一种晶圆分段式流场清洗系统的制作方法

1.本发明属于半导体清洗技术领域，具体涉及一种晶圆分段式流场清洗系统。


背景技术：

2.伴随着半导体晶圆清洗技术的需求，晶圆干燥技术不可或缺，对应于不同的晶圆产品又有不同的晶圆清洗技术。晶圆干燥是湿法清洗工艺最后的收尾动作，需要确保有效的移除晶圆表面的残余水分及保证晶圆表面的洁净度。适用于晶圆干燥工艺的方法有多种，而在指定的时间内进行有效批量干燥则影响了整体晶圆清洗工艺的效率，故建立一种有效的晶圆干燥方法是晶圆湿法清洗技术中特别重要的一环。


技术实现要素：

3.针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种晶圆分段式流场清洗系统，本发明采用有机溶剂异丙醇与氮气的气相替换过程使异丙醇将晶圆表面的残余的水分充分带离，通过气体的释放与扩散加快的晶圆表面的干燥效率。
4.为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
5.本发明提供一种晶圆分段式流场清洗系统，包括晶圆清洗槽、氮气加热装置、异丙醇加热装、混合装置及缓冲回流装置，所述氮气加热装置连接氮气输送管道，所述异丙醇加热装置连接异丙醇输送管道，所述晶圆清洗槽的顶部设置有上盖舱体，所述氮气输送管道、所述异丙醇输送管道与所述上盖舱体连通，所述混合装置用于混合异丙醇与氮气，所述混合装置与所述缓冲回流装置通过循环管路连通用于实现异丙醇的供应回流与输出，所述晶圆清洗槽的内部承载有晶圆，所述晶圆清洗槽的底部设置有液体排放口与气体排放口。
6.作为优选的技术方案，所述混合装置内设置有加热机构，所述加热机构为复合型铝合金结构件，所述混合装置的外部设置有热电偶温控器。
7.作为优选的技术方案，所述晶圆清洗槽内设置有摆动机构，所述摆动机构包括驱动电机、滑动轨道、滑动块、轴接轨道及摆动臂，所述滑动轨道与所述轴接轨道平行设置，所述滑动轨道位于所述轴接轨道的上方，所述滑动块滑动安装于所述滑动轨道上，所述驱动电机用于控制所述滑动块在所述滑动轨道上进行往复运动，所述摆动臂至少设置为两个，所述摆动臂包括平行设置的第一支臂与第二支臂，所述第一支臂的上部沿长度方向设置有滑动槽，所述滑动块上对应安装有滑动轮，所述滑动轮安装于所述滑动槽内，所述第一支臂的下端与所述轴接轨道上的连接点轴安装，所述第二支臂的下端设置有晶圆承载区。
8.作为优选的技术方案，所述摆动臂的摆动角度为15-30度。
9.作为优选的技术方案，所述第二支臂的长度大于第一支臂的长度，所述晶圆承载区设置于所述第二支臂远离所述第一支臂的一侧。
10.作为优选的技术方案，所述晶圆承载区为镂空式结构。
11.作为优选的技术方案，所述上盖舱体与所述晶圆清洗槽为铰接的开合式结构。
12.作为优选的技术方案，所述混合装置的底部为漏斗形结构，所述混合装置的一侧
设置有氮气进口，另一侧设置有异丙醇进口，所述氮气进口设置为3个。
13.作为优选的技术方案，所述异丙醇进口的高度高于所述氮气进口的高度。
14.与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：
15.(1)本发明在混合装置内设置加热装置控制异丙醇与氮气混合物的浓度，进而提升干燥效率，增强了混合物的张力，保证了水分子能够有效的移除晶圆的表面。
16.(2)本发明通过摆动机构形成弧形运动路径，使得晶圆在摆荡的过程中，形成特殊的震动、摆动，有效摆幅运动使得清洗设备的设置更加灵活，提高了一般湿法工艺构建的普适性及可行性。
17.(3)本发明晶圆表面的结构化图案内的水分子在进行干燥时，水分子在被逐渐带离晶圆表面之前，周期性的高温氮气喷流，使得水分子在异丙醇分子受到不断间歇性震荡已经完成的循环气流场力的控制下快速被带离槽体而达到干燥效果。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为本发明晶圆分段式流场清洗系统的结构示意图。
20.图2为本发明晶圆清洗槽的结构示意图。
21.图3为本发明摆动机构的结构示意图之一。
22.图4为本发明摆动机构的结构示意图之二。
23.图5为本发明摆动机构的运动简图。
24.图6为本发明混合装置的结构示意图。
25.其中，附图标记具体说明如下：晶圆清洗槽1、上盖舱体2、驱动电机3、滑动轨道4、滑动块5、轴接轨道6、摆动臂7、滑动槽8、晶圆承载区9、第一支臂10、第二支臂11、混合装置12、氮气进口13、氮气输送管道14、缓冲回流装置15、氮气加热装置16、异丙醇加热装置17、异丙醇输送管道18、液体排放口19、气体排放口20。
具体实施方式
26.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
27.本实施例提供一种晶圆分段式流场清洗系统，包括晶圆清洗槽1、氮气加热装置16、异丙醇加热装置17、混合装置12及缓冲回流装置15，氮气加热装置16连接氮气输送管道14，异丙醇加热装置17连接异丙醇输送管道18，晶圆清洗槽1的顶部设置有上盖舱体2，氮气输送管道14、异丙醇输送管道18与上盖舱体2连通，混合装置12用于混合异丙醇与氮气，混合装置12与缓冲回流装置15通过循环管路连通用于实现异丙醇的供应回流与输出，晶圆清
洗槽1的内部承载有晶圆，晶圆清洗槽1的底部设置有液体排放口19与气体排放口20。混合装置12内设置有加热机构，加热机构为复合型铝合金结构件，混合装置12的外部设置有热电偶温控器。混合装置12的底部为漏斗形结构，混合装置12的一侧设置有氮气进口13，另一侧设置有异丙醇进口，所述氮气进口13设置为3个，异丙醇进口的高度高于所述氮气进口13的高度。
28.晶圆清洗槽1内设置有摆动机构，摆动机构上设置有两个晶圆盒承载区9，晶圆盒承载区9用于放置晶圆盒。晶圆清洗槽1的外壳采用金属材料制作而成。
29.在本实施例中，摆动机构包括驱动电机3、滑动轨道4、滑动块5、轴接轨道6及摆动臂7，滑动轨道4与轴接轨道6平行设置，滑动轨道4位于轴接轨道6的上方，滑动块5滑动安装于滑动轨道4上，驱动电机3用于控制滑动块5在滑动轨道4上进行往复运动。
30.摆动臂7设置为两个，摆动臂7包括平行设置的第一支臂10与第二支臂11，第一支臂10的上部沿长度方向设置有滑动槽8，滑动块5上对应安装有滑动轮，滑动轮安装于滑动槽8内，第一支臂10的下端与轴接轨道6上的连接点轴安装，晶圆盒承载区设置于第二支臂11的下端。
31.本实施例的运动过程为：通过驱动电机3带动滑动块5沿着滑动轨道4运动，滑动块5运动带动滑动轮沿着滑动槽8滑动，使得摆动臂7沿着轴接轨道6上的轴接点摆动，实现晶圆的简谐运动。
32.在本实施例中，第二支臂11的长度大于第一支臂10的长度，采用此种设置方式，使得晶圆的摆动幅度增大，摆动臂7的摆动角度范围为15-30度，实现更好的实现干燥。晶圆盒承载去设置于第二支臂11远离第一支臂10的一侧，避免了运动过程中的相互干扰。晶圆清洗槽1的底部设置有泄放口，晶圆清洗槽1的顶部设置有顶盖2，顶盖2与晶圆清洗槽1轴连接。晶圆清洗槽1内的清洗剂为氮气与异丙醇的混合物，晶圆盒承载区9为镂空式结构。本发明通过摆动式的运动机制，实现晶圆的微幅摆动，使特殊图案化的高深宽比结构内的水分子可以在干燥过程中透过加热氮气与异丙醇的交互作用，不断破坏水分子与高深宽比孔隙结构的表面张力，反向使空乏区的毛细现象的水分子不断地被析出进行水分子置换的干燥反应。
33.本实施例的清洗过程如下：
34.本实施例提供一种简谐运动式晶圆清洗干燥方法，包括以下步骤：
35.步骤一、将晶圆放置于晶圆清洗槽1内，并将晶圆清洗槽1关闭形成密封结构；
36.步骤二、向晶圆清洗槽1内吹送氮气，氮气吹送完成后，向晶圆清洗槽1内输送超纯水润湿晶圆；
37.步骤三、将超纯水排出，向晶圆清洗槽1内吹送异丙醇，向晶圆清洗槽1内再次输送超纯水润湿晶圆；
38.步骤四、将超纯水排出，再次向晶圆清洗槽1内吹送异丙醇，向晶圆清洗槽1内再次输送超纯水润湿晶圆，晶圆在摆动机构的带动下做简谐运动；
39.步骤五、晶圆向晶圆清洗槽1内吹加热后的异丙醇与氮气混合物，超纯水排出；
40.步骤六、晶圆做简谐运动的状态下持续向晶圆清洗槽1内吹送异丙醇与氮气混合物，直至晶圆表面干燥后，将晶圆定位。
41.尽管上述实施例已对本发明作出具体描述，但是对于本领域的普通技术人员来
说，应该理解为可以在不脱离本发明的精神以及范围之内基于本发明公开的内容进行修改或改进，这些修改和改进都在本发明的精神以及范围之内。