一种硅片烘干处理方法及系统与流程

1.本技术涉及硅片加工技术领域，尤其涉及一种硅片烘干处理方法及系统。


背景技术：

2.当前，随着芯片技术的发展，对芯片的原材料产品也提出了更高的要求，尤其是在硅片加工制造工艺中。在硅片的加工制造过程中包含了清洗工序，在该工序中需要用含水溶液对硅片进行清洗，从而去除硅片表面的附着物。
3.在清洗完成之后，为了去除硅片表面的水分，需要对硅片进行烘干处理，但是目前的烘干处理只是通过循环热风对硅片表面进行烘干，在烘干过程中会在硅片表面形成水痕，从而导致硅片成品合格率不高。


技术实现要素：

4.本发申请提供了一种硅片烘干处理方法及系统及电子设备，可以避免烘干过程中在硅片表面形成水痕，提升硅片的烘干效果以及干燥速度，以及提升硅片的成品合格率。
5.第一方面，本技术提供了一种硅片烘干处理方法，所述方法包括：
6.步骤1：对硅片周围的空气进行加热处理；
7.步骤2：在加热后的空气中导入臭氧气体，以通过臭氧气体和加热后的空气对硅片表面进行除湿处理；
8.步骤3：对除湿处理后的空气进行除水干燥处理，得到低湿度的空气，并低湿度的控制导入硅片周围，循环执行步骤1-3直至满足预设的第一烘干条件。
9.通过上述的方法，在对硅片表面进行干燥处理的过程中，还同时通入臭氧气体来对硅片表面的污染物进行化学反应处理，并且通过化学反应释放的热量再次对硅片表面的水分进行再次烘干，这样不仅提升了硅片的烘干效果以及干燥速度，还可以避免烘干过程中在硅片表面形成水痕，提升硅片的成品合格率。
10.在一种可能的设计中，所述对除湿处理后的空气进行除水干燥处理，包括：
11.对除湿处理后的空气进行除水干燥处理；
12.对除水干燥处理后的空气进行加热处理，以再次通过加热后的空气对硅片表面进行除湿处理；
13.再次对除湿处理后的空气进行除水干燥处理，直至满足预设的第二烘干条件。
14.通过上述的方法，在对硅片表面进行至少两次热风干燥处理，并且还将在最后一次热风干燥处理过程中通入臭氧气体来对硅片表面的污染物进行化学反应处理(即返回步骤1)，并且通过化学反应释放的热量再次对硅片表面的水分进行再次烘干，这样可以再次提升硅片的烘干效果以及干燥速度，进而使得硅片的成品合格率更高。
15.在一种可能的设计中，所述对除湿处理后得到的热湿空气进行除水干燥处理，包括：
16.对除水干燥处理后的空气进行湿度检测；
17.在除水干燥处理得到的空气的湿度值小于设定阈值时，则输出除水干燥处理后的空气，以进行加热处理；
18.在除水干燥处理的空气的湿度值大于所述设定阈值时，则继续进行除水干燥处理。
19.在一种可能的设计中，所述第一烘干条件包括：步骤1-3的循环次数达到设定循环烘干次数。
20.在一种可能的设计中，所述第二烘干条件包括：空气的除水干燥处理次数达到设定除水干燥次数。
21.第二方面，本技术提供了一种硅片烘干处理系统，包括：控制器、烘干设备、臭氧添加设备以及除湿设备；
22.所述烘干设备，用于执行步骤1：对硅片周围的空气进行加热处理；
23.所述臭氧添加设备，用于执行步骤2：在加热后的空气中导入臭氧气体，以通过臭氧气体和加热后的空气对硅片表面进行除湿处理；
24.所述除湿设备，用于执行步骤3：对除湿处理后的空气进行除水干燥处理，得到低湿度的空气，并低湿度的控制导入硅片周围，以循环执行步骤1-3；
25.所述控制器，用于在满足预设的第一烘干条件时，控制所述烘干设备、臭氧添加设备以及除湿设备停机，以完成硅片烘干处理。
26.在一种可能的设计中，在除水干燥处理的过程中，所述除湿设备，用于对除湿处理后的空气进行除水干燥处理；
27.所述烘干设备，用于对除水干燥处理后的空气进行加热处理，以再次通过加热后的空气对硅片表面进行除湿处理；
28.所述除湿设备，用于再次对除湿处理后的空气进行除水干燥处理，直至满足预设的第二烘干条件。
29.在一种可能的设计中，所述硅片烘干处理系统还包括湿度传感器；
30.所述湿度传感器，用于对所述除湿设备内进行除水干燥处理后的空气进行湿度检测；
31.在除水干燥处理得到的空气的湿度值小于设定阈值时，所述湿度传感器，用于输出除水干燥处理后的空气到所述烘干设备，以对输出的空气进行加热处理；
32.在除水干燥处理的空气的湿度值大于所述设定阈值时，所述除湿设备，用于继续对空气进行除水干燥处理。
33.在一种可能的设计中，所述第一烘干条件包括：步骤1-3的循环次数达到设定循环烘干次数。
34.在一种可能的设计中，所述第二烘干条件包括：空气的除水干燥处理次数达到设定除水干燥次数。
35.上述第二方面中的各个方面以及各个方面可能达到的技术效果请参照上述针对第一方面或第一方面中的各种可能方案可以达到的技术效果说明，这里不再重复赘述。
附图说明
36.图1为本技术提供的一种硅片烘干处理方法的流程图；
37.图2为本技术提供的一种硅片烘干处理系统的结构示意图；
38.图3为本技术提供的硅片表面的臭氧处理过程示意；
39.图4为本技术提供的硅片烘干流程示意图。
具体实施方式
40.为了使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术作进一步地详细描述。方法实施例中的具体操作方法也可以应用于装置实施例或系统实施例中。需要说明的是，在本技术的描述中“多个”理解为“至少两个”。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。a与b连接，可以表示：a与b直接连接和a与b通过c连接这两种情况。另外，在本技术的描述中，“第一”、“第二”等词汇，仅用于区分描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，也不能理解为指示或暗示顺序。
41.下面结合附图，对本技术实施例进行详细描述。
42.实施例一：
43.如图1所示为本技术实施例提供的一种硅片烘干处理方法的流程图，该方法包括：
44.步骤1：对硅片周围的空气进行加热处理；
45.步骤2：在加热后的空气中导入臭氧气体，以通过臭氧气体和加热后的空气对硅片表面进行除湿处理；
46.步骤3：对除湿处理后的空气进行除水干燥处理，得到低湿度的空气，并低湿度的控制导入硅片周围，循环执行步骤1-3直至满足预设的第一烘干条件。
47.其中，所述第一烘干条件包括：步骤1-3的循环次数达到设定循环烘干次数。
48.具体来讲，在对硅片进行烘干处理之前，硅片还需要先依次进行自动上料，对硅片进行第一次超声波清洗，对硅片进行第二次超声波清洗，对硅片进行第一次超声碱洗，对硅片进行第二次超声碱洗，对碱洗完成的硅片进行第一次超声波漂洗，对硅片进行第二次超声波漂洗，对硅片进行第三次超声波漂洗，然后对漂洗完成的硅片进行预留酸洗，在酸洗完成之后，再次进行两次超声波漂洗，然后进行慢拉脱水，最后进行上述步骤1-3的热风干燥处理。
49.进行烘干处理之前，可以通过如下方式来验证硅片除水效果的有效性。
50.总物质含水量：w＝总物质中水分含量/总物质质量；
51.硅片相对含水量：x＝总物质中水分含量/硅片质量；
52.则有总物质含水量与硅片相对含水量换算公式如：
53.x＝w/1-w或w＝x/1 x；
54.继续设gj：硅片绝对质量；
55.gs：干燥前总物质量；
56.gg：干燥后总物质质量；
57.xs：湿硅片相对含水量；
58.xg：干燥后硅片相对含水量；
59.则有用总物质含水量计算水分蒸发量公式：
60.w＝gs-gg＝gs*(ws-wg)/1-wg
61.＝gg*(ws-wg)/1-ws；
62.用硅片相对含水量计算水分蒸发量公式：
63.w＝gj*(xs-xg)；
64.继续设定ws：湿硅片总物质含水量；
65.wg：硅片干燥后总物质含水量；
66.l：绝对干燥空气消耗量；
67.hs：加热后进入硅片的空气的相对含水量；
68.hg：干燥硅片后空气的相对含水量；
69.i：单位干燥空气消耗量；
70.则有，用绝对干燥空气消耗量计算水分的蒸发量：
71.w＝l(hg-hs)；
72.l＝w/(hg-hs)；
73.单位干燥空气消耗量i＝l/w＝1/(hg-hs)。
74.当(hg-hs)∈
∝
时，i值最小，即单位空气消耗量最小。也就是说当hg∈
∝
，hs∈
‑∝
时，干燥效率最高。
75.hs∈
‑∝
，即要求进入硅片前空气湿度趋近于零；hg∈
∝
，即要求干燥完硅片的空气湿度趋近于100％；当空气加热温度一定时，只能通过离心机或除湿机来尽可能来降低硅片加热前空气湿度趋近于零。
76.上述过程是对热风的处理以及控制过程，在本技术实施例中，除了使用热风干燥硅片之外，还将在对硅片干燥处理是通入臭氧气体，并通过臭氧气体和加热空气对硅片表面的水分进行烘干处理。
77.具体来讲，硅片烘干通过烘干设备实现，还可以在烘干设备增加除湿设备、臭氧添加设备，通过物理化学反应加快干燥速度以及干燥效果。其中，烘干设备设有用于放置硅片的烘干室，在烘干室的下方设有加热器，用于加热空气，烘干室的上方设有热风出口，用于将加热器加热的空气导入到烘干室，以对硅片进行烘干处理。除湿设备的出风管道与烘干设备的加热器的空气管道导通，用于将经过除水干燥处理后的空气导入到加热器，进行加热；除湿设备的进风管道与烘干设备的烘干室导通，并位于烘干室的上方，用于将对硅片进行除湿处理后的空气回收至除湿设备，以进行除水干燥处理。臭氧添加设备与烘干设备的烘干室导通，用于将烘干设备的臭氧气体加入到烘干设备的热风出口吹出的空气，以共同对硅片进行除湿烘干处理，具体结构如图2所示。
78.经过热风的干燥，硅片上的水分子残留较少，并且集中在硅片的下端，如图3所示，当臭氧气体进入到烘干室中后，将马上分解为氧气分子以及氧原子，氧原子会快速和硅片上残留的水分子反应生成羧基自由基，而硅片表面即使经过清洗后也还会有很多有机物污染源，生成羧基自由基正好可以与这些污染物发生化学反应将污染物中和掉。具体如下化学反应过程：
79.o3＝＝＝o2 o(氧原子)；
80.2o3＝＝＝3o2 285kj；
81.2h2o 2o＝＝＝4oh；
82.oh 有机污染物＝＝＝二氧化碳和矿物盐
83.上述化学反应过程中将产生热量，该热量可以提供给干燥硅片的空气加热。
84.进一步，除了上述反应过程之外，硅和二氧化硅还会和水、氧气发生以下化学反应：
85.si 2h2o(汽态)＝＝sio2 2h2；
86.si 3h2o＝＝h2sio3 2h2；
87.si o2 h2o＝＝h2sio3；
88.在以上的化学反应过程中会消耗大量的水，从而进一步的对硅片表面进行干燥处理。需要说明的是，在本发明实施例中烘干室的温度在90度到100度，在此种温度条件下，温度越高，以上的化学反应越剧烈。
89.在烘干设备中的高温富氧环境下生成的二氧化硅具有结构致密、干燥、均匀性和重复性好的特点，二氧化硅是原子晶体，该晶体结构大小为2.27埃(0.227纳米)；水分子的晶体大小为3.3埃(0.33纳米)。在此条件下，致密结构的二氧化硅晶体中是很难嵌进水分子的，所以硅片表面氧化层上的水分子附着力非常小，水分会快速被干燥气体带走，从而加快了硅片上水分子的蒸发速度。
90.通过上述的方法，在对硅片表面进行干燥处理的过程中，还将同时通入臭氧气体来对硅片表面的污染物进行化学反应处理，并且通过化学反应释放的热量再次对硅片表面的水分进行再次烘干，这样不仅提升了硅片的烘干效果以及干燥速度，还可以避免烘干过程中在硅片表面形成水痕，提升硅片的成品合格率。
91.在一种可选的实施例中，所述对除湿处理后的空气进行除水干燥处理，包括：
92.对除湿处理后的空气进行除水干燥处理；
93.对除水干燥处理后的空气进行加热处理，以再次通过加热后的空气对硅片表面进行除湿处理；
94.再次对除湿处理后的空气进行除水干燥处理，直至满足预设的第二烘干条件。
95.其中，所述第二烘干条件包括：空气的除水干燥处理次数达到设定除水干燥次数。
96.进一步，所述对除湿处理后得到的热湿空气进行除水干燥处理，包括：
97.对除水干燥处理后的空气进行湿度检测；
98.在除水干燥处理得到的空气的湿度值小于设定阈值时，则输出除水干燥处理后的空气，以进行加热处理；
99.在除水干燥处理的空气的湿度值大于所述设定阈值时，则继续进行除水干燥处理。
100.通过上述的方法，在对硅片表面进行至少两次热风干燥处理，并且还将在最后一次热风干燥处理过程中通入臭氧气体来对硅片表面的污染物进行化学反应处理(即返回步骤1)，并且通过化学反应释放的热量再次对硅片表面的水分进行再次烘干，这样可以再次提升硅片的烘干效果以及干燥速度，进而使得硅片的成品合格率更高。
101.下面以对硅片进行两次热风干燥处理为例，结合如图4所示，对硅片烘干处理流程进行说明。
102.(1)加热器加热空气并导向硅片表面，以使得加热后的空气带走硅片表面水分；
103.(2)将臭氧气体加入烘干室，使得臭氧气体分解成氧气、氧原子，与硅片表面水分发生的化学反应，进一步将硅片表面水分吸收或挤走；
104.(3)除湿设备回收经过上述步骤(1)、(2)后得到的热湿度空气，并进行除水干燥处理；
105.(4)再次使用加热器对上述步骤(3)的热湿度空气进行加热，得到低湿度热空气并导向硅片表面，以快速带走硅片表面水分；
106.(5)除湿设备回收经过上述步骤(4)后得到的热湿度空气，并二次进行除水干燥处理，返回步骤(1)。
107.通过上述的方法，在对硅片表面进行两次热风干燥处理，第一次热风干燥处理过程中通入臭氧气体来对硅片表面的污染物进行化学反应处理，并且通过化学反应释放的热量再次对硅片表面的水分进行再次烘干，第二次热风干燥处理是在上述第一次热风干处理后，回收热湿度空气再次进行加热烘干，这样可以再次提升硅片的烘干效果以及干燥速度，进而使得硅片的成品合格率更高。
108.实施例二
109.如图2所示为本技术实施例提供的一种硅片烘干处理设备的示意图。所述硅片烘干处理系统，包括：控制器(图中未标识)、烘干设备1、臭氧添加设备3以及除湿设备2；
110.所述烘干设备1，用于执行步骤1：对硅片周围的空气进行加热处理；
111.所述臭氧添加设备3，用于执行步骤2：在加热后的空气中导入臭氧气体，以通过臭氧气体和加热后的空气对硅片表面进行除湿处理；
112.所述除湿设备2，用于执行步骤3：对除湿处理后的空气进行除水干燥处理，得到低湿度的空气，并低湿度的控制导入硅片周围，以循环执行步骤1-3；
113.所述控制器，用于在满足预设的第一烘干条件时，控制所述烘干设备、臭氧添加设备以及除湿设备停机，以完成硅片烘干处理。
114.其中，所述第一烘干条件包括：步骤1-3的循环次数达到设定循环烘干次数。
115.所述除湿设备2可以采用离心机或除湿机来尽可能来降低空气湿度，使空气湿度趋近于零，得到低湿度空气。
116.示例性，烘干设备设有用于放置硅片的烘干室，在烘干室的下方设有加热器，用于加热空气，烘干室的上方设有热风出口，用于将加热器加热的空气导入到烘干室，以对硅片进行烘干处理。除湿设备的出风管道与烘干设备的加热器的空气管道导通，用于将经过除水干燥处理后的空气导入到加热器，进行加热；除湿设备的进风管道与烘干设备的烘干室导通，并位于烘干室的上方，用于将对硅片进行除湿处理后的空气回收至除湿设备，以进行除水干燥处理。臭氧添加设备与烘干设备的烘干室导通，用于将烘干设备的臭氧气体加入到烘干设备的热风出口吹出的空气，以共同对硅片进行除湿烘干处理。示例性，烘干室的一侧面设有所述热风出口，烘干室的另一侧设有高湿空气回收口，加热器对其内的空气管道内的空气进行加热，并通过热风出口导向烘干室内的硅片周围，臭氧添加设备通过其臭氧管道将臭氧气体加入到加硅片周围的空气中，以使得混入臭氧气体的热空气对硅片进行烘干，形成的热湿度空气经过高湿空气回收口回收到除湿设备进行除水干燥处理，形成的低湿度空气从出风管道导入到烘干设备的加热器内，以再次进行加热。所述控制器与烘干设备、臭氧添加设备以及除湿设备电连接，用于控制所述烘干设备、臭氧添加设备以及除湿设备的启动或停机。
117.在一种可选的实施例中，在除水干燥处理的过程中，所述除湿设备，用于对除湿处
理后的空气进行除水干燥处理；
118.所述烘干设备，用于对除水干燥处理后的空气进行加热处理，以再次通过加热后的空气对硅片表面进行除湿处理；
119.所述除湿设备，用于再次对除湿处理后的空气进行除水干燥处理，直至满足预设的第二烘干条件。
120.其中，所述第二烘干条件包括：空气的除水干燥处理次数达到设定除水干燥次数。
121.在一种可选的实施例中，所述硅片烘干处理系统还包括湿度传感器；
122.所述湿度传感器，用于对所述除湿设备内进行除水干燥处理后的空气进行湿度检测；
123.在除水干燥处理得到的空气的湿度值小于设定阈值时，所述湿度传感器，用于输出除水干燥处理后的空气到所述烘干设备，以对输出的空气进行加热处理；
124.在除水干燥处理的空气的湿度值大于所述设定阈值时，所述除湿设备，用于继续对空气进行除水干燥处理。
125.上述第二方面中的各个方面以及各个方面可能达到的技术效果请参照上述针对第一方面或第一方面中的各种可能方案可以达到的技术效果说明，这里不再重复赘述。
126.显然，本领域的技术人员可以对本技术进行各种改动和变型而不脱离本技术的精神和范围。这样，倘若本技术的这些修改和变型属于本技术权利要求及其等同技术的范围之内，则本技术也意图包含这些改动和变型在内。