一种用于晶圆盒内污染物萃取的装置的制作方法

本发明方法属于集成电路制造用晶圆盒清洗领域，尤其涉及一种提高清洗效果节省清洗时间的晶圆盒内污染物萃取/清洗的装置。

背景技术：

1、在集成电路制造过程中需要大量晶圆盒转运晶圆，因制造过程使用多种不同种类的化学品如掺杂离子等造成晶圆盒内污染物聚集，一批次集成电路产品制造完成后，需要清洗该过程中使用的晶圆盒以再投入下一批次集成电路产品制造中使用。

2、晶圆盒的液体污染物主要包括金属杂质、阴离子杂质、颗粒污染物等。现有检测晶圆盒内液体污染物方法主要采用人工或半人工全浸泡萃取法，使用大量溶剂对晶圆盒内部进行润洗，润洗后取样进行污染物指标测试，由于晶圆盒在集成电路制造中用于放置和运输晶圆，晶圆盒内的污染物多少将直接影响运输晶圆，为避免污染晶圆，萃取清洗晶圆盒内污染物后对萃取液检测，筛选出供下一次集成电路制造使用的污染物降低至合格水平的晶圆盒。

3、现有集成电路制造工厂使用的晶圆盒大部分近似正方体，内部体积较大，全浸泡萃取法存在以下问题：

4、第一，全浸泡萃取法需要大量的溶剂/萃取液，浪费溶剂/萃取液，成本高昂，且由于采取全浸泡形式，可采取的萃取形式是静态的，无法动态萃取；

5、第二，采取全人工或者半人工萃取清洗，无法实现标准化的清洗，需要人工实时检测萃取清洗液污染物水平以确定晶圆盒内污染物降低至合格水平，清洗工序繁杂；

6、第三，未采取程序控制手段，无法实时精确调整萃取清洗模式，清洗作业浪费时间且清洗程度参差不一，容易影响同一批次集成电路产品的均匀性和良率。

技术实现思路

1、为解决以上技术问题，本发明提出一种可实时精准调控萃取/清洗的机械装置以替代人工，可实现溶剂/萃取液量低，节约成本，使用程序实时精准调整清洗过程，实现全部晶圆盒统一标准的清洗。

2、本发明提供一种模拟晶圆盒内污染物清洗的方法，包括：

3、步骤100：确定晶圆盒清洗要素，包括晶圆盒各个内表面面积要素、棱要素、所述棱要素与所述面积要素的关系、溶剂要素；

4、步骤200：输入所述清洗要素模拟清洗进程，以使晶圆盒内表面n个点的清洗程度相同；

5、步骤300：满足条件，停止模拟。

6、所述清洗进程包括溶剂量、溶剂经过晶圆盒内表面n个点的路程、溶剂对晶圆盒内表面n个点的压力、进程中溶剂清洗成分的有效量、清洗次数，以及它们任意二者以上之间形成的关系；

7、所述清洗次数至少包括溶剂清洗的循环次数；

8、所述条件至少包括清洗量增量的减少。

9、优选地，步骤200包括，第n点经第r次清洗后的清洗进程满足公式(1)：

10、qnr＝∑qnr{a1*f(d,vnr),a2*s(vnr,r,r’),a3*e(d,r,r’)}

11、q1r＝q2r＝q3r＝…qnr (1)

12、其中，r是清洗次数，r是2以上的自然数，e(d,r,r’)<e(d,r-1,r-1’)；qnr是溶剂第r次清洗第n点的清洗量，qnr是溶剂第r次清洗第n点的压力f、溶剂经过第n点的路程s和溶剂第r次清洗第n点的清洗成分有效量e的函数关系，f是溶剂量d和第r次速度vnr的函数，s是第r次速度vnr和清洗次数r的函数，e是溶剂量d、清洗次数r和次数冗余量r’的函数，a1、a2、a3分别是溶剂第r次清洗第n点的压力f、溶剂经过第n点的路程s、溶剂第r次清洗第n点的清洗成分有效量e的之间的权重关系,a1+a2+a3＝1或者a1、a2、a3的取值范围是0.1～10。

13、优选地，所述条件包括，qnr、qnr-1、qnr-2满足公式(2)：

14、a5*qnr-2＝qnr+a4*qnr-1 (2)

15、其中，qnr是溶剂第r次清洗第n点的清洗量、qnr-1是溶剂第r-1次清洗第n点的清洗量、qnr-2是溶剂第r-2次清洗第n点的清洗量；a5取值范围是0.01～0.2、a4取值范围是0.1～0.3；或者，a4、a5均是小于1的正数，满足a5＝1/2*a42。

16、优选地，所述清洗进程还包括清洗晶圆盒四个面的第一状态、清洗晶圆盒剩余两个面的第二状态。

17、优选地，所述第一状态是晶圆盒竖直转动清洗所述四个面，所述第二状态是晶圆盒水平转动清洗所述两个面；所述清洗进程满足公式(3)：

18、ak＝qi/qii

19、qi＝q{a6*f(d,vi),a6*s(vi),a8*e(d,s)}

20、qii＝q{a6*f(d,vii),a7*s(vii),a8*e(d,s)} (3)

21、其中，a取值范围是0.1～10，k是所述第一状态与所述第二状态的清洗面积比，qi是所述第一状态下的清洗程度，qii是所述第二状态下的清洗程度；溶剂对晶圆盒内表面的压力f是溶剂量d和溶剂的速度v的函数，溶剂的路程s是溶剂速度v的函数，清洗成分有效量e是溶剂量d和路程s的函数；a6、a7、a8分别是溶剂在对晶圆盒内表面的压力f、溶剂经过的路程s、溶剂清洗成分有效量e的之间的权重关系,a6+a7+a8＝1或者a6、a7、a8的取值范围是0.1～10。

22、优选地，所述第一状态先于所述第二状态执行，e(d,s(vi))≥e(d,s(vii))。

23、优选地，所述第二状态先于所述第一状态执行，e(d,s(vi))≤e(d,s(vii))。

24、优选地，所述清洗进程还包括清洗棱的第三状态，所述第三状态的持续时间小于所述第二状态或者所述第一状态的用时。

25、优选地，所述第二状态中晶圆盒仅存在一种初始转动位置，所述第一状态和所述第三状态中晶圆盒存在若干初始转动位置。

26、优选地，所述第一状态、所述第二状态或者所述第三状态中，晶圆盒是处于容纳器内转动；或者，晶圆盒通过自身部件连接转动结构转动。

27、还提供一种基于上述模拟得到的晶圆盒内污染物萃取的方法，包括：

28、步骤s1：向晶圆盒内加入溶剂；

29、步骤s2：调节至第一状态，晶圆盒以第一面水平并向上，晶圆盒围绕轴线转动，清洗包括所述第一面的四个面；

30、步骤s3：调节至第二状态，使所述第一面竖直，晶圆盒围绕所述轴线转动，清洗剩余两个面：

31、步骤s4：调节至第三状态，使所述第一面倾斜，晶圆盒围绕所述轴线转动，以清洗预定区域；

32、步骤s5：取出溶剂，分析并计算污染物含量水平；

33、所述第一状态和所述第三状态有若干初始转动位置，所述第三状态有多个中间转动位置，所述第一状态、所述第二状态和所述第三状态使晶圆盒内表面n个点的清洗程度相同；

34、步骤s2、s3、s4执行先后顺序是s2、s3、s4排列组合的任一一种。

35、优选地，所述第一面是晶圆盒的顶面。

36、优选地，所述预定区域至少包括棱部、和/或所述棱部组成面的一部分。

37、优选地，步骤s1中，晶圆盒以所述第一面水平向上，向晶圆盒内加入溶剂，溶剂量至少浸没与所述第一面相对的底面，或者，溶剂量至少浸没与所述第一面相对的底面的棱部。

38、优选地，所述第一状态下和所述第二状态所持续时间与所述清洗的面积比相关。

39、优选地，所述第一状态是晶圆盒竖直转动清洗所述四个面，所述第二状态是晶圆盒水平转动清洗所述两个面；所述清洗进程满足公式(3)：

40、ak＝qi/qii

41、qi＝q{a6*f(d,vi),a6*s(vi),a8*e(d,s)}

42、qii＝q{a6*f(d,vii),a7*s(vii),a8*e(d,s)} (3)

43、其中，a取值范围是0.1～10，k是所述第一状态与所述第二状态的清洗面积比，qi是所述第一状态下的清洗程度，qii是所述第二状态下的清洗程度；溶剂对晶圆盒内表面的压力f是溶剂量d和溶剂的速度v的函数，溶剂的路程s是溶剂速度v的函数，清洗成分有效量e是溶剂量d和路程s的函数；a6、a7、a8分别是溶剂在所述第一状态或所述第二状态对晶圆盒内表面的压力f、溶剂经过的路程s、溶剂清洗成分有效量e的之间的权重关系,a6+a7+a8＝1或者a6、a7、a8的取值范围是0.1～10。

44、优选地，a6＝a8＝0，溶剂在所述第一状态下、所述第二状态下经过的路程相等，第一状态下清洗程度qi和第二状态下清洗程度qii可分别表示为：

45、qi＝s(vi)＝∫vitidt

46、qii＝s(vii)＝∫viitiidt

47、其中，s(vi)、s(vii)分别是所述第一状态和所述第二状态溶剂经过的路程，vi、vii分别是所述第一状态和所述第二状态溶剂的速度，ti、tii分别是所述第一状态和所述第二状态持续的时间。

48、优选地，步骤s2先于步骤s3执行，e(d,s(vi))≥e(d,s(vii))；或者，

49、步骤s3先于步骤s2执行，e(d,s(vi))≤e(d,s(vii))。

50、优选地，第n点经第r次清洗后的清洗进程满足公式(1)：

51、qnr＝∑qnr{a1*f(d,vnr),a2*s(vnr,r,r’),a3*e(d,r,r’)}

52、q1r＝q2r＝q3r＝…qnr (1)

53、其中，r是清洗次数，r是2以上的自然数，e(d,r,r’)<e(d,r-1,r-1’)；qnr是溶剂第r次清洗第n点的清洗量，qnr是溶剂第r次清洗第n点的压力f、溶剂经过第n点的路程s和溶剂第r次清洗第n点的清洗成分有效量e的函数关系，f是溶剂量d和第r次速度vnr的函数，s是第r次速度vnr和清洗次数r的函数，e是溶剂量d、清洗次数r和次数冗余量r’的函数，a1、a2、a3分别是溶剂第r次清洗第n点的压力f、溶剂经过第n点的路程s、溶剂第r次清洗第n点的清洗成分有效量e的之间的权重关系,a1+a2+a3＝1或者a1、a2、a3的取值范围是0.1～10。

54、优选地，步骤s2、s3、s4中qnr、qnr-1、qnr-2满足公式(2)时，清洗结束：

55、a5*qnr-2＝qnr+a4*qnr-1 (2)

56、其中，qnr是溶剂第r次清洗第n点的清洗量、qnr-1是溶剂第r-1次清洗第n点的清洗量、qnr-2是溶剂第r-2次清洗第n点的清洗量；a5取值范围是0.01～0.2、a4取值范围是0.1～0.3；或者，a4、a5均是小于1的正数，满足a5＝1/2*a42。

57、为实现上述萃取清洗方法，还提供一种用于晶圆盒污染物萃取的装置，包括控制器、由所述控制器控制的动力装置、旋转轴和连接轴；其特征在于，还包括，

58、供所述连接轴在内滑动以控制所述连接轴在半球形方向上自由切换方向的万向器；

59、所述连接轴连接晶圆盒并由所述动力装置带动以使晶圆盒围绕所述旋转轴的轴线旋转；所述万向器包括：

60、垂直槽，以控制所述连接轴在垂直方向上滑动以实现第一状态旋转晶圆盒；

61、水平槽，以控制所述连接轴在水平方向上滑动以实现第二状态旋转晶圆盒：

62、倾斜槽，以控制所述连接轴在倾斜方向上滑动以实现第三状态旋转晶圆盒：

63、所述第一状态是，晶圆盒以第一面水平并向上，晶圆盒围绕所述轴线转动，清洗包括所述第一面的四个面；

64、所述第二状态是，使所述第一面竖直，晶圆盒围绕所述轴线转动，清洗剩余两个面；

65、所述第三状态是，使所述第一面倾斜，晶圆盒围绕所述轴线转动，以清洗预定区域；

66、所述第一状态和所述第三状态有若干初始转动位置，所述第三状态有多个中间转动位置，所述第一状态、所述第二状态和/或所述第三状态使晶圆盒内表面n个点的清洗程度相同；

67、所述旋转轴固定连接所述万向器，所述动力装置带动所述旋转轴围绕其轴线转动并带动所述万向器以及位于所述万向器内的所述连接轴转动，或者，还包括与所述旋转轴共轴线的且相互固定连接的控向轴和控向器，所述控向器与所述连接轴转动连接且允许所述连接轴在半球形的空间内自由转换方向，所述动力装置带动所述控向轴转动并带动所述连接轴乃至晶圆盒围绕所述轴线转动。

68、优选地，所述万向器是片状或者半圆状。

69、优选地，还包括连接槽以连接所述垂直槽、所述水平槽和所述倾斜槽。

70、优选地，所述垂直槽、所述水平槽或者所述倾斜槽包括与所述连接轴配合以固定方向的定位结构。

71、优选地，所述第一面是晶圆盒的顶面。

72、优选地，所述预定区域至少包括棱部、和/或组成所述棱部两面的一部分。

73、优选地，所述控制器控制，以使所述第一状态的清洗程度和所述第二状态的所述清洗程度之间的关系与所清洗的面积比相关；所述清洗进程满足公式(3)：

74、ak＝qi/qii

75、qi＝q{a6*f(d,vi),a6*s(vi),a8*e(d,s)}

76、qii＝q{a6*f(d,vii),a7*s(vii),a8*e(d,s)} (3)

77、其中，a取值范围是0.1～10，k是所述第一状态与所述第二状态的清洗面积比，qi是所述第一状态下的清洗量，qii是所述第二状态下的清洗量；溶剂对晶圆盒内表面的压力f是溶剂量d和溶剂的速度v的函数，溶剂的路程s是溶剂速度v的函数，清洗成分有效量e是溶剂量d和路程s的函数；a6、a7、a8分别是溶剂在所述第一状态或所述第二状态对晶圆盒内表面的压力f、溶剂经过的路程s、溶剂清洗成分有效量e的之间的权重关系,a6+a7+a8＝1或者a6、a7、a8的取值范围是0.1～10。

78、优选地，a6＝a8＝0，溶剂在所述第一状态下、所述第二状态下经过的路程相等，各自的清洗程度qi和qii可分别表示为：

79、qi＝s(vi)＝∫vitidt、

80、qii＝s(vii)＝∫viitiidt；

81、其中，s(vi)、s(vii)分别是所述第一状态和所述第二状态溶剂经过的路程，vi、vii分别是所述第一状态和所述第二状态溶剂的速度，ti、tii分别是所述第一状态和所述第二状态持续的时间。

82、优选地，所述第一状态先于所述第二状态执行，e(d,s(vi))≥e(d,s(vii))；或者，

83、所述第二状态先于所述第一状态执行，e(d,s(vi))≤e(d,s(vii))。

84、优选地，所述控制器控制以使第n点经第r次清洗后的清洗进程满足公式(1)：

85、qnr＝∑qnr{a1*f(d,vnr),a2*s(vnr,r,r’),a3*e(d,r,r’)}

86、q1r＝q2r＝q3r＝…qnr (1)

87、其中，r是清洗次数，r是2以上的自然数，e(d,r,r’)<e(d,r-1,r-1’)；qnr是溶剂第r次清洗第n点的清洗量，qnr是溶剂第r次清洗第n点的压力f、溶剂经过第n点的路程s和溶剂第r次清洗第n点的清洗成分有效量e的函数关系，f是溶剂量d和第r次速度vnr的函数，s是第r次速度vnr和清洗次数r的函数，e是溶剂量d、清洗次数r和次数冗余量r’的函数，a1、a2、a3分别是溶剂第r次清洗第n点的压力f、溶剂经过第n点的路程s、溶剂第r次清洗第n点的清洗成分有效量e的之间的权重关系,a1+a2+a3＝1或者a1、a2、a3的取值范围是0.1～10；

88、所述第一状态、所述第二状态和所述第三状态中qnr、qnr-1、qnr-2满足公式(2)时，清洗结束：

89、a5*qnr-2＝qnr+a4*qnr-1 (2)

90、其中，qnr是溶剂第r次清洗第n点的清洗量、qnr-1是溶剂第r-1次清洗第n点的清洗量、qnr-2是溶剂第r-2次清洗第n点的清洗量；a5取值范围是0.01～0.2、a4取值范围是0.1～0.3；或者，a4、a5均是小于1的正数，满足a5＝1/2*a42。

91、本发明提供一种用于晶圆盒内污染物萃取的装置，使用程序替代人工实时精准调整清洗过程，实现全部晶圆盒统一标准的萃取/清洗，且溶剂/萃取液使用量低，节约成本。