CN217114319U - 一种化学液含水量控制装置及补水系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种化学液含水量控制装置及补水系统，其中控制装置包括机械臂和喷淋水槽，机械臂包括抓取机械手和升降机构，升降机构带动抓取机械手上下运动，喷淋水槽内设置喷水管，抓取机械手下降至喷淋水槽内时，喷水管的出水端向抓取机械手喷淋水；补水系统还包括化学液工位槽，化学液含水量控制装置中的抓取机械手将喷淋水的晶圆转运至化学液工位槽内。控制装置安装在化学液工作机台旁，晶圆被输送至化学液工位槽前，先通过控制装置预先对晶圆表面喷淋水，然后再送入化学液工位槽进行处理，晶圆表面的喷淋水可以有效对化学液含水量进行补充，减缓化学液含水量的下降速度，可延长化学液的使用周期，避免含水量下降影响残留物处理效果。

Description

一种化学液含水量控制装置及补水系统

技术领域

本实用新型涉及半导体制造设备，具体是指一种化学液含水量控制装置及补水系统。

背景技术

半导体器件制造过程中，有很多工序都会涉及到化学液的使用，如晶圆清洗工序或者光刻胶的去除工序，通常都会使用到一些化学液来去除晶圆表面的残留物，如EKC溶液。EKC溶液是一种残留物去除液，通常主要成分包括羟胺、乙醇、邻苯二酚以及水。这些含水的化学液中的水作为一种反应物存在，水含量会随着化学液使用频次的增加而逐渐减少。经过测算，对于尚未使用的新EKC溶液，其含水量约为25%左右，以晶圆的光刻胶去除工序为例，一槽新配置的EKC溶液，随着处理晶圆数量的增多，其含水量从初始25%左右逐渐下降，当含水量下降至约15%左右时，就会造成晶圆表面的光刻胶去除不干净，令晶圆表面残留物增多，必须更换新的EKC溶液。目前，还没有很好的监测化学液含水量的有效手段，通常只能依赖于经验值设定，即通过实际使用情况记录下化学液的使用周期和所能处理的晶圆数量，尽量控制在含水量下降至15%前进行化学液的更换，以确保不影响晶圆表面残留物的去除效果。

为了有效延长化学液的使用周期，在有效使用周期内能够处理更多数量的晶圆，以便降低半导体的制造成本，发明人设计了一种化学液含水量控制装置，本案由此而生。

实用新型内容

本实用新型首先公开一种化学液含水量控制装置，能够将晶圆送入化学液工位槽前预先对晶圆表面喷淋水，通过晶圆表面的喷淋水对化学液含水量进行补充，具体采用如下技术方案来实现：

一种化学液含水量控制装置，包括机械臂以及喷淋水槽，所述机械臂包括抓取机械手以及驱动抓取机械手上下运动的升降机构，喷淋水槽内设置喷水管，喷水管的出水端用于向抓取机械手喷淋水。

进一步，所述喷水管的进水端与进水管连接，进水管上安装进水阀门。

进一步，所述进水管的进水阀门至喷水管的进水端之间安装流量计。

进一步，所述喷淋水槽的侧壁上安装光纤传感器，光纤传感器的触发信号用于控制进水阀门的开启。

进一步，所述抓取机械手上安装用于检测抓取机械手下降位置的位置传感器，位置传感器的触发和光纤传感器的触发用于控制进水阀门的开启。

进一步，所述位置传感器采用接近式传感器。

进一步，所述机械臂还包括轨道、滑块以及水平驱动机构，抓取机械手通过滑块安装在轨道上，水平驱动机构带动滑块沿轨道水平移动。

进一步，所述喷淋水槽底部设有排水口，排水口连接排水管。

本实用新型还公开一种化学液含水量补水系统，包括上述化学液含水量控制装置以及设置在喷淋水槽一侧的化学液工位槽，化学液含水量控制装置中的抓取机械手用于将喷淋水的晶圆转运至化学液工位槽内。

本实用新型所设计的化学液含水量控制装置适用于半导体制造中的化学液工作机台，通常化学液工作机台上设有多个化学液工位槽，半导体晶圆在制程中需经过多道化学液的处理。为了有效控制每个化学液工位槽内化学液的含水量下降速度，可将本实用新型所设计的含水量控制装置安装在化学液工作机台旁，在晶圆经过每一道化学液工位槽内化学液处理前，都通过含水量控制装置预先对晶圆表面喷淋水，晶圆被输送至化学液工位槽内时，晶圆表面的喷淋水可以有效对化学液含水量进行补充，减缓化学液中含水量的下降速度，这样就延长了化学液的使用周期，也可避免因含水量下降造成的化学液处理效果的下降。

附图说明

图1为本实用新型实施例中化学液补水系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

本实施例公开一种化学液含水量补水系统，如图1所示，该补水系统包括半导体制造中常使用的化学液工作机台以及本实用新型所设计的化学液含水量控制装置。其中，化学液工作机台上通常设有多个化学液工位槽10，每个化学液工位槽10可用于盛放不同的化学液，也可以盛放相同的化学液，具体可视半导体器件工艺的需求而定。化学液含水量控制装置安装在化学液工作机台一侧，其主要作用是将晶圆输送至每个化学液工位槽10内之前，预先对晶圆表面喷淋水，该喷淋水被带入化学液工位槽10内，可以起到对化学液含水量的补水作用。

特别是在晶圆的光刻工序中，晶圆表面的光刻胶的去除需通过多道化学液的处理才能将晶圆表面的残留物去除干净。目前的去除方式通常采用三道EKC溶液进行处理，即依次浸泡EKC1、EKC2、EKC3溶液。在现有的工艺制程中，通常利用机械臂将晶圆从机台承载盘上抓取取出，然后由机械臂将晶圆送入到每道化学液工位槽10中，由于化学液工位槽10中都盛放有化学液，用于抓取晶圆的机械臂很难保持干燥状态。因此，通常会在工作机台上设置一个交接槽，由第一机械臂先从承载盘上抓取晶圆后将其放入交接槽内的晶圆器具中，晶圆器具可以放置多片晶圆，然后由第二机械臂将盛放有晶圆的器具从交接槽内抓取并输送至化学液工位槽10内，这样可以保证第一机械臂始终保持干燥状态。关于第一机械臂的晶圆抓取部分为现有设备结构，本实施例中不过多展开介绍，下面重点介绍在交接槽处增设的喷淋水装置。

本实施例是利用现有工作机台上的交接槽作为喷淋水槽4，在喷淋水槽4内加装两个对向设置的喷水管5，喷水管5的底部为进水端连接外部进水管3，进水管3连接水源，对于半导体制程中使用的水普遍为超纯水。在进水管3上安装进水阀门1，进水阀门1和喷水管5进水端之间的进水管3上安装流量计2。喷水管5顶部为出水端，出水端可以仅开设出水孔，也可以安装喷嘴。两个对向设置的喷水管5之间的空间用于供第二机械臂端部的抓取机械手8上下运动。第二机械臂包括轨道6、沿轨道6水平滑动的滑块7、驱动滑块7滑动的水平驱动机构、与滑块7连接的抓取机械手8、驱动抓取机械手8上下升降的升降机构。抓取机械手8可以将放置在喷淋水槽4内的晶圆器具抓取起来并上下移动，能实现抓取的机械手结构有很多，本实施例并不限定该抓取机械手8的具体结构，因为在现有半导体生产设备中已有很多能够用于抓取的机械手结构，只要能实现本实用新型的抓取目的的所有现有机械手结构均适用本实施例。而用于驱动滑块7水平滑动的水平驱动机构以及驱动抓取机械手8上下升降的升降机构，其具体实现结构本实施例也不作进一步限制，因为现有机械设备中能实现这种功能的驱动机构有很多种，只要能实现其目的即可，图1中也是仅给出了简化图的示意，并未提供具体的机械结构。

上述已经介绍了喷淋水槽4原本为第一机械臂和第二机械臂的交接槽，其目的是为了保障第一机械臂的干燥状态，虽然本实施例中将其作为喷淋水的承接槽使用，但为了仍能达到令第一机械臂干燥的目的，喷淋水槽4的底部开设排水口，排水口连接排水管，避免流下的喷淋水积蓄影响第一机械臂的干燥状态。为了有效控制喷水管5的自动出水，本实施例还在喷淋水槽4的对向侧壁上安装了光纤传感器9，一旦第二机械臂上的抓取机械手8下降至光纤传感器9安装高度时，光纤传感器9触发信号给控制系统，从而由控制系统打开进水阀门1，令喷水管5的出水端开始向抓取机械手8上的晶圆喷淋水，喷水量可以通过流量计2来监测，所使用的进水阀门1可以选用能够控制阀门开合度大小的现有阀门类型，以便调节出水量大小。

本实施例在对喷淋水信号控制的电气原理方案设计上，为了令第一机械臂向喷淋水槽4内放置晶圆时不触发喷淋水信号，还在第二机械臂的抓取机械手8上安装了位置传感器，该位置传感器采用接近式传感器，当抓取机械手8向下移动第一次经过光纤传感器9位置时，虽然光纤传感器9信号被触发，但由于控制系统没有收到位置传感器的触发信号，并不启动命令打开进水阀门1；随着抓取机械手8的继续向下移动，接近式传感器距离喷淋水槽4底部距离越近，位置传感器信号被触发反馈给控制系统，控制系统接收到光纤传感器9和位置传感器的触发信号后开启进水阀门1。

关于化学液如EKC溶液在现有工艺中使用阶段含水量的测算具体如下：以化学液工位槽10的容积为10升来测算，装满该工位槽的EKC溶液其初始含水量约在7.5升左右，含水比例为25%；目前工艺制程中化学液的使用次数为80次换新，每次处理50片晶圆，大概使用1次可消耗含水量30毫升，使用80次后，EKC溶液含水量下降至4.5升，此时含水比例约为15%不能继续使用下去了。但使用本实施例上述补水系统后，经过实际测算，80次使用下来后，其含水量约为20%，由此可见本实用新型的技术方案的确能够减缓含水量的下降速度，从而达到减少化学液换新的频次，令制造成本得以降低。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种化学液含水量控制装置，其特征在于：包括机械臂以及喷淋水槽，所述机械臂包括抓取机械手以及驱动抓取机械手上下运动的升降机构，喷淋水槽内设置喷水管，喷水管的出水端用于向抓取机械手喷淋水。

2.根据权利要求1所述的一种化学液含水量控制装置，其特征在于：所述喷水管的进水端与进水管连接，进水管上安装进水阀门。

3.根据权利要求2所述的一种化学液含水量控制装置，其特征在于：所述进水管的进水阀门至喷水管的进水端之间安装流量计。

4.根据权利要求2所述的一种化学液含水量控制装置，其特征在于：所述喷淋水槽的侧壁上安装光纤传感器，光纤传感器的触发信号用于控制进水阀门的开启。

5.根据权利要求4所述的一种化学液含水量控制装置，其特征在于：所述抓取机械手上安装用于检测抓取机械手下降位置的位置传感器，位置传感器的触发和光纤传感器的触发用于控制进水阀门的开启。

6.根据权利要求5所述的一种化学液含水量控制装置，其特征在于：所述位置传感器采用接近式传感器。

7.根据权利要求1所述的一种化学液含水量控制装置，其特征在于：所述机械臂还包括轨道、滑块以及水平驱动机构，抓取机械手通过滑块安装在轨道上，水平驱动机构带动滑块沿轨道水平移动。

8.根据权利要求1所述的一种化学液含水量控制装置，其特征在于：所述喷淋水槽底部设有排水口，排水口连接排水管。

9.一种化学液含水量补水系统，其特征在于：包括如权利要求1至8任一所述化学液含水量控制装置以及设置在喷淋水槽一侧的化学液工位槽，化学液含水量控制装置中的抓取机械手用于将喷淋水的晶圆转运至化学液工位槽内。

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