CN112792036B - 一种半导体湿法工艺中晶圆清洗液循环利用系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种半导体湿法工艺中晶圆清洗液循环利用系统，包括供酸系统、高洁净湿法设备和废液回收系统；所述供酸系统用于将化学液输送至高洁净湿法设备；所述高洁净湿法设备包括工作舱、混酸装置和晶圆清洗设备；混酸装置用于混合供酸系统提供的各类化学液并将混合好的具有特定比例浓度的清洗液提供给晶圆清洗设备进行晶圆清洗；废液回收系统用于对晶圆清洗设备排放的废液进行过滤回收，并将回收的溶液输送给供酸系统。本发明可对晶圆的清洗液进行回收利用，不仅减少了资源消耗，降低了企业的生产成本，同时也避免对环境造成损害。

Description

一种半导体湿法工艺中晶圆清洗液循环利用系统及方法

技术领域

本发明涉及半导体工艺设备技术领域，尤其涉及一种半导体湿法工艺中晶圆清洗液循环利用系统及方法。

背景技术

化学清洗是利用各种化学试剂或有机溶剂来清除附着在物体表面的杂质的方法。在半导体制造领域，化学清洗是指清除吸附在半导体、金属材料以及用具等物体表面上的各种有害杂质或者油污的工艺过程。

晶圆清洗是以整个批次或者单一晶圆，通过化学清洗的方法，藉由化学品的浸泡或者喷洒去除脏污的工艺，其主要目的是清除晶圆表面的污染物，例如微尘颗粒(particle)、有机物(organic)、无机物以及金属离子(metal ion)等杂质。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种半导体湿法工艺中晶圆清洗液循环利用系统及方法。

一种半导体湿法工艺中晶圆清洗液循环利用系统，包括供酸系统、高洁净湿法设备和废液回收系统；

所述供酸系统用于将化学液输送至高洁净湿法设备；

所述高洁净湿法设备包括工作舱、混酸装置和晶圆清洗设备；所述工作舱上安装有用以吹送纯净气体的风机过滤单元，工作舱的内部通过透气隔板分隔成多个舱室，混酸装置和晶圆清洗设备交替安装在工作舱的各舱室内，所述混酸装置用于混合供酸系统提供的各类化学液并将混合好的具有特定比例浓度的清洗液提供给晶圆清洗设备进行晶圆清洗；

所述废液回收系统用于对晶圆清洗设备排放的废液进行过滤回收，并将回收的溶液输送给供酸系统。

优选地，所述晶圆清洗设备包括设备外壳、设置在设备外壳内的复合腔体结构、以及设置在复合腔体结构内的晶圆支撑结构；

所述设备外壳上安装有与复合腔体结构相连通的用以抽出复合腔体结构内废气的抽气装置和至少一个用于向晶圆表面喷射清洗液或气体的喷淋管；

所述晶圆支撑结构用于使晶圆悬浮在其上方并向晶圆背面喷射清洗液；

所述复合腔体结构内部设置有多层腔室大小可调的引流腔，复合腔体结构用以使不同工作模式下晶圆表面和背面的清洗液从其相应引流腔流至设备外部。

优选地，所述复合腔体结构包括：

腔体外壳；

与腔体外壳的内侧壁相贴合且其上端部通过卡环与腔体外壳相固定的支撑环圈；

设置在支撑环圈上的第二隔离组件；

以及与第二隔离组件交叉从而在两者之间形成多层引流腔的第一隔离组件，所述第一隔离组件上安装有可使其上、下移动从而改变各层引流腔的腔室空间大小的顶升元件。

优选地，所述第一隔离组件包括第一层隔离环圈和第三层隔离环圈，所述第二隔离组件包括第二层隔离环圈和第四层隔离环圈，

所述第一层隔离环圈与第三层隔离环圈相扣合；

所述第二层隔离环圈设置在第一层隔离环圈和第三层隔离环圈之间且其底部支撑在所述支撑环圈上，第一层隔离环圈与第二层隔离环圈之间形成第一层引流腔，第二层隔离环圈与第三层隔离环圈之间形成第二层引流腔；

所述第三层隔离环圈设置在第四层隔离环圈与支撑环圈之间，第三隔离环圈与第四隔离环圈之间形成第三层引流腔；

所述第四层隔离环圈扣合固定在支撑环圈的内边沿上，所述第四层隔离环圈内部设置有第一引流槽道。

优选地，所述第二层隔离环圈、第三层隔离环圈和第四层隔离环圈的内部均开设有导管槽，第二层隔离环圈上的导管槽与第一层引流腔相连通，第三层隔离环圈上的导管槽与第二层引流腔相连通，第四层隔离环圈上的导管槽与第三层引流腔相连通。

优选地，所述晶圆支撑结构包括清洗机构和用以带动清洗机构上下移动和在圆周方向旋转的顶升旋转机构，

所述清洗机构包括套设在顶升旋转机构上的晶圆定位组件以及扣合固定在晶圆定位组件上的管件外壳，所述管件外壳内设置有晶圆吸附管和清洗液输送管，

所述晶圆吸附管竖直穿过顶升旋转机构，用以喷射使晶圆的上表面与下表面之间形成压力差从而使晶圆悬浮在清洗机构上方的气流；

所述清洗液输送管竖直穿过顶升旋转机构并与管件外壳上设置的倾斜喷嘴相连通，清洗液输送管用以输送清洗晶圆下表面污染物的清洗液。

优选地，所述晶圆定位组件包括第一晶圆定位器、第二晶圆定位器和第三晶圆定位器，所述第一晶圆定位器和第二晶圆定位器均套设在顶升旋转机构上，第三晶圆定位器分别与第一晶圆定位器和第二晶圆定位器扣合固定，所述第三晶圆定位器的顶部安装有多个支撑座。

优选地，所述管件外壳包括管件下外壳、与管件下外壳相扣合的管件上外壳、以及竖直穿设在管件上外壳内的固定件，晶圆吸附管和清洗液输送管固定在固定件内并竖直穿过顶升旋转机构。

优选地，所述供酸装置包括壳体，分别设置在壳体内部不同腔室内的气路单元和液路单元，

所述气路单元用以控制液路单元的管路压力；

所述液路单元包括混液阀、排液管、出液管和多个进液管，所述排液管和出液管分别连接至混液阀的出液口；所述进液管用于将供酸系统提供的不同液体输送入混液阀进行瞬时混合，多个进液管并联连接至混液阀的进液口。

一种半导体湿法工艺中晶圆清洗液循环利用方法，具体包括以下步骤：

S1，供酸系统将多种化学液输送给高洁净湿法设备的混酸装置；

S2，混酸装置将接收到的化学液混合成特定比例浓度的清洗液并提供给晶圆清洗设备；

S3，将晶圆夹放在晶圆清洗设备内，晶圆支撑装置可使晶圆悬浮在其上方；

S4，根据当前工作模式，调整复合腔体结构内各层引流腔的腔室大小，使晶圆与其其中一层引流腔相对应；

S5，晶圆支撑结构在圆周方向旋转，利用喷淋管向晶圆上表面喷射清洗液，同时利用晶圆支撑结构向晶圆下表面喷射清洗液，晶圆上、下表面的清洗液会从其外围扩散流入当前工作的引流腔，并从与该引流腔相连通的排液管流入废液收回系统；

废液回收系统对接收到的溶液进行过滤回收，并将回收的溶液输送给供酸系统进行重复利用；

S6，晶圆清洗完毕后，风机过滤单元向下吹送纯净气体，同时启动抽气装置，由此形成吹风、抽风循环，将复合腔体结构内的废气排放至设备外部；

S7，通过晶圆夹取装置将晶圆转移至下一道工序。

本发明的有益效果是：

1、本发明可对晶圆的清洗液进行回收利用，不仅减少了资源消耗，降低了企业的生产成本，同时也避免对环境造成损害。

2、通过将晶圆清洗设备的清洗腔设置成腔室大小可调的多层引流腔，可以有效地解决了不同类型的化学清洗液无法在同一个晶圆清洗设备的清洗腔内分段清洗的问题，有效地提高了单片式晶圆清洗设备的清洗效率。

3、本发明通过在晶圆清洗设备的腔体内安装特制的晶圆支撑结构，该结构利用伯努利原理使晶圆悬浮在其上方，可对清洗晶圆下表面的污染物进行彻底清洗，尤其是可将晶圆下表面的清洗盲区清洗干净。

4、本发明通过在晶圆清洗设备的腔体内安装特制的晶圆支撑结构，可有效解决晶圆表面清洗下来的颗粒污染物会在晶圆外围堆积从而粘附在晶圆背面的问题，从而使晶圆清洗设备能够同时清洗晶圆的表面和背面，不会造成颗粒污染物在晶圆外围堆积，大大提高了晶圆清洗设备的洁净能力，提高了清洗效率和清洗效果，有效地保证了晶圆品质。

5、通过在晶圆支撑结构的管件外壳内设置晶圆吸附管和清洗液输送管，晶圆吸附管喷射出的可使晶圆悬浮的气流可夹带走晶圆下表面的部分污染物，清洗液输送管输送到倾斜喷嘴的清洗液可对晶圆下表面进行彻底清洗，不仅提高了清洗效果，提高了清洗效率，也可减少清洗液的消耗，可降低企业的生产成本。

6、本发明通过将混酸装置与晶圆清洗设备进行组合，大大提高了整个湿法工艺产线的设备集成能力；且混酸装置能够精确控制湿法清洗溶液中的混酸浓度，提高了反应性溶液的配比精度，同时也能大大提高反应性溶液的配比效率，解决了酸液混合过多或不足量造成的湿法工艺执行不稳定的问题，有效提高了湿法工艺的性能和洁净能力。

7、本发明通过将混酸装置与晶圆清洗设备进行组合，只需将混酸装置的出液管与晶圆清洗设备的喷淋管相连，即可根据工作模式需要向晶圆清洗设备提供不同浓度的清洗液，无需像传统湿法工艺产线一样在晶圆清洗设备上连接大量管路，大大减少了管路设置，不仅节省了工艺成本，也减少了大量管路的占用空间。

附图说明

图1是复合腔体结构的立体示意图。

图2是复合腔体结构的剖视图。

图3是图2中A部分的放大图。

图4是第一层隔离环圈的立体图。

图5是第一层隔离环圈的剖视图。

图6是第二层隔离环圈的立体图。

图7是第二层隔离环圈的剖视图。

图8是第三层隔离环圈的立体图。

图9是第三层隔离环圈的剖视图。

图10是第四层隔离环圈的立体图。

图11是第四层隔离环圈的剖视图。

图12是利用碱性清洗液清洗晶圆的示意图。

图13是利用酸性清洗液清洗晶圆的示意图。

图14是晶圆清洗设备的其中一个视角的剖视图。

图15是晶圆支撑结构的结构示意图。

图16是清洗液输送管喷射清洗液的示意图。

图17是晶圆吸附管喷出的气流夹带脏污的示意图。

图18是清洗机构的剖视图。

图19是第三晶圆定位器的剖视图。

图20是管件上外壳的结构示意图。

图21是固定件的结构示意图。

图22是防溅罩与喷淋环的连接示意图。

图23是晶圆清洗设备的另一个视角的剖视图。

图24是晶圆清洗设备的立体图。

图25是高洁净湿法设备的立体图。

图26是液路单元的管路图。

图27是第一调压气管或第三调压气管的管路图。

图28是第二调压气管的管路图。

图29是混酸装置的结构图。

图30是本发明循环利用系统的示意图。

图31是本发明的晶圆清洗设备的俯视图。

图32是纳米级喷淋管的立体图。

图33是纳米级喷淋管的侧视图。

图34是纳米级喷淋管的内部管道的示意图。

图35是纳米级喷淋管的喷头的示意图。

图36是纳米级喷淋管形成的雾状清洗液的示意图。

图中标号的含义为：

1为腔体外壳，1-1为第三引流槽道,1-2为第二排液管；

2为支撑环圈，2-1为第五环圈本体，2-2为第二卡槽，2-3为支撑凸环，2-4为导流孔，2-5为第一引流孔，2-6为支撑环沿，2-7为第二引流孔；

3为第一层隔离环圈，3-1为第一环圈本体，3-2为第一隔离罩，3-3为第一环沿，3-4为第一卡槽；

4为第二层隔离环圈，4-1为第二环圈本体，4-2为第二环沿，4-3为槽口；

5为第三层隔离环圈，5-1为第三环圈本体，5-2为第三隔离罩，5-3为第三环沿，5-4为凸起，5-5为连接件；

6为第四层隔离环圈，6-1为第四环圈本体,6-2为槽孔，6-3为内环壁，6-4为第一外环壁，6-5为第二外环壁，6-6为第二引流槽道,6-7为第三引流孔,6-8为第一引流槽道,6-9为第一排液管；

7为卡环；8为顶升元件；9为第一层引流腔；10为第二层引流腔；11为第三层引流腔；12为抽气装置；13为导管槽；14为喷淋板，14-1为喷水孔；15为防溅板；16为供水管；17为纳米小分子水发生器；18为设备外壳,18-1为空腔；19为晶圆；

20为清洗机构，20-1为晶圆吸附管，20-2为清洗液输送管，20-3为第一晶圆定位器，20-4为第二晶圆定位器，20-5为第三晶圆定位器，20-6为支撑座,20-7为第一固定槽，20-8为第二固定槽，20-9为第三固定槽，20-10为第四固定槽,20-11为环状凸起，20-12为管件下外壳，20-13为管件上外壳，20-14为固定件,20-15为扣合槽，20-16缝隙，20-17为倾斜喷嘴,20-15为第五固定槽，20-16为第六固定槽；

21为顶升旋转机构，21-1为电机，21-2为升降机构，21-3为转轴，21-4为转动轴承；

22为污染物；23为喷淋管，23-1为气体输送管道，23-2为雾化清洗喷头，23-3为液体清洗喷头，23-4为氮气喷头，23-5超声波震荡片,23-6线型轨道,23-7升降气缸,23-8安装板,23-9为旋转气缸，23-10为驱动齿轮，23-11为从动齿轮，23-12为齿条,23-13为雾化清洗管道，23-14为液体清洗管道；

24为防溅罩；25为喷淋环，25-1为倾斜喷头；26为工作舱，26-1为晶圆清洗设备，26-2为风机过滤单元，26-3为透气隔板，26-4为过滤网。

27为混酸装置，27-1为第一气路手阀，27-2为第一调压阀，27-3为第一空气过滤器，27-4为电磁比例阀，27-5为第二气路手阀，27-6为第二调压阀，27-7为第二空气过滤器，27-8为电磁阀，27-9为混液阀，27-10为排液管，27-11为出液管，27-12为进液管,27-13为液路手阀，27-14为第一稳压阀，27-15为流量计，27-16为第二稳压阀，27-17为第一开关阀，27-18为第二开关阀，27-19为第三开关阀，27-20为旁通管，27-21为壳体；

28为供酸系统；29为废液回收系统。

具体实施方式

为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。

本发明给出一种半导体湿法工艺中晶圆清洗液循环利用系统，包括供酸系统、高洁净湿法设备和废液回收系统。

所述供酸系统用于将化学液输送至高洁净湿法设备。

所述高洁净湿法设备包括工作舱、混酸装置和晶圆清洗设备。所述混酸装置用于混合供酸系统提供的各类化学液并将混合好的具有特定比例浓度的清洗液提供给晶圆清洗设备进行晶圆清洗。

所述废液回收系统用于对晶圆清洗设备排放的废液进行过滤回收，并将回收的溶液输送给供酸系统。

所述高洁净湿法设备的工作舱26为一密封腔室，混酸装置27和晶圆清洗设备26-1安装在该舱室内，晶圆清洗设备26-1可在该舱内一次性完成晶圆的化学清洗、去离子水冲洗、废气抽出等操作。

工作舱26的顶部安装有风机过滤单元26-2，风机过滤单元26-2用于向晶圆清洗设备26-1吹送纯净气体以吹干清洗干净的晶圆19，也可将晶圆清洗过程中挥发的气态化学液吹送至装置外部。

工作舱26的内部通过透气隔板26-3分隔成多个舱室，混酸装置27和晶圆清洗设备26-1交替安装在工作舱26的各舱室内。每个透气隔板26-3上均安装有多个过滤网26-4。本实施例中，工作舱26的内部通过三个透气隔板上分隔成从上到下的四个舱室，四个舱室上、下相连通，两个混酸装置27和两个晶圆清洗设备26-1交替放置在各舱室内，各个混酸装置27分别设置在其对应的晶圆清洗设备的下方。

所述混酸装置27包括壳体27-21，分别设置在壳体27-21内部不同腔室内的气路单元和液路单元。

所述气路单元用以控制液路单元的管路压力。

所述气路单元包括第一调压气管、第二调压气管和第三调压气管，第一调压气管、第二调压气管和第三调压气管分别设置在不同的腔室内。

所述第一调压气管的管路结构与第三调压气管的管路结构相同，两个管路上沿着气体流动方向均依次安装有第一气路手阀27-1、第一调压阀27-2、第一空气过滤器27-3和多个电磁比例阀27-4。

第一调压气管上的多个电磁比例阀分别通过气管与各个进液管上的第二稳压阀相连，第一调压气管上的电磁比例阀27-4的数量与液路单元中第二稳压阀的数量相同，即一个电磁比例阀27-4对应控制唯一一个第二稳压阀。

第三调压气管上的多个电磁比例阀分别通过气管与各个进液管上的第一稳压阀相连，第三调压气管上的电磁比例阀27-4的数量与液路单元中第一稳压阀的数量相同，即一个电磁比例阀27-4对应控制唯一一个第一稳压阀。

所述第二调压气管的管路上沿着气体流动方向依次安装有第二气路手阀27-5、第二调压阀27-6、第二空气过滤器27-7和多个电磁阀27-8，电磁阀27-8的数量与开关阀的数量相同，一个电磁阀对应控制唯一一个开关阀。

所述液路单元包括混液阀27-9、排液管27-10、出液管27-11和多个进液管27-12，所述排液管27-10和出液管27-11分别连接至混液阀27-9的出液口，多个进液管27-12并联连接至混液阀27-9的进液口。

多个进液管27-12用于将供酸系统提供的不同液体输送入混液阀27-9进行瞬时混合。为了防止刚开始混液时混液阀内混合液的比例未达到设定比例要求，混液阀27-9内前n分钟混合得到的混合液需要先通过排液管27-10排掉，然后再通过出液管27-11将混合液排至晶圆清洗设备。

每个进液管27-12的管路上均沿着液体流动方向依次安装有液路手阀27-13、第一稳压阀27-14、流量计27-15、第二稳压阀27-16、以及用以根据气路单元的控制改变进液管27-12的管路通断的第一开关阀27-17。

第一稳压阀27-14主要起到稳压的作用，用于将进液管27-12内的管路压力稳定在设定压力，第一稳压阀27-14通过气管与第三调压气管上的电磁比例阀相连，该电磁比例阀与控制器电连接，控制器可控制电磁比例阀的压力，从而改变第一稳压阀的进液压力，以将进液管内的管路压力稳定在设定值。

第二稳压阀27-16用以根据气路单元的控制调整进液管27-12内的液体流量。具体地，第二稳压阀27-16通过气管与第一调压气管上的电磁比例阀27-4相连，该电磁比例阀27-4与控制器电连接。控制器可以是半导体湿法工艺中的控制器，也可以在混酸装置上配置单独独立的控制器。控制器可控制电磁比例阀27-4的压力，以改变第二稳压阀27-16的进液压力，通过压力变化来调整进液管27-12内的液体流量。

流量计27-15用以实时监测进液管27-12内的液体流量，并将检测到的信号传输至控制器，流量计27-15与控制器电连接。当流量计27-15检测到进液管27-12内的液体流量低于或高于设定值时，控制器会控制报警器发出报警信号，以提示工作人员配液失败。

优选地，所述进液管27-12上还配置有泵。

所述排液管27-10连接至混液阀27-9的一个出液口，用于排放混液阀27-9内前n分钟得到的混合液，排液管27-10上安装有第二开关阀27-18。

所述出液管27-11连接至混液阀27-9的另一出液口，用于将混合比例达到设定要求的混合液输送至晶圆清洗设备，出液管27-11上安装有第三开关阀27-19。

第一开关阀27-17、第二开关阀27-18和第三开关阀27-19分别通过气管与第二调压气管上相应的电磁阀27-8相连。电磁阀27-8用于控制与其相连的相应开关阀的开关，从而控制相应管路的通断。

本实施例中，液路单元设置有三个进液管27-12，三个进液管27-12分别用于输送供酸系统提供的氨水、双氧水和去离子水，输送去离子水的进液管上连接有旁通管27-20。为了保证进液管内去离子水的活性，旁通管27-20始终处理打开状态。

当需制备混酸溶液时，控制器发送给电磁阀PV101-PV104(其中PV101-PV103分别用于控制三个第一开关阀27-17的开关，PV104用于控制第二开关阀27-18的开关)一个控制信号，电磁阀PV101-PV104根据接收到的控制信号将三个进液管上的第一开关阀27-17、排液管27-10上的第二开关阀27-18打开，氨水、双氧水和去离子水分别输送至其各自对应的进液管27-12中；

同时，控制器分别控制第三调压气管上的三个电磁比例阀，使各个电磁比例阀分别控制其对应的第一稳压阀27-14的进液压力，通过第一稳压阀27-14将三个进液管的管路压力调整至设定值；然后，控制器控制第一调压气管上的三个电磁比例阀27-4的压力，以改变其各自对应的第二稳压阀27-16的气压，从而使各个第二稳压阀27-16调整其各自对应的进液管内的液体流量。

三个进液管27-12内输送的液体在混液阀27-9内进行瞬时混合，为了防止刚开始混液时混液阀27-9内混合液的比例未达到设定比例要求，因此，设定时间内，混液阀27-9内混合得到的混合液会通过排液管27-10排掉。

设定时间结束时，三个进液管27-12上的流量计27-15会将其各自实时检测到的对应管路的管路流量传输给控制器，控制器对接收到的信号进行处理，并判断三个进液管内的液体流量比例是否达到设定比例要求。

若三个进液管内的液体流量比例未达到设定比例要求，则说明混液失败，控制器会控制报警器发出报警信号，以提示工作人员配液失败；

若三个进液管内的液体流量比例达到设定比例要求，则说明混液成功，混酸浓度达到要求，控制器会控制电磁阀PV105打开出液管27-11上的第三开关阀27-19，并控制电磁阀PV104关闭排液管27-10上的第二开关阀27-18，使混液阀27-9内的混合液从出液管27-11送至晶圆清洗设备内清洗晶圆。

所述晶圆清洗设备，包括设备外壳18、设置在设备外壳18内的复合腔体结构、以及设置在复合腔体结构内的晶圆支撑结构。

所述设备外壳18上安装有抽气装置12和至少一种喷淋管23。抽气装置12安装在设备外壳18的外部，其抽气管伸入设备外壳18并与复合腔体结构相连通，抽气装置12用于抽出复合腔体结构内部的废气，废气是指晶圆清洗过程中挥发形成的气态化学液。所述喷淋管23用于从上往下向晶圆表面喷射化学清洗液或气体。

所述喷淋管23的进液口与混酸装置的出液管27-11相连。

所述设备外壳18上安装有一种固定不动的喷淋管和多种可来回摆动的用于向晶圆表面喷射清洗液或气体的喷淋管23，其中固定不动的喷淋管安装在设备外壳18的D区，其他可来回摆动的喷淋管安装在设备外壳18的A区和/或B区和/或C区。

具体地，各个可来回摆动的喷淋管23通过驱动机构与设备外壳相连，并在驱动机构的带动下进行上下运动和旋转运动。

驱动机构包括升降气缸23-7、旋转气缸23-9、安装板23-8及线型轨道23-6，升降气缸23-7的固定端安装于一基座上，为升降气缸23-7的动作提供支撑点，升降气缸23-7的输出端连接升降板，升降板滑动安装于线型轨道23-6上，能够沿线型轨道23-6上下移动。旋转气缸23-9固定段安装于安装板23-8上，在旋转气缸23-9的输出端设置有驱动齿轮23-10，喷淋管的端部设置有从动齿轮23-11，驱动齿轮23-10与从动齿轮23-11通过齿条23-12啮合连接。升降气缸23-7动作驱动安装板23-8上下运动，从而带动喷淋管上下移动，旋转气缸23-9的输出端通过齿轮齿条23-12传动带动喷淋管转动，从而带动喷淋管来回摆动。

本实施例中，所述喷淋管设置有四种，包括设置在D区的固定不动的喷淋管和设置在A、B、C区的三种可来回摆动的喷淋管。

其中，设置在A区的喷淋管为配置于SC1清洗系统的纳米级SC1喷淋管，该喷淋管包括液体清洗喷头、雾化清洗喷头、氮气喷嘴和超声波震荡片。纳米级SC1喷淋管整体呈L形，液体清洗喷头23-3、雾化清洗喷头23-2、氮气喷头安装在该喷淋头的一端，该喷淋头的内部设置有液体清洗管道23-14、雾化清洗管道23-13及氮气供气管道23-15，液体清洗管道23-14的一端连接液体清洗喷头23-3，另一端连接外部供液管路。雾化清洗管道23-13的一端连接雾化清洗喷头23-2，另一端连接外部供液管路，雾化清洗喷头23-2连接超声波震荡片23-5，超声波震荡片23-5连接外部电源，通过超声波震荡片23-5实现对雾化清洗喷头23-2内清洗液的雾化，产生小颗粒的雾状清洗液，有效地对纳米晶圆进行清洗。氮气供气管道23-1的一端连接氮气喷嘴23-4，另一端连接供气设备，氮气喷嘴23-4朝向雾化清洗喷头23-2的正下方，通过氮气的吹送，能够保证液滴的表能，阻挡液滴分子团聚产生，在雾化液滴的表面形成纳米级水膜。

在本实施例中，液体清洗喷头23-3、雾化清洗喷头23-2、氮气喷头呈三角形分布，液体清洗喷头23-3朝向三角形的中心于晶圆片上的投影。雾化清洗喷头23-2为伞状喷头，雾化清洗喷头23-2的圆心与所述晶圆的圆心重合。采用此种结构的喷头布置，配合晶圆的转动，能在晶圆的表面形成清洗液扩散圈，增大清洗液的喷射半径，提升晶圆片的清洗效果，液体清洗喷头23-3与雾化清洗喷头23-2所喷出的液体为氨水与双氧水的混合液。

雾化清洗喷头23-2与所述晶圆之间的距离设置为14-30毫米，所述氮气喷头与所述晶圆片之间的距离、所述液体清洗喷头23-3与所述晶圆片之间的距离均小于所述雾化清洗喷头23-2与所述晶圆片之间的距离。本实施例中，雾化清洗喷头23-2与晶圆片之间的距离小，结合氮气的保护作用，能够避免雾状小分子清洗液相互聚集形成大分子液滴，保证了晶圆片的清洗效果。

设置于B区的喷淋管为SPM喷淋管，用于喷淋硫酸或双氧水。

设置于C区的喷淋管用于喷淋超纯水、氢氟酸或其他特殊的化学溶液。

设置于D区的喷淋管用于喷淋超纯水或氮气。

其中，B区、C区和D区的喷淋管均为传统型式的喷淋管，其各自的结构在此不作具体赘述。

所述晶圆支撑结构用于使晶圆19悬浮在其上方并向晶圆19背面喷射清洗液。

所述复合腔体结构内部设置有多层腔室大小可调的引流腔，复合腔体结构用以根据化学清洗液的类型使晶圆19表面和背面的清洗液从其对应引流腔流至设备外部。

具体地，所述复合腔体结构包括腔体外壳1、支撑环圈2、第一隔离组件和第二隔离组件。

所述腔体外壳1设置在晶圆清洗设备的设备外壳18内。腔体外壳1内设置有第三引流槽道1-1。

所述支撑环圈2设置在腔体外壳1内，与腔体外壳1的内侧壁相贴合，且其上端部通过卡环7与腔体外壳1相固定。

所述第二隔离组件设置在支撑环圈2上。

所述第一隔离组件与第二隔离组件交叉从而在两者之间形成多层引流腔，第一隔离组件上安装有可使其上、下移动从而改变各层引流腔的腔室空间大小的顶升元件8。

当顶升元件8带动第一隔离组件向上移动，第一隔离组件与第二隔离组件交叉形成的偶数层引流腔的腔室逐渐缩小、奇数层引流腔的腔室逐渐增大。

当顶升元件8带动第一隔离组件向上移动，第一隔离组件与第二隔离组件交叉形成的偶数层引流腔的腔室逐渐增大、奇数层引流腔的腔室逐渐缩小。

所述晶圆支撑装置设置在复合腔体结构内，该装置既可利用伯努利原理使晶圆19悬浮在该装置上方，也可用于清洗晶圆19下表面的污染物，尤其是可清洗晶圆下表面的清洗盲区。

所述晶圆支撑装置包括清洗机构20和用以带动清洗机构20上下移动和在圆周方向旋转的顶升旋转机构21。

所述清洗机构20包括套设在顶升旋转机构21上的晶圆定位组件以及扣合固定在晶圆定位组件上的管件外壳，所述管件外壳内设置有晶圆吸附管20-1和清洗液输送管20-2。

所述晶圆吸附管20-1竖直穿过顶升旋转机构21，用以喷射使晶圆19的上表面与下表面之间形成压力差从而使晶圆19悬浮在清洗机构20上方的气流；

所述清洗液输送管20-2竖直穿过顶升旋转机构21并与管件外壳上设置的倾斜喷嘴20-17相连通，清洗液输送管20-2用以输送清洗晶圆19下表面污染物的清洗液。

实施例一，本实施例给出的单片式晶圆清洗设备的复合腔体结构，包括腔体外壳1、支撑环圈2、第一隔离组件和第二隔离组件，第一隔离组件上安装有顶升元件8。

其中，第一隔离组件包括第一层隔离环圈3和第三层隔离环圈5，第二隔离组件包括第二层隔离环圈4和第四层隔离环圈6。

所述第一层隔离环圈3包括第一环圈本体3-1，第一环圈本体3-1的内壁上延伸出有自外向内逐渐向上倾斜的第一隔离罩3-2，第一环圈本体3-1的外壁向四周水平延伸出有第一环沿3-3，第一环沿3-3的底部开设有第一卡槽3-4。

所述第二层隔离环圈4包括第二环圈本体4-1，所述第二环圈本体4-1的底部水平向外延伸出有第二环沿4-2，所述第二环沿4-2与第二环圈本体4-1的连接处开设有多个在周向均匀分布的槽口4-3。

所述第三层隔离环圈5包括第三环圈本体5-1、设置在第三环圈本体5-1内侧的第三隔离罩5-2。

第三环圈本体5-1的顶部向四周水平延伸出有与顶升元件8固定连接的第三环沿5-3，第三环沿5-3上向上延伸出有凸起5-4。

第三环圈本体5-1的底部通过多个连接件5-5与第三隔离罩5-2相连。

所述第四层隔离环圈6包括第四环圈本体6-1。

第四环圈本体6-1上开设有若干个在周向方向等距分布的槽孔6-2，本实施例中，所述槽孔设置成腰形孔。

第四环圈本体6-1的外壁顶部延伸出有自内向外逐渐向下倾斜的内环壁6-3，第四环圈本体6-1的外壁底部延伸出有第一外环壁6-4，第一外环壁6-4向上弯折形成第二引流槽道6-6，第二引流槽道6-6底部开设有多个用以将流入该槽道内的清洗液排至腔体外壳的第三引流槽道1-1内的第三引流孔6-7。腔体外壳1底部安装有第二排液管1-2，第二排液管1-2与第三引流槽1-1相连通，可将第三引流槽1-1的液体排至设备外部。

第四环圈本体6-1的外壁中部延伸出向上弯折的第二外环壁6-5，第二外环壁6-5位于内环壁6-3与第一外环壁6-4之间且其与内环壁6-3之间形成第一引流槽道6-8，第一引流槽道6-8与第一排液管6-9相连通，所述第一排液管6-9设置在第二外环壁6-5底部并穿过第一外环壁6-4和腔体外壳1。

支撑环圈2包括第五环圈本体2-1。

第五环圈本体2-1的顶部开设有用以与卡环7相扣合的第二卡槽2-2。

第五环圈本体2-1的内壁中部水平延伸出有支撑凸环2-3，第二层隔离环圈4的底部设置在所述支撑凸环2-3上，支撑凸环2-3上开设有若干个在圆周方向均匀分布的导流孔2-4。

第五环圈本体2的下部开设有若干个在圆周方向均匀分布的与位于其上方的导流孔2-4相对应的第一引流孔2-5。

第五环圈本体2的底部向内水平延伸出有支撑环沿2-6，支撑环沿2-6上开设有多个第二引流孔2-7。

组装上述复合腔体结构时，首先，将支撑环圈2放置在腔体外壳1内，使支撑环圈2与腔体外壳1的内侧壁相贴合，并通过卡环7将支撑环圈2与腔体外壳1固定为一体。

然后，将第二层隔离环圈4设置在支撑环圈的支撑凸环2-3上，支撑凸环2-3对第二层隔离环圈4进行支撑。

然后，将第三层隔离环圈5设置在第四层隔离环圈6与支撑环圈2之间，第三层隔离环圈5的第三环圈本体5-1需竖直穿过支撑环圈2，并使第三环圈本体5-1顶部的凸起5-4卡在第一层隔离环圈的第一卡槽3-4内，至此，第二层隔离环圈4位于第一层隔离环圈3和第三层隔离环圈5之间，第三层隔离环圈5的上端与第一层隔离环圈3相扣合，第一层隔离环圈3与第三层隔离环圈5固定为一体。

第一层隔离环圈3与第二层隔离环圈4之间形成第一层引流腔9，第二层隔离环圈4与第三层隔离环圈5之间形成第二层引流腔10，第三层隔离环圈5与第四层隔离环圈6之间形成第三层引流腔11。

然后，将第四层隔离环圈6扣合固定在支撑环圈的支撑环沿2-6上，所述第四层隔离环圈6内部设置有第一引流槽道6-8和第二引流槽道6-6，其中，第一引流槽道6-8位于内环壁6-3与第二外环壁6-5之间，第二引流槽道6-6由第一外环壁6-4向上弯折形成。

最后，将顶升元件8与第三层隔离环圈的第三环沿5-3相固定即可，这样，当启动顶升元件8时，顶升元件8可带动第一层隔离环圈3和第三层隔离环圈5同步运动。

本实施例中，顶升元件8采用的是气缸，气缸的活塞杆与第三层隔离环圈的第三环沿5-3相固定，气缸的缸筒可安装在晶圆清洗设备的设备外壳上，也可安装在其他地方。

下面通过举例，具体说明复合腔体结构的操作过程：

当需利用碱性化学清洗液来清洗晶圆时，可使气缸带动第一层隔离环圈3和第三层隔离环圈5同步向下移动，直至第一层引流腔9和第三层引流腔11的腔室隐藏、第二层引流腔10的腔室达到最大状态为止，如图14所示，然后，利用晶圆清洗设备的晶圆支撑装置来调整晶圆高度，使晶圆19与第三隔离罩5-2的上沿相齐平或略高于第三隔离罩5-2的上沿，然后利用晶圆清洗设备上的喷淋管从上往下向晶圆的上表面喷射碱性化学清洗液，碱性化学清洗液从晶圆19的外围流入第二层引流腔10，然后经第二层引流腔10、支撑环圈的第一引流孔2-5流入腔体外壳的第三引流槽道1-1内，最后通过第二排液管1-2排至设备外部。

当需利用酸性化学清洗液来清洗晶圆时，可使气缸带动第一层隔离环圈3和第三层隔离环圈5同步向上移动，如图15所示，然后，利用晶圆清洗设备的晶圆支撑装置来调整晶圆高度，使晶圆19与第四层隔离环圈的内环壁6-3的上沿相齐平或略高于内环壁6-3的上沿，然后利用晶圆清洗设备上的喷淋管从上往下向晶圆19的上表面喷射酸性化学清洗液，酸性化学清洗液从晶圆19的外围流入第一引流槽道6-8，通过第一排液管6-9排至设备外部。

本实施例给出的单片式晶圆清洗设备的晶圆支撑结构设置在复合腔体结构内。所述晶圆支撑结构包括清洗机构20和顶升旋转机构21。晶圆支撑结构与复合腔体结构之间通过防溅罩24隔开，具体地，防溅罩24套设在顶升旋转机构21的外部，本实施例中，防溅罩24卡在升降机构21-2的上部。防溅罩24上设置有若干个在圆周方向均匀分布的腰形孔。防溅罩24的下沿向下倾斜并略微伸入第三引流槽道1-1，防溅罩24的上部固定有一个喷淋环25，喷淋环25的顶部安装有多个在圆周方向均匀分布的倾斜喷头25-1，喷淋环25通过供水管与纳米小分子水发生器相连，通过纳米小分子水发生器可向喷淋环25内输送清水，通过喷淋环25上的倾斜喷头25-1向复合腔体结构内喷水，以清洗掉复合腔体结构内残留的化学清洗液。

顶升旋转机构21可带动清洗机构20上下移动并可使清洗机构20在圆周方向旋转。所述顶升旋转机构21包括电机21-1和升降机构21-2，所述电机21-1固定在升降机构21-2上，清洗机构20套设在电机21-1的转轴组件(转轴组件包括转轴21-3和转动轴承21-4)上。升降机构21-2用于带动电机及21-1固定在电机上的清洗机构20上、下移动，电机21-1可带动清洗机构20在圆周方向旋转。本实施例中，所述电机21-1为空心伺服电机。

所述清洗机构20包括晶圆定位组件以及扣合固定在晶圆定位组件上的管件外壳，所述管件外壳内设置有晶圆吸附管20-1和清洗液输送管20-2，晶圆吸附管20-1用以喷射使晶圆19的上表面与下表面之间形成压力差从而使晶圆19悬浮在清洗机构20上方的气流，清洗液输送管20-2用以输送清洗晶圆19下表面污染物22的清洗液。

所述晶圆定位组件包括第一晶圆定位器20-3、第二晶圆定位器20-4和第三晶圆定位器20-5。

所述第一晶圆定位器20-3和第二晶圆定位器20-4均套设在顶升旋转机构21上。具体地，第一晶圆定位器20-3套设在电机21-1的转轴上，电机21-1的转轴21-3端部套设有转动轴承21-4，第二晶圆定位器20-4套设在转动轴承21-4上。第三晶圆定位器20-5分别与第一晶圆定位器20-3和第二晶圆定位器20-4扣合固定，所述第三晶圆定位器20-5的顶部安装有多个支撑座20-6。

第三晶圆定位器20-5的底部开设有用以扣合第二晶圆定位器20-3的第三固定槽20-9且其底部向下延伸出有一个环状凸起20-11，当第一晶圆定位器20-3套在电机的转轴21-3上时，第一晶圆定位器20-3的侧边恰好抵在环状凸起20-11上。

第三晶圆定位器20-5的顶部开设有多个用以安装支撑座20-6的第一固定槽20-7和用以扣合管件外壳的第二固定槽20-8。

所述管件外壳包括管件下外壳20-12、与管件下外壳20-12相扣合的管件上外壳20-13、以及竖直穿设在管件上外壳20-13内的固定件20-14。

所述管件下外壳20-12卡在第三晶圆定位器20-5的第二固定槽20-8内。

所述管件上外壳20-13的中央开设有一个竖直贯穿的第四固定槽20-10，固定件20-14设置在第四固定槽20-10内。管件上外壳20-13的下部开设有一个扣合槽20-15，管件下外壳20-12通过该扣合槽20-15与管件上外壳20-13相扣合。当管件上外壳20-13与管件下外壳20-12相扣合时，管件上外壳20-13与管件下外壳20-12的扣接部位之间会存在微小的缝隙20-16。

管件上外壳20-13的上部水平设有多个倾斜喷嘴20-17。本实施例中，管件上外壳20-13上部的外表面为向下倾斜的弧面。

所述固定件20-14的中央开设有一个竖直贯穿的第五固定槽20-15，晶圆吸附管20-1插在第五固定槽20-15内且下下端竖直穿过整个顶升旋转机构21以与设备外部的供气设备相连。

第五固定槽20-15的四周设置有多个第六固定槽20-16，多个第六固定槽20-16均匀分布在第五固定槽20-15的四周，每个第六固定槽20-16内均插放一根清洗液输送管20-2，清洗液输送管20-2的设置数量与管件上外壳20-13内部的倾斜喷嘴20-17的设置数量相等，即一根清洗液输送管20-2对应唯一一个倾斜喷嘴20-17。不同位置的清洗液输送管20-2可用于输送不同浓度或不同种类的清洗液，如酸性清洗液或碱性清洗液。本实施例中，所述第六固定槽20-16为L型槽，因此，当清洗液输送管20-2插在第六固定槽20-16内时，清洗液输送管20-2也呈L状，L形清洗液输送管20-2的水平段与管件上外壳20-13内部的倾斜喷嘴20-17相连通，L形清洗液输送管20-2的竖直段穿过整个顶升旋转机构21从而与混酸装置的出液管27-11相连。

上述所述的晶圆支撑结构的工作原理如下所示：

通过供气设备向晶圆吸附管20-1内供气。由于晶圆吸附管20-1内喷射出使晶圆19的上表面与下表面之间形成压力差的气流，因此，当晶圆19放置在晶圆支撑结构上时，晶圆19会漂浮/悬浮在多个支撑座20-6上方，晶圆19不与支撑座20-6相接触。

顶升旋转机构的电机21-1可带动整个清洗机构20在圆周方向上旋转，清洗机构20旋转过程中，晶圆19下表面会形成旋转气流，气流旋转循环可夹带走晶圆19下表面的部分污染物。

为了增强晶圆吸附管20-1喷射出来的气流在晶圆下表面所形成的真空环境的稳定性，且增强气流夹带污染物的能力，可在电机21-1的空心腔室内设置气体喷流管，该气体喷流管吹送出来的气体不会对伯努利原理造成破坏。安装该气体喷流管时，气体喷流管从电机21-1的空心中穿过并与管件上外壳20-13和管件下外壳20-12的扣接部位之间的缝隙20-16相连通，气体喷流管喷射出的气流可沿着缝隙20-16和扣合槽20-15从管件下外壳20-12的上端面与管件下外壳20-13之间的缝隙中流出，从而增强真空环境的稳定性和气流携带颗粒物的能力，气体喷流管喷射出的气流的流动路径如图20所示，气体喷流管在图20中未画出。本实施例中，气体喷流管中喷射出的是氮气。

混酸装置可向清洗液输送管20-2内输送混合好的特定浓度的清洗液，清洗液经清洗液输送管20-2送至倾斜喷嘴20-17中，并从倾斜喷嘴20-17的喷嘴口喷出。由于整个清洗机构20会在圆周方向旋转，因此，当清洗液从倾斜喷嘴20-17中喷出时，会形成CDA喷流，在离心力的作用下，清洗液可将晶圆19下表面剩余的污染物清洗干净，夹杂有污染物的清洗液会流入晶圆清洗设备的复合腔体结构的相应引流腔内，从晶圆清洗设备的相应排液管排至外界。

同时，清洗作业结束后，晶圆吸附管20-1内喷出的气流可将晶圆19下表面残留的清洗液吹离晶圆。

本实施例给出的晶圆清洗设备的晶圆支撑结构通过利用伯努利原理使晶19悬浮在该装置上方，可对清洗晶圆19下表面的污染物进行彻底清洗，尤其是可将晶圆19下表面的清洗盲区清洗干净。

通过在管件外壳内设置晶圆吸附管20-1和清洗液输送管20-2，晶圆吸附管20-1喷射出的可使晶圆19悬浮的气流可夹带走晶圆19下表面的部分污染物，清洗液输送管20-2输送到倾斜喷嘴20-17的清洗液可对晶圆19下表面进行彻底清洗，不仅提高了清洗效果，提高了清洗效率，也可减少清洗液的消耗，可降低企业的生产成本。

目前晶圆清洗设备上只设置有从上往下喷射清洗液的喷淋管23，该种传统设计只能对晶圆19的上表面进行清洗，且清洗时，在离心力的作用下，清洗下来的颗粒污染物容易堆积在晶圆19外围，在受到晶圆19底部流场的影响，堆积在晶圆19外围的颗粒污染物会粘附在晶圆19背面。本申请通过在晶圆清洗设备上安装可对晶圆下表面进行清洗的晶圆支撑结构，可有效解决该问题，在单次清洗作业过程中，安装有本申请装置的晶圆清洗设备不仅能同时清洗晶圆19的表面和背面，也不会造成颗粒污染物在晶圆19外围堆积的问题，大大提高了晶圆清洗设备的洁净能力，提高了清洗效率和清洗效果，有效地保证了晶圆品质。

本发明的半导体湿法工艺中晶圆清洗液循环利用方法，具体包括以下步骤：

S1，供酸系统将多种化学液输送给高洁净湿法设备的混酸装置。

S2，混酸装置将接收到的化学液混合成特定比例浓度的清洗液并提供给晶圆清洗设备。

S3，将晶圆夹放在晶圆清洗设备内。

夹取晶圆之前，首先，通过供气设备向晶圆支撑结构的晶圆吸附管20-1内供气。然后，再利用晶圆夹取装置将晶圆19送入工作舱。这样，当晶圆放置在晶圆支撑结构上时，由于晶圆吸附管20-1内喷射出使晶圆19的上表面与下表面之间形成压力差的气流，因此，晶圆19会漂浮/悬浮在其支撑座20-6上方，晶圆19不与支撑座20-6相接触。工作舱上设置有舱门，当晶圆送入工作舱后，舱门关闭，工作腔处于密封状态。

S4，根据当前工作模式，调整复合腔体结构内各层引流腔的腔室大小，使晶圆与其其中一层引流腔相对应。

以利用碱性化学清洗液清洗晶圆为例，应使顶升元件带动第一隔离组件向下移动，使第二层引流腔10的腔室达到最大状态，若此时晶圆19未与第三隔离罩5-2的上沿相齐平或未略高于第三隔离罩5-2的上沿，则通过顶升旋转机构的升降机构略微调整晶圆的高度。

S5，晶圆支撑结构在圆周方向旋转，即通过顶升旋转机构的电机21-1带动整个清洗机构20在圆周方向上旋转，清洗机构20旋转过程中，晶圆19下表面会形成旋转气流，气流旋转循环可夹带走晶圆1下表面的部分污染物。

同时，可通过气体喷流管向管件上外壳20-13和管件下外壳20-12的扣接部位之间的缝隙20-16内通入氮气，氮气从管件下外壳20-12的上端面与管件下外壳20-13之间的缝隙中流出，可以增强晶圆吸附管20-1喷射出来的气流在晶圆下表面所形成的真空环境的稳定性和气流携带颗粒污染物的能力。气体喷流管喷出的氮气和晶圆吸附管20-1喷出的气体会进入当前工作的引流腔，即进入第二层引流腔10。

然后，利用喷淋管向晶圆上表面喷射混酸装置输送的清洗液，同时利用晶圆支撑结构向晶圆下表面喷射混酸装置输送的清洗液，晶圆上、下表面的清洗液会从其外围扩散流入当前工作的引流腔(第二层引流腔10)，进入第二层引流腔10的碱性化学清洗液会经第二层引流腔10、支撑环圈的第一引流孔2-5流入腔体外壳的第三引流槽道1-1内，最后通过第二排液管1-2流入废液收回系统。

废液回收系统对接收到的溶液进行过滤回收，并将回收的溶液输送给供酸系统进行重复利用。

S6，晶圆清洗完毕后，待清洗完毕后，喷淋管和清洗液输送管20-2停止喷液。

晶圆吸附管2-1和气体喷流管内喷出的气流可起到将晶圆19下表面上的残留清洗液吹离晶圆的作用。

从晶圆上脱离的残留清洗液也会从第二层引流腔10、支撑环圈的第一引流孔2-5流入腔体外壳的第三引流槽道1-1内，最后通过第二排液管1-2排至设备外部。

然后，工作舱顶部的风机过滤单元向下吹送纯净气体，纯净气体依次进入第一层舱室和第三层舱室的晶圆清洗设备内。

同时，启动晶圆清洗设备的抽气装置12，抽气装置12将复合腔体结构内的气体抽出，由此形成吹风、抽风循环，可在干燥晶圆的同时将复合腔体结构内的废气抽出，提高设备的干燥效果。

复合腔体结构内气体的流动路径如图25中的箭头所示，即废气从各层引流腔向下汇集至腔体外壳1的第三引流槽道1-1内，然后绕过防溅罩24的下沿进入腔体外壳1与升降机构21-2之间的缝隙内，然后沿着腔体外壳1与升降机构21-2之间的缝隙进入抽气装置12的抽气管，从抽气管排至设备外部。复合腔体结构内的废气也可直接通过第四层隔离环圈6上的槽孔6-2和防溅罩24上的腰形孔直接进入腔体外壳1与升降机构21-2之间的缝隙，最后从抽气装置12的抽气管排至设备外部。

如果晶圆清洗设备周围的空气被污染，例如晶圆清洗过程中清洗液飞溅到设备外部或清洗液的挥发气体流到设备外部，则污染的空气会随着纯净空气的吹送依次穿过下层舱室，直至进入最底部舱室，并从最底部舱室的排气管(图中未画出)排出。

S7，干燥后，顶升旋转机构停止转动，通过晶圆夹取装置将晶圆转移至下一道工序，至此即完成对一个晶圆的清洗。

实施例二，本实施例给出的高洁净湿法设备的结构与实施例一基本相同，具体不同之处在于，本实施例中复合腔体结构的第二层隔离环圈4、第三层隔离环圈5和第四层隔离环圈6的内部还开设有导管槽13。

第二层隔离环圈4上的导管槽与第一层引流腔9相连通，第三层隔离环圈5上的导管槽与第二层引流腔10相连通，第四层隔离环圈6上的导管槽与第三层引流腔11相连通。

第二层隔离环圈4上的导管槽设置在其第二环圈本体4-1内。

第三层隔离环圈5上的导管槽设置在其第三隔离罩5-2内。

第四层隔离环圈6上的导管槽分别设置在其内环壁6-3和第二外环壁6-5内。

第二层隔离环圈4、第三层隔离环圈5和第四层隔离环圈6的内部的导管槽均通过一根供水管16与纳米小分子水发生器17相连。纳米小分子水发生器17用于将水进行过滤，并将过滤好的水通过供水管16送至对应的导管槽内来清洗各个引流腔内残留的化学清洗液。

优选地，所述第二层隔离环圈4、第三层隔离环圈5和第四层隔离环圈6的上表面还设置有覆盖导管槽的喷淋板14，喷淋板14上开设有若干个阵列排布的喷水孔14-1。

晶圆清洗作业结束后，可通过纳米小分子水发生器17将过滤好的水通过供水管16送至各层隔离环圈的导管槽13内以及喷淋环25内，然后通过导管槽13表面的喷淋板和喷淋环25表面的倾斜喷头25-1将水喷洒在各个引流腔内，以清洗掉各个引流腔内残留的化学清洗液，如图3、图16所述。

具体地，输送至第二层隔离环圈4的导管槽的水通过其表面的喷淋板喷洒至第一层隔离环圈3的下表面，夹杂有残留化学清洗液的污水进入第一层引流腔9，然后经第一层引流腔9、支撑环圈的导流孔2-4和第一引流孔2-5流入腔体外壳的第三引流槽道1-1内。

输送至第三层隔离环圈5的导管槽的水通过其表面的喷淋板喷洒至第二层隔离环圈4的下表面，夹杂有残留化学清洗液的污水进入第二层引流腔10，然后经第二层引流腔10、支撑环圈的第一引流孔2-5流入腔体外壳的第三引流槽道1-1内。

输送至第四层隔离环圈6的第二外环壁6-5内的导管槽的水通过其表面的喷淋板喷洒至第三层隔离环圈5的下表面，夹杂有残留化学清洗液的污水进入第三层引流腔11，然后经第三层引流腔11、支撑环圈的第一引流孔2-5、第二引流槽道6-6、第二引流槽道6-6底部的第三引流孔6-7流入腔体外壳的第三引流槽道1-1内。

流入到第三引流槽道1-1内的污水第二排液管1-2排至设备外部。

输送至第四层隔离环圈6的内环壁6-3内的导管槽的水通过其表面的喷淋板喷洒至其第二外环壁6-5的下表面，夹杂有残留化学清洗液的污水进入第一引流槽道6-8，再通过第一排液管6-9排至设备外部。

输送至喷淋环25内的水可喷洒到防溅罩与复合腔体结构之间的缝隙内，以清洗掉各层隔离环圈的清洗盲区上残留的化学液。

本实施例中，其他具体实施方式与实施例一相同，在此不再具体赘述。

实施例三，本实施例给出的高洁净湿法设备的结构与实施例一或实施例二基本相同，具体不同之处在于，所述第一层隔离环圈3、第二层隔离环圈4、第三层隔离环圈5和第四层隔离环圈6的下表面还分别设置有防溅板15。

本实施例中，其他具体实施方式与实施例一或实施例二相同，在此不再具体赘述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (13)

1.一种半导体湿法工艺中晶圆清洗液循环利用系统，其特征在于，包括供酸系统、高洁净湿法设备和废液回收系统；

所述供酸系统用于将化学液输送至高洁净湿法设备；

所述高洁净湿法设备包括工作舱、混酸装置和晶圆清洗设备；所述工作舱上安装有用以吹送纯净气体的风机过滤单元，工作舱的内部通过透气隔板分隔成多个舱室，混酸装置和晶圆清洗设备交替安装在工作舱的各舱室内，所述混酸装置用于混合供酸系统提供的各类化学液并将混合好的具有特定比例浓度的清洗液提供给晶圆清洗设备进行晶圆上下表面的清洗，喷淋管与混酸装置的出液管与相连；

所述废液回收系统用于对晶圆清洗设备排放的废液进行过滤回收，并将回收的溶液输送给供酸系统；

所述晶圆清洗设备上设置有多个分布在其外壳上不同位置的喷淋管，其中一个喷淋管包括液体清洗喷头、雾化清洗喷头、氮气喷嘴和超声波震荡片，液体清洗喷头、雾化清洗喷头和氮气喷头呈三角形分布，液体清洗喷头朝向三角形的中心于晶圆上的投影，雾化清洗喷头为伞状喷头，雾化清洗喷头的圆心与晶圆的圆心重合。

2.根据权利要求1所述的半导体湿法工艺中晶圆清洗液循环利用系统，其特征在于，所述晶圆清洗设备包括设备外壳、设置在设备外壳内的复合腔体结构、以及设置在复合腔体结构内的晶圆支撑结构；

所述设备外壳上安装有与复合腔体结构相连通的用以抽出复合腔体结构内废气的抽气装置和至少一个用于向晶圆表面喷射清洗液或气体的喷淋管；

所述晶圆支撑结构用于使晶圆悬浮在其上方并向晶圆背面喷射清洗液；

所述复合腔体结构内部设置有多层腔室大小可调的引流腔，复合腔体结构用以使不同工作模式下晶圆表面和背面的清洗液从其相应引流腔流至设备外部。

3.根据权利要求2所述的半导体湿法工艺中晶圆清洗液循环利用系统，其特征在于，所述复合腔体结构包括：

腔体外壳；

与腔体外壳的内侧壁相贴合且其上端部通过卡环与腔体外壳相固定的支撑环圈；

设置在支撑环圈上的第二隔离组件；

以及与第二隔离组件交叉从而在两者之间形成多层引流腔的第一隔离组件，所述第一隔离组件上安装有可使其上、下移动从而改变各层引流腔的腔室空间大小的顶升元件。

4.根据权利要求3所述的半导体湿法工艺中晶圆清洗液循环利用系统，其特征在于，所述第一隔离组件包括第一层隔离环圈和第三层隔离环圈，所述第二隔离组件包括第二层隔离环圈和第四层隔离环圈，

所述第一层隔离环圈与第三层隔离环圈相扣合；

所述第二层隔离环圈设置在第一层隔离环圈和第三层隔离环圈之间且其底部支撑在所述支撑环圈上，第一层隔离环圈与第二层隔离环圈之间形成第一层引流腔，第二层隔离环圈与第三层隔离环圈之间形成第二层引流腔；

所述第三层隔离环圈设置在第四层隔离环圈与支撑环圈之间，第三隔离环圈与第四隔离环圈之间形成第三层引流腔；

所述第四层隔离环圈扣合固定在支撑环圈的内边沿上，所述第四层隔离环圈内部设置有第一引流槽道。

5.根据权利要求4所述的半导体湿法工艺中晶圆清洗液循环利用系统，其特征在于，所述第二层隔离环圈、第三层隔离环圈和第四层隔离环圈的内部均开设有导管槽，第二层隔离环圈上的导管槽与第一层引流腔相连通，第三层隔离环圈上的导管槽与第二层引流腔相连通，第四层隔离环圈上的导管槽与第三层引流腔相连通。

6.根据权利要求2所述的半导体湿法工艺中晶圆清洗液循环利用系统，其特征在于，所述晶圆支撑结构包括清洗机构和用以带动清洗机构上下移动和在圆周方向旋转的顶升旋转机构，

所述清洗机构包括套设在顶升旋转机构上的晶圆定位组件以及扣合固定在晶圆定位组件上的管件外壳，所述管件外壳内设置有晶圆吸附管和清洗液输送管，

所述晶圆吸附管竖直穿过顶升旋转机构，用以喷射使晶圆的上表面与下表面之间形成压力差从而使晶圆悬浮在清洗机构上方的气流；

所述清洗液输送管竖直穿过顶升旋转机构并与管件外壳上设置的倾斜喷嘴相连通，清洗液输送管用以输送清洗晶圆下表面污染物的清洗液。

7.根据权利要求6所述的半导体湿法工艺中晶圆清洗液循环利用系统，其特征在于，所述晶圆定位组件包括第一晶圆定位器、第二晶圆定位器和第三晶圆定位器，所述第一晶圆定位器和第二晶圆定位器均套设在顶升旋转机构上，第三晶圆定位器分别与第一晶圆定位器和第二晶圆定位器扣合固定，所述第三晶圆定位器的顶部安装有多个支撑座。

8.根据权利要求6所述的半导体湿法工艺中晶圆清洗液循环利用系统，其特征在于，所述管件外壳包括管件下外壳、与管件下外壳相扣合的管件上外壳、以及竖直穿设在管件上外壳内的固定件，晶圆吸附管和清洗液输送管固定在固定件内并竖直穿过顶升旋转机构。

9.根据权利要求1所述的半导体湿法工艺中晶圆清洗液循环利用系统，其特征在于，所述混酸装置包括壳体，分别设置在壳体内部不同腔室内的气路单元和液路单元，

所述气路单元用以控制液路单元的管路压力；

所述液路单元包括混液阀、排液管、出液管和多个进液管，所述排液管和出液管分别连接至混液阀的出液口；所述进液管用于将供酸系统提供的不同液体输送入混液阀进行瞬时混合，多个进液管并联连接至混液阀的进液口；

所述进液管的管路上沿着液体流动方向依次安装有液路手阀、用以调整进液管内管路压力的第一稳压阀、用以监测进液管内液体流量的流量计、用以根据气路单元的控制调整进液管内液体流量的第二稳压阀、以及用以根据气路单元的控制改变进液管的管路通断的第一开关阀；

所述排液管上安装有第二开关阀；

所述出液管上安装有第三开关阀；

所述气路单元包括第一调压气管、第二调压气管和第三调压气管，第一调压气管、第二调压气管和第三调压气管分别设置在不同的腔室内。

10.根据权利要求9所述的半导体湿法工艺中晶圆清洗液循环利用系统，其特征在于，所述第一调压气管的管路结构与第三调压气管的管路结构相同，管路上沿着气体流动方向均依次安装有第一气路手阀、第一调压阀、第一空气过滤器和多个电磁比例阀，

第一调压气管上的多个电磁比例阀分别通过气管与各个进液管上的第二稳压阀相连；

第三调压气管上的多个电磁比例阀分别通过气管与各个进液管上的第一稳压阀相连；

所述第二调压气管的管路上沿着气体流动方向依次安装有第二气路手阀、第二调压阀、第二空气过滤器和多个电磁阀，多个电磁阀分别通过气管与第一开关阀、第二开关阀和第三开关阀相连。

11.根据权利要求1所述的半导体湿法工艺中晶圆清洗液循环利用系统，其特征在于，所述雾化清洗喷头与所述晶圆之间的距离设置为14-30毫米。

12.根据权利要求11所述的半导体湿法工艺中晶圆清洗液循环利用系统，其特征在于，氮气喷头与晶圆之间的距离、液体清洗喷头与所述晶圆之间的距离均小于所述雾化清洗喷头与所述晶圆之间的距离。

13.一种半导体湿法工艺中晶圆清洗液循环利用方法，采用如权利要求2-8中任一项所述的半导体湿法工艺中晶圆清洗液循环利用系统，其特征在于，具体包括以下步骤：

S1，供酸系统将多种化学液输送给高洁净湿法设备的混酸装置；

S2，混酸装置将接收到的化学液混合成特定比例浓度的清洗液并提供给晶圆清洗设备；

S3，将晶圆夹放在晶圆清洗设备内，晶圆支撑结构可使晶圆悬浮在其上方；

S4，根据当前工作模式，调整复合腔体结构内各层引流腔的腔室大小，使晶圆与其中一层引流腔相对应；

S5，晶圆支撑结构在圆周方向旋转，利用喷淋管向晶圆上表面喷射清洗液，同时利用晶圆支撑结构向晶圆下表面喷射清洗液，晶圆上、下表面的清洗液会从其外围扩散流入当前工作的引流腔，并从与该引流腔相连通的排液管流入废液收回系统；

废液回收系统对接收到的溶液进行过滤回收，并将回收的溶液输送给供酸系统进行重复利用；

S6，晶圆清洗完毕后，风机过滤单元向下吹送纯净气体，同时启动抽气装置，由此形成吹风、抽风循环，将复合腔体结构内的废气排放至设备外部；

S7，通过晶圆夹取装置将晶圆转移至下一道工序。

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