CN218049331U - 一种半导体晶圆清洗系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种半导体晶圆清洗系统，包括清洗槽、水浴槽、超声震板、U形槽、第一进水管道、第二进水管道、第一输液机构、第二输液机构、外循环机构，第一输液机构包括第一计量桶、第一计量泵、第一排液阀，第二输液机构包括第二计量桶、第三排液阀，外循环机构包括外循环输出通道、循环泵、外循环回流通道，外循环输出通道包括第一分支通道和第二分支通道，外循环回流通道包括第四排液阀、过滤器、管道加热器、排液管。该半导体晶圆清洗系统能够对半导体晶圆进行超声清洗，利用外循环技术使得清洗槽内的清洗液始终保持一定的浓度以及洁净度，从而保证清洗效果，最大限度避免晶圆表面被损伤，实施效果好。

Description

一种半导体晶圆清洗系统

技术领域

本实用新型涉及一种半导体晶圆清洗系统，属于半导体晶圆清洗技术领域。

背景技术

超声波清洗是利用超声波在液体中的空化作用、加速度作用及直进流作用对液体和污物直接、间接的作用，使污物层被分散、乳化、剥离而达到清洗目的。目前所用的超声波清洗机中，空化作用和直进流作用应用得更多。

目前，对半导体晶圆的超声清洗通常都是使用超声波清洗槽进行超声清洗，在清洗的过程中，使用酸液、碱液等清洗液。例如，对氧化膜系膜用氟化氢酸液蚀刻，TI等金属膜系膜用氢氟酸和硝酸的混合药液等蚀刻。而对半导体晶圆(如硅片)的清洗，首先是粒子去除(清洗)，通常使用化学溶液是氨和双氧水的混合液。被称为亚马逊混比率、液体温度、清洗时间等为各公司的技术诀窍但是，一般为氨:过氧化氢:纯水＝1:(1～10):(20-100)，温度为40～70℃。使用的清洗时间依据是否使用超声清洗，为30秒～10分钟。

而目前在超声波清洗槽中进行超声清洗，随着清洗时间的延长，超声波清洗槽内的药液杂质越来越多，严重影响清洗效果，严重的情况下，甚至会导致晶圆表面被损伤。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术存在的不足，提供了一种半导体晶圆清洗系统，具体技术方案如下：

一种半导体晶圆清洗系统，包括清洗槽、水浴槽、安装在水浴槽底部的超声震板、套设在清洗槽上部外围的U形槽、用来给清洗槽进水的第一进水管道、用来给水浴槽进水的第二进水管道、第一输液机构、第二输液机构、外循环机构，第一输液机构包括第一计量桶、第一计量泵、第一排液阀，第一计量泵的输入端与第一计量桶的内腔连通，第一计量泵的输出端与第一排液阀的输入端连通，第一排液阀的输出端与清洗槽的内腔连通；第二输液机构包括第二计量桶、第三排液阀，第三排液阀的输入端与第二计量桶的内腔连通，第三排液阀的输出端与清洗槽的内腔连通；外循环机构包括外循环输出通道、循环泵、外循环回流通道，外循环输出通道包括第一分支通道和第二分支通道，第一分支通道的输入端与清洗槽的内腔连通，第一分支通道的输出端与循环泵的输入端连通，第二分支通道的输入端与U形槽的内腔连通，第二分支通道的输出端与循环泵的输入端连通；外循环回流通道包括第四排液阀、过滤器、管道加热器、设置在清洗槽内部的排液管，第四排液阀的输入端与循环泵的输出端连通，第四排液阀的输出端与过滤器的输入端连通，过滤器的输出端与管道加热器的输入端连通，管道加热器的输出端与排液管的内腔连通。

作为上述技术方案的改进，还包括排废机构，所述排废机构第五排液阀和第六排液阀，所述第五排液阀的输入端与循环泵的输出端连通，所述第六排液阀的输入端与循环泵的输出端连通。

作为上述技术方案的改进，所述排液管设置有最少两组，所述排液管的侧壁设置有多个喷射孔，所述喷射孔处的喷射方向呈斜向下设置。

作为上述技术方案的改进，所述喷射孔的轴线与竖直方向之间的夹角为α，35°≤α≤60°。

作为上述技术方案的改进，所述第一输液机构还包括第二排液阀，所述第一计量桶的桶底设置有与第二排液阀的输入端相连通的通孔，所述第二排液阀的输出端与清洗槽的内腔连通。

作为上述技术方案的改进，所述第一输液机构还包括用来对第一计量桶进液的第一进液管道。

作为上述技术方案的改进，所述第二输液机构还包括用来对第二计量桶进液的第二进液管道。

作为上述技术方案的改进，所述清洗槽的内壁为镜面结构，所述水浴槽的内壁为镜面结构。

本实用新型所述半导体晶圆清洗系统能够对半导体晶圆进行超声清洗，利用外循环技术使得清洗槽内的清洗液始终保持一定的浓度以及洁净度，从而保证清洗效果，最大限度避免晶圆表面被损伤，实施效果好。

附图说明

图1为本实用新型所述半导体晶圆清洗系统的原理示意图；

图2为本实用新型所述排液管的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例1

如图1所示，所述半导体晶圆清洗系统，包括清洗槽10、水浴槽12、安装在水浴槽12底部的超声震板13、套设在清洗槽10上部外围的U形槽 11、用来给清洗槽10进水的第一进水管道40、用来给水浴槽12进水的第二进水管道70、用来给清洗槽10输送第一清洗液的第一输液机构、用来给清洗槽10输送第二清洗液的第二输液机构、外循环机构，所述U形槽11的横截面为U形结构，所述第一输液机构包括第一计量桶50、第一计量泵 51、第一排液阀52，所述第一计量泵51的输入端与第一计量桶50的内腔连通，所述第一计量泵51的输出端与第一排液阀52的输入端连通，所述第一排液阀52的输出端与清洗槽10的内腔连通；所述第二输液机构包括第二计量桶60、第三排液阀61，所述第三排液阀61的输入端与第二计量桶60的内腔连通，所述第三排液阀61的输出端与清洗槽10的内腔连通；所述外循环机构包括外循环输出通道、循环泵23、外循环回流通道20，所述外循环输出通道包括第一分支通道26和第二分支通道27，所述第一分支通道26的输入端与清洗槽10的内腔连通，所述第一分支通道26的输出端与循环泵23的输入端连通，所述第二分支通道27的输入端与U形槽11的内腔连通，所述第二分支通道27的输出端与循环泵23的输入端连通；所述外循环回流通道20包括第四排液阀25、过滤器24、管道加热器22、设置在清洗槽10内部的排液管21，所述第四排液阀25的输入端与循环泵23 的输出端连通，所述第四排液阀25的输出端与过滤器24的输入端连通，所述过滤器24的输出端与管道加热器22的输入端连通，所述管道加热器 22的输出端与排液管21的内腔连通。

其中，清洗槽10的槽口高度小于U形槽11的槽口高度，这使得清洗槽10内的清洗液会溢流到U形槽11的内部，在清洗槽10内产生的固体废物会随着水流外溢至U形槽11内，使得清洗槽10内的清洗液始终保持一定的浓度以及洁净度，从而保证清洗效果，最大限度避免晶圆表面被损伤。

水浴槽12进水后，清洗槽10的槽底位于水浴槽12的内部，水浴槽12 与超声震板13构成现有的超声波清洗槽，通过介质水向清洗槽10内传递超声波，从而进行超声清洗；如此设计，避免水浴槽12被清洗液污染，提高水浴槽12与超声震板13的使用寿命。

通过第一进水管道40向清洗槽10进水，通过第二进水管道70给水浴槽12进水，第一进水管道40与第二进水管道70和水源连通。

在本实施例中，第一清洗液选双氧水，其中，所述第一输液机构还包括用来对第一计量桶50进液的第一进液管道54，第一进液管道54与双氧水储存罐连通。第一清洗液选氨水，其中，所述第二输液机构还包括用来对第二计量桶60进液的第二进液管道62，第二进液管道62与氨水储存罐连通。

打开第三排液阀61，控制第三排液阀61的开度，第二计量桶60内的氨水排放至清洗槽10内；因为氨水比例通常都是固定的，双氧水的比例需要调节，因此，采用第一计量泵51与第一排液阀52配合，从第一计量桶 50内将双氧水定量排放至清洗槽10内。由于在清洗槽10内有超声振动，也就可以完成混合，从而使得清洗槽10内完成清洗液的配制。

当将半导体晶圆放入到清洗槽10内在清洗液以及超声振动的作用下，进行清洗，清洗过程中，为保持流动性，开启循环泵23，清洗槽10内位于下方的清洗液通过第一分支通道26被过滤器24将固体杂质过滤后，再被管道加热器22加热之后，被输送到排液管21，最终排到清洗槽10内。其中，管道加热器22可选现有的，如盐城市航瑞电热机械有限公司的液体耐腐蚀管道加热器。另外，同理，U形槽11内位于下方的清洗液通过第二分支通道27被过滤器24将固体杂质过滤后，再被管道加热器22加热之后，被输送到排液管21，最终排到清洗槽10内。如此，外侧外循环，从而保证清洗槽10内被清洗出来的杂质能够被过滤器24给滤掉，从而提高清洗效果。

在一些实施例中，为防止U形槽11发生漏液导致地板被腐蚀，通过在水浴槽12的外周设置有环形槽14，用来接漏液。

实施例2

所述半导体晶圆清洗系统，还包括排废机构，所述排废机构第五排液阀31和第六排液阀32，所述第五排液阀31的输入端与循环泵23的输出端连通，所述第六排液阀32的输入端与循环泵23的输出端连通。

在排废时，关闭第四排液阀25，在循环泵23的驱动下，当清洗液中氢氧根离子的浓度低于设定值(如0.1mol/L)时，打开第五排液阀31进行排液；当清洗液中氢氧根离子的浓度大于设定值(如0.1mol/L)时，打开第六排液阀32进行排液。

实施例3

如图2所示，所述排液管21设置有最少两组，所述排液管21的侧壁设置有多个喷射孔211，所述喷射孔211处的喷射方向呈斜向下设置。

排液管21内的液体从喷射孔211处喷射到清洗槽10内，喷射孔211 处的喷射方向呈斜向下设置，这使得往上翻液比较均匀；尤其是，所述喷射孔211的轴线与竖直方向之间的夹角为α，35°≤α≤60°，效果最好。

实施例4

所述第一输液机构还包括第二排液阀53，所述第一计量桶50的桶底设置有与第二排液阀53的输入端相连通的通孔，所述第二排液阀53的输出端与清洗槽10的内腔连通。

在一些厂家，为提高清洗效果，在使用氨水与双氧水混合液进行清洗之后，还使用双氧水对半导体晶圆进行二次清洗，此时，可只通过打开第二排液阀53，向清洗槽10内放入双氧水，从而进行后续清洗作业。

实施例5

所述清洗槽10的内壁为镜面结构，所述水浴槽12的内壁为镜面结构。采用单镜面，使用电解抛光；清洗槽10和水浴槽12的内壁是镜面，洁净度好，不会有杂质析出，也不会残留杂质，耐腐蚀也相对好一些。

在上述实施例中，所述第一进液管道54、第二进液管道62、第一进水管道40、第二进水管道70、第一分支通道26、第二分支通道27可根据需要，通过在管道处安装阀门，来控制管道的通、断。

所述半导体晶圆清洗系统能够对半导体晶圆进行超声清洗，利用外循环技术使得清洗槽10内的清洗液始终保持一定的浓度以及洁净度，从而保证清洗效果，最大限度避免晶圆表面被损伤，实施效果好。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种半导体晶圆清洗系统，其特征在于：包括清洗槽(10)、水浴槽(12)、安装在水浴槽(12)底部的超声震板(13)、套设在清洗槽(10)上部外围的U形槽(11)、用来给清洗槽(10)进水的第一进水管道(40)、用来给水浴槽(12)进水的第二进水管道(70)、第一输液机构、第二输液机构、外循环机构，第一输液机构包括第一计量桶(50)、第一计量泵(51)、第一排液阀(52)，第一计量泵(51)的输入端与第一计量桶(50)的内腔连通，第一计量泵(51)的输出端与第一排液阀(52)的输入端连通，第一排液阀(52)的输出端与清洗槽(10)的内腔连通；第二输液机构包括第二计量桶(60)、第三排液阀(61)，第三排液阀(61)的输入端与第二计量桶(60)的内腔连通，第三排液阀(61)的输出端与清洗槽(10)的内腔连通；外循环机构包括外循环输出通道、循环泵(23)、外循环回流通道(20)，外循环输出通道包括第一分支通道(26)和第二分支通道(27)，第一分支通道(26)的输入端与清洗槽(10)的内腔连通，第一分支通道(26)的输出端与循环泵(23)的输入端连通，第二分支通道(27)的输入端与U形槽(11)的内腔连通，第二分支通道(27)的输出端与循环泵(23)的输入端连通；外循环回流通道(20)包括第四排液阀(25)、过滤器(24)、管道加热器(22)、设置在清洗槽(10)内部的排液管(21)，第四排液阀(25)的输入端与循环泵(23)的输出端连通，第四排液阀(25)的输出端与过滤器(24)的输入端连通，过滤器(24)的输出端与管道加热器(22)的输入端连通，管道加热器(22)的输出端与排液管(21)的内腔连通。

2.根据权利要求1所述的一种半导体晶圆清洗系统，其特征在于：还包括排废机构，所述排废机构第五排液阀(31)和第六排液阀(32)，所述第五排液阀(31)的输入端与循环泵(23)的输出端连通，所述第六排液阀(32)的输入端与循环泵(23)的输出端连通。

3.根据权利要求1所述的一种半导体晶圆清洗系统，其特征在于：所述排液管(21)设置有最少两组，所述排液管(21)的侧壁设置有多个喷射孔(211)，所述喷射孔(211)处的喷射方向呈斜向下设置。

4.根据权利要求3所述的一种半导体晶圆清洗系统，其特征在于：所述喷射孔(211)的轴线与竖直方向之间的夹角为α，35°≤α≤60°。

5.根据权利要求1所述的一种半导体晶圆清洗系统，其特征在于：所述第一输液机构还包括第二排液阀(53)，所述第一计量桶(50)的桶底设置有与第二排液阀(53)的输入端相连通的通孔，所述第二排液阀(53)的输出端与清洗槽(10)的内腔连通。

6.根据权利要求5所述的一种半导体晶圆清洗系统，其特征在于：所述第一输液机构还包括用来对第一计量桶(50)进液的第一进液管道(54)。

7.根据权利要求1所述的一种半导体晶圆清洗系统，其特征在于：所述第二输液机构还包括用来对第二计量桶(60)进液的第二进液管道(62)。

8.根据权利要求1所述的一种半导体晶圆清洗系统，其特征在于：所述清洗槽(10)的内壁为镜面结构，所述水浴槽(12)的内壁为镜面结构。

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