CN110508537A - 一种改善大尺寸晶片腐蚀清洗中喷液效率装置与方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种改善大尺寸晶片腐蚀清洗中喷液效率装置与方法，所述大尺寸晶片腐蚀清洗中喷液效率装置包括喷淋臂，所述喷淋臂包括机械臂和喷淋嘴，所述机械臂内部为清洗液输送管道，可接兆声头，所述机械臂可前后水平移动和左右转动，所述喷淋嘴连接清洗液输送管，直接将清洗液喷在晶片表面，所述喷淋嘴出口处装有液体出射控制垫片，所述液体出射控制垫片为多孔状弯曲结构，可以控制出射清洗液流速、与晶片接触角度和接触面积。通过协调晶片固定装置转速与机械臂平移速度和转动速度，喷淋嘴可以迅速并均匀的将清洗液喷射在晶片表面。本发明结构简单，改善了喷液不均或点状溅射现象，达到迅速实现喷液均匀，提高了喷液效率，节约了清洗成本。

Description

一种改善大尺寸晶片腐蚀清洗中喷液效率装置与方法
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种大尺寸晶片腐蚀清洗中喷液效率装置与方法。
背景技术
晶体材料在半导体技术领域应用非常广泛，其主要作为衬底材料。半导体材料的一个重要特性就是对杂质十分敏感，微量的杂质都会对影响到半导体器件的物理与电子学性能。所以在半导体工艺中腐蚀清洗是非常关键的一个环节。
晶片腐蚀清洗就是利用各种有机溶剂和化学试剂与吸附在晶片表面的杂质粒子及自身氧化物发生化学反应和溶解作用，可以伴以超声、加热、刷洗等物理方法，使杂质从被清洗晶片表面脱附，得到符合清洁度要求的洁净晶片表面。
传统的晶片清洗方法主要以RCA湿式化学洗净技术为基础。通常采用清洗液浸泡的方法，辅以超声、鼓泡及加热手段。传统工艺首先用甲苯、丙酮、乙醇等有机溶剂来溶除晶片表面的有机杂质，因为晶片上的有机杂质对无机杂质有掩护作用，当它们吸附在晶片表面时，将使晶片表面呈现疏水性，从而妨碍去离子水或酸、碱溶液与片子表面的有效接触，使得去离子水或酸、碱溶液无法与片子表面或其它杂质粒子相互作用，因而无法实现有效的化学清洗。此外，油脂类杂质在高温下还会碳化，生成的产物有时会牢固的留在晶片上而不易除去。其次是去除无机杂质，无机杂质主要以离子或原子吸附方式附着在晶片表面。它们的吸附多属于化学吸附范畴，主要特点是杂质离子与片子表面之间依靠化学健力相结合，吸附力较强。晶片表面沾污的无机杂质主要是使用无机酸、氧化剂等通过化学反应将它们溶解掉。如盐酸能与金属活性顺序表中氢以前的金属作用生成金属氯化物；盐酸能与碱性氧化物、氢氧化物或两性氧化物作用；盐酸能与碳酸盐作用。反应生成的金属氯化物一般溶于水，可用纯水冲洗溶除。硫酸具有与盐酸相同的酸的通性，浓硫酸不仅能与金属活动顺序表中氢以前的金属作用，在加热条件下，还可以与氢以后的金属如铜、汞、银等发生氧化还原反应。生成的硫酸盐一般溶于水，可以用纯水冲洗来溶除。有些晶片比如硅或碳化硅表面的二氧化硅则可以利用氢氟酸来溶除，氢氟酸与二氧化硅生成易挥发的四氟化硅气体，四氟化硅能进一步与氢氟酸反应生成可溶性的络合物六氟硅酸。生成的六氟硅酸可用纯水冲洗溶除。基于传统工艺特征，其清洗后的晶片特别是大尺寸晶片表面通常容易有液体残留。因而立式喷射式清洗工艺慢慢占据一定市场并不断扩大。在立式清洗工艺中，清洗液通过喷淋嘴喷射到晶片表面，实现冲洗的目的，虽然这种工艺容易将杂质粒子迅速带走，但是喷射工艺也会造成喷射不均匀或溅射现象，晶片清洗不均也容易有液体斑点，并且容易造成工艺腔腐蚀污染。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种改善大尺寸晶片腐蚀清洗中喷液效率装置与方法，通过喷淋臂的设计，喷淋臂包括机械臂和喷淋嘴，机械臂内部为清洗液输送管道，可接兆声头，机械臂可前后水平移动和左右转动，喷淋嘴连接清洗液输送管，直接将清洗液喷在晶片表面，喷淋嘴出口处装有液体出射控制垫片，液体出射控制垫片为多孔状弯曲结构，可以控制出射清洗液流速、与晶片接触角度和接触面积。通过协调晶片固定装置转速与机械臂平移速度和转动速度，喷淋嘴可以迅速并均匀的将清洗液喷射在晶片表面。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种改善大尺寸晶片腐蚀清洗中喷液效率装置，包括下述结构：
1)喷淋臂，所述喷淋臂包括机械臂和喷淋嘴，所述机械臂内部为清洗液输送管道，可接兆声头，所述机械臂可前后水平移动和左右转动，
2)喷淋嘴。所述喷淋嘴连接清洗液输送管，直接将清洗液喷在晶片表面，所述喷淋嘴出口处装有液体出射控制垫片，所述液体出射控制垫片为多孔状弯曲结构，可以控制出射清洗液流速、与晶片接触角度和接触面积。通过协调晶片固定装置转速与机械臂平移速度和转动速度，喷淋嘴可以迅速并均匀的将清洗液喷射在晶片表面。
进一步的，所述结构1)中，所述喷淋臂包括机械臂和喷淋嘴。
进一步的，所述结构1)中，所述机械臂内部为分立的输液管路，根据需要，所述输液管路上可接兆声头。
进一步的，所述结构1)中，所述机械臂可前后水平移动和平面内左右转动。
进一步的，所述结构2)中，所述喷淋嘴连接清洗液输送管，所述喷淋嘴出口处装有液体出射控制垫片。
进一步的，所述结构2)中，所述液体出射控制垫片为多孔状弯曲结构，所述孔形包含但不限于长方形、正方形、扁圆口形、圆形、椭圆形。
一种改善大尺寸晶片腐蚀清洗中喷液效率的方法，包括下述步骤：
步骤一晶片固定装置通过真空吸盘或四周卡口固定好待清洗晶片；
步骤二设置好各类清洗液喷液时间5-20分钟，根据晶片尺寸设置喷淋臂前后移动速度，设置喷淋臂平面内摆动速度，设置晶片旋转速度；
步骤三开始晶片清洗，清洗液喷射轨迹为进动扇形，随着晶片的旋转而迅速布满晶片表面；
步骤四设定时间运行结束，自动关闭步骤二所设参量开关，完成一种清洗液清洗过程。
本发明的有益效果如下：
本发明提供了一种改善大尺寸晶片腐蚀清洗中喷液效率装置与方法，通过喷淋臂的设计，喷淋臂包括机械臂和喷淋嘴，机械臂内部为清洗液输送管道，可接兆声头，机械臂可前后水平移动和左右转动，喷淋嘴连接清洗液输送管，直接将清洗液喷在晶片表面，喷淋嘴出口处装有液体出射控制垫片，液体出射控制垫片为多孔状弯曲结构，可以控制出射清洗液流速、与晶片接触角度和接触面积。通过协调晶片固定装置转速与机械臂平移速度和转动速度，喷淋嘴可以迅速并均匀的将清洗液喷射在晶片表面。本发明结构简单，改善了喷液不均或点状溅射现象，达到迅速实现喷液均匀，提高了喷液效率，节约了清洗成本。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明的局部结构示意图。
图3为本发明的液体出射控制垫片正面示意图。
其中，1、工艺腔，2、喷淋臂，3、喷淋嘴，4、晶片固定装置，5、旋转连接杆，6、喷淋嘴出口处的液体出射控制垫片，7、液体出射控制垫片，8、出液孔。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以使本领域的技术人员能够更好的理解本发明的优点和特征，从而对本发明的保护范围做出更为清楚的界定。本发明所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
针对现有大尺寸晶片清洗技术中存在的上述困难，本发明提供了一种改善大尺寸晶片腐蚀清洗中喷液效率装置与方法，如图1-3所示，通过喷淋臂的设计，喷淋臂包括机械臂和喷淋嘴，机械臂内部为清洗液输送管道，可接兆声头，机械臂可前后水平移动和左右转动，喷淋嘴连接清洗液输送管，直接将清洗液喷在晶片表面，喷淋嘴出口处装有液体出射控制垫片，液体出射控制垫片为多孔状弯曲结构，可以控制出射清洗液流速、与晶片接触角度和接触面积。通过协调晶片固定装置转速与机械臂平移速度和转动速度，喷淋嘴可以迅速并均匀的将清洗液喷射在晶片表面。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种改善大尺寸晶片腐蚀清洗中喷液效率装置，包括下述结构：
1)喷淋臂，所述喷淋臂包括机械臂和喷淋嘴，机械臂内部集成各种清洗液输送管道，根据需要，每种清洗液输送管道均可接兆声头，机械臂可前后水平移动和平面内左右转动，
2)喷淋嘴。所述喷淋嘴连接清洗液输送管，直接将清洗液喷在晶片表面，喷淋嘴出口处装有液体出射控制垫片，其为多孔状弯曲结构，孔形为扁圆口形，可以控制出射清洗液流速、与晶片接触角度和接触面积。通过协调晶片固定装置转速与机械臂平移速度和转动速度，喷淋嘴可以迅速并均匀的将清洗液喷射在晶片表面。
一种改善大尺寸晶片腐蚀清洗中喷液效率的方法，包括下述步骤：
步骤一晶片固定装置通过真空吸盘或四周卡口固定好待清洗晶片；
步骤二设置好各类清洗液喷液时间5-20分钟，根据晶片尺寸设置喷淋臂前后移动速度，设置喷淋臂平面内摆动速度，设置晶片旋转速度；
步骤三开始晶片清洗，清洗液喷射轨迹为进动扇形，随着晶片的旋转而迅速布满晶片表面；
步骤四设定时间运行结束，自动关闭步骤二所设参量开关，完成一种清洗液清洗过程。
由此，本发明提供了一种改善大尺寸晶片腐蚀清洗中喷液效率装置与方法，采用本设备及方法清洗得到的大尺寸晶片表面洁净，避免了传统清洗常见的二次污染，液体残留物、腐蚀不均匀等现象。
在本说明书的描述中，参考术语“实施例”、“具体实施例”、“一些实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、材料、结构或者特点包含于本发明的至少一个实施例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例。而且，描述的具体特征、材料、结构或者特点可以在任何的一个或多个实施例中以合适的方式结合。
尽管给出和描述了本发明的实施例，本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围有权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种改善大尺寸晶片腐蚀清洗中喷液效率装置，其特征在于，所述大尺寸晶片腐蚀清洗中喷液效率装置包括喷淋臂，所述喷淋臂包括机械臂和喷淋嘴，所述机械臂内部为清洗液输送管道，可接兆声头，所述机械臂可前后水平移动和左右转动，所述喷淋嘴连接清洗液输送管，直接将清洗液喷在晶片表面，所述喷淋嘴出口处装有液体出射控制垫片，所述液体出射控制垫片为多孔状弯曲结构，可以控制出射清洗液流速、与晶片接触角度和接触面积。通过协调晶片固定装置转速与机械臂平移速度和转动速度，喷淋嘴可以迅速并均匀的将清洗液喷射在晶片表面。
2.根据权利要求1所述的改善大尺寸晶片腐蚀清洗中喷液效率装置，其特征在于，所述喷淋臂包括机械臂和喷淋嘴。
3.根据权利要求1所述的改善大尺寸晶片腐蚀清洗中喷液效率装置，其特征在于，所述机械臂内部为分立的输液管路，根据需要，所述输液管路上可接兆声头。
4.根据权利要求1所述的改善大尺寸晶片腐蚀清洗中喷液效率装置，其特征在于，所述机械臂可前后水平移动和平面内左右转动。
5.根据权利要求1所述的改善大尺寸晶片腐蚀清洗中喷液效率装置，其特征在于，所述喷淋嘴连接清洗液输送管，所述喷淋嘴出口处装有液体出射控制垫片。
6.根据权利要求1所述的改善大尺寸晶片腐蚀清洗中喷液效率装置，其特征在于，所述液体出射控制垫片为多孔状弯曲结构，所述出液孔形包含但不限于长方形、正方形、扁圆口形、圆形、椭圆形。
7.一种改善大尺寸晶片腐蚀清洗中喷液效率的方法，其特征在于，包括下述步骤：
步骤一、晶片固定装置放好待清洗晶片；
步骤二、设置好各类清洗液喷液时间，设置喷淋臂前后移动速度，设置喷淋臂平面内摆动速度，设置晶片旋转速度；
步骤三、开始晶片清洗，清洗液喷射轨迹为进动扇形，随着晶片的旋转而迅速布满晶片表面；
步骤四、设定时间运行结束，自动关闭步骤二所设参量开关，完成一种清洗液清洗过程。
8.根据权利要求7所述的改善大尺寸晶片腐蚀清洗中喷液效率的方法，其特征在于，所述步骤一中晶片固定方式为真空吸附或四周卡口。
9.根据权利要求7所述的改善大尺寸晶片腐蚀清洗中喷液效率的方法，其特征在于，所述步骤三中清洗液喷射轨迹由喷淋臂的前后移动和平面内左右摆动共同决定，针对不同尺寸的晶片可以设置不同的移动范围和摆动角度。
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