CN112103224A - 用于清洗经历抛光的硅片的清洗装置、方法及相关设备 - Google Patents

用于清洗经历抛光的硅片的清洗装置、方法及相关设备 Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开了一种用于清洗经历抛光的硅片的清洗装置、方法及相关设备，所述清洗装置包括承载单元、清洗液供应单元和清洗液喷射单元，其中，所述承载单元用于对所述硅片进行承载，所述清洗液供应单元用于将清洗液供应至所述清洗液喷射单元，所述清洗液喷射单元设置在与所述承载单元承载的硅片相对的位置处以将所述清洗液供应单元供应的清洗液喷射至所述硅片，其中，所述清洗液包括酸性液和碱性液，并且所述清洗液供应单元构造成将所述酸性液和所述碱性液以交替的方式反复供应至所述清洗液喷射单元。

Description

用于清洗经历抛光的硅片的清洗装置、方法及相关设备
技术领域
本发明涉及硅片生产技术领域，尤其涉及一种用于清洗经历抛光的硅片的清洗装置、方法及相关设备。
背景技术
在硅片加工过程中通常需要利用抛光设备对硅片进行抛光处理，即通过抛光液的化学作用和抛光垫与硅片表面之间的摩擦生产的机械作用来改善硅片表面的平坦度，其中，抛光液的主要成分是胶装的二氧化硅、有机碱以及其他有机物。
在硅片抛光完成后，硅片表面会残留抛光液，另外硅片表面会吸附颗粒和金属元素。残留的抛光液会污染并腐蚀硅片表面，并且有可能会对硅片表面造成划伤；吸附在硅片表面的颗粒以及金属元素也会对硅片表面造成污染，在硅片的后续加工以及使用过程中都会产生不利影响。因此，通常在硅片抛光完成后需要对硅片进行清洗，以去除残留在硅片上的抛光液以及吸附在硅片表面的颗粒和金属元素。
目前通常采用槽式清洗的方法对抛光后的硅片进行清洗，即将硅片依次放入到容纳有不同清洗液的化学槽中进行清洗，其中清洗液主要包括比如SC-1型清洗液（NH4OH和H2O2的溶液）的碱性液和比如SC-2型清洗液（H2O2和HCl的溶液）的酸性液。
在利用碱性液对硅片进行清洗时，由于硅片表面和颗粒的Zeta电位均为负，因此能够通过避免颗粒的再吸附而有效地去除硅片表面的颗粒，但是对于Al、Fe、Cu、Zn、Ni等金属元素，仍然容易吸附在硅片表面，这些吸附在硅片表面的金属元素会在硅片的后续加工过程中使硅片形成体缺陷；在利用酸性液对硅片进行清洗时，由于金属原子更偏向于发生电子转移形成离子，而不是发生离子转移形成氧化物，因此能够有效地去除硅片表面的金属元素，但是由于在酸性溶液中硅片表面的Zeta电位为负而比如二氧化硅之类的颗粒的Zeta电位为正，因此颗粒仍然容易吸附在硅片表面。
硅片表面的金属和颗粒的污染能够通过用酸性液和碱性液以交替的方式对硅片进行反复清洗而得到极大的降低，然而在目前的槽式清洗方式中，由于用不同清洗液对硅片进行清洗时需要在分别容纳有上述不同清洗液的不同清洗槽之间移出、运送并放入硅片，这样的操作是费时费力的，因此不利于用酸性液和碱性液以交替的方式对硅片进行反复清洗，由此无法较大程度地减少附着在硅片表面的金属元素和颗粒。
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经历抛光的硅片的清洗装置、方法及相关设备，能够以简单快捷的方式实现利用酸性液和碱性液交替对硅片进行反复清洗，并由此较大程度地减少附着在经历抛光的硅片表面的金属元素的颗粒。
本发明的技术方案是这样实现的：
第一方面，本发明实施例提供了一种用于清洗经历抛光的硅片的清洗装置，所述清洗装置包括承载单元、清洗液供应单元和清洗液喷射单元，其中，
所述承载单元用于对所述硅片进行承载，
所述清洗液供应单元用于将清洗液供应至所述清洗液喷射单元，
所述清洗液喷射单元设置在与所述承载单元承载的硅片相对的位置处以将所述清洗液供应单元供应的清洗液喷射至所述硅片，
其中，所述清洗液包括酸性液和碱性液，并且所述清洗液供应单元构造成将所述酸性液和所述碱性液以交替的方式反复供应至所述清洗液喷射单元。
第二方面，本发明实施例提供了一种用于清洗经历抛光的硅片的方法，所述方法包括：
对所述硅片进行承载；
供应清洗液，其中，所述清洗液包括酸性液和碱性液；
将所述酸性液和所述碱性液以交替的方式反复喷射至所述硅片。
第三方面，本发明实施例提供了一种用于处理硅片的设备，所述设备包括：
根据第一方面所述的清洗装置；
用于对硅片进行抛光的抛光装置；
设置在所述抛光装置与所述清洗装置之间的传载装置，所述传载装置用于将被所述抛光装置抛光的硅片传载至所述清洗装置以对所述硅片进行清洗。
本发明实施例提供了一种用于清洗经历抛光的硅片的清洗装置、方法及相关设备，并非采用常规的槽式清洗方式对硅片进行清洗，由此不需要在容纳有酸性液的清洗槽和容纳有碱性液的清洗槽之间反复移动硅片来实现酸性液和碱性液交替对硅片进行清洗，而是仅需要将酸性液和碱性液交替喷射至固定位置处的硅片，从而能够将酸性液清洗的过程中遗留的颗粒以及碱性液清洗的过程中遗留的金属元素，相应地通过碱性液和酸性液快速地交替清洗进行去除，由此节省了移动硅片的时间，从而减少了用于清洗硅片的总时间，而且酸性液和碱性液进行交替清洗能够以简单快捷的方式实现，只要清洗液喷射单元交替喷射酸性液和碱性液即可，因此可以容易地实现在相同清洗时间内减少酸性液或碱性液单次清洗的时间并增多单次清洗的次数，将金属元素和颗粒污染降低到最低程度。
附图说明
图1为根据本发明的用于清洗经历抛光的硅片的清洗装置的实施例的示意图；
图2为根据本发明的用于清洗经历抛光的硅片的清洗装置的清洗液供应单元的具体实现方式的示意图；
图3为根据本发明的用于清洗经历抛光的硅片的清洗装置的另一实施例的示意图；
图4为根据本发明的用于清洗经历抛光的硅片的清洗装置的另一实施例的示意图；
图5为根据本发明的用于清洗经历抛光的硅片的清洗装置的另一实施例的示意图；
图6为根据本发明的用于清洗经历抛光的硅片的清洗装置的另一实施例的示意图；
图7为根据本发明的用于清洗经历抛光的硅片的清洗装置的另一实施例的示意图；
图8为根据本发明的用于清洗经历抛光的硅片的清洗装置的承载单元的具体实现方式的示意图；
图9为根据本发明的用于清洗经历抛光的硅片的方法的实施例的示意图；
图10为根据本发明的用于处理硅片的设备的实施例的示意图。
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。
参见图1，本发明实施例提供了一种用于清洗经历抛光的硅片W的清洗装置100，所述清洗装置100可以包括承载单元110、清洗液供应单元120和清洗液喷射单元130，其中，
所述承载单元110用于对所述硅片W进行承载，
所述清洗液供应单元120用于将清洗液CL例如通过清洗液供应导管120P供应至所述清洗液喷射单元130，
所述清洗液喷射单元130设置在与所述承载单元110承载的硅片W相对的位置处以将所述清洗液供应单元120供应的清洗液CL（如在图1中通过虚线示出的）喷射至所述硅片W，
其中，所述清洗液CL包括比如SC-2型清洗液的酸性液和比如SC-1型清洗液的碱性液，并且所述清洗液供应单元120构造成将所述酸性液和所述碱性液以交替的方式反复供应至所述清洗液喷射单元130。
具体地，上述通过清洗液供应单元120将酸性液和碱性液以交替的方式反复供应至清洗液喷射单元130可以有多种实现方式。在一个示例中，如图2所示，清洗液供应单元120可以包括用于分别存储酸性液CL1和碱性液CL2的第一存储器121和第二存储器122，并且第一存储器121和第二存储器122各自可以包括加压机构（附图中未示出）以使所存储的清洗液处于加压状态。上述的清洗液供应导管120P可以包括酸性液供应导管121P和碱性液供应导管122P，第一存储器121和第二存储器122可以分别通过酸性液供应导管121P和碱性液供应导管122P连接至清洗液喷射单元130，并且酸性液供应导管121P和碱性液供应导管122P上可以分别设置有第一开关121S和第二开关122S，当第一开关121S和第二开关122S分别处于打开状态时，存储在第一存储器121中的加压的酸性液CL1以及存储在第二存储器122中的加压的碱性液CL2能够分别供应至清洗液喷射单元130，当第一开关121S和第二开关122S分别处于关闭状态时，存储在第一存储器121中的加压的酸性液CL1以及存储在第二存储器122中的加压的碱性液CL2分别被阻止供应至清洗液喷射单元130。这样，只要通过相应地打开和关闭第一开关121S和第二开关122S，便能够实现将酸性液CL1和碱性液CL2以交替的方式反复供应至清洗液喷射单元130。
本发明实施例提供的用于清洗经历抛光的硅片W的清洗装置100并非采用常规的槽式清洗方式对硅片进行清洗，由此不需要在容纳有酸性液的清洗槽和容纳有碱性液的清洗槽之间反复移动硅片W来实现酸性液和碱性液交替对硅片W进行清洗，而是仅需要将酸性液和碱性液交替喷射至固定位置处的硅片，从而能够将酸性液清洗的过程中遗留的颗粒以及碱性液清洗的过程中遗留的金属元素，相应地通过碱性液和酸性液快速地交替清洗进行去除，由此节省了移动硅片W的时间，从而减少了用于清洗硅片W的总时间，而且酸性液和碱性液进行交替清洗能够以简单快捷的方式实现，只要清洗液喷射单元130交替喷射酸性液和碱性液即可，比如只需要相应地打开和关闭上述的第一开关121S和第二开关122S，因此可以容易地实现在相同清洗时间内减少酸性液或碱性液单次清洗的时间并增多单次清洗的次数，将金属元素和颗粒污染降低到最低程度。
参见图3，硅片W通常呈圆形的薄片状并且包括两个彼此相对的圆形主表面即第一圆形主表面WS1和第二圆形主表面WS2以及构成了硅片W的周缘的环形次要表面WS3，在硅片W经历抛光后，抛光液主要聚集在这两个圆形主表面WS1和WS2上，并且由于两个圆形主表面WS1和WS2的面积较大，因此金属元素和颗粒的附着也主要发生在这两个圆形主表面WS1和WS2上，另一方面，环形次要表面WS3对于硅片W的后续加工以及使用过程产生的影响都较小，由此，硅片W的两个圆形主表面WS1和WS2成为了硅片W清洗作业过程中主要需要清洗的对象，或者说只要将这两个圆形主表面WS1和WS2清洗至所需状态，便可以认为整个硅片W被清洗至了所需状态。因此，在本发明的优选实施例中，如在图3中示出的，所述清洗液喷射单元130可以包括第一清洗液喷嘴131和第二清洗液喷嘴132，所述第一清洗液喷嘴131设置在与所述硅片W的第一圆形主表面WS1相对的位置处以将清洗液喷射至所述硅片W的所述第一圆形主表面WS1，所述第二清洗液喷嘴132设置在与所述硅片W的第二圆形主表面WS2相对的位置处以将清洗液喷射至所述硅片W的所述第二圆形主表面WS2，由此以更为直接的方式将硅片W的第一圆形主表面WS1和第二圆形主表面WS2清洗至所需状态。
在采用非槽式清洗的情况下，仍然需要整个第一圆形主表面WS1和整个第二圆形主表面WS2都能够接触到清洗液，更具体地，需要清洗液在整个第一圆形主表面WS1和整个第二圆形主表面WS2上流动，以便不会产生未被清洗的区域。因此，在本发明的优选实施例中，所述第一清洗液喷嘴131和所述第二清洗液喷嘴132可以将所述清洗液以散射的方式喷射出，以将所述清洗液喷射至整个所述第一圆形主表面WS1和整个所述第二圆形主表面WS2，由此避免产生未被清洗的区域。
参见图4，其示出了本发明另一实施例提供的用于清洗经历抛光的硅片W的清洗装置100的示意图。如图4所示，所述清洗装置100还包括比如能够绕图4中示出的轴线X进行旋转的旋转载台140，所述承载单元110设置在所述旋转载台140上以与所述旋转载台140一起相对于所述清洗液喷射单元130旋转，由此，承载单元110承载的硅片W也能够相对于清洗液喷射单元130旋转，当清洗液CL喷射至旋转着的硅片W的表面后，清洗液CL在离心作用下会朝向硅片的径向外侧流动，由此增强了清洗液CL对硅片W的表面的“冲刷”作用，增强清洗效果。另一方面，比如清洗液CL以非发散的方式被清洗液喷射单元130喷射至硅片W的表面的情况下，硅片W相对于清洗液喷射单元130旋转能够使得清洗液CL被直接喷射至硅片W的不同部位，也可以使清洗液CL在硅片W的表面上形成的流束流过硅片W上的不同位置，由此避免产生未被清洗的区域。
可以理解的是，在将酸性液CL1喷射至硅片W之后直接将碱性液CL2喷射至硅片W或者在将碱性液CL2喷射至硅片W之后直接将酸性液CL1喷射至硅片W是不利的，因为比如后喷射的碱性液CL2会与残留在硅片W上的酸性液CL1发生酸碱中和反应，并对硅片W造成不利影响。因此，在本发明的优选实施例中，所述清洗液CL还包括比如去离子水的漂清液，并且所述清洗液供应单元120还构造成在每次将所述酸性液CL1供应至所述清洗液喷射单元130之后以及在每次将所述碱性液CL2供应至所述清洗液喷射单元130之后将所述漂清液供应至所述清洗液喷射单元130，这样，比如在喷射碱性液CL2之前，通过漂清液去降了残留在硅片W上的酸性液CL1，从而避免了酸碱中和反应的发生。
尽管在附图中未示出，但可以理解的是，上述的清洗液供应单元120可以以相应的方式进行构造。比如，清洗液供应单元120还可以包括用于存储漂清液的第三存储器以及相应的加压机构，在这种情况下，清洗液供应导管120P还可以包括漂清液供应导管，第三存储器可以通过漂清液供应导管连接至清洗液喷射单元130，并且漂清液供应导管上可以设置第三开关。
为了在进行酸性液和碱性液的交替清洗之前首先将硅片上残留的大量的抛光液去除，在本发明的优选实施例中，所述清洗液CL还包括比如臭氧水的强氧化性液，并且所述清洗液供应单元120还构造成在将所述酸性液CL1和所述碱性液CL2以交替的方式反复供应至所述清洗液喷射单元130之前将所述强氧化性液供应至所述清洗液喷射单元130，由此利用强氧化性液能够有效分解抛光液的特性有效去除将刚刚经历抛光的硅片的表面残留着的较多的抛光液。
尽管在附图中未示出，但可以理解的是，上述的清洗液供应单元120可以以相应的方式进行构造。比如，清洗液供应单元120还可以包括用于存储强氧化性液的第四存储器以及相应的加压机构，在这种情况下，清洗液供应导管120P还可以包括强氧化性液供应导管，第四存储器可以通过强氧化性液供应导管连接至清洗液喷射单元130，并且强氧化性液供应导管上可以设置第四开关。
利用各种清洗液清洗完成的硅片通常还需要干燥处理，因此，在本发明的优选实施例中，参见图5，所述清洗装置100还包括惰性气体供应单元150和惰性气体喷射单元160，所述惰性气体供应单元150用于将比如氮气的惰性气体例如通过惰性气体供应导管150P供应至所述惰性气体喷射单元160，所述惰性气体喷射单元160用于将所述惰性气体供应单元150供应的惰性气体IG（如在图5中通过左侧的虚线示出的）喷射至所述硅片W以对所述硅片W进行干燥。
尽管在附图中未示出，但可以理解的是，由于第一圆形主表面WS1和第二圆形主表面WS2占据了硅片W的绝大部分的表面，因此惰性气体喷射单元160可以与清洗液喷射单元130类似的方式设置。具体地，参见图6，所述惰性气体喷射单元160可以包括第一惰性气体喷嘴161和第二惰性气体喷嘴162，所述第一惰性气体喷嘴161设置在与所述硅片W的第一圆形主表面WS1相对的位置处以将惰性气体喷射至所述硅片W的所述第一圆形主表面WS1，所述第二惰性气体喷嘴162设置在与所述硅片W的第二圆形主表面WS2相对的位置处以将惰性气体喷射至所述硅片W的所述第二圆形主表面WS2，由此以更为直接的方式将硅片W的第一圆形主表面WS1和第二圆形主表面WS2干燥。
对硅片W进行承载的承载单元110必然需要与硅片W进行接触，然而在上述清洗过程中，各种清洗液容易长期残留在承载单元110与硅片W彼此接触的位置处，并且残留的清洗液不容易被下一类型的清洗液去除。举例来说，如上述所述在利用酸性液对硅片W表面进行清洗之后，会利用漂清液清洗液对硅片W表面进行清洗，但酸性液会残留在承载单元110与硅片W彼此接触的位置处并且无法被漂清液清除，从而对清洗过程以及对硅片W产生不利影响，因此，在本发明的优选实施例中，参见图7，所述承载单元110包括分别能够独立地承载所述硅片W的第一承载机构111和第二承载机构112，其中，所述第一承载机构111通过与所述硅片W的第一部位接触对所述硅片W进行承载，所述第二承载机构通过与所述硅片W的第二部位接触对所述硅片W进行承载。
具体地，参见图8，第一承载机构111可以包括与硅片W接触的第一组支脚111A、111B和111C，第一组支脚优选地可以沿着硅片W的周向方向均匀分布，第二承载机构112可以包括与硅片W接触的第二组支脚112A、112B和112C，第二组支脚优选地也可以沿着硅片W的周向方向均匀分布，并且第二组支脚中的每一个分布在第一组支脚中的两个支脚之间。当第一组支脚111A、111B和111C与硅片W接触以承载硅片W时，第二组支脚112A、112B和112C可以位于远离硅片W的位置处，优选地可以位于能够被流动离开硅片W的表面的漂清液清洗的位置处；当第二组支脚112A、112B和112C与硅片W接触以承载硅片W时，第一组支脚111A、111B和111C可以位于远离硅片W的位置处，优选地可以位于能够被流动离开硅片W的表面的漂清液清洗的位置处，从而避免清洗液在支脚上的残留，使得支脚在下一次接触硅片W时不会对硅片W产生影响。
参见图9，本发明实施例还提供了一种用于清洗经历抛光的硅片的方法，所述方法可以包括：
S901：对所述硅片进行承载；
S902：供应清洗液，其中，所述清洗液包括酸性液和碱性液；
S903：将所述酸性液和所述碱性液以交替的方式反复喷射至所述硅片。
参见图10，本发明实施例还提供了一种用于处理硅片的设备10，所述设备可以包括：
本发明实施例提供的清洗装置100；
用于对硅片进行抛光的抛光装置200；
设置在所述抛光装置200与所述清洗装置100之间的传载装置300，所述传载装置300用于将被所述抛光装置200抛光的硅片传载至所述清洗装置100以对所述硅片进行清洗。
这样，抛光完成的硅片不再需要放入到容纳有清洗液的清洗槽中，而是可以在抛光装置200抛光完成后通过传载装置300直接传载至清洗装置100，由此能够实现对硅片的及时清洗，避免抛光液沉积在硅片表面造成划伤以及在后续清洗过程中引起金属元素和颗粒污染。
如图10所示，设备10还可以包括上料装置400和下料装置500，上料装置400用于将待抛光的硅片运送至抛光装置200，下料装置500用于将清洗完成的硅片从清洗装置100取出。
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)

1.一种用于清洗经历抛光的硅片的清洗装置，其特征在于，所述清洗装置包括承载单元、清洗液供应单元和清洗液喷射单元，其中，
所述承载单元用于对所述硅片进行承载，
所述清洗液供应单元用于将清洗液供应至所述清洗液喷射单元，
所述清洗液喷射单元设置在与所述承载单元承载的硅片相对的位置处以将所述清洗液供应单元供应的清洗液喷射至所述硅片，
其中，所述清洗液包括酸性液和碱性液，并且所述清洗液供应单元构造成将所述酸性液和所述碱性液以交替的方式反复供应至所述清洗液喷射单元。
2.根据权利要求1所述的清洗装置，其特征在于，所述清洗液喷射单元包括第一清洗液喷嘴和第二清洗液喷嘴，所述第一清洗液喷嘴设置在与所述硅片的第一圆形主表面相对的位置处以将清洗液喷射至所述硅片的所述第一圆形主表面，所述第二清洗液喷嘴设置在与所述硅片的第二圆形主表面相对的位置处以将清洗液喷射至所述硅片的所述第二圆形主表面。
3.根据权利要求2所述的清洗装置，其特征在于，所述第一清洗液喷嘴和所述第二清洗液喷嘴将所述清洗液以散射的方式喷射出，以将所述清洗液喷射至整个所述第一圆形主表面和整个所述第二圆形主表面。
4.根据权利要求1或2所述的清洗装置，其特征在于，所述清洗装置还包括旋转载台，所述承载单元设置在所述旋转载台上以与所述旋转载台一起相对于所述清洗液喷射单元旋转。
5.根据权利要求1或2所述的清洗装置，其特征在于，所述清洗液还包括漂清液，并且所述清洗液供应单元还构造成在每次将所述酸性液供应至所述清洗液喷射单元之后以及在每次将所述碱性液供应至所述清洗液喷射单元之后将所述漂清液供应至所述清洗液喷射单元。
6.根据权利要求1或2所述的清洗装置，其特征在于，所述清洗液还包括强氧化性液，并且所述清洗液供应单元还构造成在将所述酸性液和所述碱性液以交替的方式反复供应至所述清洗液喷射单元之前将所述强氧化性液供应至所述清洗液喷射单元。
7.根据权利要求1或2所述的清洗装置，其特征在于，所述清洗装置还包括惰性气体供应单元和惰性气体喷射单元，所述惰性气体供应单元用于将惰性气体供应至所述惰性气体喷射单元，所述惰性气体喷射单元用于将所述惰性气体供应单元供应的惰性气体喷射至所述硅片以对所述硅片进行干燥。
8.根据权利要求1或2所述的清洗装置，其特征在于，所述承载单元包括分别能够独立地承载所述硅片的第一承载机构和第二承载机构，其中，所述第一承载机构通过与所述硅片的第一部位接触对所述硅片进行承载，所述第二承载机构通过与所述硅片的第二部位接触对所述硅片进行承载。
9.一种用于清洗经历抛光的硅片的方法，其特征在于，包括：
对所述硅片进行承载；
供应清洗液，其中，所述清洗液包括酸性液和碱性液；
将所述酸性液和所述碱性液以交替的方式反复喷射至所述硅片。
10.一种用于处理硅片的设备，其特征在于，包括：
根据权利要求1-8中任一项所述的清洗装置；
用于对硅片进行抛光的抛光装置；
设置在所述抛光装置与所述清洗装置之间的传载装置，所述传载装置用于将被所述抛光装置抛光的硅片传载至所述清洗装置以对所述硅片进行清洗。
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