[发明专利]晶圆清洗装置和方法

说明书

本发明揭示了一种清洗封装晶圆(1000)的装置(2000,3000,9000)。装置(2000,3000,9000)包括：保持至少两片晶圆(1000)的卡盘(2001,3001,9001)，该至少两片晶圆(1000)与卡盘(2001,3001,9001)的中心有一段距离，每片晶圆(1000)的表面有多个微小结构(1003)；驱动卡盘(2001,3001,9001)转动的驱动装置(2002,3002,9002)；以及至少一个向晶圆(1000)喷洒流体以清洗或干燥晶圆(1000)的喷嘴(2003,2004,3003,3004,9003,9004)。本发明还揭示了一种晶圆(1000)清洗方法。方法包括：在卡盘(2001,3001,9001)上装载至少两片晶圆(1000)，该至少两片晶圆(1000)与卡盘(2001,3001,9001)的中心有一段距离，每片晶圆(1000)的表面有多个微小结构(1003)；驱动卡盘(2001,3001,9001)以一转速转动；向晶圆(1000)喷洒流体以清洗或干燥晶圆(1000)。

技术领域

本发明涉及晶圆清洗装置和方法，尤其涉及在清洗过程中通过驱动卡盘以低转速和高转速交替地转动以清洗晶圆级封装的半导体结构，更彻底、高效地去除助焊剂残留。

背景技术

随着半导体器件的尺寸变的越来越小，集成电路封装技术已经发展到一个新的阶段。一种称为晶圆级封装(WLP)的工艺方法应用于封装晶圆，并有趋势成为微电子封装行业中的主流技术之一。WLP工艺与传统的芯片封装工艺完全不同，因为在传统的芯片封装工艺中，工艺被分成好几步，例如，首先从晶圆上切下若干芯片单元，然后每个芯片单元一个接一个的封装、测试。然而在WLP工艺中，几乎所有的后续步骤可以一次完成，这使得WLP工艺更加高效。

WLP工艺更具优势，但清洗采用WLP工艺封装的晶圆是具有挑战性的，因为采用WLP工艺封装的晶圆的表面具有许多芯片单元，相邻两个芯片单元之间形成有多个微小的结构，例如梁、桥、间隙、沟槽等，因此，清洗这种晶圆会比清洗常规的晶圆表面复杂许多。总的来说，将污染物从采用WLP工艺封装的晶圆上彻底去除存在两个重要的问题：

(1)回流焊接步骤中的高温易造成助焊剂的焦化使得残留的助焊剂难以被去除；

(2)切片前的晶圆实质上就是一个倒装芯片的集成体，这个集成体由凸块和球栅格阵列组成，随着尺寸和图案间距持续缩小，凸块结构变的更加脆弱，这种细微化，脆弱化的发展趋势使得凸块单元之间可被清洗的空间愈加狭窄，也使得彻底均一地清洗如此狭窄的空间面临着更大的挑战。

为了满足性能和可靠性标准，封装晶圆必须没有如助焊剂、指纹沾污、水或其他表面污染物，否则这些污染物残留将会导致离子污染和腐蚀，从而导致底部填充不充分而产生空洞，产生水分集中、过热以及局部失效等问题。

因此，需要一种改进的清洗系统，可以彻底均一地清洗污染物。

发明内容

本发明的一种具体实施方式，提出一种晶圆清洗装置，该装置包括：保持至少两片晶圆的卡盘，该至少两片晶圆与卡盘的中心有一段距离，其中，每片晶圆的表面有多个微小结构；驱动卡盘转动的驱动装置；至少一个向晶圆喷洒流体以清洗或干燥晶圆的喷嘴；其中，驱动装置驱动卡盘在清洗过程中以低转速和高转速交替地转动，其中，低转速Nl低于临界转速，高转速高于临界转速，临界转速由晶圆的直径、晶圆和卡盘中心之间的最短距离、晶圆表面微小结构的高度、卡盘转动的时间、流体密度以及流体表面张力系数决定。

本发明的一种具体实施方式，提出一种晶圆清洗方法，该方法包括：将至少两片晶圆装载在卡盘上，该至少两片晶圆与卡盘的中心有一段距离，其中，每片晶圆的表面有多个微小结构；驱动卡盘转动；向晶圆喷洒流体以清洗或干燥晶圆，其中，卡盘在清洗过程中以低转速和高转速交替地转动，其中，低转速Nl低于临界转速，高转速高于临界转速，临界转速由晶圆的直径、晶圆和卡盘中心之间的最短距离、晶圆表面微小结构的高度、卡盘转动的时间、流体密度以及流体表面张力系数决定。