高新半导体硅片清洗喷淋装置技术

高新半导体硅片清洗喷淋装置技术

本高新技术属于半导体硅片清洗辅助装置技术领域,尤其是涉及一种半导体硅片清洗喷淋装置。

背景技术:

随着大规模集成电路的不断发展,对于硅片抛光后的表面洁净度要求也越来越高,尤其是硅片正面的洁净度,对后期集成电路的加工及其重要,故,硅片清洗是硅片加工的关键工序之一。

目前清洗工艺中主要是对小尺寸硅片的清洗,但对于大尺寸硅片,随着硅片面积的增加,使得现有喷淋方式喷出的水液无法全覆盖到硅片正面的表面上。而且,现有对于喷淋的角度及方式都未有规范要求,造成产品在清洗过程中,硅片正面存在清洗不干净且清洗质量差异性大的技术问题。还有微观检测发现,用现有技术喷淋后,硅片正面的表面仍然有很多残留的杂质颗粒,其位置分布如图1所示,可知尤其是在硅片正面边缘附近仍残留较多杂质颗粒未被清除,导致需要多次返工清洗,延长清洗时间,清洗效率低。而在返工清洗时,会对硅片正面的表面进行二次污染,仍然无法保证硅片清洗质量。

技术实现要素:

本高新技术提供一种半导体硅片清洗喷淋装置,尤其是适用于大尺寸面积的半导体硅片正面的清洗,解决了现有技术清洗方式无法完全清洗硅片表面残留的杂质颗粒的技术问题。

为解决上述技术问题,本高新技术采用的技术方案是:

一种半导体硅片清洗喷淋装置,具有对硅片进行喷淋的喷淋组件,所述喷淋组件至少包括向所述硅片中心喷淋的一号喷组和向所述硅片边缘喷淋的二号喷组,所述一号喷组和所述二号喷组均置于所述硅片平面一侧。

进一步的,所述一号喷组和所述二号喷组均置于所述硅片正面上方,并均向所述硅片正面进行喷淋。

进一步的,所述一号喷组包括若干一号喷管,所述一号喷管的喷头正对应于所述硅片中心位置。

进一步的,所述一号喷组还包括用于固定所述一号喷管的一号架体,所述一号架体可带动所述一号喷管向靠近或远离所述硅片正面一侧移动。

进一步的,所述一号喷管均垂直于所述硅片平面设置且一体连接设置。

进一步的,所述二号喷组包括若干二号喷管和用于固定并使所述二号喷管沿所述硅片厚度方向移动的二号架体,所述二号喷管的喷头距离所述硅片边缘的水平距离是所述硅片半径的1/4-1/3。

进一步的,所述二号喷管一体固定于所述二号架体并垂直于所述硅片平面设置。

进一步的,所述喷淋组件还具有向所述硅片背面喷淋的三号喷组,包括若干三号喷管,至少设有朝所述硅片背面中心喷淋的所述三号喷管和倾斜朝所述硅片背面半径区域内喷淋的所述三号喷管。

进一步的,所述一号喷组、所述二号喷组和所述三号喷组可交替喷淋或同时喷淋。

进一步的,所述喷淋装置还设有用于固定所述硅片并使所述硅片旋转的卡固组件。

采用本高新技术设计的喷淋装置,结构简单且易于控制;通过设置两组喷淋管对应硅片正面的不同位置进行喷淋,使得硅片正面表面面积均被兼顾,喷淋水能够全覆盖到硅片正面中所有位置且可随硅片高速旋转而冲洗杂质颗粒;同时设置交替喷淋的方式进行多轮次的清洗,可将硅片正面表面杂质尤其是硅片正面表面边缘的杂质完全清洗掉,保证硅片质量,提高清洗效率,节约喷淋时间。

附图说明

图1是本高新技术一实施例的喷淋装置的结构示意图;

图2是本高新技术一实施例的硅片正面喷淋装置的俯视图;

图3是本高新技术一实施例的a-a的剖视图。

图中:

100、一号喷组110、一号喷管a120、一号喷管b

130、一号喷管c140、一号架体200、二号喷组

210、二号喷管a220、二号喷管b230、二号架体

300、三号喷组310、三号喷管a320、三号喷管b

330、三号喷管c340、三号喷管d350、圆台

400、卡固组件410、旋转台420、卡头

500、固定平台600、硅片

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本高新技术进行详细说明。

硅片在切割完后,需要对硅片表面的颗粒杂质进行清理,需要用配置的药液进行清洗,在本实施例中,药液为臭氧、氢氟酸和纯水的混合液。对于水平设置的硅片,如何设置一种喷淋装置,主要用于将臭氧、氢氟酸和纯水的混合药液喷淋在硅片表面上,并使硅片表面的颗粒杂质及粘附在硅片表面的污染物一同被完全清洗掉,尤其是硅片正面边缘的颗粒被全部清洗干净,是本案设计要点。

本实施例提出一种半导体硅片清洗喷淋装置,如图1所示,具有对硅片600进行喷淋的喷淋组件和用于固定硅片600并使硅片600水平旋转的卡固组件400,喷淋组件至少包括向硅片600中心喷淋的一号喷组100和向硅片600边缘喷淋的二号喷组200,一号喷组100和二号喷组200均置于硅片600的正面一侧进行喷淋;喷淋组件还包括向硅片600背面喷淋的三号喷组300,其中,一号喷组100、二号喷组200和三号喷组300可交替或同时向硅片600正面或背面的表面进行喷淋,以去除硅片600表面上的颗粒杂质和氧化物。

具体地,喷淋组件和卡固组件400均固定放置在水平设置的固定平台500上,卡固组件400可沿固定平台500的轴线旋转,卡固组件400包括旋转台410和若干卡头420,旋转台410包括中心设置的转轴和与转轴一体连接且绕设于转轴设置的外圆台,在外圆台上端面设有卡头420的支架,卡头420为橡胶头,卡头420为u型结构用于卡固硅片边缘,并使硅片600悬空设置,支架随外圆台与转轴一起转动,进而支架通过卡头420带动硅片600水平旋转。

如图2所示,一号喷组100和二号喷组200分别设置在硅片600的正面上方并均向硅片600正面喷淋。其中,一号喷组100包括若干一号喷管和用于固定所述一号喷管的一号架体140,一号喷管的数量与药液成分的数量相同,在本实施例中,药液成分包括臭氧、氢氟酸和纯水,故一号喷组100包括三个喷管,分别为用于臭氧流通的一号喷管a110、用于氢氟酸流通的一号喷管b120和用于纯水流通的一号喷管c130,一号喷管a110、一号喷管b120和一号喷管c130的喷头均正对应于硅片600正面的中心位置。优选地,一号喷管a110、一号喷管b120和一号喷管c130垂直于硅片600的正面垂直设置,且一号喷管a110、一号喷管b120和一号喷管c130并行且一体连接固定设置,在一号喷管a110、一号喷管b120和一号喷管c130远离硅片600一侧设有单向控制阀,用于控制臭氧、氢氟酸和纯水的流量。一号架体140为l型结构,一端竖直固定在固定平台500上,另一端与三个一号喷管连接并使三个喷管竖直设置。同时一号架体140可竖直上下伸缩移动,一号架体140可带动三个一号喷管向靠近或远离硅片600正面一侧移动,可选择任意一种气动控制或电动控制或其它任一控制方式控制的伸缩结构,在此不做具体要求。

优选地,工作时,三个一号喷管的下端面距离硅片600正面表面的距离h相同且为15-20mm。若距离h过高无法使药液全部被硅片600吸收,因臭氧具有挥发性,臭氧可与硅片600表面上最外层的硅反应生成一层二氧化硅氧化层,而二氧化硅氧化层在遇到氢氟酸时会生成一种溶于水的络合物h2sif6,进而可使硅片表面的杂质颗粒随络合物h2sif6一同被纯水清洗掉。若距离h过低,会导致硅片表面被臭氧氧化的硅层过厚,生成更多的二氧化硅氧化层,则使硅片600表面被氧化腐蚀过渡,严重影响硅片600整体厚度,进而会降低硅片600质量。

进一步的,二号喷组200包括若干二号喷管和用于固定并使二号喷管沿硅片600的厚度方向移动的二号架体230,由于臭氧的可挥发性,其在硅片600中心喷淋的溶液会逐步向边缘扩散,进而在二号喷组200中无需设置用于臭氧流通的喷管,故,二号喷管只有两个,分别是用于氢氟酸流通的二号喷管a210和用于纯水流通的二号喷管b220。优选地,二号喷管a210和二号喷管b220也一体并行固定在二号架体230上,且均垂直于硅片600的正面表面设置,二号喷管a210和二号喷管b220的喷头距离硅片600正面表面的距离与一号喷管的要求一样,均在15-20mm内。二号架体230的结构与一号架体140的结构一样,在此不再详述。在二号喷管a210和二号喷管b220远离硅片600一侧分别设有单向控制阀,用于控制氢氟酸和纯水的流量。

二号喷管的喷头距离硅片600边缘的水平距离也即二号喷管竖直轴线距离硅片600边缘的水平距离w是硅片600半径的1/4-1/3。这是由于若距离w超出硅片600半径的1/3,则二号喷管靠近硅片600中心设置,仍然无法兼顾到集中位于硅片600边缘的颗粒杂质的清洗。若距离w小于硅片600半径的1/3,随着硅片600的旋转,从二号喷管a210喷出的氢氟酸亦会随硅片600的旋转向硅片600的边缘移动,则会内侧的颗粒杂质无法与置于边缘的氢氟酸反应而被遗漏,进而无法完全清洗掉硅片600正面边缘的颗粒杂质。

工作时,先控制一号喷组100工作,即先向硅片600正面的中心位置喷洒臭氧,并使臭氧从硅片600正面的中心向边缘扩散并同步对硅片600正面的最外层的硅层进行氧化形成二氧化硅,停止臭氧喷淋;然后再控制一号喷管b120喷淋氢氟酸于硅片600的正面表面,被氧化的二氧化硅层与氢氟酸反应生成易溶于水的络合物h2sif6,喷淋一段时间后停止一号喷管b120;再打开一号喷管c130,并对硅片600正面中心进行喷淋,可使生成的络合物h2sif6被纯水清洗掉,从而使硅片600正面表面上的颗粒杂质及粘附在硅片表面的污染物一同被完全清洗掉。

由于氢氟酸不易扩散且不能一直连续在中心位置处喷淋,虽然氢氟酸随硅片600的旋转而扩散到硅片600的边缘处,但流至到边缘处的氢氟酸数量有限且不均匀,无法完全将二氧化硅层全部消除生成络合物;故需一号喷管喷淋一定时间后,暂停臭氧、氢氟酸和纯水的喷淋。

然后再控制置于边缘的二号喷组200进行交错喷淋,先打开二号喷管a210将氢氟酸喷淋出,硅片600正面边缘被氧化的二氧化硅层与从二号喷管a210喷出的氢氟酸反应生成易溶于水的络合物h2sif6,喷淋一段时间后停止二号喷管b120;再打开二号喷管b220,并对硅片600正面边缘进行喷淋,可使生成的络合物h2sif6被纯水清洗掉,从而使硅片600正面边缘附着的颗粒杂质随络合物被清洗掉,同时粘附在硅片600正面表面边缘的污染物一同被清洗掉,清洗完毕后停止二号喷管b220工作。为保证每次去氧化层的厚度一致,则二号喷管a210和二号喷管b220喷淋需要交替喷淋,喷淋时间需要根据喷淋流量和药液配比浓度而定,在此不具体限制。

避免一次无法完全将硅片600正面的颗粒杂质完全清洗掉,可按照上述控制方式进行多轮次的交替清洗,即再先控制一号喷组100对硅片600正面中心进行喷淋清洗一定时间后停止,再控制二号喷组200对硅片600正面边缘进行喷淋清洗一定时间后再停止,至于喷淋时间可根据实际情况而定,在此不具体要求。进而经过多轮次的交替喷淋后,可将硅片600正面的颗粒杂质清除干净,尤其是硅片600正面边缘的颗粒杂质可完全被清洗掉,清洗质量连续性好且一致性高,节约清洗时间且清洗效率高。

如图3所示,三号喷组300设置在旋转台410的上端面上的圆台350上,包括若干三号喷管,至少设有朝硅片600背面中心喷淋的三号喷管a310和三号喷管b320、以及倾斜朝硅片600背面半径区域内喷淋的三号喷管c330和三号喷管d340,其中,三号喷管a310和三号喷管b320分别用于臭氧流通和氢氟酸流通,三号喷管c330和三号喷管d340均用于纯水流通且对称设置。三号喷管c330和三号喷管d340的倾斜角度为0-60°,优选地,三号喷管c330和三号喷管d340的喷嘴距离硅片600背面平面的距离与一号喷管相同,即均为15-20mm;且三号喷管c330和三号喷管d340的喷头位于硅片600背面的投影位于硅片600半径的1/3-1/2,有利于纯水对硅片600背面的清洗。工作时,先打开三号喷管a310的臭氧对硅片600的背面进行喷淋,使硅片600的背面表层被氧化生成氧化层二氧化硅,喷淋一定时间后关闭三号喷管a310;然后再打开三号喷管b320进行氢氟酸喷淋,使二氧化硅变成易溶于水的络合物h2sif6,喷淋一定时间后关闭三号喷管b320;最后再打开三号喷管c330和三号喷管d340对络合物进行喷淋,从而使络合物完全被冲洗掉。可反复多次重复上述操作进行多轮次的清洗喷淋,直至完全将硅片600背面清洗完毕为止。对于三号喷组300的喷淋可以与一号喷组100或二号喷组200同时进行或交错进行,需要根据工况条件而定,在此不具体限制。

在本实施例中,流通臭氧的一号喷管a110和三号喷管a310分别通过软管与外设的臭氧源连通;流通氢氟酸的一号喷管b120、二号喷管a210和三号喷管b320分别通过软管与外设的氢氟酸源连通;流通纯水的一号喷管c130、二号喷管b220、三号喷管c330和三号喷管d340分别通过软管与外设的纯水源连通,在此省略附图。

采用本高新技术设计的喷淋装置,结构简单且易于控制;通过设置两组喷淋管对应硅片正面的不同位置进行喷淋,使得硅片正面表面面积均被兼顾,喷淋水能够全覆盖到硅片正面中所有位置且可随硅片高速旋转而冲洗杂质颗粒;同时设置交替喷淋的方式进行多轮次的清洗,可将硅片正面表面杂质尤其是硅片正面表面边缘的杂质完全清洗掉,保证硅片质量,提高清洗效率,节约喷淋时间。

以上对本高新技术的实施例进行了详细说明,所述内容仅为本高新技术的较佳实施例,不能被认为用于限定本高新技术的实施范围。凡依本高新技术申请范围所作的均等变化与改进等,均应仍归属于本高新技术的专利涵盖范围之内。

技术特征:

1.一种半导体硅片清洗喷淋装置,其特征在于,具有对硅片进行喷淋的喷淋组件,所述喷淋组件至少包括向所述硅片中心喷淋的一号喷组和向所述硅片边缘喷淋的二号喷组,所述一号喷组和所述二号喷组均置于所述硅片平面一侧;所述一号喷组包括若干一号喷管,所述一号喷管的喷头正对应于所述硅片中心位置;所述一号喷组还包括用于固定所述一号喷管的一号架体,所述一号架体可带动所述一号喷管向靠近或远离所述硅片正面一侧移动;所述喷淋装置还设有用于固定所述硅片并使所述硅片旋转的卡固组件。

2.根据权利要求1所述的一种半导体硅片清洗喷淋装置,其特征在于,所述一号喷组和所述二号喷组均置于所述硅片正面上方,并均向所述硅片正面进行喷淋。

3.根据权利要求1所述的一种半导体硅片清洗喷淋装置,其特征在于,所述一号喷管均垂直于所述硅片平面设置且一体连接设置。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种半导体硅片清洗喷淋装置,其特征在于,所述二号喷组包括若干二号喷管和用于固定并使所述二号喷管沿所述硅片厚度方向移动的二号架体,所述二号喷管的喷头距离所述硅片边缘的水平距离是所述硅片半径的1/4-1/3。

5.根据权利要求4所述的一种半导体硅片清洗喷淋装置,其特征在于,所述二号喷管一体固定于所述二号架体并垂直于所述硅片平面设置。

6.根据权利要求1-3、5任一项所述的一种半导体硅片清洗喷淋装置,其特征在于,所述喷淋组件还具有向所述硅片背面喷淋的三号喷组,包括若干三号喷管,至少设有朝所述硅片背面中心喷淋的所述三号喷管和倾斜朝所述硅片背面半径区域内喷淋的所述三号喷管。

7.根据权利要求6所述的一种半导体硅片清洗喷淋装置,其特征在于,所述一号喷组、所述二号喷组和所述三号喷组可交替喷淋或同时喷淋。

技术总结
本高新技术提供一种半导体硅片清洗喷淋装置,具有对硅片进行喷淋的喷淋组件,所述喷淋组件至少包括向所述硅片中心喷淋的一号喷组和向所述硅片边缘喷淋的二号喷组,所述一号喷组和所述二号喷组均置于所述硅片平面一侧。本高新技术的喷淋装置,结构简单且易于控制;通过设置两组喷淋管对应硅片的不同位置进行喷淋,使得硅片表面面积均被兼顾,喷淋水能够全覆盖到硅片的所有位置且可随硅片高速旋转而冲洗杂质颗粒;同时设置交替喷淋的方式进行多轮次的清洗,可将硅片表面杂质尤其是硅片表面边缘的杂质完全清洗掉,保证硅片质量,提高清洗效率,节约喷淋时间。

技术开发人、权利持有人:刘园;袁祥龙;武卫;刘建伟;祝斌;刘姣龙;裴坤羽;孙晨光;王彦君;王聚安;由佰玲;常雪岩;杨春雪;谢艳;刘秒;吕莹;徐荣清

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