探秘半導(dǎo)體制造中單片式清洗設(shè)備

隨著集成電路制造工藝不斷進步，半導(dǎo)體器件的體積正變得越來越小，這也導(dǎo)致了非常微小的顆粒也變得足以影響半導(dǎo)體器件的制造和性能，槽式清洗工藝已經(jīng)不能滿足需求，單片式設(shè)備可以利用很少的藥液達到槽式工藝不能達到的水準(zhǔn)，因此單片式刻蝕、清洗設(shè)備開始在半導(dǎo)體制造過程中發(fā)揮越來越大的作用。

在全自動單片清洗設(shè)備中，由于大而薄的硅片對夾緊力較為敏感，再加上硅片的翹曲率不同，因此對于硅片的抓取、傳輸提出了更高的要求。華林科納研發(fā)的全自動單片式清洗設(shè)備采用伯努利非接觸式抓取，不接觸wafer，做到有效的傳送，確保不破片。

什么是“伯努利原理”？

丹尼爾·伯努利，是瑞士物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家、醫(yī)學(xué)家，他是伯努利這個數(shù)學(xué)家族中最杰出的代表。伯努利成功的領(lǐng)域很廣，除流體動力學(xué)這一主要領(lǐng)域外，還有天文測量、引力、行星的不規(guī)則軌道、磁學(xué)、海洋、潮汐等。伯努利在1726年首先提出：“在水流或氣流里，如果速度小，壓強就大；如果速度大，壓強就小”。我們稱之為“伯努利原理”。

小時候的課堂上，做過這樣的小實驗。我們拿著兩張紙，往兩張紙中間吹氣，會發(fā)現(xiàn)紙不但不會向外飄去，反而會被一種力擠壓在了一起。因為兩張紙中間的空氣被我們吹得流動的速度快，壓力就小，而兩張紙外面的空氣沒有流動，壓力就大，所以外面力量大的空氣就把兩張紙“壓”在了一起。這就是“伯努利原理”原理的簡單示范。

Chuck的設(shè)計：伯努利非接觸式抓取

在單片式清洗設(shè)備里，雖然使用的是伯努利吸盤，但其卻是利用吹真空并非吸真空來實現(xiàn)。當(dāng)壓縮空氣（CDA)進入工件吹向硅片，由圓盤中心沿徑向迅速擴散從而使得硅片上部的氣流遠高于其下部，硅片同時被吸住。根據(jù)伯努利推論即流速增加，壓強降低，此時硅片底部氣壓大于其上部的氣壓，因而吸盤無需擠壓到硅片便可進行吸附，達到抓取的目的。壓縮氣體是通過工件與吸盤之間留有的間隙排出，即使硅片表面存在凸起的柵線也不能擺脫被吸附，若使用真空吸盤則無法做到這一點（柵線處易漏氣）。

總結(jié)下單片式清洗設(shè)備使用伯努利抓取的優(yōu)點：

1、無接觸式抓取，不會對wafer造成損傷

2、接觸面積大受力均勻，降低碎片率

3、薄型wafer抓取=100μm——700μm

4、背面也可做清洗，達到雙面清洗效果（雙面蝕刻機構(gòu)開發(fā)中）

5、精簡化的設(shè)計，有效減低成本與人工維修的當(dāng)機率

6、使用壽命長