用于半导体清洗设备的储液箱及半导体清洗设备的制作方法

阅读：评论：0

1.本实用新型涉及半导体制造领域，具体地，涉及一种半导体清洗设备的储液箱以及应用其的一种半导体清洗设备。

背景技术：

2.在半导体制程中，通常需要采用半导体清洗设备对晶圆进行清洗，以去除晶圆表面在各个工艺环节中产生的各种杂质，保障半导体不被污染，提升半导体加工的成品率。而且，清洗工艺中使用的药液必须要稳定在工艺要求的温度范围内，以包括清洗效果。
3.目前，现有的半导体清洗设备通常采用储液箱为清洗腔室供液，以在清洗液体输送至清洗腔室前，对清洗液体的温度、流量进行统一调整。但在对于储液箱内部进行补液时，补充清洗药液的温度往往远低于储液箱内的液温，这会造成在补液后的储液箱内部清洗药液局部温度下降，甚至可能导致冷热分层现象的发生，进而导致输送至清洗腔室中的清洗液体温度不均匀，造成同批次中的多个晶圆或多个批次中的多个晶圆的清洗效果差异过大。

技术实现要素：

4.本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种用于半导体清洗设备的储液箱及半导体清洗设备，其能够解决补液导致的储液箱内部清洗药液温度不均匀的问题。
5.为实现本实用新型的目的而提供一种用于半导体清洗设备的储液箱，其包括：箱体、搅拌组件和补液管路；所述箱体用于存储清洗药液；所述补液管路分别与清洗药液源和所述箱体连通，用于向所述箱体内部输送所述清洗药液；所述搅拌组件用于对所述箱体内部的所述清洗药液进行搅拌；所述搅拌组件包括搅拌件和驱动源；所述搅拌件位于所述箱体内部；所述驱动源与所述搅拌件连接，用于驱动所述搅拌件做搅拌动作。
6.在一些实施例中，所述驱动源包括伸缩缸；所述搅拌件包括搅拌片和连接杆，所述连接杆分别与所述伸缩缸的动力输出端和所述搅拌片连接；所述伸缩缸用于驱动所述搅拌片做上下往复运动；
7.所述搅拌片在所述箱体的底面上的正投影面积达到预设面积值。
8.在一些实施例中，所述搅拌片中开设有多个导流通孔。
9.在一些实施例中，所述导流通孔的内周面呈锥体状；其中，一部分所述导流通孔的内径在自液面指向箱体底面方向上逐渐增大；另一部分所述导流通孔的内径在自液面指向箱体底面方向上逐渐减小。
10.在一些实施例中，所述导流通孔的内周面上设置有螺纹状凸起，所述螺纹状凸起的延伸方向为顺时针方向或逆时针方向；
11.内周面形状相同的所述导流通孔中的螺纹状凸起的延伸方向相同，内周面形状不同的所述导流通孔中的所述螺纹状凸起的延伸方向不同。
12.在一些实施例中，所述补液管路的出液端伸入至所述箱体底部；所述搅拌片在水平方向上的投影与所述箱体底面完全重叠；
13.所述搅拌片的与所述补液管路对应的位置开设有导向孔，所述导向孔用于供所述补液管路穿设于其中。
14.在一些实施例中，所述箱体的内侧棱上设置有向内凸起的导向条；所述搅拌片的与所述箱体的内侧棱对应的角落处设置有导向槽，用于与所述导向条相配合。
15.在一些实施例中，所述搅拌件包括连接轴和至少两个的叶片；至少两个所述叶片均与所述连接轴连接，且同轴分布；
16.所述驱动源包括电机，所述电机的动力输出端与所述连接轴连接，用于驱动所述连接轴旋转，以带动所述叶片绕所述连接轴的轴线旋转。
17.在一些实施例中，所述补液管路设置有控制其开启和关闭的通断阀；所述驱动源还用于在所述补液管路开启时驱动所述搅拌件运动。
18.在一些实施例中，还包括液位检测装置，用于检测所述箱体内部液面高度，并在检测到所述箱体内部液面高度低于第一预设高度值时开启所述通断阀，并在检测到所述箱体内部液面高度高于第二预设高度值时关闭所述通断阀。
19.作为另一种技术方案，本实用新型实施例还提供一种半导体清洗设备，其包括上述的储液箱。
20.本实用新型具有以下有益效果：
21.本实用新型提供的用于半导体清洗设备的储液箱，其包括用于存储清洗药液的箱体、用于向箱体内部补液的补液管路和搅拌组件；其中，搅拌组件包括搅拌件和驱动源，具体的，搅拌件位于箱体内部，驱动源与搅拌件连接，用于驱动搅拌件做搅拌动作，以对箱体内部的清洗药液进行搅拌；这样，当补液管路向箱体内部补充与箱体内部原本液体温度不同的清洗药液时，搅拌组件能够通过搅拌，将不同温度的液体迅速混合，从而保证箱体内部液体温场分布均匀，进而保证提供给与之相连的清洗设备的清洗药液始终保持在指定的温度。
22.本实用新型提供的半导体清洗设备，应用了上述实施例中提供的储液箱，以能够保证参与清洗工艺的清洗药液始终维持在指定的温度，从而保证清洗工艺效果的一致性。
附图说明
23.图1为现有的一种半导体清洗设备的结构示意图；
24.图2为本实用新型实施例提供的半导体清洗设备的一种结构示意图；
25.图3为本实用新型实施例提供的储液箱的一种结构示意图；
26.图4为本实用新型实施例提供的储液箱的另一种结构示意图；
27.图5为本实用新型实施例提供的搅拌片的一种俯视图；
28.图6为本实用新型实施例提供的搅拌片的与箱体内壁相配合的示意图；
29.图7为本实用新型实施例提供的搅拌片的一种剖视图；
30.图8为本实用新型实施例提供的导流通孔的一种剖视图。
具体实施方式
31.为使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图来对本实用新型提供的储液箱及应用其的半导体清洗设备进行详细描述。
32.如图1所示，现有的半导体清洗设备通常包括清洗腔室01、循环管路03和储液箱02。其中，储液箱02包括用于补液的补液管路021，且补液管路021的出液端延伸至液面之下，以通过开设补液管路021的出液端的多个出液孔向储液箱02中补充清洗液体；储液箱02底部开设有出液口；循环管路03的两端分别与上述补液管路021和出液口连通，循环管路03中设置有加热器031，以使清洗药液在循环过程中被加热，而后再返回储液箱02；而且，循环管路03在补液管路021的上游引出有子管路与清洗腔室连通，以向清洗腔室中喷淋入加热后的清洗药液。
33.由于清洗液体需要在参与清洗工艺后被排放掉，所以在清洗工艺进行过程中，需要不断地向工艺腔室提供清洗液体；相应地，在清洗工艺进行一段时间后，储液箱02内部清洗药液会大大减少。在低于一定的液位时，则需要开启补液管路021，以对储液箱02进行补液。但是，补充的清洗液体通常都是常温的，一般在20℃左右，而储液箱02中的清洗药液往往在40℃左右；可见，补液管路021输出的清洗药液温度往往过低，且低于储液箱02内部清洗药液的温度，因此，若直接由补液管路021通入清洗药液，则会导致储液箱02内部清洗药液温度不均匀，导致流入在循环管路03中的清洗药液具有较大的温度波动，使加热器031无法及时地控制循环管路03内部的清洗药液温度，进而造成清洗腔室中喷淋的清洗药液温度不均匀，清洗工艺的均一性降低。
34.为了解决上述技术问题，本实施例提供一种半导体清洗设备的储液箱，如图2所示，其包括：箱体1、搅拌组件2和补液管路3。其中，箱体1用于存储清洗药液；补液管路3分别与清洗药液源和箱体1连通，用于向箱体1内部输送清洗药液；搅拌组件2用于对箱体1内部的清洗药液进行搅拌，具体的，搅拌组件2包括搅拌件21和驱动源22；其中，搅拌件21位于箱体1内部，优选的，位于液面之下；驱动源22与搅拌件21连接，用于驱动搅拌件21做搅拌动作。以能够在补液管路3向箱体1内部补充与箱体1内部原本液体温度不同的清洗药液时，搅拌组件2能够通过搅拌，将不同温度的液体迅速混合，以保证箱体1内部液体温场分布均匀，从而避免流入在循环管路中的清洗药液具有较大的温度波动，而使加热器无法及时地对清洗药液温度进行控制，进而保证提供给与储液箱相连的清洗设备的清洗药液始终保持在指定温度。
35.进一步的，在一些实施例中，如图3所示，上述搅拌件21包括连接轴211和至少两个的叶片212；其中，至少两个叶片212均与连接轴211连接，且同轴分布。相应的，上述驱动源包括电机221，电机221的动力输出端与连接轴211连接，用于驱动连接轴211旋转，以带动叶片212绕连接轴211的轴线旋转，对箱体1内部的液体进行搅拌，从而促进不同温度的液体相混合，加速热交换。具体的，如图3所示，为了避免叶片212在旋转过程中与补液管路3的出液端发生干涉，本实施例中的叶片212可以位于在低于补液管路3的出液端的位置，或者连接轴211与补液管路3的出液端的相对位置以及叶片212的尺寸能够满足叶片212的端部均不会与补液管路3出液端的外周发生接触。优选的，叶片212表面与连接轴211的轴线之间的夹角小于90
°
，即叶片212表面平行于连接轴211的轴线或相对于连接轴211的轴线倾斜，以能够在叶片212旋转的周向上使之与液体有足够的接触面积，保证搅拌效率。而且，在一些优
选的实施例中，上述电机221输出的转速较慢，以避免叶片212的旋转在液体中引发剧烈的波动，而造成箱体1内部件损坏或导致与储液箱连通的循环管路内部发生剧烈的压力波动。
36.或者，在另一些实例中，如图4所示，上述驱动源22包括伸缩缸222，上述搅拌件21包括搅拌片213和连接杆214；具体的，连接杆214分别与伸缩缸222的动力输出端和搅拌片213连接；伸缩缸222则用于驱动搅拌片213做上下往复运动，以在竖直方向上对储液箱内部液体进行搅拌；具体的，伸缩缸222的动力输出端的行程可根据箱体1的容量决定，以使搅拌片213的行程能够覆盖箱体1内部液面高度。而且，搅拌片213在箱体1的底面上的正投影面积达到预设面积值，且该预设面积值满足搅拌片213在做上下往复运动时，能够促进不同温度的液体相混合；换言之，搅拌片213可以平行于水平方向延伸，也可以相对于水平方向倾斜，而且搅拌片213的形状不限，其在箱体1的底面上的正投影面积达到预设面积值即可。在一些优选的实施例中，搅拌片213呈薄片状，且平行于水平方向设置。具体的，箱体1上端设置有固定支架，伸缩缸222固定在该固定支架上。在一些优选的实施例中，伸缩缸222的动力输出端的运动速度为1cm/s～5cm/s，以避免在液体中引发剧烈的波动。若上述伸缩缸222采用气缸，则可以在上述气缸的进、出气口中安装调速阀，以能够通过调整调速阀的开度来调整气缸的运行速度。
37.在一些实施例中，如图5所示，上述搅拌片213中开设有多个导流通孔2131，以在搅拌片213做上下往复运动时，通过导流通孔2131的液体能够形成射流，从而进一步地促进液体混合。具体的，在搅拌片213做上下往复运动的过程中，当搅拌片213做向上的运动时，导流通孔2131中会形成向下的射流；而当搅拌片213做向下的运动时，导流通孔2131中则会形成向上的射流；这样可以配合搅拌片213的未开孔的部分，进一步增加搅拌片213正反面处液体的对流，从而能够更快地让位于搅拌片213的上方和下方的液体温度趋于一致。优选的，如图5所示，多个导流通孔2131在搅拌片213的表面上均匀分布。
38.进一步的，如图7所示，在一些优选的实施例中，导流通孔2131的内周面呈锥体状。其中，一部分导流通孔2131的内径在自液面指向箱体1底面方向上逐渐增大，即在竖直方向上呈正置的锥体状，也即导流通孔2131具有一个较大开口和位于其上方的一个较小开口；而另一部分导流通孔2131的内径在自液面指向箱体1底面方向上逐渐减小，即在竖直方向上呈倒置的锥体状，也即导流通孔2131具有一个较小开口和位于其上方的一个较大开口；这样，在液体由较大开口流入后，会在较小开口处产生射流，以利用射流促进液体的混合。具体的，当搅拌片213由上向下移动时，内周面呈正置的锥体状的部分导流通孔处会产生上述射流；当搅拌片213由下向上移动时，内周面呈倒置的锥体状的部分导流通孔处会产生上述射流；可见，在搅拌片213做上下往复运动时，通过导流通孔2131的液体均能够形成射流。
39.而且，在此基础上，在一些优选的实施例中，如图8所示，导流通孔2131的内周面上设置有螺纹状凸起，以使射流能够做螺旋运动；螺纹状凸起的延伸方向为顺时针方向或逆时针方向。而且内周面形状相同的导流通孔2131中的螺纹状凸起的延伸方向相同，内周面形状不同的导流通孔2131中的螺纹状凸起的延伸方向不同，即内周面呈正置的锥体状的导流通孔2131内部形成有顺时针方向或逆时针方向的螺纹状凸起，而另一部分的导流通孔2131处内部形成有逆时针方向或顺时针方向的螺纹状凸起。这样，在搅拌片213做上下往复运动时，射流的螺旋运动均为同一个方向，以使射流与射流之间旋转的方向相同，从而进一步提高局部液体的热交换的效率。
40.优选的，如图5所示，本实施例中的多个导流通孔2131的分布方式为同行(或同列)导流通孔2131内周面形状相同，均呈倒置或正置锥状，这样可以使形成的不同方向的射流均匀分布，而且形状相同的导流通孔2131同行(或同列)设置较容易加工。不过，本实施不仅限于此，导流通孔的分布方式还可以例如为每行(或每列)正置锥状的导流通孔和倒置锥状的导流通孔交替设置。
41.在一些优选的实施例中，导流通孔2131的较小开口的直径范围为5mm～10mm；导流通孔2131的较大开口的直径范围为5mm～20mm。而且，导流通孔2131内周面上的螺纹状凸起的圈数和齿宽取决于搅拌片213的厚度，且螺纹状凸起在导流通孔2131的内周面上均匀分布。
42.在一些实施例中，如图2所示，补液管路3的出液端伸入至箱体1底部；搅拌片213在水平方向上的投影与箱体1底面完全重叠，即搅拌片213的边缘能够与箱体1内壁贴合；在此条件下，在搅拌片213做上下往复运动时，位于搅拌片213上方和下方的液体仅通过搅拌片213上的导流通孔2131流动。搅拌片213的与补液管路3相对应的位置处开设有导向孔2132，导向孔2132用于供补液管路3穿设于其中，以避免搅拌片213在做上下往复运动时与补液管路3发生干涉。
43.进一步的，在一些实施例中，箱体1的内侧棱上设置有向内凸起的导向条。相应的，如图6所示(图6中省略了其中的导流通孔)，搅拌片213的与箱体1的内侧棱对应的角落处设置有导向槽2133，用于与导向条相配合，从而在搅拌片213的边缘与箱体1内壁贴合的基础上，将搅拌片213的动作限定在平行于箱体1的内侧棱的方向上。优选的，如图2所示，箱体1例如为立方体形；上述导向条例如为的四个角圆弧倒角；相应的，上述导向槽2133例如为与上述圆弧倒角相配合的四个凹形倒角。
44.另外，本实施例中的搅拌件21和驱动源22并不仅限于如上述的叶片212和电机221，或者伸缩缸222和搅拌片213，其还可以采用其他部件；而且，搅拌件21的搅拌动作也不仅限于旋转或者上下往复运动，还可以为其他路线的运动，例如为曲线往复运动或者绕定轴以指定幅度拨动等。
45.在一些实例中，储液箱的补液管路3中设置有控制其开启和关闭的通断阀。上述驱动源22还用于在补液管路3开启时驱动搅拌件21运动，以能够在补液管路3向储液箱内补充入温度较低的液体时，及时进行搅拌，从而将不同温度的液体迅速混合，使箱体1内部液体温场分布均匀。
46.进一步的，在一些实施例中，储液箱中还设置有液位检测装置，用于检测箱体1内部液面高度。液位检测装置还用于在检测到箱体1内部液面高度低于第一预设高度值时开启上述通断阀，并在检测到箱体1内部液面高度高于第二预设高度值时关闭上述通断阀；具体的，第一预设高度值对应于工艺要求储液最低液位，第二预设高度值对应于储液箱内部的最高液位。这样，在储液箱内部液位低于第一预设高度值时，补液管路3能够对储液箱进行补液，同时搅拌组件2对储液箱内部液体进行搅拌；而在储液箱内部液体补满后，搅拌组件2可以停止搅拌，或者，继续搅拌一定时长，再停止搅拌，以确保储液箱内部液体充分混合。具体的，继续搅拌的时长例如为1min。
47.而且，在实际生产中，上述通断阀可以采用电磁阀，以能够利用外部控制器，根据液位检测装置检测到的液面高度，判断箱体1内部液面高度是否低于预设高度值，并根据判
断结果，向电磁阀和驱动源22发送相应的控制信号，以实现对储液箱补液和搅拌的自动控制。
48.作为另一种技术方案，本实施例还提供一种半导体清洗设备，其包括如上述的储液箱。本实施例的半导体清洗设备的具体结构可以参见如图1所示的现有的半导体清洗设备。具体的，本实施例中的半导体清洗设备包括清洗腔室以及用于连接清洗腔室和储液箱的循环管路，且循环管路中还设置有用于调节液体温度的加热器。
49.本实施例提供的半导体清洗设备的储液箱，其包括用于存储清洗药液的箱体、用于向箱体内部补液的补液管路和搅拌组件；其中，搅拌组件用于对箱体内部的清洗药液进行搅拌；这样，当补液管路向箱体内部补充与箱体内部原本液体温度不同的清洗药液时，搅拌组件能够通过搅拌，将不同温度的液体迅速混合，以能够保证箱体内部液体温场分布均匀，从而使循环管路中的液体温度波动较小，使设置在循环管路中的加热器足以及时控制循环管路内部的清洗药液温度，进而保证提供给清洗腔室的清洗药液始终保持在指定的温度，从而提高清洗工艺效果的一致性。
50.可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本实用新型的原理而采用的示例性实施方式，然而本实用新型并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本实用新型的保护范围。

技术特征：

1.一种用于半导体清洗设备的储液箱，其特征在于，包括：箱体、搅拌组件和补液管路；所述箱体用于存储清洗药液；所述补液管路分别与清洗药液源和所述箱体连通，用于向所述箱体内部输送所述清洗药液；所述搅拌组件用于对所述箱体内部的所述清洗药液进行搅拌；所述搅拌组件包括搅拌件和驱动源；所述搅拌件位于所述箱体内部；所述驱动源与所述搅拌件连接，用于驱动所述搅拌件做搅拌动作。2.根据权利要求1所述的储液箱，其特征在于，所述驱动源包括伸缩缸；所述搅拌件包括搅拌片和连接杆，所述连接杆分别与所述伸缩缸的动力输出端和所述搅拌片连接；所述伸缩缸用于驱动所述搅拌片做上下往复运动；所述搅拌片在所述箱体的底面上的正投影面积达到预设面积值。3.根据权利要求2所述的储液箱，其特征在于，所述搅拌片中开设有多个导流通孔。4.根据权利要求3所述的储液箱，其特征在于，所述导流通孔的内周面呈锥体状；其中，一部分所述导流通孔的内径在自液面指向箱体底面方向上逐渐增大；另一部分所述导流通孔的内径在自液面指向箱体底面方向上逐渐减小。5.根据权利要求4所述的储液箱，其特征在于，所述导流通孔的内周面上设置有螺纹状凸起，所述螺纹状凸起的延伸方向为顺时针方向或逆时针方向；内周面形状相同的所述导流通孔中的螺纹状凸起的延伸方向相同，内周面形状不同的所述导流通孔中的所述螺纹状凸起的延伸方向不同。6.根据权利要求3所述的储液箱，其特征在于，所述补液管路的出液端伸入至所述箱体底部；所述搅拌片在水平方向上的投影与所述箱体底面完全重叠；所述搅拌片的与所述补液管路对应的位置开设有导向孔，所述导向孔用于供所述补液管路穿设于其中。7.根据权利要求6所述的储液箱，其特征在于，所述箱体的内侧棱上设置有向内凸起的导向条；所述搅拌片的与所述箱体的内侧棱对应的角落处设置有导向槽，用于与所述导向条相配合。8.根据权利要求1所述的储液箱，其特征在于，所述搅拌件包括连接轴和至少两个的叶片；至少两个所述叶片均与所述连接轴连接，且同轴分布；所述驱动源包括电机，所述电机的动力输出端与所述连接轴连接，用于驱动所述连接轴旋转，以带动所述叶片绕所述连接轴的轴线旋转。9.根据权利要求1所述的储液箱，其特征在于，所述补液管路设置有控制其开启和关闭的通断阀；所述驱动源还用于在所述补液管路开启时驱动所述搅拌件运动。10.根据权利要求9所述的储液箱，其特征在于，还包括液位检测装置，用于检测所述箱体内部液面高度，并在检测到所述箱体内部液面高度低于第一预设高度值时开启所述通断阀，并在检测到所述箱体内部液面高度高于第二预设高度值时关闭所述通断阀。11.一种半导体清洗设备，其特征在于，包括如权利要求1-10任意一项所述的储液箱。

技术总结

本实用新型提供的一种用于半导体清洗设备的储液箱及半导体清洗设备，其中，储液箱包括：箱体、搅拌组件和补液管路；箱体用于存储清洗药液；补液管路分别与清洗药液源和箱体连通，用于向箱体内部输送清洗药液；搅拌组件用于对箱体内部的清洗药液进行搅拌，以在补液管路向箱体内部补充与箱体内部原本液体温度不同的清洗药液时，搅拌组件能够通过搅拌，将不同温度的液体迅速混合，从而保证箱体内部液体温场分布均匀，进而保证提供给与之相连的清洗设备中的清洗药液始终保持在指定的温度。设备中的清洗药液始终保持在指定的温度。设备中的清洗药液始终保持在指定的温度。