CN102243988A - 半导体硅片的清洗工艺腔及半导体硅片的清洗工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种半导体硅片清洗工艺腔，所述工艺腔内部具有可旋转的多面柱体，每个柱面上设置有盖板，所述盖板上具有一个或多个进口，每个柱面上固定有旋转元件，所述旋转元件上设置有硅片，所述旋转元件能够旋转至所述盖板盖住所述硅片的位置。本发明还提供了所述半导体硅片的清洗工艺。利用本发明提供的清洗工艺腔，能够在外部机械臂从工艺腔中放置和取出硅片的同时，其他硅片的清洗工作可以正常进行，大大提高了设备利用率，节省了清洗硅片的时间。
Description
技术领域
本发明涉及集成电路工艺技术领域，具体涉及一种半导体硅片的清洗工艺腔及半导体硅片的清洗工艺。
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。
目前业界广泛采用的清洗方法是湿法清洗，即采用各种药液和纯水来清洗硅片。当药液和硅片接触时，在硅片表面存在着一层非常薄的水膜，由于分子间引力的作用，这一层水膜相对于硅片是静止不动的，也被称为边界层。边界层的存在，严重影响了硅片的清洗效果。对于那些直径小于边界层厚度的颗粒，只能依靠颗粒自身慢慢地扩散通过边界层，进入水流中，然后被水流带离硅片表面，这些颗粒很难在清洗过程中被去除。边界层厚度取决于液体的粘度，液体和硅片表面的相对速度等。减小边界层厚度已经成为提高清洗效率的一个重要挑战。因此，很多技术，包括单片式清洗、超声波辅助清洗等等，都被应用于硅片清洗工艺。
同时，由于受到越来越严格的成本控制和环境保护方面的压力，对于清洗工艺的要求就是尽可能减少水和各种化学品的消耗，并且减少占地面积。
然而，在设备的运作过程中，当外部机械臂从工艺腔中放置和取出硅片时，工艺腔是不能工作的，需要等到硅片搬送完之后才能开始清洗，大大降低了设备利用率，而对于能同时清洗多枚硅片的工艺腔的设备利用率更低。
因此，在外部机械臂从工艺腔中放置和取出硅片的同时，还可以完成其他硅片的清洗工作，是一个亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提出一种半导体硅片的清洗工艺腔及半导体硅片的清洗工艺，可以在外部机械臂从工艺腔中放置和取出硅片的同时，完成其他硅片的清洗工作。
为了实现上述目的，本发明提供一种半导体硅片的清洗工艺腔，所述清洗工艺腔内部具有可旋转的多面柱体，每个柱面上设置有盖板，所述盖板上具有一个或多个进口，每个柱面上固定有旋转元件，所述旋转元件上设置有硅片，所述旋转元件能够旋转至所述盖板盖住所述硅片的位置。
优选地，在所述清洗工艺腔中，当所述旋转元件旋转至所述盖板盖住所述硅片，并且所述盖板与所述硅片平行时，所述盖板与所述硅片之间具有0.5毫米至3毫米的距离。
优选地，在所述清洗工艺腔中，所述进口为液体进口，所述液体进口连接有液体管路，通过所述液体进口的清洗液的压力为5至50磅/平方英寸。
优选地，在所述清洗工艺腔中，所述盖板上还具有一个或多个气体进口，所述气体进口连接有气体管路。
优选地，在所述清洗工艺腔中，所述旋转元件上设置有硅片支架用于固定所述硅片。
优选地，在所述清洗工艺腔中，所述硅片支架的内部分布有真空管路。
优选地，在所述清洗工艺腔中，所述柱面的数量为4个至12个。
优选地，在所述清洗工艺腔中，所述盖板上设置有超声波振荡器，所述超声波振荡器的数量为对应每个硅片设置1个至4个，每个超声波振荡器的功率为到达硅片表面0.5至5瓦特每平方厘米，工作频率为0.2至3兆赫兹。
优选地，在所述清洗工艺腔中，所述盖板的材质为陶瓷，直径为10至40英寸，厚度为1至20毫米。
优选地，在所述清洗工艺腔中，所述旋转元件为机械臂。
优选地，在所述清洗工艺腔中，所述盖板的边缘向下弯曲，形成导流护罩。
优选地，在所述清洗工艺腔中，在相邻的两个所述柱面之间设置有隔板。
本发明还提供了一种半导体硅片的清洗工艺，所述清洗工艺包括：可旋转的多面柱体的一个柱面正对工艺腔门，将待清洗的硅片放置在与所述柱面固定的旋转元件上；将所述旋转元件旋转至与盖板平行，所述盖板盖住所述待清洗的硅片；使清洗液通过所述盖板上的进口流到所述待清洗的硅片表面进行清洗；多面柱体旋转使其他柱面依次正对工艺腔门，在所述其他柱面正对工艺腔门时，重复上述步骤；当所述待清洗的硅片清洗完毕，且清洗完毕的硅片所对应的柱面再次正对所述工艺腔门时，所述多面柱体停止旋转，将所述旋转元件旋转，使所述清洗完毕的硅片远离所述盖板，取出所述清洗完毕的硅片。
优选地，在所述半导体硅片的清洗工艺中，通过外部机械臂将所述待清洗的硅片放置在所述旋转元件上以及取出所述清洗完毕的硅片。
优选地，在所述半导体硅片的清洗工艺中，所述旋转元件上设置有硅片支架，将所述硅片固定在所述硅片支架上。
优选地，在所述半导体硅片的清洗工艺中，所述盖板上还具有一个或多个气体进口，所述气体进口连接有气体管路，将气体通过气体进口喷到硅片表面，使其快速干燥。
优选地，在所述半导体硅片的清洗工艺中，所述气体为高纯氮气或异丙醇蒸汽。
与现有技术相比，本发明提供的半导体硅片的清洗工艺腔内具有可旋转的多面柱体，当多面柱体的某一柱面旋转到正对工艺腔门时，在与柱面固定的旋转元件上放置硅片，之后对硅片进行清洗，此时多面柱体旋转，使下一个柱面正对工艺腔门，通过工艺腔门将硅片放置入与该柱面对应的位置，在上一个柱面对应的硅片进行清洗的同时，不影响在下一个柱面对应的位置上放置硅片。在柱面再次经过工艺腔门时，硅片清洗完毕，可以将清洗完毕的硅片取出，利用本发明提供的清洗工艺腔，能够在外部机械臂从工艺腔中放置和取出硅片的同时，进行其他硅片的清洗工作，大大提高了设备利用率，节省了清洗硅片的时间。
本发明提供的半导体硅片的清洗工艺，可旋转的多面柱体对应每个柱面依次放置硅片，在放置硅片的同时，不影响其他柱面上放置的对应硅片的清洗；柱面上对应的硅片清洗完毕后，在取出硅片的同时，也不影响其他柱面对应硅片的清洗，本发明提供的半导体硅片的清洗工艺，大大缩短了对多片硅片进行清洗的时间。
附图说明
图1所示为本发明较佳实施例的半导体硅片的清洗工艺腔俯视结构示意图；
图2所示为本发明较佳实施例的半导体硅片的清洗工艺步骤流程图；
图3a为本发明的实施例提供的旋转元件放下状态时的单个柱面的结构示意图；
图3b为本发明的实施例提供的旋转元件升起状态时的单个柱面的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的半导体硅片的清洗工艺腔及半导体硅片的清洗工艺作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用于方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
请参考图1，图1所示为本发明较佳实施例的半导体硅片的清洗工艺腔俯视结构示意图。本发明提供一种半导体硅片的清洗工艺腔，所述工艺腔内部具有可旋转的多面柱体11，每个柱面上设置有盖板12，所述盖板12上具有一个或多个进口，每个柱面上固定有旋转元件13，所述旋转元件13上设置有硅片14，所述旋转元件13能够旋转至所述盖板12盖住所述硅片14的位置。
进一步地，当所述旋转元件13旋转至所述盖板12盖住所述硅片14，并且所述盖板12与所述硅片14平行时，所述盖板12与所述硅片14之间具有0.5毫米至3毫米的距离。在本实施例中，硅片14表面与盖板12之间的间距为2毫米。所述盖板12与硅片14之间所具有的极小的距离，使在整个清洗过程中硅片14表面都被封闭在一个极小的空间中，有效地防止工艺腔中的悬浮颗粒及水珠再次沾染到硅片14表面，同时还可以有效减少清洗液消耗。
具体地，所述进口为液体进口，所述液体进口连接有液体管路15，通过所述液体进口的清洗液的压力为5至50磅/平方英寸。在本实施例中，清洗液的压力值为50磅/平方英寸。液体管路15提供清洗液，使清洗液通过所述液体进口喷洒到待清洗的硅片14表面，调节通过液体进口的清洗液的压力，可以使清洗液在硅片14表面形成非常高的速度，从而减小边界层厚度，提高清洗效果。
在本实施例中，所述每个盖板12上还具有一个或多个气体进口，所述气体进口连接有气体管路(图中未示出)，气体管路提供高纯氮气或者异丙醇蒸汽，使其通过气体进口喷洒到已经清洗完毕的硅片14表面，提供的高纯氮气或者异丙醇蒸汽能够帮助硅片14快速干燥。
优选地，所述旋转元件13上设置有硅片支架16用于固定所述硅片14。所述硅片支架16的内部分布有真空管路(未图示)，所述真空管路能提供真空环境，利用真空产生的吸附力固定硅片支架16上的硅片14，这种固定硅片14的方法既不损伤硅片14，又不占用空间。
优选地，所述盖板12上设置有超声波振荡器17，所述超声波振荡器17的数量为对应每个硅片14设置一个至四个，在本实施例中，对应每个硅片14有一个超声波振荡器17，每个超声波振荡器17的功率为到达硅片14表面0.5至5瓦特每平方厘米，工作频率为0.2至3兆赫兹。本领域的普通技术人员应该理解，所述工艺腔内不仅仅局限于设置有超声波振荡器17，还可以是其他可以产生超声波的仪器。
进一步地，所述盖板12的边缘向下弯曲，形成导流护罩18，避免清洗液溅出盖板12的边缘，能够更高效率地利用清洗液。在相邻的两个柱面之间设置有隔板19，以防止清洗液溅射到邻近的柱面，对邻近柱面的硅片造成污染。
具体地，所述柱面的数量为4个至12个，在本实施例中，所述柱面的数量为6个，所述可旋转的多面柱体11的横截面为正六边形，当可旋转的多面柱体11进行旋转时，多个柱面依次正对工艺腔门10，并不断进行循环正对，直至所有需要清洗的硅片14清洗干燥完毕。所述盖板12的材质为陶瓷，直径为10至40英寸，厚度为1至20毫米。本领域的普通技术人员应该理解，所述盖板12的材质不仅仅局限为陶瓷，还可以是其他化学性能稳定，符合一定机械强度要求的材料。
在本实施例中，所述旋转元件13为机械臂，本领域的普通技术人员，所述旋转元件13不仅仅可以为机械臂，还可以是其他能够旋转的部件。
图2所示为本发明较佳实施例的半导体硅片的清洗工艺步骤流程图。参照图2，半导体硅片的清洗工艺步骤包括：
S11、可旋转的多面柱体的一个柱面正对工艺腔门，将待清洗的硅片放置在与所述柱面固定的旋转元件上；
S12、将所述旋转元件旋转至与盖板平行，所述盖板盖住所述待清洗的硅片；
S13、使清洗液通过所述盖板上的进口流到所述待清洗的硅片表面进行清洗；
S14、多面柱体旋转使其他柱面依次正对工艺腔门，在所述其他柱面正对工艺腔门时，重复上述步骤；
S15、当所述待清洗的硅片清洗完毕，且清洗完毕的硅片所对应的柱面再次正对所述工艺腔门时，所述多面柱体停止旋转，将所述旋转元件旋转使所述清洗完毕的硅片远离所述盖板，取出所述清洗完毕的硅片。
图3a为本发明的实施例提供的旋转元件放下状态时的单个柱面的结构示意图；图3b为本发明的实施例提供的旋转元件升起状态时的单个柱面的结构示意图。下面将结合图3a和图3b对本发明的半导体硅片的清洗工艺进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明，而仍然实现本发明的有利效果。
首先，启动可旋转的多面柱体11，当可旋转的多面柱体11的第一个柱面正对工艺腔门10时，放下旋转元件13，使旋转元件13与该柱面垂直，利用外部机械臂将硅片14放置在旋转元件13的硅片支架16上，硅片14放置完毕后，将旋转元件13升起，使旋转元件13与第一个柱面平行，此时第一个柱面上的盖板12能够盖住硅片14，液体管路15提供清洗液，使清洗液通过所述液体进口喷洒到待清洗的硅片14表面，在清洗硅片14的过程中，可旋转的多面柱体11还在继续旋转，当与第一个柱面邻近的第二个柱面正对工艺腔门10时，重复上述关于第一个柱面的相应工作，如此循环至第六个柱面，控制可旋转的多面柱体11的旋转速度，使第一个柱面再次正对工艺腔门10时，正好完成对第一个柱面对应的硅片14的清洗和干燥，此时，多面柱体11停止旋转，将旋转元件13放下，利用外部机械臂将完成清洗和干燥的硅片14取出，取出完成清洗和干燥的硅片14后，可以再放入待清洗的硅片14进行清洗，接着取出第二个柱面对应的清洗和干燥完毕的硅片14，如此循环下去，直至将需要清洗的所有硅片14都清洗完成。本领域的普通技术人员应该理解，柱面再次正对工艺腔门10时，与柱面对应的硅片14也可以未完成清洗和干燥，此时，多面柱体11停止旋转，等待硅片14清洗和干燥完成后，再将清洗和干燥完毕的硅片14取出。在本实施例中，利用外部机械臂将硅片14放置在硅片支架16上以及从硅片支架16上取出的过程中，可旋转的多面柱体11停止旋转，以保证操作安全。
综上所述，本发明提供的半导体硅片的清洗工艺腔内具有可旋转的多面柱体，当多面柱体的某一柱面旋转到正对工艺腔门时，在与柱面固定的旋转元件上放置硅片，之后对硅片进行清洗，此时多面柱体旋转，使下一个柱面正对工艺腔门，通过工艺腔门将硅片放置入与该柱面对应的位置，在上一个柱面对应的硅片进行清洗的同时，不影响在下一个柱面对应的位置上放置硅片。在柱面再次经过工艺腔门时，硅片清洗完毕，可以将清洗完毕的硅片取出，利用本发明提供的清洗工艺腔，能够在外部机械臂从工艺腔中放置和取出硅片的同时，进行其他硅片的清洗工作，大大提高了设备利用率，节省了清洗硅片的时间。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。
Claims (17)
1.一种半导体硅片的清洗工艺腔，其特征在于，所述清洗工艺腔内部具有可旋转的多面柱体，每个柱面上设置有盖板，所述盖板上具有一个或多个进口，每个柱面上固定有旋转元件，所述旋转元件上设置有硅片，所述旋转元件能够旋转至所述盖板盖住所述硅片的位置。
2.根据权利要求1所述的半导体硅片的清洗工艺腔，其特征在于，当所述旋转元件旋转至所述盖板盖住所述硅片，并且所述盖板与所述硅片平行时，所述盖板与所述硅片之间具有0.5毫米至3毫米的距离。
3.根据权利要求1所述的半导体硅片的清洗工艺腔，其特征在于，所述进口为液体进口，所述液体进口连接有液体管路，通过所述液体进口的清洗液的压力为5至50磅/平方英寸。
4.根据权利要求1所述的半导体硅片的清洗工艺腔，其特征在于，所述盖板上还具有一个或多个气体进口，所述气体进口连接有气体管路。
5.根据权利要求1所述的半导体硅片的清洗工艺腔，其特征在于，所述旋转元件上设置有硅片支架用于固定所述硅片。
6.根据权利要求5所述的半导体硅片的清洗工艺腔，其特征在于，所述硅片支架的内部分布有真空管路。
7.根据权利要求1至6中任一项的所述半导体硅片的清洗工艺腔，其特征在于，所述柱面的数量为4个至12个。
8.根据权利要求1至6中任一项的所述半导体硅片的清洗工艺腔，其特征在于，所述盖板上设置有超声波振荡器，所述超声波振荡器的数量为对应每个硅片设置1个至4个，每个超声波振荡器的功率为到达硅片表面0.5至5瓦特每平方厘米，工作频率为0.2至3兆赫兹。
9.根据权利要求1至6中任一项的所述半导体硅片的清洗工艺腔，其特征在于，所述盖板的材质为陶瓷，直径为10至40英寸，厚度为1至20毫米。
10.根据权利要求1所述的半导体硅片的清洗工艺腔，其特征在于，所述旋转元件为机械臂。
11.根据权利要求1所述的半导体硅片的清洗工艺腔，其特征在于，所述盖板的边缘向下弯曲，形成导流护罩。
12.根据权利要求1所述的半导体硅片的清洗工艺腔，其特征在于，在相邻的两个所述柱面之间设置有隔板。
13.一种利用如权利要求1的清洗工艺腔的半导体硅片的清洗工艺，其特征在于，包括：
可旋转的多面柱体的一个柱面正对工艺腔门，将待清洗的硅片放置在与所述柱面固定的旋转元件上；
将所述旋转元件旋转至与盖板平行，所述盖板盖住所述待清洗的硅片；
使清洗液通过所述盖板上的进口流到所述待清洗的硅片表面进行清洗；
多面柱体旋转使其他柱面依次正对工艺腔门，在所述其他柱面正对工艺腔门时，重复上述步骤；
当所述待清洗的硅片清洗完毕，且清洗完毕的硅片所对应的柱面再次正对所述工艺腔门时，所述多面柱体停止旋转，将所述旋转元件旋转，使所述清洗完毕的硅片远离所述盖板，取出所述清洗完毕的硅片。
14.根据权利要求13的半导体硅片的清洗工艺，其特征在于，通过外部机械臂将所述待清洗的硅片放置在所述旋转元件上以及取出所述清洗完毕的硅片。
15.根据权利要求13的半导体硅片的清洗工艺，其特征在于，所述旋转元件上设置有硅片支架，将所述硅片固定在所述硅片支架上。
16.根据权利要求13的半导体硅片的清洗工艺，其特征在于，所述盖板上还具有一个或多个气体进口，所述气体进口连接有气体管路，将气体通过气体进口喷到硅片表面，使其快速干燥。
17.根据权利要求16的半导体硅片的清洗工艺，其特征在于，所述气体为高纯氮气或异丙醇蒸汽。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |