TWI733268B - 晶圓清洗裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明提供了一種晶圓清洗裝置，包括載體噴霧容器、液滴尺寸篩選裝置和噴嘴，載體噴霧容器上設有第一載流氣體入口和噴霧觸發器，液滴尺寸篩選裝置的一側通過第一連接管與載體噴霧容器連接，噴嘴包括內芯和外殼，外殼上設有第二載流氣體入口，液滴尺寸篩選裝置的另一側通過第二連接管與內芯連接。晶圓清洗裝置中，載體噴霧容器上設有第一載流氣體入口和噴霧觸發器，對液滴進行初步篩選，液滴尺寸篩選裝置能對液滴的尺寸進行二次篩選，保證了液滴的尺寸，外殼上設有第二載流氣體入口，通過第二載流氣體入口對作用於晶圓表面的液滴速度進行調節，保證了對晶圓表面的清洗效果。

Description

晶圓清洗裝置
本發明涉及半導體清洗技術領域，尤其涉及一種晶圓清洗裝置。
晶圓清洗是晶片製造領域的重要工藝，晶圓清洗的效果，決定了晶片製造的良率。
在晶片製造領域，90奈米以下的晶片製造良率就開始有所下降，主要原因在於晶圓上的顆粒物難以清洗。隨著半導體工藝從2D走向3D，圖形結構晶圓的清洗難度遠遠大於平坦表面晶圓的清洗。而且隨著線寬的減小，深度比的增加，晶圓的清洗難度大大增加，現有技術中的清洗設備對晶圓清洗效果差，且易對晶圓造成損傷。
因此，有必要提供一種新型的晶圓清洗裝置以解決現有技術中存在的上述問題。
本發明的目的在於提供一種晶圓清洗裝置，對液滴進行尺寸篩選和速度控制，以解決晶圓表面線寬較小和深度比增加導致的清洗效果差的問題。
為實現上述目的，本發明的晶圓清洗裝置，包括載體噴霧容器、液滴尺寸篩選裝置和噴嘴，載體噴霧容器上設有第一載流氣體入口和噴霧觸發器，液滴尺寸篩選裝置的一側藉由第一連接管與載體噴霧容器連接，噴嘴包括內芯和外殼，外殼上設有第二載流氣體入口，液滴尺寸篩選裝置的另一側藉由第二連接管與內芯連接。
本發明的有益效果在於：載體噴霧容器上設有第一載流氣體入口和噴霧觸發器，對產生的液滴尺寸進行初步篩選，液滴尺寸篩選裝置對液滴的尺寸進行二次篩選，保證了液滴的尺寸，並且噴嘴包括內芯和外殼，外殼上設有第二載流氣體入口，藉由第二載流氣體入口能對作用於晶圓表面的液滴速度進行調節，藉由對液滴尺寸的篩選和滴液速度的控制，能夠使得液滴進入晶圓上更小的縫隙內，從而保證了對晶圓表面的清洗效果。
較佳地，載體噴霧容器上設有第一連接管介面，第一連接管介面與第一連接管連接。其有益效果在於：便於載體噴霧容器連接第一連接管。
進一步較佳地，第一載流氣體入口的高度低於第一連接管介面的高度。其有益效果在於：保證液滴進入第一連接管前能進行初步的尺寸篩選。
進一步較佳地，第一載流氣體入口設置於載體噴霧容器的側壁上。其有益效果在於：避免第一載流氣體入口內的氣流吹動載體噴霧容器內的清洗液，防止出現濺射。
進一步較佳地，第一連接管介面設置於載體噴霧容器的上側。其有益效果在於：保證液滴進入第一連接管前能夠上升足夠高的高度，便於降低載體噴霧容器的高度。
較佳地，噴霧觸發器為超聲波震盪噴霧器、吹掃噴霧器、加熱噴霧器、機械攪拌霧化噴霧器或氣體吹去霧化器中的一種。其有益效果在於：能夠使得清洗液得到霧化。
較佳地，液滴尺寸篩選裝置為靜電篩選裝置、鐳射篩選裝置或物理篩選裝置中的一種。其有益效果在於：保證了對液滴進行篩選，進一步篩選出更小更均勻的液滴。
較佳地，液滴尺寸篩選裝置上設有剩餘液滴移除裝置。其有益效果在於：便於收集尺寸大小不符合的液滴。
進一步較佳地，剩餘液滴移除裝置藉由第三連接管與載體噴霧容器連接。其有益效果在於：避免浪費收集的清洗液。
進一步較佳地，晶圓清洗裝置還包括廢液箱，剩餘液滴移除裝置藉由第三連接管與廢液箱連接。其有益效果在於：避免收集的清洗液造成污染。
10:晶圓清洗裝置
11:載體噴霧容器
111:第一載流氣體入口
112:噴霧觸發器
1121:清洗液
11211:大尺寸液滴
11212:小尺寸液滴
12:液滴尺寸篩選裝置
121:剩餘液滴移除裝置
13:噴嘴
131:內芯
1311:內傳導部
1312:內斜部
1313:內噴霧部
132:外殼
1321:第二載流氣體入口
1322:外傳導部
1323:外斜部
1324:外噴霧部
14:第一連接管
15:第二連接管
16、18:第三連接管
17:廢液箱
圖1A和圖1B為本發明晶圓清洗裝置的結構示意圖；圖2為本發明噴嘴的結構示意圖。
為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的 實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。除非另外定義，此處使用的技術術語或者科學術語應當為本發明所屬領域內具有一般技能的人士所理解的通常意義。本文中使用的“包括”等類似的詞語意指出現該詞前面的元件或者物件涵蓋出現在該詞後面列舉的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。
針對現有技術存在的問題，本發明的實施例提供了一種晶圓清洗裝置，參照圖1A，晶圓清洗裝置10包括載體噴霧容器11、液滴尺寸篩選裝置12和噴嘴13。載體噴霧容器11上設有第一載流氣體入口111和噴霧觸發器112，液滴尺寸篩選裝置12的一側藉由第一連接管14與載體噴霧容器11連接。噴嘴13包括內芯131和外殼132，外殼132上設有第二載流氣體入口1321，液滴尺寸篩選裝置12的另一側藉由第二連接管15與內芯131連接，液滴尺寸篩選裝置12上設有剩餘液滴移除裝置121。
本發明的一些實施例中，載體噴霧容器上設有第一連接管介面，第一連接管介面與第一連接管連接。
本發明的一些實施例中，第一載流氣體入口最高點所在水平面的高度低於第一連接管介面最低點所在水平面的高度。
本發明的一些實施例中，第一載流氣體入口設置於載體噴霧容器的側壁上。
本發明的一些實施例中，第一連接管介面設置於載體噴霧容器的上側。
本發明的一些具體實施例中，參照圖1A，在第一載流氣體入口111處吹入第一載流氣體，載體噴霧容器11內產生的液滴隨第一載流氣體升高從而進入第一連接管介面(圖中未標示)。噴霧觸發器112產生液滴後，液滴在初始上升力的作用下可以上升一定的高度，而第一載流氣體的上升力與初始上升力的和小於大尺寸液滴11211的重力，大尺寸液滴11211上升一定的高度就會滴落回清洗液1121內，而第一載流氣體的上升力與初始上升力的和大於或等於小尺寸液滴11212的重力，小尺寸液滴11212則會一直隨第一載流氣體上升經第一連接管介面(圖中未標示)進入第一連接管14內。例如，當第一載流氣體的氣體流速為0.21m/s時，約50%的大尺寸液滴在距離清洗液液面0mm-50mm的高度落回清洗液內，約30%的大尺寸液滴在距離清洗液液面50mm-150mm的高度落回清洗液內，約20%的大尺寸液滴在距離清洗液液面150mm-500mm的高度落回清洗液內，而小尺寸液滴則會經第一連接管介面進入第一連接管14內。
本發明的一些實施例中，載體噴霧容器上還設有濃度檢測器、流量檢測器、壓力檢測器、溫度檢測器和濕度檢測器。濃度檢測器設置於載體噴霧容器底壁的內側，且用於檢測清洗液的濃度。流量檢測器設置於第一載流氣體入口處或第一連接管介面處，且用於檢測氣體的流量。壓力檢測器設置於載體噴霧容器上壁的內側，且用於檢測載體噴霧容器內的氣壓。溫度檢測器設置於載體噴霧容器上壁的內側，且用於檢測載體噴霧容器內的溫度。濕度檢測器設置於載體噴霧容器上壁的內側，且用於檢測載體噴霧容器內的濕度。濃度檢測器、流量檢測器、壓力檢測器、溫度檢測器和濕度檢測器均為本領域的公知技術，具體結構在此不再贅述。
本發明的一些具體實施例中，第一載流氣體入口與第一載流氣體發生器連接，第一載流氣體入口上設有電磁閥。電磁閥為本領域的公知技術，在此不再贅述。具體地，第一載流氣體發生器為儲氣罐。第一載流氣體發生器藉由第一載流氣體入口向載體噴霧容器中吹入第一載流氣體，壓力檢測器檢測載體噴霧容器內的即時氣壓，當即時氣壓大於或小於閾值氣壓時，電磁閥進行調節以分別減小或放大第一載流氣體入口的氣體流速，以使載體噴霧器內的氣壓達到閾值氣壓。具體地，閾值氣壓為0.5Mpa，當壓力檢測器檢測到載體噴霧容器內的氣壓等於0.5Mpa時，電磁閥停止調節以維持第一載流氣體入口的氣體流速，以使載體噴霧容器內的氣壓穩定在0.5Mpa。
本發明的一些實施例中，第一連接管和第二連接管垂直於延伸方向的截面面積相同。
本發明的一些實施例中，噴霧觸發器為超聲波震盪噴霧器、吹掃噴霧器、加熱噴霧器、機械攪拌霧化噴霧器或氣體吹去霧化器中的一種。超聲波震盪噴霧器、吹掃噴霧器、加熱噴霧器、機械攪拌霧化噴霧器或氣體吹去霧化器均為本領域的公知技術，具體結構在此不再贅述。超聲波震盪噴霧器、吹掃噴霧器、加熱噴霧器、機械攪拌霧化噴霧器或氣體吹去霧化器根據相應的工作原理安裝於載體噴霧容器的內部或外部。
本發明的一些具體實施例中，參照圖1A，噴霧觸發器112安裝於載體噴霧容器11底壁的內側。
本發明的一些實施例中，液滴尺寸篩選裝置為物理篩選裝置，具體地，物理篩選裝置為薄網，薄網的網孔尺寸稍大於需求的液滴尺寸。在使用 過程中，當液滴尺寸小於或等於薄網的網孔尺寸時，液滴可以在第一載流氣體的帶動下藉由薄網的網孔；當液滴尺寸大於薄網的網孔尺寸時，液滴會在薄網的網孔處聚集，從而形成更大尺寸的液滴，更大尺寸的液滴在重力的作用下滴落進入到剩餘液滴移除裝置內，以實現對液滴尺寸的篩選。
本發明的一些較佳實施例中，薄網成平面形狀，第一連接管和第二連接管位於同一水準直線上，且垂直于薄網所在的平面。
本發明的一些較佳實施例中，物理篩選裝置上設有加熱系統，加熱系統用於對物理篩選裝置進行加熱，防止液滴受冷而快速聚集變大，保證藉由物理篩選裝置的小尺寸液滴的數量。加熱系統為本領域的公知技術，在此不再贅述。
本發明的一些實施例中，液滴尺寸篩選裝置還可以為靜電篩選裝置或鐳射篩選裝置，靜電篩選裝置或鐳射篩選裝置為本領域的公知技術，在此不再贅述。
本發明的一些具體實施例中，參照圖1A，剩餘液滴移除裝置121為圓筒狀，剩餘液滴移除裝置121套於液滴尺寸篩選裝置12的外側，用於收集因重力滴落的更大尺寸的液滴。
本發明的一些實施例中，剩餘液滴移除裝置121藉由第三連接管18與載體噴霧容器11連接(請參考圖1A)。較佳地，第三連接管18連接於剩餘液滴移除裝置121的下側，以便於將尺寸不符合的液滴回流入載體噴霧容器11中，避免清洗液的浪費。
本發明的又一些實施例中，晶圓清洗裝置還包括廢液箱17，剩餘液滴移除裝置121藉由第三連接管16與廢液箱17連接(請參考圖1B)。較佳地，第三連接管16連接於剩餘液滴移除裝置121的下側，以便於將尺寸不符合的液滴收集到廢液箱17中，避免對清洗液造成污染。
本發明的一些具體實施例中，噴嘴垂直於噴霧方向截面上內芯和外殼的直徑比例為1：2。
本發明的一些具體實施例中，參照圖2，噴嘴13包括內芯131和外殼132。內芯131自上而下依次包括內傳導部1311、內斜部1312和內噴霧部1313。內斜部1312垂直於噴霧方向的截面最大直徑小於或等於內傳導部131垂直於噴霧方向的截面直徑，內噴霧部1313垂直於噴霧方向的截面直徑小於或等於內斜部1312垂直於噴霧方向的截面最小直徑。外殼132自上而下依次包括外傳導部1322、外斜部1323和外噴霧部1324，外斜部1323垂直於噴霧方向的截面最大直徑小於或等於外傳導部1322垂直於噴霧方向的截面直徑，外噴霧部1324垂直於噴霧方向的截面直徑小於或等於外斜部1323垂直於噴霧方向的截面最小直徑。所內芯131整體上寬下窄，藉由內斜部1312過渡，有利於聚集液滴，使得單位面積內具有充足的液滴對晶圓進行清洗。
本發明的一些實施例中，參照圖1A和圖2，第二載流氣體入口1321設置於外殼132上，以連通內芯131和外殼132之間的夾層。第一載流氣體沿第二連接管15進入內芯131，然後從內芯131的下側噴出。第二載流氣體從第二載流氣體入口1321進入夾層，然後從夾層的下側噴出。第一載流氣體和第二載流氣體會在噴嘴13的下側混合，當第二載流氣體的流速大於第一載流氣 體的流速，第二載流氣體會對第一載流氣體起到提速的作用，第一載流氣體會對第二載流氣體起到降速的作用，以使第一載流氣體和第二載流氣體混合後的流速位於第一載流氣體流速和第二載流氣體流速之間。當第二載流氣體的流速小於第一載流氣體的流速，第二載流氣體會對第一載流氣體起到降速的作用，第一載流氣體會對第二載流氣體起到提速的作用。
雖然在上文中詳細說明了本發明的實施方式，但是對於本領域的技術人員來說顯而易見的是，能夠對這些實施方式進行各種修改和變化。但是，應理解，這種修改和變化都屬於請求項書中所述的本發明的範圍和精神之內。而且，在此說明的本發明可有其它的實施方式，並且可藉由多種方式實施或實現。
10:晶圓清洗裝置
11:載體噴霧容器
111:第一載流氣體入口
112:噴霧觸發器
1121:清洗液
11211:大尺寸液滴
11212:小尺寸液滴
12:液滴尺寸篩選裝置
121:剩餘液滴移除裝置
13:噴嘴
131:內芯
132:外殼
1321:第二載流氣體入口
14:第一連接管
15:第二連接管
18:第三連接管

Claims (10)

  1. 一種晶圓清洗裝置，包括：一載體噴霧容器，該載體噴霧容器上設有一第一載流氣體入口和一噴霧觸發器；一噴嘴，該噴嘴包括一內芯和一外殼，該外殼上設有一第二載流氣體入口；一液滴尺寸篩選裝置，該液滴尺寸篩選裝置的一側藉由一第一連接管與該載體噴霧容器連接，該液滴尺寸篩選裝置的另一側藉由一第二連接管與該內芯連接。
  2. 根據請求項1所述之晶圓清洗裝置，其中該載體噴霧容器上設有一第一連接管介面，該第一連接管介面與該第一連接管連接。
  3. 根據請求項2所述之晶圓清洗裝置，其中該第一載流氣體入口的高度低於該第一連接管介面的高度。
  4. 根據請求項3所述之晶圓清洗裝置，其中該第一載流氣體入口設置於該載體噴霧容器的側壁上。
  5. 根據請求項3所述之晶圓清洗裝置，其中該第一連接管介面設置於該載體噴霧容器的上側。
  6. 根據請求項1所述之晶圓清洗裝置，其中該噴霧觸發器為超聲波震盪噴霧器、吹掃噴霧器、加熱噴霧器、機械攪拌霧化噴霧器或氣體吹去霧化器中的一種。
  7. 根據請求項1所述之晶圓清洗裝置，其中該液滴尺寸篩選裝 置為靜電篩選裝置、鐳射篩選裝置或物理篩選裝置中的一種。
  8. 根據請求項1所述之晶圓清洗裝置，其中該液滴尺寸篩選裝置上設有一剩餘液滴移除裝置。
  9. 根據請求項8所述之晶圓清洗裝置，其中該剩餘液滴移除裝置通過一第三連接管與該載體噴霧容器連接。
  10. 根據請求項8所述之晶圓清洗裝置，還包括一廢液箱，該剩餘液滴移除裝置通過一第三連接管與該廢液箱連接。
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