CN111336792A - 一种干燥微水珠的腔体 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种干燥微水珠的腔体，所述微水珠含有腐蚀性、挥发性液体。其腔体包括腔体基座、密封罩、晶圆检测传感器、晶圆升降系统及加热盘，其中，所述密封罩安装于所述腔体基座上，在其一个竖直面设有自动门来传送晶圆，所述腔体基座设置有排风接口，所述排风接口与厂务酸碱排风系统相连接，所述晶圆升降系统包括传动机构和顶针，所述传动机构安装于所述腔体基座上，所述顶针与所述传动机构相连接，所述传动机构带动所述顶针穿透所述加热盘升降，使晶圆在所述加热盘上升降，所述晶圆检测传感器位于所述密封罩外顶部，用于检测所述加热盘上是否有晶圆以及晶圆是否与水平面平行。本发明的干燥微水珠的腔体有效降低了生产成本，提高了工艺稳定性。

Description

一种干燥微水珠的腔体
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种干燥微水珠的腔体。
背景技术
摩尔定律强势推动下以FinFET(鳍式场效应晶体管)为主的14纳米代高性能、低功耗器件早已进入我们的生活，但是很少人知道要制造如此强大的器件需要引入大量新的化学元素，更少人知道因为引入“新”的元素对芯片加工厂污染监控难度达到空前的难度。因为每个元素对硅基器件的影响各不相同，有些是必须的加入去实现功能，有些是无意中带入成为降低、杀死器件的污染源，所以所有可能涉及到的元素要严格监控。在元素周期表中，金属元素占大部分，而且其活泼化学、物理性能，大部分情况下成为沾污，在污染监控工作中称之为金属沾污。之前主流的在线金属沾污检测仪器全反射荧光光谱分析仪(TXRF)对钠、镁、铝等元素的检测底线是近1E11原子/厘米2，对铁、铜等检测底线是1E9原子/厘米2，以上这些重点监控元素因加入的工序不一样，有时候成为降低、杀死器件的主凶，然而TXRF本身已经满足不了元素污染监控需求(≥1E9原子/厘米2)。为了弥补TXRF的高检测底线，VPD(气相分解金属沾污收集系统)引入了在线监测辅助型仪器里面，VPD的作用是用气相的氟化氢蒸汽腐蚀晶圆表面的自然氧化层，使其亲水表面变成疏水。然后用特殊的液体收集液以扫描晶圆的方式把散落在整个晶圆表面的金属沾污收集到一个点上，配合TXRF做测试。因为晶圆表面和那一个收集点有面积上的数量级比例关系，所以几乎所有元素的晶圆级检测底线降了2个数量级，这样大大提升了TXRF机台的测试灵敏度(100倍以上)。VPD沾污收集过程主要有三步：首先，气相氟化氢腐蚀待检测样品表面的自然氧化层，使其亲水表面疏水化；然后，特制的扫描液在待检测晶圆上收集各种分散的金属沾污到一点；最后，干燥含金属沾污的扫描液待做TXRF分析。一般在扫描腔完成扫描以后，机械手带着微水珠的疏水晶圆移动到干燥腔干燥晶圆上的微水珠并形成干燥痕迹待TXRF分析。
因为待干燥的扫描液微水珠极易在疏水的晶圆表面移动，而且干燥含氢氟酸等的扫描液会挥发出剧毒的氟化氢气体，所以对干燥工艺的要求非常高。因为失去微水珠(离开晶圆)或者微水珠的位置有严重的位移的话，后续TXRF分析就无法正常进行，所以除了跟机械手有关的步骤以外，在送片的几个步骤中对干燥腔各个模块的精度及相互配合非常重要。而且考虑到，微水珠是含氢氟酸等腐蚀性液体，所以对热台和腔室材质的要求也非常高。现有的干腔室，无论在腔体大小、腔室成本、晶圆位移报警等方面无法同时满足需要。
发明内容
为了解决上述问题，本发明公开一种干燥微水珠的腔体，所述微水珠含有腐蚀性、挥发性液体，包括腔体基座，密封罩、晶圆检测传感器、晶圆升降系统及加热盘，其中，所述密封罩安装于所述腔体基座上，其一个竖面设有自动门来传送晶圆，所述腔体基座设置有排风接口，所述排风接口与厂务酸碱排风系统相连接，所述晶圆升降系统包括传动机构和顶针，所述传动机构安装于所述腔体基座上，所述顶针与所述传动机构相连接，所述传动机构带动所述顶针穿透所述加热盘升降，使晶圆在所述加热盘上升降，所述晶圆检测传感器位于所述密封罩外顶部，用于检测所述加热盘上是否有晶圆以及晶圆是否与水平面平行。
本发明的干燥微水珠的腔体中，优选为，所述密封罩的材质为玻璃、石英或聚氯乙烯。
本发明的干燥微水珠的腔体中，优选为，所述加热盘的材质为铝，镀有特氟龙层并进行了粗糙化处理，以防止晶圆在加热盘表面移动。
本发明的干燥微水珠的腔体中，优选为，所述加热盘上表面沿直径方向设置有至少一道凹槽。
本发明的干燥微水珠的腔体中，优选为，所述加热盘中心设置有通孔，在晶圆下降时辅助排气。
本发明的干燥微水珠的腔体中，优选为，所述通孔直径为1～5mm。
本发明的干燥微水珠的腔体中，优选为，所述加热盘设置有凹槽的位置与晶圆不相接触，进行干燥工艺时，晶圆不接触加热盘的部分的温度比接触加热盘的部分的温度低，晶圆中心与周边形成温度梯度，使晶圆干燥时痕迹趋于圆形。
本发明的干燥微水珠的腔体中，优选为，所述腐蚀性液体为氢氟酸、盐酸、硝酸、双氧水的一种或其混合溶液。
本发明的干燥微水珠的腔体中，优选为，所述密封罩与所述腔体基座不完全密封，在进行干燥工艺时与厂务酸碱排风系统接通，保证有毒气体及时排出。
本发明的干燥微水珠的腔体有效降低了生产成本，提高了工艺稳定性，
附图说明
图1是本发明的干燥微水珠的腔体的示意图。
图2是加热盘的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。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前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“垂直”“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，在下文中描述了本发明的许多特定的细节，例如器件的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清楚地理解本发明。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本发明。除非在下文中特别指出，器件中的各个部分可以由本领域的技术人员公知的材料构成，或者可以采用将来开发的具有类似功能的材料。
图1是本发明的干燥微水珠的腔体的示意图。如图1所示，干燥微水珠的腔体包括腔体基座1，密封罩2、晶圆检测传感器3、晶圆升降系统4及加热盘5，其中，密封罩2安装于腔体基座1上，密封罩2的一个竖面设有自动门来传送晶圆，腔体基座1设置有排风接口11，排风接口11与厂务酸碱排风系统相连接。密封罩2与腔体基座1不完全密封，在进行干燥工艺时与厂务酸碱排风系统接通保证有毒气体及时排出。晶圆升降系统4包括传动机构41和顶针42，传动机构41安装于腔体基座1上，顶针42与传动机构41相连接，能够穿透加热盘5升降运动，传动机构41带动顶针42升降，使晶圆在加热盘5上升降，晶圆检测传感器3位于密封罩2外的顶部，从而避免被腐蚀性液体影响，用于检测加热盘5上是否有晶圆以及晶圆是否与水平面平行。
本发明所称微水珠含有腐蚀性、挥发性液体，腐蚀性、挥发性液体例如是氢氟酸、盐酸、硝酸、双氧水的一种或其混合溶液。考虑到腔室成本，密封罩采用相对较为便宜、耐氟化氢腐蚀、而且透明的玻璃、石英、聚氯乙烯等。加热盘采用相对较为便宜、耐氟化氢腐蚀的铝，镀有特氟龙层并进行了粗糙化处理，以防止晶圆在加热盘表面移动。加热盘是通过电阻丝加热并由两个互补的热偶感应及控制工艺温度。顶针采用镀特氟龙的铝或者陶瓷等制作。
因为传输过程中很容易丢水珠，所以，本发明中利用晶圆检测传感器3辅助判断晶圆在送片的传输过程后是否与水平面平行。该晶圆检测传感器3为激光光电传感器，通过发射激光到光滑表面如晶圆的抛光面后，接受其反射信号来判断晶圆是否在腔体内，以及晶圆位置是否与加热盘平行。如果晶圆不在加热盘5上，激光发射的信号无法在粗糙的加热盘表面上反射。如果晶圆在送片以后中失去平衡，晶圆检测传感器3无法接受反射信号，第一时间报警，并提示该晶圆所需工艺作废。另外，如果遇到意外停电，晶圆检测传感器3可以检测是否已经有一个晶圆在干燥腔里，这样能防止意外停电恢复以后，人为的判断腔体里有没有晶圆，机械手向腔体送片时造成传输冲突。
晶圆在随着顶针下降至加热盘表面时，会挤压晶圆与加热盘表面间的空气，在空气的作用下，导致晶圆产生被动位移。为了解决该问题，在本发明的优选实施方式中，加热盘5上表面沿直径方向设置有凹槽51作为气流通道，在晶圆通过顶针下降时，能够及时排出空气，如图2所示。图2中示出的加热盘表面的凹槽数量为三个，但是本发明不限定于此，至少是一个以上。另外，在所述加热盘中心设置有通孔52，通孔的直径优选为1～5mm，在晶圆下降时辅助排气。此外，由于加热盘中设置有凹槽的位置与晶圆不相接触，进行干燥工艺时，晶圆不接触加热盘的部分的温度比接触加热盘的部分的温度低，晶圆中心与周边形成一定的温度梯度，使晶圆干燥时痕迹趋于圆形，而且痕迹会有一定范围内的收缩，有利于TXRF分析。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种干燥微水珠的腔体，所述微水珠含有腐蚀性、挥发性液体，其特征在于，
包括腔体基座、密封罩、晶圆检测传感器、晶圆升降系统及加热盘，其中，所述密封罩安装于所述腔体基座上，其一个竖直面设有自动门来传送晶圆，所述腔体基座设置有排风接口，所述排风接口与厂务酸碱排风系统相连接，所述晶圆升降系统包括传动机构和顶针，所述传动机构安装于所述腔体基座上，所述顶针与所述传动机构相连接，所述传动机构带动所述顶针穿透所述加热盘升降，使晶圆在所述加热盘上升降，所述晶圆检测传感器位于所述密封罩外顶部，用于检测所述加热盘上是否有晶圆以及晶圆是否与水平面平行。
2.根据权利要求1所述的干燥微水珠的腔体，其特征在于，
所述密封罩的材质为玻璃、石英或聚氯乙烯。
3.根据权利要求1所述的干燥微水珠的腔体，其特征在于，
所述加热盘的材质为铝，镀有特氟龙层并进行了粗糙化处理，以防止晶圆在加热盘表面移动。
4.根据权利要求1所述的干燥微水珠的腔体，其特征在于，
所述加热盘上表面沿直径方向设置有至少一道凹槽。
5.根据权利要求1所述的干燥微水珠的腔体，其特征在于，
所述加热盘中心设置有通孔，在晶圆下降时辅助排气。
6.根据权利要求5所述的干燥微水珠的腔体，其特征在于，
所述通孔直径为1～5mm。
7.根据权利要求1所述的干燥微水珠的腔体，其特征在于，
所述加热盘设置有凹槽的位置与晶圆不相接触，进行干燥工艺时，晶圆不接触加热盘的部分的温度比接触加热盘的部分的温度低，晶圆中心与周边形成温度梯度，使晶圆干燥时痕迹趋于圆形。
8.根据权利要求1所述的干燥微水珠的腔体，其特征在于，
所述腐蚀性、挥发性液体为氢氟酸、盐酸、硝酸、双氧水的一种或其混合溶液。
9.根据权利要求1所述的干燥微水珠的腔体，其特征在于，
所述密封罩与所述腔体基座不完全密封，在进行干燥工艺时与厂务酸碱排风系统接通，保证有毒气体及时排出。
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