300mm直徑硅片濕洗槽出水口設計

摘要

實驗和數值研究了間歇式300mm直徑硅片濕法清洗槽出口對水運動的影響，以快速去除槽中的污染物。設計并評估了由靠近水槽側壁頂部邊緣的針孔陣列組成的出口以及普通溢流出口。實驗表明，在同時具有OF-出口和PA-出口的浴中，用作示蹤劑的藍色墨水的量比僅具有OF-出口的浴中減少得更快。同時，通過使用PA出口和of出口，返回到槽底的藍色墨水的量減少了。數值計算還表明，熔池中的顆粒通過PA出口迅速排出。

介紹

本文從擴大出口截面的角度對晶圓濕法清洗槽的出水口進行了實驗和數值研究。為此目的，在浴槽側壁的頂部邊緣附近形成針孔陣列?？紤]到輸送現象，通過水流觀測和數值計算研究了整個水流。評估由針孔陣列確定的水流變化。用于半導體材料工藝的濕法清洗槽優(yōu)選溢流出口，以便有效地去除漂浮在水面上的許多顆粒。溢流出口相當于沿著四個側壁的頂部邊緣具有非常薄的橫截面的出口。為了通過溢流出口去除污染物，必須在浴槽側壁的頂部邊緣附近并朝向頂部邊緣形成大而快速的水流。因此，這種快速流需要大而快速的再循環(huán)，同時不幸地將一些污染物帶回到晶片上。因此，一種新的出水口設計被期望用于控制浴缸中的整個水流。

實驗程序和數值計算

圖1顯示了設計用于清洗300毫米直徑硅的普通批量型硅晶片濕法清洗槽，表面研磨后殘留有大量泥狀廢料的晶片。圖1a和1b分別是前視圖和右側視圖。六個300毫米直徑的硅晶片被放置在槽底部的中心。圖中未示出的盒子支撐著晶片。對于水流觀察，特別是觀察晶片之間的示蹤運動，使用300毫米直徑的透明玻璃晶片代替硅晶片。

水從位于浴缸右底部和左底部的兩個注水噴嘴引入。水從噴嘴體沿正常方向注入.19每個噴嘴以8.5升/分鐘的流速供水總水流量為17升分鐘。

從噴嘴注入的水穿過晶片之間和周圍的空間。最后，水從浴缸側壁的頂部邊緣溢出。該浴槽具有從整個浴槽底部無任何干擾地進行超聲波輻射的功能。從噴嘴注入的水的方向用示蹤劑，如藍色墨水可視化，并由錄像機攝像機捕捉。

圖1

結果和討論

針孔直徑---測量通過針孔流到浴槽外部的水流量。使用距側壁頂部邊緣不同距離處具有不同直徑的針孔。當針孔直徑為1 mm時，由于重力勢能較低，在距離槽側壁頂部10和20 mm處，水的流速為零cm3 S1孔1。隨著離浴槽側壁頂部距離的增加，水流量增加。

水流觀測—圖2和圖3分別從前視圖和側視圖顯示了使用藍色墨水示蹤劑可視化的水流。示蹤劑從插入第一和第二晶片之間的中間高度位置以及第三和第四晶片之間的中間高度位置的細管注入。因為這些結果是相同的。圖2和圖3顯示了第三和第四晶片之間的示蹤劑運動。圖4a1和5a1顯示了0秒時的示蹤劑位置。

圖2 從晶片中心注射后0、11和16秒的前視圖中的示蹤劑運動。(a1)-(a3):無針孔，以及(b1)-(b3):槽壁頂部邊緣的針孔陣列。

圖3 從晶圓中心注射后0、6.5、11和13秒的前視圖中的示蹤劑運動。(a1)-(a3):無針孔，以及(b1)-(b3):針孔陣列在浴室墻壁的頂部邊緣。

數值計算?！獮榱藦睦碚撋显u估針孔陣列的效果，對濕法清洗槽中的水流進行了數值計算。圖7是表示水在第三和第四晶片之間的垂直截面上運動的矢量圖。壓力等高線如圖2所示。8具有典型的水流路徑。

圖7a顯示了在沒有針孔的普通浴中的水運動.水槽中間的水面。水在水平方向轉向側壁。在側壁的頂部邊緣，水被分成兩種運動，例如向浴槽外部的溢流和用于再循環(huán)的向下流動。這些運動用圖1中的紅色虛線示意性地示出。供應的水流量三個路徑，例如溢流、通過針孔陣列的向外流動和沿著浴槽側壁的向下流動。這些運動利用圖1中的紅色虛線示意性地示出。圖1中出口的總橫截面。 水可以順利地通過針孔陣列離開。因此，沿水面水平方向的水流具有比圖1中的水流更低的壓力、更薄的層和更慢的速度。 圖8b顯示，在具有針孔陣列的浴中，壓力為6.3-7.5帕。圖8顯示，通過增加針孔陣列，水槽中的壓力可以從18–20帕變化到6.3–7.5帕。

圖4 第3個和第4個晶圓片之間的中間垂直面上的前視圖中的水流矢量。(a):沒有和(b)的浴槽:在浴槽側壁的頂部邊緣附近有針孔。

圖5 浴中壓力的等高線圖(a)無針孔和(b)有針孔陣列。黑色虛線圓圈是注水噴嘴。紅色虛線示意性地顯示了主要的水流。

結論

通過在槽側壁頂部附近形成針孔陣列來改善濕法清洗槽中的水流，以實現污染物的快速去除.在距離浴缸側壁頂部20、30和50 mm的位置，內部工作區(qū)的水流速度為1–2 cm3 S1孔1。根據批量式300mm直徑硅片濕法清洗槽的實驗評價和數值計算，針孔陣列導致循環(huán)水層在低壓下變得緩慢而薄。同時，針孔陣列使得粒子比沒有針孔的普通浴中更快更快地離開浴。使用寬出口的概念可以理解這些結論，寬出口降低了對浴槽中水流的電阻率。

審核編輯：湯梓紅