具有颗粒监测功能的去离子水清洗设备的制作方法

1.本实用新型涉及半导体技术领域，尤其涉及用于清洗硅晶圆的湿法清洗设备，特别是涉及一种具有颗粒监测功能的去离子水清洗设备。


背景技术：

2.湿法清洗工艺中的晶圆清洗是先在超纯水中开始清洗，然后用化学品去除氧化膜、晶圆表面的颗粒、有机物和金属不纯物之后在超纯水中进行最后的清洗。可以看到，在湿法清洗工艺中，超纯水占很大的影响力。从超纯水的制作到湿法清洗再到供给管路的管理，以及湿法清洗机台内的污染物的管理都是晶圆清洗品质管理中的重要变数。相较于单片式清洗设备，在去离子水清洗槽内一次性投入25片或50片晶圆的批次型清洗设备中，超纯水的影响力更大。因而，为防止导致晶圆表面的器件性能劣化的原因产生，比如污染物的再附着或是物理化学性的表面状态变化，从超纯水制作品质及管理层面而言都需要严格的水质标准。
3.晶圆厂内对超纯水的要求通常为，电阻率为18mωcm以上，toc(总有机碳)为5ppb以下，超纯水中大于0.5μm的液体颗粒数最大为1，为防止晶圆表面生成氧化膜，溶氧量需在5ppb以下。众所周知，通常使用的批次型湿法清洗设备是在化学品去离子水清洗槽内一次性投入25片或50片晶圆进行清洗，若清洗设备中使用的超纯水有污染，则对晶圆品质有直接的影响，比如晶圆表面的颗粒与超纯水的品质有直接的关联。批次型清洗设备中，经常看到因液体颗粒上升导致晶圆表面颗粒杂质上升，这个问题的产生原因可能是超纯水制作工艺中在管路内或是超纯水供应管路中产生了污染，超纯水供应到设备前未监测到这些污染物而被供应到设备内，成为导致晶圆品质恶化的原因。


技术实现要素：

4.鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种具有颗粒监测功能的去离子水清洗设备，用于解决现有的去离子水清洗设备中，因为未及时监测到去离子水中的颗粒物超标而将有问题的去离子水供应到清洗设备中，导致晶圆污染等问题。
5.为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种具有颗粒监测功能的去离子水清洗设备，包括去离子水清洗槽、补给管路、颗粒监测装置、控制装置及报警装置；所述去离子水清洗槽用于承载去离子水及待清洗件；所述补给管路一端与所述去离子水清洗槽相连通，另一端与去离子水源相连接；所述颗粒监测装置位于所述补给管路上且与所述去离子水清洗槽相邻；所述控制装置与所述颗粒监测装置及报警装置相连接，以当所述颗粒监测装置监测到去离子水中的颗粒数量超过预设值时由所述报警装置产生报警信息。
6.可选地，所述去离子水清洗设备还包括显示装置，与所述控制装置相连接，以实时显示所述颗粒监测装置的监测结果。
7.可选地，所述补给管路上设置有电动阀，所述电动阀与所述控制装置相连接，以当所述颗粒监测装置监测到去离子水中的颗粒数量超过预设值时由所述控制装置控制所述
电动阀关闭。
8.可选地，所述去离子水清洗槽上还设置有加热装置。
9.可选地，所述补给管路上还设置有质量流量计。
10.可选地，所述颗粒监测装置为光学颗粒计数器。
11.可选地，所述去离子水清洗槽内还设置有液位计。
12.可选地，所述补给管路包括主管路及支路，所述主管路连接于去离子水源及所述去离子水清洗槽之间，所述支路两端连接于所述主管路上，所述颗粒监测装置设置于所述支路上。
13.可选地，所述颗粒监测装置两侧的支路上设置有控制阀。
14.可选地，所述控制装置为plc控制器。
15.如上所述，本实用新型的具有颗粒监测功能的去离子水清洗设备，具有以下有益效果：本实用新型经改善的结构设计，对进入清洗槽内的去离子水进行实时在线监测，并在监测到去离子水中的颗粒污染物超标时产生报警信息以提醒工作人员采取应对措施，避免因去离子水的污染导致晶圆的污染，有助于提高晶圆清洗质量。本实用新型不仅可以实现对去离子水品质的管理，而且可以实现对液体颗粒动态趋势的管理，这种动态趋势可以和晶圆品质管理相匹配，由此和spc相关联以输出相应数据。
附图说明
16.图1显示为本实用新型实施例一中提供的具有颗粒监测功能的去离子水清洗设备的结构示意图。
17.图2显示为本实用新型实施例二中提供的具有颗粒监测功能的去离子水清洗设备的结构示意图
18.元件标号说明
19.10
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去离子水源
20.11
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去离子水清洗槽
21.12
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补给管路
22.121
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主管路
23.122
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支路
24.13
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颗粒监测装置
25.14
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控制装置
26.15
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报警装置
27.16
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电动阀
28.17
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质量流量计
29.18
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控制阀
具体实施方式
30.以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。
31.请参阅图1及图2。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以
配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质技术内容的变更下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。
32.批次型湿法清洗设备中，超纯水对晶圆清洗品质的影响力占绝对比重。现有的品质管理都集中在去离子水制备过程中和晶圆清洗后，而忽略了去离子水在进入清洗槽前的管理。为此，本实用新型提出了改善方案。
33.实施例一
34.如图1所示，本实用新型提供一种具有颗粒监测功能的去离子水清洗设备，包括去离子水清洗槽11、补给管路12、颗粒监测装置13、控制装置14及报警装置15；所述去离子水清洗槽11用于承载去离子水及待清洗件，待清洗件在去离子水清洗槽11内完成去离子水清洗；所述补给管路12一端与所述去离子水清洗槽11相连通(两者可以直接连接)，另一端与去离子水源10相连接；所述颗粒监测装置13位于所述补给管路上且与所述去离子水清洗槽11相邻，用于监测补给管路内的去离子水中含有的杂质颗粒的数量；所述控制装置14与所述颗粒监测装置13及报警装置15相连接，以当所述颗粒监测装置13监测到去离子水中的颗粒数量超过预设值时由所述报警装置15产生报警信息。本实用新型经改善的结构设计，对进入清洗槽内的去离子水进行实时在线监测，并在监测到去离子水中的颗粒污染物超标时产生报警信息以提醒工作人员采取应对措施，避免因去离子水的污染导致晶圆的污染，有助于提高晶圆清洗质量。本实用新型不仅可以实现对去离子水品质的管理，而且可以实现对液体颗粒动态趋势的管理，这种动态趋势可以和晶圆品质管理相匹配，由此和spc相关联以输出相应数据。
35.所述去离子水清洗槽11可以为单片式清洗或批次型清洗方式，本实施例中优选后者。批次型清洗槽单次可以清洗单批次25片或多批次50片及以上数量的晶圆，清洗效率高，但同时去离子水品质对清洗效果的影响也更大，而本技术通过改善的结构设计，可以在确保清洗效率的同时提高清洗品质。所述去离子水清洗槽11可以为单个或多个，具体不限。根据需要，槽内可以设置用于放置晶圆的卡槽，清洗槽上可以设置排出口，当然也可以采用溢流方式进行排水。
36.颗粒的预设值根据不同的清洗工艺而定，比如≥0.5μm的颗粒数量≤1ea，清洗设备中可以同时设置有其他监测功能的监测装置，不同功能的监测装置可以集成在同一实体上，比如还可以监测去离子水的电阻、toc、金属颗粒物、微生物及含量等，各监测指标的预设值可以根据需要而定，比如25℃时的电阻为18mωcm，toc≤5ppb，金属颗粒物≤100ppt，≥0.05μm的微生物数≤1，溶氧量≤5ppb等。
37.所述报警装置15可以为声音报警器或光电报警器，也可以是可以发出报警短信的带通信功能的报警器，或者为集合上述多个报警功能的报警器，本实施例中不做严格限制。当为带通信功能的报警器时，报警装置15可以和所述控制装置14集成在同一实体上。
38.作为示例，所述去离子水清洗设备还包括显示装置，与所述控制装置14相连接，以
实时显示所述颗粒监测装置13的监测结果。所述显示装置同样可以与所述控制装置14集成在同一实体上，比如集成于触控屏或是带显示屏幕的上位机。
39.作为示例，所述补给管路12上设置有电动阀16，所述电动阀16与所述控制装置14相连接，以当所述颗粒监测装置13监测到去离子水中的颗粒数量超过预设值时由所述控制装置14控制所述电动阀16关闭。所述控制装置14内可以预先存储有清洗菜单(recipe)，因而可以由控制装置14基于清洗菜单控制清洗流程，比如在需要时开启电动阀16以向清洗槽内供应去离子水，而在到达预定量时关闭电动阀16，在需要时则打开排水，以及执行其他类似的作业。
40.为满足不同的清洗需要，以使去离子水工作在最佳温度，作为示例，所述去离子水清洗槽11上还设置有加热装置(未示出)，比如在槽体底部(内部或外部)设置电阻加热器，用于在需要时对去离子水进行加热，并且还可以进一步设置与加热装置电连接的温控装置(未示出)，温控装置可以与控制装置14电连接，以将去离子水的温度控制在所需的温度。
41.为精确控制去离子水供给量，作为示例，所述补给管路12上还设置有质量流量计17(mfc)，质量流量计17可以与控制装置14电连接。
42.为将去离子水清洗槽11内的去离子水控制在所需的液位，作为示例，所述去离子水清洗槽11内还设置有液位计，液位计可以与控制装置14电连接。
43.所述控制器可以为市面上常见的具有控制功能的装置，比如前述提及的上位机、触控屏等。在一示例中，所述控制装置14为plc控制器，且所述控制装置14同时可以控制清洗设备的其他部件，比如图中未示出的装载装置等，即颗粒监控与整个设备的清洗工艺相联动，实现清洗过程中的颗粒物的动态管理。
44.所述颗粒监测装置13可以为市面上常见的液体粒子计数器，但较优地为光学颗粒计数器，具有检测速度快，精度高等优点。
45.实施例二
46.如图2所示，本技术还提供另一种结构的具有颗粒监测功能的去离子水清洗设备，本实施例与实施例一的区别主要在于，实施例一中，补给管路12为单条管路，而本实施例中，所述补给管路12包括主管路121及支路122，所述主管路121连接于去离子水源10及所述去离子水清洗槽11之间，所述支路122两端连接于所述主管路121上，所述颗粒监测装置13设置于所述支路122上。通过支管路引出一股细流以进行颗粒监测，提高检测效果的精确性。且在进一步的示例中，可以在颗粒监测装置13单侧或两侧的支路122上设置控制阀18，以在需要时，比如在需要检修颗粒监测装置13时关闭两侧的控制阀18而不至于影响设备的正常清洗作业。在进一步的示例中，控制阀18也可与控制装置14相连接。
47.除该区别之外，本实施例的去离子水清洗设备的其他结构均与实施例一相同，具体请参考实施例一中的描述，出于简洁的目的不赘述。
48.本实用新型的具有颗粒监测功能的去离子水清洗设备不仅可以用于晶圆清洗，还可以用于其他对去离子水的品质要求比较高的工艺中，不仅可以用于硅晶圆制造厂，而且可以用于半导体芯片制备厂，同时亦可以用于太阳能电池片厂的清洗工艺。
49.综上所述，本实用新型提供一种具有颗粒监测功能的去离子水清洗设备，包括去离子水清洗槽、补给管路、颗粒监测装置、控制装置及报警装置；所述去离子水清洗槽用于承载去离子水及待清洗件；所述补给管路一端与所述去离子水清洗槽相连通，另一端与去
离子水源相连接；所述颗粒监测装置位于所述补给管路上且与所述去离子水清洗槽相邻；所述控制装置与所述颗粒监测装置及报警装置相连接，以当所述颗粒监测装置监测到去离子水中的颗粒数量超过预设值时由所述报警装置产生报警信息。本实用新型经改善的结构设计，对进入清洗槽内的去离子水进行实时在线监测，并在监测到去离子水中的颗粒污染物超标时产生报警信息以提醒工作人员采取应对措施，避免因去离子水的污染导致晶圆的污染，有助于提高晶圆清洗质量。本实用新型不仅可以实现对去离子水品质的管理，而且可以实现对液体颗粒动态趋势的管理，这种动态趋势可以和晶圆品质管理相匹配，由此和spc相关联以输出相应数据。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
50.上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。