CN105609448A - 刷片清洗机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种刷片清洗机，用于清洗硅片，具有多个清洗单元，每个清洗单元包含：多个片刷；多个喷嘴，包含正面高压水洗喷嘴、正面喷淋水洗喷嘴、背面喷淋水洗喷嘴、边缘高压水洗喷嘴；正面刷背面刷分别位于硅片两面且与硅片接触，对硅片表面产生清洁作用；硅片翻转装置，用于翻转硅片的正反面；发光光源；光量接收单元，与光源分别位于硅片直径方向的两侧，光接收单元接收光源发出的可见光；光量分析单元，接收光接收单元的光量信息；片刷高度分析单元，通过分析光量分析单元的光量信息数据，产生相应的控制数据；驱动步进单元，接收片刷高度分析单元的控制数据，驱动片刷的高度，从而保证片刷与硅片之间始终保持良好的接触。
Description
技术领域
本发明涉及半导体集成电路制造领域，关于硅片的清洗，特别是指一种刷片清洗机。
背景技术
半导体工艺过程中，很多步骤之后都要求对硅片进行清洗以保证后续工艺的正常进行。清洗硅片一般使用刷片机并结合去离子超纯水对硅片进行清洗。目前刷片机的刷片头(刷子)在刷洗硅片时，刷子与硅片的位置是相对固定的。在刷子的使用寿命后期，刷毛末端会卷曲，造成刷毛与硅片的有效接触面积减少，使得刷子的去除率降低。
另，目前刷片清洗机为避免刷毛被硅片边缘切割产生刷毛损伤，片刷移动区间去边5mm，即片刷的刷洗范围不包含硅片边缘距往圆心方向的5mm圆环区域，且相应高压及冲洗喷嘴的位置限制,导致在硅片边缘区域无法清洗到。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种刷片清洗机，保证刷毛在整个使用寿命周期内与硅片之间良好接触，始终拥有良好的清洗效果，并且解决硅片边缘无法清洗到的问题。
为解决上述问题，本发明所述的刷片清洗机，用于清洗硅片，其具有多个清洗单元，每个清洗单元包含：
多个片刷，包含正面刷、背面刷；
多个喷嘴，包含正面高压水洗喷嘴、正面喷淋水洗喷嘴、边缘高压水洗喷嘴；
正面刷背面刷分别位于硅片两面且与硅片接触，硅片旋转使片刷与硅片之间产生相对运动，从而片刷对硅片表面产生清洁作用；
硅片翻转装置，用于翻转硅片，使硅片的正反面互换；
光源，发出可见光；
光接收单元，与光源分别位于硅片直径方向的两侧，光接收单元接收光源发出的可见光；
光量分析单元，接收光接收单元的光量信息；
片刷高度分析单元，通过分析光量分析单元的光量信息数据，产生相应的控制数据；
驱动步进单元，接收片刷高度分析单元的控制数据，驱动片刷的高度，从而保证片刷与硅片的接触状态。
进一步地，所述的正面高压水洗喷嘴，用于高压纯水冲洗硅片表面，相对硅片表面位置从周边沿弧度过圆心轨迹移动，高压压力范围为5.5～8.5Mpa。
进一步地，所述的正面喷淋水洗喷嘴，用于纯水喷淋硅片表面，相对硅片表面位于圆心及半径的1/2处，相应的喷淋流量范围为400±100ml/min。
进一步地，所述的背面喷淋水洗喷嘴，用于纯水喷淋硅片背面，相对硅片背面位置位于圆心及半径的1/2处，相应的喷淋流量范围为200±50ml/min。
进一步地，所述的边缘高压水洗喷嘴，用高压纯水冲洗硅片边缘，相对平行于硅片表面，正对硅片边缘，相应高压压力范围为3.5～5.5Mpa。
进一步地，所述的正面刷，用于刷洗硅片正面，相对硅片从圆心至距硅片边缘5mm处的直线运动。
进一步地，所述的背面刷，用于刷洗硅片背面，相对硅片从圆心至距硅片边缘5mm处的直线运动。
进一步地，所述的硅片翻转装置，用于将硅片翻转，便于切换硅片的正反面进行清洗。
进一步地，所述的光源，位于硅片表面直径一侧0～0.5mm高度的位置，光源的光传到硅片直径另一侧的光量接收单元，光量接收单元分析光量数据传给片刷高度控制单元，驱动控制单元根据片刷高度控制单元的数据控制片刷的相对于硅片的高度。
进一步地，所述的刷片清洗机，用于清洗6～18英寸的硅片。
本发明所述的刷片清洗机，通过增加光量检测单元及片刷高度控制，实时检测片刷刷毛的状态，当刷毛卷曲与硅片之间接触不良时，及时调整片刷与硅片之间的相对位置，保证片刷刷毛与硅片之间的充分接触，使片刷的清洗效果达到最佳。同时，增加边缘高压喷嘴解决硅片边缘难以清洗的问题，提高硅片整体的清洗效果。
附图说明
图1是本发明刷片清洗机结构示意图，且是刷毛寿命初期状态；
图2是本发明刷片清洗机结构示意图，且是刷毛寿命后期状态；
图3是片刷与硅片完全接触时的光量分布图；
图4是片刷与硅片不完全接触时的光量分布图；
图5是硅片正面高压喷嘴及周边高压喷嘴示意图；
图6是硅片翻转之后背面喷淋喷嘴及周边高压喷嘴示意图。
具体实施方式
如图1及图2所示，本发明所述的刷片清洗机用于清洗6～18英寸的硅片清洗，每个刷片清洗机包含具有多个清洗单元，每个清洗单元包含：
多个片刷，包含正面刷、背面刷；所述的正面刷，用于刷洗硅片正面，相对硅片从圆心至距硅片边缘5mm处的直线运动。所述的背面刷，用于刷洗硅片背面，相对硅片从圆心至距硅片边缘5mm处的直线运动。
多个喷嘴，包含正面高压水洗喷嘴、1～2个正面喷淋水洗喷嘴、1～2个背面喷淋水洗喷嘴、边缘高压水洗喷嘴。所述的正面高压水洗喷嘴，用于高压纯水冲洗硅片表面，相对硅片表面位置从周边沿弧度过圆心轨迹移动，高压压力范围为5.5～8.5Mpa。所述的正面喷淋水洗喷嘴，用于纯水喷淋硅片表面，相对硅片表面位于圆心及半径的1/2处，相应的喷淋流量范围为400±100ml/min。所述的背面喷淋水洗喷嘴，用于纯水喷淋硅片背面，相对硅片背面位置位于圆心及半径的1/2处，相应的喷淋流量范围为200±50ml/min。所述的边缘高压水洗喷嘴，用高压纯水冲洗硅片边缘，相对平行于硅片表面，正对硅片边缘，相应高压压力范围为3.5～5.5Mpa。边缘高压喷嘴解决了目前硅片边缘区域无法清洗到的问题。
正面刷及背面刷分别位于硅片正反两面且与硅片接触，硅片旋转使片刷与硅片之间产生相对运动，从而片刷对硅片表面产生清洁作用；
硅片翻转装置，用于翻转硅片，使硅片的正反面互换，切换硅片的正反面进行清洗。
光源，发出可见光；
光接收单元，与光源分别位于硅片直径方向的两侧，光接收单元接收光源发出的可见光；
光量分析单元，接收光接收单元的光量信息；
片刷高度分析单元，通过分析光量分析单元的光量信息数据，产生相应的控制数据；
驱动步进单元，接收片刷高度分析单元的控制数据，驱动片刷的高度，从而保证片刷与硅片的接触状态。
所述的光源，位于硅片直径一侧表面0～0.5mm高度的位置，光源的光传到硅片直径另一侧的光量接收单元，光量接收单元分析光量数据传给片刷高度控制单元，驱动控制单元根据片刷高度控制单元的数据控制片刷的相对于硅片的高度。
具体的来说，光源及光量接收单元工作状态是，刷头在硅片上方且刷毛与硅片接触，硅片在载台上旋转，使得刷毛对硅片进行清洗。光源位于硅片的一侧，光量接收单元位于硅片的另一侧，光源与光量接收单元位于硅片两侧同一水平高度的位置。调整好光路，使光源的光通过刷毛，被另一侧的光接收单元接收。当刷毛较新的时候，如图1所示，刷毛末端较硬直，与硅片接触良好，则刷毛与硅片之间的空隙较少，光接收单元接收泄露过来的光也较少。随着刷毛使用时间的延长，刷毛末端开始磨损变软卷曲，刷毛与硅片之间的间隙增大，如图2所示，光接收单元接收泄露过来的光也增多。光量分析单元通过对光接收单元接收光量的数据分析，如图3及图4所示，将数据传给片刷高度控制单元，通过驱动单元对片刷的高度进行实时补偿调整，将片刷高度调低下压，确保片刷与硅片之间始终保持良好接触，保证较好的清洗效果。
当硅片一面清洗达到预计效果后，硅片翻转装置将硅片翻转，如图5及图6所示，调换硅片的正反面，再次进行清洗，直到两面达到满意的清洗效果。
通过上述的结构，在片刷的寿命后期，可以提高颗粒去除率5～40％。
以上仅为本发明的优选实施例，并不用于限定本发明。对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种刷片清洗机，用于清洗硅片，其特征在于：具有多个清洗单元，每个清洗单元包含：
多个片刷，包含正面刷、背面刷；
多个喷嘴，包含正面高压水洗喷嘴、正面喷淋水洗喷嘴、背面喷淋水洗喷嘴、边缘高压水洗喷嘴；
正面刷背面刷分别位于硅片两面且与硅片接触，硅片旋转使片刷与硅片之间产生相对运动，从而片刷对硅片表面产生清洁作用；
硅片翻转装置，用于翻转硅片的正反面；
光源，发出可见光；
光接收单元，与光源分别位于硅片直径方向的两侧，光接收单元接收光源发出的可见光；
光量分析单元，接收光接收单元的光量信息；
片刷高度分析单元，通过分析光量分析单元的光量信息数据，产生相应的控制数据；
驱动步进单元，接收片刷高度分析单元的控制数据，驱动片刷的高度，从而保证片刷与硅片的接触状态。
2.如权利要求1所述的刷片清洗机，其特征在于：所述的正面高压水洗喷嘴，用于高压纯水冲洗硅片表面，相对硅片表面位置从周边沿弧度过圆心轨迹移动，高压压力范围为5.5～8.5Mpa。
3.如权利要求1所述的刷片清洗机，其特征在于：所述的正面喷淋水洗喷嘴，用于纯水喷淋硅片表面，相对硅片表面位于圆心及半径的1/2处，相应的喷淋流量范围为400±100ml/min。
4.如权利要求1所述的刷片清洗机，其特征在于：所述的背面喷淋水洗喷嘴，用于纯水喷淋硅片背面，相对硅片背面位置位于圆心及半径的1/2处，相应的喷淋流量范围为200±50ml/min。
5.如权利要求4所述的刷片清洗机，其特征在于：所述的边缘高压水洗喷嘴，用高压纯水冲洗硅片边缘，相对平行于硅片表面，正对硅片边缘，相应高压压力范围为3.5～5.5Mpa。
6.如权利要求1所述的刷片清洗机，其特征在于：所述的正面刷，用于刷洗硅片正面，相对硅片从圆心至距硅片边缘5mm处的直线运动。
7.如权利要求1所述的刷片清洗机，其特征在于：所述的背面刷，用于刷洗硅片背面，相对硅片从圆心至距硅片边缘5mm处的直线运动。
8.如权利要求1所述的刷片清洗机，其特征在于：所述的硅片翻转装置，用于将硅片翻转，使硅片的正反面互换。
9.如权利要求1所述的刷片清洗机，其特征在于：所述的光源，位于硅片表面直径一侧0～0.5mm高度的位置，光源的光传到硅片直径另一侧的光量接收单元，光量接收单元分析光量数据传给片刷高度控制单元，驱动控制单元根据片刷高度控制单元的数据控制片刷的相对于硅片的高度。
10.如权利要求1所述的刷片清洗机，其特征在于：所述的刷片清洗机，用于清洗6～18英寸的硅片。
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