半导体清洗设备结构

半导体清洗设备结构

在清洗设备中,浸洗式化学清洗系统的结构最为庞大复杂,所占用的面积也最大,喷洗式单槽清洗机和密闭容器清洗系统所占用的净化室的面积约为浸洗式化学清洗系统的1/3~1/5。目前,浸洗式化学清洗系统仍占有很大的市场,但单槽式清洗系统的优点也逐渐受到重视,如设备的体积较小、占用净化室的空间小纯水和化学品的耗用量少等。以下针对各种清洗系统介绍其结构。

浸洗式化学清洗系统

这种清洗系统主要包括化学酸槽.纯水洗涤槽、机械手传送系统、晶舟转换系统电脑控制系统和脱水干燥系统等。在各系统的结构和功能设计上,应注意使整座系统发挥最大的效益,并考虑安全性清洗成本和清洗程序的互换性。

1.化学酸槽

化学酸槽有石英和特氟龙两种不同的材质,在应用上有不同的考虑及限制。

(1)石英槽

这种槽通常用于加热酸槽和纯水洗涤槽,能耐酸腐蚀,但不宜用作HF洗涤槽。这种槽可加装超声波振荡清洗系统(megasoniecleaner)。这种酸槽的结构上面为波浪锯齿状,这有利于循环过滤系统去除微粒杂质。酸槽底部设有晶舟固定座,以利于晶舟的固定和校准。

(2)特氟龙槽( PVDF tank)

这种槽主要用作氢氟酸槽,槽的结构与石英槽相同,以利于微粒及杂质的清除。

化学酸槽的控制功能参数包括厂务硬件参数( facility hardware parameters) 、化学控制参数(chemicalcontrol parameters)、 温度控制参数( temperature controlparameters)、清洗程序参数(recipe parameters) 和机械手参数( robot parameters)等。

2.漫洗式化学清洗系统软件程序的参数

(1)广务硬件参数

①供酸系统(chemical supply system)。

②供水系统(DI supply system)。

③供气系统(gas supply system)。

④排气系统( exhaust system)。

⑤排水系统(drain'system)。

(2)酸槽控制参数(chemical tank parameters)

①充酸时间( chemical fill time)。

②排酸时间( drain time)。

③充酸形式(dispense type auto/ manual)。

④补充时间( replenish time)。

⑤循环泵开关( recirculation pump ON/OFF)。

⑥泵压力延迟(pump press delay)。

⑦液面控制(liquid level sensor)。

⑧酸液浓度(concentration sensor)。

⑨超声波控制( megasonic ON/OFF)。

⑩温度控制( temperature control)。

⑪臭氧控制(ozone control)。

(3)清洗程序参数

①安全等级(safety level : citicalsafety/promp)。

②清洗时间( processtime)。

③清洗温度(process temperatures)。

④晶片浸人速率( wafer drop - off rate)。

⑤晶片拉出速率(waferpick-uprate)。

(4)机械手臂参数

①移动速度(robot moving speed)。

②上升速度(pick - up speed)。

③下降速度(drop-offspeed)。

④加速度(acceleration)。

⑤减速度(deceleration)。

(5)纯水洗涤槽控制参数(DIrinseparameter)

①安全等级(safety level)。

②喷淋控制(spray control)。

③排水控制(draincontrol)。

④充水控制(fill control)。

⑤超声波控制(megasoniecontrol)。

⑥阻值控制( resistivity control)。

⑦水温控制( temperature control)。

(6)干燥控制参数(dry control parameters)

①加速度( ramp - up pm/s)。

②旋干速度(spindryrpm)。

③排气压力(exhaust pressure)。

④旋干时间(dry time)。

喷洗式单槽清洗系统结构图

这种清洗系统最主要的功能为各种化学酸卤流量的控制,以达到清洗程序所设定的流量和比例,进而达到清洗目标必须的微粒数和金属杂质含量，因此流量控制是该清洗系统最重要的控制参数,通过流量控制阀(flowpickups)来控制HF及纯水流量的混合比例,精确控制HF的浓度以控制氧化物的刻蚀速率和均匀度。如果HF的流量过大,则会出现过度刻蚀;如HF流量偏小，则会造成刻蚀不足,不能将自然氧化物清除干净。另外,在SC1清洗过程中,需要控制NH,OH:H2O2:DI的比例，流量控制阀出现偏差造成NH,0H的流量过大,晶片表面会被NH0H侵蚀而造成斑点。因此,流量控制阀是喷洗式清洗系统最重要的零件。另外,转盘(tumtable)的转动与马达转子(rotor)也是这种系统结构上很重要的部分,马达转子和转速失控会造成氧化刻蚀不均或化学清洗不洁、洗涤不全而有化学残留。同时，也需确认各种控制阀门是否漏酸或漏水,以避免漏阀造成化学品的交互污染。

密闭容器清洗系统结构图

这种清洗系统主要是控制各种化学品的流量和比例，所以流量计也是该系统最重要的控制参数。同时,各种控制阀门的开或关、能否确定无漏阀也是非常重要的因素,因为如有漏阀,在切换不同的清洗溶液时会造成清洗溶液的交互污染。如在SC1(APM)清洗完切换到SC2(HPM)时,若NH,0H有漏阀,则NH,OH流出并与SC2混合液中的HCl反应,产生白色的NH,Cl微粒造成污染。因此,所有阀门及流量控制器也是密闭清洗系统中最重要的零件,需定期检验校准,以确保该系统的正常运转。