CN108906351A - 喷嘴和化学液槽装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种喷嘴和化学液槽装置，所述喷嘴包括：喷嘴体；套于所述喷嘴体外部的套管，所述套管上具有至少两个朝向不同方向的喷孔。喷嘴在喷液过程中，可以具有多种喷液方向。

Description

喷嘴和化学液槽装置
技术领域
本发明涉及半导体设备领域，尤其涉及一种喷嘴和化学液槽装置。
背景技术
在半导体工艺中，经常需要将晶圆进入化学液槽内，进行湿法腐蚀或者清洗等工艺。化学液槽内可以盛放酸性溶液、碱性溶液或去离子水等，对应不同的处理工艺。化学液槽装置在处理时间长、高温以及均一性特殊分布的工艺上有相当的必要性，另外还具有高产能低成本的优势。
化学液槽内的化学液循环方向，决定了化学液槽对晶圆的清洗能力或者刻蚀的均一性。化学液槽内设置有喷嘴，通过喷嘴喷出化学液使得化学液槽内的液体流动，以提高化学液内物质浓度分布的均一性。
现有的化学液槽装置内，在槽体内通常设置固定位置以及固定角度的喷嘴，使得化学液槽内的液体流动方向单一，液体的浓度分布的均一性还有待进一步的提高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种喷嘴和一种化学液槽装置，提高所述化学液槽装置内的液体分布均一性。
本发明提供一种喷嘴，包括：喷嘴体；套于所述喷嘴体外部的套管，所述套管上具有至少两个朝向不同方向的喷孔。
可选的，所述套管具有沿长度方向设置的至少两组喷孔，不同组内的喷孔朝向同一方向。
可选的，所述喷嘴体设置有出液口。
可选的，所述套管的端部与所述喷嘴体之间形成密封腔，用于容纳从喷嘴体内喷出的化学液。
可选的，所述套管能够绕所述喷嘴体转动，以调整所述套管上的喷孔的方向。
可选的，所述喷嘴的端部设置有马达，与所述套管连接，用于控制所述套管的转动。
可选的，所述套管与所述喷嘴之间设置有旋转轴承结构，以支撑所述套管转动。
可选的，所述套管设置有3～8组喷孔，分别朝向不同的方向。
本发明的技术方案还提供一种化学液槽装置，包括：槽体，用于盛放化学液以及待处理的晶圆；至少一个上述的喷嘴，所述喷嘴为长条形，设置于所述槽体内壁处，与晶圆放置平面垂直，用于向所述槽体内喷入化学液，所述喷嘴的喷液方向与晶圆放置平面平行。
本发明的化学液槽装置的每个喷嘴包括喷嘴体和套管，套管上具有不同方向的喷孔，喷嘴在喷液过程中，可以具有多种喷液方向，可以提高槽体内的液体各方向上的流动，提高液体的均一性。
进一步的，在喷液过程中，可以控制所述套管转动，不断改变所述套管上的喷孔的喷液方向，使槽体内的液体流向达到工艺需求。根据不同的工艺需求，还可以更换所述喷嘴体外的套管。
附图说明
图1a至图1c为目前的化学液槽装置的喷嘴的几种喷液方向示意图；
图2至图4为本发明一具体实施方式的化学液槽装置的结构示意图；
图5为本发明一具体实施方式的化学液槽装置的液体控制示意图；
图6至图8为本发明一具体实施方式的化学液槽装置的结构示意图；
图9为本发明一具体实施方式的喷嘴的剖面结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明提供的化学液槽装置的具体实施方式做详细说明。
发明人发现，目前的化学液槽装置内部的喷嘴通常为两到三个，且位置固定。请分别参考图1a～1c，为一种具有三个喷嘴的化学液槽装置，通常情况下只能有三种液体流动方向。图1a中示出喷嘴向内45°喷液；图1b中示出喷嘴向外45°喷液；图1c中示出喷嘴垂直槽底向上喷液。槽体内的喷嘴仅设置有几个固定的喷液方向，无法满足化学液均一性分布的要求。
为此，发明人提出一种新的化学液槽装置，能够提高化学液分布的均一性。
请参考图2至图4为所述化学液槽装置的结构示意图。图2为正视图；图3为俯视示意图；图4为侧视示意图。
所述化学液槽装置包括槽体100以及设置于所述槽体100内的喷嘴。该具体实施方式中，所述槽体100顶部还具有盖板101。
所述槽体100用于盛放化学液以及待处理的晶圆。所述化学液可以是去离子水或者磷酸、氢氟酸、KOH等酸性或碱性刻蚀溶液等。待处理的晶圆浸泡于所述槽体100内的化学液内极性冲洗或刻蚀等处理。
图2中示出了晶圆200置于所述槽体100内的示意图。所述晶圆200垂直于所述槽体100的底部放入，且与槽体100的两个相对侧壁垂直，晶圆200与x-z平面垂直。所述槽体100内依次可以同时放入多片平行放置的晶圆200，以同时对多片晶圆200进行出来，提高处理效率。多片晶圆200平行放置，沿y轴方向排列。具体的，可以将晶圆200放置于晶圆放置架内，再置于所述槽体100内，以固定所述晶圆200的位置。
所述槽体100内设置有若干喷嘴，所述喷嘴与外部化学液循环管路连接，用于向所述槽体100内喷入化学液，使得槽体100内的液体发生流动，以提高化学液内各成分浓度的分布均匀性。化学液循环管路从槽体100内获取化学液，进行循环过滤后，再通过喷嘴喷入槽体100内。
该具体实施方式中，所述槽体100内设置有7个喷嘴，分别为喷嘴1至喷嘴7。其中喷嘴7设置于槽体100的底部，喷嘴1至喷嘴6设置于所述槽体100的与晶圆200放置平面垂直的相对两侧内壁处。该具体实施方式中，每一侧侧壁处设置三个喷嘴，且对称设置。在其他具体实施方式中，所述槽体100内设置有三个以上的喷嘴，较佳的可以为5～7个。本领域技术人员可以根据槽体100的尺寸设置合适数量的喷嘴。所述槽体100的底部设置至少一个喷嘴，其他设置于侧壁处。较佳的，两侧侧壁处的喷嘴位置对称设置。
所述喷嘴1至喷嘴7均为长条形，管状，平行设置于所述槽体100的内壁及底部处，与晶圆200放置平面垂直，用于向所述槽体100内喷入化学液，所述喷嘴1～7的喷液方向与晶圆200的放置平面平行。所述喷嘴1～7为长条形的管状，管壁上均具有沿长度方向设置的多个喷孔。在其他具体实施方式中，所述喷嘴1～7可以分别具有沿长度方向设置的多个子喷嘴。
图4中示出了多片晶圆200置于所述槽体100内的侧视示意图。由于喷嘴1～7为长条形，能够对每片晶圆200处进行喷液。
请参考图2，喷嘴1～7分别具有不同的喷液方向，分别用箭头标示出各个喷嘴的喷液方向。本领域技术人员可以根据需要设定各个喷嘴1～7的喷液方向。各个喷嘴的喷液状态可单独控制，所述喷液状态包括：是否喷液、喷液方向、流速等。
该具体实施方式中，所述喷嘴1～7分别通过一支管路连接至总管路8，化学液自所述总管路8分流至各个喷嘴。为了便于单独控制各个喷嘴的喷液状态，连接各喷嘴的支路上均设置有阀门，用于控制总管路8与各喷嘴之间的管路通断状态。
所述化学液槽装置还包括一控制器，与各支管上的阀门连接，用于控制各个阀门的状态。
由于喷嘴1～7分别具有不同的喷液方向，可以通过不同的喷嘴组合控制槽体100内的液体流动方向以及浓度分布状态。
请参考图5，为本发明一具体实施方式中的液体控制示意图。
该具体实施方式中，将喷嘴1和喷嘴6开启或者将喷嘴2、喷嘴5开启，或者将喷嘴1、喷嘴6、喷嘴2和喷嘴5同时开启，槽体100内的液体会在晶圆200边缘呈环形流动。在一个具体实施方式中，对晶圆200进行湿法刻蚀，晶圆200的边缘的刻蚀液流动较快，使得晶圆200边缘的刻蚀速率会大于晶圆200中心位置处的刻蚀速率。
在其他具体实施方式中，在对化学液分布均一性有较高要求的情况下，可以将所有的喷嘴1～7均开启，使得槽体100内的化学液在各个方向上流动，从而实现溶液的超均一性。
本发明的具体实施方式的化学液槽装置内具有至少3个以上的喷嘴，各个喷嘴的喷液状态可单独控制。因此可以通过控制不同喷液方向的喷嘴自由搭配，达到工艺所需。
请参考图6至图8为本发明另一具体实施方式的化学液槽装置的结构示意图。图6为正视图，图7为俯视示意图，图8为侧视示意图。
该具体实施方式中，所述化学液槽装置的槽体100内设置有三个喷嘴600，设置于槽体100的底部。
所述喷嘴600具有多个喷液方向，较佳的，单个喷嘴600的喷液方向可以有3～8个。具体的，所述喷嘴600包括喷嘴体601以及套于所述喷嘴体601外部的套管602。套管602具有沿长度方向设置的至少一组喷孔603，每一组内的多个喷孔603朝向同一方向，不同组内的喷孔603朝向不同的方向。
所述套管602的端部与所述喷嘴体601之间形成密封腔，用于容纳从喷嘴体601内喷出的化学液。所述套管602的材料可以为石英、聚四氟乙烯等耐腐蚀材料。
所述套管602具有沿长度方向设置的两组以上的喷孔603，不同组的喷孔603朝向不同的方向。同一组内的喷孔603沿长度方向分布，排成一排，均朝向同一方向。较佳的，所述套管602设置有3～8组喷孔603，分别朝向不同的方向。请参考图9，为所述喷嘴600的剖面结构示意图，所述喷嘴600具有8组不同喷液方向的喷孔603。
进一步的，该具体实施方式中，所述套管602能够绕所述喷嘴体601转动，使得所述套管602上的喷孔603的喷液方向发生改变。
在一个具体实施方式中，所述套管602的端部与所述喷嘴体601外壁之间通过密封圈连接，所述套管602与所述喷嘴体601之间可以设置有旋转轴承结构，以支撑所述套管602转动。
该具体实施方式中，所述喷嘴600的端部设置有马达700，所述马达700与所述套管602连接，用于控制所述套管602绕所述喷嘴体601转动。
每个喷嘴600的套管602上具有多组不同方向的喷孔603，因此在喷液过程中，可以提高槽体100内的液体各方向上的流动，提高液体的均一性。进一步的，在喷液过程中，可以控制所述套管602转动，不断改变所述套管602上的喷孔603的喷液方向，使槽体100内的液体流向达到工艺需求。根据不同的工艺需求，还可以更换所述喷嘴体601外的套管602。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种喷嘴，其特征在于，包括：
喷嘴体；
套于所述喷嘴体外部的套管，所述套管上具有至少两个朝向不同方向的喷孔。
2.根据权利要求1所述的喷嘴，其特征在于，所述套管具有沿长度方向设置的至少两组喷孔，不同组内的喷孔朝向同一方向。
3.根据权利要求1所述的喷嘴，其特征在于，所述喷嘴体设置有出液口。
4.根据权利要求1所述的喷嘴，其特征在于，所述套管的端部与所述喷嘴体之间形成密封腔，用于容纳从喷嘴体内喷出的化学液。
5.根据权利要求1所述的喷嘴，其特征在于，所述套管能够绕所述喷嘴体转动，以调整所述套管上的喷孔的方向。
6.根据权利要求5所述的喷嘴，其特征在于，所述喷嘴的端部设置有马达，与所述套管连接，用于控制所述套管的转动。
7.根据权利要求5所述的喷嘴，其特征在于，所述套管与所述喷嘴之间设置有旋转轴承结构，以支撑所述套管转动。
8.根据权利要求2所述的喷嘴，其特征在于，所述套管设置有3～8组喷孔，分别朝向不同的方向。
9.一种化学液槽装置，其特征在于，包括：
槽体，用于盛放化学液以及待处理的晶圆；
至少一个如权利要求1至8中任一项所述的喷嘴，所述喷嘴为长条形，设置于所述槽体内壁处，与晶圆放置平面垂直，用于向所述槽体内喷入化学液，所述喷嘴的喷液方向与晶圆放置平面平行。
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