CN101210769B - 晶片干燥方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示了一种晶片干燥方法，包括：当晶片完全位于液面之下时，向液面以及上方空间喷洒冲洗液蒸汽以及干燥气体；以预定的速度将晶片抬升出液面，当晶片开始高于液面时，停止喷洒冲洗液蒸汽，仅仅喷洒干燥气体；在晶片抬升至离开液面的过程中，始终喷洒干燥气体；在晶片完全离开液面后，继续喷洒干燥气体至晶片表面干燥。采用本发明的技术方案，通过控制喷洒冲洗液蒸汽的量来有效地避免保护层与冲洗液蒸汽的互溶现象，又保证有足够的马兰各尼力产生来进行干燥过程。同时，通过加温的过程，能够加快干燥的速度，提高工作的效率。

Description

晶片干燥方法及装置
技术领域
本发明涉及半导体制造工艺流程，更具体地说，涉及一种晶片干燥方法及装置。
背景技术
晶片经过湿法蚀刻或者清洗的环节之后，晶片的表面会留下很多水或者清洗液的残留物，由于这些水或者是清洗液的残留物中溶解有杂质，因此，如果等待这些残留的液体自行蒸发干燥，那么这些杂质会重新粘到晶片的表面上，造成污染，甚至破坏晶片的结构。所以，就需要进行晶片干燥处理来去除这些残留的液体。
一种众所周知的马兰各尼(Marangoni)干燥法，可以产生表面张力梯度，通过冲洗液的引导将残留液体引导而离开晶片表面，使其表面基本上不留下液体。常用的马兰各尼(Marangoni)方法，将可与冲洗液(例如IPA，即异丙醇Iso Propanol 2-Propanol蒸汽)溶混的溶剂导入到液体凹面上，此液体凹面是在晶片被由冲洗盆举起时所形成的，或是当液体漏出而流过晶片时所形成的，利用该液体凹面顶端的表面张力差，将附着于晶片表面的液体引导流向冲洗液体内部。这样的流动就是所谓的“马兰各尼(Marangoni)”流动，相应的，表面张力差值成为马兰各尼力。利用该原理，就可以使的晶片表面的液体被带走。
参考图1a-1e，示出了现有技术中的干燥过程示意图。
首先，参考图1a，一冲洗盆102位于干燥腔100的底部，其中放置液体(清结液)，晶片101此时完全位于清洁液液面之下。需要说明，清洁液是从位于冲洗盆102底部的开口102a注入，直至注满清洗盆102后从位于干燥腔100底部的开口100a漏出。一喷洒头104位于干燥腔100的顶部，当开始干燥过程时，该喷洒头104开始喷洒冲洗液(例如IPA)蒸汽和干燥气体的混合气，喷洒使得整个干燥腔100内以及液面上方都具有冲洗液蒸汽和干燥气体的混合气。一抬升器106用于将晶片101从冲洗盆102中举起，直至完全离开液面。
参考图1b，此时抬升器106将晶片101从冲洗盆102中举起，并且一部分晶片101已经离开液面，这时，继续通过冲洗盆102底部的开口102a注入清洁液，使得清洁液能够流过晶片101的表面之后从开口100a漏出。同时，喷洒头104不断地喷洒冲洗液蒸汽和干燥气体的混合气，从而，在晶片被由冲洗盆举起时所形成，或者是当液体漏出而流过晶片时所形成的液体凹面上形成马兰各尼力，达到带走残留液体的目的。
参考图1c，当抬升器106将晶片101完全从冲洗盆102中举起并脱离液面时，通过开口102a将冲洗盆102中剩余的清洁液放掉，此时，晶片101已经不与液面接触。喷洒头104不断地喷洒冲洗液蒸汽和干燥气体的混合气一段时间，以保证能够通过充分的马兰各尼(Marangoni)力来达到干燥的目的。
参考图1d，此时，干燥腔100内的所有液体已被放完，喷洒头104不再喷洒冲洗液蒸汽，仅仅喷洒干燥气进行最后的干燥。
参考图1e，经过一段时间的干燥气干燥后，得到表面干燥的晶片。
目前，在使用上述过程的干燥技术中，为了加快干燥的速度，通常会对干燥腔进行加温，加温会使得干燥腔的温度达到30℃以上，这时，就会出现一个问题。当处于30℃以上的温度环境时，晶片表面的保护层(比如光阻或者隔离层)会与IPA蒸汽互溶，其结果就是晶片表面的图案被破坏，导致晶片损坏。如果不是用加热的方式，则在图1d所示的步骤需要等待令人难以忍受的长时间，大大降低工作的效率。
于是，就需要一种既能高效地进行干燥，又能避免保护层与IPA发生互溶的干燥技术。
发明内容
本发明旨在提供一种既能高效地进行干燥，又能避免保护层与IPA发生互溶的干燥技术。
根据本发明的一方面，提供一种晶片干燥方法，包括：当晶片完全位于液面之下时，向液面以及上方空间喷洒冲洗液蒸汽以及干燥气体；以预定的速度将晶片抬升出液面，当晶片开始高于液面时，停止喷洒冲洗液蒸汽，仅仅喷洒干燥气体；在晶片抬升至离开液面的过程中，始终喷洒干燥气体；在晶片完全离开液面后，继续喷洒干燥气体至晶片表面干燥。
根据一实施例，所述冲洗液蒸汽为IPA蒸汽，干燥气体为N2。
根据一实施例，所述干燥过程包括加温过程，所述加温过程将晶片周边温度加热至至少30℃。
较佳的，所述晶片抬升离开液面的速度小于2mm/s。
以及，所述IPA蒸汽的浓度使得所述晶片表面能够在N2流过时产生足够的马兰各尼力。
根据本发明的第二方面，提供一种晶片干燥装置，包括：一干燥腔；一液槽，位于所述干燥腔的底部，放置晶片以及液体，其中所述晶片初始是完全位于所述液面之下；一喷洒头，位于所述干燥腔的顶部，喷洒冲洗液蒸汽和/或干燥气体；其中，当晶片完全位于液面之下时，向液面以及上方空间喷洒冲洗液蒸汽以及干燥气体，当晶片开始高于液面时，停止喷洒冲洗液蒸汽，仅仅喷洒干燥气体，在晶片抬升至离开液面的过程中以及晶片完全离开液面后，喷洒干燥气体至晶片表面干燥；一抬升装置，以预定的速度将晶片抬升出液面直至完全离开液面。
根据一实施例，所述喷洒头喷洒的冲洗液蒸汽为IPA蒸汽，干燥气体为N2。
根据一实施例，该干燥装置还包括：加温装置，将晶片周边温度加热至至少30℃。
较佳的，所述抬升装置抬升晶片离开液面的速度小于2mm/s。
以及，所述喷洒头喷洒的IPA蒸汽的浓度使得所述晶片表面能够在N2流过时产生足够的马兰各尼力。
采用本发明的技术方案，通过控制喷洒冲洗液蒸汽的量来有效地避免保护层与冲洗液蒸汽的互溶现象，又保证有足够的马兰各尼力产生来进行干燥过程。同时，通过加温的过程，能够加快干燥的速度，提高工作的效率。
附图说明
本发明的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，在附图中，相同的附图标记始终表示相同的特征，其中，
图1a-1e示出了现有技术中的干燥过程示意图；
图2是根据本发明的一实施例的晶片干燥方法的流程图；
图3是根据本发明的一实施例的晶片干燥装置的结构图；
图4a-4e示出了采用本发明的干燥方法及干燥装置的干燥过程示意图。
具体实施方式
根据本发明，首先提供一种晶片干燥方法，参考图2，图2是根据本发明的一实施例的晶片干燥方法的流程图，该方法200包括：
202.当晶片完全位于液面之下时，向液面以及上方空间喷洒冲洗液蒸汽以及干燥气体。其中洗液蒸汽为IPA蒸汽，干燥气体为N2。
204.以预定的速度将晶片抬升出液面，当晶片开始高于液面时，停止喷洒冲洗液蒸汽，仅仅喷洒干燥气体。根据一实施例，晶片抬升离开液面的速度小于2mm/s。控制抬升速度的原因是因为根据本发明的方法，在晶片被抬升高于液面之后，不再喷洒冲洗液蒸汽而仅仅喷洒干燥气体，因此，需要依靠溶解在清洁液中的冲洗液蒸汽和晶片周围环境中的冲洗液蒸汽来提供马兰各尼力，因此需要控制抬升速度而获得足够的马兰各尼力。
206.在晶片抬升至离开液面的过程中，始终喷洒干燥气体；
208.在晶片完全离开液面后，继续喷洒干燥气体至晶片表面干燥。
根据本发明的方法，该干燥过程包括加温过程，加温过程将晶片周边温度加热至至少30℃，更具体而言，通常可能会加热到70℃左右，某些情况下会加热到100℃，极端的情况会加热到120℃至130℃。实验结果表明，采用本发明的方法，在上述的情况下都不会出现保护层与冲洗液蒸汽(例如IPA蒸汽)互溶的情况，并且，干燥的速度大大加快。
在步骤204喷洒冲洗液蒸汽时，需要使得喷洒的冲洗液(IPA)蒸汽具有足够的浓度使得晶片表面能够在N2流过时产生足够的马兰各尼力。
根据本发明的第二方面，还提供一种晶片干燥装置，参考图3所示，该装置包括：
一干燥腔300；
一液槽302，位于干燥腔300的底部，放置晶片301以及液体，其中晶片301初始是完全位于液面之下；
一喷洒头304，位于干燥腔300的顶部，喷洒冲洗液蒸汽和/或干燥气体；其中，当晶片301完全位于液面之下时，向液面以及上方空间喷洒冲洗液蒸汽以及干燥气体，当晶片301开始高于液面时，停止喷洒冲洗液蒸汽，仅仅喷洒干燥气体，在晶片301抬升至离开液面的过程中以及晶片完全离开液面后，喷洒干燥气体至晶片表面干燥；其中洗液蒸汽为IPA蒸汽，干燥气体为N2。
一抬升装置306，以预定的速度将晶片抬升出液面直至完全离开液面。根据一实施例，抬升装置306抬升晶片离开液面的速度小于2mm/s。控制抬升速度的原因是因为根据本发明的方法，在晶片被抬升高于液面之后，不再喷洒冲洗液蒸汽而仅仅喷洒干燥气体，因此，需要依靠溶解在清洁液中的冲洗液蒸汽和晶片周围环境中的冲洗液蒸汽来提供马兰各尼力，因此需要控制抬升速度而获得足够的马兰各尼力。
本发明的该干燥装置还包括加温装置(图中未示出)，加温装置将晶片周边温度(干燥腔内的温度)加热至至少30℃，更具体而言，通常可能会加热到70℃左右，某些情况下会加热到100℃，极端的情况会加热到120℃至130℃。实验结果表明，本发明的干燥装置在上述的情况下都不会出现保护层与冲洗液蒸汽(例如IPA蒸汽)互溶的情况，并且，干燥的速度大大加快。
喷洒头304在喷洒的IPA蒸汽的浓度使得所述晶片表面能够在N2流过时产生足够的马兰各尼力。
参考图4a-4e，图4a-4e示出了采用本发明的干燥方法及干燥装置的干燥过程示意图。
首先，参考图4a，一液槽402(等同于冲洗盆)位于干燥腔400的底部，其中放置液体(清结液)，晶片401此时完全位于清洁液液面之下。需要说明，清洁液是从位于冲洗盆402底部的开口402a注入，直至注满液槽402后从位于干燥腔400底部的开口400a漏出。一喷洒头404位于干燥腔400的顶部，当开始干燥过程时，该喷洒头404开始喷洒冲洗液(例如IPA)蒸汽和干燥气体的混合气，喷洒使得整个干燥腔400内以及液面上方都具有冲洗液蒸汽和干燥气体的混合气。一抬升器406用于将晶片401从液槽402中举起，直至完全离开液面。
参考图4b，此时抬升器406将晶片401从液槽402中举起，并且一部分晶片401已经离开液面，这时，继续通过液槽402底部的开口402a注入清洁液，使得清洁液能够流过晶片401的表面之后从开口400a漏出。这时，喷洒头404停止喷洒冲洗液(IPA)蒸汽，仅仅喷洒干燥气体(N2)，依靠溶解在清洁液中的冲洗液蒸汽和晶片周围环境中的冲洗液蒸汽来提供马兰各尼力，以达到带走残留液体的目的。通过控制抬升的速度和之前喷洒冲洗液(IPA)蒸汽的浓度，使得此时的马兰各尼力足够并且冲洗液(IPA)蒸汽的浓度不会使得晶片上的保护层互溶。
参考图4c，当抬升器406将晶片401完全从液槽402中举起并脱离液面时，通过开口402a将液槽402中剩余的清洁液放掉，此时，晶片401已经不与液面接触。喷洒头404继续不断地喷洒干燥气体一段时间。
参考图4d，此时，干燥腔400内的所有液体已被放完，喷洒头404喷洒干燥气进行最后的干燥。
参考图4e，经过一段时间的干燥气干燥后，得到表面干燥的晶片。
由于本发明是采用加温的过程，上述的图4d所示的步骤可以比图1d所示的步骤(非加温状态)缩短相当多的时间。同时，由于控制了喷洒冲洗液(IPA)蒸汽的量，能够有效地避免IPA与保护层互溶的现象。
采用本发明的技术方案，通过控制喷洒冲洗液蒸汽的量来有效地避免保护层与冲洗液蒸汽的互溶现象，又保证有足够的马兰各尼力产生来进行干燥过程。同时，通过加温的过程，能够加快干燥的速度，提高工作的效率。
虽然本发明的技术方案已经结合较佳的实施例说明于上，但是本领域的技术人员应该理解，对于上述的实施例的各种修改或改变是可以预见的，这不应当被视为超出了本发明的保护范围，因此，本发明的保护范围不限于上述具体描述的实施例，而应该是符合此处所揭示的创新性特征的最宽泛的范围。

Claims (8)

1.一种晶片干燥方法，包括：
当晶片完全位于液面之下时，向液面以及上方空间喷洒冲洗液蒸汽以及干燥气体；
以预定的速度将晶片抬升出液面，当晶片开始高于液面时，停止喷洒冲洗液蒸汽，仅仅喷洒干燥气体；
在晶片抬升至离开液面的过程中，始终喷洒干燥气体；
在晶片完全离开液面后，继续喷洒干燥气体至晶片表面干燥。
2.如权利要求1所述的晶片干燥方法，其特征在于，
所述冲洗液蒸汽为IPA蒸汽，干燥气体为N2。
3.如权利要求2所述的晶片干燥方法，其特征在于，
所述晶片抬升离开液面的速度小于2mm/s。
4.如权利要求3所述的晶片干燥方法，其特征在于，
所述IPA蒸汽的浓度使得所述晶片表面能够在N2流过时产生足够的马兰各尼力。
5.一种晶片干燥装置，包括：
一干燥腔；
一液槽，位于所述干燥腔的底部，放置晶片以及液体，其中所述晶片初始是完全位于液面之下；
一喷洒头，位于所述干燥腔的顶部，喷洒冲洗液蒸汽和/或干燥气体；
其中，当晶片完全位于液面之下时，向液面以及上方空间喷洒冲洗液蒸汽以及干燥气体，当晶片开始高于液面时，停止喷洒冲洗液蒸汽，仅仅喷洒干燥气体，在晶片抬升至离开液面的过程中以及晶片完全离开液面后，喷洒干燥气体至晶片表面干燥；
一抬升装置，以预定的速度将晶片抬升出液面直至完全离开液面。
6.如权利要求5所述的晶片干燥装置，其特征在于，
所述喷洒头喷洒的冲洗液蒸汽为IPA蒸汽，干燥气体为N2。
7.如权利要求6所述的晶片干燥装置，其特征在于，
所述抬升装置抬升晶片离开液面的速度小于2mm/s。
8.如权利要求7所述的晶片干燥装置，其特征在于，
所述喷洒头喷洒的IPA蒸汽的浓度使得所述晶片表面能够在N2流过时产生足够的马兰各尼力。
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