CN103286086A - 圆片清洗方法与圆片清洗装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及圆片清洗装置以及圆片清洗方法。本发明的圆片清洗方法，主要包括下述步骤：将圆片放置在水悬浮平台上并且靠水流保持圆片悬浮的悬浮处理步骤；将处理液喷射到圆片并进行适当时间处理的喷射步骤；对所述水悬浮平台盖上冲水罩，以来自与冲水罩连接的冲水管的可控制水流对圆片进行冲水来完成的冲水步骤。利用本发明的圆片清洗方法以及清洗装置不需要采用马达等的吸附自转系统就能够高效地对圆片进行清洗，而且能够可靠保护圆片正面、彻底处理圆片背面，同时，装置结构简单，操作方便。

Description

圆片清洗方法与圆片清洗装置

技术领域

本发明涉及半导体生产过程中所采用的圆片清洗方法以及清洗装置，特别地涉及不需要采用马达就能够实现圆片清洗的单面清洗装置及清洗方法。

背景技术

在半导体的制造过程中，在背面金属化之前，为了去除硅片减薄后裸露的硅与空气自然产生的氧化层，会采用清洗装置对硅片进行清洗。

图1是表示一种现有的圆片清洗装置的示意图。如图1所示，图1的清洗装置10包括：转台12，用以承载圆片14；马达16，用以施加适当旋转力于旋转台12上；喷嘴18，位于圆片的正上方，用以将清洗圆片14所需的化学药剂喷洒到圆片14；挡板20，用以在化学清洗过程中，阻挡因旋转圆片所喷出的化学清洗药剂；导出管22，用以导出废弃化学清洗剂。

在这种圆片的清洗装置中，使用了精密马达自转来实现自动化的单面处理，设备价格昂贵，维护成本高，对动力要求高，不适合于低成本、高质量要求的分离器件的芯片处理。

另一方面，传统的圆片泡酸清洗工艺采用低浓度的氢氟酸溶液对硅片进行整体处理。圆片正面铝层经氢氟酸处理后变得毛糙，划片时容易粘附硅屑，造成铝黄，不易去除。同时，低浓度的氢氟酸去除氧化层效果差，对部分有机物杂质不能去除。

基于上述内容，我们可以看到，在以往的圆片清洗工艺中存在下述问题：

1）          传统的前处理工艺造成圆片正面铝层发黄、发黑；

2）          传统的前处理工艺去除背面氧化层效果差；

3）          传统的前处理工艺对非金属的有机无法去除；

4）          采用马达的自动单面处理设备昂贵。

发明内容

为了解决上述问题，本发明旨在提供一种结构简单、能够可靠地保护圆片正面并且彻底处理圆片背面的圆片清洗装置以及清洗方法。

本发明的圆片清洗方法，其特征在于，包括下述步骤：

将圆片放置在可喷水的水悬浮平台上，以利用所述喷水水流保持圆片悬浮的悬浮处理步骤；

将处理液喷射到圆片并进行预定时间处理的喷射步骤；

在所述水悬浮平台上加盖连接了冲水管的冲水罩，利用所述冲水管的可控水流对圆片进行冲水的冲水步骤。

优选地，在所述悬浮处理步骤中，所述圆片背面向上、正面朝下悬浮。

优选地，在所述冲水步骤后还包括：

将圆片从所述水悬浮平台转移到溢流槽并且进行溢流冲水的溢流冲水步骤。

优选地，在所述喷射步骤中，利用装有处理液的洗瓶对所述圆片喷射处理液。

优选地，在所述冲水步骤包括：

检测冲水罩是否盖上的检测步骤；

在所述检测步骤中检测到冲水罩已经盖上的情况下，利用来自所述冲水管的可控的水流去除所述处理液的去除步骤。

优选地，在所述冲水步骤中进一步包括：

将所述喷射步中产生的毒害气体排出并进行无毒化处理的气体处理步骤。

优选地，所述处理液包含有无水乙醇和氢氟酸。

根据本发明的圆片清洗方法，在悬浮处理步骤中，利用水悬浮平台的水的表面张力和浮力以正面朝下、背面朝上的方式支撑圆片在水面进行处理，能够有效保护圆片正面，而且能够利用水悬浮平台代替现有技术中高昂的吸附自转和控制系统，节省了制造成本并且操作简单。而且，通过采用半封闭的冲水结构，使用纯水去除硅片表面残留的酸，可以精确控制冲水时间和流量，同时，处理液采用含有无水乙醇和氢氟酸，配制简单，可以根据不同情况方便地配制不同的处理液，而且可以进行高浓度（20％～40％）的氢氟酸单面处理。

本发明的圆片清洗装置，其特征在于，

包括圆形槽和设置在所述圆形槽中央的水悬浮平台，

所述水悬浮平台为中间镂空的圆环形平台，

在所述水悬浮平台上具备用于喷水的多个喷水孔和用于插入定位杆的多个定位孔。

优选地，本发明的圆片清洗装置，还具备：

能够将所述圆形槽和所述水悬浮平台盖住以使得在封闭空间对圆片进行冲水清洗的冲水罩；

检测所述冲水罩是否关闭的传感器；

用于对所述封闭空间的气体进行排气的排气管；以及

用于对圆片进行溢流冲水的溢流槽。

优选地，在所述圆环形平台的内圈环形地设置所述喷水孔，所述水悬浮平台用聚四氟乙烯制成。

根据本发明的圆片清洗装置，利用水悬浮平台的水的表面张力和浮力以正面朝下、背面朝上的方式支撑圆片在水面进行处理，能够有效保护圆片正面，利用水悬浮平台能够代替现有技术中高昂的吸附自转和控制系统，能够简化装置结构、降低生产成本。而且，通过采用半封闭的冲水结构，使用大量纯水去除硅片表面残留的酸，可以精确控制冲水时间和流量，简单使用。

附图说明

图1是表示一种现有技术的圆片清洗装置的示意图。

图2是表示本发明的圆片清洗装置一实施方式的示意图。

图3表示从水悬浮平台200的正面看到的喷水孔201的示意图。

图4表示从水悬浮平台200的背面看到的喷水孔201的示意图。

图5表示了本发明的圆片清洗装置的外观示意图。

图6表示了本发明的圆片清洗装置再一实施方式的示意图。

图7是表示本发明的圆片清洗方法的主要步骤的流程图。

具体实施方式

下面介绍的是本发明的多个可能实施例中的一些，旨在提供对本发明的基本了解。并不旨在确认本发明的关键或决定性的要素或限定所要保护的范围。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。

图2是表示本发明的圆片清洗装置的示意图。

如图2所示，本发明的圆片清洗装置包括一个圆形槽100和设置在该圆形槽100中央的水悬浮平台200。水悬浮平台200为中间镂空的圆环形平台，在水悬浮平台200上具备用于喷水的多个喷水孔201和用于插入定位杆的多个定位孔202。

利用从喷水孔201喷出的水流，使得被清洗的晶片正面朝下、背面朝上地悬浮在水悬浮平台200上。图3是表示从水悬浮平台200的正面看到的喷水孔201的示意图，图4是表示从水悬浮平台200的背面看到的喷水孔201的示意图。如图3、图4所示，喷水孔201按照规定的方式设置成为通过喷出的水流可以使圆片悬浮平台之上，例如，可以是围绕水悬浮平台200的圆环形平台的内圈环形地设置喷水孔201。而且，优选地是喷水孔201分布紧凑，出水孔细小，这样就能提供稳定的浮力和冲力使得利用水的表面张力和浮力支撑圆片在水悬浮平台200上进行处理，同时，利用流动的水也能带走圆片边缘的处理液（后文将描述），保护圆片正面。

在水悬浮平台200上的定位孔202为多个，多个定位孔202设置为对应不同尺寸的圆片有规定的定位孔，即，能够对应于各种圆片的尺寸地在定位孔202中插入相应的定位杆203，以使得定位杆203能够对应各种直径大小的圆片。

提供给水悬浮平台200的水流可以直接利用固定压力的纯水管道，不需要专门配置水泵。例如，可以在水悬浮平台200的下方直接接入纯水管道，对纯水管道设置一个开关，例如，脚踏开关，利用开关控制纯水是否通入水悬浮平台200的喷水孔201。

另外，为了避免被腐蚀性的处理液腐蚀，圆形槽100和水悬浮平台200由防腐蚀性强的材料，例如聚四氟乙烯（塑料王）制成。

图5表示了本发明的圆片清洗装置的外观示意图。在上述之外，如图5所示，本发明的圆片清洗装置还具备一个冲水罩300，冲水罩300能够盖住圆形水槽100和水悬浮平台200。在冲水罩300上连接有多条冲水管600，冲水管600一端的冲水口与冲水罩300相接、另一端与水流源相接，例如，直接接入纯水管道，并还可以对纯水管道设置一个开关，例如，脚踏开关。这样就能够利用开关控制纯水是否通过冲水管600、冲水罩300流入由冲水罩300、圆形水槽100和水悬浮平台200构成的的封闭空间内。

在清洗圆片时，盖上冲水罩300，在相对封闭的空间通过与冲水罩300连接的冲水管600的冲水口冲出的水流对圆片的处理液进行冲水。由于在相对封闭的空间对圆片进行冲水清洗，能够防止冲水时圆片上面的处理液飞溅。而且，可以对来自冲水管600的水流的大小进行控制，这样能够根据需要提供适当的水压和流量对圆片进行清洗。

另一方面，在处理时可能会产生有毒有害气体，因此，进一步设置对于由冲水罩300、圆形水槽100和水悬浮平台200构成的相对封闭的空间进行排气的排气管400。

在处理时，在水悬浮平台200上，将圆片需要保护的正面朝下放在水面上并且靠水流的张力和浮力保持圆片要处理的背面朝上，利用定位杆203保证圆片相对稳定。然后，使用洗瓶将处理液喷射到悬浮的圆片的背面，处理适当时间之后，盖上冲水罩300使用适当水压的纯水进行喷射去除处理液。

在此同时，利用排气管400抽出处理液与圆片发生化学反应时而产生的有毒有害气体，例如，对圆片进行硅腐蚀时主要会产生黄棕色的二氧化氮气体，二氧化氮气体会污染空气，因此，最好通过排气管400抽出的这样的有毒有害气体并进行无害处理之后再排入空气。

作为本发明圆片清洗装置的另一实施方式，在上述实施方式的基础上进一步设置一传感器（未图示）。通过传感器检测冲水罩300是否关闭，只有在冲水罩300关闭的情况下，才通过水悬浮平台200的喷水孔201进行冲水处理，这样能够保证在相对封闭的空间内对圆片进行冲水清洗，能够防止冲水时圆片上面的腐蚀性的处理液飞溅。

图6是了本发明的圆片清洗装置再一实施方式的示意图。在该实施方式中，圆片清洗装置除了具备圆形水槽100、水悬浮平台200、冲水罩300以及排气管400之外，还具备溢流槽500。

在盖上冲水罩300经过纯水喷射去除处理液之后，将处理后的圆片转移到溢流槽500，进行溢流冲水。所谓溢流冲水是指，在整批圆片处理过程中，为了保护已经完成处理的圆片，提供一直流动的水从溢流槽500底部流入并从顶部溢出，这样能够防止后面处理的圆片影响已经完成处理的圆片。

基于上述内容，根据本发明的圆片清洗装置，利用水悬浮平台200的水的表面张力和浮力支撑圆片在水面进行处理，同时利用流动的水能够带走圆片边缘的处理液，能够有效保护圆片正面。利用水悬浮平台200能够代替现有技术中高昂的吸附自转和控制系统（例如带有马达的自转控制系统），能够简化装置结构、降低生产成本。而且，通过采用半封闭的冲水结构，使用大量纯水去除硅片表面残留的酸，可以精确控制冲水时间和流量，简单使用。同时，附带溢流槽收取完成处理（腐蚀）的圆片，能够保护圆片正面并且有效去除残留的处理液。

以上对于本发明的圆片清洗装置的几个实施方式进行了说明，下面对于本发明的圆片清洗方法进行说明。

图7是表示本发明的圆片清洗方法的主要步骤的流程图。

如图7所示，本发明的圆片清洗方法主要包括下述步骤：将圆片放置在水悬浮平台200上并且靠水流保持圆片悬浮的悬浮处理步骤S101；将处理液喷射到圆片并进行适当时间处理的喷射步骤S102；对水悬浮平台盖上冲水罩300，以来自与冲水罩300连接的冲水管600的水流对圆片进行冲水的冲水步骤S103。

在悬浮处理步骤S101中，使得所述圆片背面向上、正面朝下悬浮，靠从水悬浮平台200的喷水孔201喷出的水流的张力和浮力保持圆片要处理的背面朝上。同时，也利用水悬浮平台200的定位孔202中插入的定位杆203保持圆片相对稳定。

在喷射步骤S102中，利用装有处理液的洗瓶对圆片喷射处理液。作为处理液，现有技术一般采用低浓度的氢氟酸，这主要因为圆片正面的结构不能承受高浓度的氢氟酸的腐蚀，所以处理效果不佳，而在本发明中，由于已经利用水悬浮平台200保护了圆片正面免受氢氟酸的影响，因此，可以用高浓度的氢氟酸进行单面处理，其浓度可以为20％～40％。利用这样的处理液，能够解决硅表面不亲水造成的酸液不均匀分布的问题，同时无水乙醇也能够处理对应的有机物杂质。

在冲水步骤S103中包括：在冲水之前先检测冲水罩300是否盖上的检测步骤S103a；和只有在检测到冲水罩300已经盖上的情况下才利用来自与冲水罩300连接的冲水管600的适当流量和压力的水来去除处理液的去除步骤S103b。

利用检测步骤，能够防止在未盖上冲水罩300的情况下进行冲水而造成腐蚀性处理液飞溅出来的情况。在检测步骤之后，能够利用水悬浮平台200的喷射孔201喷出的适当压力的水来较为彻底地去除在上述喷射步骤S102中喷到圆片上的处理液，在此阶段能够精确控制冲水时间和流量。

在此基础上，在冲水步骤S103中还可以包括：将产生的毒害气体的排出并且进行无害化处理的气体处理步骤S103c。在气体处理步骤S103c中，将处理液与圆片表面的硅发生化学反应而生成的有毒有害气体排出，例如，二氧化氮气体，并且将这样的有毒有害气体进行无害处理之后再排入空气。

因此，利用该气体处理步骤S103c能够防止圆片清洗过程中产生的有毒有害气体污染空气，能够提供一种环保的圆片清洗方法。

在冲水步骤S103之后，进一步包括将圆片从水悬浮平台200转移到溢流槽500并且进行溢流冲水的溢流冲水步骤S104。在溢流冲水步骤S104中，使得流动的水从溢流槽500底部流入并从顶部溢出，对圆片进行溢流冲水。

这样，根据本发明的圆片清洗方法，在悬浮处理步骤中利用水悬浮平台的水的表面张力和浮力支撑圆片在水面进行处理，在冲水步骤中利用流动的水能够带走圆片边缘的处理液，能够有效保护圆片正面。这样，不需要采用高昂的吸附自转和控制系统（例如带有马达的自转控制系统）就能对圆片进行清洗，清洗步骤简单、生产成本低。而且，通过附加气体处理步骤，能够防止圆片清洗过程中产生的有毒有害气体污染空气，能够提供一种环保的圆片清洗方法。

以上例子主要说明了本发明的圆片清洗装置以及圆片清洗方法。尽管只对其中一些本发明的实施方式进行了描述，但是本领域普通技术人员应当了解，本发明可以在不偏离其主旨与范围内以许多其他的形式实施。因此，所展示的例子与实施方式被视为示意性的而非限制性的，在不脱离如所附各权利要求所定义的本发明精神及范围的情况下，本发明可能涵盖各种的修改与替换。

Claims (10)

1.一种圆片清洗方法，其特征在于，包括下述步骤：

将圆片放置在可喷水的水悬浮平台上，以利用所述喷水水流保持圆片悬浮的悬浮处理步骤；

将处理液喷射到圆片并进行预定时间处理的喷射步骤；

在所述水悬浮平台上加盖连接了冲水管的冲水罩，利用所述冲水管的可控水流对圆片进行冲水的冲水步骤。

2.如权利要求1所述的圆片的清洗方法，其特征在于，

在所述悬浮处理步骤中，所述圆片背面向上、正面朝下悬浮。

3.如权利要求2所述的圆片的清洗方法，其特征在于，

在所述冲水步骤后还包括：

将圆片从所述水悬浮平台转移到溢流槽并且进行溢流冲水的溢流冲水步骤。

4.如权利要求2所述的圆片的清洗方法，其特征在于，

在所述喷射步骤中，利用装有处理液的洗瓶对所述圆片喷射处理液。

5.如权利要求2～4任意一项所述的圆片的清洗方法，其特征在于，

在所述冲水步骤包括：

检测冲水罩是否盖上的检测步骤；

在所述检测步骤中检测到冲水罩已经盖上的情况下，利用来自所述冲水管的可控的水流去除所述处理液的去除步骤。

6.如权利要求5所述的圆片的清洗方法，其特征在于，

在所述冲水步骤中进一步包括：

将所述喷射步中产生的毒害气体排出并进行无毒化处理的气体处理步骤。

7.如权利要求1所述的圆片的清洗方法，其特征在于，

所述处理液包含有无水乙醇和氢氟酸。

8.一种圆片清洗装置，其特征在于，

包括圆形槽和设置在所述圆形槽中央的水悬浮平台，

所述水悬浮平台为中间镂空的圆环形平台，

在所述水悬浮平台上具备用于喷水的多个喷水孔和用于插入定位杆的多个定位孔。

9.如权利要求8所述的圆片清洗装置，其特征在于，还具备：

能够将所述圆形槽和所述水悬浮平台盖住以使得在封闭空间对圆片进行冲水清洗的冲水罩；

检测所述冲水罩是否关闭的传感器；

用于对所述封闭空间的气体进行排气的排气管；以及

用于对圆片进行溢流冲水的溢流槽。

10.如权利要求8或9所述的圆片清洗装置，其特征在于，

在所述圆环形平台的内圈环形地设置所述喷水孔，

所述水悬浮平台用聚四氟乙烯制成。

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