一種基板干燥方法和實現(xiàn)該方法的裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及半導(dǎo)體、太陽能電池制造技術(shù)及液晶制造技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種基板干燥方法，包括基板定位步驟，水溶液漂洗步驟，熱流體預(yù)熱步驟，有機(jī)溶劑脫水步驟和惰性氣體干燥步驟。實現(xiàn)該方法的裝置包括內(nèi)槽體、外槽體和后開槽蓋，內(nèi)槽體內(nèi)設(shè)置有專用工裝和定位卡槽，后開槽蓋上設(shè)置有第一噴淋機(jī)構(gòu)和第二噴淋機(jī)構(gòu)。采用本發(fā)明的基板干燥方法和裝置，在處理大量的基板時，能夠?qū)崿F(xiàn)基板的快速脫水干燥，降低滯流部分顆粒對被處理物的污染，減少有機(jī)溶劑用量，提高了操作安全性。
【專利說明】
_種基板干燥方法和實現(xiàn)該方法的裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體、太陽能電池制造技術(shù)及液晶制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基板干燥方法和實現(xiàn)該方法的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在半導(dǎo)體硅及太陽能電池制造工藝中，濕處理技術(shù)的應(yīng)用不僅用于祛除因先前的加工程序而造成的金屬與非金屬污染，還能為下一個工藝形成一個最優(yōu)的基板表面狀態(tài)。有許多濕式制造工藝如清洗、蝕刻、光阻祛除及氣化擴(kuò)散，以除去薄膜或光阻，再以純水洗凈及干燥。
[0003]在半導(dǎo)體行業(yè)中現(xiàn)有技術(shù)中的干燥方法。例如MeComne11等人采用干燥槽的異丙醇(IPA)加熱形成蒸汽，再導(dǎo)入純水使之接觸而凝結(jié)為液態(tài)的技術(shù)，以取代晶片上的水而達(dá)到干燥的目的;但是由于清洗槽及干燥槽皆為封閉式，存在大量化學(xué)品及純水浪費(fèi)的問題，并且由于異丙醇的高壓高溫條件，使得需使用昂貴的密封設(shè)備，造成了成本大、管理困難。
[0004]另一種干燥方法為馬蘭戈尼旋轉(zhuǎn)干燥方法，在該方法中，去離子水與氮?dú)饧爱惐蓟旌衔锉环峙涞骄稀．惐加绊懭ルx子水的邊界層，因為存在表面傾斜，從而促進(jìn)水分子離開晶片(馬蘭戈尼效應(yīng))。當(dāng)液體分離器從晶片的中心向邊緣移動且晶片被旋轉(zhuǎn)，氣體分配器直接跟液體分配器后，以便氣體直接取代晶片上的液體;但是，此方法存在基板干燥較慢的問題。
[0005]異丙醇干燥技術(shù)的另一種技術(shù)，將洗凈的晶片送至異丙醇(IPA)蒸汽室，IPA由高純度氮?dú)庾鳛閭鬏敋怏w帶入蒸汽干燥室，由底部加熱器加熱，使IPA受熱蒸發(fā)，再利用冷卻器將IPA液化，晶片沉浸在IPA蒸汽中。利用IPA高揮發(fā)性，將晶片表面上水分脫水干化，沒有水痕及微粒污染。但I(xiàn)PA的純度及水含量需在2100ppm以下，否則影響潔凈度，蒸汽溫度低易使水及IPA凝結(jié)在側(cè)壁，使干燥蒸汽室成為霧狀，而使晶片表面有白色霧狀污染，溫度太高又影響安全，且IPA蒸汽對操作人員亦不安全。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠減少有機(jī)溶劑用量、提高操作安全性的快速脫水干燥的基板干燥方法;與此相應(yīng)，本發(fā)明另一個要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠減少有機(jī)溶劑用量、提高操作安全性的快速脫水干燥的基板干燥裝置。
[0007]為了解決上述技術(shù)問題的基板干燥方法，本發(fā)明的技術(shù)方案為:
[0008]基板干燥方法，包括:
[0009]基板定位步驟，在基板定位步驟中，將待干燥的基板置于內(nèi)槽體底部的專用工裝上，基板脫離定位卡槽，以對基板無死角的清洗和干燥；
[0010]水溶液漂洗步驟，在水溶液漂洗步驟中，水溶液分成兩支路，一支路從內(nèi)槽體底部注入，另一支路從內(nèi)槽體上部以噴淋的形式噴入，快速將水溶液浸沒基板，并注滿內(nèi)槽體，直至溢流出內(nèi)槽體外，以漂洗基板上的微顆粒；[0011 ]熱流體預(yù)熱步驟，在熱流體預(yù)熱步驟中，熱流體分成兩支路，一支路從內(nèi)槽體底部注入，另一支路從內(nèi)槽體上部以噴淋的形式噴入，快速將熱流體浸沒基板，并注滿內(nèi)槽體，直至溢流出內(nèi)槽體外，以二次清洗基板和預(yù)熱基板及內(nèi)槽體的內(nèi)壁。
[0012]有機(jī)溶劑脫水步驟，在有機(jī)溶劑脫水步驟中，由內(nèi)槽體上部向基板同時噴入熱干燥惰性氣體和揮發(fā)性常溫有機(jī)溶劑，以去除基板上的熱流體。
[0013]惰性氣體干燥步驟，在惰性氣體干燥步驟中，由內(nèi)槽體上部向基板噴入熱干燥惰性氣體，以去除基板上的有機(jī)溶劑。
[0014]作為進(jìn)一步的技術(shù)方案，在基板定位步驟中，基板微傾斜，以便于液體的流下及氣體的揮發(fā)。
[0015]作為進(jìn)一步的技術(shù)方案，在水溶液漂洗步驟中，水溶液溢流到外槽體內(nèi)，并從外槽溢流口排出，清洗結(jié)束后在內(nèi)槽體底部快速排出水溶液，以防止排液時對基板造成二次污染；
[0016]作為進(jìn)一步的技術(shù)方案，在熱流體預(yù)熱步驟中，熱流體溢流到外槽體內(nèi)，并從外槽溢流口排出，預(yù)熱結(jié)束后，在內(nèi)槽體底部緩慢排出熱流體，至將基板露出熱流體液面。
[0017]作為進(jìn)一步的技術(shù)方案，熱流體溫度為59.5?90°C，熱干燥惰性氣體溫度為59.5?90 Γ ο
[0018]作為進(jìn)一步的技術(shù)方案，水溶液為去離子水、臭氧稀釋液和氫氟酸稀釋液中的一種。
[0019]作為進(jìn)一步的技術(shù)方案，熱流體為加熱的去離子水，惰性氣體為氮?dú)?，有機(jī)溶劑為異丙醇。
[0020]為了解決上述技術(shù)問題的基板干燥裝置，本發(fā)明的技術(shù)方案為:
[0021]基板干燥裝置包括內(nèi)槽體、位于內(nèi)槽體上部的外槽體和位于外槽體上部能夠自動開啟和關(guān)閉的后開槽蓋，內(nèi)槽體內(nèi)設(shè)置有用于支撐基板并使其保持微傾斜的專用工裝和限定基板位置的定位卡槽，后開槽蓋上設(shè)置有用于水溶液噴淋和用于熱流體噴淋的第一噴淋機(jī)構(gòu)，用于惰性氣體噴射和有機(jī)溶劑噴淋的第二噴淋機(jī)構(gòu)。
[0022]作為進(jìn)一步的技術(shù)方案，第一噴淋機(jī)構(gòu)包括第一噴嘴、水溶液進(jìn)管和熱流體進(jìn)管，第一噴嘴與水溶液進(jìn)管、熱流體進(jìn)管連接;第二噴淋機(jī)構(gòu)包括第二噴嘴惰性氣體進(jìn)管和有機(jī)溶劑進(jìn)管，第二噴嘴與惰性氣體進(jìn)管、有機(jī)溶劑進(jìn)管連接;第一噴嘴設(shè)置為兩列或多列，第二噴嘴設(shè)置為兩列或多列，第一噴嘴和第二噴嘴隔列排布。
[0023]作為進(jìn)一步的技術(shù)方案，內(nèi)槽體與外槽體連接，外槽體與內(nèi)槽體連通，內(nèi)槽體底部設(shè)有水溶液注入口、熱流體注入口和底部排放口，外槽體底部設(shè)有外槽溢流口。
[0024]作為進(jìn)一步的技術(shù)方案，后開槽蓋上設(shè)有用于使后開槽蓋自動開啟和關(guān)閉的槽蓋氣缸，槽蓋氣缸一端固定于內(nèi)槽體底部，一端與后開槽蓋連接。
[0025]采用上述技術(shù)方案，由于專用工裝能夠?qū)鍩o死角的支撐，并在基板微傾斜的狀態(tài)下對基板進(jìn)行噴淋，使得本發(fā)明在處理大量的基板時，可以確保所有基板表面整體的溫度、藥液濃度達(dá)到均勻，從而實現(xiàn)基板的快速脫水干燥;且噴淋過程中達(dá)到完全噴淋，可以避免造成滯流部分的溫度、濃度不均勻，從而降低滯流部分顆粒對被處理物的污染;均勻定量的噴入常溫有機(jī)溶劑，減少了有機(jī)溶劑用量，提高了操作安全性。
【附圖說明】
[0026]圖1為本發(fā)明一種基板干燥裝置的主剖視圖；
[0027]圖2為本發(fā)明一種基板干燥裝置的側(cè)剖視圖；
[0028]圖3為本發(fā)明一種基板干燥裝置的俯視圖；
[0029]圖4為本發(fā)明一種基板干燥方法的總體流程圖。
[0030]圖中，1-后開槽蓋，2-第一噴嘴，3-基板，4-內(nèi)槽體，5-專用工裝，6-水溶液注入口，7-槽蓋氣缸，8-外槽溢流口，9-底部排放口，10-外槽體，11-第二噴嘴，12-熱流體注入口，13-定位卡槽。
【具體實施方式】
[0031]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作進(jìn)一步說明。在此需要說明的是，對于這些實施方式的說明用于幫助理解本發(fā)明，但并不構(gòu)成對本發(fā)明的限定。此外，下面所描述的本發(fā)明各個實施方式中所涉及的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0032]圖1至圖3出示了本發(fā)明用于實現(xiàn)該方法的基板干燥裝置，包括內(nèi)槽體4、位于內(nèi)槽體4上部的外槽體10和位于外槽體10上部的后開槽蓋I，內(nèi)槽體4內(nèi)設(shè)置有用于支撐基板3的專用工裝5和限定基板3位置的定位卡槽13。
[0033]內(nèi)槽體4底部設(shè)有水溶液注入口6，熱流體注入口 12和底部排放口 9;水溶液由水溶液注入口 6進(jìn)入至內(nèi)槽體4內(nèi)，由其底部排放口 9排出；熱流體由熱流體注入口 12進(jìn)入至槽內(nèi)，由底部排放口9排出；為了便于異丙醇的回收再利用，內(nèi)槽體4底部還設(shè)有有機(jī)溶劑回收口，利用有機(jī)溶劑的回收口，將其回收到相應(yīng)裝置里，以達(dá)到防治污染及浪費(fèi)的目的。內(nèi)槽體4的上部與外槽體1連接，內(nèi)槽體4后部與外槽體1連通，當(dāng)內(nèi)槽體4內(nèi)的液體注入至溢出時，液體可由連通口溢流至外槽體10;外槽體10底部設(shè)有外槽溢流口 8，液體溢流至外槽體10內(nèi)，可從外槽溢流口 8排出。
[0034]后開槽蓋I上設(shè)置有第一噴淋機(jī)構(gòu)和第二噴淋機(jī)構(gòu)，第一噴淋機(jī)構(gòu)包括第一噴嘴
2、水溶液進(jìn)管和熱流體進(jìn)管，第一噴嘴2的管路接口與水溶液進(jìn)管、熱流體進(jìn)管連接，水溶液和熱流體可分別通過第一噴嘴2以噴淋的方式進(jìn)入到槽體內(nèi)。第二噴淋機(jī)構(gòu)包括第二噴嘴11、惰性氣體進(jìn)管和有機(jī)溶劑進(jìn)管，第二噴嘴11的管路接口與惰性氣體進(jìn)管、有機(jī)溶劑進(jìn)管連接，惰性氣體、有機(jī)溶劑可同時或分別通過第二噴嘴11以噴淋的方式進(jìn)入到槽體內(nèi)；第一噴嘴2設(shè)置為多列，本發(fā)明優(yōu)選為兩列，第二噴嘴11設(shè)置為多列，本發(fā)明優(yōu)選為兩列，第一噴嘴2和第二噴嘴11隔列排布，以保證基板3噴淋得更均勻、更完全。
[0035]后開槽蓋I上還設(shè)有槽蓋氣缸7，槽蓋氣缸7—端固定于內(nèi)槽體4底部，一端與后開槽蓋I連接，通過氣缸的作用使槽蓋能夠自動后開，并且自動關(guān)閉后形成一個無污染的密封環(huán)境。
[0036]專用工裝5為基板專用工裝，能夠?qū)⒒?支起，基板3脫離定位卡槽13，使基板3的每個面都與定位卡槽13之間留有間隙，便于液體或氣體能與基板3的每個面充分接觸;使之清洗干燥無死角，清洗干燥全面;同時使基板3微傾斜，便于水分子的去除，及有機(jī)溶劑的揮發(fā)。
[0037]圖4為本發(fā)明一種基板干燥方法的總體流程圖，本發(fā)明基板干燥的方法是一種利用液態(tài)揮發(fā)性有機(jī)溶劑(例如:異丙醇異丙醇溶劑)來對基板(例如:晶圓，玻璃基板，襯底等)進(jìn)行干燥的方法；主要包括五個步驟，基板定位步驟、水溶液漂洗步驟、熱流體預(yù)熱步驟、有機(jī)溶劑脫水步驟和惰性氣體干燥步驟;其中有機(jī)溶劑優(yōu)選為異丙醇(IPA)具有質(zhì)量百分比不大于20%的水，含水溶液可以是去離子水、臭氧稀釋液和氫氟酸稀釋液，本發(fā)明優(yōu)選為去離子水(DIW)，熱流體為加熱的去離子水，惰性氣體為氮?dú)狻?br>[0038]在基板定位步驟中，首先將自動后開槽蓋I打開，人工手動或機(jī)械臂將基板3固定到槽內(nèi)專用工裝5上，此工裝將基板3支起，基板3脫離定位卡槽13，使基板3的每個面都與定位卡槽13之間留有間隙，便于液體或氣體能與基板的每個面充分接觸;使之清洗干燥無死角，同時使基板3微傾斜，便于水分子的去除，及有機(jī)溶劑的揮發(fā)。待基板3固定后，后開槽蓋I自動密封好，將槽內(nèi)形成一個無污染的密封環(huán)境。
[0039]在水溶液漂洗步驟中，內(nèi)槽體4底部水溶液注入口6打開，開始快速將去離子水注入，直至將基板3全部浸沒并溢流到外槽體10，去離子水注入的同時第一噴嘴2的兩列噴嘴同時完全噴淋，漂洗基板3上的微顆粒，同時外槽溢流口 8打開，溢流到外槽體10的含有微顆粒的污水從外槽溢流口 8排出。清洗結(jié)束后，底部排放口 9快速將槽內(nèi)去離子水排凈，防止再次污染基板3。
[0040]在熱流體預(yù)熱步驟中，將去離子水在線加熱后，由內(nèi)槽體4底部熱流體注入口12進(jìn)入到密封的槽體內(nèi)，注入的同時第一噴嘴2的兩列噴嘴同時完全噴淋，進(jìn)行基板3的二次清洗，同時預(yù)熱基板3及內(nèi)槽體4內(nèi)壁，加熱后的去離子水溫度保持在59.5?90 °C之間。
[0041]在有機(jī)溶劑脫水步驟中，預(yù)定預(yù)熱程序結(jié)束后，停止注入加熱的去離子水，同時底部排放口9打開緩慢排出加熱的去離子水，直至將基板3露出水面；當(dāng)基板3露出水面后，由第二噴嘴11噴入溫度在59.5?90°C之間的純熱氮?dú)饧熬鶆蚨康某禺惐既軇?，使兩相物質(zhì)混合形成未互溶的二液相或互溶的高溶度梯度變化的液相，并均勻吹附在基板3表面上;純熱氮?dú)鉁囟仍?9.5?90 °C之間以保證有機(jī)溶劑使用時的溫度在59.5?90°C之間；兩相物質(zhì)混合后改善了有機(jī)溶劑異丙醇的氣化能力，并利用異丙醇溶劑改變附著在基板3上水分子的張力來去除基板3的去離子水，從而實現(xiàn)了對基板3進(jìn)行快速干燥處理。一旦去離子水供應(yīng)被終止，流經(jīng)內(nèi)槽體內(nèi)的異丙醇通過槽底部的有機(jī)溶劑回收口，便可被回收到相應(yīng)裝置里，并再循環(huán)利用;避免浪費(fèi)及污染。由于異丙醇是吸濕的，所以這會導(dǎo)致異丙醇中逐漸增加的含水量，除非在該再循環(huán)利用過程中用新的異丙醇補(bǔ)充。同時優(yōu)先異丙醇流量不大于190毫升/分鐘，根據(jù)本發(fā)明所使用的異丙醇溫度下，有機(jī)溶劑的流速可不小于110毫升/分鐘而不產(chǎn)生水印。
[0042]在惰性氣體干燥步驟中，內(nèi)槽體4內(nèi)的去離子水全部排凈，由第二噴嘴11噴入溫度在59.5?90°C之間的純熱氮?dú)?，將基?上殘留的有機(jī)溶劑快速揮發(fā)，以達(dá)到基板3干燥無水印的目的。
[0043]綜上所述，本發(fā)明可歸納具有下列增進(jìn)功效:
[0044]1.本發(fā)明無污染且能在短時間內(nèi)對基板3進(jìn)行清洗干燥，由于在干燥過程中不需要移動基板3可避免基板3破損，而異丙醇亦不需加熱且氣化量極少，不致造成危險，相對具有較佳的操作安全性。
[0045]2.槽內(nèi)設(shè)置的專用工裝5，將基板3支起無死角，可保證對其全面地清洗和干燥。
[0046]以上結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施方式作了詳細(xì)說明，但本發(fā)明不限于所描述的實施方式。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明原理和精神的情況下，對這些實施方式進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，仍落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種基板干燥方法，其特征在于，包括: 基板定位步驟，在所述基板定位步驟中，將待干燥的基板置于內(nèi)槽體底部的專用工裝上，所述基板脫離定位卡槽，以對所述基板無死角的清洗和干燥;所述基板微傾斜，以便于液體的流下及氣體的揮發(fā)； 水溶液漂洗步驟，在所述水溶液漂洗步驟中，水溶液分成兩支路，一支路從所述內(nèi)槽體底部注入，另一支路從所述內(nèi)槽體上部以噴淋的形式噴入，快速將所述水溶液浸沒所述基板，并注滿所述內(nèi)槽體，直至溢流出所述內(nèi)槽體外，以漂洗所述基板上的微顆粒； 熱流體預(yù)熱步驟，在所述熱流體預(yù)熱步驟中，熱流體分成兩支路，一支路從所述內(nèi)槽體底部注入，另一支路從所述內(nèi)槽體上部以噴淋的形式噴入，快速將所述熱流體浸沒所述基板，并注滿所述內(nèi)槽體，直至溢流出所述內(nèi)槽體外，以二次清洗所述基板和預(yù)熱所述基板及所述內(nèi)槽體的內(nèi)壁。 有機(jī)溶劑脫水步驟，在所述有機(jī)溶劑脫水步驟中，由所述內(nèi)槽體上部向所述基板同時噴入熱干燥惰性氣體和揮發(fā)性常溫有機(jī)溶劑，以去除所述基板上的所述熱流體。 惰性氣體干燥步驟，在所述惰性氣體干燥步驟中，由所述內(nèi)槽體上部向所述基板噴入所述熱干燥惰性氣體，以去除所述基板上的所述有機(jī)溶劑。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基板干燥方法，其特征在于，在所述水溶液漂洗步驟中，所述水溶液溢流到外槽體內(nèi)，并從外槽溢流口排出，清洗結(jié)束后在所述內(nèi)槽體底部快速排出所述水溶液，以防止排液時對所述基板造成二次污染。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基板干燥方法，其特征在于，在所述熱流體預(yù)熱步驟中，所述熱流體溢流到所述外槽體內(nèi)，并從所述外槽溢流口排出，預(yù)熱結(jié)束后，在所述內(nèi)槽體底部緩慢排出所述熱流體，至將所述基板露出所述熱流體液面。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基板干燥方法，其特征在于，所述熱流體溫度為59.5?90°C，所述熱干燥惰性氣體溫度為59.5?90°C。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基板干燥方法，其特征在于，所述水溶液為去離子水、臭氧稀釋液和氫氟酸稀釋液中的一種。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基板干燥方法，其特征在于，所述熱流體為加熱的去離子水，所述惰性氣體為氮?dú)?，所述有機(jī)溶劑為異丙醇。7.—種用于實現(xiàn)權(quán)利要求1至6中任一項所述基板干燥方法的裝置，其特征在于，包括內(nèi)槽體、位于內(nèi)槽體上部的外槽體和位于外槽體上部能夠自動開啟和關(guān)閉的后開槽蓋，所述內(nèi)槽體內(nèi)設(shè)置有用于支撐基板并使其保持微傾斜的專用工裝和限定基板位置的定位卡槽，所述后開槽蓋上設(shè)置有用于水溶液噴淋和用于熱流體噴淋的第一噴淋機(jī)構(gòu)，用于惰性氣體噴射和有機(jī)溶劑噴淋的第二噴淋機(jī)構(gòu)。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基板干燥裝置，其特征在于，所述第一噴淋機(jī)構(gòu)包括第一噴嘴、水溶液進(jìn)管和熱流體進(jìn)管，所述第一噴嘴與所述水溶液進(jìn)管、所述熱流體進(jìn)管連接;所述第二噴淋機(jī)構(gòu)包括第二噴嘴惰性氣體進(jìn)管和有機(jī)溶劑進(jìn)管，所述第二噴嘴與所述惰性氣體進(jìn)管、所述有機(jī)溶劑進(jìn)管連接;所述第一噴嘴設(shè)置為兩列或多列，所述第二噴嘴設(shè)置為兩列或多列，所述第一噴嘴和所述第二噴嘴隔列排布。9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基板干燥裝置，其特征在于，所述內(nèi)槽體與所述外槽體連接，所述外槽體與所述內(nèi)槽體連通，所述內(nèi)槽體底部設(shè)有水溶液注入口、熱流體注入口和底部排放口，所述外槽體底部設(shè)有外槽溢流口。10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基板干燥裝置，其特征在于，所述后開槽蓋上設(shè)有用于使所述后開槽蓋自動開啟和關(guān)閉的槽蓋氣缸，所述槽蓋氣缸一端固定于所述內(nèi)槽體底部，一端與所述后開槽蓋連接。
【文檔編號】H01L21/67GK105826221SQ201610161870
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年3月22日
【發(fā)明人】耿彪
【申請人】耿彪