CN110648945A - 一种吹干衬底的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种吹干衬底的装置和方法，用以减少衬底吹干过程中的损伤，提高衬底利用率和衬底表面质量。所述吹干衬底的装置，包括第一柜体和第二柜体，所述第一柜体嵌入所述第二柜体中，其中：所述第一柜体的上表面安装有吸附盘，所述吸附盘用于放置待吹干的衬底，所述吸附盘上设置有吸附孔，所述衬底的位置与所述吸附孔的位置相对；所述第二柜体内部放置有真空泵，所述真空泵的进气口与所述第一柜体连接，所述真空泵通过控制电路板与设置于所述第二柜体外表面的控制开关连接，所述控制开关用于控制所述真空泵的开启和关闭。

Description

一种吹干衬底的装置和方法
技术领域
本发明涉及材料制备技术领域，尤其涉及一种吹干衬底的装置和方法。
背景技术
外延生长是材料制备技术的一种。在外延技术中，液相外延(LPE)、分子束外延(MBE)、金属有机气相沉积(MOCVD)和普通的气相外延(CVD)已成为半导体单晶材料生长的主流技术。外延生长的原理就是在衬底上沉积一定厚度的晶体薄膜，因此衬底的表面质量，即晶格质量、表面态、表面损伤层、表面缺陷、表面洁净程度等，尤其是外延工艺前衬底表面洁净程度，均会对外延后的晶体材料质量产生影响。
由于外延生长相当于衬底晶格的“近似”复制，工艺前若衬底表面存在杂质则会直接影响外延后的晶体材料质量。衬底在用于外延工艺前要经过预处理，包括但不限于粗磨、细磨、化学抛光、清洗、腐蚀(表面氧化层/应力层去除)等。在这些加工过程中，需要将清洗和腐蚀后的衬底吹干用于外延工艺，因此衬底清洗和腐蚀是外延使用前衬底处理的最后一步，也是最影响衬底表面洁净程度的步骤。
现有的衬底吹干方式主要为人工夹取吹干，即利用镊子将待吹干的衬底固定于垫纸上，用气枪将衬底上的试剂快速吹干。这种吹干方式不仅效率不高、工艺一致性无法保证，且由于吹干时需用力夹住衬底，会对软脆衬底造成损伤，既降低衬底的利用率，又影响衬底的表面质量。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有的衬底吹干方法中，容易造成衬底损伤，降低衬底利用率和衬底表面质量的问题，提供一种吹干衬底的装置和方法。
本发明采用的技术方案是提供一种吹干衬底的装置和方法，包括第一柜体和第二柜体，其中：
所述第一柜体的上表面安装有吸附盘，所述吸附盘用于放置待吹干的衬底，所述吸附盘上设置有吸附孔，所述衬底的位置与所述吸附孔的位置相对；
所述第二柜体内部放置有真空泵，所述真空泵的进气口与所述第一柜体连接，所述真空泵通过控制电路板与设置于所述第二柜体外表面的控制开关连接，所述控制开关用于控制所述真空泵的开启和关闭。
在一种可能的实施方式中，所述第一柜体的上表面四周还设置有试剂回收孔，所述第一柜体下表面设置废液排出口，所述废液排出口与所述第二柜体内设置的废液回收瓶连接，所述废液回收瓶用于通过所述废液排出口收集吹干衬底过程中产生的废液试剂。
在一种可能的实施方式中，所述废液回收瓶中设置有液面传感器；所述液面传感器通过控制电路板与设置于所述第二柜体表面的液面指示灯连接，在所述液面传感器检测到废液回收瓶液面高度达到预设高度时，向所述液面指示灯发送控制信号，控制所述液面指示灯亮起。
在一种可能的实施方式中，所述第二柜体的侧面设置有排风孔。
在一种可能的实施方式中，所述第一柜体的上表面上还设置有气动吹尘枪放置孔，用于放置气动吹尘枪。
在一种可能的实施方式中，所述第二柜体外表面还设置有吸附力调节阀，所述吸附力调节阀通过控制电路板与所述真空泵连接，用于控制所述真空泵抽力强度。
本发明还提供一种吹干衬底的方法，应用于上述的吹干衬底的装置中，所述方法包括：
将待吹干的衬底放置于所述吸附盘上，所述衬底在所述吸附盘上的位置与所述吸附孔相对；
通过所述控制开关开启所述真空泵，将所述衬底吸附于所述吸附盘上；
利用气动吹尘枪吹干所述衬底。
在一种可能的实施方式中，在将所述衬底放置于所述吸附盘上之前，所述方法，还包括：
开启排风口。
在一种可能的实施方式中，在利用气动吹尘枪吹干所述衬底之后，还包括：
关闭所述排风口。
在一种可能的实施方式中，本发明提供的吹干衬底的方法，还包括：
如果设置于第二柜体上的液面指示灯亮起，则取出废液回收瓶，排空所述废液回收瓶中的液体后，将所述废液回收瓶放置回所述第二柜体中。
采用上述技术方案，本发明至少具有下列优点：
本发明所述的吹干衬底的装置和方法，通过带有真空功能的开有多个吸附孔的吸附盘将待吹干衬底进行固定吹干，对待吹干衬底的尺寸及形状没有限制，而且，避免了人工夹取吹干衬底造成的崩边、裂片和吹飞等问题，从而形成衬底吹干工艺的标准操作，有效提高衬底的表面质量和衬底吹干工艺的一致性，降低外延使用时薄膜材料表面缺陷密度，提高外延薄膜质量。
附图说明
图1为本发明实施例的吹干衬底的装置俯视示意图；
图2为本发明实施例的第二柜体正视示意图；
图3为本发明实施例的第二柜体正视剖面示意图；
图4为本发明实施例的吹干衬底的装置的三维示意图；
图5为本发明实施例的吹干衬底的方法的实施流程示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明进行详细说明如后。
发明人发现，目前衬底吹干工艺多采用人工夹取吹干的方式，即人工利用镊子夹住待吹干的衬底，用气枪将衬底吹干。这种方式对衬底的尺寸、形状有一定要求，对于大尺寸及不规则形状的衬底存在夹取困难的问题。另外，由于待吹干的衬底多为软脆材料，用这种夹取吹干的方式由于夹取力度的把握不当容易造成衬底崩边、裂片、吹飞等问题。这样不仅造成衬底损坏、浪费而且崩边后的残渣若留在衬底表面则易造成衬底表面划伤及外延后薄膜表面缺陷存在。
人工夹取吹干衬底的方式，由于操作人员熟练程度及操作手法的不同，无法保证衬底吹干工艺的一致性，使得衬底表面质量无法保证。另外，人工夹取衬底吹干的方式需将待吹干衬底下侧放置吸收衬底试剂的垫纸，在吹干衬底时该垫纸受到气动吹尘枪的作用四周翻起，会在衬底表面留下灰尘，且易在衬底表面造成试剂回流、残留，以上均会使得衬底的表面质量下降，进而影响外延使用的效果。
有鉴于此，本发明实施例提供了一种吹干衬底的装置和方法，用于衬底的吹干工艺中，解决该工艺尺寸、形状受限，以及衬底崩边、裂片、吹飞、试剂残留等问题，提高操作环境安全性及工艺的一致性。
本发明实施例提供的吹干衬底的装置，包括第一柜体和第二柜体，具体实施时，第一柜体和第二柜体可以分离设置，或者第一柜体也可以嵌入在第二柜体中，本发明实施例对此不进行限定。
如图1、图2和图3所示，其分别为本发明实施例提供的吹干衬底的装置结构俯视示意图、第二柜体正视示意图和第二柜体正视剖面示意图。第一柜体的上表面3安装有吸附盘1，吸附盘1用于放置待吹干的衬底，吸附盘1上设置有吸附孔6，衬底的位置与吸附孔6相对。吸附盘可以设置于第一柜体上表面的中间位置，其形状可以根据实际需要设计，例如可以为圆形，也可以为方形，本发明实施例对此不进行限定。
具体实施时，可以根据待吹干衬底的大小在吸附盘1上开多个吸附孔6，保证吹干衬底时的吸附牢固度，有效防止吹飞。
需要说明的是，具体实施时，第一柜体为密封设计。
第二柜体4内放置有真空泵13，真空泵13的进气口与第一柜体连接，用于对第一柜体进行抽真空操作。真空泵13通过控制电路板与设置于第二柜体4外表面的控制开关8连接，控制开关用于控制真空泵的开启和关闭。本发明实施例中，可以通过电路板、电线等物品将真空泵本身的开关外置，实现真空泵13与控制开关8的连接。
根据本发明实施例提供的吹干衬底的装置，在吹干衬底的工艺中，将衬底放置于吸附盘6上，衬底的位置与吸附盘6上的吸附孔相对，通过控制开关8开启真空泵13，对第一柜体进行抽真空操作，从而使得衬底吸附于吸附盘6上。
上述衬底吹干的工艺中，不需要在衬底下放置大于衬底尺寸的垫纸，因此，可有效防止垫纸翻飞引入的灰尘。另外，根据本发明实施例提供的衬底吹干的装置，还可以根据衬底的种类、性质和尺寸等调整吸附盘的大小以及吸附孔的多少和吸附力的强弱等，可以有效形成同一类衬底吹干工艺的标准操作，进而保证工艺的一致性。采用本发明实施例提供的吹干衬底的装置吹干的衬底，表面质量良好，经过水平液相外延所得的碲镉汞薄膜表面缺陷明显减少，相较于常规手动夹取吹干衬底的方法，无崩边、裂片、吹飞等现象出现，保证了衬底的利用率。
在一种可能的实施方式中，第一柜体的上表面四周还可以设置有试剂回收孔7，具体地，试剂回收孔7可以设置于吸附盘1的四周，第一柜体的下表面设置有废液排出口，废液排出口与第二柜体内设置的废液回收瓶11连接，废液回收瓶11用于通过废液排出口收集吹干衬底过程中产生的废液试剂。通过第一柜体设置的试剂回收孔和第二柜体设置的废液回收瓶对吹干过程中产生的废液试剂进行回收，避免了吹干衬底时衬底表面上废液回流，造成衬底表面污染。
在一种可能的实施方式中，在废液回收瓶11中还设置有液面传感器12，液面传感器通过控制电路板与设置于第二柜体表面的液面指示灯9连接，在液面传感器12检测到废液回收瓶液面高度达到预设高度时，向液面指示灯9发送控制信号，控制液面指示灯9亮起，以提醒操作人员清理废液回收瓶11内的废液试剂。
在一种可能的实施方式中，在第二柜体的侧面设置有排风孔5，用于防止废液回收瓶11中的废液试剂挥发，造成环境污染，保证操作环境洁净。
在一种可能的实施方式中，第一柜体的上表面3上还设置有气动吹尘枪放置孔2，用于放置气动吹尘枪。
在一种可能的实施方式中，第二柜体外表面还设置有吸附力调节阀10，所述吸附力调节阀10通过控制电路板与所述真空泵13连接，用于控制真空泵13抽力强度，由此，调节吸附力强度。
具体实施时，根据泵种的差异，具体实现的方式可能也不一样，如水环真空泵可以通过控制进水量与水环厚度实现抽速、真空度的调节，喷射泵可以改变工作介质的压力，螺杆真空泵可以通过变频，油封泵通过气镇等等。一般来说，可以通过如下两种方式来实现：一是流量控制，即通过各种方式对进气量的调节实现对真空泵的工作压力调节，保证其稳定水平。另一个则是阀门控制，如通过在抽气口安装调节阀等，进行真空泵工作压力调节控制。
实际应用中，阀门控制的适应性更为广泛，在平常使用中也更为常见。如节流阀、放气阀等调节阀等等，根据调节的参数不同，可在真空系统中选择合适的阀门来实现对真空泵的工作压力调节。节流阀是通过流量的控制实现真空泵负压调节；放气阀的原理，是通过掺气来降低真空度；其他的还有针阀、电磁阀等，另外有些调节阀则可以实现除流量以外的压力、温度等多参数的调节。
如图4所示，其为本发明实施例提供的吹干衬底的装置的三维示意图。
本发明实施例提供的吹干衬底的装置，在衬底吹干工艺中，利用带有真空功能的开有多个吸附孔的吸附盘将待吹干衬底进行固定吹干，该设计既对待吹干衬底的尺寸及形状没有限制，又有效避免了人工夹取吹干造成的崩边、裂片、吹飞等问题。另外，通过配备废液回收瓶及排风口对废液进行回收，既防止了吹干衬底时衬底表面上废液回流，造成衬底表面污染，又有效防止了试剂挥发造成的环境污染。由此，基于本发明实施例提供的吹干衬底的装置实现的衬底吹干工艺，可形成衬底吹干工艺的标准操作，可有效提高衬底的表面质量和衬底吹干工艺的一致性，降低外延使用时薄膜材料表面缺陷密度，提高外延薄膜质量。
基于上述的吹干衬底的装置，本发明实施例还提供了一种吹干衬底的方法，如图5所示，可以包括以下步骤：
S51、将待吹干的衬底放置于所述吸附盘上，衬底在吸附盘上的位置与吸附盘上的吸附孔相对。
具体实施时，按照相应的工艺步骤对衬底进行清洗、腐蚀等工艺，完成上述工艺之后，将待吹干的衬底放置于吸附盘上，衬底在吸附盘上的位置与吸附孔相对。
S52、通过控制开关开启真空泵，将衬底吸附于吸附盘上。
本步骤中，打开真空泵控制开关，开始对第一柜体进行抽真空操作，将衬底吸附在吸附盘上。
S53、利用气动吹尘枪吹干衬底。
本步骤中，将气动吹尘枪放置于第一柜体上表面设置的气动吹尘枪放置孔上，用气动吹尘枪对吸附盘上的待吹干衬底进行吹干，衬底上的废液试剂通过试剂回收孔流入废液回收瓶中。
具体实施时，吹干后，关闭真空泵控制开关，将吹干后的衬底从吸附盘上取下，放置于相应器皿中待用。
具体实施时，在将所述衬底放置于所述吸附盘上之前，所述方法，还可以包括如下步骤：开启排风口。相应地，在在利用气动吹尘枪吹干所述衬底之后，还可以包括步骤：关闭所述排风口。
经过上述步骤，如果设置于第二柜体上的液面指示灯亮起，表面废液回收瓶内的废液达到相应高度，打开第二柜体，将废液回收瓶取出，处理收集的废液后，将废液回收瓶放回第二柜体中。
本发明实施例提供的吹干衬底的方法，可以有效改善该工艺过程的一致性及衬底表面的洁净程度，提高工艺过程的安全性和生产效率，在外延生长后的薄膜表面缺陷方面有良好改善。
通过具体实施方式的说明，应当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效得以更加深入且具体的了解，然而所附图示仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。

Claims (10)

1.一种吹干衬底的装置，其特征在于，包括第一柜体和第二柜体，其中：
所述第一柜体的上表面安装有吸附盘，所述吸附盘用于放置待吹干的衬底，所述吸附盘上设置有吸附孔，所述衬底的位置与所述吸附孔的位置相对；
所述第二柜体内部放置有真空泵，所述真空泵的进气口与所述第一柜体连接，所述真空泵通过控制电路板与设置于所述第二柜体外表面的控制开关连接，所述控制开关用于控制所述真空泵的开启和关闭。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一柜体的上表面四周还设置有试剂回收孔，所述第一柜体下表面设置废液排出口，所述废液排出口与所述第二柜体内设置的废液回收瓶连接，所述废液回收瓶用于通过所述废液排出口收集吹干衬底过程中产生的废液试剂。
3.根据权了要求2所述的装置，其特征在于，所述废液回收瓶中设置有液面传感器；所述液面传感器通过控制电路板与设置于所述第二柜体表面的液面指示灯连接，在所述液面传感器检测到废液回收瓶液面高度达到预设高度时，向所述液面指示灯发送控制信号，控制所述液面指示灯亮起。
4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第二柜体的侧面设置有排风孔。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一柜体的上表面上还设置有气动吹尘枪放置孔，用于放置气动吹尘枪。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第二柜体外表面还设置有吸附力调节阀，所述吸附力调节阀通过控制电路板与所述真空泵连接，用于控制所述真空泵抽力强度。
7.根据权利要求1～6任一项中所述的装置，其特征在于，所述第一柜体嵌入在所述第二柜体中。
8.一种吹干衬底的方法，其特征在于，应用于权利要求1～7任一权利要求所述的装置中，所述方法包括：
将待吹干的衬底放置于所述吸附盘上，所述衬底在所述吸附盘上的位置与所述吸附孔相对；
通过所述控制开关开启所述真空泵，将所述衬底吸附于所述吸附盘上；
利用气动吹尘枪吹干所述衬底。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在将所述衬底放置于所述吸附盘上之前，所述方法，还包括：
开启排风口。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在利用气动吹尘枪吹干所述衬底之后，还包括：
关闭所述排风口。
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