专利名称：晶圆干燥设备及其形成方法
技术领域：
本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种晶圆干燥设备及其形成方法。
背景技术：
在半导体器件的制造工艺中，清洗是其中最重要和最频繁的步骤之一。而在晶圆清洗之后，为了避免晶圆上残留的水分或残留清洗液对后续工艺的影响，一般都会将晶圆放入干燥设备中进行干燥。请参考图1，现有技术的干燥设备，通常为旋转式干燥设备，包括干燥腔体100，位于干燥腔体100顶壁的开口 130，用于为晶圆放入干燥腔体100 提供通道；位于所述干燥腔体100侧壁的旋转头110，工作状态下，所述旋转头110高速旋转；安装于旋转头110上、用于夹持晶圆150的晶圆架120，所述晶圆架120随旋转头110的旋转而旋转；与所述开口 130对应的挡板140，所述挡板140在晶圆150夹持到晶圆架120后关闭，使干燥腔体100封闭。现有技术的晶圆干燥设备的成本高，质量较差。更多关于晶圆干燥设备的相关描述，请参考公开号为“CN201100825Y”的中国专利。
发明内容
本发明解决的问题是提供一种成本低、质量好的晶圆干燥设备及其形成方法。为解决上述问题，本发明的实施例公开了一种晶圆干燥设备，包括干燥腔体，所述干燥腔体的顶壁具有开口，用于为取出或放入晶圆至干燥腔体提供通道；位于所述干燥腔体侧壁的旋转装置，所述旋转装置用于夹持晶圆高速旋转，以甩干晶圆表面的液滴；与所述开口对应的挡板，所述挡板包括位于所述开口两侧的固定挡板和位于两个固定挡板之间的活动挡板，所述活动挡板在取出或放入晶圆至干燥腔体时开启，并且在放入晶圆至干燥腔体后关闭，使干燥腔体封闭；其特征在于，靠近旋转装置一侧的固定挡板包括不易破碎的基材层和覆盖所述基材层整个表面的抗腐蚀涂层。可选地，所述基材层的材料为不锈钢、铝合金或聚酰亚胺。可选地，所述抗腐蚀涂层的材料为具有不粘性和抗湿性的材料。可选地，所述抗腐蚀涂层的材料为聚四氟乙烯。可选地，所述基材层的厚度为4毫米-6毫米，所述抗腐蚀涂层的厚度为O. 2毫米-O. 6毫米。可选地，所述基材层的材料为聚酰亚胺，所述抗腐蚀涂层的材料为聚四氟乙烯。可选地，所述靠近旋转装置一侧的固定挡板与干燥腔体侧壁的夹角为30度-50度。相应的，发明人还提供了一种上述晶圆干燥设备的形成方法，包括提供干燥腔体，所述干燥腔体的顶壁具有开口，用于为取出或放入晶圆至干燥腔体提供通道，所述干燥腔体侧壁形成有旋转装置，所述旋转装置用于夹持晶圆高速旋转，以甩干晶圆表面的液滴；
形成与所述开口对应的挡板，所述挡板包括位于所述开口两侧的固定挡板和位于两个固定挡板之间的活动挡板，其中，所述活动挡板在取出或放入晶圆至干燥腔体时开启，并且在放入晶圆至干燥腔体后关闭，使干燥腔体封闭，靠近旋转装置一侧的固定挡板包括不易破碎的基材层和覆盖所述基材层整个表面的抗腐蚀涂层。可选地，所述抗腐蚀涂层的形成工艺为喷涂工艺。可选地，形成靠近旋转装置一侧的固定挡板时，在形成抗腐蚀涂层前，还包括使用有机溶剂清洁所述基材层表面；对清洁后的基材层加热使所述有机溶剂完全挥发；采用喷砂处理的机械方式清洁基材层并使其表面毛糙。可选地，所述有机溶剂为苯或戊烷，所述加热时的温度为350摄氏度-450摄氏度。与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点本发明实施例的晶圆干燥设备，所述挡板包括位于所述开口两侧的固定挡板和位于两个固定挡板之间的活动挡板，其中靠近旋转装置一侧的固定挡板包括不易破碎的基材层和覆盖所述基材层整个表面的抗腐蚀涂层。所述靠近旋转装置一侧的固定挡板在运送、安装或拆卸的过程中不易损坏，降低了使用该设备的成本。并且所述靠近旋转装置一侧的固定挡板整个表面具有抗腐蚀涂层，有效避免了所述固定挡板被化学药品腐蚀，所述晶圆干燥设备的成本低、质量好。进一步的，所述抗腐蚀涂层的材料选择疏水性材料，干燥腔体内的蒸汽不易在所述固定挡板表面汇聚成液滴，避免了干燥晶圆过程中在晶圆表面形成水溃，保证了晶圆后续工艺的进行。更进一步的，所述靠近旋转装置一侧的固定挡板与干燥腔体侧壁的夹角为30度-50度，靠近旋转装置一侧的固定挡板对其表面汇聚的液滴的附着力更小，液滴即使附着在所述固定挡板表面，也会顺着所述固定挡板表面向下流动。避免了液滴直接滴回晶圆表面，在晶圆表面形成水溃。干燥晶圆的效果更好。并且，形成抗腐蚀涂层的工艺为喷涂工艺，形成的抗腐蚀涂层的厚度均匀，后续形成的晶圆干燥设备的抗腐蚀性能好。
图I是现有技术的晶圆干燥设备的剖面结构示意图；图2是本发明实施例的晶圆干燥设备的剖面结构示意图。
具体实施方式
正如背景技术所述，现有技术的晶圆干燥设备的成本高，质量较差。经过研究，发明人发现，现有技术的晶圆干燥装置，其挡板采用成本高、且较易破碎的石英玻璃制成，工人在运送、安装或拆卸过程中，极易将挡板损坏影响晶圆干燥装置的正常工作。如果将晶圆干燥装置的挡板换为不易破碎的材料，则可以大大降低成本，保证晶圆干燥装置的正常工作。经过进一步研究，发明人发现，放入晶圆干燥装置的晶圆，通常刚从清洗装置中取出，所述从清洗装置中取出的晶圆表面还残留有清洗液，所述清洗液中除了具有大量的水分外，通常还包括氢氟酸(HF)。将表面残留有上述清洗液的晶圆放入晶圆干燥装置中，在旋转头的带动下，晶圆架夹持晶圆高速旋转，晶圆表面残留的清洗液在高速旋转过程中，受离心力的影响被甩出，落到挡板表面。为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明
的具体实施方式
做详细的说明。请参考图2，图2为本发明实施例的晶圆干燥设备的剖面结构示意图，包括干燥腔体200，所述干燥腔体200的顶壁具有开口(未标示)，用于为取出或放入晶圆250至干燥腔体200提供通道；位于所述干燥腔体200侧壁的旋转装置210，所述旋转装置210用于夹持晶圆250高速旋转，以甩干晶圆250表面的液滴；与所述开口对应的挡板220，所述挡板220包括位于所述开口两侧的固定挡板221,223和位于两个固定挡板221、223之间的活动挡板225，所述活动挡板225在取出或放入晶圆250至干燥腔体200时开启，并且在放入晶圆250至干燥腔体200后关闭，使干燥腔体200封闭；靠近旋转装置210 —侧的固定挡板221包括不易破碎的基材层221a和覆盖所述基材层221a整个表面的抗腐蚀涂层221b。其中，所述干燥腔体200用于为晶圆干燥提供场所。所述干燥腔体200具有开口，用于为取出或放入晶圆250至干燥腔体200提供通道。本发明的实施例中，采用机械手(未图示)夹持晶圆250至干燥腔体200内，为便于机械手的操作，给机械手留足活动的空间，所述干燥腔体200的开口位于所述干燥腔体200的顶壁。并且，所述干燥腔体200外还安装有传感器(未图示)，用于探测晶圆250。所述旋转装置210用于夹持晶圆250高速旋转，以甩干晶圆250表面的液滴。所述旋转装置210主要由两部分构成位于干燥腔体200侧壁的旋转头211和安装于旋转头211上的晶圆架213。其中，所述旋转头211与驱动电机(未图示)电连接，用于在驱动电机的驱动下发生旋转；所述晶圆架213边缘处具有多个夹具(未标示)，例如4-8个，用于放置晶圆250至晶圆架213后，将晶圆250固定于晶圆架213上，随后，晶圆250和晶圆架213随旋转头211的旋转而旋转。为达到较好的干燥效果，晶圆甩干过程中，所述旋转头的旋转速度为1000转/分钟-3000转/分钟。本发明的实施例中，所述晶圆架213的形状与晶圆250的形状相同，均为圆盘状，所述晶圆架213的直径大于等于所述晶圆250的直径，且所述晶圆架213的边缘处具有均匀分布的5个夹具。并且，为节省晶圆干燥设备的空间，并使晶圆干燥设备的干燥效果好，所述晶圆架213的中心与所述旋转头211的中心重合，所述旋转头211的转速为1800转/分钟。所述挡板220的位置与所述开口的位置对应，用于在取出或放入晶圆250至干燥腔体200内的晶圆架213时开启，并在放入晶圆250至干燥腔体200内的晶圆架213后关闭，使干燥腔体200封闭，以利于晶圆干燥设备的工作。本发明的实施例中，将挡板220设计为包括位于所述开口两侧的固定挡板221、223和位于两个固定挡板221、223之间的活动挡板225，通过活动挡板225开启或关闭，为取出或放入晶圆250至干燥腔体200提供通道。其中，所述固定挡板223直接固定在干燥腔体的侧壁上，所述活动挡板225的定位装置与汽缸的连接杆相结合，可以做打开和关闭动作。具体的，初始状态下，所述活动挡板225开启。当晶圆250传送至干燥腔体200时，传感器探测到晶圆250，然后发送关闭信号给电磁阀，在电磁阀的控制下，汽缸带动活动档板225做关闭动作；当晶圆250根据机台程序设置的时间做完甩干动作之后，电磁阀接收到来自晶圆250甩干设备的打开信号，在电磁阀的控制下，汽缸带动活动档板225做打开动·作。通过上述步骤，得以实现通道的开启或关闭。需要说明的是，在本发明的其他实施例中，带动活动挡板225开启或关闭的气缸可以是单作用气缸，还可以是双作用气缸、或者其他的驱动机构，只要能够带动活动挡板225做打开和关闭动作，达到开启或关闭通道的目的即可。考虑到晶圆干燥设备的特殊性，晶圆干燥设备中用于甩干的晶圆250，大多刚从晶圆清洗设备(未图示)中清洗完毕，所述晶圆250的表面还残留有清洗液，所述清洗液的成分主要为水和氢氟酸(HF)。其中，氢氟酸具有腐蚀性。并且，晶圆干燥设备在甩干晶圆250的过程中，为避免从晶圆250表面甩出的蒸汽等在挡板220表面汇聚成液滴，滴回晶圆250表面形成水溃，影响晶圆250的后续工艺。所述晶圆干燥设备表面的材料需要选择不粘性和抗湿性材料，使得从晶圆250表面甩出的蒸汽在挡板220表面不易汇聚形成液滴，且挡板220表面不易受潮。所述挡板220的材料为不粘性、抗湿性和耐腐蚀性好的材料。石英玻璃经过硼砂处理后的表面不易形成液滴，且自身具有耐腐蚀性，被广泛应用于晶圆干燥设备的挡板140 (如图I所示)中。然而，由于石英玻璃的价格昂贵，并且易碎，使得由石英玻璃制成的晶圆干燥设备的成本高，而且，晶圆干燥设备的质量差，易在安装、拆卸过程中损坏，影响晶圆150 (图I所示)的干燥工艺受到影响。经过研究，发明人发现，本发明实施例中，在干燥腔体200内安装、维修旋转装置210的旋转头211晶圆架213等其他装置时，通常需要将靠近旋转装置210 —侧的固定挡板221拆卸，所述靠近旋转装置210 —侧的固定挡板221的拆卸频率较高，破碎的风险较高。如果采用不易破碎的材料替代石英玻璃形成固定挡板221，则可以有效避免所述固定挡板221安装或拆卸过程中破碎，影响晶圆干燥设备的工作。如果所述固定挡板221采用普通的不易破碎的材料，而不考虑到材料的耐腐蚀性能，则形成的固定挡板221的表面易被氢氟酸腐蚀，造成固定挡板221表面某些地方严重凹陷，甚至穿孔，造成固定挡板221的报废。所述固定挡板221的材料为耐腐蚀性的材料。并且，为避免从晶圆250表面甩出的蒸汽在固定挡板220表面汇聚成液滴，滴回晶圆250表面形成水溃，影响晶圆250的后续工艺。所述固定挡板221表面的材料还需要选择不粘性和抗湿性材料。
经过进一步研究，发明人发现，可以将所述固定挡板221设计为两部分，至少包括不易破碎的基材层221a、和覆盖所述基材层221a整个表面的抗腐蚀涂层221b。其中，所述基材层221a的材料为不锈钢、铝合金或聚酰亚胺，所述基材层221a在运送、安装和拆卸过程中，不易破碎，并且所述基材层221a的成本低；所述抗腐蚀涂层221b直接与晶圆干燥设备甩出的蒸汽等接触，所述抗腐蚀涂层221b的材料选择具有不粘性和抗湿性材料。在本发明的实施例中，所述基材层221a的材料为聚酰亚胺，具有较好的耐腐蚀性能，成本低。所述抗腐蚀涂层221b的材料为聚四氟乙烯(Teflon),不易沾水,且耐腐蚀。采用本发明实施例的上述材料，有效解决了固定挡板221易破碎、成本高的问题。并且在本发明实施例的晶圆干燥设备中干燥的晶圆250表面没 有水溃，干燥晶圆250的质量高。另夕卜，由于聚酰亚胺的耐腐蚀性能较好，即使抗腐蚀涂层221b的厚度较薄，氢氟酸渗入基材层221a表面，基材层221a也不会被腐蚀。进一步提高了所述固定挡板221的耐腐蚀性能，且固定挡板221的质量较轻，便于运送、拆卸和安装。为保证固定挡板221具有一定的强度，满足晶圆干燥设备在运送、拆卸、安装以及工作时的受力，所述固定挡板221中基材层221a的厚度为4毫米-6毫米。并且，为使固定挡板221的耐腐蚀性能好，固定挡板221的基材层221a不易被氢氟酸腐蚀，所述抗腐蚀涂层221b的厚度为O. 2毫米-O. 6毫米。在本发明的实施例中，所述基材层221a的厚度为5毫米，所述抗腐蚀涂层221b的厚度为O. 3毫米。需要说明的是，为更好的防止从晶圆250上甩出去的液体化学药品在挡板220表面聚集成液滴，滴回晶圆250表面形成水溃，影响晶圆250的后续工艺。并且，为增加抗腐蚀涂层221b和基材层221a之间的结合强度，所述基材层221a的表面毛糙。并且，发明人发现，靠近旋转装置210 —侧的固定挡板221与干燥腔体200侧壁的夹角α大小，会影响到固定挡板221表面液滴的流向。当固定挡板221与干燥腔体200侧壁的夹角α较大(50度-70度)时，所述固定挡板221对形成的液滴的附着力较大，不易沿固定挡板221表面向下滑动，相反，当所述液滴汇聚较大后，受重力作用极易滴回至晶圆250表面；当固定挡板221与干燥腔体200侧壁的夹角α较小时，所述固定挡板221对形成的液滴的附着力减小，液滴会沿着固定挡板221的表面向下流动，最终至排水口排出，而不会滴至晶圆250表面。本发明的实施例中，所述靠近旋转装置210 —侧的固定挡板221与干燥腔体200侧壁的夹角为40度,干燥的晶圆250表面不易形成水溃。需要说明的是，在本发明的其他实施例中，所述固定挡板223的结构和材料也可以如固定挡板221，所述活动挡板225的结构和材料也可以如固定挡板221，以进一步降低晶圆干燥设备的成本。具体请参考前文中有关固定挡板221的相关描述，在此不再赘述。需要说明的是，为使得晶圆干燥设备中的蒸汽和液滴排出，干燥腔体一侧侧壁底部还具有排气口(未图示)和排水孔，用于排出水汽和液滴。本发明实施例的晶圆干燥设备，由于靠近旋转装置一侧的固定挡板采用不易破碎的材料形成，质量更好，即使经常安装和拆卸也不易损坏。并且所述固定挡板耐腐蚀性强、不粘性和抗湿性好，不易被腐蚀，干燥晶圆的效果也好，不易在晶圆表面形成水溃。相应的，请继续参考图2，发明人还提供了一种上述晶圆干燥设备的形成方法，包括提供干燥腔体200，所述干燥腔体200的顶壁具有开口(未图示)，用于为取出或放入晶圆250至干燥腔体200提供通道，所述干燥腔体200侧壁形成有旋转装置210，所述旋转装置210用于夹持晶圆250高速旋转，以甩干晶圆250表面的液滴；形成与所述开口对应的挡板220，所述挡板220包括位于所述开口两侧的固定挡板221、223和位于两个固定挡板221、223之间的活动挡板225，其中，所述活动挡板225在取出或放入晶圆250至干燥腔体200时开启，并且在放入晶圆250至干燥腔体200后关闭，使干燥腔体200封闭，靠近旋转装置210 —侧的固定挡板221包括不易破碎的基材层221a和覆盖所述基材层221a的抗腐蚀涂层221b。其中，所述基材层221a的材料为不易破碎的材料不锈钢、铝合金或聚酰亚胺。所述基材层221a的厚度为4毫米-6毫米。在本发明的实施例中，所述基材层221a的材料为不易被化学药品腐蚀的聚酰亚胺，用于进一步提高所述固定挡板221的耐腐蚀性。所述抗腐蚀涂层221b的形成工艺为喷涂工艺，以形成厚度均匀的抗腐蚀涂层221b。形成的抗腐蚀涂层221b的厚度为O. 2毫米-O. 6毫米。所述抗腐蚀涂层221b的材 料为聚四氣乙火布。需要说明的是，在形成固定挡板221的基材层221a后，还包括对所述基材层221a进行粗糙处理，来改善抗腐蚀涂层221b同基材层221a表层的结合能力。具体地，在本发明的实施例中，在形成抗腐蚀涂层221b前，还包括使用有机溶剂清洁所述基材层221a表面；对清洁后的基材层221a加热使所述有机溶剂完全挥发；采用喷砂处理的机械方式清洁基材层221a并使其表面毛糙。其中，所述有机溶剂为苯或戊烷，加热的温度为350摄氏度-450摄氏度。更多关于晶圆干燥设备的描述，请参考前文中晶圆干燥设备的相关描述，在此不再赘述。本发明实施例中，形成晶圆干燥设备的方法简单，采用喷涂工艺形成的抗腐蚀涂层221b的厚度均匀，所述固定挡板221的抗腐蚀性能更好。综上，本发明实施例的晶圆干燥设备，所述挡板包括位于所述开口两侧的固定挡板和位于两个固定挡板之间的活动挡板，其中靠近旋转装置一侧的固定挡板包括不易破碎的基材层和覆盖所述基材层表面的抗腐蚀涂层。所述靠近旋转装置一侧的固定挡板在运送、安装或拆卸的过程中不易损坏，降低了设备成本。并且所述靠近旋转装置一侧的固定挡板表面具有抗腐蚀涂层，有效避免了所述固定挡板被化学药品腐蚀，所述晶圆干燥设备的成本低、质量好。进一步的，所述抗腐蚀涂层的材料选择疏水性材料，干燥腔体内的水蒸汽不易在所述固定挡板表面汇聚成液滴，避免了干燥晶圆过程中在晶圆表面形成水溃，保证了晶圆后续工艺的进行。更进一步的，所述靠近旋转装置一侧的固定挡板与干燥腔体侧壁的夹角为30度-50度，靠近旋转装置一侧的固定挡板对其表面汇聚的液滴的附着力更小，液滴不易附着在所述固定挡板表面，且即使液滴附着于其表面，也会顺着所述固定挡板表面向下流动。避免了液滴直接滴回晶圆表面，在晶圆表面形成水溃。干燥晶圆的效果更好。并且，形成抗腐蚀涂层的工艺为喷涂工艺，形成的抗腐蚀涂层的厚度均匀，后续形成的晶圆干燥设备的抗腐蚀性能好。本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定权利要求，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。`
权利要求
1.一种晶圆干燥设备，包括 干燥腔体，所述干燥腔体的顶壁具有开口，用于为取出或放入晶圆至干燥腔体提供通道； 位于所述干燥腔体侧壁的旋转装置，所述旋转装置用于夹持晶圆高速旋转，以甩干晶圆表面的液滴； 与所述开口对应的挡板，所述挡板包括位于所述开口两侧的固定挡板和位于两个固定挡板之间的活动挡板，所述活动挡板在取出或放入晶圆至干燥腔体时开启，并且在放入晶圆至干燥腔体后关闭，使干燥腔体封闭； 其特征在于，靠近旋转装置一侧的固定挡板包括不易破碎的基材层和覆盖所述基材层整个表面的抗腐蚀涂层。
2.如权利要求I所述的晶圆干燥设备，其特征在于，所述基材层的材料为不锈钢、铝合金或聚酰亚胺。
3.如权利要求I所述的晶圆干燥设备，其特征在于，所述抗腐蚀涂层的材料为具有不粘性和抗湿性的材料。
4.如权利要求I所述的晶圆干燥设备，其特征在于，所述抗腐蚀涂层的材料为聚四氟乙烯。
5.如权利要求I所述的晶圆干燥设备，其特征在于，所述基材层的厚度为4毫米-6毫米，所述抗腐蚀涂层的厚度为O. 2毫米-O. 6毫米。
6.如权利要求I所述的晶圆干燥设备，其特征在于，所述基材层的材料为聚酰亚胺，所述抗腐蚀涂层的材料为聚四氟乙烯。
7.如权利要求I所述的晶圆干燥设备，其特征在于，所述靠近旋转装置一侧的固定挡板与干燥腔体侧壁的夹角为30度-50度。
8.—种上述任一项权利要求中的晶圆干燥设备的形成方法，其特征在于，包括 提供干燥腔体，所述干燥腔体的顶壁具有开口，用于为取出或放入晶圆至干燥腔体提供通道，所述干燥腔体侧壁形成有旋转装置，所述旋转装置用于夹持晶圆高速旋转，以甩干晶圆表面的液滴； 形成与所述开口对应的挡板，所述挡板包括位于所述开口两侧的固定挡板和位于两个固定挡板之间的活动挡板，其中，所述活动挡板在取出或放入晶圆至干燥腔体时开启，并且在放入晶圆至干燥腔体后关闭，使干燥腔体封闭，靠近旋转装置一侧的固定挡板包括不易破碎的基材层和覆盖所述基材层整个表面的抗腐蚀涂层。
9.如权利要求8所述的晶圆干燥设备的形成方法，其特征在于，所述抗腐蚀涂层的形成工艺为喷涂工艺。
10.如权利要求8所述的晶圆干燥设备的形成方法，其特征在于，形成靠近旋转装置一侧的固定挡板时，在形成抗腐蚀涂层前，还包括使用有机溶剂清洁所述基材层表面；对清洁后的基材层加热使所述有机溶剂完全挥发；采用喷砂处理的机械方式清洁基材层并使其表面毛糙。
11.如权利要求10所述的晶圆干燥设备的形成方法，其特征在于，所述有机溶剂为苯或戊烷，所述加热时的温度为350摄氏度-450摄氏度。
全文摘要
一种晶圆干燥设备及其形成方法，其中，所述晶圆干燥设备，包括干燥腔体，所述干燥腔体的顶壁具有开口，用于为取出或放入晶圆至干燥腔体提供通道；位于所述干燥腔体侧壁的旋转装置，所述旋转装置用于夹持晶圆高速旋转，以甩干晶圆表面的液滴；与所述开口对应的挡板，所述挡板包括位于所述开口两侧的固定挡板和位于两个固定挡板之间的活动挡板，所述活动挡板在取出或放入晶圆至干燥腔体时开启，并且在放入晶圆至干燥腔体后关闭，使干燥腔体封闭；靠近旋转装置一侧的固定挡板包括不易破碎的基材层和覆盖所述基材层整个表面的抗腐蚀涂层。本发明的晶圆干燥设备的成本低，质量好。
文档编号H01L21/02GK102914139SQ201210402058
公开日2013年2月6日 申请日期2012年10月19日 优先权日2012年10月19日
发明者董呈龙 申请人:上海宏力半导体制造有限公司