CN115889293B - 清洗硅片的周缘的装置、方法及清洗硅片的设备 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种清洗硅片的周缘的装置、方法及清洗硅片的设备，所述装置包括：硅片支承机构，所述硅片支承机构用于将所述硅片水平地支承；第一清洗液喷嘴，所述第一清洗液喷嘴用于喷射清洗液的射束并且使所述射束入射至被支承的所述硅片的周缘，其中，所述射束的下边缘在入射点处与所述硅片的底面齐平并且所述射束的竖向高度为所述硅片的厚度的1.25至1.75倍，所述射束从所述硅片的下方入射并且与所述硅片之间的夹角为5°，所述射束在所述硅片所在平面中的投影与所述硅片的经过所述入射点的切线之间的夹角为40°至50°，所述射束的速度介于2m/s至6m/s之间。
Description
技术领域
本发明涉及硅片生产领域，尤其涉及一种清洗硅片的周缘的装置、方法及清洗硅片的设备。
背景技术
在硅片生产过程中，通常需要完成对硅片进行清洗的操作，比如在硅片抛光后，硅片表面会残留抛光液，另外硅片表面会吸附污染颗粒和金属元素。残留的抛光液会腐蚀硅片表面，而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，并且会在硅片的后续加工以及使用过程中造成划伤等不利影响。
目前，对硅片的圆形主表面即正面和/或背面进行清洗的工艺是较为成熟的，并且通常也仅仅对硅片的正面和/或背面进行清洗。但是，除了对硅片的正面和/或背面进行清洗外对硅片的侧面或者说周缘也进行清洗也是极为有利的。因为首先，越来越多的用户提出了对硅片周缘的品质要求，其次，在硅片周缘没有被清洗的情况下，粘附在硅片周缘的比如污染颗粒很容易脱落，由此移动至硅片的正面和/或背面，或者在多个硅片以叠置的方式被存储的情况下会转移至处于位置更低处的硅片上，或者在后续处理工艺中对相应的处理设备造成污染。
如果要对硅片周缘进行清洗，则需要将清洗液喷射至硅片周缘。但是在这一过程中，如在图1中示意性地示出的，经由喷嘴200A喷射出的清洗液的射束B入射至硅片W的周缘WC之后，易于发生清洗液的液滴SD从周缘WC处以严重、剧烈的方式溅射出来的情况，并由此产生一系列不利影响，比如溅射的液滴SD会悬浮在工艺环境中，影响环境的湿度，比如污染颗粒随溅射的液滴SD一起无规则运动并落在硅片W的圆形主表面上，造成硅片W的正面和/或背面的再次污染等等。因此，如何避免清洗液的射束发生溅射并由此避免产生溅射液滴SD成为需要解决的问题。
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清洗硅片的周缘的装置、方法及清洗硅片的设备，使得在对硅片的周缘进行清洗的过程中不会有严重、剧烈溅射发生，而且即使有微量的液滴溅射出来，也不会对环境湿度造成影响，并且液滴也仅会溅射至远离硅片的区域而不会溅射到硅片本身上。
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硅片的周缘的装置，所述装置包括：
硅片支承机构，所述硅片支承机构用于将所述硅片水平地支承；
第一清洗液喷嘴，所述第一清洗液喷嘴用于喷射清洗液的射束并且使所述射束入射至被支承的所述硅片的周缘，其中，所述射束的下边缘在入射点处与所述硅片的底面齐平并且所述射束的竖向高度为所述硅片的厚度的1.25至1.75倍，所述射束从所述硅片的下方入射并且与所述硅片之间的夹角为5°，所述射束在所述硅片所在平面中的投影与所述硅片的经过所述入射点的切线之间的夹角为40°至50°，所述射束的速度介于2m/s至6m/s之间。
第二方面，本发明实施例提供了一种用于清洗硅片的周缘的方法，所述方法包括：
将所述硅片水平地支承；
喷射清洗液的射束并且使所述射束入射至所述硅片的周缘，其中，所述射束的下边缘在入射点处与所述硅片的底面齐平并且所述射束的竖向高度为所述硅片的厚度的1.25至1.75倍，所述射束从所述硅片的下方入射并且与所述硅片之间的夹角为5°，所述射束在所述硅片所在平面中的投影与所述硅片的经过所述入射点的切线之间的夹角为40°至50°，所述射束的速度介于2m/s至6m/s之间。
第三方面，本发明实施例提供了一种用于清洗硅片的设备，所述设备包括：
根据第一方面所述的装置；
第二清洗液喷嘴，所述第二清洗液喷嘴用于将清洗液喷射至所述硅片的圆形主表面。
本发明实施例提供了一种清洗硅片的周缘的装置、方法及清洗硅片的设备，射束满足上述约束条件时，在入射至硅片的周缘之后，不会产生严重、剧烈的溅射，而是会仍然主要以流束或者说束股的方式在硅片的顶面流动，或者说像硅片的顶面对清洗液产生吸附作用一样，另外即使有微量的液滴溅射出来，也不会对环境湿度造成任何影响，并且液滴也仅溅射至远离硅片的区域而不会溅射到硅片本身上，这样，避免了因清洗液的溅射产生的比如对环境的湿度带来影响以及使硅片被再次污染等一系列问题。
附图说明
图1为在对硅片的周缘进行清洗的过程中发生的溅射现象的示意图；
图2为根据本发明实施例的装置的主视示意图；
图3为示出了使用根据本发明实施例的装置时射束与硅片之间的相对位置关系的俯视示意图；
图4为示出了使用根据本发明实施例的装置时清洗液入射至硅片的周缘之后的运动形态的主视示意图；
图5为示出了使用根据本发明实施例的装置时清洗液入射至硅片的周缘之后的运动形态的俯视示意图；
图6为根据本发明另一实施例的装置的主视示意图；
图7为根据本发明实施例的装置的驱动机构的俯视示意图；
图8为根据本发明又一实施例的装置的主视示意图；
图9为根据本发明实施例的方法的示意图；
图10为根据本发明实施例的设备的主视示意图；
图11为根据本发明另一实施例的设备的主视示意图。
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2和图3，本发明实施例提供了一种用于清洗硅片W的周缘WC的装置10，其中，硅片W在图2的正视图中通过未填充的方框示意性地示出，而在图3的俯视图中通过圆形示意性地示出，可以理解地，硅片W呈圆形的薄片状，因此除了包括两个圆形的主表面以外还包括单个环状的侧面，即这里的周缘WC，所述装置10可以包括：
如具体地在图2中通过点填充的部件示意性地示出的硅片支承机构100，所述硅片支承机构100用于将所述硅片W水平地支承；
如具体地在图2中通过斜线填充的部件示意性地示出的第一清洗液喷嘴200，所述第一清洗液喷嘴200用于喷射清洗液CL的射束B，如在图2的正视图中通过深色区域示意性地示出的，并且使所述射束B入射至被支承的所述硅片W的周缘WC，其中，如在图2的正视图中示出的，所述射束B的下边缘LE在入射点IP处与所述硅片W的底面WB齐平并且所述射束B的竖向高度H为所述硅片W的厚度T的1.25至1.75倍，所述射束B从所述硅片W的下方入射并且与所述硅片W之间的夹角α为5°，可以理解的是，射束B可以看作为直线，而硅片可以看作为平面，这里的夹角即指直线与平面之间的夹角，或者说指的是射束B的如在图2中通过点划线示出的中心轴线X1与硅片W所在平面之间的夹角，另外如在图3的俯视图中示出的，所述射束B在所述硅片W所在平面P中的投影PR与所述硅片W的经过所述入射点IP的切线TL之间的夹角β为40°至50°，同样可以理解的是，投影PR也可以看作为直线，这里的夹角即指两条直线之间的夹角，或者说指的是投影PR的如在图3中通过点划线示出的中心轴线X2与切线TL之间的夹角，另外所述射束B的速度介于2m/s至6m/s之间。
发明人在清洗硅片W的周缘WC的实践中偶然发现，当射束B满足上述约束条件时，在入射至硅片W的周缘WC之后，不会产生严重、剧烈的溅射，而是会如在图4的正视图以及图5的俯视图中示出的，仍然主要以流束或者说束股S的方式在硅片W的顶面WT流动，或者说像硅片W的顶面WT对清洗液CL产生吸附作用一样，另外，即使有微量的液滴SD溅射出来，也不会对环境湿度造成任何影响，并且液滴SD也仅溅射至远离硅片的区域而不会溅射到硅片本身上，这样，避免了因清洗液CL的溅射产生的比如对环境的湿度带来影响以及使硅片W被再次污染等一系列问题。
如在下面的表1中更详细地说明的，上述的各约束条件中，射束B的竖向高度H与硅片W的厚度T之比H/T为射束B不产生严重、剧烈的溅射的最关键的因素，具体地，当H/T介于1.25至1.35之间以及介于1.65至1.75之间时，射束B入射至周缘WC之后会有微量的液滴SD溅射出来，而当H/T介于1.4至1.6之间时，射束B不产生任何溅射或者说没有任何液滴SD会溅射出来。由此，在本发明的优选实施例中，所述射束B的竖向高度H为所述硅片W的厚度T的1.4至1.6倍。
表1 H/T值与射束溅射的关系
| H/T | 溅射情况 |
| 1.25 | 微量溅射 |
| 1.3 | 微量溅射 |
| 1.35 | 微量溅射 |
| 1.4 | 无溅射 |
| 1.45 | 无溅射 |
| 1.5 | 无溅射 |
| 1.55 | 无溅射 |
| 1.6 | 无溅射 |
| 1.65 | 微量溅射 |
| 1.7 | 微量溅射 |
| 1.75 | 微量溅射 |
对于第一清洗液喷嘴200与被承载的硅片W之间的间距而言，如果该间距太大，尽管射束B具有较高的速度，但仍然可能以抛物线的形式行进而不是以近似直线的方式行进，导致要将临近于硅片W的射束部分控制成满足上述约束条件会变得较为困难，而如果该间距太小，会产生比如在将硅片W承载的过程中与硅片支承机构100产生干涉的问题，对此，在本发明的优选实施例中，参见图2或图3，所述第一清洗液喷嘴200的出液口210与所述入射点IP之间的间距D可以介于10cm至15cm之间，在这种情况下容易理解的是，射束B的长度同样介于10cm至15cm之间。
为了使硅片W的整个周缘WC都能够得到清洗，可以使硅片W保持静止不动而使第一清洗液喷嘴200绕硅片W的周缘WC移动，但是在移动的同时满足上述约束条件是困难的，对此，在本发明的优选实施例中，参见图6并结合图3，所述装置10还可以包括驱动机构300，所述驱动机构300用于驱动所述硅片W顺着所述射束B的入射方向绕自身竖向中心轴线WL旋转，如在图6中通过箭头示意性地示出的，另外如参见图3可以理解的，在射束B的冲击作用下，硅片W会有沿着箭头A的方向进行转动的趋势，而硅片W发生这样的转动时即符合这里的“顺着所述射束B的入射方向”。发明人在实践中发现，在这种情况下，射束B在入射至硅片W的周缘WC之后仍然不会产生溅射，而相反地，当硅片W逆着射束B的入射方向绕自身竖向中心轴线WL旋转时，则溅射会不可避免地发生。
在本发明的优选实施例中，参见图7，所述驱动机构300可以包括至少三个卡销，如在图7中示例性地示出的第一卡销310、第二卡销320和第三卡销330，所述至少三个卡销通过与所述硅片W的周缘WC接触的同时绕自身纵向轴线转动，如在图7中通过各卡销中的箭头示意性地示出的，来驱动所述硅片W旋转，如在图7中通过箭头A示意性地示出的。在这种情况下，以第一卡销310为例，尽管在驱动过程中总是与硅片W的周缘WC接触，但并不会接触周缘WC中的同一部位，而是接触周缘WC中的不同部位，或者说，不会存在周缘WC中的某一部位总是与卡销接触而导致无法被清洗的情况出现。
在本发明的优选实施例中，参见图8，所述装置10还可以包括惰性气体喷嘴400，所述惰性气体喷嘴400用于将如在图8中通过虚线示意性地示出的惰性气体IG喷射至所述硅片W以对所述硅片W进行干燥。
参见图9并结合图2和图3，本发明实施例还提供了一种用于清洗硅片W的周缘WC的方法，所述方法可以包括：
S901：将所述硅片W水平地支承；
S902：喷射清洗液CL的射束B并且使所述射束B入射至所述硅片W的周缘WC，其中，所述射束B的下边缘LE在入射点IP处与所述硅片W的底面WB齐平并且所述射束B的竖向高度为所述硅片W的厚度的1.25至1.75倍，所述射束B从所述硅片W的下方入射并且与所述硅片W之间的夹角α为5°，所述射束B在所述硅片W所在平面中的投影与所述硅片W的经过所述入射点IP的切线之间的夹角β为40°至50°，所述射束B的速度介于2m/s至6m/s之间。
优选地，结合图6，所述方法还可以包括驱动所述硅片W顺着所述射束B的入射方向绕自身竖向中心轴线WL旋转。
优选地，结合图8，所述方法还可以包括将惰性气体IG喷射至所述硅片W以对所述硅片W进行干燥。
参见图10，本发明实施例还提供了一种用于清洗硅片W的设备1，所述设备1可以包括：
根据本发明各实施例的装置10；
第二清洗液喷嘴20，所述第二清洗液喷嘴20用于将清洗液CL喷射至所述硅片W的圆形主表面，图10中示例性地示出了清洗液CL被喷射至了硅片W的顶面WT，但清洗液CL也可以同时地或替代性地被喷射至硅片W的底面WB。
优选地，参见图11，所述设备1还可以包括增压器30，所述增压器30用于对清洗液CL进行增压以使得清洗液CL能够经由所述第一清洗液喷嘴200和所述第二清洗液喷嘴20喷射出，其中，所述第一清洗液喷嘴200和所述第二清洗液喷嘴20共用同一所述增压器30。
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周缘的装置，其特征在于，所述装置包括：
硅片支承机构，所述硅片支承机构用于将所述硅片水平地支承；
第一清洗液喷嘴，所述第一清洗液喷嘴用于喷射清洗液的射束并且使所述射束入射至被支承的所述硅片的周缘，其中，所述射束的下边缘在入射点处与所述硅片的底面齐平并且所述射束的竖向高度为所述硅片的厚度的1.25至1.75倍，所述射束从所述硅片的下方入射并且与所述硅片之间的夹角为5°，所述射束在所述硅片所在平面中的投影与所述硅片的经过所述入射点的切线之间的夹角为40°至50°，所述射束的速度介于2m/s至6m/s之间。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一清洗液喷嘴的出液口与所述入射点之间的间距介于10cm至15cm之间。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括驱动机构，所述驱动机构用于驱动所述硅片顺着所述射束的入射方向绕自身竖向中心轴线旋转。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述驱动机构包括至少三个卡销，所述至少三个卡销通过与所述硅片的周缘接触的同时绕自身纵向轴线转动来驱动所述硅片旋转。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括惰性气体喷嘴，所述惰性气体喷嘴用于将惰性气体喷射至所述硅片以对所述硅片进行干燥。
6.一种用于清洗硅片的周缘的方法，其特征在于，所述方法包括：
将所述硅片水平地支承；
喷射清洗液的射束并且使所述射束入射至所述硅片的周缘，其中，所述射束的下边缘在入射点处与所述硅片的底面齐平并且所述射束的竖向高度为所述硅片的厚度的1.25至1.75倍，所述射束从所述硅片的下方入射并且与所述硅片之间的夹角为5°，所述射束在所述硅片所在平面中的投影与所述硅片的经过所述入射点的切线之间的夹角为40°至50°，所述射束的速度介于2m/s至6m/s之间。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括驱动所述硅片顺着所述射束的入射方向绕自身竖向中心轴线旋转。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括将惰性气体喷射至所述硅片以对所述硅片进行干燥。
9.一种用于清洗硅片的设备，其特征在于，所述设备包括：
权利要求1至5中任一项所述的装置；
第二清洗液喷嘴，所述第二清洗液喷嘴用于将清洗液喷射至所述硅片的圆形主表面。
10.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，所述设备还包括增压器，所述增压器用于对清洗液进行增压以使得清洗液能够经由所述第一清洗液喷嘴和所述第二清洗液喷嘴喷射出，其中，所述第一清洗液喷嘴和所述第二清洗液喷嘴共用同一所述增压器。
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