CN113414165A - 进液装置及半导体清洗设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种进液装置和半导体清洗设备，其中，进液装置用于向半导体清洗设备的清洗槽中输送工艺液体，其包括储液容器、进液管路、液体压力调节单元和控制单元；其中，储液容器用于存储工艺液体；进液管路分别与储液容器和清洗槽连接，用于将储液容器中的工艺液体输送至中清洗槽中；液体压力调节单元与进液管路连接，用于将储液容器中的工艺液体抽出，并调节进液管路内的液体压力；控制单元用于根据预设条件控制液体压力调节单元调节进液管路内的液体压力。本发明提供的进液装置和半导体清洗设备能够根据预设条件自动调节半导体清洗设备的进水压力，从而能够针对满足不同预设条件的不同晶圆的清洗工艺进水压力进行调节，进而提高清洗效率。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，具体地，涉及一种进液装置及半导体清洗设备。
背景技术
在半导体制造中，对晶圆进行清洗是至关重要的一步，其通过采用药液清洗晶圆并去除晶圆表面的杂质，再采用去离子水喷淋晶圆以去除残留的药液，从而使晶圆表面变洁净，以便于后续的工艺步骤。
目前，晶圆清洗工艺中通常采用快排冲洗槽进行去离子水喷淋晶圆的步骤。具体的，快排冲洗槽通常由喷淋槽、溢流槽、匀流板、用于快速开启喷淋槽下方的排液口的快排汽缸、去离子水(DIW)喷淋的喷嘴喷管、管路和管件等部件组成，去离子水由设置在喷淋槽顶部喷嘴喷入喷淋槽，并由被快速开启的排液口排出，从而实现去离子水的快速注入与排放。但现有的快排冲洗槽的去离子水喷淋管路中的液体压力通常由操作人员通过控制调压阀进行手动调整，效率低且不准确，而且不同厚度的晶圆需要不同的清洗压力，而现有的去离子水喷淋管路中的液体压力通常不会根据晶圆厚度调整，这会造成晶圆表面受损伤或者晶圆清洗不充分等问题，严重影响产品质量。
另外，现有的喷淋管路通常由厂务管路供水，而由于厂务管路的水压通常要低于喷淋所需进水压力，这会导致用于清洗晶圆的水流压力不足，进而造成晶圆清洗不充分。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种进液装置及半导体清洗设备，其能够根据预设条件自动调节半导体清洗设备的进水压力，从而能够针对满足不同预设条件的不同晶圆的清洗工艺进液压力进行调节，进而提高清洗效率。
为实现本发明的目的而提供一种半导体清洗设备的进液装置，用于向所述半导体清洗设备的清洗槽中输送工艺液体，其特征在于，包括储液容器、进液管路、液体压力调节单元和控制单元；其中，
所述储液容器用于存储所述工艺液体；
所述进液管路分别与所述储液容器和所述清洗槽连接，用于将所述储液容器中的所述工艺液体输送至中所述清洗槽中；
所述液体压力调节单元与所述进液管路连接，用于将所述储液容器中的所述工艺液体抽出，并调节所述进液管路内的液体压力；
所述控制单元用于根据预设条件控制所述液体压力调节单元调节所述进液管路内的液体压力。
可选的，所述液体压力调节单元包括进液泵，
所述进液泵的进液口与所述储液容器的出液口连接，所述进液泵的出液口与所述进液管路连接，用于抽出所述储液容器中的所述工艺液体，并将所述工艺液体输送至所述进液管路中；
所述进液泵还用于通过改变自身输出压力调节所述进液管路内液体压力。
可选的，所述液体压力调节单元还包括信号接收器，所述信号接收器用于接收由所述控制单元发出的调节信号，并根据所述调节信号调节所述进液泵的输出压力。
可选的，所述信号接收器包括变频器，所述进液泵基于所述变频器输入的不同频率输出不同的输出压力；和/或所述进液泵包括磁力泵。
可选的，还包括检测单元，所述检测单元用于实时检测所述清洗槽的当前进液压力，并将所述当前进液压力值发送至所述控制单元。
可选的，所述控制单元还用于判断所述当前进液压力值是否超出预设安全压力范围，若是，则向操作人员发出提示信号。
可选的，所述控制单元还用于判断所述当前进液压力值是否在预设触发时长中持续超出所述预设安全压力范围，若是，则向操作人员发出提示信号。
可选的，所述预设条件包括不同晶圆厚度与所述进液管路内的液体压力的对应关系，其中，所述晶圆厚度越大，其对应的所述进液管路内的液体压力值越大。
作为另一种技术方案，本发明实施例还提供一种半导体清洗设备，其特征在于，包括清洗槽和用于向所述清洗槽输送工艺液体的进液装置；其中，
所述清洗槽用于进行半导体清洗工艺；
所述进液装置采用上述任意一个实施例所述的进液装置。
可选的，所述清洗槽包括主槽体和间隔设置于所述主槽体上缘处的多个清洗喷嘴，多个所述清洗喷嘴的进液口均与所述进液装置连接，多个所述清洗喷嘴的喷液口分别以指定角度朝向所述主槽体内部，用以将工艺液体喷淋至所述主槽体中
本发明实施例具有以下有益效果：
本发明实施例提供的半导体清洗设备的进液装置，通过利用压力调节单元将储液容器中的工艺液体抽出，并利用控制单元控制压力调节单元调节进液管路内的液体压力，以调节半导体清洗设备的清洗槽的进液压力，从而可以根据预设条件和待清洗的晶圆的类型调节进液管路内的液体压力，以调节清洗槽的进液压力，进而能够在清洗工艺中为不同类型的晶圆提供相应的进液压力，既能够避免晶圆清洗不足，也能够避免晶圆因进液压力过大而受到损伤。
本发明实施例提供的半导体清洗设备，通过采用上述实施例提供的进液装置为清洗槽输送清洗液体，能够根据预设条件及实际清洗的晶圆调节用于清洗工艺的液体压力，从而提高晶圆清洗效果。
附图说明
图1为现有技术中快排冲洗设备的结构简图；
图2为本发明实施例提供的进液装置的结构简图；
图3为本发明实施例提供的另一种进液装置的结构简图；
图4为本发明实施例提供的再另一种进液装置的结构简图；
图5为本发明实施例提供的又另一种进液装置的结构简图。
具体实施方式
为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图来对本发明提供的进液装置及应用其的半导体清洗设备进行详细描述。
现有的快排冲洗(QDR)设备通常包括清洗槽1、用于喷淋去离子水(DIW)的清洗喷嘴11以及为清洗喷嘴11供水的进液管路2组成。以图1所示的快排冲洗设备为例，其包括设置在清洗槽1上边缘处的两个清洗喷嘴11，两个清洗喷嘴11用于对清洗槽1中的晶圆进行交叉喷淋。但由于在进行去离子水快排冲洗工艺时，晶圆的表面容易因水蚀作用产生微粒污泥，进而污染晶圆表面，所以去离子水不宜直接冲洗晶圆表面，因此在清洗开始前，需要对清洗喷嘴11的出水压力、出水量以及清洗喷嘴11的出水口的朝向进行调节，以尽可能地减少微粒污染。其中清洗喷嘴11的出水压力由与之相连通的进液管路2内部液体压力决定，但是现有的快排冲洗设备中用于检测液体压力的模块为机械水压表(图中未示出)、用于调节进液管路2进水压力的模块为调压阀21，所以清洗之前的调节过程需要由操作人员直接观测该机械水压表的示数，并手动调整调压阀21以调节进液管路2内部液体压力，这样的调节方式效率低且不准确，进而容易造成进液管路2内液体压力异常，而且进液管路2内的液体压力异常不容易及时被及时发现。
请参考图2，为了解决上述技术问题，本实施例提供一种半导体清洗设备的进液装置，用于向半导体清洗设备的清洗槽中输送工艺液体。在一些实施例中，半导体清洗设备例如为如图1所示的快排冲洗设备，其用于清洗晶圆表面残留的药液，相应的，前述工艺液体为去离子水，去离子水能够由设置在清洗槽1顶部清洗喷嘴11喷淋至晶圆的待清洗表面。具体的，在快排冲洗工艺中，若晶圆较厚，进水压力较低，则会造成晶圆清洗不充分的问题，严重影响产品质量；若晶圆较薄，进水压力较高，则会造成晶圆表面受损伤甚至晶圆碎裂的问题，进而导致晶圆报废。由此可见，为了提高清洗效果并防止晶圆受损伤，不同厚度的晶圆需要以不同进水压力的水流进行清洗。
本实施例提供的进液装置包括储液容器5、进液管路2和液体压力调节单元3。其中，储液容器5用于存储工艺液体，进液管路2分别与前述储液容器5和半导体清洗设备的清洗槽1连接，其用于将储液容器5中的工艺液体输送至中清洗槽1中。具体的，储液容器5的出液端与进液管路2的进液端连接，储液容器5的进液端可以与厂务管路(图中未示出)连接，并且储液容器5能够对厂务管路输出的工艺液体进行缓存。
液体压力调节单元3与进液管路2连接，其用于将储液容器5中的工艺液体抽出，并调节进液管路2内的液体压力。液体压力调节单元3的结构可以有多种，例如，液体压力调节单元3包括抽液装置和调压阀，其中，抽液装置用于以一定的抽液压力抽出储液容器5中的工艺液体，调压阀设置在进液管路2上，用以调节进液管路2内部液体压力。又如，液体压力调节单元3也可以省去上述调压阀，而利用抽液压力可调的进液泵31来实现抽气和调压两种功能。
利用液体压力调节单元3抽取储液容器5内存储的工艺液体的原因在于：现有的厂务管路的液体压力通常最高只有3公斤，其一般只适用于清洗普通厚度的晶圆，而对于较厚的晶圆而言，需要用5公斤压力的工艺液体进行清洗；对于较薄的晶圆而言，则需要用2公斤压力的工艺液体进行清洗，由此可见，直接采用厂务管路输送的水压既不足以清洗干净较厚的晶圆，又容易造成较薄的晶圆损坏。而本实施通过结合液体压力调节单元3和储液容器5，能够使工艺液体经过储液容器5缓存再进行压力调节，以使进入进液管路2内的液体压力不受厂务管路内的标准液体压力限制。
如图2所示，进液装置还包括控制单元4。控制单元4用于根据预设条件控制液体压力调节单元3调节进液管路2内的液体压力。通过利用控制单元4控制压力调节单元3调节进液管路2内的液体压力，以调节半导体清洗设备的清洗槽1的进液压力，从而可以根据预设条件和待清洗的晶圆的类型调节进液管路2内的液体压力，以调节清洗槽1的进液压力。例如，在一些实施例中，前述预设条件包括不同晶圆厚度与进液管路2内的液体压力的对应关系，其中，晶圆厚度越大，其对应的进液管路2内的液体压力值越大；反之，晶圆厚度越小，其对应的进液管路2内的液体压力值越小，从而既能够避免较厚的晶圆清洗不足，也能够避免较薄的晶圆因进液压力过大而受到损伤。而且，相较于由操作人员手动调节进液管路2中的调节阀以调节其内部液体压力，利用控制单元4控制液体压力调节单元3对进液管路2内的液体压力进行调节的效率更高，而且更加安全。
需要说明的是，文中的“液体压力”、“进液压力”是指流动的工艺液体的动压，其能够既能够表征的工艺液体在管路中的流速，也能够表征对晶圆进行清洗的力度。
在一些实施例中，如图3所示，液体压力调节单元3包括进液泵31，该进液泵31的进液端与储液容器5的出液端连接，进液泵31的出液端与进液管路2的进液端连接，用于抽出储液容器5中的工艺液体，并将工艺液体输送至进液管路2中，从而通过改变进液泵31的输出压力，来调节进液管路2内液体压力。
在一些实施例中，进液泵31包括磁力泵。磁力泵是一种利用电动机带动外部磁力转子旋转，以吸引内部磁力转子旋转的泵，其在进行动力传递时，内部磁力转子不会与外部电动机或联轴器等结构发生接触，能够实现泵体的完全封闭，因此采用磁力泵抽取储液容器5中的工艺液体，例如，抽取去离子水，可以避免工艺液体在被抽出时受到污染，从而避免在清洗晶圆时对晶圆造成污染。
在一些实施例中，如图4所示，液体压力调节单元3还包括信号接收器32，信号接收器32用于接收由控制单元4发出的调节信号，并根据调节信号调节进液泵31的输出压力。
在一些实施例中，信号接收器32包括变频器，该变频器能够通过改变为前述进液泵31供电的电源的输出频率，来调节进液泵31中的电动机的输出频率，从而控制进液泵31的输出压力，以调节进液管路2内的液体压力，即，进液泵31能够基于变频器输入的不同频率，输出不同的输出压力。
在一些实施例中，如图5所示，进液装置还包括检测单元6，该检测单元6用于实时检测清洗槽1的当前进液压力值，并将该当前进液压力值发送至控制单元4。具体的，在一些实施例中，检测单元6设置于用于控制清洗喷嘴开闭的喷淋气动阀处，用以检测喷淋气动阀正常打开状态下的进液压力，从而检测清洗喷嘴的进液压力；或者在另一些实施例中，检测单元6还可以设置于清洗喷嘴的喷液口处，从而直接检测清洗喷嘴的出液压力。在一些实施例中，控制单元4还用于根据与预设条件相对应的进液管路2内部液体压力值，控制液体压力调节单元3对进液管路2内部液体压力进行微调，以使清洗槽1的当前进液压力值保持稳定。在一些实施例中，检测单元6例如为水压感应器，水压感应器能够将采集到的表征进液管路2内部液体压力的模拟信号转换为电信号，并将该电信号发送至控制单元4。由于在实际生产中，检测单元6与进液管路2之间存在一定距离，所以为了避免电压信号受到外部电路噪声的干扰，水压感应器发送至控制单元4的电信号为电流信号。具体的，电流信号的取值范围为4～20mA；其中，4mA表示零信号，即表示进液管路2内部液体压力值为水压感应器的预设量程中的最小值；20mA表示满刻度信号，即表示进液管路2内部液体压力值为水压感应器的预设量程中的最大值；低于4mA或者高于20mA则表示进液管路2内部液体压力值超出水压感应器的预设量程。
在一些实施例中，控制单元4还用于判断当前进液压力值是否超出预设安全压力范围，若是，则向操作人员发出提示信号，以提示操作人员进行关闭设备或者检修设备等操作，从而避免发生进液槽泄漏等安全事故；若半导体清洗设备还配备有传送晶圆的机械手，则在当前进液压力值超出预设安全压力范围时，控制单元4还可以禁止机械手抓取清洗槽1中的晶圆或向清洗槽1放入待清洗晶圆。
由于在对液体压力进行调节过程中，进液管路2内发生短暂压力波动是无法避免的，这会导致当前进液压力值短暂地超出预设安全压力范围，而在这种情况发生时，虽然无需停机，但是控制单元4仍然会发出提示信号。为了避免该问题，在一些实施例中，控制单元4还用于判断当前进液压力值是否在预设触发时长中持续超出预设安全压力范围，若是，则向操作人员发出提示信号；若当前进液压力值未超出预设安全压力范围，或者当前进液压力值未在预设触发时长中持续超出预设安全压力范围，则不发出提示信号，从而能够避免因压力波动造成控制单元4的误判。在一些实施例中，预设触发时长例如为5秒，相应的，控制单元4在判定当前进液压力值持续超出预设安全压力范围5秒后，控制单元4向操作人员发出提示信号，以提醒操作人员关闭设备或者对设备进行检修。具体的，若当前进液压力值在预设触发时长中持续超出预设安全压力范围，则表示进液装置的硬件设备存在故障，因此前述预设触发时长应根据进液装置的实际应用条件设定。另外，在一些实施例中，还可以设置较大的预设安全压力范围，以减少控制单元4误判的频率。
在一些实施例中，控制单元4可以包括可编程逻辑控制器(Programmable LogicController，以下简称PLC)和交互模块。其中，PLC用于接收和发送信号以及执行上述多种逻辑功能；交互模块用于供操作人员输入预设条件，例如，不同的晶圆厚度和与之对应的进液管路2内的液体压力，以及预设安全压力范围；交互模块还用于显示检测单元6检测到的清洗槽1的当前进液压力值，以及在进液压力值超出预设安全压力范围时发出声光提示信号。
基于上述多个实施例提供的进液装置，本实施例提供一种进液装置的工作流程，其具体包括：
S1：根据待清洗的晶圆厚度设定进水压力；具体的，此步骤可由操作人员输入待清洗的晶圆的厚度或类型，以使PLC根据预存的晶圆厚度与进液管路内部的液体压力对应关系，对液体压力进行自动设置；
S2：PLC向变频器发送调节频率的电信号；
S3：变频器根据该电信号调节磁力泵的电源频率；
S4：PLC判断当前进液压力值是否持续5秒超出预设安全压力范围；若否，则保持当前进液压力直至清洗工艺结束；若是，则发出进液压力异常的警报，以提示操作人员进行对进液装置进行检查。
本实施例提供的半导体清洗设备的进液装置，通过利用压力调节单元将储液容器中的工艺液体抽出，并利用控制单元控制压力调节单元调节进液管路内的液体压力，以调节半导体清洗设备的清洗槽的进液压力，从而可以根据预设条件和待清洗的晶圆的类型调节进液管路内的液体压力，以调节清洗槽的进液压力，进而能够在清洗工艺中为不同类型的晶圆提供相应的进液压力，既能够避免晶圆清洗不足，也能够避免晶圆因进液压力过大而受到损伤。
作为另一种方案，本实施例还提供一种半导体清洗设备，其包括清洗槽和用于向清洗槽输送工艺液体的进液装置；其中，清洗槽用于进行半导体清洗工艺；进液装置采用上述任意一个实施例提供的进液装置。
在一些实施例中，清洗槽包括主槽体和间隔设置于主槽体上缘处的多个清洗喷嘴，多个清洗喷嘴的进液口均与进液装置连接，多个清洗喷嘴的喷液口分别以指定角度朝向主槽体内部，用以将工艺液体喷淋至主槽体中。具体的，前述半导体清洗设备例如为DIW快排冲洗设备，相应的，清洗喷嘴用于将去离子水喷淋至主槽体中的晶圆表面，以对晶圆进行清洗。而在晶圆表面被去离子水流喷淋时，易产生细微杂质颗粒，进而污染晶圆表面，因此，需要通过多次试验或计算设置合适的清洗喷嘴的喷液口的朝向角度，以尽可能地减少细微杂质颗粒，从而得到最佳清洗效果。
本发明实施例提供的半导体清洗设备，通过采用上述实施例提供的进液装置为清洗槽输送清洗液体，能够根据预设条件及实际清洗的晶圆调节用于清洗工艺的液体压力，从而提高晶圆清洗效果。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种半导体清洗设备的进液装置，用于向所述半导体清洗设备的清洗槽中输送工艺液体，其特征在于，包括储液容器、进液管路、液体压力调节单元和控制单元；其中，
所述储液容器用于存储所述工艺液体；
所述进液管路分别与所述储液容器和所述清洗槽连接，用于将所述储液容器中的所述工艺液体输送至中所述清洗槽中；
所述液体压力调节单元与所述进液管路连接，用于将所述储液容器中的所述工艺液体抽出，并调节所述进液管路内的液体压力；
所述控制单元用于根据预设条件控制所述液体压力调节单元调节所述进液管路内的液体压力。
2.根据权利要求1所述的进液装置，其特征在于，所述液体压力调节单元包括进液泵，
所述进液泵的进液口与所述储液容器的出液口连接，所述进液泵的出液口与所述进液管路连接，用于抽出所述储液容器中的所述工艺液体，并将所述工艺液体输送至所述进液管路中；
所述进液泵还用于通过改变自身输出压力调节所述进液管路内液体压力。
3.根据权利要求2所述的进液装置，其特征在于，所述液体压力调节单元还包括信号接收器，所述信号接收器用于接收由所述控制单元发出的调节信号，并根据所述调节信号调节所述进液泵的输出压力。
4.根据权利要求3所述的进液装置，其特征在于，所述信号接收器包括变频器，所述进液泵基于所述变频器输入的不同频率输出不同的输出压力；和/或
所述进液泵包括磁力泵。
5.根据权利要求1所述的进液装置，其特征在于，还包括检测单元，所述检测单元用于实时检测所述清洗槽的当前进液压力，并将所述当前进液压力值发送至所述控制单元。
6.根据权利要求5所述的进液装置，其特征在于，所述控制单元还用于判断所述当前进液压力值是否超出预设安全压力范围，若是，则向操作人员发出提示信号。
7.根据权利要求6所述的进液装置，其特征在于，所述控制单元还用于判断所述当前进液压力值是否在预设触发时长中持续超出所述预设安全压力范围，若是，则向操作人员发出提示信号。
8.根据权利要求1所述的进液装置，其特征在于，所述预设条件包括不同晶圆厚度与所述进液管路内的液体压力的对应关系，其中，所述晶圆厚度越大，其对应的所述进液管路内的液体压力值越大。
9.一种半导体清洗设备，其特征在于，包括清洗槽和用于向所述清洗槽输送工艺液体的进液装置；其中，
所述清洗槽用于进行半导体清洗工艺；
所述进液装置采用权利要求1-8任意一项所述的进液装置。
10.根据权利要求9所述的半导体清洗设备，其特征在于，所述清洗槽包括主槽体和间隔设置于所述主槽体上缘处的多个清洗喷嘴，多个所述清洗喷嘴的进液口均与所述进液装置连接，多个所述清洗喷嘴的喷液口分别以指定角度朝向所述主槽体内部，用以将工艺液体喷淋至所述主槽体中。
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