目前，晶圓清洗機已經在半導體產業中廣泛應用于清洗工藝，那晶圓清洗機內部又有哪些構造呢？今天帶大家看看晶圓清洗設備主要機構的設計。
 

　　一、加熱槽設計  

　　在半導體清洗工藝中，有些化學試劑在處理晶圓時，對溫度有要求，通常，需要進行加熱，如SC1、SC2在RAC清洗工藝中就要求溫度在70~80℃。我們在選擇這些加熱酸槽材質時，一般選用石英材質。  

 

　　加熱槽一般由石英槽體、加熱器、液位保護裝置、溫度檢測裝置、排放裝置及電氣控制裝置等主要部分組成。  

 

　　由于我們所設計的加熱器是內置投放式，故對所選加熱器的要求比較高，不僅能耐酸，而且還要求能耐高溫。我們所選加熱器所有的加熱絲及其導線都是用PFA包裹起來的，而且外包的PFA材質十分潔凈，不會對酸液有所污染。加熱器的加熱功率根據槽體的容積選取。  

 

　　由于加熱器是置于槽體底部，所以，液位保護裝置優為重要。液位保護裝置主要用于檢測石英槽內是否有酸液，防止加熱器在沒有酸液的情況下工作而發生危險。溫度檢測裝置主要用于檢測石英槽內酸液的溫度，將檢測的溫度信號反饋給溫度器，由溫控器實現溫度控制。對于廢酸的排放，基本有兩種不同方式?？捎傻撞繗鈩娱y門控制，或者由射流器稀釋排放。  

 

　　二、傳動系統設計  

　　傳動系統是全自動清洗機區別手動清洗機最核心的部分，由該系統在電氣系統控制下實現了晶圓工藝清洗的自動化。傳動系統的性能直接決定了全自動清洗機整體工作效率及工作的穩定性、可靠性等方面。  

 

　　傳動系統由x向和y向組成，通過PLC程序控制，方便靈活地實現了y向與x向的運動。  

 

　　y向由機械手、機械臂、伺服驅動系統及連接塊等部分組成。機械手是用于片盒的提取，它通過x、y兩個方向的聯合運動來實現的。機械臂是用于實現機械手的上下運動，它由伺服電機、圓軸絲杠、導向裝置、高剛性框架集成一體而成。伺服驅動系統與PLC一起控制y向的運動。在y向裝有一個原點近接開關，以檢測確定機械臂在y向的起始位置點，在其上下兩側分別裝有限位近接開關，以防止機械臂與本體相碰，發生危險。

 

　　x向是由伺服電機、減速器、LM直線導軌、齒輪齒條及連接塊等部分組成的。它由伺服電機驅動，通過減速器，齒輪齒條、連接塊傳動來實現機械臂連同機械手整體x向的運動；該方向運動用于將片盒準確地移至各個清洗工位定位處。在x向裝有一個原點近接開關，以檢測確定機械臂在x向的起始位置點，左右兩側分別裝有限位近接開關，以防止機械臂與本體相碰，發生危險。  

 

　　傳動系統各方面性能對保證整臺設備的穩定性和可靠性至關重要。主要體現在以下幾個方面（1）運動的穩定性；（2）運動的精確性；（3）傳動結構的剛性；（4）運動速度及運動的平穩性。  

 

　　三、電氣控制系統設計  

 

　　電氣控制系統是整個設備的重要部分，統籌安排傳動系統在各個清洗槽的運動時序，控制閥門以及清洗工藝模塊的工作狀態。它直接關系到設備的正常使用、維護及其生產效率。整套控制系統以一臺PLC（可編程序控制器）C2OOHG為核心，觸摸屏作為人機界面，交流伺服系統作為晶圓移位的執行機構。  

 

　　1、電氣控制系統的構成  

 

　　包括控制箱及傳感器,電磁閥等?？刂葡錇榱⑹?，裝于設備本體左側，為密閉式，防止酸霧腐蝕電器元件?？刂葡湎鋬妊b有電源開關，伺服控制系統,PLC及接線端子等。在控制箱的正面裝有控制面板；控制面板上面裝有操作開關，蜂鳴器,指示燈及觸摸屏,溫控器等。  

 

　　2.、程序控制  

 

　　本設備通過PLC、觸摸屏、伺服模塊程序的有效結合實現傳動系統的傳片工作，手動/自動操作方式可以切換。觸摸屏上有手動操作面板，可以實現相應手動操作。各清洗槽工藝時間可以在觸摸屏中設置。系統可以編譯并存儲多條工藝程序，用戶可以根據需要進行修改。  

 

　　3、安全裝置  

 

　　本設備具有聲光報警功能。當有故障時，設備報警，觸摸屏上顯示出錯信息，這時按下急停按鈕，所有動作停止。排除故障后，按下復位按鈕，可恢復初始狀態；設備前部裝有透明有機玻璃推拉門，防止酸液濺出。

 

　　四、QDR設計  

 

　　QDR（QuickDumpRinser），即快排快沖槽，主要用于去除晶圓表面微粒雜質和殘留化學藥液，使晶圓表面潔凈。QDR是晶圓濕法清洗中最重要的一個清洗工藝模塊，是清洗工藝中不可缺少的一道工藝，直接影響到晶圓的最終清洗效果。  

 

　　QDR由內外槽、上噴淋管路、下噴淋管路、快速排放閥及控制部分組成。上噴淋管路共有兩路，形成相互交叉噴淋，但去離子水不宜直接噴淋沖洗晶圓表面，因晶圓在水蝕作用下直接噴淋晶圓表面，易產生微粒污泥而污染晶圓表面，因此，在去離子水的噴淋過程中，需要對沖洗水壓、水量、方向和角度作出調整測試，以達到微粒污染少的最佳效果。良好的噴嘴所噴淋范圍涵蓋全部晶圓及片盒；而不良的噴淋沖洗形狀，沒有涵蓋全部晶圓及片盒，未被噴淋沖洗的死角地帶，微粒、雜質及化學藥液殘留含量仍然很高，而達不到良好的清洗效果。  

 

　　上噴淋同時，下噴淋管路由底部兩側不斷進水，而后由內槽上沿四周溢出，這樣，每個晶圓片縫、各處邊角的去離子水都能連續得到更新。同時，純凈氮氣由下噴淋管路進入槽體。氮氣鼓泡有以下幾個作用：（1）增加了去離子水的沖刷力，對槽體本身有很好的自清洗作用；（2）晶圓在水流中顫動，氣泡不能沾附其上，提高了沖洗效果；（3）減少去離子水中的含氧量，避免在晶圓表面生成氧化物。  

 

　　QDR噴淋注滿水時間和排水時間，對晶圓清洗質量有很大影響。因晶圓表面暴露在空氣中會接觸空氣中的氧分子或水汽，在常溫下，即會生長一層很薄的氧化層（約為0.5~1nm），這層自然氧化物的厚度與暴露在空氣中的時間長短有關，因此，噴淋注滿水時間越長，晶圓暴露在空氣中的時間就會越長，因而形成的氧化層也越厚，這對晶圓清洗，是很不利的。QDR排水的時間越短，排水流速就會越大，有利于去離子水帶走晶圓表面上的微粒雜質。因此，在QDR設計中，要盡可能的縮短噴淋注滿水時間和排水時間，實現快沖快排，整體效率也會得到提高。  

 

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　　以上就是晶圓清洗機的主要機構設計介紹的介紹，希望能給大家多一些了解或幫助。

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