CN112992656A - 半导体晶圆清洗后烘干方法 - Google Patents

半导体晶圆清洗后烘干方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了半导体晶圆清洗后烘干方法，风机的启动产生气流，气流经过加热丝的加热成为热气流，热气流经过中心管、连通管以及出风管吹向晶圆上方中央和下方中央；电机启动带动驱动轴转动，驱动轴带动主动齿轮转动，主动齿轮带动传动齿轮转动，传动齿轮带动从动齿轮转动，进而带动所有的转动杆转动，转动杆带动放料架转动，进而使得放料架上的晶圆交替的对准热气流。实现了晶圆的烘干，并且能够对多个晶圆进行烘干，提高烘干效率。

Description

半导体晶圆清洗后烘干方法
技术领域
本发明涉及晶圆烘干技术领域，特别是涉及半导体晶圆清洗后烘干方法。
背景技术
在半导体的制造过程中，需要图形转移工艺，其中包括光刻工艺。光刻工艺是一种图形复印技术，是半导体制造工艺中一项关键的技术。简单来说，光刻受到照相技术的启发，利用光刻胶感光特性，将光刻掩膜板的图形精确地复印到涂在晶圆上的光刻胶上。在将光刻胶旋涂到晶圆之前，因为晶圆表面进行清洗，所以需要对晶圆表面进行烘干。
公开号为CN109663723A的中国专利公开了体公开了一种晶圆用烘干装置，包括烘干箱，烘干箱内设有湿度传感器、驱动机构和放置机构，放置机构包括多个放置单元，驱动机构的下方设有可间歇拨动放置单元移动的拨动组件，拨动组件由湿度传感器控制。但是该装置存在以下缺点：1、利用晶圆转动不断的搅动烘干箱内的热气，使得气流紊乱，但是晶圆还需要平稳运动，因此气流的流动速度受到限制，影响烘干效率；2、晶圆需要放置在支撑板上，因此晶圆下表面与支撑板接触，无法对晶圆下表面进行烘干处理，需要对晶圆进行翻面才能对晶圆彻底烘干。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供半导体晶圆清洗后烘干方法。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
半导体晶圆清洗后烘干方法，
使用的烘干装置包括：
烘干箱，所述烘干箱由支撑腿、底板、外壳、顶板、防尘罩、密封门组成，所述支撑腿顶部通过螺栓连接有所述底板，所述底板顶部外侧通过螺栓连接有所述外壳，所述外壳顶部通过螺栓连接有所述顶板，所述顶板顶部开设有排气孔，且排气孔内侧螺接有所述防尘罩，所述外壳前端通过合页连接有所述密封门，还包括烘干机构、放料机构，所述外壳内部中央设置有烘干机构，所述烘干机构外侧设置有所述放料机构，所述放料机构包括上行星架、放料架组、下行星架，所述上行星架底部外侧通过轴承连接有若干个所述放料架组，所述放料架组下端穿过所述下行星架，并与所述下行星架通过轴承连接，且连接有驱动其转动的联动机构，所述放料架组包括转动杆、放料架，所述转动杆周侧通过螺钉连接有若干个等距离设置的所述放料架，所述烘干机构包括风机、中心管、连通管、出风管、加热丝、支撑网孔管、滤清器，所述风机的进气端通过喉箍连接有所述滤清器，所述风机通过螺栓连接在所述顶板顶部中央，所述风机下方通过螺钉连接有所述中心管，所述中心管穿过所述顶板和所述上行星架，并与所述上行星架通过轴承连接，且位于所述上行星架下方部分的周侧焊接有若干组所述连通管，每组设置有若干个所述连通管，所述连通管远离所述中心管的一端焊接有竖直设置的所述出风管，且所述出风管通过所述连通管与所述中心管连通，所述中心管内部通过螺钉连接有所述加热丝，所述加热丝内侧设置有用于支撑所述加热丝的所述支撑网孔管；
所述烘干方法包括以下步骤：
S1：打开密封门；
S2：把清洗后的晶圆放在放料环内侧，在此过程中通过转动下行星架以及转动转动杆，使得放料环靠近密封门处，以将晶圆放满放料环；
S3：关闭密封门并开启电机、风机以及使得加热丝通电，加热丝通电发热，风机的启动产生气流，气流经过加热丝的加热成为热气流，热气流经过中心管、连通管以及出风管吹向晶圆上方中央和下方中央；
S4：由电机带动驱动轴转动，驱动轴带动主动齿轮转动，主动齿轮带动传动齿轮转动，传动齿轮带动从动齿轮转动，进而带动所有的转动杆转动，转动杆带动放料架转动，进而使得放料架上的晶圆交替的对准热气流；
S5：晶圆干燥后停止电机，打开密封门取出晶圆。
优选的，本申请的半导体晶圆清洗后烘干方法，
风机的喷吹的气流为氮气或者空气。
优选的，本申请的半导体晶圆清洗后烘干方法，
热气流的温度为50-80℃。
优选的，本申请的半导体晶圆清洗后烘干方法，
所述放料架包括安装环、连接杆、放料环、支撑架，所述安装环通过螺钉连接在所述转动杆外侧，所述安装环外侧焊接有若干个所述连接杆，所述连接杆远离所述转动杆的一端焊接有所述放料环，所述放料环内侧底部焊接有所述支撑架。
优选的，本申请的半导体晶圆清洗后烘干方法，
所述联动机构包括电机、驱动轴、传动组件，所述电机通过螺栓连接在所述底板底部中央，所述电机的输出端通过联轴器连接有所述驱动轴，所述驱动轴上端穿过所述底板，且通过轴承连接在所述下行星架底部，所述驱动轴外侧设置有所述传动组件，所述传动组件与所述转动杆连接。
优选的，本申请的半导体晶圆清洗后烘干方法，
所述传动组件包括主动齿轮、传动齿轮、从动齿轮，所述主动齿轮通过键连接在所述驱动轴外侧，所述主动齿轮周侧啮合连接有若干个所述传动齿轮，所述传动齿轮远离所述主动齿轮的一侧啮合连接有所述从动齿轮，所述从动齿轮通过键连接在所述转动杆外侧。
优选的，本申请的半导体晶圆清洗后烘干方法，
最上端的所述出风管顶部以及最下方的所述出风管底部均螺接有密封盖，以防止热气流从最上端的所述出风管的顶部和最下方的所述出风管底部流出。
优选的，本申请的半导体晶圆清洗后烘干方法，
所述中心管具有内套管和外套管，所述加热丝设置于内套管，所述连通管与外套管连接，气流通过内套管被加热后，从内套管底部进入外套管内。
本发明提供的技术方案可以包括以下有益效果：
1、本发明可以通过风机产生气流，气流经过加热丝的加热成为热气流，热气流经过中心管、连通管以及出风管吹向晶圆上方中央和下方中央，此时晶圆表面的水从中间向外流动，使得水分滴落，随后残余的水分被蒸发干燥，这样设置有益于提高干燥效率；
2、本发明可以通过联动机构带动所有的转动杆转动，转动杆带动放料架转动，进而使得放料架上的晶圆交替的对准热气流，这样设置有益于增加放料架上放置的晶圆数量，有益于增加干燥晶圆的数量，因此有益于提高生产效率。
本发明的附加技术特征及其优点将在下面的描述内容中阐述地更加明显，或通过本发明的具体实践可以了解到。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明所述用于半导体晶圆清洗的烘干装置的结构示意图；
图2是本发明所述用于半导体晶圆清洗的烘干装置的剖视图；
图3是本发明所述用于半导体晶圆清洗的烘干装置的防尘罩的结构示意图；
图4是本发明所述用于半导体晶圆清洗的烘干装置的放料机构的结构示意图；
图5是本发明所述用于半导体晶圆清洗的烘干装置的放料机构的第一实施例的仰视图；
图6是本发明所述用于半导体晶圆清洗的烘干装置的放料架组的结构示意图；
图7是本发明所述用于半导体晶圆清洗的烘干装置的放料架的结构示意图；
图8是本发明所述用于半导体晶圆清洗的烘干装置的放料机构的第二实施例的仰视图。
附图标记说明如下：
1、烘干箱；2、烘干机构；3、联动机构；4、放料机构；101、支撑腿；102、底板；103、外壳；104、顶板；105、防尘罩；106、密封门；1051、外螺纹管；1052、支撑杆；1053、盖板；201、风机；202、中心管；203、连通管；204、出风管；205、加热丝；206、支撑网孔管；207、滤清器；2041、密封盖；301、电机；302、驱动轴；303、传动组件；3031、主动齿轮；3032、传动齿轮；3033、从动齿轮；31、主链轮；32、从动链轮；33、传动链条；401、上行星架；402、放料架组；403、下行星架；4021、转动杆；4022、放料架；40221、安装环；40222、连接杆；40223、放料环；40224、支撑架。
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，显然，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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”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。
实施例1
如图1-7所示，用于半导体晶圆清洗的烘干装置，包括烘干箱1，烘干箱1主要由支撑腿101、底板102、外壳103、顶板104、防尘罩105、密封门106组成，支撑腿101顶部通过螺栓连接有底板102，底板102顶部外侧通过螺栓连接有外壳103，外壳103顶部通过螺栓连接有顶板104，顶板104顶部开设有排气孔，且排气孔内侧螺接有防尘罩105，外壳103前端通过合页连接有密封门106，还包括烘干机构2、放料机构4，外壳103内部中央设置有烘干机构2，烘干机构2外侧设置有放料机构4，放料机构4包括上行星架401、放料架组402、下行星架403，上行星架401底部外侧通过轴承连接有若干个放料架组402，放料架组402下端穿过下行星架403，并与下行星架403通过轴承连接，且连接有驱动其转动的联动机构3，放料架组402包括转动杆4021、放料架4022，转动杆4021周侧通过螺钉连接有若干个等距离设置的放料架4022，烘干机构2包括风机201、中心管202、连通管203、出风管204、加热丝205、支撑网孔管206、滤清器207，风机201的进气端通过喉箍连接有滤清器207，风机201通过螺栓连接在顶板104顶部中央，风机201下方通过螺钉连接有中心管202，中心管202穿过顶板104和上行星架401，并与上行星架401通过轴承连接，且位于上行星架401下方部分的周侧焊接有若干组连通管203，每组设置有若干个连通管203，连通管203远离中心管202的一端焊接有竖直设置的出风管204，且出风管204通过连通管203与中心管202连通，中心管202内部通过螺钉连接有加热丝205，加热丝205内侧设置有用于支撑加热丝205的支撑网孔管206，可以通过风机201产生气流，气流经过加热丝205的加热成为热气流，热气流经过中心管202、连通管203以及出风管204吹向晶圆上方中央和下方中央，此时晶圆表面的水从中间向外流动，使得水分滴落，随后残余的水分被蒸发干燥，这样设置有益于提高干燥效率，还可以通过联动机构3带动所有的转动杆4021转动，转动杆4021带动放料架4022转动，进而使得放料架4022上的晶圆交替的对准热气流，这样设置有益于增加放料架4022上放置的晶圆数量，有益于增加干燥晶圆的数量，因此有益于提高生产效率，连通管203的组数与放料架组402的数量相同，且位置相对应，这样设置使得每个放料架组402上的晶圆均能被干燥，每组的连通管203的数量比每个转动杆4021外侧的放料架4022的数量多一个，且每个放料架4022的上下方均设置有一个连通管203，这样设置使得每个放料架4022上的晶圆均能被干燥，最上端的出风管204顶部以及最下方的出风管204底部均螺接有密封盖2041，这样设置可以通过密封盖2041对出风管204进行密封，防止热气流浪费，防尘罩105包括外螺纹管1051、支撑杆1052、盖板1053，外螺纹管1051螺接在排气孔内侧，外螺纹管1051顶部焊接有若干个等角度设置的支撑杆1052，支撑杆1052顶部通过螺钉连接有直径大于该排气孔的盖板1053，这样设置可以有效的防止灰尘从排气口处进入到外壳103内部，放料架4022包括安装环40221、连接杆40222、放料环40223、支撑架40224，安装环40221通过螺钉连接在转动杆4021外侧，安装环40221外侧焊接有若干个连接杆40222，连接杆40222远离转动杆4021的一端焊接有放料环40223，放料环40223内侧底部焊接有支撑架40224，这样设置实现了每个安装环40221外侧能够放置多个晶圆，联动机构3包括电机301、驱动轴302、传动组件303，电机301通过螺栓连接在底板102底部中央，电机301的输出端通过联轴器连接有驱动轴302，驱动轴302上端穿过底板102，且通过轴承连接在下行星架403底部，驱动轴302外侧设置有传动组件303，传动组件303与转动杆4021连接，这样设置可以通过电机301带动驱动轴302转动，驱动轴302带动传动组件303运转，实现了转动杆4021转动的功能，传动组件303包括主动齿轮3031、传动齿轮3032、从动齿轮3033，主动齿轮3031通过键连接在驱动轴302外侧，主动齿轮3031周侧啮合连接有若干个传动齿轮3032，传动齿轮3032远离主动齿轮3031的一侧啮合连接有从动齿轮3033，从动齿轮3033通过键连接在转动杆4021外侧，这样设置主动齿轮3031带动传动齿轮3032转动，传动齿轮3032带动从动齿轮3033转动，实现了转动杆4021的转动功能。
实施例2
如图8所示，实施例2与实施例1不同之处在于：传动组件303包括主链轮31、从动链轮32、传动链条33，主链轮31通过键连接在驱动轴302外侧，从动链轮32通过键连接在转动杆4021外侧，主链轮31与所有的从动链轮32之间通过传动链条33传动，这样设置主链轮31可以通过从动链轮32带动传动链条33转动，传动链条33带动转动杆4021转动，实现了转动杆4021的转动功能，传动链条33内侧与从动链轮32啮合连接，传动链条33外侧与主链轮31啮合连接，这样设置实现了通过从动链轮32使得主链轮31和传动链条33具体的传动方式。
上述结构中，使用时，首先打开密封门106，然后把清洗后的晶圆放在放料环40223内侧，在此过程中可以通过转动下行星架403以及转动转动杆4021，使得放料环40223靠近密封门106处，方便放置晶圆，然后关闭密封门106并开启电机301、风机201以及使得加热丝205通电，加热丝205通电发热，风机201的启动产生气流，气流经过加热丝205的加热成为热气流，热气流经过中心管202、连通管203以及出风管204吹向晶圆上方中央和下方中央，此时晶圆表面的水从中间向外流动，使得水分滴落，随后残余的水分被蒸发干燥，这样设置有益于提高干燥效率，电机301的启动带动驱动轴302转动，驱动轴302带动主链轮31转动，主链轮31带动通过从动链轮32带动传动链条33转动，进而带动所有的转动杆4021转动，转动杆4021带动放料架4022转动，进而使得放料架4022上的晶圆交替的对准热气流，这样设置有益于增加放料架4022上放置的晶圆数量，有益于增加干燥晶圆的数量，因此有益于提高生产效率。
进一步地，所述中心管202具有内套管和外套管(内套管和外套管通过底部连通)，所述加热丝205设置于内套管，所述连通管230与外套管连接，气流通过内套管被加热后，从内套管底部进入外套管内。
通过使气流形成一个弯曲的通路，提高加热时间，使得加热更加均匀。
实施例3
半导体晶圆清洗后烘干方法，使用实施例1或2的用于半导体晶圆清洗的烘干装置，包括以下步骤：
S1：打开密封门106；
S2：把清洗后的晶圆放在放料环40223内侧，在此过程中通过转动下行星架403以及转动转动杆4021，使得放料环40223靠近密封门106处，以将晶圆放满放料环40223；
S3：关闭密封门106并开启电机301、风机201以及使得加热丝205通电，加热丝205通电发热，风机201的启动产生气流，气流经过加热丝205的加热成为热气流，热气流经过中心管202、连通管203以及出风管204吹向晶圆上方中央和下方中央；此时晶圆表面的水从中间向外流动，使得水分滴落，随后残余的水分被蒸发干燥，这样设置有益于提高干燥效率；
S4：电机301的启动带动驱动轴302转动，驱动轴302带动主动齿轮3031转动，主动齿轮3031带动传动齿轮3032转动，传动齿轮3032带动从动齿轮3033转动，进而带动所有的转动杆4021转动，转动杆4021带动放料架4022转动，进而使得放料架4022上的晶圆交替的对准热气流。这样设置有益于增加放料架4022上放置的晶圆数量，有益于增加干燥晶圆的数量，因此有益于提高生产效率。
进一步地，风机201的喷吹的气流为氮气或者空气，喷吹氮气时，将风机201与氮气供气管进行连接。
进一步地，热气流的温度为50-80℃，如50°、60°、70°或80°。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其效物界定。

Claims (8)

1.半导体晶圆清洗后烘干方法，
使用的烘干装置包括：
烘干箱(1)，所述烘干箱(1)由支撑腿(101)、底板(102)、外壳(103)、顶板(104)、防尘罩(105)、密封门(106)组成，所述支撑腿(101)顶部通过螺栓连接有所述底板(102)，所述底板(102)顶部外侧通过螺栓连接有所述外壳(103)，所述外壳(103)顶部通过螺栓连接有所述顶板(104)，所述顶板(104)顶部开设有排气孔，且排气孔内侧螺接有所述防尘罩(105)，所述外壳(103)前端通过合页连接有所述密封门(106)，还包括烘干机构(2)、放料机构(4)，所述外壳(103)内部中央设置有烘干机构(2)，所述烘干机构(2)外侧设置有所述放料机构(4)，所述放料机构(4)包括上行星架(401)、放料架组(402)、下行星架(403)，所述上行星架(401)底部外侧通过轴承连接有若干个所述放料架组(402)，所述放料架组(402)下端穿过所述下行星架(403)，并与所述下行星架(403)通过轴承连接，且连接有驱动其转动的联动机构(3)，所述放料架组(402)包括转动杆(4021)、放料架(4022)，所述转动杆(4021)周侧通过螺钉连接有若干个等距离设置的所述放料架(4022)，所述烘干机构(2)包括风机(201)、中心管(202)、连通管(203)、出风管(204)、加热丝(205)、支撑网孔管(206)、滤清器(207)，所述风机(201)的进气端通过喉箍连接有所述滤清器(207)，所述风机(201)通过螺栓连接在所述顶板(104)顶部中央，所述风机(201)下方通过螺钉连接有所述中心管(202)，所述中心管(202)穿过所述顶板(104)和所述上行星架(401)，并与所述上行星架(401)通过轴承连接，且位于所述上行星架(401)下方部分的周侧焊接有若干组所述连通管(203)，每组设置有若干个所述连通管(203)，所述连通管(203)远离所述中心管(202)的一端焊接有竖直设置的所述出风管(204)，且所述出风管(204)通过所述连通管(203)与所述中心管(202)连通，所述中心管(202)内部通过螺钉连接有所述加热丝(205)，所述加热丝(205)内侧设置有用于支撑所述加热丝(205)的所述支撑网孔管(206)；
其特征在于，所述烘干方法包括以下步骤：
S1：打开密封门(106)；
S2：把清洗后的晶圆放在放料环(40223)内侧，在此过程中通过转动下行星架(403)以及转动转动杆(4021)，使得放料环(40223)靠近密封门(106)处，以将晶圆放满放料环(40223)；
S3：关闭密封门(106)并开启电机(301)、风机(201)以及使得加热丝(205)通电，加热丝(205)通电发热，风机(201)的启动产生气流，气流经过加热丝(205)的加热成为热气流，热气流经过中心管(202)、连通管(203)以及出风管(204)吹向晶圆上方中央和下方中央；
S4：由电机(301)带动驱动轴(302)转动，驱动轴(302)带动主动齿轮(3031)转动，主动齿轮(3031)带动传动齿轮(3032)转动，传动齿轮(3032)带动从动齿轮(3033)转动，进而带动所有的转动杆(4021)转动，转动杆(4021)带动放料架(4022)转动，进而使得放料架(4022)上的晶圆交替的对准热气流；
S5：晶圆干燥后停止电机(301)，打开密封门(106)取出晶圆。
2.根据权利要求1所述的半导体晶圆清洗后烘干方法，其特征在于：风机(201)的喷吹的气流为氮气或者空气。
3.根据权利要求2所述的半导体晶圆清洗后烘干方法，其特征在于：热气流的温度为50-80℃。
4.根据权利要求1所述的半导体晶圆清洗后烘干方法，其特征在于：
所述放料架(4022)包括安装环(40221)、连接杆(40222)、放料环(40223)、支撑架(40224)，所述安装环(40221)通过螺钉连接在所述转动杆(4021)外侧，所述安装环(40221)外侧焊接有若干个所述连接杆(40222)，所述连接杆(40222)远离所述转动杆(4021)的一端焊接有所述放料环(40223)，所述放料环(40223)内侧底部焊接有所述支撑架(40224)。
5.根据权利要求1所述的半导体晶圆清洗后烘干方法，其特征在于：所述联动机构(3)包括电机(301)、驱动轴(302)、传动组件(303)，所述电机(301)通过螺栓连接在所述底板(102)底部中央，所述电机(301)的输出端通过联轴器连接有所述驱动轴(302)，所述驱动轴(302)上端穿过所述底板(102)，且通过轴承连接在所述下行星架(403)底部，所述驱动轴(302)外侧设置有所述传动组件(303)，所述传动组件(303)与所述转动杆(4021)连接。
6.根据权利要求5所述的半导体晶圆清洗后烘干方法，其特征在于：所述传动组件(303)包括主动齿轮(3031)、传动齿轮(3032)、从动齿轮(3033)，所述主动齿轮(3031)通过键连接在所述驱动轴(302)外侧，所述主动齿轮(3031)周侧啮合连接有若干个所述传动齿轮(3032)，所述传动齿轮(3032)远离所述主动齿轮(3031)的一侧啮合连接有所述从动齿轮(3033)，所述从动齿轮(3033)通过键连接在所述转动杆(4021)外侧。
7.根据权利要求1所述的半导体晶圆清洗后烘干方法，其特征在于：最上端的所述出风管(204)顶部以及最下方的所述出风管(204)底部均螺接有密封盖(2041)，以防止热气流从最上端的所述出风管(204)的顶部和最下方的所述出风管(204)底部流出。
8.根据权利要求1所述的半导体晶圆清洗后烘干方法，其特征在于：
所述中心管(202)具有内套管和外套管，所述加热丝(205)设置于内套管，所述连通管(230)与外套管连接，气流通过内套管被加热后，从内套管底部进入外套管内。
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