CN102172585A - 浸没式水槽、清洗装置和硅片清洗方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供浸没式水槽、清洗装置和硅片清洗方法，通过在水槽上设置真空吸附密封圈和用于放置硅片的硅片支架，所述槽体、所述真空吸附密封圈、所述硅片支架以及放置于所述硅片支架上的硅片能构成密闭空间；当进行硅片清洗时，水槽上的进液口打开，通入适当的清洗药液，使药液充满整个水槽内部空间，此时对于硅片正面而言，就相当于浸没在水槽中，但是，硅片的背面不会被清洗药液浸湿，使得硅片背面的污染物不会影响硅片的正面。
Description
技术领域
本发明涉及半导体清洗领域，尤其涉及浸没式水槽、清洗装置和硅片清洗方法。
背景技术
伴随集成电路制造工艺的不断进步，半导体器件的体积正变得越来越小，这也导致了非常微小的颗粒也变得足以影响半导体器件的制造和性能，所以，硅片清洗工艺也变得越来越重要。在目前业界广泛使用的半导体硅片清洗技术中，利用兆声波能量来去除硅片表面的颗粒是最有效的颗粒去除方法。实验表明，应用兆声波效果最好的清洗方法是浸没式水槽。但浸没式清洗方式存在一个问题，那就是在清洗过程中，硅片背面的沾污物很有可能通过水流移动到硅片正面，从而成为一个沾污源。
但浸没式清洗方式存在一个问题，那就是在清洗过程中，硅片背面的沾污物很有可能通过水流移动到硅片正面，从而成为一个沾污源。
如果可以设计出一种只清洗硅片正面，不会涉及硅片背面的浸没式清洗设备，将会最大程度的优化半导体清洗工艺。
发明内容
为解决现有技术浸没式清洗水槽在清洗过程中，硅片背面的沾污物很容易通过水流移动到硅片正面的污染问题，本发明提供浸没式水槽、清洗装置和硅片清洗方法。
本发明提供一种浸没式水槽，包括槽体，所述槽体上设置有进液口和排液口，还包括真空吸附密封圈和用于放置硅片的硅片支架，所述槽体、所述真空吸附密封圈、所述硅片支架以及放置于所述硅片支架上的硅片能构成密闭空间。
优选的，在所述浸没式水槽中，所述硅片支架为环状，且所述硅片支架的内直径小于所述硅片的直径。
优选的，在所述浸没式水槽中，所述硅片支架的内直径比所述硅片的直径小2-3毫米。
优选的，在所述浸没式水槽中，所述硅片支架包括固定连接的第一支撑部和第二支撑部，所述第二支撑部的内直径小于所述槽体开口的直径，所述第一支撑部的外直径大于所述槽体开口的直径。
可选的，在所述浸没式水槽中，所述第一支撑部的厚度大于所述第二支撑部的厚度。
优选的，在所述浸没式水槽中，所述真空吸附密封圈包括两条位于第二支撑部上的环状密封线圈和一个真空管路，所述真空管路穿过所述硅片支架，所述真空管路的开口位于所述两条环状密封线圈中间。
优选的，在所述浸没式水槽中，所述槽体上还设置有超声波发生器。
优选的，在所述浸没式水槽中，所述超声波发生器的工作频率为200千-3兆赫兹。
优选的，在所述浸没式水槽中，所述水槽的深度为1-2厘米。
可选的，在所述浸没式水槽中，所述槽体为上大下小的碗状。
进一步的，在所述浸没式水槽中，所述真空吸附密封圈和所述硅片支架与所述槽体口的边缘匹配。
可选的，在所述浸没式水槽中，所述槽体的材料为石英、PFA、PTFE或不锈钢。
可选的，在所述浸没式水槽中，所述槽体是上下直径一样大的桶状。
优选的，在所述浸没式水槽中，所述进液口和所述排液口设置在所述槽体底部。
本发明还提供一种清洗装置，包括：多个上述任一项所述的浸没式水槽，所述多个浸没式水槽排列成环形；沿所述多个浸没式水槽排列成的环形设置有导轨；所述导轨上设置有若干可移动机械臂，所述可移动机械臂上设置有前端片夹，所述前端片夹用于抓取硅片并能够翻转。
优选的，在所述的清洗装置中，所述导轨沿所述多个浸没式水槽排列成的环形的内侧设置。
可选的，在所述的清洗装置中，所述导轨沿所述多个浸没式水槽排列成的 环形的外侧设置。
可选的，在所述的清洗装置中，相邻所述水槽中的一个用于盛放化学品，另一用于盛放纯水。
优选的，在所述的清洗装置中，所述可移动机械臂套设在所述导轨上。
本发明还提供利用上述清洗装置清洗硅片的方法，包括如下步骤：
所述可移动机械臂抓取硅片并进行翻转，将所述硅片正面向下放置到所述硅片支架上；
所述真空吸附密封圈的真空吸附打开，将所述硅片固定在水槽上；
打开所述进液口向所述水槽内注满清洗药液；
清洗完毕后关闭所述进液口，打开所述排液口排空水槽。
与现有技术相比，本发明的浸没式水槽、清洗装置和硅片清洗方法，可以使硅片在清洗过程中药液不接触硅片背面，从而在保持了浸没式清洗工艺的各个主要参数不受影响的前提下，防止了硅片背面与药液接触的可能性，避免了交叉沾污，从而进一步优化了清洗工艺，提高了产品质量。
附图说明
图1为本发明实施例水槽侧面剖面示意图；
图2为本发明实施例清洗装置整体俯视图；
图3为本发明实施例可移动机械臂侧视图；
图4为真空吸附密封圈及硅片支架的结构示意图；
图5为密封圈的结构示意图。
附图标号：1水槽的槽体、2真空吸附密封圈及硅片支架、2a为硅片支架第一支撑部、2b为硅片支架第二支撑部、3进液口、4超声波发生装置、5排液口、6机械臂前端片夹、7硅片、8药液槽、9纯水槽、10导轨、11干燥槽、12硅片盒及开盒装置、13可移动机械臂、14密封圈、15真空管路
具体实施方式
为使本发明要保护的范围更加清楚，实用新型内容更容易理解，下面介绍本发明的较佳实施例。
半导体芯片制造工艺对于清洗的要求变得越来越高，因此，尽可能的减少一切可能的污染源，已经成为业界的一致追求。
本发明的核心思想在于，通过在水槽上设置真空吸附密封圈和用于放置硅片的硅片支架，所述槽体、所述真空吸附密封圈、所述硅片支架以及放置于所述硅片支架上的硅片能构成密闭空间；当进行硅片清洗时，水槽上的进液口打开，通入适当的清洗药液，使药液充满整个水槽内部空间，此时对于硅片正面而言，就相当于浸没在水槽中，但是，硅片的背面不会被清洗药液浸湿，使得硅片背面的污染物不会影响硅片的正面。
参照图1所示，本实施例的浸没式水槽，包括槽体1，所述槽体1上设置有进液口3和排液口5，还包括真空吸附密封圈和用于放置硅片的硅片支架，所述槽体1、所述真空吸附密封圈、所述硅片支架以及放置于所述硅片支架上的硅片7能构成密闭空间。
本发明实施例的真空吸附密封圈的结构包括密封圈14和真空管路15，真空管路15穿过硅片支架，且其开口位于两条环状密封线之间，具体请参照图4所示。当所述真空管路15打开时，所述密封圈14将硅片7吸附住，当所述真空管路15关闭时，所述硅片7被松开，所述密封圈14的具体结构，请参照图5所示，由两条环状密封线圈组成，所述密封圈14的材料是由弹性材料组成，可以是橡胶、PVC或PFA等组成，具体选择与槽体1所盛放的药液有关，需要保证药液不会腐蚀密封圈14。值得注意的是，所述密封圈14并不限于此，还可以是现有技术的其他密封圈，只要能起到密封作用，能够达到吸附硅片的作用便是可以的。
在本发明的一个具体实施例中，所述硅片支架包括固定连接的第一支撑部2a和第二支撑部2b，所述第一支撑部2a的厚度大于所述第二支撑部2b的厚度，所述第一支撑部2a和第二支撑部2b是都是环状薄片，所述第二支撑部2b的内直径小于所述槽体1上部开口的直径，所述第一支撑部2a的外直径大于所述槽体1上部开口的直径，具体的，所述第一支撑部2a和第二支撑部2b的材质，需要保证不与药液反应即可，请参照图4所示。值得注意的是，本发明的硅片支架并不限于本发明的施实例，其可以是现有技术的其他结构或者本领域技术人员通过简单的推理可以想到的结构，只要能够和密封圈配合，起到支撑硅片 的作用便是可以的。
请继续参照图4和图5所示，密封圈14被放置到硅片支架的第二支撑部2b上，所述第一支撑部2a与槽体1紧密配合，当需要吸附硅片7时，真空管路15将密封圈14中的气体吸走，密封圈14可以牢固的吸附住其上的硅片7；当需要放开硅片7时，真空管路15向密封圈14中充入气体，密封圈14将其上的硅片7松开。
较佳的，所述硅片支架为环状，且所述硅片支架的内直径小于所述硅片的直径，所述硅片支架的内直径比所述硅片7的直径小2-3毫米。这样既保证了所述硅片支架能够支撑所述硅片7，又保证了所述硅片7正面的绝大部分能够被清洗到。
本实施例中，所述槽体上还设置有超声波发生器4，所述超声波发生器4的工作频率为200千-3兆赫兹。所述超声波发生器产生的超声波，有助于硅片却的清洗。
较佳的，所述水槽的深度为1-2厘米，这样既可以达到清洗硅片7的目的，又不会浪费清洗药液。
可选的，所述槽体为上大下小的碗状，或所述槽体是上下直径一样大的桶状；所述槽体的材料为石英、PFA、PTFE或不锈钢，其材料的选择根据具体的工艺需求和清洗药液的选择而定。
进一步的，在所述浸没式水槽中，所述真空吸附密封圈和所述硅片支架与所述槽体口的边缘匹配。
优选的，在所述浸没式水槽中，所述进液口和所述排液口设置在所述槽体底部。
请参照图2所示，本发明实施例还提供一种清洗装置，包括：多个上述所述的浸没式水槽，所述多个浸没式水槽排列成环形；沿所述多个浸没式水槽排列成的环形设置有导轨10；所述导轨上设置有若干可移动机械臂13，所述可移动机械臂上设置有前端片夹6，所述前端片夹6用于抓取硅片7并能够翻转。
优选的，在一个实施例中，所述导轨10沿所述多个浸没式水槽排列成的环形的内侧设置。这样可以节省导轨10的周长且能够节省导轨10所占的面积。所述可以懂机械臂13可以沿所述导轨10移动到各个水槽进行硅片7的清洗。
可选的，在另一实施例中，所述导轨10沿所述多个浸没式水槽排列成的环形的外侧设置。
可选的，在另一实施例中，相邻所述水槽中的一个用于盛放化学品，另一用于盛放纯水。这样，在对所述硅片7进行完化学药液清洗后，接下来便可以对其进行纯水清洗；并且化学药液清洗和纯水清洗可以循环重复，直到整个清洗工艺完成。
请参照图3所示，在本实施例中，所述可移动机械臂13套设在所述导轨10上。当然所述可移动机械臂13也可以采用其它方式可移动的设置在所述导轨10上，如吸附在导轨10上、通过气垫浮在导轨10上。
请继续参照图2所示，本实施例的利用上述清洗装置清洗硅片的方法，包括如下步骤：
所述可移动机械臂13抓取硅片7并进行翻转，将所述硅片7正面向下放置到所述硅片支架上；
所述真空吸附密封圈的真空吸附打开，将所述硅片7固定在水槽上；
打开所述进液口3向所述水槽内注满清洗药液；
清洗完毕后关闭所述进液口3，打开所述排液口5排空水槽。
下面结合图2所示，说明本发明的另一实施例清洗硅片的方法，包括如下步骤：
步骤1：首先可移动机械臂13从片盒12中取出硅片7；
步骤2：机械臂前端片夹6翻转，使硅片7正面向下；
步骤3：可移动机械臂13沿导轨10移动至药液槽8；
步骤4：机械臂前端片夹6将硅片7放置到硅片支架上，开启真空吸附(对应所述真空管路15打开时)；
步骤5：药液通过进液口3充满药液槽，使药液与硅片7表面充分接触；
步骤6：启动超声波发生器4，进行清洗作业；
步骤7：清洗完毕后，关闭超声波发生器4，打开排液口5，排空药液；
步骤8：关闭真空吸附(对应所述真空管路15关闭时)，机械臂前端片夹6将硅片7提起，然后移动至下一个纯水槽9；
步骤9：重复上述步骤4～7，完成纯水冲洗工艺；
步骤10：然后可移动机械臂13将硅片7带到下一个药液槽8，重复上述步骤4～9，直到整个清洗工艺完成；
步骤11：可移动机械臂13将硅片7带到干燥槽11，完成硅片7的干燥工艺；
步骤12：最后可移动机械臂13将硅片7放回片盒12。
所述药液槽8、所述纯水槽9就是本发明的所述水槽。
与现有技术相比，本发明可以在保留浸没式清洗的全部优点的基础上，避免硅片背面和药液的接触，从而减少了交叉沾污的可能性，有助于提升整个工艺的成品率。
Claims (20)
1.一种浸没式水槽，包括槽体，所述槽体上设置有进液口和排液口，其特征在于，还包括真空吸附密封圈和用于放置硅片的硅片支架，所述槽体、所述真空吸附密封圈、所述硅片支架以及放置于所述硅片支架上的硅片能构成密闭空间。
2.根据权利要求1所述的浸没式水槽，其特征在于，所述硅片支架为环状，且所述硅片支架的内直径小于所述硅片的直径。
3.根据权利要求2所述的浸没式水槽，其特征在于，所述硅片支架的内直径比所述硅片的直径小2-3毫米。
4.根据权利要求2所述的浸没式水槽，其特征在于，所述硅片支架包括固定连接的第一支撑部和第二支撑部，所述第二支撑部的内直径小于所述槽体开口的直径，所述第一支撑部的外直径大于所述槽体开口的直径。
5.根据权利要求4所述的浸没式水槽，其特征在于，所述第一支撑部的厚度大于所述第二支撑部的厚度。
6.根据权利要求4所述的浸没式水槽，其特征在于，所述真空吸附密封圈包括两条位于第二支撑部上的环状密封线圈和一个真空管路，所述真空管路穿过所述硅片支架，所述真空管路的开口位于所述两条环状密封线圈中间。
7.根据权利要求1所述的浸没式水槽，其特征在于，所述槽体上还设置有超声波发生器。
8.根据权利要求7所述的浸没式水槽，其特征在于，所述超声波发生器的工作频率为200千-3兆赫兹。
9.根据权利要求1所述的浸没式水槽，其特征在于，所述水槽的深度为1-2厘米。
10.根据权利要求1所述的浸没式水槽，其特征在于，所述槽体为上大下小的碗状。
11.根据权利要求1所述的浸没式水槽，其特征在于，所述真空吸附密封圈和所述硅片支架与所述槽体口的边缘匹配。
12.根据权利要求1所述的浸没式水槽，其特征在于，所述槽体的材料为石英、PFA、PTFE或不锈钢。
13.根据权利要求1所述的浸没式水槽，其特征在于，所述槽体是上下直径一样大的桶状。
14.根据权利要求1所述的浸没式水槽，其特征在于，所述进液口和所述排液口设置在所述槽体底部。
15.一种清洗装置，其特征在于，包括：多个权利要求1-14中任一项所述的浸没式水槽，所述多个浸没式水槽排列成环形；沿所述多个浸没式水槽排列成的环形设置有导轨；所述导轨上设置有若干可移动机械臂，所述可移动机械臂上设置有前端片夹，所述前端片夹用于抓取硅片并能够翻转。
16.根据权利要求15所述的清洗装置，其特征在于，所述导轨沿所述多个浸没式水槽排列成的环形的内侧设置。
17.根据权利要求15所述的清洗装置，其特征在于，所述导轨沿所述多个浸没式水槽排列成的环形的外侧设置。
18.根据权利要求15所述的清洗装置，其特征在于，相邻所述水槽中的一个用于盛放化学品，另一用于盛放纯水。
19.根据权利要求15所述的清洗装置，其特征在于，所述可移动机械臂套设在所述导轨上。
20.利用权利要求15所述的清洗装置清洗硅片的方法，其特征在于，包括如下步骤：
所述可移动机械臂抓取硅片并进行翻转，将所述硅片正面向下放置到所述硅片支架上；
所述真空吸附密封圈的真空吸附打开，将所述硅片固定在水槽上；
打开所述进液口向所述水槽内注满清洗药液；
清洗完毕后关闭所述进液口，打开所述排液口排空水槽。
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