CN211088213U - 晶圆清洁装置 - Google Patents

Abstract

该实用新型涉及晶圆清洁装置，能够减小清洁晶圆用的清洗液的用量，降低晶圆的清洗成本。为解决上述技术问题，以下提供了一种晶圆清洁装置，设置有至少两个清洁位，能够同时清洁至少两片晶圆，还包括：至少两个喷淋单元，分别设置到各个所述清洁位，以分别向各个清洁位放置的晶圆喷淋液体，且各喷淋单元均包括一第一液路通断控制模块，以控制所述喷淋单元内液路的通断。

Description

晶圆清洁装置

技术领域

本实用新型涉及晶圆的生产加工领域，具体涉及一种晶圆清洁装置。

背景技术

在完成对晶圆的化学机械研磨(CMP)后，通常需要对晶圆进行清洗。现有技术中，通常是通过滚轴清洁刷，以及设置在所述滚轴清洁刷上方的喷嘴，对晶圆进行清洁的。

随着科学技术的发展，晶圆清洗技术也逐步发展。现有技术中逐步发展出一种能够同时对至少两个晶圆进行清洗的晶圆清洗机台。在该技术中，每一片待清洗的晶圆两侧都设置有一滚轴清洁刷以及一喷嘴组，这提高了晶圆的清洁效率，但同时也出现了一些问题：喷嘴喷出的用于清洁晶圆的清洗液的用量较大，晶圆的清洗成本上升。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种晶圆清洁装置，能够减小清洁晶圆用的清洗液的用量，降低晶圆的清洗成本。

为解决上述技术问题，以下提供了一种晶圆清洁装置，设置有至少两个清洁位，能够同时清洁至少两片晶圆，还包括：至少两个喷淋单元，分别设置到各个所述清洁位，以分别向各个清洁位放置的晶圆喷淋液体，且各喷淋单元均包括一第一液路通断控制模块，以控制所述喷淋单元内液路的通断。

可选的，还包括：控制单元，连接至所述第一液路通断控制模块，以控制所述喷淋单元的喷淋。

可选的，还包括液体源，与所述喷淋单元连通，为所述喷淋单元提供喷淋的液体，且所述喷淋单元包括：至少两个喷嘴，通过连接管路连通至所述液体源，用于喷淋液体；所述第一液路通断控制模块设置在所述连接管路上，控制所述连接管路的通断。

可选的，还包括：第二液路通断控制模块，设置在所述液体源和所述喷淋单元之间，用于控制所述液体源与所述第一液路通断控制模块之间的液路通断；所述喷淋单元包括至少两条喷淋支路，所述喷嘴分布于所有所述喷淋支路上。

可选的，所述清洁位包括晶圆放置位以放置晶圆，各条所述喷淋支路的长度方向相互平行，并且相对设置于所述清洁位的晶圆放置位的两侧。

可选的，所述喷淋单元还包括流量比例控制模块，所述流量比例控制模块包括设置于第一液路通断控制模块以及各个喷淋支路前端之间的流量控制阀，所述前端为所述喷淋支路靠近所述第一液路通断控制模块的一端。

可选的，所述喷淋支路的数目为两条，所述流量比例控制模块还包括设置于其中一个喷淋支路前端和所述流量控制阀之间的第一流量计。

可选的，所述第一液路通断控制模块包括第一调节阀，所述第二液路通断控制模块包括第二调节阀以及第二流量计，且所述第二调节阀与第二流量计均连接至所述控制单元，由所述控制单元根据所述第二流量计的测量结果控制所述第二调节阀的导通情况。

可选的，还包括至少两个检测单元，分别设置到各个清洁位，并连接至所述控制单元，用于检测所述清洁位是否放置有晶圆。

可选的，所述检测单元包括红外传感器、光敏传感器、摄像头中的至少一种。

本实用新型的晶圆清洁装置的各个喷淋单元能够控制自身的喷淋情况，因此在同时清洁多个晶圆时，可以分别对清洁各个晶圆的喷淋单元进行控制，使得没有清洁晶圆的喷淋单元不会与其他正在清洁晶圆的喷淋单元同时进行清洗液的喷淋。这样，减少了清洗晶圆过程中的清洗液的损耗，降低了晶圆的生产成本。

附图说明

图1为本实用新型的一种具体实施方式中晶圆清洁装置的连接关系示意图。

图2为本实用新型的一种具体实施方式中晶圆清洁装置的结构示意图示意图。

图3为本实用新型的一种具体实施方式中控制单元与其他器件的连接关系示意图。

具体实施方式

研究发现，清洁晶圆用的清洗液的用量大的原因在于，当能够同时清洗多个晶圆的机台没有将所有的清洁位都用上时，所有清洁位的喷淋单元仍然会一同喷淋清洗液，这浪费了很多清洗液，增大了晶圆的清洗成本。

以下结合附图和具体实施方式对本实用新型提出的一种晶圆清洁装置作进一步详细说明。

请参阅图1至图3，其中图1为本实用新型的一种具体实施方式中晶圆清洁装置的连接关系示意图，图2为本实用新型的一种具体实施方式中晶圆清洁装置的结构示意图示意图，图3为本实用新型的一种具体实施方式中控制单元与其他器件的连接关系示意图。

在该具体实施方式中，提供了一种晶圆清洁装置，设置有至少两个清洁位205，能够同时清洁至少两片晶圆200，还包括：至少两个喷淋单元101，分别设置到各个所述清洁位205，以分别向各个清洁位205放置的晶圆200喷淋液体，且各喷淋单元101均包括一第一液路通断控制模块104，以控制所述喷淋单元101内液路的通断。

该具体实施方式中的晶圆清洁装置的喷淋单元101能够各自控制自身的喷淋情况，因此在同时清洁多个晶圆200时，可以分别对清洁各个晶圆200的喷淋单元101进行控制，使得没有清洁晶圆200的喷淋单元101不会与其他正在清洁晶圆200的喷淋单元101一起喷淋清洗液，减少了清洗晶圆200过程中的清洗液的损耗，降低了晶圆200的生产成本。

在一种具体实施方式中，所述晶圆清洁装置还包括：控制单元301，连接至所述第一液路通断控制模块104，以控制所述喷淋单元101的喷淋。

在一种具体实施方式中，所述控制单元301包括单片机、微控制器以及可编程逻辑器件中的至少一种。

在一种具体实施方式中，还包括液体源102，与所述喷淋单元101连通，为所述喷淋单元101提供喷淋的液体，且所述喷淋单元101包括：至少两个喷嘴206，通过连接管路连通至所述液体源102，用于喷淋液体；所述第一液路通断控制模块104设置在所述连接管路上，控制所述连接管路的通断。

在一种具体实施方式中，所述晶圆清洁装置用于清洁进行过化学机械研磨的晶圆200，此时，所述晶圆200表面可能附着有较多的难溶杂质，需要由所述喷淋单元101向所述晶圆200表面喷酸，来溶解所述晶圆200表面不溶的杂质。这时，所述液体源102可以为氢氟酸源。

在一种具体实施方式中，所述喷嘴206为高压喷嘴，自所述喷嘴206喷出的液体有一定的喷射力度。在通过液体的化学性质来清洁所述晶圆200表面的同时，还能够借助所述液体被喷射到所述晶圆200表面时的力度，将晶圆200表面一部分附着的杂质冲刷掉，从而起到更好的清洁作用。

在一种具体实施方式中，当所述喷淋单元101具有多个喷嘴206时，所述喷淋单元101包括至少两条喷淋支路201，所述喷嘴206分布于所述两条喷淋支路201上。在一种具体实施方式中，所述喷淋单元101的喷嘴206均匀分布在所述喷淋支路201上，并且所有喷淋支路201通过一条总管连通到所述液体源102。

在一种具体实施方式中，所述清洁位205包括晶圆放置位以放置晶圆200，各条所述喷淋支路201的长度方向相互平行，并且相对设置于所述清洁位205的晶圆放置位的两侧。

在图1所示的具体实施方式中，所述晶圆放置位是竖直的，所述晶圆200放置到所述晶圆放置位时，也是竖直放置的。在该具体实施方式中，所述喷淋单元101包括两条喷淋支路201，且所述两条喷淋支路201分别设置于所述晶圆200的两侧，其中第一喷淋支路201的喷嘴206均朝向所述晶圆200的正面，第二喷淋支路201的喷嘴206均朝向所述晶圆200的背面，且两条喷淋支路201的喷嘴206位置相对，并关于所述晶圆放置位所在的平面对称。

在一些具体实施方式中，所述喷淋单元101的所有喷嘴206还可以有其他的分布方式，比如分布到3条以上的喷淋支路201上。并且，所述喷淋单元101的所有喷嘴206在所述喷淋支路201上的分布，可以是均匀的，也可以是不均匀的。当所述喷淋单元101的所有喷嘴206在所述喷淋支路201上的分布不均匀时，可以是基于以下规则进行喷嘴206的分布：在清洁重点区域设置更多、更密集的喷嘴206，而在非清洁重点区域设置较少的喷嘴206。这样，就可以保证重点区域的清洁效果。

在一种具体实施方式中，所述晶圆清洁装置还包括滚轴清洁刷202，所述滚轴清洁刷202表面设置有凸出的清洁结构。在清洁晶圆200时，所述清洁结构与晶圆200表面接触，并随着所述滚轴清洁刷202的运动，与所述晶圆表面发生摩擦，从而起到清洁晶圆200的作用。并且，所述滚轴清洁刷202内部设置有管道，连通到去离子水源，所述滚轴清洁刷202表面还设置有通孔，与所述管道连通。这样，当所述去离子水从所述滚轴清洁刷202表面设置的通孔喷出时，就可以实现对所述滚轴清洁刷202的清洗作用。

在该具体实施方式中，一个清洁位205配备有两个滚轴清洁刷202，分别设置于晶圆200的两侧。在图2所示的具体实施方式中，两个滚轴清洁刷202分别清洁所述晶圆200的正面和反面，所述喷淋单元101的喷淋支路201的长度方向与所述滚轴清洁刷202的长度方向平行，并与晶圆200的表面平行。

在图2所述的具体实施方式中，所述喷淋支路201设置于所述滚轴清洁刷202上方，这样，自所述晶圆200表面上方流下的液体也可以清洁所述滚轴清洁刷202。实际上，可以根据需要设置所述喷淋支路201的具体位置。

在一种具体实施方式中，所述晶圆清洁装置还包括：第二液路通断控制模块103，设置在所述液体源102和所述喷淋单元101之间，用于控制所述液体源102与所述第一液路通断控制模块104之间的液路通断。

在图2所示的具体实施方式中，只要所述第二液路通断控制模块103关断，就没有液体能够通过并流至喷淋单元101。在需要对喷淋单元101进行拆解时，可以先关断所述第二液路通断控制模块103，使液体不再流入至所述喷淋单元101。这样，减少了对液体的浪费，更加方便对所述喷淋单元101的拆解。

在一种具体实施方式中，所述第一液路通断控制模块104包括第一调节阀207，所述第二液路通断控制模块103包括第二调节阀208以及第二流量计209，且所述第二调节阀208与第二流量计209均连接至所述控制单元301，由所述控制单元301根据所述第二流量计209的测量结果控制所述第二调节阀208的导通情况。

在一种具体实施方式中，所述第一调节阀207也连接至所述控制单元301，由所述控制单元301分别对所述第一调节阀207和第二调节阀208的导通状况进行控制。

在一种具体实施方式中，所述第一流量计204和第二流量计209均为质量流量计。实际上，也可根据需要设置所述第一流量计204和第二流量计209，如将所述第一流量计204和第二流量计209均设置成应变电阻式流量计等。在一些具体实施方式中，也可以将所述第一流量计204和第二流量计209设置成不同的流量计。

在一种具体实施方式中，所述喷淋单元101还包括流量比例控制模块105，所述流量比例控制模块105包括设置于第一液路通断控制模块104以及各个喷淋支路201前端之间的流量控制阀203，所述前端为所述喷淋支路201靠近所述第一液路通断控制模块104的一端。

在一种具体实施方式中，所述喷淋支路201的数目为两条，所述流量比例控制模块105还包括设置于其中一个喷淋支路201的前端和所述流量控制阀203之间的第一流量计204。

设置流量比例控制模块105的原因是，当具有多个喷淋支路201时，各个喷淋支路201喷淋的区域不同，有时需要对第一喷淋支路201喷淋的A区域进行大力喷淋，对第二喷淋支路201喷淋的B区域小力喷淋，在这种情况下，可通过设置流量比例控制模块105控制自第一液路通断控制模块104流出的液体分流至各个喷淋支路201的液体流量比例，使得各喷淋支路201喷出的液体的量不同。在该具体实施方式中，能够实现对喷淋区域的更灵活的控制，并且能够很好的减少液体的浪费，从而减少晶圆清洗成本。

在该具体实施方式中，所述喷淋支路201的数目为两条，因此所述流量控制阀203应当是可以调节两路喷淋支路201的流量比例的流量控制阀203，如三通阀，其中一端连通至所述第一液路通断控制模块104，另两端连通至两路喷淋支路201。在一些具体实施方式中，所述喷淋单元101包括三条以上所述喷淋支路201时，所述流量控制阀203就应当是可以调节三路以上喷淋支路201的液体流量比例的流量控制阀203，如四通阀等，其中一端连通至所述第一液路通断控制模块104，其他的端口分别连通至各路喷淋支路201。

在一种具体实施方式中，所述流量控制阀203为手动控制的阀门，用户根据所述第一流量计204的测量情况调整所述流量控制阀203，从而改变分流至各路喷淋支路201的液体流量的比例。在其他的具体实施方式中，所述流量控制阀203为电动控制的阀门。实际上，可根据需要设置所述流量控制阀203的具体结构。

在一种具体实施方式中，所述第一液路通断控制模块104、第二液路通断控制模块103以及流量比例控制模块均与所述控制单元301相连接，由所述控制单元301分别控制第一液路通断控制模块104、第二液路通断控制模块103以及流量比例控制模块。例如，所述控制单元301可以控制所述第二液路通断控制模块103导通，有液体自所述第二液路通断控制模块103通过，流至所述第一液路通断控制模块104。若此时控制所述第一液路通断控制模块104关断，则液体无法自所述第一液路通断控制模块104流通到流量比例控制模块105，所述喷嘴206不喷淋液体。

在该具体实施方式中，关断所述第一液路通断控制模块104以及第二液路通断控制模块103中的任何一个，都会导致喷淋支路201中无液体流出。只有当第一液路通断控制模块104以及第二液路通断控制模块103均处于开启状态时，所述喷淋支路201才能够顺利喷出液体，对晶圆200进行清洗。

液体经过第二液路通断控制模块103、第一液路通断控制模块104流至所述流量比例控制模块105时，所述流量比例控制模块105的流量控制阀203对流至各个喷淋支路201的液体流量比例进行控制，使得连接至同一个流量控制阀203的各个喷淋支路201流出的液体的量可以是不同的。

在一种具体实施方式中，当所述流量控制阀203为电控的阀门时，所述第二液路通断控制模块103以及流量比例控制模块105均连接有闭环控制单元301，该闭环控制单元301连接至所述控制单元301。所述闭环控制单元301可以将所述第二流量计209检测到的自第二调节阀208流出的液体的流量反馈给所述控制单元301，由所述控制单元301根据所述流量对所述第二调节阀208进行反馈控制，使自第二调节阀208流出的液体的流量更加贴合预设的第一流量。所述闭环控制单元301还可以将所述第一流量计204检测到的自所述流量控制阀203流入至某一路喷淋支路201的液体的流量反馈给所述控制单元301，由所述控制单元301根据所述流量对所述流量控制阀203进行反馈控制，使自所述流量控制阀203流出的液体的流量更加贴合预设的第二流量。

需要注意的是，当只具有两条喷淋支路201时，所述第一流量为第二流量与流出至另一喷淋支路201的液体的第三流量的和，因此在只具有两条喷淋支路201的情形中，只需要在其中一条喷淋支路201的前端设置第一流量计204。当具有N(N为大于2的整数)条喷淋支路201时，所述第一流量为流入至各条喷淋支路201的流量的总和，因此，至少需要在N-1条喷淋支路201的前端设置所述第一流量计204，以使得所述控制单元301能够获知流出至各个喷淋支路201的流量。

在一种具体实施方式中，所述闭环控制单元301为PID控制单元301，所述PID控制单元301(比例-积分-微分控制单元301)是一个在工业控制应用中常见的反馈回路部件，由比例单元P、积分单元I和微分单元D组成。PID控制的基础是比例控制；积分控制可消除稳态误差，但可能增加超调；微分控制可加快大惯性系统响应速度以及减弱超调趋势。

实际上，也可根据需要设置所述闭环控制单元301的具体构造，并不以上述PID控制单元301为限。

在一种具体实施方式中，还包括至少两个检测单元302，分别设置到各个清洁位205，并连接至所述控制单元301，用于检测所述清洁位205是否放置有晶圆200。在所述清洁位205设置检测单元302是为了及时检测到所述清洁位205是否放置有晶圆200，一旦没有，则所述检测单元302上发一信号至所述控制单元301，由所述控制单元301控制相应的喷淋单元101停止对没有放置晶圆200的清洁位205的喷淋。

这样，所述晶圆清洁装置可以及时停止对未放置有晶圆200的清洁位205的喷淋，起到节省喷淋液的作用。

在一种具体实施方式中，所述检测单元302包括红外传感器、光敏传感器、摄像头中的至少一种。实际上，可根据需要设置所述检测单元302的具体结构。

在一种具体实施方式中，所述检测单元302只包括摄像头时，所述摄像头朝向清洁位205的晶圆放置位放置，采集该晶圆放置位的图像。在该具体实施方式中，所述检测单元302将采集到的图像上传到所述控制单元301，由所述控制单元301对图像进行分析，获取对该清洁位205的晶圆200放置情况的判断。

在该具体实施方式中，所述控制单元301内存储有图像识别分析程序，是图像识别分析程序的存储媒介。

在所述检测单元302采用红外传感器、光敏传感器等能直接将清洁位205的晶圆200放置情况转换为电信号的传感器时，所述控制单元301内无需内置所述图像识别分析程序。

在该具体实施方式中，所述控制单元301应当有识别其接收到的信号的来源的能力。在一种具体实施方式中，预先设置各个清洁位205放置的传感器在检测到清洁位205内有晶圆200时产生的第一信号，以及各个清洁位205放置的传感器在检测清洁位205内没有放置晶圆200时产生的第二信号，使各个传感器的第一、二信号各不相同，并将设置的各个传感器的第一、二信号传送给所述控制单元301预存，使所述控制单元301在接收到来自各个传感器的第一或第二信号时，能够根据接收到的第一信号或第二信号判断每个清洁位205的晶圆200放置情况。

以下提供一个实施例，来说明怎样对现有的晶圆清洁装置进行改造，来获取上述具体实施方式中的晶圆清洁装置。

在该实施例中，包括以下步骤：

在现有的晶圆清洁装置的关机状态下，将现有的晶圆清洁装置中所有液体、化学品等都清空；

拆分现有的晶圆清洁装置中喷嘴206与液体源102之间的连接管路，并在液体源102与喷嘴206之间设置第一液路通断控制模块104，构成喷淋单元101，并在喷淋单元101与液体元之间设置第二液路通断控制模块103，在所述喷淋支路201和第一液路通断控制模块104之间设置流量比例控制模块105；

将所述第一、二液路通断控制模块以及流量比例控制模块105连接到现有的晶圆清洁装置的控制单元301；

在现有的晶圆清洁装置的各个清洁位205设置检测单元302，以获取该清洁位205的晶圆200放置状况，并将所述检测单元302连接到所述控制单元301；

更新现有的晶圆清洁装置的控制单元301中的控制软件，并对更新后的控制软件进行测试。

在该实施例中，所述控制单元301的控制包括：获取各个清洁位205的晶圆200放置状态，并控制未放置晶圆200的清洁位205对应的喷淋支路201无液体流入，使该喷淋支路201上的喷嘴206不会喷出液体，并控制放有晶圆200的清洁位205对应的喷淋支路201有液体流入，使该喷淋支路201上的喷嘴206喷出液体，对该清洁位205上放置的晶圆200进行清洁。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种晶圆清洁装置，设置有至少两个清洁位，能够同时清洁至少两片晶圆，其特征在于，还包括：

至少两个喷淋单元，分别设置到各个所述清洁位，以分别向各个清洁位放置的晶圆喷淋液体，且各喷淋单元均包括一第一液路通断控制模块，以控制所述喷淋单元内液路的通断。

2.根据权利要求1所述的晶圆清洁装置，其特征在于，还包括：

控制单元，连接至所述第一液路通断控制模块，以控制所述喷淋单元的喷淋。

3.根据权利要求2所述的晶圆清洁装置，其特征在于，还包括液体源，与所述喷淋单元连通，为所述喷淋单元提供喷淋的液体，且所述喷淋单元包括：至少两个喷嘴，通过连接管路连通至所述液体源，用于喷淋液体；

所述第一液路通断控制模块设置在所述连接管路上，控制所述连接管路的通断。

4.根据权利要求3所述的晶圆清洁装置，其特征在于，还包括：

第二液路通断控制模块，设置在所述液体源和所述喷淋单元之间，用于控制所述液体源与所述第一液路通断控制模块之间的液路通断；

所述喷淋单元包括至少两条喷淋支路，所述喷嘴分布于所有所述喷淋支路上。

5.根据权利要求4所述的晶圆清洁装置，其特征在于，所述清洁位包括晶圆放置位以放置晶圆，各条所述喷淋支路的长度方向相互平行，并且相对设置于所述清洁位的晶圆放置位的两侧。

6.根据权利要求5所述的晶圆清洁装置，其特征在于，所述喷淋单元还包括流量比例控制模块，所述流量比例控制模块包括设置于第一液路通断控制模块以及各个喷淋支路前端之间的流量控制阀，所述前端为所述喷淋支路靠近所述第一液路通断控制模块的一端。

7.根据权利要求6所述的晶圆清洁装置，其特征在于，所述喷淋支路的数目为两条，所述流量比例控制模块还包括设置于其中一个喷淋支路的前端和所述流量控制阀之间的第一流量计。

8.根据权利要求7所述的晶圆清洁装置，其特征在于，所述第一液路通断控制模块包括第一调节阀，所述第二液路通断控制模块包括第二调节阀以及第二流量计，且所述第二调节阀与第二流量计均连接至所述控制单元，由所述控制单元根据所述第二流量计的测量结果控制所述第二调节阀的导通情况。

9.根据权利要求2所述的晶圆清洁装置，其特征在于，还包括至少两个检测单元，分别设置到各个清洁位，并连接至所述控制单元，用于检测所述清洁位是否放置有晶圆。

10.根据权利要求9所述的晶圆清洁装置，其特征在于，所述检测单元包括红外传感器、光敏传感器、摄像头中的至少一种。

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