CN105826224B - 一种用于半导体晶圆的清洁腔 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于半导体晶圆的清洁腔，属于清洁腔领域，清洁腔包括腔体，包括腔体，所述腔体的侧壁上设置有流体喷射装置，所述流体喷射装置的入口与三通阀的出口相连通，所述三通阀的入口分别于与气体管接口及液体管接口相连通。本发明公开的清洁腔，实现喷淋以及烘干等多种晶圆清洗工艺过程，极大的缩短了半导体晶圆的清洗周期，降低了半导体晶圆的生产成本，提高了生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及清洁腔领域，尤其涉及一种用于半导体晶圆的清洁腔。
背景技术
在半导体晶圆的制作工艺中，晶圆往往需要经历无数次清洗，且其清洗过程中常常采用湿法清洗。按照一般工艺要求，湿法清洗设备需要安装若干个工艺腔体，这些腔体按一定的步骤分别完成晶圆的腐蚀、清洗、喷淋以及烘干等工艺步骤，各个腔体的功能较为单一。
中国专利文献公开号CN104174601A公开了一种半导体晶圆的刷洗装置和刷洗方法，半导体晶圆的刷洗装置中，清洗刷与半导体晶圆的旋转中心相接触，且清洗刷的轴线在半导体晶圆上的投影位于非贯穿所述旋转中心的位置处。清洗刷与半导体晶圆的旋转中心相接触，可以在半导体晶圆清洗过程中，避免半导体晶圆中心被遗漏。这种刷洗装置虽然具有较好的清洗效果，但是其设计的目的仅仅是为了刷洗装置，故其功能有限，难以满足晶圆的清洗过程中腐蚀、烘干等其他工艺步骤。
发明内容
本发明 的目的在于提供一种用于半导体晶圆的清洁腔，以解决现有技术中存在的半导体晶圆清洗装置结构简单，功能单一，难以满足晶圆清洗过程喷淋、烘干以及排放等功能的缺陷。
为实现上述目的，本发明 采用如下技术方案：
本发明提供了一种用于半导体晶圆的清洁腔，包括腔体，所述腔体的侧壁上设置有流体喷射装置，所述流体喷射装置的入口与三通阀的出口相连通，所述三通阀的入口分别于与气体管接口及液体管接口相连通。
作为优选，所述流体喷射装置包括喷流腔、位于所述喷流腔一侧的多个喷嘴以及固定于所述喷流腔另一侧的焊接螺钉板。
作为优选，所述腔体的侧壁上对称设置有排固定架，所述焊接螺钉板配置为凹形板，凹形板的两端设置有安装孔，所述安装孔套设在所述固定架上。
作为优选，还包括排风装置，所述排风装置固定在所述腔体的外壁上，且其通风管道与所述腔体的内部相连通，所述排风装置包括摆动气缸、旋转轴、阀片以及排风筒，所述摆动气缸、所述旋转轴以及所述阀片固定在所述排风筒内，所述旋转轴的一端与所述摆动气缸的输出轴相连，其另一端与所述阀片固定连接。
作为优选，所述腔体上部设置有支撑环，所述支撑环的外沿配置为法兰盘，所述法兰盘上设置有若干用于所述清洁腔固定安装的螺纹孔。
作为优选，所述支撑环的上部设置有用于安装密封圈的凹槽结构，所述支撑环的下部设置有用于方便与腔体壁焊接的圆弧结构。
作为优选，还包括用于排放化学清洗液的排放口，所述腔体的底部设置有便于残余清洗液排出的螺旋结构，所述排放口位于所述螺旋结构的末端。
作为优选，所述排放口配置为向下倾斜的U型槽结构，且与排放管焊接连接。
作为优选，还包括注入口或者所述排放口配置为注入口，所述注入口位于所述腔体的底部。
作为优选，包括用于观察清洗液高度的连通器，所述连通器固定在所述腔体的外壁上，所述连通器的两端与所述腔体相连通，所述连通器配置为透明石英管或者PFA管。
与现有技术相比本申请提供的用于隧道衬砌的雷达检测车具有以下特点和有益效果：
本发明 提供的用于半导体晶圆的清洁腔，腔体的内外壁上设置有流体喷射装置，流体喷射装置的入口与三通阀的出口相连通，三通阀的入口分别于与气体管接口及液体管接口相连通，流体喷射装置既能喷射流体，又能喷射高温气体，使得单个清洁腔能够实现喷淋以及烘干等多种工艺过程，极大的缩短了半导体晶圆的清洗周期，降低了半导体晶圆的生产成本，提高生产效率。排风装置由摆动气缸、旋转轴、阀片以及排风筒等结构组成，在摆动气缸的作用下，有效的调节阀片的开度，从而有效控制腔体内部的气压，避免热氮气的吹入使得腔体内部的压强过大。腔体的底部设置有螺旋结构，这种螺旋结构大大有利于残余清洗液排尽。腔体上设置了用于观察清洗液高度的连通器，十分方便观察液位。腔体上部的外沿处设置有支撑环，这种支撑环使得本发明 提供的清洁腔容易采用悬挂式的安装方式，使得腔体的安装及维护更加方便。
附图说明
图1是本发明具体实施方式中提供的用于半导体晶圆的清洁腔的剖视图；
图2是本发明具体实施方式中提供的用于半导体晶圆的清洁腔的左视图；
图3是本发明具体实施方式中提供的用于半导体晶圆的清洁腔的俯视图；
图4是本发明具体实施方式中提供的用于半导体晶圆的清洁腔的第一侧面立体图；
图5是本发明具体实施方式中提供的用于半导体晶圆的清洁腔的第二侧面立体图；
图6是本发明具体实施方式中提供的用于半导体晶圆的清洁腔的局部图；
图7是本发明具体实施方式中提供的用于半导体晶圆的清洁腔的三维透视图；
图8是本发明具体实施方式中提供的排风装置的剖视图；
图9是本发明具体实施方式中提供的流体喷射装置的立体图；
图10是本发明具体实施方式中提供的流体喷射装置的剖视图。
附图标记：
1-腔体；111-法兰盘；112-凹槽结构；113-圆弧结构；114-螺纹孔；2-排风装置；21-摆动气缸；22-旋转轴；23-阀片；24-排风筒；3-流体喷射装置；31-喷流腔；32-焊接螺钉板；321-安装孔；33-固定架；34-喷嘴；11-支撑环；4-排放口；12-螺旋结构；5-注入口；6-连通器；7-水平底面；8-排放管。
具体实施方式
下面通过具体的实施例子结合附图对本发明 做进一步的详细描述。如图1和图2所示，本发明提供了一种用于半导体晶圆的清洁腔，包括腔体1、流体喷射装置31及甩干装置，流体喷射装置3的入口与三通阀的出口相连通，三通阀的入口分别于与气体管接口及液体管接口相连通。三通阀可以选择性的让热气体及清洗液，热气体通常为热氮气进入至流体喷射装置3内，流体喷射装置3对进入其内部的气体或者液体进行加压处理，再将气体或者液体喷射至腔体1内。流体喷射装置31固定在腔体1的侧壁上，甩干装置固与腔体1的顶部或者底部相连，用于驱动清洁腔旋转或摆动。腔体1的外形为圆柱体碗形结构，以清洗8寸硅片为例，腔体1直径约φ450mm，高度约400mm，腔体1由不锈钢材料加工、焊接而成。本发明提供的清洁腔能够实现半导体晶圆片的浸泡、清洗、甩干以及烘干等功能。第一步骤，当清洁腔进行清洗工艺时，清洗液从腔体1的底部注入到腔体1内，当清洗液注入完成后，可以对清洗液中的半导体晶圆进行浸泡；第二步骤，清洁腔进行喷淋工艺，流体喷射装置3上的喷嘴34喷淋清洗液或者DI水实现对腔体1内部半导体晶圆，即硅片，进行清洗；第三步骤，清洁腔进行甩干步骤，甩干装置驱动清洁腔旋转或者摆动，使得半导体晶圆和水分离，实现清洁腔的甩干工艺；第四步骤，清洁腔进行烘干工艺，流体喷射装置3也可产生热氮气，并通过流体喷射装置3上的喷嘴34将热氮气输入至腔体1内，热氮气对腔体1中的半导体晶圆进行烘干。由此可见，本实施例中提供的清洁腔的流体喷射装置3既能喷射清洁液流体，又能喷射高温气体。在湿法腐蚀清洗系统工艺中，晶圆片的腐蚀清洗往往要在腐蚀化学液中浸泡一段时间，然后再进行清洗、DI水喷淋，最后进行甩干等一系列的工艺过程。采用传统的清洁腔，需要针对不同工艺要求设计浸泡腔、喷淋腔、烘干腔等，设备繁多，且工作效率较低。而采用本申请提供的清洁腔，其集成了浸泡、清洗、甩干以及烘干等多种功能，不仅节约了设备及成本，而且有利于提高半导体晶圆的生产效率，降低生产费用，同时也能有效的保证半导体晶圆的生产质量。
如图2、图9以及图10所示，于本实施例中，作为优选方案，流体喷射装置3包括喷流腔31、喷嘴34以及焊接螺钉板32，十个喷嘴34固定在喷流腔31一侧，且位于腔体1内。三块焊接螺钉板32与喷流腔31的另一侧焊接连接，焊接螺钉板32用于固定流体喷射装置3。喷流腔31可对气体或者液体进行加压处理，喷嘴34能够使得从其内部喷出的气体或者液体形成喷射效果，焊接螺钉板32用于固定整个流体喷射装置3，流体喷射装置3与三通阀的出口相连通，三通阀的入口分别于与气体管接口及液体管接口相连通，能有效避免气体和液体发生混合喷出的情况。
于本实施例中，作为进一步优选方案，腔体1的侧壁上对称设置有排固定架33，焊接螺钉板32配置为凹形板，凹形板的两端设置有安装孔321，安装孔321套设在固定架33上。由于流体喷射装置3喷出的液体或者气体具有较大的压力，故请安装的牢固性十分重要，采用凹形的焊接螺钉板32及固定架33的对称设置能使得流体喷射装置3紧紧的固定在腔体1上。
如图2、图3、图4以及图5所示，本实施例中提供的清洁腔还包括排风装置2，排风装置2固定在腔体1的外壁上，且其通风管道与腔体1的内部相连通，排风装置2使得本实施例中提供的清洁腔提供的热气体，例如：高温氮气，能及时从腔体1中排出。如图1、图2以及图8所示，于本实施例中，作为进一步优选方案，排风装置2包括摆动气缸21、旋转轴22、阀片23以及排风筒24，摆动气缸21、旋转轴22以及阀片23固定在排风筒24内，旋转轴22的一端与摆动气缸21的输出轴相连，其另一端与阀片23固定连接，摆动气缸21、旋转轴22通过安装架和固定小块焊接在排风筒24上。在在摆动气缸21的作用下，通过、旋转轴22对阀片23的开度进行调节，从而有效控制腔体1内部的气压，避免热氮气的吹入使得腔体1内部的压强过大。如图1至图6所示，于本实施例中，作为优选方案，腔体1上部设置有支撑环11，支撑环11的外沿配置为法兰盘111，法兰盘111上设置有若干用于所述清洁腔固定安装的螺纹孔114，螺纹孔114作用一种常见的装配件，能够有效增强清洁腔安装维护的便捷性。支撑环11使得本实施例中提供的清洁腔容易采用悬挂式的安装方式，安装及拆卸十分方便。
如图1至图6所示，于本实施例中，作为进一步优选方案，支撑环11的上部设置有用于安装密封圈的凹槽结构112，凹槽结构112处可安装密封垫或者密封圈等。支撑环11的下部设置有用于方便与腔体1壁焊接的圆弧结构113，圆弧结构113有利于清洗液在支撑环11处积存。
如图4、图6图7所示，于本实施例中，作为优选方案，本实施例中提供的清洁腔还包括用于排放清洗液的排放口4，腔体1的底部设置有便于残余溶液排出的螺旋结构12，排放口4位于螺旋结构12的末端。螺旋结构12的上表面形成螺旋底面，腔体1的底部由螺旋底面和水平底面7焊接而成，优选的焊接效果是中间凸起四周略微凹陷型，这种结构排除积液的效果最佳。
于本实施例中，作为优选方案，排放口4配置为向下倾斜的U型槽结构，并与一段排放管8焊接连接，这种结构十分利于排出物导入至排放管8内。
如图7所示，于本实施例中，作为优选方案，本实施例中提供的清洁腔还包括注入口5，注入口5位于腔体1的底部，注入口5焊接在腔体1的侧壁上，其主要用于清洗液的注入。在排放口4尺寸及形状设计合理的情况下，排放口4也可以配置为注入口5，清洗液的注入或者排出都通过排放口4，也即排放口4具有注入和排出的双重功能。
如图2所示，于本实施例中，作为优选方案，本实施例中提供的清洁腔包括用于观察清洗液高度的连通器6，连通器6固定在腔体1的外壁上，连通器6的两端与腔体1的内部相连通，连通器6配置为透明石英管或者PFA管。连通器6使得本实施例中提供的清洁腔十分方便观察液位。
以上所述仅为本发明 的优选实施例而已，并不用于限制本发明 ，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 (5)
1.一种用于半导体晶圆的清洁腔，包括腔体（1），其特征在于：
所述腔体（1）的侧壁上设置有流体喷射装置（3）；
所述流体喷射装置（3）的入口与三通阀的出口相连通；
所述三通阀的入口分别于与气体管接口及液体管接口相连通；
所述流体喷射装置（3）包括喷流腔（31）、位于所述喷流腔（31）一侧的多个喷嘴（34）以及固定于所述喷流腔（31）另一侧的焊接螺钉板（32）；
所述腔体（1）的侧壁上对称设置有排固定架（33）；
所述焊接螺钉板（32）配置为凹形板；
凹形板的两端设置有安装孔（321）；
所述安装孔（321）套设在所述固定架（33）上；
所述清洁腔还包括排风装置（2），所述排风装置（2）固定在所述腔体（1）的外壁上，且其通风管道与所述腔体（1）的内部相连通；
所述排风装置包括摆动气缸（21）、旋转轴（22）、阀片（23）以及排风筒（24）；
所述摆动气缸（21）、所述旋转轴（22）以及所述阀片（23）固定在所述排风筒（24）内；
所述旋转轴（22）的一端与所述摆动气缸（21）的输出轴相连，其另一端与所述阀片（23）固定连接；
所述腔体（1）上部设置有支撑环（11）；
所述支撑环（11）的外沿配置为法兰盘（111）；
所述法兰盘（111）上设置有若干用于所述清洁腔固定安装的螺纹孔；
所述清洁腔还包括用于排放清洗液的排放口（4）；
所述腔体（1）的底部设置有便于残余清洗液排出的螺旋结构（12）；
所述排放口（4）位于所述螺旋结构（12）的末端。
2.根据权利要求1所述的用于半导体晶圆的清洁腔，其特征在于：
所述支撑环（11）的上部设置有用于安装密封圈的凹槽结构（112）；
所述支撑环（11）的下部设置有用于方便与腔体（1）壁焊接的圆弧结构（113）。
3.根据权利要求1所述的用于半导体晶圆的清洁腔，其特征在于：
所述排放口（4）配置为向下倾斜的U型槽结构，且与排放管（8）焊接连接。
4.根据权利要求1所述的用于半导体晶圆的清洁腔，其特征在于：
还包括注入口（5）或者所述排放口（4）配置为注入口（5）；
所述注入口（5）位于所述腔体（1）的底部。
5.根据权利要求1所述的用于半导体晶圆的清洁腔，其特征在于：
包括用于观察清洗液高度的连通器（6）；
所述连通器（6）固定在所述腔体（1）的外壁上；
所述连通器（6）的两端与所述腔体（1）相连通；
所述连通器（6）配置为透明石英管或者PFA管。
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- 2016-05-11 CN CN201610309916.4A patent/CN105826224B/zh active Active
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