CN112090843A - 一种用于清洗硅片的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种用于清洗硅片的装置，属于硅片加工领域。该装置可以包括：槽体，所述槽体限定出用于容纳清洗液的清洗液容纳空间，并且所述槽体具有用于将所述硅片放入到所述清洗液容纳空间中或将所述硅片从所述清洗液容纳空间取出的水平的槽体开口，其中，所述清洗液含有用于清洗所述硅片的易挥发性化学清洗剂；以及罩盖，所述罩盖构造成密闭所述槽体开口以避免因所述槽体周围的EFU气体流通造成的所述清洗液上方较强的空气流动，从而抑制所述易挥发性化学清洗剂的挥发。通过该装置能够抑制清洗液中的化学清洗剂的浓度的降低，提高清洗液浓度的稳定性进而提高了对硅片的清洗效果，并且能够减少化学品的消耗。

Description

一种用于清洗硅片的装置
技术领域
本发明涉及硅片加工领域，尤其涉及一种用于清洗硅片的装置。
背景技术
槽式清洗是硅片的主要清洗方式，通过槽中的含有化学清洗剂的清洗液和硅片表面发生系列化学反应从而减少硅片表面的金属和颗粒含量。
图1中示出了现有的用于清洗硅片W的装置10A的示意图。如图1所示，该装置10A可以包括清洗槽110A，待清洗的硅片W放置在清洗槽110A中并通过清洗槽110A中的清洗液被清洗。可以理解的是，随着清洗过程的进行，清洗槽110A中的清洗液的洁净度会降低，不再能够达到所期望的对硅片的清洗效果，因此清洗槽110A中的清洗液需要进行循环过滤。具体地，洁净的清洗液可以借助循环泵(图1中未示出)被不断注入到清洗槽110A中，而使得清洗槽110A中的清洗液溢流至设置在清洗槽110A外围的溢流槽120A中，溢流槽120A中的清洗液会被过滤器(图1中未示出)过滤，经过滤后的洁净的清洗液借助循环泵被重新泵送至清洗槽110A中以对硅片W进行清洗，由此实现清洗槽110A中的清洗液的循环过滤。为了确保清洗环境的洁净，该装置10A还可以包括用于容纳清洗槽110A和溢流槽120A的外壳300A，并且还要向外壳300A中通入来自EFU(Equipment fan filter unit设备风扇过滤器单元)的洁净的EFU气体，其中，图1中通过浅色箭头示出了EFU气体的流动路径，如图1所示EFU气体从外壳300A上方的外壳开口O3A输入并从设置在外壳300A的底部处的排气口310A排出。此外，该装置10A通常还可以包括设置在外壳300A的外壳开口O3A上的罩盖200A，如图1所示，罩盖200A的中央部分为硅片W的进出通道，罩盖200A的外周部分呈网格状以便于EFU气体的流通，该装置10A也可以不包括任何罩盖。如在图1中示出的，通常清洗槽110A和溢流槽120A的高度一致，但均低于外壳300A或罩盖200A的高度。
目前用于清洗硅片W的清洗液主要包括SC-1和SC-2，其中，SC-1为氨水与双氧水的混合溶液，主要用于清洗有机物和颗粒，SC-2为盐酸与双氧水的混合溶液，主要用于清洗金属离子。上述两种清洗液都是易挥发的，氨水易挥发出作为化学清洗剂的氨气，盐酸易挥发出作为化学清洗剂的氯化氢气体，从而造成清洗液中化学清洗剂的浓度的下降。图1中通过深色箭头示出了挥发的化学清洗剂的流动路径，如图1所示，化学清洗剂经由清洗槽开口O1A和溢流槽开口O2A挥发并随EFU气体一起经由设置在外壳300A的底部处的排气口310A排出。
为了提高清洗液的清洗性能，除了合适的浓度外，还需要清洗液有较高的温度，比如SC-1和SC-2清洗液的清洗温度通常控制在40-60℃，相对于室温，较高的温度会有更好的清洗效果，然而也加剧了易挥发性化学清洗剂比如SC-1清洗液中的氨气以及SC-2清洗液中的氯化氢气体的挥发，从而加剧了清洗液中化学清洗剂的浓度的下降。
另外，EFU气体的流通也会使得清洗液上方的空气流动较强，由此加速了易挥发性化学清洗剂的挥发，从而加速了清洗液中化学清洗剂的浓度的下降。
而对于硅片清洗而言，清洗液中化学清洗剂的浓度稳定在设定规格范围内是清洗品质的重要保证，当化学清洗剂挥发较快时，清洗液浓度稳定性较差从而影响清洗效果，另外为了确保清洗效果的稳定性，需要通过不断补充新鲜液体来维持清洗液中含有的化学清洗剂的浓度的动态稳定，导致了化学品的消耗较大。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明实施例期望提供一种用于清洗硅片的装置，该装置能够抑制清洗液中的化学清洗剂的浓度的降低，从而提高清洗液浓度的稳定性进而提高对硅片的清洗效果，并由此减少化学品的消耗。
本发明的技术方案是这样实现的：
本发明实施例提供了一种用于清洗硅片的装置，该装置包括：
槽体，所述槽体限定出用于容纳清洗液的清洗液容纳空间，并且所述槽体具有用于将所述硅片放入到所述清洗液容纳空间中或将所述硅片从所述清洗液容纳空间取出的水平的槽体开口，其中，所述清洗液含有用于清洗所述硅片的易挥发性化学清洗剂；以及
罩盖，所述罩盖构造成密闭所述槽体开口以避免因所述槽体周围的EFU气体流通造成的所述清洗液上方较强的空气流动，从而抑制所述易挥发性化学清洗剂的挥发。
本发明实施例提供了一种用于清洗硅片的装置，通过设置密闭槽体开口的罩盖，容纳在清洗液容纳空间中的清洗液上方不会因槽体周围的EFU气体流动而产生较强的空气流动，由此抑制了清洗液中的化学清洗剂的浓度的降低，提高了清洗液浓度的稳定性进而提高了对硅片的清洗效果，并且能够减少化学品的消耗。
附图说明
图1为现有的用于清洗硅片的装置的示意图；
图2为本发明的实验过程中使用的实验装置的示意图；
图3为在使用图1中示出的现有的用于清洗硅片的装置容纳氨水的情况下氨水的浓度随时间变化的关系的曲线图；
图4为在使用图2中示出的实验装置容纳氨水的情况下氨水的浓度随时间变化的关系的曲线图；
图5为本发明实施例提供的一种用于清洗硅片的装置的示意图；
图6为本发明实施例提供的另一种用于清洗硅片的装置的示意图，其中装置的罩盖设置有冷凝管道；
图7为本发明实施例提供的另一种用于清洗硅片的装置的示意图，其中装置的槽体包括清洗槽和溢流槽；
图8为本发明实施例提供的另一种用于清洗硅片的装置的示意图，其中装置的罩盖设置有流动引导部；
图9为本发明实施例提供的另一种用于清洗硅片的装置的示意图，其中装置包括外壳；
图10为本发明实施例提供的另一种用于清洗硅片的装置的示意图，其中装置包括过滤器、循环泵、加热器和浓度测定计。
具体实施方式
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。
在清洗硅片的作业过程中，用于清洗硅片的清洗液的较高的温度再加上输送的EFU气体导致的清洗液上方较强的空气流动，使得清洗液中含有的例如氨气或氯化氢气体等挥发性清洗剂更容易挥发，进而使得清洗液的浓度的稳定性无法得到保证因而影响了清洗效果，而不断补充新鲜液体会产生化学品较大的消耗。
通过实验对比发现，如果将图1中示出的现有的用于清洗硅片W的装置10A的罩盖200A构造成密闭式，则能够极大地抑制清洗液中的易挥发性化学清洗剂的挥发，下文中将详细介绍实验对比过程。
实验条件1：使用现有的用于清洗硅片W的装置10A容纳可以作为清洗液的氨水，使氨水保持清洗作业过程中的较高温度，并且向外壳300A中通入EFU气体，清洗槽110A中没有放置硅片W并且装置10A不进行清洗作业。特别地，装置10A包括如前所述的这样的罩盖200A：罩盖200A的中央部分为硅片W的进出通道，罩盖200A的外周部分呈网格状以便于EFU气体的流通，或者不包括任何罩盖。
实验条件2：使用如图2中示出的实验装置10B容纳可以作为清洗液的氨水，该实验装置10B通过用密闭性罩盖200B代替图1中示出的现有的用于清洗硅片W的装置10A的罩盖200A获得，或者在装置10A不包括任何罩盖的情况下将密闭性罩盖200B设置在外壳300A的外壳开口O3A上获得，并且外壳300A中没有通入EFU气体，其他条件与实验条件1相同。其中，图2中通过箭头示出了挥发的化学清洗剂的流动路径，如图2所示，化学清洗剂经由清洗槽开口O1A和溢流槽开口O2A挥发并经由设置在外壳300A的底部处的排气口310A排出。
通过记录现有的用于清洗硅片W的装置10A中容纳的氨水的浓度以及实验装置10B中容纳的氨水的浓度随时间变化的关系，可以得到如图3和图4中示出的氨水的浓度随时间变化的关系的曲线图，在图3和图4中的坐标系中，横坐标表示时间，单位为小时，纵坐标表示氨水的浓度并且在初始状态下或起始时刻将氨水浓度设定为100。
如图3所示，在实验条件1的情况下，由于向外壳300A中通入了EFU气体，并且由于设置在外壳开口上的罩盖200A是非密闭性的，由此造成了氨水液面上方较强的空气流动，极大地加速了氨气的挥发，因此氨水浓度在经过两个小时之后下降了56％；如图4所示，在实验条件2的情况下，由于将密闭性罩盖200B设置在了外壳300A的外壳开口O3A上，防止了在氨水液面上方产生任何空气流动，因此氨水浓度在经过两个小时之后仅下降了32％。
由上述实验结果可见，对现有的用于清洗硅片W的装置10A进行改进，更具体地，为该装置10A构造密闭式罩盖以避免因EFU气体的流通造成的清洗液上方较强的空气流动，能够极大地抑制清洗液中的易挥发性化学清洗剂的挥发，由此保证清洗液的浓度的稳定性进而确保清洗效果，并且减小化学品的消耗。
基于此，参见图5，本发明实施例提供了一种用于清洗硅片W的装置10，该装置10可以包括：
槽体100，该槽体100限定出用于容纳清洗液的清洗液容纳空间S，如在图5中示出的，清洗液容纳空间S具体地包括清洗液占据的空间S1以及清洗液的液面与槽体100的顶部之间的空间S2，并且该槽体100具有用于将硅片W放入到清洗液容纳空间S中或将硅片W从清洗液容纳空间S取出的水平的槽体开口O，其中，清洗液含有用于清洗硅片W的易挥发性化学清洗剂；以及
罩盖200，该罩盖200构造成密闭槽体开口O以避免因所述槽体100周围的EFU气体流通造成的所述清洗液上方较强的空气流动，从而抑制所述易挥发性化学清洗剂的挥发，其中，图5中为了清楚地示出槽体100的形状以及槽体100的槽体开口O，分别通过实线和虚线示出了处于未将槽体开口O密闭的位置的罩盖200和处于将槽体开口O密闭的位置的同一罩盖200，其中罩盖200从未将槽体开口O密闭的位置沿图5中示出的箭头方向移动后到达将槽体开口O密闭的位置，其中，这里的“密闭”指的是槽体100限定出的清洗液容纳空间S无法通过槽体开口O与外界之间进行气体流通。
通过设置密闭槽体开口O的罩盖200，容纳在清洗液容纳空间S中的清洗液上方不会因槽体100周围的EFU气体流动而产生较强的空气流动，由此抑制了清洗液中的化学清洗剂的浓度的降低，提高了清洗液浓度的稳定性进而提高了对硅片W的清洗效果，并且能够减少化学品的消耗。
尽管通过提供密闭槽体开口O的罩盖200能够极大地抑制易挥发性化学清洗剂的挥发，然而如在图5中示出的，槽体100限定出的清洗液容纳空间S除了包括清洗液占据的空间S1以外，还包括清洗液的液面与槽体100的槽体开口O之间的空间S2，而易挥发性化学清洗剂能够挥发到该空间S2中，同样会导致清洗液中的化学清洗剂的浓度下降。为了克服这一问题，在本发明的优选实施方式中，参见图6，罩盖200设置有冷凝管道CP，该冷凝管道CP构造成将从清洗液中挥发的化学清洗剂冷凝在罩盖200的面对清洗液的表面上，冷凝的化学清洗剂在积累到一定程度以后会在重力的作用下落回到清洗液中，从而实现对挥发的化学清洗剂进行重复使用。由此进一步提高了清洗液浓度的稳定性进而进一步提高了对硅片W的清洗效果。比如可以向冷凝管道CP中定期通入或通入循环的冷却水，以使罩盖200的面对清洗液的表面保持低温，从而将从清洗液中挥发的化学清洗剂冷凝于其上。冷凝管道CP也可以作为冷却回路的蒸发器部分，以提供比冷却水更低的温度，从而增强冷凝效果。
参见图7，在本发明的优选实施方式中，与图1中示出的现有的用于清洗硅片W的装置10A一样，根据本发明的用于清洗硅片W的装置10的槽体100可以包括清洗槽110和设置在清洗槽110外围的溢流槽120，在这种情况下前述的槽体O开口包括清洗槽110的清洗槽开口O1和溢流槽的溢流槽开口O2，其中，待清洗的硅片W可以被放置在清洗槽110中，其中，溢流槽120可以接收从清洗槽开口O1溢流的清洗液，并且溢流槽120中的清洗液可以经过滤后重新回流至清洗槽110中，从而实现放置有硅片W的清洗槽110中的清洗液的循环过滤，其中，罩盖200封闭溢流槽开口O2并与溢流槽120一起将清洗槽110围闭。这里的“封闭”表示溢流槽开口O2可以以与罩盖200直接接触的方式被罩盖200密闭，而清洗槽开口O1则可以与罩盖200直接接触的方式被罩盖200密闭，也可以不与罩盖200接触而是通过罩盖200与溢流槽120形成的围闭体而被密闭。
在槽体100包括清洗槽110和溢流槽120的情况下，如上所述待清洗的硅片W被放置在清洗槽110中，如果冷凝的化学清洗剂在重力的作用下落入到清洗槽110中，则有可能直接落在硅片W上，造成对硅片W的过度腐蚀，而如果冷凝的化学清洗剂能够全部落入到溢流槽120中，则可以避免上述情况的发生。因此，在本发明的优选实施方式中，参见图8，罩盖200设置有流动引导部210，该流动引导部210构造成引导冷凝的化学清洗剂流动至溢流槽120中。例如，如图8所示，流动引导部210可以是从罩盖200的下表面凸起并且朝向溢流槽120的竖向槽壁与清洗槽110的竖向槽壁之间的空间渐缩的凸脊。
为了保证清洗环境的清洁，参见图9，在本发明的优选实施方式中，与图1中示出的现有的用于清洗硅片W的装置10A一样，根据本发明的用于清洗硅片W的装置10还可以包括用于容纳清洗槽110和溢流槽120的外壳300，其中，外壳300具有用于硅片W的放入和取出的水平的外壳开口O3，并且其中，罩盖200被装配至外壳开口O3，同时如在图7中示出的那样封闭溢流槽开口O2并与溢流槽120一起将清洗槽110围闭。
为了保证EFU气体能够通入到外壳300中以实现清洗环境的洁净，在本发明的优选实施方式中，同样参见图9，罩盖200的介于溢流槽开口O2与外壳开口O3之间的外周部分220呈网格状以使得洁净空气能够在溢流槽120与外壳300之间流通，以使EFU气体从外壳300的外壳开口O3通入并从外壳底部的排气口310排出，从而实现清洗环境的清洁，其中，在图9中通过浅色箭头示出了EFU气体在装置10中的流动路径。
在根据本发明的用于清洗硅片W的装置10包括外壳300的情况下，罩盖200可以呈多种形状，只要能够实现罩盖200可以被装配至外壳开口O3的同时封闭溢流槽开口O2即可，然而，在本发明的优选实施方式中，同样参见图9，外壳开口O3与溢流槽开口O2处于相同高度处，并且清洗槽开口O1低于外壳开口O3或溢流槽开口O2，使得罩盖200能够呈平板状，由此便于罩盖200的设计和制造。
参见图10，在本发明的优选实施方式中，用于清洗硅片W的装置10还可以包括过滤器400，溢流槽120接收的清洗液经过过滤器400过滤后回流至清洗槽110，由此实现清洗槽110中的清洗液的循环过滤，保证清洗槽110中的清洗液的洁净程度，进而保证对硅片W的清洗效果。
同样参见图10，在本发明的优选实施方式中，用于清洗硅片W的装置10还可以包括循环泵500，经过过滤器400过滤的清洗液借助循环泵500被泵送至清洗槽110。
同样参见图10，在本发明的优选实施方式中，用于清洗硅片W的装置10还可以包括加热器600，经过过滤器400过滤的清洗液在回流至清洗槽110之前被加热器600加热至设定温度，以提高清洗液的清洗性能。在清洗液为SC-1或SC-2的情况下，设定温度可以为40-60℃。如在图10中示出的，加热器600可以设置在循环泵500的下游。
同样参见图10，在本发明的优选实施方式中，用于清洗硅片W的装置10还可以包括浓度测定计700，以对泵送至清洗槽110中的清洗液的浓度进行测定。在测定出清洗液的浓度低于设定值的情况下，需要向装置10中补充新鲜的清洗液以使清洗液的浓度达到要求。
需要说明的是：本发明实施例所记载的技术方案之间，在不冲突的情况下，可以任意组合。
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，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种用于清洗硅片的装置，其特征在于，包括：
槽体，所述槽体限定出用于容纳清洗液的清洗液容纳空间，并且所述槽体具有用于将所述硅片放入到所述清洗液容纳空间中或将所述硅片从所述清洗液容纳空间取出的水平的槽体开口，其中，所述清洗液含有用于清洗所述硅片的易挥发性化学清洗剂；以及
罩盖，所述罩盖构造成密闭所述槽体开口以避免因所述槽体周围的EFU气体流通造成的所述清洗液上方较强的空气流动，从而抑制所述易挥发性化学清洗剂的挥发。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述罩盖设置有冷凝管道，所述冷凝管道构造成将从所述清洗液中挥发的化学清洗剂冷凝在所述罩盖的面对所述清洗液的表面上以对挥发的化学清洗剂进行重复使用。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述槽体包括清洗槽和设置在所述清洗槽外围的溢流槽，并且所述槽体开口包括所述清洗槽的清洗槽开口和所述溢流槽的溢流槽开口，其中，待清洗的硅片被放置在所述清洗槽中，其中，所述溢流槽接收从所述清洗槽开口溢流的清洗液，其中，所述罩盖封闭所述溢流槽开口并与所述溢流槽一起将所述清洗槽围闭。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述罩盖设置有流动引导部，所述流动引导部构造成引导冷凝的化学清洗剂流动至所述溢流槽中。
5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述装置还包括用于容纳所述清洗槽和所述溢流槽的外壳，所述外壳具有用于所述硅片的放入和取出的水平的外壳开口，其中，所述罩盖被装配至所述外壳开口。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述罩盖的介于所述溢流槽开口与所述外壳开口之间的外周部分呈网格状以使得洁净空气能够在所述溢流槽与所述外壳之间流通。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述外壳开口与所述溢流槽开口处于相同高度处，并且所述清洗槽开口低于所述外壳开口或所述溢流槽开口，使得所述罩盖能够呈平板状。
8.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述装置还包括过滤器，所述溢流槽接收的清洗液经过所述过滤器过滤后回流至所述清洗槽。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述装置还包括循环泵，经过所述过滤器过滤的清洗液借助所述循环泵被泵送至所述清洗槽。
10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述装置还包括加热器，经过所述过滤器过滤的清洗液在回流至所述清洗槽之前被所述加热器加热至设定温度。
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