一种可对去离子水进行回收的晶圆清洗快排槽

技术领域

本发明涉及晶圆清洗技术领域，特别涉及一种可对去离子水进行回收的晶圆清洗快排槽。

背景技术

伴随IC集成度的提高，晶圆表面的洁净度对于获得IC器件高性能和高成品率至关重要，晶圆清洗也显得尤为重要叫。清洗是为了减少玷污,因玷污会影响器件的性能，导致可靠性问题，降低成品率，这就要求在每层的下一步工艺前进行彻底地清洗。通常，在槽式的湿法清洗设备中，晶圆在每一道化学液清洗流程后，一般会紧接着快速排水清洗步骤，来除去上一道工艺流程中沾附在晶圆上的材料微粒和化学液残留物。目前，在晶圆的清洗洁净过程中，利用快排槽进行快速排水清洗法是比较常见的一种晶圆清洗方式。所谓快速排水清洗法是先将晶圆完全浸泡于快排槽的去离子水中,再快速地排除清洗槽中的去离子水，与此同时,利用喷嘴对晶圆喷洒去离子水，用于达到清洗晶圆的目的。

现有的湿法清洗设备中快排槽是清洗工序中不可缺少的一部分，它主要用于去除晶圆表面微粒杂质和残留的化学药液，使晶圆表面达到洁净。主要由槽体、带有喷淋阀的喷淋管、匀流板、带有快排阀的排水管、带有鼓泡阀的曝气管、带有注水阀的注水管以及控制各设备有序工作的工控机等组件构成，上部喷淋阀控制喷淋管工作。喷淋管路主要有两路,各自会形成交叉喷淋,但去离子水不宜直接喷淋冲洗晶圆表面，因为晶圆在水蚀作用下直接喷淋晶圆表面容易产生微粒污泥而污染晶圆表面。因此,在去离子水喷淋的过程中，需要对冲洗的水压、水量、方向和角度做出一定的调整测试，以达到微粒污染物少的最佳结果。良好的喷嘴所喷淋的范围应涵盖全部晶圆及片盒。上部喷淋的同时，底部通过注入去离子水，去离子水会从匀流板上沿四周溢出,这样每个晶圆片缝、各处边角的去离子水都能连续得到更新。同时,匀流板上开有细小的封闭孔洞，纯净氮气由下部气道进入槽体起到鼓泡的作用。氮气鼓泡能增加去离子水的冲压力，对槽体本身有很好的自清洗作用。同时，晶圆在水流中颤动，气泡不能沾附其上，提高了冲洗效果，可通过工控机设置清洗次数和清洗时间来完成对晶圆的清洗过程，但是上述快排槽存在一些问题，当清洗槽完成对晶圆的清洗工艺时，去离子水（未对晶圆清洗时电阻率大于0.5MΩ）通过快排阀直接排放到废水系统中，随着清洗次数的上升，其清洗后的去离子水的电阻率逐渐变高，甚至其电阻率任然高于0.5MΩ，而此类去离子水也被排入废水系统中，造成了大量的去离子水的浪费，因此，本申请提供了一种可对去离子水进行回收的晶圆清洗快排槽来满足需求。

发明内容

本申请的目的在于提供一种可对去离子水进行回收的晶圆清洗快排槽，在槽体上设置有外排管、回收管、清洗瓶以及检测单元，利用检测单元检测槽体内去离子水的电阻率，工控机根据电阻率数值判断决定将清洗后的去离子水通过外排管排放还是回收管排放，可对可用的去离子水进行回收利用，同时在每次检测后都需要对检测单元的电阻率检测探头进行清洗，以提高检测精度，且电阻率检测探头在清洗或检测运动过程中做摆动运动，可进一步提高电阻率检测探头的检测精度。

为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：一种可对去离子水进行回收的晶圆清洗快排槽，包括槽体、安装在所述槽体的上方且带有喷淋阀的喷淋管、安装在所述槽体内腔的匀流板和带有鼓泡阀的曝气管，所述槽体的侧端及底部分别安装有带有注水阀的注水管和带有快排阀的排水管、以及控制各设备有序工作的工控机，所述排水管设置有两个，分别为外排管和回收管，所述外排管和所述回收管上均安装有与所述工控机连接的快排阀，所述外排管与废水系统相通，所述回收管与储液罐相通，还包括在所述槽体进行排液之前对所述槽体内的去离子水进行电阻率检测的检测单元，当检测到清洗后的去离子水的电阻率在其清洗标准范围内时，所述工控机控制离子水通过所述回收管进入所述储液罐内储存，当检测到清洗后的去离子水的电阻率低于其清洗标准范围内时，所述工控机控制离子水通过所述外排管进入废水系统中。

优选的，所述检测单元安装在所述槽体）的侧端，所述检测单元包括两通过螺栓固定连接的安装板、分别安装在两所述安装板上的两第一限位板和两第二限位板以及固定在所述安装板上且装有清洗液的清洗瓶，两所述安装板之间转动设置有呈回形排列的四个齿轮，其中一个所述齿轮与安装在所述安装板外壁上的驱动电机的输出轴固定连接，四个所述齿轮上套设有传动皮带，所述传动皮带通过其上设有的卡齿与所述齿轮齿接，所述传动皮带的内腔固定有安装筒，且所述安装筒的内腔转动设置有转轴，所述转轴位于所述安装筒的外端上固定有安装块，且所述安装块的前端上固定有两板体，且两所述板体均被方形杆滑动贯穿，所述方形杆上固定套设有两阻挡环，右侧所述阻挡环与右侧所述板体之间设置有挤压弹簧，所述挤压弹簧套设在所述方形杆上，位于两所述板体之间的所述方形杆上安装有与所述工控机相连的电阻率检测探头，所述方形杆的左端上安装有柱形接触头，左侧所述第一限位板和右侧所述第二限位板上均呈上至下设置以后若干个端部为弧形的接触凸头，所述驱动电机与工控机连接。

优选的，左侧所述第一限位板和右侧所述第二限位板上均设置有由若干个接触凸头组成的第一接触段和第二接触段，且所述第一接触段和所述第二接触段之间设置有运动间隙，所述第一接触段位于第二接触段的上方。

优选的，还包括对所述清洗瓶进行更换清洗液的更换单元，所述更换单元包括安装所述安装板上的杆体以及安装在所述清洗瓶上的加液管，所述杆体被L形杆滑动贯穿，所述L形杆上固定设置有挡板，所述挡板与所述杆体之间设置有复位弹簧，且所复位弹簧套设在所述L形杆上，所述L形杆的下端固定有可对所述清洗瓶底部排液口进行密封的密封板，所述L形杆的上端贯穿所述第二限位板上设有的开口，且所述开口的内腔顶部固定有按压开关，所述按压开关与所述L形杆的上端抵触，所述密封板和所述清洗瓶的下端均位于排液管的内腔，所述加液管通过泵体与所述储液罐连接，所述泵体和所述按压开关均与工控机连接。

优选的，所述安装块的下端一体成型设置有导向块，且所述导向块设置为三角形结构。

优选的，所述槽体的内腔壁上安装有磁体，且所述磁体靠近所述安装板安装。

优选的，所述外排管11的下端与所述储液罐连接。

综上，本发明的技术效果和优点：

1、本发明结构合理，在槽体上设置有外排管、回收管、清洗瓶以及检测单元，利用检测单元检测槽体内去离子水的电阻率，工控机根据电阻率数值判断决定将清洗后的去离子水通过外排管排放还是回收管排放，可对可用的去离子水进行回收利用，同时在每次检测后都需要对检测单元的电阻率检测探头进行清洗，以提高检测精度，且电阻率检测探头在清洗或检测运动过程中做摆动运动，可进一步提高电阻率检测探头的检测精度；

2、本发明中，设置有第一接触段和第二接触段，且第一接触段与第二接触段之间设置有运动间隙，可保证在电阻率检测探头的探测端为直接向下插入液面中（其不发生摆动运动），使得探测端上有较少的气泡附着，有利于后续通过摆动运动彻底去除气泡；

3、本发明中，设置有更换单元，可自动进行更换清洗液，避免清洗液中积累的杂质污染电阻率检测探头的探测端，防止其对去离子水的检测精度产生影响；

4、本发明中，外排管的下端与所述储液罐连接，在利用去离子水作为清洗液时，可将清洗后的含有杂质的去离子水（其一般符合回收的去离自水的电阻率范围）通入储液罐中进行回收再利用，可有效避免去离子水的浪费；

5、本发明中，槽体的内腔壁上安装有磁体，由于氮气具有逆磁性，上升的氮气泡会做远离磁体的运动（即使得氮气泡会做远离探测端的运动），进入避免氮气泡附着在探测端上，进一步提高检测精度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明立体结构示意图；

图2为本发明图1中检测单元正视结构示意图；

图3为本发明图2中检测单元后视结构示意图；

图4为本发明图2中检测单元拆分结构示意图；

图5为本发明图4中A处放大结构示意图；

图6为本发明图4中安装块放大结构示意图；

图7为本发明图6中B处放大结构示意图；

图8为本发明图2中更换单元放大结构示意图；

图9为本发明图中按压开关安装位置示意图。

图中：1、槽体；2、喷淋管；3、注水管；4、曝气管；5、匀流板；6、外排管；7、回收管；8、检测单元；81、安装板；82、齿轮；83、驱动电机；84、传动皮带；85、安装筒；86、转轴；87、安装块；88、板体；89、方形杆；810、柱形接触头；811、电阻率检测探头；812、挤压弹簧；813、阻挡环；814、第一限位板；815、第二限位板；816、接触凸头；9、更换单元；91、L形杆；92、密封板；93、杆体；94、挡板；95、复位弹簧；96、按压开关；10、清洗瓶；11、排液管；12、磁体；13、加液管；14、运动间隙。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：参考图1-3所示的一种可对去离子水进行回收的晶圆清洗快排槽，包括槽体1、安装在槽体1的上方且带有喷淋阀的喷淋管2、安装在槽体1内腔的匀流板5和带有鼓泡阀的曝气管4，槽体1的侧端及底部分别安装有带有注水阀的注水管3和带有快排阀的排水管、以及控制各设备有序工作的工控机，排水管设置有两个，分别为外排管6和回收管7，外排管6和回收管7上均安装有与所述工控机连接的快排阀，外排管6与废水系统相通，回收管7与储液罐相通，还包括在槽体1进行排液之前对槽体1内的去离子水进行电阻率检测的检测单元8，当检测到清洗后的去离子水的电阻率在其清洗标准范围内时，工控机控制离子水通过回收管7进入储液罐内储存，当检测到清洗后的去离子水的电阻率低于其清洗标准范围内时，工控机控制离子水通过外排管6进入废水系统中。

作为本实施例中的一种优选地实施方式，如图4-7所示，检测单元8安装在槽体1的侧端，检测单元8包括两通过螺栓固定连接的安装板81、分别安装在两安装板81上的两第一限位板814和两第二限位板815以及固定在安装板81上且装有清洗液的清洗瓶10，两安装板81之间转动设置有呈回形排列的四个齿轮82，其中一个齿轮82与安装在安装板81外壁上的驱动电机83的输出轴固定连接，四个齿轮82上套设有传动皮带84，传动皮带84通过其上设有的卡齿与齿轮82齿接，传动皮带84的内腔固定有安装筒85，且安装筒85的内腔转动设置有转轴86，转轴86位于安装筒85的外端上固定有安装块87，且安装块87的前端上固定有两板体88，且两板体88均被方形杆89滑动贯穿，方形杆89上固定套设有两阻挡环813，右侧阻挡环813与右侧板体88之间设置有挤压弹簧812，挤压弹簧812套设在方形杆89上，位于两板体88之间的方形杆89上安装有与工控机相连的电阻率检测探头811，方形杆89的左端上安装有柱形接触头810，左侧第一限位板814和右侧所述第二限位板815上均呈上至下设置以后若干个端部为弧形的接触凸头816，驱动电机83与工控机连接，可先对电阻率检测探头811进行校位，通过工控机控制驱动电机83带动齿轮82转动，进而带动传动皮带84进行运动，使得图1中的电阻率检测探头811进行U形运动，在此过程中，通过安装块87以及电阻率检测探头811自身重力作用，使得电阻率检测探头811始终竖直向下，当安装块87运动至左侧的第一限位板814和第二限位板815之间时可对安装块87的运动起到限位的作用，此时电阻率检测探头811继续向下运动，方形杆89上的柱形接触头810将与接触凸头816接触并使得电阻率检测探头811向右做压缩挤压弹簧812的运动，当柱形接触头810位于两接触凸头816之间时，通过挤压弹簧812的弹力作用使得方形杆89向左运动，如此反复，可使得电阻率检测探头811做来回摆动并最终使得其探测端插入清洗瓶10中进行摆动清洗，其摆动可加快清洗液的流动，有利于清洗液对电阻率检测探头811的冲刷，有利于清洗液将电阻率检测探头811上沾有去离子水（其去离子水为清洗晶圆后残留于杂质的去离子水）去除，当槽体1中的去离子水到达一定水位线（可在槽体1内设置与工控机电性连接的液位传感器，工控机根据水位数据以及到达此水位后多久进行排液的时间设定控制驱动电机83的工作状态）时且在排液之前，工控机控制驱动电机83反向转动，带动电阻率检测探头811向上做U形运动，而电阻率检测探头811此时将清洗液中移出并进行摆动，移出清洗液后摆动是为了甩掉其上沾有的清洗液，避免将沾有清洗液（带有杂质）的电阻率检测探头811插入槽体1中的去离子水中进行电阻率的检测，有利于提高检测精度，当安装块87运动至右侧设置的第一限位板814和第二限位板815之间时，电阻率检测探头811做向下的摆动运动，探测端继续向下运动插入槽体1中的去离子水中进行电阻率的检测，其在插入去离子水中进行摆动的目的时为了防止在插入时有气泡附着在其探测端上，通过摆动可使得附着在探测端上的气泡脱落，有利于提高电阻率检测探头811的检测精度，一般去离子水的电阻率一般大于0.5MΩ,最高可以达到18MΩ，当电阻率检测探头811检测到去离子水的电阻率小于0.5MΩ.cm时，其控制外排管6上的快排阀打开，将去离子时快速排入废水系统中，当检测到去离子水的电阻率大于0.5MΩ时，工控机将回收管7上的快排阀打开，将去离子水排放至储液罐储存，可为清洗晶圆备用，在进行排液的同时控制驱动电机83正向转动，带动电阻率检测探头811向上做U形运动，当电阻率检测探头811的探测端运动出去离子水后，其会继续进行一段时间的摆动运动，可将其上沾有的大颗粒去离子水甩落（有利于在后续清洗时将其上的去离子水彻底去除），电阻率检测探头811在传动皮带84的带动下运动至清洗瓶10中进行清洗，清洗完成且达到设定的时间后控制带动电阻率检测探头811对槽体1中的去离子水进行检测，如此反复。

需要注意的时，一，去离子水的电阻率的范围可根据实际清洗需要自行在工控机上设定；二、清洗液优选为不含有杂质的去离子水；三、每利用电阻率检测探头811检测一次去离子水后均需要清洗一次，有利于提高其检测精度。

在本实施例中，如图4所示，左侧第一限位板814和右侧第二限位板815上均设置有若干个接触凸头816组成的第一接触段和第二接触段，且第一接触段和第二接触段之间设置有运动间隙14，所述第一接触段位于第二接触段的上方，当柱形接触头810刚运动至运动间隙14中时，其电阻率检测探头811的探测端位于清洗液或槽体1中去离子水液面的上方，当柱形接触头810继续向下运动时，探测端将伸入清洗液或槽体1中去离子水中，当柱形接触体头810刚运动至第二接触段时，探测端完全伸入清洗液或槽体1中去离子水中，此时就行向下运动的电阻率检测探头811将做摆动运动，可使得探测端上附着的气泡脱落（其为竖直向下插入液体中时产生附着在探测端上的气泡），在搅拌时，靠近液面与空气的分界面的电阻率检测探头811部位上容易因搅拌作用而产生气泡附着，但是由于搅拌是在探测端完全进入清洗液或槽体1中去离子水中后进行的，其产生的气泡不是附着在探测端上（或远离探测端附着），不影响电阻率检测探头811的检测精度，且可避免电阻率检测探头811一直摆动插入液面中而容易使得探测端上附着更多的气泡（其不利于后续通过摆动运动彻底去除气泡），当电阻率检测探头811向上运动至第一接触段时，其上可带动电阻率检测探头811进行摆动将电阻率检测探头811上沾有的液体抖落去除。

在本实施例中，如图2和图8所示，还包括对清洗瓶10进行更换清洗液的更换单元9，更换单元9包括安装安装板81上的杆体93以及安装在清洗瓶10上的加液管13，杆体93被L形杆91滑动贯穿，L形杆91上固定设置有挡板94，挡板94与杆体93之间设置有复位弹簧95，且所复位弹簧95套设在L形杆91上，L形杆91的下端固定有可对清洗瓶10底部排液口进行密封的密封板92，L形杆91的上端贯穿第二限位板815上设有的开口，且开口的内腔顶部固定有按压开关96，按压开关96与L形杆91的上端抵触，密封板92和清洗瓶10的下端均位于排液管11的内腔，加液管13通过泵体与储液罐连接，泵体和按压开关96均与工控机连接，当安装块87做向下运动时，其上设置的板体88的下端将会与L形杆91的上端接触，并带动L形杆91做压缩复位弹簧95的向下运动，此时密封板92与清洗瓶10的排液口接触分离、L形杆91的上端与按压开关96接触分离，清洗瓶10中的清洗液下落中排液管11中排走,且清洗瓶10中向下流动的清洗液对电阻率检测探头811的探测端具有一定的冲刷效果，进一步提高对探测头的清洗效果，驱动电机83停止运动，当需要对槽体1中的去离子水进行检测时，控制驱动电机83带动电阻率检测探头811向上运动，此时通过复位弹簧95的复位作用，使得L形杆91向上运动并与按压开关96接触（且密封板92将清洗瓶10下端的排液口密封住），此时工控机将控制泵体向注入定量的清洗液，可自动进行更换清洗液，避免清洗液中积累的杂质污染电阻率检测探头811的探测端，防止其对去离子水的检测精度产生影响。

在本实施例中，如图6所示，安装块87的下端一体成型设置有导向块，且导向块设置为三角形结构，其导向块具有导向作用，有利于将安装块87导送入第一限位板814和第二限位板815之间进行限位。

在本实施例中，图中未画出，外排管11的下端与所述储液罐连接，在利用去离子水作为清洗液时，可将清洗后的含有杂质的去离子水（其一般符合回收的去离自水的电阻率范围）通入储液罐中进行回收再利用，可有效避免去离子水的浪费。

作为本实施例中的一种优选地实施方式，如图1所示，槽体1的内腔壁上安装有磁体12，且磁体12靠近安装板81安装，由于在晶圆清洗时会鼓入氮气，为保证在去离子水中形成的氮气气泡不附着在探测端上，故设置了磁体12，由于氮气具有逆磁性，上升的氮气泡会做远离磁体12的运动（即使得氮气泡会做远离探测端的运动），进入避免氮气泡附着在探测端上，进一步提高检测精度。

本发明工作原理：可先对电阻率检测探头811进行校位，通过工控机控制驱动电机83带动齿轮82转动，进而带动传动皮带84进行运动，使得图1中的电阻率检测探头811进行U形运动，在此过程中，通过安装块87以及电阻率检测探头811自身重力作用，使得电阻率检测探头811始终竖直向下，当安装块87运动至左侧的第一限位板814和第二限位板815之间时可对安装块87的运动起到限位的作用，此时电阻率检测探头811继续向下运动，方形杆89上的柱形接触头810将与接触凸头816接触并使得电阻率检测探头811向右做压缩挤压弹簧812的运动，当柱形接触头810位于两接触凸头816之间时，通过挤压弹簧812的弹力作用使得方形杆89向左运动，如此反复，可使得电阻率检测探头811做来回摆动并最终使得其探测端插入清洗瓶10中进行摆动清洗，其摆动可加快清洗液的流动，有利于清洗液对电阻率检测探头811的冲刷，有利于清洗液将电阻率检测探头811上沾有去离子水（其去离子水为清洗晶圆后残留于杂质的去离子水）去除，当槽体1中的去离子水到达一定水位线（可在槽体1内设置与工控机电性连接的液位传感器，工控机根据水位数据以及到达此水位后多久进行排液的时间设定控制驱动电机83的工作状态）时且在排液之前，工控机控制驱动电机83反向转动，带动电阻率检测探头811向上做U形运动，而电阻率检测探头811此时将清洗液中移出并进行摆动，移出清洗液后摆动是为了甩掉其上沾有的清洗液，避免将沾有清洗液（带有杂质）的电阻率检测探头811插入槽体1中的去离子水中进行电阻率的检测，有利于提高检测精度，当安装块87运动至右侧设置的第一限位板814和第二限位板815之间时，电阻率检测探头811做向下的摆动运动，探测端继续向下运动插入槽体1中的去离子水中进行电阻率的检测，其在插入去离子水中进行摆动的目的时为了防止在插入时有气泡附着在其探测端上，通过摆动可使得附着在探测端上的气泡脱落，有利于提高电阻率检测探头811的检测精度，一般去离子水的电阻率一般大于0.5MΩ,最高可以达到18MΩ，当电阻率检测探头811检测到去离子水的电阻率小于0.5MΩ.cm时，其控制外排管6上的快排阀打开，将去离子时快速排入废水系统中，当检测到去离子水的电阻率大于0.5MΩ时，工控机将回收管7上的快排阀打开，将去离子水排放至储液罐储存，可为清洗晶圆备用，在进行排液的同时控制驱动电机83正向转动，带动电阻率检测探头811向上做U形运动，当电阻率检测探头811的探测端运动出去离子水后，其会继续进行一段时间的摆动运动，可将其上沾有的大颗粒去离子水甩落（有利于在后续清洗时将其上的去离子水彻底去除），电阻率检测探头811在传动皮带84的带动下运动至清洗瓶10中进行清洗，清洗完成且达到设定的时间后控制带动电阻率检测探头811对槽体1中的去离子水进行检测，如此反复。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。