tsv通孔與載片上的孔連通，形成清洗液的流動(dòng)通道；清洗液釋放裝置，所述清洗液釋放裝置包括清洗液噴嘴和清洗液輸送管道，所述清洗液噴嘴朝向待清洗的晶圓；以及廢液排出裝置，所述廢液排出裝置與廢液出口連通，并且在層疊的待清洗的晶圓與所述載片的兩個(gè)非接觸表面之間形成壓力差，迫使清洗液從待清洗的晶圓上的tsv通孔內(nèi)流過。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，該清洗臺(tái)還包括轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)所述待清洗的晶圓轉(zhuǎn)動(dòng)。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，該晶圓固定裝置還包括密封壓環(huán)，所述密封壓環(huán)設(shè)置在所述待清洗的晶圓的外周，用于在所述待清洗的晶圓和晶圓固定裝置之間進(jìn)行緩沖和密封。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，該載片上的孔的密度大于待清洗的晶圓上的tsv通孔，待清洗的晶圓上的每一個(gè)tsv通孔與載片上的至少一個(gè)孔連通或部分連通，形成清洗液的流動(dòng)通道。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，該載片上的孔的位置與待清洗的晶圓上tsv通孔位置一一對(duì)應(yīng)，并且所述載片上的孔的直徑大于或等于待清洗的晶圓上對(duì)應(yīng)的tsv通孔的直徑。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，該載片選自以下材料：半導(dǎo)體襯底；金屬襯底；聚合物襯底；玻璃襯底。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，該廢液排出裝置是抽水泵。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，提供一種利用晶圓清洗裝置清洗晶圓的方法，包括：待清洗的晶圓和載片對(duì)位層疊并固定在清洗臺(tái)之上，其中所述載片具有多個(gè)孔，所述待清洗的晶圓與載片層疊在一起，使得待清洗的晶圓上tsv通孔與載片上的孔連通，形成清洗液的流動(dòng)通道；啟動(dòng)清洗臺(tái)，清洗液釋放裝置噴出清洗液，廢液排出裝置同時(shí)啟動(dòng)，在層疊的待清洗的晶圓與所述載片的兩個(gè)非接觸表面之間形成壓力差，迫使清洗液從待清洗的晶圓上的tsv通孔內(nèi)流過。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，該方法還包括：清洗液釋放裝置停止噴出清洗液；清洗液釋放裝置噴氮?dú)?，提高清洗臺(tái)轉(zhuǎn)速，使晶圓干燥；以及關(guān)閉清洗液釋放裝置，關(guān)閉清洗臺(tái)，取下待清洗晶圓。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，該清洗液是水系，半水系、非水系清洗劑。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，該清洗液是去離子水、酒精或異丙醇。

附圖說明

為了進(jìn)一步闡明本發(fā)明的各實(shí)施例的以上和其它優(yōu)點(diǎn)和特征，將參考附圖來(lái)呈現(xiàn)本發(fā)明的各實(shí)施例的更具體的描述。可以理解，這些附圖只描繪本發(fā)明的典型實(shí)施例，因此將不被認(rèn)為是對(duì)其范圍的限制。在附圖中，為了清楚明了，相同或相應(yīng)的部件將用相同或類似的標(biāo)記表示。

圖1示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的晶圓清洗裝置100的示意圖。

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的網(wǎng)板200的俯視圖。

圖3示出根據(jù)本發(fā)明的可選實(shí)施例的在裝載待清洗的晶圓之后的晶圓固定裝置的橫截面示意圖。

圖4示出利用根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的晶圓清洗裝置清洗晶圓的流程圖。

具體實(shí)施方式

在以下的描述中，參考各實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到可在沒有一個(gè)或多個(gè)特定細(xì)節(jié)的情況下或者與其它替換和/或附加方法、材料或組件一起實(shí)施各實(shí)施例。在其它情形中，未示出或未詳細(xì)描述公知的結(jié)構(gòu)、材料或操作以免使本發(fā)明的各實(shí)施例的諸方面晦澀。類似地，為了解釋的目的，闡述了特定數(shù)量、材料和配置，以便提供對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例的全面理解。然而，本發(fā)明可在沒有特定細(xì)節(jié)的情況下實(shí)施。此外，應(yīng)理解附圖中示出的各實(shí)施例是說明性表示且不一定按比例繪制。

在本說明書中，對(duì)“一個(gè)實(shí)施例”或“該實(shí)施例”的引用意味著結(jié)合該實(shí)施例描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性被包括在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例中。在本說明書各處中出現(xiàn)的短語(yǔ)“在一個(gè)實(shí)施例中”并不一定全部指代同一實(shí)施例。

需要說明的是，本發(fā)明的實(shí)施例以特定順序?qū)に嚥襟E進(jìn)行描述，然而這只是為了方便區(qū)分各步驟，而并不是限定各步驟的先后順序，在本發(fā)明的不同實(shí)施例中，可根據(jù)工藝的調(diào)節(jié)來(lái)調(diào)整各步驟的先后順序。

為了解決現(xiàn)有的晶圓清洗技術(shù)中晶圓級(jí)帶tsv通孔的薄晶圓的tsv通孔內(nèi)硅渣清洗不干凈問題，本發(fā)明提出一種晶圓級(jí)帶tsv通孔的薄晶圓清洗裝置及與之對(duì)應(yīng)的清洗方法。根據(jù)本發(fā)明的帶tsv通孔的薄晶圓清洗裝置的工作原理是在待清洗晶圓與載片晶圓上下面之間形成壓力差，迫使水流從tsv通孔內(nèi)流過，將tsv通孔內(nèi)的硅渣等各種殘留物沖出，達(dá)到清洗tsv通孔內(nèi)硅渣等殘留物目的。根據(jù)本發(fā)明的帶tsv通孔的薄晶圓清洗裝置通過在待清洗的晶圓下方放置載片晶圓，支撐待清洗的晶圓并引導(dǎo)清洗液體通過tsv通孔，從而能夠清洗帶tsv通孔的薄晶圓，并且能夠有效去除tsv通孔內(nèi)研磨時(shí)掉落的硅渣。由于根據(jù)本發(fā)明的帶tsv通孔的薄晶圓清洗裝置使得清洗液流過tsv通孔，對(duì)孔內(nèi)殘留物清洗能力很強(qiáng)，因此無(wú)需化學(xué)藥液或試劑，使用純水即可實(shí)現(xiàn)tsv通孔的清洗。根據(jù)本發(fā)明的帶tsv通孔的薄晶圓清洗裝置原理簡(jiǎn)單、工藝操作簡(jiǎn)單，該裝置不受tsv通孔深寬比和孔密度的限制，該裝置也不用真空吸附裝置固定晶圓。

圖1示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的晶圓清洗裝置100的示意圖。如圖1所示，晶圓清洗裝置100包括清洗臺(tái)110、晶圓固定裝置120、清洗液釋放裝置130以及廢液排出裝置140。

晶圓固定裝置120設(shè)置在清洗臺(tái)110上，用于將待清洗的晶圓固定在清洗臺(tái)110上。在圖1所示的實(shí)施例中，晶圓固定裝置120可包括載片121。載片121的大小與待清洗的晶圓122相似。載片121具有多個(gè)通孔123。當(dāng)待清洗的晶圓與載片層疊在一起時(shí)，晶圓122上的一個(gè)tsv通孔124與載片上的通孔123連通，形成清洗液的流動(dòng)通道。載片121可選自以下材料：半導(dǎo)體襯底，例如，硅襯底、硅鍺襯底、碳化硅襯底等；金屬襯底；聚合物襯底；玻璃襯底等。載片應(yīng)具有一定厚度，以滿足承載需求。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，通孔123的位置可與待清洗的晶圓122上tsv通孔124位置對(duì)應(yīng)，并且通孔123的直徑大于或等于待清洗的晶圓122上對(duì)應(yīng)的tsv通孔124的直徑。在清洗過程中，將待清洗的晶圓122與載片晶圓121對(duì)位并層疊在一起，使得待清洗的晶圓122上tsv通孔124與載片121上的通孔123連通，形成清洗液的流動(dòng)通道。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，載片121上通孔密度可大于等于清洗晶圓的tsv通孔的密度。

在本發(fā)明的另一些實(shí)施例中，通孔123的直徑可小于待清洗的晶圓122上的tsv通孔124的直徑。待清洗的晶圓與載片層疊在一起時(shí)，晶圓122上的一個(gè)tsv通孔124可與一個(gè)或多個(gè)通孔123連通或部分連通，形成清洗液的流動(dòng)通道。

在本發(fā)明的其它一些實(shí)施例中，載片121還可以是網(wǎng)板。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的網(wǎng)板200的俯視圖，網(wǎng)板200具有一定的強(qiáng)度和孔洞密度，在將待清洗的晶圓122層疊在網(wǎng)板200上時(shí)，無(wú)需對(duì)位，待清洗的晶圓122上對(duì)應(yīng)的tsv通孔就可與網(wǎng)板上的孔洞連通或部分連通，形成清洗液的流動(dòng)通道。

在本發(fā)明的實(shí)施例中，晶圓固定裝置120還包括密封壓環(huán)125，該密封壓環(huán)125設(shè)置在待清洗的晶圓122的外周，用于在待清洗的晶圓122和晶圓固定裝置120之間進(jìn)行緩沖和密封。

在本發(fā)明的可選實(shí)施例中，晶圓固定裝置120還包括晶圓表面保護(hù)片。圖3示出根據(jù)本發(fā)明的可選實(shí)施例的在裝載待清洗的晶圓之后的晶圓固定裝置的橫截面示意圖。如圖3所示，待清洗的晶圓310夾在晶圓表面保護(hù)片320和載片330之間。晶圓表面保護(hù)片320和載片330的大小與待清洗的晶圓310相似。晶圓表面保護(hù)片320和載片330具有多個(gè)通孔321、331，通孔321、331的位置可與待清洗的晶圓310上tsv通孔311位置對(duì)應(yīng)，并且通孔321、331的直徑大于或等于待清洗的晶圓310上對(duì)應(yīng)的tsv通孔311的直徑。在清洗過程中，將待清洗的晶圓310與晶圓表面保護(hù)片320和載片330對(duì)位并層疊在一起，使得待清洗的晶圓310上tsv通孔311與通孔321和331連通，形成清洗液的流動(dòng)通道。晶圓表面保護(hù)片320有利于在晶圓310的轉(zhuǎn)動(dòng)和清洗過程中防止劃傷、磕傷或清洗液的沖擊造成的各類物理?yè)p傷。

清洗液釋放裝置130包括清洗液噴嘴131和清洗液輸送管道132，清洗液噴嘴131朝向待清洗的晶圓122。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，清洗液噴嘴131可以是擺動(dòng)噴嘴，以便增加清洗液噴灑均勻性。在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，清洗液噴嘴131可以是螺旋噴嘴、旋轉(zhuǎn)噴嘴、線性旋轉(zhuǎn)噴嘴等。

清洗臺(tái)110可包括支撐面111、廢液收集腔體112、轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)113、廢液出口114。載片121和待清洗的晶圓122通過晶圓固定裝置120固定在清洗臺(tái)110上的支撐面111上。支撐面111與廢液收集腔體112連通。廢液收集腔體112具有廢液出口114，用于將廢液收集腔體112內(nèi)的廢液排出。在本發(fā)明的實(shí)施例中，廢液出口114可位于廢液收集腔體112的底部，然而本發(fā)明的范圍不限于此，可將廢液出口114設(shè)置在廢液收集腔體112的其它位置。

在清洗過程中，清洗液穿過待清洗的晶圓122上tsv通孔124以及載片121上的通孔123進(jìn)入廢液收集體112，再通過廢液出口114排出。

轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)113可帶動(dòng)清洗臺(tái)并由此帶動(dòng)晶圓122轉(zhuǎn)動(dòng)，均勻清洗。

廢液排出裝置140與廢液出口114連通，以便將廢液收集腔體112內(nèi)的廢液吸出。例如，廢液排出裝置140可包括抽水泵，以便增加待清洗的晶圓122與載片121上下面之間的壓力差，迫使水流從tsv通孔內(nèi)流過，將tsv通孔內(nèi)硅渣殘留物沖出，達(dá)到清洗tsv通孔內(nèi)殘留物的目的。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，廢液排出裝置140也可以利用清洗液自身的重力來(lái)實(shí)現(xiàn)廢液排出。

清洗液釋放裝置130與廢液排出裝置140可以為多個(gè)，數(shù)量不被限定，以增加清洗的流量，提高清洗效率，改善清洗的效果。相應(yīng)地，噴嘴131和廢液出口114可包括多個(gè)，數(shù)量分別與清洗液釋放裝置130、廢液排出裝置140的數(shù)量相配。

圖4示出利用根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的晶圓清洗裝置清洗晶圓的流程圖。

在步驟410，制作載片。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，載片的大小與待清洗的晶圓相似。載片具有多個(gè)通孔，通孔的位置可與待清洗的晶圓上tsv通孔位置對(duì)應(yīng)，并且通孔的直徑大于或等于待清洗的晶圓上對(duì)應(yīng)的tsv通孔。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，載片可以是網(wǎng)板。載片應(yīng)具有一定厚度，以滿足承載需求。在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，步驟410還包括制作晶圓表面保護(hù)片。晶圓表面保護(hù)片具有多個(gè)通孔，通孔的位置可與待清洗的晶圓上tsv通孔位置對(duì)應(yīng)，并且通孔的直徑大于或等于待清洗的晶圓上對(duì)應(yīng)的tsv通孔。晶圓表面保護(hù)片有利于在晶圓的轉(zhuǎn)動(dòng)和清洗過程中防止劃傷、磕傷或清洗液的沖擊造成的各類物理?yè)p傷。

在步驟420，待清洗的晶圓和載片對(duì)位層疊并固定在清洗臺(tái)之上。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，可通過晶圓固定裝置120上的夾具來(lái)進(jìn)行固定，例如，該夾具可以是密封壓環(huán)，起到密封和緩沖的作用。在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，還包括將晶圓表面保護(hù)片與晶圓和載片對(duì)位層疊并固定在清洗臺(tái)之上。

在步驟430，啟動(dòng)清洗臺(tái)，清洗臺(tái)按設(shè)定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，清洗液釋放裝置噴出清洗液，廢液排出裝置同時(shí)啟動(dòng)，使待清洗晶圓與載片晶圓非接觸的上下面之間形成壓力差，迫使清洗液流從待清洗的晶圓中的tsv通孔內(nèi)流過，將tsv通孔內(nèi)硅渣殘留物沖出，達(dá)到清洗tsv通孔內(nèi)殘留物的目的。在本發(fā)明的實(shí)施例中，擺動(dòng)噴嘴噴出的清洗液可以是去離子水，可借助于去離子水的流動(dòng)，沖走硅渣殘留物。在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，擺動(dòng)噴嘴噴出的清洗液可以是水系，半水系、非水系清洗劑。例如，擺動(dòng)噴嘴噴出的清洗液可以是酒精、異丙醇之類的清洗液或其它合適的清洗液，這類清洗液可用于除去在刻蝕過程中，沉積在tsv通孔側(cè)壁上的聚合物殘留物。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可根據(jù)實(shí)際的清洗要求選擇適當(dāng)?shù)那逑匆骸？筛鶕?jù)tsv通孔尺寸、密度、噴嘴的數(shù)量等參數(shù)設(shè)定擺動(dòng)噴嘴的噴液量。例如，擺動(dòng)噴嘴的噴液量為100ml/min～2000ml/min。廢液排出裝置能夠充分排出擺動(dòng)噴嘴噴出的液體，達(dá)到充分清洗的效果。

在步驟440，清洗液釋放裝置停止噴出清洗液。

在步驟450，清洗液釋放裝置噴氮?dú)?，同時(shí)清洗臺(tái)提高轉(zhuǎn)速，使晶圓干燥。

在步驟460，關(guān)閉清洗液釋放裝置，關(guān)閉清洗臺(tái)，取下待清洗晶圓，完成清洗。

盡管上文描述了本發(fā)明的各實(shí)施例，但是，應(yīng)該理解，它們只是作為示例來(lái)呈現(xiàn)的，而不作為限制。對(duì)于相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見的是，可以對(duì)其做出各種組合、變型和改變而不背離本發(fā)明的精神和范圍。因此，此處所公開的本發(fā)明的寬度和范圍不應(yīng)被上述所公開的示例性實(shí)施例所限制，而應(yīng)當(dāng)僅根據(jù)所附權(quán)利要求書及其等同替換來(lái)定義。