摘要

實(shí)驗(yàn)和數(shù)值研究了間歇式300mm直徑硅片濕法清洗槽出口對(duì)水運(yùn)動(dòng)的影響，以快速去除槽中的污染物。設(shè)計(jì)并評(píng)估了由靠近水槽側(cè)壁頂部邊緣的針孔陣列組成的出口以及普通溢流出口。實(shí)驗(yàn)表明，在同時(shí)具有OF-出口和PA-出口的浴中，用作示蹤劑的藍(lán)色墨水的量比僅具有OF-出口的浴中減少得更快。同時(shí)，通過(guò)使用PA出口和of出口，返回到槽底的藍(lán)色墨水的量減少了。數(shù)值計(jì)算還表明，熔池中的顆粒通過(guò)PA出口迅速排出。

介紹

本文從擴(kuò)大出口截面的角度對(duì)晶圓濕法清洗槽的出水口進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)和數(shù)值研究。為此目的，在浴槽側(cè)壁的頂部邊緣附近形成針孔陣列?？紤]到輸送現(xiàn)象，通過(guò)水流觀測(cè)和數(shù)值計(jì)算研究了整個(gè)水流。評(píng)估由針孔陣列確定的水流變化。用于半導(dǎo)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(dāng)于沿著四個(gè)側(cè)壁的頂部邊緣具有非常薄的橫截面的出口。為了通過(guò)溢流出口去除污染物，必須在浴槽側(cè)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(shí)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(shè)計(jì)被期望用于控制浴缸中的整個(gè)水流。

實(shí)驗(yàn)程序和數(shù)值計(jì)算

圖1顯示了設(shè)計(jì)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(cè)視圖。六個(gè)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(duì)于水流觀察，特別是觀察晶片之間的示蹤運(yùn)動(dòng)，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(gè)注水噴嘴引入。水從噴嘴體沿正常方向注入.19每個(gè)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(guò)晶片之間和周圍的空間。最后，水從浴缸側(cè)壁的頂部邊緣溢出。該浴槽具有從整個(gè)浴槽底部無(wú)任何干擾地進(jìn)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(lán)色墨水可視化，并由錄像機(jī)攝像機(jī)捕捉。

圖1

結(jié)果和討論

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

水流觀測(cè)—圖2和圖3分別從前視圖和側(cè)視圖顯示了使用藍(lán)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(xì)管注入。因?yàn)檫@些結(jié)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(yùn)動(dòng)。圖4a1和5a1顯示了0秒時(shí)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(yùn)動(dòng)。(a1)-(a3):無(wú)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(yùn)動(dòng)。(a1)-(a3):無(wú)針孔，以及(b1)-(b3):針孔陣列在浴室墻壁的頂部邊緣。

數(shù)值計(jì)算。—為了從理論上評(píng)估針孔陣列的效果，對(duì)濕法清洗槽中的水流進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算。圖7是表示水在第三和第四晶片之間的垂直截面上運(yùn)動(dòng)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(méi)有針孔的普通浴中的水運(yùn)動(dòng).水槽中間的水面。水在水平方向轉(zhuǎn)向側(cè)壁。在側(cè)壁的頂部邊緣，水被分成兩種運(yùn)動(dòng)，例如向浴槽外部的溢流和用于再循環(huán)的向下流動(dòng)。這些運(yùn)動(dòng)用圖1中的紅色虛線示意性地示出。供應(yīng)的水流量三個(gè)路徑，例如溢流、通過(guò)針孔陣列的向外流動(dòng)和沿著浴槽側(cè)壁的向下流動(dòng)。這些運(yùn)動(dòng)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(guò)針孔陣列離開(kāi)。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(guò)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(gè)和第4個(gè)晶圓片之間的中間垂直面上的前視圖中的水流矢量。(a):沒(méi)有和(b)的浴槽:在浴槽側(cè)壁的頂部邊緣附近有針孔。

圖5 浴中壓力的等高線圖(a)無(wú)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(jié)論

通過(guò)在槽側(cè)壁頂部附近形成針孔陣列來(lái)改善濕法清洗槽中的水流，以實(shí)現(xiàn)污染物的快速去除.在距離浴缸側(cè)壁頂部20、30和50 mm的位置，內(nèi)部工作區(qū)的水流速度為1–2 cm3 S1孔1。根據(jù)批量式300mm直徑硅片濕法清洗槽的實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)和數(shù)值計(jì)算，針孔陣列導(dǎo)致循環(huán)水層在低壓下變得緩慢而薄。同時(shí)，針孔陣列使得粒子比沒(méi)有針孔的普通浴中更快更快地離開(kāi)浴。使用寬出口的概念可以理解這些結(jié)論，寬出口降低了對(duì)浴槽中水流的電阻率。

審核編輯：湯梓紅