CN116313882A - 一种可提升晶圆干燥效能的液体张力控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及到一种可提升晶圆干燥效能的液体张力控制方法，包括：第一步，晶圆盒连接摆荡机构放入干燥槽体内，晶圆盒装载晶圆片，干燥槽体与上盖圆顶合并保持密合度，微量气体抽空；第二步，自上盖圆顶注入常温氮气，在干燥槽体内注入超纯水进行晶圆的表面润湿；第三步，晶圆片表面浸润完成，进行如下操作：S1：利用专用的集成模组向干燥槽体内注入异丙醇和加热氮气混合物，同时将超纯水从干燥槽体底部控速排放；S2：超纯水排放过程中操作摆荡机构携带晶圆片形成行星式摆荡，使晶圆片上的水分子加快脱离；第四步，重复完成晶圆干燥。本发明通过行星式弧形摆荡干燥技术使晶圆表面的残余水分加速带离，通过有效控制液体张力实现晶圆快速干燥。

Description

一种可提升晶圆干燥效能的液体张力控制方法

技术领域

本发明涉及到半导体领域，特别涉及到一种在晶圆干燥过程提升晶圆干燥效能的液体张力控制方法。

背景技术

在半导体晶圆清洗中，干燥技术为不可或缺，至今已因不同的晶圆产品而有不同的晶圆干燥技术。晶圆干燥在湿法清洗工艺为最后收尾的动作，需要确保有效的移除晶圆表面的残余水分以及表面洁净度的控制，在干燥的方法的不断优化与效率提升，实为晶圆清洗设备与技术开发需要特别去重视的要点，使用于晶圆干燥工艺的方法多种，而在指定的时间内进行有效地批量干燥则影响了整体晶圆清洗工艺的批量以及整体工作效率的运行，故建立一种有效的干燥效率的晶圆干燥方法为现在进行晶圆湿法清洗技术特别需要去重视的一环。

在现有技术中，实用新型专利CN204257600U公开了一种用于清洗半导体晶圆的清洗槽。其在清洗过程中利用外加磁场的方式，改变液体的表面张力，利用表面张力计实时监控液体表面张力值，并将监测的信息反馈给磁化装置，以控制磁场强度，使磁场强度值保持在预设数值，最终使水的表面张力值稳定在所需要的数值，符合晶圆生产的工艺需求。上述技术需要在清洗槽中专门设计磁化装置产生磁场，并且操作复杂繁琐，为了维持水表面张力稳定，必须实时控制磁场强度，无形中增加了操作的难度，甚至影响到清洗干燥的效率。因此，亟待有一种更为简便快捷的方式来实现液体张力的控制来提升晶圆的干燥效能。

发明内容

为了改变上述现有技术中存在的问题，本发明提出一种在晶圆干燥过程提升晶圆干燥效能的液体张力控制方法。本发明所提出在晶圆干燥过程中提升晶圆干燥效能的液体张力控制方法要能够有效控制液体张力，通过综合控制来实现晶圆上水分子的快速脱离，完成晶圆的快速干燥。

为了达到上述发明目的，本发明专利提供的技术方案如下：

一种可提升晶圆干燥效能的液体张力控制方法，晶圆干燥时在使用异丙醇与氮气的气相替换过程中，通过行星式弧形摆荡干燥技术使异丙醇将晶圆表面的残余水分带离，该方法包括如下步骤：

第一步，在晶圆盒内装载多个晶圆片，将所述晶圆盒放置在摆荡机构上，将携带晶圆的摆荡机构放入干燥槽体内；将干燥设备的上盖圆顶与干燥槽体合并,并保持合并后舱体的密合度，将舱体内的微量气体抽空；

第二步，在干燥槽体注入超纯水，同时通过上盖圆顶注入常温氮气，使干燥槽体中注入的超纯水液面超过晶圆的最上端，进行晶圆片的表面润湿，浸润期间持续向干燥槽体内注入常温氮气；

第三步，待超纯水对晶圆片表面浸润完成后，停止常温氮气的注入，进行如下操作：

S1：利用专用的集成模组从上盖圆顶向干燥槽体内注入异丙醇和加热氮气混合物，将干燥槽体内的超纯水从底部控速排放；

S2:随着超纯水液面持续下降，超纯水排放过程中操作所述的摆荡机构携带晶圆片形成行星式摆荡,使每个晶圆片均产生弧形的周期性小角度运动，晶圆片在摆荡过程中，在超纯水液面与晶圆片表面接触位置处产生拉伸现象，超纯水液相的张力T1受拉伸增大，而异丙醇气相与超纯水液相形成的表面张力T2受拉伸减小，异丙醇液膜被张力与摆荡拉伸而变薄，超纯水的水膜受拉伸变薄，变薄的水膜内水分子更快地侧向移动，液体张力控制使得晶圆片上的水分子加快脱离；

第四步，操作摆荡机构带动晶圆盒持续进行摆荡，直至超纯水排放至液面低于晶圆盒，完成第一阶段的干燥，查看是否需要重复清洗与干燥，若需要则重复第二步至第三步，进行第二阶段及后续阶段干燥，直至完成晶圆片干燥。

在第三步中，所述晶圆盒在摆荡机构带动下在干燥槽体内做规律摆荡动作，使得晶圆盒内排列的晶圆片呈现规律摆荡，以晶圆片中心为轴，对称在倾斜角度内作为往复运动。

进一步的结构设计中，所述摆荡机构包括驱动电机、滑动轨道、滑动块、轴接轨道及L型摆动臂，所述滑动轨道与所述轴接轨道平行设置，所述滑动轨道位于所述轴接轨道的上方，所述滑动块滑动安装于所述滑动轨道上，所述驱动电机带动所述滑动块在所述滑动轨道上进行往复运动以作为直线线性机器人，所述L型摆动臂至少设置为两个，所述L型摆动臂包括平行设置的第一支臂与第二支臂，所述第一支臂的上部沿长度方向设置有滑动槽，所述滑动块上对应安装有滑动轮，所述滑动轮安装于所述滑动槽内，所述第一支臂的下端与所述轴接轨道上的连接点轴安装，所述第二支臂的下端设置有晶圆盒承载区。

进一步的结构设计中，所述直线线性机器人进行前后移动，驱动L型摆动臂进行轴心固定旋转,形成轴心固定的弧形摆荡模式。

上述第三步晶圆摆荡过程中，受摆荡倾斜的晶圆片，水分子向下流动带动液面缓慢下降，异丙醇和热氮气混合物紧随液面下降，水分子界面角度受摆荡拉大，使得晶圆所在面与液面平面夹角大于90度，水分子较易剥离晶圆表面，往复操作使得水分子在晶圆表面剥离速度加快，并且剥离效果增强。在晶圆片摆荡过程中，晶圆片上部为干燥区域，下部为浸润区域，在液面也晶圆交接处因马兰格尼效应向干燥区产生较厚的水膜，异丙醇气相与超纯水液相形成的表面张力为T2,DIW液相的张力为T1，在摆荡时异丙醇液膜被张力与摆荡拉伸而变薄，受拉伸水膜内水分子更快侧向移动，使得水分子脱离加快。

进一步的结构设计中，所述摆荡机构的移动定位方式如下：

在前后移动驱动L型摆动臂进行轴心固定旋转时,所述直线线性机器人在往复式前后移动时,配置有三个定位传感器以侦测相对应的摆荡位置：

往前端摆荡的位置定位为A0，中心静止法线位置定位为A1，往后端摆荡的位置定位为A2；

晶圆摆荡时对应相位进行摆荡的动作,相对应中心法线，中心静止法线位置为定位A1，晶圆摆荡的对应相对相位夹角0度：

往前端摆荡的位置定位为A0，晶圆摆荡的对应相对相位夹角+θ度，其中，2°＜θ＜15°；

往后端摆荡的位置定位为A2，晶圆摆荡的对应相对相位夹角-θ度，其中，2°＜θ＜15°。

进一步的结构设计中，在第三步中所述异丙醇和加热氮气混合物由专用的集成模组制成，传输至所述上盖圆顶向下喷淋到干燥槽体内，异丙醇和水分子气相挥发向上移动，水分子液相受张力控制向下移动，超纯水自干燥槽体的底部注入与排出。

进一步的结构设计中，专用的集成模组结构上包括有异丙醇输入管路、循环超纯水输入管路、循环超纯水输出管路、加热氮气输入管路、混合罐体以及混合后气液共存液体输出管路，所述混合罐体结构上包括有外壳和混合罐，所述外壳为带有罐体门板的箱状结构，在所述外壳内设有至少一个混合罐；所述外壳的前侧壁靠近底部位置设有异丙醇输入端口，该异丙醇输入端口连接所述的异丙醇输入管路，在所述外壳的一侧壁设有超纯水输入端口和超纯水输出端口，分别对应连接所述的循环超纯水输入管路和循环超纯水输出管路，在所述外壳的后侧壁上设有加热氮气输入端口，该加热氮气输入端口连接所述的加热氮气输入管路，在所述外壳的后侧壁上还设有混合后气液共存体输出端口，该混合后气液共存体输出端口连接混合后气液共存液体输出管路的一端，该混合后气液共存液体输出管路的另一端联通至上盖圆顶上，以将异丙醇和加热氮气混合物输送至所述干燥槽体内；所述的混合罐外形呈圆柱体，混合罐内部为包括涡流混合道、缓冲回流槽和热水浴区域的三层结构，其中涡流混合道为混合罐中心设置的倒锥形空腔，所述混合罐的底部中心位置设有罐体入口，所述混合罐的顶部中心位置设有罐体出口，所述的罐体入口联通异丙醇输入端口以接收异丙醇输入至涡流混合道内，所述混合罐内的缓冲回流槽上方位置联通所述的加热氮气输入端口以接收加热氮气，所述混合罐内的热水浴区域联通所述的超纯水输入端口和超纯水输出端口以接收循环超纯水，所述的罐体出口联通所述的混合后气液共存体输出端口。

在本发明可提升晶圆干燥效能的液体张力控制方法中，还涉及到异丙醇和热氮气混合物供应的安全控制方法：确定混合氮气气体/异丙醇混合物控制的需求目标--→确认异丙醇供应情况并进行控制--→确认排气控制--→确认洁净度侦测控制--→进行混合确认控制--→对应干燥动作执行输出确认--→执行干燥输出。

在本发明可提升晶圆干燥效能的液体张力控制方法中，进行弧形摆荡过程中液面升降干燥动作时，需要对异丙醇液体温度进行控制，若常温则控制在25度,设定为异丙醇常温控制，若高温则控制在60度(控制趋近临界状态)；氮气气体温度控制，若常温则控制在30度,设定为氮气常温控制，若高温则控制在120度，高温时通过加热实现稳定控制。

基于上述技术方案，本发明一种船舶压力管路药剂加注系统经过实践应用取得了如下技术效果：

1.本发明可提升晶圆干燥效能的液体张力控制方法通过两个方面同步操作来实现对液体张力实现控制，从而高效地完成晶圆片的干燥工作，第一方面利用专用的集成模组来输入异丙醇和加热氮气，从而提升异丙醇的温度和纯度，通过高纯异丙醇的液体张力小的特点来加速晶圆片上水分的脱离；第二方面是利用摆荡机构来形成晶圆片的小角度摆荡，从而使得超纯水与晶圆片间的角度产生规律变化，改变界面两端液体张力的大小，并将附着在晶圆片上面的超纯水水膜变薄，从而使得水分子加速从晶圆片表面脱离，大大提高干燥效率。

2.本发明可提升晶圆干燥效能的液体张力控制方法中，在摆荡机构带动晶圆盒摆荡时，受摆荡的晶圆片产生倾斜，水分子向下流动带动超纯水液面缓慢下降，异丙醇和热氮气混合物紧随超纯水的液面下降，水分子界面角度受摆荡拉大，使得晶圆片所在面与液面平面夹角大于90度，使得晶圆片表面紧贴的水膜变薄，使得水膜内的水分子较易剥离晶圆片表面，通过往复的摆荡操作使得水分子在晶圆表面剥离速度加快，从而增强剥离效果。

3.本发明的液体张力控制方法通过干燥气流路径的改善与优化，从而提升晶圆产品在干燥过程中的干燥速度，来提升干燥效率，通过异丙醇与热氮气气流的路径修正以达成复合性的成效，提高干燥效率，在相同时间达到最优的干燥效率比。

4.本发明的液体张力控制方法中，通过设计专用的集成模组来提供异丙醇和加热氮气，通过建构混合式液体加压来辅助提高IPA/N2的扩散分布能力，实现在马兰格尼干燥能力的加强，增强了张力移除水分子的细化有机溶剂的分布晶圆表面能力，具体集成模组中通过在混合罐体模组连接的加热控制的持温特殊组件与加热氮气来源组件，互相配合增加加热氮气的控制效率，稳定地实现氮气全面性加热与辅助保温。

附图说明

图1是本发明一种可提升晶圆干燥效能的液体张力控制方法中晶圆干燥过程示意图。

图2是本发明一种可提升晶圆干燥效能的液体张力控制方法中晶圆盒在干燥设备的放置示意图。

图3是本发明一种可提升晶圆干燥效能的液体张力控制方法中干燥过程的初始状态示意图。

图4是本发明一种可提升晶圆干燥效能的液体张力控制方法中干燥过程的中间状态示意图。

图5是本发明一种可提升晶圆干燥效能的液体张力控制方法中干燥过程的最终状态示意图。

图6是本发明一种可提升晶圆干燥效能的液体张力控制方法中摆荡装置与晶圆盒的安装状态示意图。

图7是本发明一种可提升晶圆干燥效能的液体张力控制方法中摆荡装置的结构示意图。

图8是本发明一种可提升晶圆干燥效能的液体张力控制方法中晶圆盒的摆荡状态示意图。

图9是本发明一种可提升晶圆干燥效能的液体张力控制方法中晶圆在晶圆盒摆荡时的不同状态示意图。

图10是本发明一种可提升晶圆干燥效能的液体张力控制方法中晶圆摆荡倾斜状态下液面与晶圆的连接部位示意图。

图11是本发明一种可提升晶圆干燥效能的液体张力控制方法中晶圆摆荡倾斜状态下液体张力变化示意图。

图12是本发明一种可提升晶圆干燥效能的液体张力控制方法中因液体张力变化导致的水流增大的原理示意图。

图13是本发明一种可提升晶圆干燥效能的液体张力控制方法中专用的集成模组的结构及管路连接示意图。

具体实施方式

下面我们结合附图和具体的实施例来对本发明做进一步地详细阐述，以求更为清楚明了地理解其结构组成和工作方式，但不能以此来限制本发明的保护范围。

本发明为涉及一种可组合于批量式晶圆湿法清洗设备的干燥技术的实现，着重于在干燥晶圆时所涉及的工艺原理的变革。本发明干燥工艺使用在有机溶剂异丙醇(IPA)与氮气(N₂)的气相替换过程中，使IPA将晶圆片表面的残余水分带离的做法做进一步的优化设计。这种干燥方式对应于传统的马兰格尼晶圆干燥技术,采取异丙醇溶剂与水分子的两相位错位式移动,进行张力的扩散与垂直方向的拉抬作用,利用水分子与异丙醇分子因为张力的差别,将水分脱离晶圆表面。

如图1所示，本发明的方法作为基于马兰格尼晶圆干燥技术的一种技术优化，其目的是在晶圆干燥时，在使用有机溶剂异丙醇与加热氮气的气相替换超纯水液相过程中，通过行星式弧形摆荡干燥技术使异丙醇(IPA)将晶圆表面的残余水分带离。本发明的方法应用在晶圆干燥设备中，具体包括有如下步骤：

第一步，在晶圆盒内装载多个晶圆片，将所述晶圆盒放置在摆荡机构上，将携带晶圆盒的摆荡机构放入干燥槽体内，将干燥设备的上盖圆顶与干燥槽体合并,并保持合并后舱体的密合度，将舱体内的微量气体抽空。本步骤中通过将晶圆片集合放置在晶圆盒中实现多个晶圆片同时清洗和干燥，提高效率。将晶圆盒设置在专门的摆荡机构上，再将摆荡机构部分伸入到干燥槽体内，并在干燥槽体内营造出一个微真空的环境，确保晶圆片的清洗和干燥工作处在相对封闭安全的环境中。

第二步，在干燥槽体注入超纯水，同时通过上盖圆顶注入常温氮气，使干燥槽体中注入的超纯水液面超过晶圆的最上端，进行晶圆片的表面润湿，浸润期间持续向干燥槽体内注入常温氮气。本步骤中通过常温氮气的注入，尽量减少干燥槽体空间内氧气的含量，从而减少氧化对晶圆表面的影响。

第三步，待超纯水对晶圆片表面浸润完成后，停止常温氮气的注入，进行如下操作：

S1：利用专用的集成模组从上盖圆顶向干燥槽体内注入异丙醇和加热氮气混合物，将干燥槽体内的超纯水从底部控速排放；

S2:随着超纯水液面持续下降，超纯水排放过程中操作所述的摆荡机构携带晶圆片形成行星式摆荡,使每个晶圆片均产生弧形的周期性小角度运动，晶圆片在摆荡过程中，在超纯水液面与晶圆片表面接触位置处产生拉伸现象，超纯水液相的张力T1受拉伸增大，而异丙醇气相与超纯水液相形成的表面张力T2受拉伸减小，异丙醇液膜被张力与摆荡拉伸而变薄，超纯水的水膜受拉伸变薄，变薄的水膜内水分子更快地侧向移动，液体张力控制使得晶圆片上的水分子加快脱离。

本步骤作为液体张力控制的核心，从两个方面来实现促进超纯水残留的水分子从晶圆片表面脱离：第一是加热氮气和异丙醇IPA混合物的注入，通过最大程度纯化异丙醇从而减小异丙醇与超纯水接触面的液体张力，并且加热氮气进一步来将水分子蒸发掉。第二是在超纯水液面下降过程中，持续保持晶圆片在摆荡机构带动下有规律周期性摆荡，从而使得超纯水与晶圆片接触部位水膜受到拉伸而变薄，晶圆片上变薄的水膜中的水分子在液体张力的作用下沿着晶圆片加速向超纯水液面集中，从而加速脱离晶圆片表面，实现了液体张力的综合控制，达到加快晶圆片干燥的综合效果。

第四步，操作摆荡机构带动晶圆盒持续进行摆荡，直至超纯水排放至液面低于晶圆盒，完成第一阶段的干燥，查看是否需要重复清洗与干燥，若需要则重复第二步至第三步，进行第二阶段及后续阶段干燥，直至完成晶圆片干燥。

在本发明可提升晶圆干燥效能的液体张力控制方法中，如图3、图4和图5所示，在干燥过程中，通过图2中的A处向干燥槽体内注入异丙醇和加热氮气混合物1，异丙醇和加热氮气混合物1向下喷淋，异丙醇和水分子气相2挥发向上移动，水分子液相3受张力控制向下移动，如图2中的B即为干燥槽体底部排液体4，排出液体中主要是超纯水。如图2和所示，在排液过程中，晶圆盒在摆荡机构带动下做规律摆荡动作，使得晶圆盒内排列的晶圆片呈现规律摆荡，以晶圆中心为轴，对称在倾斜角度内作为往复运动，具体的运动形式如图7和图8所示。

上述异丙醇和加热氮气混合物由专用的集成模组制成，专用的集成模组将异丙醇和加热氮气混合物制备并传输至所述上盖圆顶，进而向下喷淋到干燥槽体内，在干燥槽体内异丙醇和水分子气相挥发向上移动，水分子液相受张力控制向下移动，包含超纯水的液体则自干燥槽体的底部注入与排出。

如图13所示，上述专用的集成模组结构上包括有异丙醇输入管路16、循环超纯水输入管路、循环超纯水输出管路、加热氮气输入管路17、混合罐体15以及混合后气液共存液体输出管路18，所述混合罐体15结构上包括有外壳和混合罐，所述外壳为带有罐体门板的箱状结构，在所述外壳内设有至少一个混合罐。所述外壳的前侧壁靠近底部位置设有异丙醇输入端口，该异丙醇输入端口连接所述的异丙醇输入管路16，在所述外壳的一侧壁设有超纯水输入端口和超纯水输出端口，分别对应连接所述的循环超纯水输入管路和循环超纯水输出管路。在所述外壳的后侧壁上设有加热氮气输入端口，该加热氮气输入端口连接所述的加热氮气输入管路17，在所述外壳的后侧壁上还设有混合后气液共存体输出端口，该混合后气液共存体输出端口连接混合后气液共存液体输出管路18的一端，该混合后气液共存液体输出管路18的另一端联通至上盖圆顶13上，以将异丙醇和加热氮气混合物输送至所述干燥槽体12内，摆荡机构14载有晶圆盒，并将晶圆盒放置在干燥槽体12内。所述的混合罐外形呈圆柱体，混合罐内部为包括涡流混合道、缓冲回流槽和热水浴区域的三层结构，其中涡流混合道为混合罐中心设置的倒锥形空腔，所述混合罐的底部中心位置设有罐体入口，所述混合罐的顶部中心位置设有罐体出口，所述的罐体入口联通异丙醇输入端口以接收异丙醇输入至涡流混合道内，所述混合罐内的缓冲回流槽上方位置联通所述的加热氮气输入端口以接收加热氮气，所述混合罐内的热水浴区域联通所述的超纯水输入端口和超纯水输出端口以接收循环超纯水，所述的罐体出口联通所述的混合后气液共存体输出端口。

在本发明可提升晶圆干燥效能的液体张力控制方法中，在晶圆摆荡过程中，受摆荡倾斜的晶圆片，水分子向下流动带动液面缓慢下降，异丙醇和热氮气混合物紧随液面下降，水分子界面角度受摆荡拉大，使得晶圆所在面与液面平面夹角大于90度，水分子较易剥离晶圆表面，往复操作使得水分子在晶圆表面剥离速度加快，并且剥离效果增强，其原理如图9、图10和图11所展示的。在晶圆片摆荡过程中，晶圆片的上部为干燥区域，下部为浸润区域，在液面也晶圆交接处因马兰格尼效应向干燥区产生较厚的水膜，异丙醇IPA气相与超纯水DIW液相形成的表面张力为T2,超纯水DIW液相的张力为T1，在摆荡时异丙醇液膜被张力与摆荡拉伸而变薄，受拉伸水膜内水分子更快侧向移动，使得水分子脱离加快，如图12所示。

在本发明可提升晶圆干燥效能的液体张力控制方法中，如图6和图7所示，载有晶圆片的晶圆盒D的摆荡动作由一个专门的摆荡机构C来实现。所述摆荡机构C包括驱动电机5、滑动轨道6、滑动块7、轴接轨道8及L型摆动臂9，所述滑动轨道6与所述轴接轨道8平行设置，所述滑动轨道6位于所述轴接轨道8的上方，所述滑动块7滑动安装于所述滑动轨道6上，所述驱动电机5带动所述滑动块7在所述滑动轨道6上进行往复运动以作为直线线性机器人，所述L型摆动臂9至少设置为两个，所述L型摆动臂9包括平行设置的第一支臂与第二支臂，所述第一支臂的上部沿长度方向设置有滑动槽10，所述滑动块上对应安装有滑动轮，所述滑动轮安装于所述滑动槽10内，所述第一支臂的下端与所述轴接轨道上的连接点轴安装，所述第二支臂的下端设置有晶圆盒承载区11。

承载有晶圆片的晶圆盒在摆荡机构C带动下做规律摆荡动作，通过直线线性机器人进行前后移动，进行前后移动驱动L型摆动臂进行轴心固定旋转,形成轴心固定的弧形摆荡配置,在直线线性机器人的往复式前后移动,驱动L型摆动臂进行弧形摆荡的运动模式。所述摆荡机构的移动定位方式如下：

在前后移动驱动L型摆动臂进行轴心固定旋转时,所述直线线性机器人在往复式前后移动时,配置有三个定位传感器以侦测相对应的摆荡位置：

往前端摆荡的位置定位为A0，中心静止法线位置定位为A1，往后端摆荡的位置定位为A2；

晶圆摆荡时对应相位进行摆荡的动作,相对应中心法线，中心静止法线位置为定位A1，晶圆摆荡的对应相对相位夹角为0度：

往前端摆荡的位置定位为A0，晶圆摆荡的对应相对相位夹角+θ度，其中，2°＜θ＜15°；

往后端摆荡的位置定位为A2，晶圆摆荡的对应相对相位夹角-θ度，其中，2°＜θ＜15°。

在摆荡夹角θ的选择中，若是摆荡幅度小于2°则不会起到减小水膜厚度进而增大液体张力的作用，若是摆荡幅度大于15°则会导致晶圆片之间出现晃动，甚至移动位置导致碰撞，从而损坏晶圆片。实际应用中，一个可行的摆荡幅度夹角θ选择为±2.54度，从而取得了最优的干燥效果。

在本发明可提升晶圆干燥效能的液体张力控制方法中，还涉及到异丙醇和热氮气混合物供应的安全控制方法：确定混合氮气气体/异丙醇混合物控制的需求目标--→确认异丙醇供应情况并进行控制--→确认排气控制--→确认洁净度侦测控制--→进行混合确认控制--→对应干燥动作执行输出确认--→执行干燥输出。

在本发明可提升晶圆干燥效能的液体张力控制方法中，进行弧形摆荡过程中液面升降干燥动作时，需要对异丙醇液体温度进行控制，若常温则控制在25度,设定为异丙醇常温控制，若高温则控制在60度(控制趋近临界状态)；氮气气体温度控制，若常温则控制在30度,设定为氮气常温控制，若高温则控制在120度，高温时通过加热实现稳定控制。

本发明可提升晶圆干燥效能的液体张力控制方法利用干燥气流路径的改善与优化，进而提升晶圆产品在干燥过程中的有效干燥，来提升干燥效率。通过异丙醇与热氮气气流的路径修正，达成复合性的成效，在干燥效率以及时间比达成一完美的相对值的呈现。本发明的方法通过在晶圆干燥设备上建构处混合式液体加压辅助提升IPA/N2的扩散分布能力，来实现在马兰格尼干燥能力的加强，增强了张力移除水分子的细化有机溶剂的分布晶圆表面能力。此外，在混合罐体模组连接的加热控制的持温特殊组件与加热氮气来源组件互相配合增加加热氮气的控制效率。

Claims (7)

1.一种可提升晶圆干燥效能的液体张力控制方法，其特征在于，晶圆干燥时，在使用异丙醇与氮气的气相替换过程中，通过行星式弧形摆荡干燥技术用异丙醇将晶圆表面的残余水分带离，该方法包括如下步骤：

第一步，在晶圆盒内装载多个晶圆片，将所述晶圆盒放置在摆荡机构上，将携带晶圆片的摆荡机构放入干燥槽体内；将干燥设备的上盖圆顶与干燥槽体合并,并保持合并后舱体的密合度，将舱体内的微量气体抽空；

第二步，在干燥槽体注入超纯水，同时通过上盖圆顶注入常温氮气，使干燥槽体中注入的超纯水液面超过晶圆的最上端，进行晶圆片的表面润湿，浸润期间持续向干燥槽体内注入常温氮气；

第三步，待超纯水对晶圆片表面浸润完成后，停止常温氮气的注入，进行如下操作：

S1：利用专用的集成模组从上盖圆顶向干燥槽体内注入异丙醇和加热氮气混合物，将干燥槽体内的超纯水从底部控速排放；

S2:随着超纯水液面持续下降，超纯水排放过程中操作所述的摆荡机构携带晶圆片形成行星式摆荡,使每个晶圆片均产生弧形的周期性小角度运动，晶圆片在摆荡过程中，在超纯水液面与晶圆片表面接触位置处产生拉伸现象，超纯水液相的表面张力T1受拉伸增大，而异丙醇气相与超纯水液相形成的表面张力T2受拉伸减小，异丙醇液膜被张力与摆荡拉伸而变薄，超纯水的水膜受拉伸变薄，变薄的水膜内水分子更快地侧向移动，控制液体张力使得晶圆片上的水分子加快脱离；

第四步，操作摆荡机构带动晶圆盒持续进行摆荡，直至超纯水排放至液面低于晶圆盒底部，完成第一阶段的干燥，查看是否需要重复清洗与干燥，若需要则重复第二步至第三步，进行第二阶段及后续阶段干燥，直至完成晶圆片干燥。

2.根据权利要求1所述的一种可提升晶圆干燥效能的液体张力控制方法，其特征在于，在第三步中，所述晶圆盒在摆荡机构带动下在干燥槽体内做规律摆荡动作，使得晶圆盒内排列的晶圆片呈现规律摆荡，摆荡时以晶圆片中心为轴，对称在倾斜角度内作为往复运动。

3.根据权利要求2所述的一种可提升晶圆干燥效能的液体张力控制方法，其特征在于，所述摆荡机构包括驱动电机、滑动轨道、滑动块、轴接轨道及L型摆动臂，所述滑动轨道与所述轴接轨道平行设置，所述滑动轨道位于所述轴接轨道的上方，所述滑动块滑动安装于所述滑动轨道上，所述驱动电机带动所述滑动块在所述滑动轨道上进行往复运动以作为直线线性机器人，所述L型摆动臂至少设置为两个，所述L型摆动臂包括平行设置的第一支臂与第二支臂，所述第一支臂的上部沿长度方向设置有滑动槽，所述滑动块上对应安装有滑动轮，所述滑动轮安装于所述滑动槽内，所述第一支臂的下端与所述轴接轨道上的连接点轴安装，所述第二支臂的下端设置有晶圆盒承载区。

4.根据权利要求3所述的一种可提升晶圆干燥效能的液体张力控制方法，其特征在于，所述直线线性机器人进行前后移动，驱动L型摆动臂进行轴心固定旋转,形成轴心固定的弧形摆荡模式。

5.根据权利要求4所述的一种可提升晶圆干燥效能的液体张力控制方法，其特征在于，所述摆荡机构的移动定位方式如下：

在前后移动驱动L型摆动臂进行轴心固定旋转时,所述直线线性机器人在往复式前后移动时,配置有三个定位传感器以侦测相对应的摆荡位置：

往前端摆荡的位置定位为A0，中心静止法线位置定位为A1，往后端摆荡的位置定位为A2；

晶圆摆荡时对应相位进行摆荡的动作,相对应中心法线，中心静止法线位置为定位A1，晶圆摆荡的对应相对相位夹角0度：

往前端摆荡的位置定位为A0，晶圆摆荡的对应相对相位夹角+θ度，其中，2°＜θ＜15°；

往后端摆荡的位置定位为A2，晶圆摆荡的对应相对相位夹角-θ度，其中，2°＜θ＜15°。

6.根据权利要求1所述的一种可提升晶圆干燥效能的液体张力控制方法，其特征在于，在第三步中，所述异丙醇和加热氮气混合物由专用的集成模组制成，传输至所述上盖圆顶向下喷淋到干燥槽体内，异丙醇和水分子气相挥发向上移动，水分子液相受张力控制向下移动，超纯水自干燥槽体的底部注入与排出。

7.根据权利要求6所述的一种可提升晶圆干燥效能的液体张力控制方法，其特征在于，在第三步中，专用的集成模组结构上包括有异丙醇输入管路、循环超纯水输入管路、循环超纯水输出管路、加热氮气输入管路、混合罐体以及混合后气液共存液体输出管路，所述混合罐体结构上包括有外壳和混合罐，所述外壳为带有罐体门板的箱状结构，在所述外壳内设有至少一个混合罐；

所述外壳的前侧壁靠近底部位置设有异丙醇输入端口，该异丙醇输入端口连接所述的异丙醇输入管路，在所述外壳的一侧壁设有超纯水输入端口和超纯水输出端口，分别对应连接所述的循环超纯水输入管路和循环超纯水输出管路，在所述外壳的后侧壁上设有加热氮气输入端口，该加热氮气输入端口连接所述的加热氮气输入管路，在所述外壳的后侧壁上还设有混合后气液共存体输出端口，该混合后气液共存体输出端口连接混合后气液共存液体输出管路的一端，该混合后气液共存液体输出管路的另一端联通至上盖圆顶上，以将异丙醇和加热氮气混合物输送至所述干燥槽体内；

所述的混合罐外形呈圆柱体，混合罐内部为包括涡流混合道、缓冲回流槽和热水浴区域的三层结构，其中涡流混合道为混合罐中心设置的倒锥形空腔，所述混合罐的底部中心位置设有罐体入口，所述混合罐的顶部中心位置设有罐体出口，所述的罐体入口联通异丙醇输入端口以接收异丙醇输入至涡流混合道内，所述混合罐内的缓冲回流槽上方位置联通所述的加热氮气输入端口以接收加热氮气，所述混合罐内的热水浴区域联通所述的超纯水输入端口和超纯水输出端口以接收循环超纯水，所述的罐体出口联通所述的混合后气液共存体输出端口。

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