CN114203572A - 晶圆清洗设备和晶圆清洗*** - Google Patents
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Abstract
本公开涉及晶圆清洗技术领域，尤其涉及一种晶圆清洗设备和晶圆清洗***。该晶圆清洗设备包括进液管、第一排液管、第一阀门和供液装置，其中：进液管具有入口端和出口端，出口端朝向待清洗的晶圆设置；进液管的管壁向外凸起形成一凸出部，凸出部具有腔体，腔体与进液管的内部连通；第一排液管的一端连通于腔体、另一端连通于一容器；第一阀门设于进液管上，且第一阀门位于凸出部和出口端之间；供液装置与进液管的入口端连通，用于向进液管输入清洗液。该晶圆清洗设备的停机等待时间较短，从而提高了清洗设备的利用率。
Description
技术领域
本公开涉及晶圆清洗技术领域，尤其涉及一种晶圆清洗设备和晶圆清洗***。
背景技术
随着社会的快速发展，半导体器件的应用愈加广泛，用来制造半导体器件的晶圆的需求量也呈井喷式增多。在晶圆的加工过程中，晶圆表面不可避免地会附着有机物、颗粒及氧化物等污染物。为了保证晶圆的质量，需要用清洗设备朝晶圆喷洒清洗液，从而对晶圆上的污染物进行清洗。
目前，晶圆清洗设备的停机等待时间较长，使得正常工作时间较短，导致清洗设备的利用率较低。
所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
本公开的目的在于提供一种晶圆清洗设备和晶圆清洗***，该晶圆清洗设备能够缩短停机等待时间，从而提高了清洗设备的利用率。
为实现上述发明目的，本公开采用如下技术方案：
根据本公开的一个方面，提供一种晶圆清洗设备，所述晶圆清洗设备包括：
进液管，具有入口端和出口端，所述出口端朝向待清洗的晶圆设置；所述进液管的管壁向外凸起形成一凸出部，所述凸出部具有腔体，所述腔体与所述进液管的内部连通；
第一排液管，一端连通于所述腔体、另一端连通于一容器；
第一阀门，设于所述进液管上，且所述第一阀门位于所述凸出部和所述出口端之间；
供液装置，与所述入口端连通，用于向所述进液管输入清洗液。
在本公开的一种示例性实施例中，所述进液管包括第一段和第二段，所述凸出部位于所述第一段和所述第二段的连通处，且所述第一段和所述第二段在所述凸出部的背向呈夹角设置。
在本公开的一种示例性实施例中，所述进液管的内壁设有气泡刺，所述气泡刺的形状为锥体，所述气泡刺的底面设于所述内壁。
在本公开的一种示例性实施例中，所述气泡刺的顶部朝向所述入口端倾斜设置。
在本公开的一种示例性实施例中，所述气泡刺的数量为多个，且划分为多个气泡刺组，每个所述气泡刺组包括沿所述进液管的周向分布的多个所述气泡刺，且多个所述气泡刺组沿所述进液管的轴向分布。
在本公开的一种示例性实施例中，所述腔体的内表面为光滑曲面。
在本公开的一种示例性实施例中，所述晶圆清洗设备还包括：
第二排液管，一端与所述进液管连通、另一端与所述容器连通，且所述第二排液管的直径小于所述进液管的直径。
在本公开的一种示例性实施例中，所述第二排液管和所述第一排液管连通，所述第二排液管和所述进液管通过所述第一排液管连通。
在本公开的一种示例性实施例中，所述第二排液管的直径小于所述第一排液管的直径，所述第一排液管的直径小于所述进液管的直径。
在本公开的一种示例性实施例中，所述晶圆清洗设备还包括：
第二阀门，设于所述第一排液管上，且位于所述第二排液管和所述第一排液管的连通处与所述容器之间；
光电感应装置，设于所述第一排液管的预设区域，所述第一排液管为透明管道，所述光电感应装置用于检测所述预设区域的光通量；
控制器，用于在所述光通量低于一预设值时，控制所述第一阀门关闭、所述第二阀门打开；以及，在所述光通量高于所述预设值时，控制所述第一阀门打开、所述第二阀门关闭。
在本公开的一种示例性实施例中，所述晶圆清洗设备还包括：
第三阀门，设于所述进液管上，且位于所述凸出部和所述入口端之间。
根据本公开的另一个方面，提供一种晶圆清洗***，所述晶圆清洗***包括：
承载台，所述承载台用于承载晶圆；
上述任意一项所述晶圆清洗设备，其中：所述出口端朝向所述承载台设置。
本公开实施方式的晶圆清洗设备，清洗液中的气泡会附着在进液管的内壁上，在进液管的内壁上的气泡过多时，相较于现有技术中停下晶圆加工机台、使清洗液从进液管的出口端排出、并最终冲走气泡的方案，本申请的晶圆清洗设备只需要关闭第一阀门即可使清洗液经第一排液管排入到容器中，并带走进液管中的气泡。因此，该晶圆清洗设备能够较快地排出进液管中的气泡，从而缩短了停机等待时间，进而延长了其正常运行的时间，并提高了清洗设备的利用率。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本公开实施方式晶圆清洗设备的结构示意图。
图2是本公开实施方式晶圆清洗设备的另一结构示意图。
图3是本公开实施方式光电感应装置的结构示意图。
图4是本公开实施方式控制器、光电感应装置、第一阀门和第二阀门的连接示意图。
图5是本公开实施方式晶圆清洗设备在工作状态时清洗液的流向示意图。
图6是本公开实施方式晶圆清洗设备在排泡状态时清洗液的流向示意图。
图7是本公开实施方式晶圆清洗设备在闲置状态时清洗液的流向示意图。
图8是本公开实施方式控制器、流量计、光电感应装置、第一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门的连接示意图。
图中：100、晶圆；101、承载台；102、容器；1、进液管；11、凸出部；110、腔体；12、第一段；13、第二段；131、喷嘴；14、气泡刺；2、供液装置；3、第一排液管；4、第一阀门；5、第二排液管；6、第二阀门；7、光电感应装置；71、光发射端；72、光接收端；8、控制器；9、流量计；10、第三阀门；15、第四阀门。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施例。然而，示例实施例能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施例使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。
所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而没有所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、材料等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、材料或者操作以避免模糊本公开的主要技术创意。
虽然本说明书中使用相对性的用语，例如“上”“下”来描述图标的一个组件对于另一组件的相对关系，但是这些术语用于本说明书中仅出于方便，例如根据附图中所述的示例的方向。能理解的是，如果将图标的装置翻转使其上下颠倒，则所述在“上”的组件将会成为在“下”的组件。其他相对性的用语，例如“高”“低”“顶”“底”“左”“右”等也作具有类似含义。
当某结构在其它结构“上”时，有可能是指某结构一体形成于其它结构上，或指某结构“直接”设置在其它结构上，或指某结构通过另一结构“间接”设置在其它结构上。用语“一个”、“一”、“所述”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等。用语“第一”和“第二”等仅作为标记使用，不是对其对象的数量限制。
相关技术中，由于晶圆清洗液通常为常温CO2水、热等离子水和APM溶液(包括NH4OH和H2O2)组成的混合溶液，CO2水遇热后气体溶解度降低析出CO2气泡，而气泡会使清洗液的流量不稳定，进而使得晶圆的蚀刻率不稳定。同时，气泡聚集会产生体积较大的气泡，体积较大的气泡还会使晶圆清洗设备中的阀门作动异常，使得清洗液无法正常喷出，进而导致晶圆不良。因此，在管道中附着的气泡过多时晶圆清洗设备会停机报警，提醒操作人员排出管道内的气泡。
目前，排泡方式是手动排泡，具体做法是将管道上的阀门的开到最大，用最大流量的清洗液将进管道中气泡冲走，此时，晶圆的加工机台停止工作，排泡过程结束后需要重新启动加工机台。但是，加工机台重启耗时较长，晶圆清洗设备停机等待，使得晶圆清洗设备的正常工作时间较短，进而导致晶圆清洗设备的利用率较低。
为了解决上述问题，本公开实施方式中提供一种晶圆清洗设备，用于对晶圆100进行清洗。如图1所示，该晶圆100可设置在承载台101上，承载台101用来承载晶圆100。当然，承载台101也能够使喷洒到晶圆上的清洗液进行收集并排出，此处不再详细描述。
如图1所示，该晶圆清洗设备可包括进液管1、供液装置2、第一排液管3和第一阀门4，其中：
进液管1可具有入口端和出口端，该入口端可与供液装置2连通，该供液装置2用于向进液管1输入清洗液；该出口端可朝向待清洗的晶圆100设置；进液管1的管壁可向外凸起形成一凸出部11，凸出部11可具有与进液管1的内部连通的腔体110；第一排液管3的一端可连通于腔体110、另一端可连通于一容器102，该容器102用于收集清洗液，容器102可以为晶圆清洗设备的组成部件，当然，也可以为地面上设置的排水坑，此处不作特殊限定；第一阀门4可设于进液管1上，且第一阀门4可位于凸出部11和进液管1的出口端之间。
相较于现有技术中停下加工机台、并使清洗液从进液管1的出口端排出的方案，本申请的晶圆清洗设备只需要关闭第一阀门4即可使清洗液经第一排液管3排到容器102中，从而带走进液管1中的气泡。因此，本公开实施方式的晶圆清洗设备能够缩短停机等待时间，从而延长其正常运行的时间，进而提高了晶圆清洗设备的利用率。
下面结合附图对本公开实施方式提供的晶圆清洗设备的各部件进行详细说明：
如图1所示，进液管1的管壁可向外凸起形成一凸出部11，该凸出部11可以为圆柱状或半球状等，此处不再一一列举。同时，凸出部11可具有与进液管1的内部连通的腔体110，该腔体110用来收拢聚集清洗液中的气泡，所以，腔体110的内表面可以为光滑曲面，从而有利于气泡的流向和聚集。
进液管1可包括第一段12和第二段13，其中：第一段12可具有上述入口端，第二段13可具有上述出口端，该出口端可设有喷嘴131，清洗液流过喷嘴131后形成强大的射流冲向晶圆100。
举例而言，该喷嘴131的材质可以为硬质合金或陶瓷等耐冲蚀的硬质材料，而喷嘴131的形状可以为锥形、双曲面形、等变速形等，此处不再一一列举。
同时，第一段12和第二段13可在凸出部11的背向呈夹角设置，也就是说，凸出部11可位于第一段12和第二段13的连通处，此时，第一段12、第二段13和凸出部11一体成型，从而提高了进液管1及整个晶圆清洗设备的密闭性。
当然，进液管1中的第一段12、第二段13和凸出部11也可为单独的零部件，也就是说，第一段12和第二段13可以为两根单独的管道，凸出部11可以为单独的收集容器，且两根单独的管道可通过焊接、粘接等方式、并呈夹角地连通在晶圆清洗设备的两侧。
举例而言，第一段12和第二段13之间的夹角可以为锐角，当然，该夹角也可以为小于180°的钝角，此处不作特殊限定。
需要注意的是，在布置安装晶圆清洗设备时，进液管1的凸出部11要朝上设置，夹角的存在使腔体110位于第一段12的最高处，当然，腔体110也位于第二段13的最高处，则第一段12和第二段13内清洗液中的气泡能够在浮力的作用下自动上浮到腔体110中，从而使得喷洒到晶圆100的清洗液的流量较为稳定，进而提高了晶圆100蚀刻率的稳定性。
如前所述，体积较大的气泡会使阀门动作异常，导致清洗液无法正常喷出，进而造成晶圆100不良。如图1所示，进液管1的内壁上可设有气泡刺14，该气泡刺14能够刺破进液管1中的气泡，从而将体积较大的气泡分解为体积较小的气泡，也就是说，本公开实施方式的晶圆清洗设备能够减少大气泡的产生，从而提高了晶圆100的加工良率，并减少了设备报警发生的情况。
气泡刺14的形状可以为锥体，举例而言，该锥体可以为圆锥或是棱锥，此处不作特殊限定。同时，气泡刺14的底面可设于进液管1的内壁，也就是说，圆锥或棱锥的底面可通过粘接、铆接等方式连接于进液管1的内壁，此处不再详细描述。
当然，气泡刺14的顶部要朝向进液管1的入口端倾斜设置，也就是说，该气泡刺14为倒刺，从而使得清洗液在流动过程中能够碰到气泡刺14，进而将体积较大的气泡分解为体积较小的气泡。
举例而言，气泡刺14的顶部和进液管1的内壁之间的夹角的取值范围可以为20°～60°，当然，夹角的取值也可以为其他，能够刺破清洗液中的气泡即可，此处不作特殊限定。
气泡刺14的数量可以为多个，且多个气泡刺14可划分为多个气泡刺组，每个气泡刺组可包括沿进液管1的周向分布的多个气泡刺14，且多个气泡刺组可沿进液管1的轴向分布，从而获得更好的刺破效果。
需要注意的是，气泡刺14将体积较大的气泡分解为体积较小的气泡后，气泡刺14和进液管1的内壁形成的夹角空间还对气泡有一定的阻挡作用，减小了喷洒到晶圆100上的清洗液中的气泡量，进而也提高了晶圆100蚀刻的稳定性。
由此，本公开实施方式的晶圆清洗设备能够在气泡上浮至腔体110的过程中刺破体积较大的气泡，从而使清洗液的流量和晶圆的蚀刻率较为稳定，进而提高了晶圆的良品率。
如图1所示，供液装置2连通于进液管1的入口端，用于向进液管1输入清洗液。举例而言，该供液装置2可以为供液管或供液池，当然，供液装置2还可包括一抽水泵，该抽水泵与供液管或供液池连通，用于提高供液管或供液池的压强，此处不再详细描述。
如图1所示，第一排液管3的一端可连通于腔体110、另一端可连通于一容器102，且第一排液管3的直径可小于进液管1的直径，从而便于排出进液管1中的清洗液。
举例而言，该容器102可以为排水池或排水管，此处不作特殊限定。当然，该容器102可连通于厂务重力排，厂务对清洗液进行处理后排放出去，避免对环境造成污染。
需要注意的是，第一排液管3的一端可连通于腔体110的顶部，也就说，第一排液管3高于进液管1设置，从而便于腔体110中收集的气泡排到第一排液管3中，进而提高了晶圆清洗设备的排泡效果。
如图1所示，第一阀门4可设于进液管1上，且第一阀门4可位于凸出部11和进液管1的出口端之间，用于调整喷洒到晶圆100的清洗液的流量。更进一步，第一阀门4可以紧挨凸出部11设置，由此，在关闭第一阀门4后，进液管1中的清洗液能够全部经第一排液管3排到容器102，进而提高了排泡效果。
如图2所示，本公开实施方式的晶圆清洗设备还可包括第二排液管5，该第二排液管5的一端可与进液管1连通、另一端可与容器102连通，且第二排液管5的直径小于进液管1的直径，从而便于将清洗液从第二排液管5排出。当然，第二排液管5也可连通于第一排液管3，此时，第二排液管5和进液管1通过第一排液管3连通。
另外，本公开实施方式的晶圆清洗设备还可包括第二阀门6、光电感应装置7和控制器8，其中：
第二阀门6可设于第一排液管3上，且位于第一排液管3和第二排液管5的连通处与容器102之间。如前所述，第二排液管5的直径小于进液管1的直径，第一排液管3的直径小于进液管1的直径，更进一步，第二排液管5的直径可小于第一排液管3的直径。
举例而言，第一排液管3的直径可以为进液管1的直径的70％～80％，而第二排液管5的直径可以为进液管1的直径的20％～30％，此处不再详细描述。
光电感应装置7可设于第一排液管3的预设区域，用来检测预设区域的光通量，需要注意的是，第一排液管3为透明管道，才能完成光通量的检测。
如前所述，聚集在腔体110中的气泡会在浮力和清洗液的作用下移动到第一排液管3靠近腔体110的位置，因此，该预设区域可靠近腔体110设置。当然，预设区域也在第一排液管3和第二排液管5的连通处与容器102之间的任意位置，此处不作特殊限定。
具体而言，如图3所示，该光电感应装置7可包括光发射端71和光接收端72，其中：光发射端71可设于上述预设区域，用于向第一排液管3发射光线；光接收端72与光发射端71正对设置，用于接收光发射端71的光线。
易于理解的是，在第一排液管3中的气泡量较多时，预设区域的光通量较小；在第一排液管3中的气泡量较少时，预设区域的光通量较大，具体的对应关系此处不再详细描述。
如图4所示，控制器8可通过有线或无线方式连接于光电感应装置7，此处不作特殊限定。当然，控制器8也可连接于第一阀门4和第二阀门6，用于控制第一阀门4及第二阀门6的打开和关闭，此时，第一阀门4和第二阀门6均为电磁阀门。
由此，在预设区域的光通量低于一预设值(相当于第一排液管3中的气泡量低于一预设值)时，控制器8控制第一阀门4打开、第二阀门6关闭，此时，如图5所示，清洗液经进液管1的出口端喷洒到晶圆100上，并经第二排液管5排出到容器102中，从而带动气泡朝第一排液管3移动，并保持第一排液管3内的清洗液为活水状态，即：本公开实施方式的晶圆清清洗设备处于工作状态；
以及，在预设区域的光通量高于预设值(相当于第一排液管3中的气泡量高于一预设值)时，控制器8能够控制第一阀门4关闭、第二阀门6打开，此时，如图6所示，清洗液经第一排液管3和第二排液管5排出到容器102中，从而加快气泡的排出速度，即：本公开实施方式的晶圆清清洗设备处于排泡状态。
举例而言，光通量的预设值可以为800流明～1000流明，当然，光通量的预设值也可以为其他，此处不作特殊限定。
需要注意的是，在第一阀门4关闭、第二阀门6关闭时，如图7所示，清洗液仅经第二排液管5排出，但由于第二排液管5的直径远远小于进液管1的直径，所以排出的清洗液并不是很多，此时，本公开实施方式的晶圆清清洗设备处于闲置状态。
如图2所示，本公开实施方式的晶圆清洗设备还可包括流量计9、第三阀门10和第四阀门15，其中：
流量计9可设于进液管1上，且位于第一阀门4和进液管1的出口端之间，用来检测喷洒到晶圆100上的清洗液的流量，流量计9的规格此处不作特殊限定。
第三阀门10可设于进液管1上，且位于进液管1的入口端和凸出部11之间，用来控制清洗过程的开始或结束，当然，第三阀门10也可控制进入进液管1的清洗液的流量大小，此处不再详细描述。
第四阀门15可设于第二排液管5上，且位于第一排液管3和第二排液管5的连通处与容器102之间，用来调节流经第二排液管5中清洗液的流量大小。
由此，在对晶圆清清洗设备进行装机和调试时，可通过第四阀门15手动控制处于闲置状态的晶圆清清洗设备经第二排液管5排出的清洗液的流量，此时，第四阀门15为普通的手动阀门。
当然，第四阀门15的控制的方式也可以为自动控制。如图8所示，流量计9、第三阀门10和第四阀门15可连接于控制器8，此时，第三阀门10和第四阀门15均为电磁阀门。由此，控制器8能够实现清洗液流量的自动监控及整个晶圆清洗设备的自动化运行，此处不再详细描述。
本共开实施方式还提供一种晶圆清洗***，该晶圆清洗***可包括承载台和上述任意一项晶圆清洗设备，其中：承载台用于承载晶圆，晶圆清洗设备中进液管的出口端朝向承载台设置。当然，承载台也能对喷洒到晶圆上的清洗液进行收集并排出，此处不再详细描述。
应当理解的是，本公开不将其应用限制到本说明书提出的部件的详细结构和布置方式。本公开能够具有其他实施方式，并且能够以多种方式实现并且执行。前述变形形式和修改形式落在本公开的范围内。应可理解的是，本说明书公开和限定的本公开延伸到文中和/或附图中提到或明显的两个或两个以上单独特征的所有可替代组合。所有这些不同的组合构成本公开的多个可替代方面。本说明书所述的实施方式说明了已知用于实现本公开的最佳方式，并且将使本领域技术人员能够利用本公开。
Claims (12)
1.一种晶圆清洗设备，其特征在于，包括：
进液管，具有入口端和出口端，所述出口端朝向待清洗的晶圆设置；所述进液管的管壁向外凸起形成一凸出部，所述凸出部具有腔体，所述腔体与所述进液管的内部连通；
第一排液管，一端连通于所述腔体、另一端连通于一容器；
第一阀门，设于所述进液管上，且所述第一阀门位于所述凸出部和所述出口端之间；
供液装置，与所述入口端连通，用于向所述进液管输入清洗液。
2.根据权利要求1所述的晶圆清洗设备，其特征在于，所述进液管包括第一段和第二段，所述凸出部位于所述第一段和所述第二段的连通处，且所述第一段和所述第二段在所述凸出部的背向呈夹角设置。
3.根据权利要求1所述的清洗设备，其特征在于，所述进液管的内壁设有气泡刺，所述气泡刺的形状为锥体，所述气泡刺的底面设于所述内壁。
4.根据权利要求3所述的晶圆清洗设备，其特征在于，所述气泡刺的顶部朝向所述入口端倾斜设置。
5.根据权利要求3所述的晶圆清洗设备，其特征在于，所述气泡刺的数量为多个，且划分为多个气泡刺组，每个所述气泡刺组包括沿所述进液管的周向分布的多个所述气泡刺，且多个所述气泡刺组沿所述进液管的轴向分布。
6.根据权利要求1所述的晶圆清洗设备，其特征在于，所述腔体的内表面为光滑曲面。
7.根据权利要求1所述的晶圆清洗设备，其特征在于，所述晶圆清洗设备还包括：
第二排液管，一端与所述进液管连通、另一端与所述容器连通，且所述第二排液管的直径小于所述进液管的直径。
8.根据权利要求7所述的晶圆清洗设备，其特征在于，所述第二排液管和所述第一排液管连通，所述第二排液管和所述进液管通过所述第一排液管连通。
9.根据权利要求7所述的晶圆清洗设备，其特征在于，所述第二排液管的直径小于所述第一排液管的直径，所述第一排液管的直径小于所述进液管的直径。
10.根据权利要求9所述的晶圆清洗设备，其特征在于，所述晶圆清洗设备还包括：
第二阀门，设于所述第一排液管上，且位于所述第二排液管和所述第一排液管的连通处与所述容器之间；
光电感应装置，设于所述第一排液管的预设区域，所述第一排液管为透明管道，所述光电感应装置用于检测所述预设区域的光通量；
控制器，用于在所述光通量低于一预设值时，控制所述第一阀门关闭、所述第二阀门打开；以及，在所述光通量高于所述预设值时，控制所述第一阀门打开、所述第二阀门关闭。
11.根据权利要求1所述的晶圆清洗设备，其特征在于，所述晶圆清洗设备还包括：
第三阀门，设于所述进液管上，且位于所述凸出部和所述入口端之间。
12.一种晶圆清洗***，其特征在于，包括：
承载台，所述承载台用于承载晶圆；
权利要求1～11任意一项所述晶圆清洗设备，其中：所述出口端朝向所述承载台设置。
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