本發(fā)明涉及一種半導體行業(yè)晶元處理領域，具體涉及一種晶元清洗裝置。
背景技術：
晶元在制作過程中需經(jīng)歷摻雜植入、沉積、蝕刻以及化學機械化研磨等數(shù)個處理過程，這些操作會在晶元表面留下殘留物和研磨液，因此，需要經(jīng)過清洗操作除去晶元表面的污染物，用以保證晶元后續(xù)加工制造過程中的質量及半導體器件的良率。
針對晶元清洗處理的問題，目前常用旋轉式清洗、噴淋清洗、超聲波清洗以及旋轉式清洗和噴淋清洗結合并用等方法。旋轉式清洗方法依靠單純的離心力，無法有效地去除附著于晶元上的大量粒子，尤其是牢固地黏著在晶元表面的粒子，且化學清洗液很快因離心力的作用而甩出晶元表面上，會造成清洗力度不夠，清洗液浪費。噴淋清洗方法是通過噴嘴向晶元表面噴注清洗液，從而達到清洗晶片的目的，由于晶元尺寸較小且薄，流水水壓難以控制，表面的微粒難以清洗，高水壓易損壞晶元，清洗效率較低，而且噴洗會造成清洗液浪費。旋轉式清洗和噴淋清洗并用的方法是一面旋轉晶片且一面從直線型噴嘴供給清洗液進行清洗，這會使晶元表面上的清洗液產(chǎn)生亂流，晶元中心被洗凈，但污染物殘留在晶元外圍并引起缺陷和水痕。超聲波清洗方法操作簡單，清洗速度快，清洗效果好，晶元表面清潔度一致，且節(jié)省溶劑和工作場地。但是現(xiàn)有的超聲波清洗機無法檢測清洗液的濃度，清洗液使用1次后直接排出，造成了浪費，而且在更換清洗液后，需重新加熱清洗液，生產(chǎn)效率低。綜上原因，還需要開發(fā)一種清洗效率高、晶元表面清潔度一致且充分利用清洗液、生產(chǎn)效率高的晶元清洗裝置。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明為解決上述問題提供一種晶元清洗裝置，其化學清洗過程效率高，晶元表面清潔度一致，清洗液循環(huán)使用，不會造成浪費，還可提高生產(chǎn)效率，節(jié)約成本。
本發(fā)明的技術方案如下：一種晶元清洗裝置，該裝置包括：清洗槽；晶元架，用于承載晶元；循環(huán)裝置，用于循環(huán)利用清洗液；在線檢測裝置，用于實時檢測清洗液中有效成分的濃度；以及自動加液裝置，用于滴加清洗液。
所述清洗槽包括內(nèi)槽和外槽；
所述清洗槽為超聲波清洗槽，外槽底部設置有超聲波發(fā)生單元，內(nèi)槽底部設置超聲波震蕩單元，超聲波發(fā)生單元發(fā)射超聲波，超聲波震蕩單元利用超聲波的高頻聲波產(chǎn)生振蕩，并將振動傳輸給晶元架；
所述震蕩單元的寬度小于晶元架底部寬度；
所述晶元架位于震蕩單元上，晶元架可非固定設置或固定設置在震蕩單元上，優(yōu)選晶元架通過卡箍非固定設置在震蕩單元上，便于晶元架的裝卸。
所述內(nèi)槽的高度大于晶元架的高度；
所述內(nèi)槽設有一個或多個溢水孔，溢水孔的位置高于晶元架的頂部；
所述內(nèi)槽和外槽底部均設有排液孔，內(nèi)槽底部還設有進液孔；
所述排液孔與出液管連接，進液孔與進液管連接；
所述外槽置于內(nèi)槽外，其高度低于內(nèi)槽，用于盛裝溢出的清洗液；
所述循環(huán)裝置包括壓力泵、過濾裝置，優(yōu)選所述循環(huán)裝置還包括加熱裝置；
所述壓力泵通過出液管與清洗槽連接，過濾裝置通過管道與壓力泵連接，加熱裝置位于過濾裝置之后，并通過進液管與內(nèi)槽連接；
所述過濾裝置中濾料孔徑為5μm；
所述在線檢測裝置包括在線分析控制儀，通過管道與循環(huán)裝置連接；
所述在線分析控制儀包括plc控制系統(tǒng)；
所述自動加液裝置包括一條初始加液管路和一條補充加液管路。
所述初始加液管路包括原料儲罐、計量泵，優(yōu)選計量泵后連接單向閥。
所述補充加液管路包括蠕動泵，優(yōu)選蠕動泵后連接單向閥。
所述自動加液裝置根據(jù)在線檢測裝置反饋的結果來控制蠕動泵和單向閥，從而達到控制清洗液的滴加的目的；
優(yōu)選自動加液裝置中初始加液管路延伸到清洗槽內(nèi)槽的底部，補充加液管路延伸到清洗槽內(nèi)槽的液面上方；
首先，本發(fā)明采用超聲波清洗裝置清洗晶元，增加了清洗液與晶元的接觸時間，清洗效果好，清洗速率快。其次，本發(fā)明在普通超聲波清洗機的基礎上，增加了循環(huán)裝置、在線檢測裝置和自動加液裝置，在清洗過程中，清洗液從清洗槽不斷排出，在壓力泵的作用下，分別經(jīng)過濾裝置過濾、加熱裝置加熱后，循環(huán)進入內(nèi)槽，這一過程提高了清洗液的利用率，減少了清洗液的浪費，降低了成本；另外，在線檢測裝置實時檢測清洗液中有效成分濃度，并通過plc控制系統(tǒng)及時將檢測結果反饋至自動加液裝置，當檢測到清洗液中任一成份的濃度低于設定的標準值時，加液裝置自動向清洗槽中滴加清洗液，這種自動加液的設計減少了操作工序。最后，本發(fā)明在過濾裝置后設有加熱裝置，可將清洗液預先加熱至要求的溫度，并循環(huán)至清洗槽中，確保了清洗槽中清洗液的溫度穩(wěn)定在一定的數(shù)值，可連續(xù)清洗晶元，提高了生產(chǎn)效率。
附圖說明
圖1是本發(fā)明實施例的平面示意圖。
具體實施方式
如圖1所示，一種晶元清洗裝置包括清洗槽1、晶元架2、循環(huán)裝置3、在線檢測裝置4和自動加液裝置5。
清洗槽包括外槽11和內(nèi)槽12，內(nèi)槽12置于外槽11中，清洗槽為超聲波清洗槽，外槽底部設置有超聲波發(fā)生單元13，內(nèi)槽底部設置超聲波震蕩單元14，超聲波發(fā)生單元含一個或多個超聲波發(fā)生器，本實施例中含兩個超聲波發(fā)生器，震蕩單元利用超聲波的高頻聲波產(chǎn)生振蕩，震蕩單元的寬度小于內(nèi)槽的寬度。內(nèi)槽12設有溢水孔15，溢水孔可為一個或多個，本實施例中的多個溢水孔15(未全部畫出)均勻分布在內(nèi)槽12上，所述溢水孔的位置高于晶元架2的頂部。
內(nèi)槽12底部設置排液孔和進液孔，分別連接出液管16和進液管17，外槽11的底部設置排液孔，連接出液管18，出液管16和18匯合后連接放液閥19，用于排出清洗槽中的液體。
內(nèi)槽12上設置有晶元架2，晶元架2用于承載晶元，可非固定設置或固定設置在內(nèi)槽12上，本實施例中晶元架通過卡箍非固定設置在內(nèi)槽12的震蕩單元14上，震蕩單元的寬度小于晶元架底部寬度，便于晶元架的裝卸。
循環(huán)裝置3包括通過管道依次相連的壓力泵31和過濾裝置32，過濾裝置32中含有濾料，本實施例中濾料孔徑為5μm，壓力泵31通過出液管16和18連接清洗槽，過濾裝置32通過管道與壓力泵31連接，過濾裝置31后面還連接加熱裝置33，保證循環(huán)液維持在與清洗槽1中清洗液相同的恒定溫度，加熱裝置33通過進液管17與內(nèi)槽12連接。
在線檢測裝置4包括在線分析控制儀41，通過管道與循環(huán)裝置3連接，在線分析控制儀41包括plc控制系統(tǒng)。
自動加液裝置5包括原料儲罐51、52和53，分別用于盛放去離子水、氨水和雙氧水。自動加液裝置5含有兩條加液管路，在初始加液管路中，原料儲罐51、52和53分別與計量泵51-1，52-1，53-1相連，用于加入初始清洗液，上述計量泵后邊分別連接單向閥51-2，52-2，53-2，用于防止加液過程中出現(xiàn)逆流現(xiàn)象，初始加液管路延伸至清洗槽內(nèi)槽的底部。在補充加液管路中，原料儲罐52、53分別與蠕動泵52-3、53-3相連，用于晶元清洗過程中補充滴加清洗液，為防止逆流，在上述蠕動泵后分別連接單向閥52-4、53-4，補充加液管路延伸至清洗槽內(nèi)槽的液面上方。
在晶元清洗開始前，原料儲罐51中的去離子水、原料儲罐52中的氨水和原料儲罐53中的雙氧水分別在計量泵51-1、52-1、53-1的作用下通過單向閥51-2、52-2、53-2，按預定比例定量加入清洗槽中。
在晶元清洗過程中，內(nèi)槽12中的清洗液浸沒承載晶元的晶元架2，超聲波發(fā)生單元13發(fā)射超聲波，同時震蕩單元14利用超聲波的高頻聲波產(chǎn)生振蕩，并帶動晶元架2向相應方向振動，有效地清洗晶元上的污染物，提高了清洗效率；在振動清洗過程中，內(nèi)槽12中的清洗液通過溢水孔15流入外槽11，并通過外槽11上的出液管18排出，同時，內(nèi)槽12中的清洗液通過出液管16不斷排出；壓力泵31始終處于工作狀態(tài)，出液管16和18排出的清洗液在壓力泵31的作用下，進入過濾裝置32中過濾，除去雜質和污染物的清洗液隨后進入加熱裝置33加熱至恒定溫度，然后通過進液管17進入內(nèi)槽12中；與此同時，在線分析控制儀41在線檢測經(jīng)過濾和加熱后的清洗液中有效成分的濃度，如果清洗液中有效成分的濃度低于設定值，在線分析控制儀41中的plc控制系統(tǒng)則將信號傳輸至自動加液裝置5，驅動蠕動泵52-3或53-3定量滴加氨水或雙氧水，直至清洗液中有效成分的濃度達到設定標準值。當清洗液循環(huán)利用一定的次數(shù)后，通過放液閥19排出。
采用超聲波清洗裝置清洗晶元，增加了清洗液與晶元的接觸時間，清洗效果好，清洗速率快。循環(huán)裝置可循環(huán)利用清洗液，提高了清洗液的利用率，節(jié)約了成本；在循環(huán)裝置中設置加熱裝置，避免了清洗液需要通過較長時間的加熱才達到清洗溫度的問題，節(jié)約了時間，提高了生產(chǎn)效率。經(jīng)過在線檢測裝置檢測后控制加液裝置自動加液的過程，減少了操作工序，提高了生產(chǎn)效率，在使用相同用量的清洗液時，清洗晶元的數(shù)量是現(xiàn)有的超聲波清洗器的10倍左右。
以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本領域的技術人員在本發(fā)明所揭露的技術范圍內(nèi)，可不經(jīng)過創(chuàng)造性勞動想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本專利的保護范圍應該以權利要求書并結合說明書及附圖所限定的范圍為準。