300mm直径硅片湿洗槽出水口设计

摘要

实验和数值研究了间歇式300mm直径硅片湿法清洗槽出口对水运动的影响，以快速去除槽中的污染物。设计并评估了由靠近水槽侧壁顶部边缘的针孔阵列组成的出口以及普通溢流出口。实验表明，在同时具有OF-出口和PA-出口的浴中，用作示踪剂的蓝色墨水的量比仅具有OF-出口的浴中减少得更快。同时，通过使用PA出口和of出口，返回到槽底的蓝色墨水的量减少了。数值计算还表明，熔池中的颗粒通过PA出口迅速排出。

介绍

本文从扩大出口截面的角度对晶圆湿法清洗槽的出水口进行了实验和数值研究。为此目的，在浴槽侧壁的顶部边缘附近形成针孔阵列。考虑到输送现象，通过水流观测和数值计算研究了整个水流。评估由针孔阵列确定的水流变化。用于半导体材料工艺的湿法清洗槽优选溢流出口，以便有效地去除漂浮在水面上的许多颗粒。溢流出口相当于沿着四个侧壁的顶部边缘具有非常薄的横截面的出口。为了通过溢流出口去除污染物，必须在浴槽侧壁的顶部边缘附近并朝向顶部边缘形成大而快速的水流。因此，这种快速流需要大而快速的再循环，同时不幸地将一些污染物带回到晶片上。因此，一种新的出水口设计被期望用于控制浴缸中的整个水流。

实验程序和数值计算

图1显示了设计用于清洗300毫米直径硅的普通批量型硅晶片湿法清洗槽，表面研磨后残留有大量泥状废料的晶片。图1a和1b分别是前视图和右侧视图。六个300毫米直径的硅晶片被放置在槽底部的中心。图中未示出的盒子支撑着晶片。对于水流观察，特别是观察晶片之间的示踪运动，使用300毫米直径的透明玻璃晶片代替硅晶片。

水从位于浴缸右底部和左底部的两个注水喷嘴引入。水从喷嘴体沿正常方向注入.19每个喷嘴以8.5升/分钟的流速供水总水流量为17升分钟。

从喷嘴注入的水穿过晶片之间和周围的空间。最后，水从浴缸侧壁的顶部边缘溢出。该浴槽具有从整个浴槽底部无任何干扰地进行超声波辐射的功能。从喷嘴注入的水的方向用示踪剂，如蓝色墨水可视化，并由录像机摄像机捕捉。

图1

结果和讨论

针孔直径---测量通过针孔流到浴槽外部的水流量。使用距侧壁顶部边缘不同距离处具有不同直径的针孔。当针孔直径为1 mm时，由于重力势能较低，在距离槽侧壁顶部10和20 mm处，水的流速为零cm3 S1孔1。随着离浴槽侧壁顶部距离的增加，水流量增加。

水流观测—图2和图3分别从前视图和侧视图显示了使用蓝色墨水示踪剂可视化的水流。示踪剂从插入第一和第二晶片之间的中间高度位置以及第三和第四晶片之间的中间高度位置的细管注入。因为这些结果是相同的。图2和图3显示了第三和第四晶片之间的示踪剂运动。图4a1和5a1显示了0秒时的示踪剂位置。

图2 从晶片中心注射后0、11和16秒的前视图中的示踪剂运动。(a1)-(a3):无针孔，以及(b1)-(b3):槽壁顶部边缘的针孔阵列。

图3 从晶圆中心注射后0、6.5、11和13秒的前视图中的示踪剂运动。(a1)-(a3):无针孔，以及(b1)-(b3):针孔阵列在浴室墙壁的顶部边缘。

数值计算。—为了从理论上评估针孔阵列的效果，对湿法清洗槽中的水流进行了数值计算。图7是表示水在第三和第四晶片之间的垂直截面上运动的矢量图。压力等高线如图2所示。8具有典型的水流路径。

图7a显示了在没有针孔的普通浴中的水运动.水槽中间的水面。水在水平方向转向侧壁。在侧壁的顶部边缘，水被分成两种运动，例如向浴槽外部的溢流和用于再循环的向下流动。这些运动用图1中的红色虚线示意性地示出。供应的水流量三个路径，例如溢流、通过针孔阵列的向外流动和沿着浴槽侧壁的向下流动。这些运动利用图1中的红色虚线示意性地示出。图1中出口的总横截面。 水可以顺利地通过针孔阵列离开。因此，沿水面水平方向的水流具有比图1中的水流更低的压力、更薄的层和更慢的速度。 图8b显示，在具有针孔阵列的浴中，压力为6.3-7.5帕。图8显示，通过增加针孔阵列，水槽中的压力可以从18–20帕变化到6.3–7.5帕。

图4 第3个和第4个晶圆片之间的中间垂直面上的前视图中的水流矢量。(a):没有和(b)的浴槽:在浴槽侧壁的顶部边缘附近有针孔。

图5 浴中压力的等高线图(a)无针孔和(b)有针孔阵列。黑色虚线圆圈是注水喷嘴。红色虚线示意性地显示了主要的水流。

结论

通过在槽侧壁顶部附近形成针孔阵列来改善湿法清洗槽中的水流，以实现污染物的快速去除.在距离浴缸侧壁顶部20、30和50 mm的位置，内部工作区的水流速度为1–2 cm3 S1孔1。根据批量式300mm直径硅片湿法清洗槽的实验评价和数值计算，针孔阵列导致循环水层在低压下变得缓慢而薄。同时，针孔阵列使得粒子比没有针孔的普通浴中更快更快地离开浴。使用宽出口的概念可以理解这些结论，宽出口降低了对浴槽中水流的电阻率。

审核编辑：汤梓红