CN210010247U - 晶圆夹盘的清洗装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种晶圆夹盘的清洗装置，包括喷洗管道和喷嘴，所述喷洗管道外部设置有第一加热器，所述喷洗管道中通入含异丙醇的第一混合气体，所述第一混合气体经所述第一加热器加热后由所述喷嘴喷向晶圆夹盘。通过第一加热器加热含异丙醇的第一混合气体喷射晶圆夹盘，对晶圆夹盘进行干燥，缩短了晶圆夹盘的清洗时间，提升了晶圆夹盘表面的干燥效果，避免因干燥不完全在夹持过程中在晶圆上产生水痕缺陷，进而提升了晶圆产品良率。
Description
技术领域
本实用新型涉及半导体制造技术领域，具体涉及一种晶圆夹盘的清洗装置。
背景技术
晶圆传输机器人(WTR)是晶圆传输系统的关键部件，负责在不同工位之间按工序快速、高效、平稳地搬运及传送晶圆。晶圆传输机器人的工作性能直接影响到晶圆的制造质量和生产效率。
晶圆传输机器人包括用于夹持晶圆的晶圆夹盘，晶圆传输机器人在用于槽式清洗机台中的各槽之间的晶圆传送时，晶圆夹盘在抓取干燥晶圆前和抓取清洗药液(chemical)槽工艺完成的晶圆后要立即进行清洗，避免交叉污染。当前的晶圆夹盘的清洗装置耗时比较久，影响机台的WPH(每小时处理的晶圆数量)，还存在由于晶圆夹盘未完全干燥而在夹持过程中在晶圆上产生水痕缺陷，进而影响晶圆产品良率。
实用新型内容
本实用新型的目的在于缩短晶圆夹盘的清洗时间，提升晶圆夹盘表面的干燥效果。
本实用新型提供一种晶圆夹盘的清洗装置，包括喷洗管道和喷嘴，所述喷洗管道外部设置有第一加热器，所述喷洗管道中通入含异丙醇的第一混合气体，所述第一混合气体经所述第一加热器加热后由所述喷嘴喷向晶圆夹盘。
可选地，位于所述第一加热器一侧的喷洗管道包括第一喷洗管道支路和第二喷洗管道支路，所述第一喷洗管道支路连接氮气源，所述第二喷洗管道支路连接异丙醇槽，所述异丙醇槽中通入有异丙醇，所述异丙醇槽连接所述氮气源。
可选地，所述异丙醇槽的底部设置有第二加热器，所述第二加热器对所述异丙醇槽加热以形成异丙醇蒸汽。
可选地，还包括：第一阀门、第二阀门和第三阀门，所述氮气源经所述第一阀门向所述第一喷洗管道支路通入氮气，所述氮气源经所述第三阀门向所述异丙醇槽通入氮气，所述异丙醇槽中的氮气和所述异丙醇蒸汽混合构成第二混合气体，所述第二混合气体经所述第二阀门通入所述第二喷洗管道支路，所述第二混合气体和位于所述第一喷洗管道支路中的氮气混合后构成所述第一混合气体。
可选地，所述第二加热器对所述异丙醇槽加热的温度范围为50℃～70℃。
可选地，所述异丙醇槽的上部设置有冷凝管，用于将所述异丙醇蒸汽冷却成异丙醇液体，以对所述异丙醇循环利用。
可选地，所述第一加热器对所述第一混合气体的加热温度范围为110℃～130℃。
可选地，还包括清洗槽，所述清洗槽包括第一清洗槽和若干第二清洗槽，若干第二清洗槽均置于所述第一清洗槽中，待清洗的晶圆夹盘分别放置于所述第二清洗槽中。
可选地，每个所述第二清洗槽底部均经第四阀门连接去离子水，所述第一清洗槽底部连接排水通道，每个所述第二清洗槽均经第五阀门连接排水通道。
可选地，还包括提升机械装置，所述提升机械装置用于将所述晶圆夹盘提升以脱离所述清洗槽，所述圆夹盘提升的速度设置为0.5～2.5mm/s。
本实用新型提供了一种晶圆夹盘的清洗装置，包括喷洗管道和喷嘴，所述喷洗管道外部设置有第一加热器，所述喷洗管道中通入含异丙醇的第一混合气体，所述第一混合气体经所述第一加热器加热后由所述喷嘴喷向晶圆夹盘。通过第一加热器加热含异丙醇的第一混合气体喷射晶圆夹盘，对晶圆夹盘进行干燥，缩短了晶圆夹盘的清洗时间，提升了晶圆夹盘表面的干燥效果，避免因干燥不完全在夹持过程中在晶圆上产生水痕缺陷，进而提升了晶圆产品良率。
附图说明
图1为本实用新型一实施例的晶圆夹盘的清洗装置的结构示意图；
图2为本实用新型一实施例的晶圆夹盘干燥过程原理示意图。
其中，附图标记如下：
A-晶圆夹盘；10-清洗槽；11-第一清洗槽；12-第二清洗槽；20-喷洗管道；21-第一喷洗管道支路；22-第二喷洗管道支路；23-喷嘴；31-第一加热器；41-第一阀门；42-第二阀门；43-第三阀门；44-第四阀门；45-第五阀门；51-去离子水；51a-去离子水膜；52-排水通道；53-氮气源；60-异丙醇槽；61-异丙醇输入源；62-异丙醇液体；70-第一混合气体膜。
具体实施方式
本实用新型的实施例提供了一种晶圆夹盘的清洗装置。以下结合附图和具体实施例对本实用新型进一步详细说明。根据下面说明，本实用新型的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图均采用非常简化的形式且使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。
本实用新型提供一种晶圆夹盘的清洗装置，包括喷洗管道和喷嘴，所述喷洗管道外部设置有第一加热器，所述喷洗管道中通入含异丙醇的第一混合气体，所述第一混合气体经所述第一加热器加热后由所述喷嘴喷向晶圆夹盘。
图1为本实用新型实施例的晶圆夹盘的清洗装置结构示意图。如图1所示，本实施例提供的晶圆夹盘的清洗装置，包括喷洗管道20和喷嘴23，具体的，所述喷嘴23设置于所述喷洗管道20的一端开口处，所述喷洗管道20外部设置有第一加热器31，所述喷洗管道20中通入含异丙醇的第一混合气体，所述第一混合气体经所述第一加热器31加热后由所述喷嘴23喷向晶圆夹盘A。
位于所述第一加热器31一侧的喷洗管道20分为第一喷洗管道支路21和第二喷洗管道支路22，所述第一喷洗管道支路21经第一阀门41连接氮气源53，所述第二喷洗管道支路22经第二阀门42连接异丙醇(IPA，Isopropyl Alcohol)槽60，所述异丙醇槽60中由异丙醇输入源61输入异丙醇液体62，所述氮气源53经第三阀门43连接所述异丙醇槽60。
所述异丙醇槽60的底部设置有第二加热器32，所述第二加热器32对所述异丙醇槽60加热以形成异丙醇蒸汽。具体的，将液体的异丙醇62加热形成异丙醇蒸汽，在异丙醇槽60中，下部为异丙醇液体62，上部充满异丙醇蒸汽，第二加热器32是可控制的，对所述异丙醇槽60加热的温度范围例如为50℃～70℃。所述异丙醇槽60的上部设置有冷凝管63，它可使异丙醇蒸汽冷却成异丙醇液体，从而实现对异丙醇的循环利用。
所述氮气源53经所述第一阀门41向所述第一喷洗管道支路21通入氮气，所述氮气源53经所述第三阀门43向所述异丙醇槽60通入氮气，所述异丙醇槽60中的氮气和所述异丙醇蒸汽混合构成第二混合气体，所述第二混合气体经所述第二阀门42通入所述第二喷洗管道支路22，所述第二混合气体和位于所述第一喷洗管道支路21中的氮气混合后构成所述第一混合气体。所述第一混合气体经所述第一加热器31加热后由所述喷嘴23喷向晶圆夹盘A。所述第一加热器31对所述第一混合气体的加热温度范围为110℃～130℃。
本实用新型实施例的晶圆夹盘的清洗装置，还包括清洗槽10，所述清洗槽10包括第一清洗槽11和若干第二清洗槽12，若干第二清洗槽12均置于所述第一清洗槽11中，形成溢流槽结构。待清洗的晶圆夹盘A分别放置于所述第二清洗槽12中，每个所述第二清洗槽12底部均经第四阀门44连接有去离子水(DIW)51，所述第一清洗槽11连接排水通道(Drain)52，每个所述第二清洗槽12均经第五阀门45连接排水通道52。具体的，位于所述第一加热器31另一侧的喷洗管道20也分为若干喷洗管道支路，在每个所述喷洗管道支路的开口处均设置有喷嘴23，所述喷嘴23与所述第二清洗槽12对应，所述晶圆夹盘A置于所述第二清洗槽12中。
去离子水51清洗晶圆夹盘A的具体工作过程为：去离子水51经第四阀门44从每个所述第二清洗槽12底部持续注入，注满时清洗液体(例如包括去离子水、晶圆夹盘上附着的清洗药液(chemical)等)从第二清洗槽12上部四周外溢，流入第一清洗槽11，第一清洗槽11即清洗液体收集槽，最终经排水通道52排出，从而通过水流带走晶圆夹盘A上的污染物。第二清洗槽12中的清洗液体需要排出时，打开第五阀门45经排水通道52排出。
通过去离子水清洗晶圆夹盘A后，需要在最短的时间里把晶圆夹盘表面的去离子水分干燥(去除)，若去离子水分未干燥彻底，则会在后续夹持晶圆过程中在晶圆上留下水痕，降低晶圆的良率。
对清洗后的晶圆夹盘干燥的具体工作过程为：所述第二加热器32对所述异丙醇槽60加热，将异丙醇液体62加热形成异丙醇蒸汽；所述氮气源53经所述第三阀门43向所述异丙醇槽60通入氮气(N2)，通入异丙醇槽60中的氮气用来携带异丙醇蒸汽，进入所述异丙醇槽60中的氮气和异丙醇蒸汽混合构成第二混合气体，所述第二混合气体经第二阀门42进入所述第二喷洗管道支路22中，氮气经第一阀门41进入第一喷洗管道支路21中，所述第一喷洗管道支路21中的氮气与所述第二喷洗管道支路22中的所述第二混合气体混合后构成第一混合气体，所述第一混合气体由所述第一加热器31加热，沿所述喷洗管道20由所述喷嘴23喷向所述晶圆夹盘A，进行干燥。
图2为本实用新型一实施例的晶圆夹盘干燥过程原理示意图，如图1和图2所示，加热后的第一混合气体(含IPA)由所述喷嘴23喷向所述晶圆夹盘A，晶圆夹盘A由去离子水51清洗后在其表面形成去离子水膜51a，喷嘴23喷射第一混合气体(含IPA)后在晶圆夹盘A上的去离子水膜51a表面又形成第一混合气体膜70(含IPA)。由于马兰戈尼效应(Marangonieffect)，表面张力小的液体向表面张力大的液体扩散，从而使去离子水膜51a脱离晶圆夹盘A表面，起到快速干燥作用。第一混合气体膜70(含IPA)一部分在表面张力和重力的作用下离开晶圆夹盘，一部分挥发离开晶圆夹盘表面，经以上过程后，晶圆夹盘A表面得到干燥。
马兰戈尼效应(Marangoni effect)，即表面张力大的液体对周围表面张力小的液体的拉力强，产生表面张力梯度，从而使液体从表面张力低到张力高的方向流动，其中，第一混合气体膜70(含IPA)的表面张力例如为19×10-3N/m～21×10-3N/m，离子水膜51a的表面张力例如为71×10-3N/m～73×10-3N/m，即第一混合气体膜70的表面张力小于离子水膜51a的表面张力，因此会在坡状水流表层形成表面张力梯度，产生Marangoni对流，晶圆夹盘A表面的去离子水膜51a被“吸回”去离子水51的水面。
当晶圆夹盘A从第二清洗槽12中的去离子水51中被提升而脱离水面时，去离子水51的表面张力吸走部分晶圆夹盘A表面的去离子水膜51a，第一混合气体膜70的表面张力小于去离子水膜51a的表面张力，形成表面张力梯度，从而使得晶圆夹盘A上的去离子水膜51a从晶圆夹盘A表面流入去离子水51中，这一内部流动大大增强了晶圆夹盘A去水的效果，有利于晶圆夹盘A完全干燥。
具体的，晶圆夹盘A脱离水面可通过提升晶圆夹盘A，也可通过排出第二清洗槽12中的去离子水51实现。
本实用新型实施例的晶圆夹盘的清洗装置，还包括提升机械装置，所述提升机械装置用于将所述晶圆夹盘提升以脱离所述清洗槽，所述圆夹盘提升的速度设置为0.5～2.5mm/s。应当理解该提升机械装置可以本身就是晶圆传输机器人的一部分，例如为晶圆传输机器人的机械臂，通过设置所述提升机械装置控制晶圆夹盘提升的速度，即晶圆夹盘A脱离去离子水51的水面的速度，例如设置晶圆夹盘提升的速度为0.5～2.5mm/s。
综上所述，本实用新型的晶圆夹盘的清洗装置，包括喷洗管道和喷嘴，所述喷洗管道外部设置有第一加热器，所述喷洗管道中通入含异丙醇的第一混合气体，所述第一混合气体经所述第一加热器加热后由所述喷嘴喷向晶圆夹盘。通过第一加热器加热含异丙醇的第一混合气体喷射晶圆夹盘，利用Marangoni effect效应对晶圆夹盘进行干燥，缩短了晶圆夹盘的清洗时间，提升了晶圆夹盘表面的干燥效果，避免因干燥不完全在夹持过程中在晶圆上产生水痕缺陷，进而提升了晶圆产品良率。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的方法而言，由于与实施例公开的器件相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
上述描述仅是对本实用新型较佳实施例的描述，并非对本实用新型范围的任何限定，本实用新型领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。
Claims (10)
1.一种晶圆夹盘的清洗装置，包括喷洗管道和喷嘴，其特征在于，所述喷洗管道外部设置有第一加热器，所述喷洗管道中通入含异丙醇的第一混合气体，所述第一混合气体经所述第一加热器加热后由所述喷嘴喷向晶圆夹盘。
2.如权利要求1所述的晶圆夹盘的清洗装置，其特征在于，位于所述第一加热器一侧的喷洗管道包括第一喷洗管道支路和第二喷洗管道支路，所述第一喷洗管道支路连接氮气源，所述第二喷洗管道支路连接异丙醇槽，所述异丙醇槽中通入有异丙醇，所述异丙醇槽连接所述氮气源。
3.如权利要求2所述的晶圆夹盘的清洗装置，其特征在于，所述异丙醇槽的底部设置有第二加热器，所述第二加热器对所述异丙醇槽加热以形成异丙醇蒸汽。
4.如权利要求3所述的晶圆夹盘的清洗装置，其特征在于，还包括：第一阀门、第二阀门和第三阀门，所述氮气源经所述第一阀门向所述第一喷洗管道支路通入氮气，所述氮气源经所述第三阀门向所述异丙醇槽通入氮气，所述异丙醇槽中的氮气和所述异丙醇蒸汽混合后构成第二混合气体，所述第二混合气体经所述第二阀门通入所述第二喷洗管道支路，所述第二混合气体和位于所述第一喷洗管道支路中的氮气混合后构成所述第一混合气体。
5.如权利要求3所述的晶圆夹盘的清洗装置，其特征在于，所述第二加热器对所述异丙醇槽加热的温度范围为50℃～70℃。
6.如权利要求3所述的晶圆夹盘的清洗装置，其特征在于，所述异丙醇槽的上部设置有冷凝管，用于将所述异丙醇蒸汽冷却成异丙醇液体，以对所述异丙醇循环利用。
7.如权利要求1所述的晶圆夹盘的清洗装置，其特征在于，所述第一加热器对所述第一混合气体的加热温度范围为110℃～130℃。
8.如权利要求1至7任意一项所述的晶圆夹盘的清洗装置，其特征在于，还包括清洗槽，所述清洗槽包括第一清洗槽和若干第二清洗槽，若干第二清洗槽均置于所述第一清洗槽中，待清洗的晶圆夹盘分别放置于所述第二清洗槽中。
9.如权利要求8所述的晶圆夹盘的清洗装置，其特征在于，每个所述第二清洗槽底部均经第四阀门连接去离子水，所述第一清洗槽底部连接排水通道，每个所述第二清洗槽均经第五阀门连接排水通道。
10.如权利要求8所述的晶圆夹盘的清洗装置，其特征在于，还包括提升机械装置，所述提升机械装置用于将所述晶圆夹盘提升以脱离所述清洗槽，所述圆夹盘提升的速度设置为0.5～2.5mm/s。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20200204 |
|
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