專利名稱：一種半導體硅片干燥裝置及干燥方法
技術領域：
本發(fā)明涉及半導體技術領域，特別涉及一種半導體硅片干燥裝置及干燥方法。
背景技術：
隨著集成電路制造工藝的不斷進步，半導體器件的體積正變得越來越小，這也導致了非常微小的顆粒也足以影響半導體器件的制造和性能。因此，需要采用硅片清洗工藝以去除這些顆粒。在清洗工藝完成后，硅片表面殘留了一定的液體，需要將硅片進行干燥處理后方可進行后續(xù)的工藝。如果干燥的效果不徹底，殘留的液體在后續(xù)工藝中將帶來不同程度的缺陷，嚴重時可能會導致電性能的失效，因此硅片的干燥對于清洗工藝來說是十分重要的。在傳統(tǒng)的單片式硅片清洗設備中，硅片的干燥方式通常是將硅片放置在旋轉平臺上高速旋轉，輔以上方小流量小范圍的氮氣噴頭吹掃，利用離心力將硅片表面的液體甩出。這種方式會帶來兩個明顯的問題1、硅片旋轉過程中，在離心力的作用下，大部分液體迅速聚集到了硅片的邊緣，一部分液體被甩離娃片表面。但同時由于液體與娃片表面存在表面張力，娃片表面形成了一層水膜，因此仍有一部分液體容易殘留在硅片表面而未被甩出，這種現(xiàn)象在硅片邊緣尤為突出。2、隨著半導體制造工藝的發(fā)展，器件的線寬將變得更小，出現(xiàn)了很多深槽型結構。在對這些深槽型結構進行清洗工藝后，液體很容易殘留在槽內，僅靠離心力的作用很難將其徹底從槽內剝離出來。如果想要解決所述兩個問題，可以增加干燥時間和提高硅片轉速。但是干燥時間的增加將嚴重損失機臺的產出和效率，且單純增加干燥時間對于問題2的解決效果并不明顯。而硅片轉速的提高必須在一定限度內，否則硅片將因為高速旋轉帶來的應力影響而導致碎片率的增加，并且過于高速的旋轉對于機械部件如馬達，軸承等部件也將帶來嚴重損耗。

發(fā)明內容
本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有技術的缺陷，提供一種半導體硅片干燥裝置，不僅能夠有效去除硅片表面特別是邊緣殘留液體，更能解決深槽型結構內殘留液體難以去除的問題。為達成所述目的，本發(fā)明提供一種半導體硅片干燥裝置，用于對清洗后的半導體硅片進行干燥，包括機械手臂傳動裝置；風刀，安裝于所述機械手臂傳動裝置，其包括進風口和出風口，所述風刀的出風口傾斜向下；所述機械手臂傳動裝置帶動所述風刀運動至承載所述半導體硅片并高速旋轉的硅片承載平臺上方并使所述風刀的出風口與所述半導體硅片相對；以及壓縮氣體供應裝置，安裝在所述機械手臂傳動裝置內部，與所述風刀的進風口連接以向所述風刀提供壓縮氣體。
根據(jù)本發(fā)明的半導體硅片干燥裝置，所述機械手臂傳動裝置包括機械手臂及控制所述機械手臂運動的伺服電機，所述機械手臂包括位于所述硅片承載平臺一側的支撐臂以及位于所述硅片承載平臺上方并與其平行的伸出臂；所述風刀安裝于所述伸出臂末端。根據(jù)本發(fā)明的半導體硅片干燥裝置，所述壓縮氣體供應裝置包括壓縮氣體管路以及壓縮氣體電磁閥，所述壓縮氣體電磁閥安裝在所述壓縮氣體管路上，用以控制所述壓縮氣體管路輸送壓縮氣體至所述風刀的進風口。優(yōu)選的，所述風刀的出風口為狹縫型。優(yōu)選的，所述風刀的出風口的長度為所述半導體硅片半徑的1. 5至3倍。優(yōu)選的，所述機械手臂傳動裝置帶動所述風刀運動至所述硅片承載臺上方且使所述風刀的出風口超出所述半導體硅片的邊緣。優(yōu)選的，所述風刀的出風口傾斜向下與所述半導體硅片表面形成夾角，所述夾角范圍為10至80度。優(yōu)選的，所述風刀的出風口的出風方向與所述半導體硅片的旋轉方向相反。優(yōu)選的，所述風刀的材料為不銹鋼，且表面涂有防腐蝕層。優(yōu)選的，所述壓縮氣體的壓縮比為I至10，壓力范圍為O.1至IMPa。本發(fā)明還提供了一種半導體硅片干燥方法，用于對清洗后的半導體硅片進行干燥，包括以下步驟完成所述半導體硅片清洗后，保持承載所述半導體硅片的硅片承載平臺高速旋轉，將裝有風刀的機械手臂移動至所述硅片承載平臺上方并使所述風刀的出風口與所述半導體娃片相對；向所述風刀的進風口輸入壓縮氣體，所述壓縮氣體自所述風刀的出風口以氣流薄片且以一定傾斜角度吹向所述半導體硅片表面，以對所述半導體硅片進行干燥。優(yōu)選的，所述半導體硅片干燥方法還包括對所述半導體硅片完成干燥后，停止輸入所述壓縮氣體，控制所述機械手臂回到原位。優(yōu)選的，通過打開壓縮氣體閥門并通過壓縮氣體管路向所述風刀的進風口輸入所述壓縮氣體；通過關閉所述壓縮氣體閥門停止向所述風刀的進風口輸入所述壓縮氣體。優(yōu)選的，所述壓縮氣體自所述風刀的出風口以與所述半導體硅片旋轉方向相反的方向吹向所述半導體娃片表面。優(yōu)選的，所述風刀的出風口為狹縫型；所述風刀的出風口傾斜向下與所述半導體硅片表面形成夾角，所述夾角范圍為10至80度。優(yōu)選的，完成所述半導體硅片清洗后，將裝有風刀的機械手臂移動至所述硅片承載平臺上方并使所述風刀的出風口超出所述半導體硅片的邊緣。優(yōu)選的，所述風刀的出風口的長度為所述半導體硅片半徑的1. 5至3倍。優(yōu)選的，所述壓縮氣體的壓縮比為I至10，壓力范圍為O.1至IMPa。本發(fā)明的有益效果在于利用經風刀而產生的高壓力高強度大氣流的壓縮氣體沖擊風幕對于硅片表面殘留液體的切割力，以及高壓壓縮氣體產生的負壓效應，可以有效地解決硅片干燥過程中，殘留在硅片表面特別是邊緣以及深槽型結構內的殘留液體難以去除的問題。


圖1為本發(fā)明實施例半導體硅片干燥裝置的結構示意圖。圖2為本發(fā)明實施例半導體硅片干燥裝置對硅片進行干燥的俯視圖。圖3為本發(fā)明實施例半導體硅片干燥裝置對硅片表面進行干燥的示意圖。圖4為本發(fā)明實施例半導體硅片干燥裝置對硅片深槽型結構進行干燥的示意圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的內容更加清楚易懂，以下結合說明書附圖，對本發(fā)明的內容作進一步說明。當然本發(fā)明并不局限于該具體實施例，本領域內的技術人員所熟知的一般替換也涵蓋在本發(fā)明的保護范圍內。首先，請參考圖1，其顯示本發(fā)明半導體硅片干燥裝置的結構示意圖。半導體硅片干燥裝置10用于對清洗后的半導體硅片進行干燥。其中，半導體硅片I是通過硅片固定腳4固定于硅片承載平臺2上。硅片承載平臺2的直徑例如為8英寸至12英寸，可以放置I枚半導體硅片，則半導體硅片的尺寸為8英寸至12英寸。硅片承載平臺2固定在平臺基座2上，平臺基座2內具有傳動機構。在清洗半導體硅片時，傳動機構控制硅片承載平臺2高速旋轉從而帶動半導體硅片I高速旋轉，同時通過噴灑化學藥液或去離子水進行清洗工藝。硅片承載平臺2的旋轉速度可達IOOrpm至2000rpm。硅片固定4腳的數(shù)量為4至10個，硅片固定腳4的材料可為耐腐蝕的工程材料例如為特氟龍。半導體硅片干燥裝置10包括機械手臂傳動裝置12，風刀11以及壓縮氣體供應裝置13。機械手臂傳動裝置12包括機械手臂及控制機械手臂運動的伺服電機。其中機械手臂包括位于硅片承載平臺2—側的支撐臂，其垂直地面以起到支撐作用；以及與支撐臂相連的位于硅片承載平臺2上方并與其平行的伸出臂。通過伺服電機的控制，機械手臂可整體前后行進。風刀11包括進風口和出風口，安裝于機械手臂傳動裝置12，具體的是安裝于伸出臂的末端，也與硅片承載平臺2保持平行。機械手臂傳動裝置12能夠帶動11風刀運動至硅片承載平臺2的上方并使風刀11的出風口與半導體硅片I相對，從而進行硅片干燥。風刀11出風口傾斜向下，與半導體硅片I形成夾角，如此，可以獲得較好的去除半導體硅片I表面上的水滴的效果。較佳的，風刀11出風口與半導體硅片I的夾角范圍為10度至80度。壓縮氣體供應裝置13安裝在機械手臂傳動裝置12內部，與風刀11的進風口連接以向風刀11提供壓縮氣體。壓縮氣體供應裝置13包括壓縮氣體管路131以及壓縮氣體電磁閥132，壓縮氣體電磁閥132安裝在壓縮氣體管路131上，用以控制壓縮氣體管路131輸送壓縮氣體至風刀11的進風口。較佳的，風刀11的出風口為狹縫型，因此，本發(fā)明的風刀11利用了空氣動力學中的科恩達效應原理，壓縮氣體進入風刀11后，將以氣流薄片的形式從出風口高速吹出，此薄片風幕最大甚至可30 40倍的環(huán)境空氣，而形成一面薄薄的高強度、高壓力、大氣流的沖擊風幕，從而能夠快速高效地實現(xiàn)半導體硅片I的干燥。其中，為滿足硅片工藝環(huán)境要求，在本實施例中，壓縮氣體為壓縮氮氣，壓縮氮氣的壓縮比為I至10，壓力范圍為O.1至IMPa。
為了使半導體硅片I邊緣殘留的液體能夠被去除，風刀11出風口的實際有效長度應在半導體硅片半徑的1. 5至3倍之間，并且在進行干燥時風刀11的出風口應當超出硅片邊緣，如圖2所示，也即是出風口至少有一部分位于半導體硅片邊緣之外，以確保氣體能夠吹向半導體硅片I的邊緣，這樣即使是在硅片邊緣的水分也能夠很容易被切除掉。在本發(fā)明的一實施中，風刀11為“全氣流”設計，即風刀長度與風刀出風口吹出風幕的長度完全一樣，風刀11可按需組合為需要的長度，因此可對于不同尺寸的硅片清洗腔設計選擇不同長度的風刀。此外，風刀11采用壓縮氣體驅動，耗氣量只有傳統(tǒng)吹氣管的1/5，內部無任何磨損件，使用壽命長(可長達10年以上)且無需使用電力。優(yōu)選的，風刀11的材質為不銹鋼，且表面涂有防腐蝕層。不銹鋼風刀可用于高溫及高腐蝕環(huán)境及防爆環(huán)境下使用，完全可以適應硅片清洗工藝腔的環(huán)境，具有廣泛的應用性。在本發(fā)明的較佳實施例中，風刀11的出風口的出風方向與半導體硅片I的旋轉方向相反，因此可以顯著提高壓縮氣體和半導體硅片I表面的相對速度，從而可以有效提升硅片I的干燥效率。此外，本發(fā)明還提供了一種半導體硅片干燥方法。以下先簡述半導體硅片I的清洗工藝。清洗工藝包括通過外部機械臂將半導體硅片I放到硅片承載平臺2上，用硅片固定腳4將半導體硅片I固定在硅片承載平臺2上使其無法移動，由支撐硅片承載平臺2的平臺基座3內的傳動機構帶動硅片承載平臺2開始旋轉，半導體硅片I也隨之旋轉。當旋轉速度到達工藝要求時，開始噴灑藥液和去離子水進行清洗工藝。清洗工藝完成后，藥液和去離子水的噴灑停止。以下將詳述半導體硅片干燥裝置10對清洗后的半導體硅片I進行干燥的具體工作方式。首先，清洗完成后，保持硅片承載平臺2高速旋轉，將裝有風刀I的機械手臂移動至硅片承載平臺2上方并使風刀11的出風口與半導體硅片I相對。接著，通過控制回路自動開啟壓縮氣體閥門，并通過壓縮氣體管路向風刀11的進風口輸入壓縮氣體。其中，壓縮氣體可為壓縮氮氣，壓縮氣體的壓縮比為I至10，壓力范圍為O.1至IMPa。較佳的，如圖2所示，壓縮氣體自風刀11的出風口以與半導體硅片I旋轉方向相反的方向吹向半導體娃片I的表面，因此可以顯著提高壓縮氣體和半導體娃片I表面的相對速度，從而可以有效提升硅片I的干燥效率。由于風刀11的出口為狹縫型且傾斜向下與半導體硅片I表面呈10至80度夾角，壓縮氣體進入風刀11后，將以氣流薄片的形式從出風口以一定傾斜角度高速吹向半導體娃片I表面，由于此薄片風幕最大可至30到40倍環(huán)境空氣，從而形成一面薄薄的高強度，高壓力，大氣流沖擊幕。如圖3所示，由于風刀11的出風口與半導體硅片I表面呈傾斜夾角，氣流產生一股“切水”的力，有助于破壞液體A與硅片I表面的張力，將液體A切除。請參考圖4，對于具有深槽型結構5的半導體硅片，液體A殘留在深槽型結構5中難以去除。風刀11的出風口吹出的高壓壓縮氣體通過半導體硅片I表面時，由于空氣動力學原理,在硅片I表面附近產生了一個負壓區(qū)域B，此時深槽型結構5中的液體A被“吸”出帶走，使得半導體硅片I容易實現(xiàn)干燥。之后，半導體硅片I轉速逐漸降低直至停止，干燥完畢后，壓縮氣體閥門自動關閉，風刀11停止吹風，機械手臂回到原位，最終完成全部干燥工藝。通過外部機械手去除干燥后的半導體硅片，再放入另一枚硅片進行清洗和干燥工藝。
綜上所述，本發(fā)明所提出的半導體硅片干燥裝置及方法，利用經風刀而產生的高壓力高強度大氣流的壓縮氣體沖擊風幕對于硅片表面殘留液體的切割力，以及高壓壓縮氣體產生的負壓效應，可以有效地解決硅片干燥過程中，殘留在硅片表面特別是邊緣以及深槽型結構內的殘留液體難以去除的問題。雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭示如上，然所述諸多實施例僅為了便于說明而舉例而已，并非用以限定本發(fā)明，本領域的技術人員在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下可作若干的更動與潤飾，本發(fā)明所主張的保護范圍應以權利要求書所述為準。
權利要求
1.一種半導體硅片干燥裝置，用于對清洗后的半導體硅片進行干燥，其特征在于，包括: 機械手臂傳動裝置； 風刀，安裝于所述機械手臂傳動裝置，其包括進風口和出風口，所述風刀的出風口傾斜向下；所述機械手臂傳動裝置帶動所述風刀運動至承載所述半導體硅片并高速旋轉的硅片承載平臺上方并使所述風刀的出風口與所述半導體硅片相對；以及 壓縮氣體供應裝置，安裝在所述機械手臂傳動裝置內部，與所述風刀的進風口連接以向所述風刀提供壓縮氣體。
2.根據(jù)權利要求1所述的半導體硅片干燥裝置，其特征在于，所述機械手臂傳動裝置包括機械手臂及控制所述機械手臂運動的伺服電機，所述機械手臂包括位于所述硅片承載平臺一側的支撐臂以及位于所述硅片承載平臺上方并與其平行的伸出臂；所述風刀安裝于所述伸出臂末端。
3.根據(jù)權利要求1所述的半導體硅片干燥裝置，其特征在于，所述壓縮氣體供應裝置包括壓縮氣體管路以及壓縮氣體電磁閥，所述壓縮氣體電磁閥安裝在所述壓縮氣體管路上，用以控制所述壓縮氣體管路輸送壓縮氣體至所述風刀的進風口。
4.根據(jù)權利要求1所述的半導體硅片干燥裝置，其特征在于，所述風刀的出風口為狹縫型。
5.根據(jù)權利要求1所述的半導體硅片干燥裝置，其特征在于，所述風刀的出風口的長度為所述半導體硅片半徑的1. 5至3倍。
6.根據(jù)權利要求5所述的半導體硅片干燥裝置，其特征在于，所述機械手臂傳動裝置帶動所述風刀運動至所述硅片承載臺上方且使所述風刀的出風口超出所述半導體硅片的邊緣。
7.根據(jù)權利要求4所述的半導體硅片干燥裝置，其特征在于，所述風刀的出風口傾斜向下與所述半導體硅片表面形成夾角，所述夾角范圍為10至80度。
8.根據(jù)權利要求1所述的半導體硅片干燥裝置，其特征在于，所述風刀的出風口的出風方向與所述半導體娃片的旋轉方向相反。
9.根據(jù)權利要求1所述的半導體硅片干燥裝置，其特征在于，所述風刀的材料為不銹鋼，且表面涂有防腐蝕層。
10.根據(jù)權利要求1所述的半導體硅片干燥裝置，其特征在于，所述壓縮氣體的壓縮比為I至10，壓力范圍為O.1至IMPa。
11.一種半導體硅片干燥方法，用于對清洗后的半導體硅片進行干燥，其特征在于，包括以下步驟 完成所述半導體硅片清洗后，保持承載所述半導體硅片的硅片承載平臺高速旋轉，將裝有風刀的機械手臂移動至所述硅片承載平臺上方并使所述風刀的出風口與所述半導體硅片相對； 向所述風刀的進風口輸入壓縮氣體，所述壓縮氣體自所述風刀的出風口以氣流薄片且以一定傾斜角度吹向所述半導體硅片表面，以對所述半導體硅片進行干燥。
12.根據(jù)權利要求11所述半導體硅片干燥方法，其特征在于，還包括對所述半導體硅片完成干燥后，停止輸入所述壓縮氣體，控制所述機械手臂回到原位。
13.根據(jù)權利要求11所述半導體硅片干燥方法，其特征在于，通過打開壓縮氣體閥門并通過壓縮氣體管路向所述風刀的進風口輸入所述壓縮氣體；通過關閉所述壓縮氣體閥門停止向所述風刀的進風口輸入壓縮氣體。
14.根據(jù)權利要求11所述半導體硅片干燥方法，其特征在于，所述壓縮氣體自所述風刀的出風口以與所述半導體娃片旋轉方向相反的方向吹向所述半導體娃片表面。
15.根據(jù)權利要求11所述半導體硅片干燥方法，其特征在于， 所述風刀的出風口為狹縫型；所述風刀的出風口傾斜向下與所述半導體硅片表面形成夾角，所述夾角范圍為10至80度。
16.根據(jù)權利要求11所述半導體硅片干燥方法，其特征在于，完成所述半導體硅片清洗后，將裝有風刀的機械手臂移動至所述硅片承載平臺上方并使所述風刀的出風口超出所述半導體硅片的邊緣。
17.根據(jù)權利要求16所述半導體硅片干燥方法，其特征在于，所述風刀的出風口的長度為所述半導體硅片半徑的1. 5至3倍。
18.根據(jù)權利要求11所述半導體硅片干燥方法，其特征在于，所述壓縮氣體的壓縮比為I至10，壓力范圍為O.1至IMPa。
全文摘要
本發(fā)明提供一種半導體硅片干燥裝置及干燥方法，用于去除半導體硅片表面清洗后以及半導體硅片深槽型結構內部的殘留液體。半導體硅片干燥裝置包括機械手臂傳動裝置，風刀以及壓縮氣體供應裝置。風刀包括進風口和出風口，其出風口傾斜向下；機械手臂傳動裝置帶動安裝于其上的風刀運動至半導體硅片上方并使風刀的出風口與半導體硅片相對；壓縮氣體供應裝置安裝在機械手臂傳動裝置內部且與風刀的進風口連接以提供壓縮氣體。本發(fā)明可以有效去除半導體硅片表面清洗后殘余液體，另一方面更能夠同時清除半導體硅片深槽型結構內部的殘留液體。
文檔編號F26B5/00GK103047839SQ20121054828
公開日2013年4月17日 申請日期2012年12月17日 優(yōu)先權日2012年12月17日
發(fā)明者厲心宇 申請人:上海集成電路研發(fā)中心有限公司