探秘半导体制造中单片式清洗设备

随着集成电路制造工艺不断进步，半导体器件的体积正变得越来越小，这也导致了非常微小的颗粒也变得足以影响半导体器件的制造和性能，槽式清洗工艺已经不能满足需求，单片式设备可以利用很少的药液达到槽式工艺不能达到的水准，因此单片式刻蚀、清洗设备开始在半导体制造过程中发挥越来越大的作用。

 

在全自动单片清洗设备中，由于大而薄的硅片对夹紧力较为敏感，再加上硅片的翘曲率不同，因此对于硅片的抓取、传输提出了更高的要求。华林科纳研发的全自动单片式清洗设备采用伯努利非接触式抓取，不接触wafer，做到有效的传送，确保不破片。

什么是“伯努利原理”？

丹尼尔·伯努利，是瑞士物理学家、数学家、医学家，他是伯努利这个数学家族中最杰出的代表。伯努利成功的领域很广，除流体动力学这一主要领域外，还有天文测量、引力、行星的不规则轨道、磁学、海洋、潮汐等。伯努利在1726年首先提出：“在水流或气流里，如果速度小，压强就大；如果速度大，压强就小”。我们称之为“伯努利原理”。

 

小时候的课堂上，做过这样的小实验。我们拿着两张纸，往两张纸中间吹气，会发现纸不但不会向外飘去，反而会被一种力挤压在了一起。因为两张纸中间的空气被我们吹得流动的速度快，压力就小，而两张纸外面的空气没有流动，压力就大，所以外面力量大的空气就把两张纸“压”在了一起。这就是“伯努利原理”原理的简单示范。

 

Chuck的设计：伯努利非接触式抓取

在单片式清洗设备里，虽然使用的是伯努利吸盘，但其却是利用吹真空并非吸真空来实现。当压缩空气（CDA)进入工件吹向硅片，由圆盘中心沿径向迅速扩散从而使得硅片上部的气流远高于其下部，硅片同时被吸住。根据伯努利推论即流速增加，压强降低，此时硅片底部气压大于其上部的气压，因而吸盘无需挤压到硅片便可进行吸附，达到抓取的目的。压缩气体是通过工件与吸盘之间留有的间隙排出，即使硅片表面存在凸起的栅线也不能摆脱被吸附，若使用真空吸盘则无法做到这一点（栅线处易漏气）。

 

总结下单片式清洗设备使用伯努利抓取的优点：

1、无接触式抓取，不会对wafer造成损伤

2、接触面积大受力均匀，降低碎片率

3、薄型wafer抓取=100μm——700μm

4、背面也可做清洗，达到双面清洗效果（双面蚀刻机构开发中）

5、精简化的设计，有效减低成本与人工维修的当机率

6、使用寿命长