CN110112084A - 半导体器件清洗装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种半导体器件清洗装置。所述半导体器件清洗装置，包括：清洗槽，具有用于承载半导体器件的支撑台；第一管道，用于向所述清洗槽内传输清洗液；第二管道，与所述第一管道连通，用于向所述第一管道传输第一气体，溶解于所述清洗液中的所述第一气体能够产生活性粒子，所述活性粒子用于与所述半导体器件中的颗粒物作用，以去除所述颗粒物。本发明实现了对所述半导体器件中颗粒物的有效清除，减少了颗粒物的残留，提高了所述清洗液的清洗能力。

Description

半导体器件清洗装置

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种半导体器件清洗装置。

背景技术

随着平面型闪存存储器的发展，半导体的生产工艺取得了巨大的进步。但是最近几年，平面型闪存的发展遇到了各种挑战：物理极限、现有显影技术极限以及存储电子密度极限等。在此背景下，为解决平面闪存遇到的困难以及追求更低的单位存储单元的生产成本，各种不同的三维(3D)闪存存储器结构应运而生，例如3D NOR(3D或非)闪存和3D NAND(3D与非)闪存。

其中，3D NAND以其小体积、大容量为出发点，将储存单元采用三维模式层层堆叠的高度集成为设计理念，生产出高单位面积存储密度，高效存储单元性能的存储器，已经成为新兴存储器设计和生产的主流工艺。

对3D NAND等的半导体器件表面进行清洗，是确保最终半导体器件质量的重要步骤。但是，现有的半导体器件清洗装置清洗效果较差，严重影响了半导体器件的良率。

因此，如何改善半导体器件清洗装置的清洗效果，提高半导体器件的良率，是目前亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明提供了一种半导体器件清洗装置，用于解决现有的半导体器件清洗装置清洗效果较差的问题，以改善半导体器件的良率。

为了解决上述问题，本发明提供了一种半导体器件清洗装置，包括：

清洗槽，具有用于承载半导体器件的支撑台；

第一管道，用于向所述清洗槽内传输清洗液；

第二管道，与所述第一管道连通，用于向所述第一管道传输第一气体，溶解于所述清洗液中的所述第一气体能够产生活性粒子，所述活性粒子用于与残留于所述半导体器件中的颗粒物作用，以去除所述颗粒物。

优选的，还包括：

第三管道，与所述第一管道连通，用于传输第二气体至所述第一管道，以使具有所述活性粒子的所述清洗液分散后喷射至所述半导体器件表面。

优选的，所述清洗液为去离子水，所述第一气体为氢气，所述活性粒子为氢自由基。

优选的，还包括：

位于所述清洗槽外部的氢气发生器，所述第二管道的一端用于与所述氢气发生器连通、另一端与所述第一管道连通。

优选的，所述第二气体为氮气。

优选的，还包括：

第一控制阀，安装于所述第三管道中，用于调整传输至所述第一管道的所述第二气体的压力。

优选的，还包括：

第二控制阀，安装于所述第二管道中，用于调整调整传输至所述第一管道的所述第一气体的流速。

优选的，还包括：

第四管道，用于向所述清洗槽传输处理液，以去除所述半导体器件表面的静电荷。

优选的，所述处理液为溶解有二氧化碳的去离子水溶液。

优选的，所述第一管道与所述第四管道分布于所述支撑台轴向方向的相对两侧。

本发明提供的半导体器件清洗装置，通过向清洗液中传输第一气体，以产生活性粒子，采用具有所述活性粒子的清洗液清洗所述半导体器件时，通过所述活性粒子与残留于所述半导体器件中的颗粒物作用，实现了对所述半导体器件中颗粒物的有效清除，减少了颗粒物的残留，提高了所述清洗液的清洗能力，改善了半导体器件的良率。

附图说明

附图1是本发明具体实施方式中半导体器件清洗装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明提供的半导体器件清洗装置的具体实施方式做详细说明。

随着3D NAND存储器工艺制程的提高、工艺节点的减小以及堆叠层数的增加，对3DNAND存储器等半导体器件的清洗要求越来越高。当前单一采用去离子水清洗的方式，虽然对较大尺寸的颗粒物具有一定的清洗效果，但是却不易清除堆积在3D NAND存储器中的较小尺寸的颗粒物，从而导致清洗后颗粒物的残留，影响清洗效果。

另外，随着3D NAND存储器中堆叠层数的增多，贯穿堆叠层的通孔具有越来越大的深宽比。当前对半导体器件进行清洗过程中，为了便于对具有较高深宽比的通孔或者沟槽进行清洗，会采用氮气或者惰性气体将作为清洗液的去离子分散成水滴之后，再喷射至半导体器件表面。但是，由于氮气或者惰性气体的分子数比较大，产生的水滴的体积相对较大，即便是水滴状的去离子水也不能有效的进入具有高深宽比的通孔或者沟槽中，从而使得堆积于通孔或者沟槽中的小尺寸颗粒物不易被清除，进而也影响了半导体器件的清洗效果。

本具体实施方式提供了一种半导体器件清洗装置，附图1是本发明具体实施方式中半导体器件清洗装置的结构示意图。本具体实施方式中所述的半导体器件可以是具有任何结构的半导体器件，尤其适用于具有较高堆叠层数的3D NAND存储器。如图1所示，本具体实施方式提供的半导体器件清洗装置，包括：

清洗槽11，具有用于承载半导体器件13的支撑台12；

第一管道14，用于向所述清洗槽11内传输清洗液；

第二管道15，与所述第一管道14连通，用于向所述第一管道14传输第一气体，溶解于所述清洗液中的所述第一气体能够产生活性粒子，所述活性粒子用于与残留于所述半导体器件13中的颗粒物作用，以去除所述颗粒物。

具体来说，所述半导体器件清洗装置包括腔室10，所述清洗槽11位于所述腔室10内部。所述第一管道14自所述腔室10外部延伸至所述腔室10内部，以向置于所述支撑台12上的所述半导体器件传输所述清洗液。所述第二管道15自所述腔室10外部延伸至所述腔室10内部，并在所述腔室10内部与所述第一管道14连通。所述支撑台12驱动位于其上的所述半导体器件13高速旋转，从而在离心力的作用下将携带有颗粒物的清洗液自所述半导体器件13表面甩出，经所述排出管道19排出所述腔室10。所述排出管道19中还设置有阀门191，用于控制所述清洗槽11与外界是否连通。

本具体实施方式中所述活性粒子可以是中性自由基，也可以是带电荷的离子。所述活性粒子与所述颗粒物之间的作用，可以是化学作用，也可以是静电排斥作用。当具有所述活性粒子的所述清洗液传输至所述半导体器件时，一方面，所述清洗液能够对所述半导体器件表面进行冲洗；另一方面，通过所述活性粒子与所述颗粒物之间的作用，使得所述颗粒物能够更加容易随所述清洗液甩离所述半导体器件13，从而加强了对所述半导体器件13的清洁效果。

本具体实施方式中所述清洗液和所述第一气体的种类并不作限定，只要溶解于所述清洗液中的所述第一气体能够产生与所述颗粒物作用的活性粒子即可。本具体实施方式对所述活性粒子的种类也不作限定，只要能够通过与所述颗粒物作用，达到去除所述颗粒物的效果即可。

为了确保对半导体器件中的通孔或者沟槽清洗效果，优选的，所述半导体器件清洗装置还包括：

第三管道16，与所述第一管道14连通，用于传输第二气体至所述第一管道14，以使具有所述活性粒子的所述清洗液分散后喷射至所述半导体器件13表面。

具体来说，沿所述清洗液在所述第一管道14中的流动方向，所述第二管道15与所述第一管道14的连接点位于所述第三管道16与所述第一管道14的连接点的上游。在所述第一气体溶解于所述清洗液并产生所述活性粒子之后，再通过所述第二气体将具有所述活性粒子的所述清洗液分散为小液滴，使得即便是所述第一气体在所述清洗液中的溶解度较低的情况下，也能有效确保所述活性粒子的产生。

优选的，所述清洗液为去离子水，所述第一气体为氢气，所述活性粒子为氢自由基。

优选的，所述半导体器件清洗装置还包括：

位于所述清洗槽11外部的氢气发生器17，所述第二管道15的一端用于与所述氢气发生器17连通、另一端与所述第一管道14连通。

为了降低所述半导体器件的生产成本，并确保所述半导体器件生产过程中的安全性，优选的，所述第二气体为氮气。

具体来说，相较于其他气体，氢气具有相对较小的体积。虽然氢气在水中的溶解度较小，但是溶解在水中的少量氢气能够产生氢自由基。当采用具有相同压力的氮气分散纯去离子水和具有氢自由基的去离子水时，具有氢自由基的去离子水能够形成尺寸更小的液滴，对于具有较高堆叠层数(例如128层)的3D NAND存储器中具有高深宽比的沟道孔或者沟槽的清洗效果更为显著。同时，由于氢自由基带有一个电子，具有很强的反应活性，能够更加有效的去除半导体器件中小尺寸的颗粒物，从而进一步改善所述半导体器件13的清洗效果。

优选的，所述半导体器件清洗装置还包括：

第一控制阀，安装于所述第三管道16中，用于调整传输至所述第一管道14的所述第二气体的压力。

优选的，所述半导体器件清洗装置还包括：

第二控制阀，安装于所述第二管道15中，用于调整调整传输至所述第一管道14的所述第一气体的流速。

具体来说，传输至所述第一管道14中的所述第二气体的压力越大，能够将所述清洗液分散成尺寸越小的液滴。但是，当传输至所述第一管道14中的所述第二气体的压力过大时，生成的液滴对所述半导体器件的冲击力过大，容易造成所述半导体器件的损伤。通过所述第二控制阀调整进入所述第一管道14的所述第一气体的流速，能够实现对所述清洗液中所述氢自由基浓度的调整。在相同第二气体压力下，所述清洗液中所述氢自由基的浓度越高，分散后产生的液滴尺寸越小。本具体实施方式通过设置所述第一控制阀和所述第二控制阀，调整传输至所述第一管道14中的所述第二气体的压力和所述第一气体的流速，在确保不对所述半导体器件13造成损伤的同时，获得更小尺寸分散液滴，从而进一步提高所述半导体器件的清洗效果。

优选的，所述半导体器件清洗装置还包括：

第四管道18，用于向所述清洗槽11传输处理液，以去除所述半导体器件表面的静电荷。

具体来说，在清洗所述半导体器件13的过程中，随着所述半导体器件13的高速旋转，所述半导体器件13的表面与空气摩擦产生静电荷，而静电荷的存在会影响所述半导体器件13的电性能，严重时甚至导致静电击穿的发生。本具体实施方式通过所述第四管道18向所述半导体器件13喷射所述处理液，以中和所述半导体器件13表面的静电荷，避免在清洗过程中对所述半导体器件13造成损伤。

为了降低半导体器件的清洗成本，优选的，所述处理液为溶解有二氧化碳的去离子水溶液。

本具体实施方式是溶解有所述二氧化碳的去离子水经所述第四管道18自所述腔室10外部传输至所述清洗槽11内。在其他具体实施方式中，可以采用两根管道分别传输二氧化碳气体和去离子水至所述腔室内，然后在所述腔室内连通两根所述管道，使得所述二氧化碳气体溶解于所述去离子水后，再喷射至所述清洗槽11内。

为了进一步提高所述半导体器件清洗过程中的安全性，优选的，所述第一管道14与所述第四管道18分布于所述支撑台12轴向方向的相对两侧。

本具体实施方式提供的半导体器件清洗装置，通过向清洗液中传输第一气体，以产生活性粒子，采用具有所述活性粒子的清洗液清洗所述半导体器件时，通过所述活性粒子与残留于所述半导体器件中的颗粒物作用，实现了对所述半导体器件中颗粒物的有效清除，减少了颗粒物的残留，提高了所述清洗液的清洗能力，改善了半导体器件的良率。

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 (10)

1.一种半导体器件清洗装置，其特征在于，包括：

清洗槽，具有用于承载半导体器件的支撑台；

第一管道，用于向所述清洗槽内传输清洗液；

第二管道，与所述第一管道连通，用于向所述第一管道传输第一气体，溶解于所述清洗液中的所述第一气体能够产生活性粒子，所述活性粒子用于与残留于所述半导体器件中的颗粒物作用，以去除所述颗粒物。

2.根据权利要求1所述的半导体器件清洗装置，其特征在于，还包括：

第三管道，与所述第一管道连通，用于传输第二气体至所述第一管道，以使具有所述活性粒子的所述清洗液分散后喷射至所述半导体器件表面。

3.根据权利要求2所述的半导体器件清洗装置，其特征在于，所述清洗液为去离子水，所述第一气体为氢气，所述活性粒子为氢自由基。

4.根据权利要求3所述的半导体器件清洗装置，其特征在于，还包括：

位于所述清洗槽外部的氢气发生器，所述第二管道的一端用于与所述氢气发生器连通、另一端与所述第一管道连通。

5.根据权利要求3所述的半导体器件清洗装置，其特征在于，所述第二气体为氮气。

6.根据权利要求5所述的半导体器件清洗装置，其特征在于，还包括：

第一控制阀，安装于所述第三管道中，用于调整传输至所述第一管道的所述第二气体的压力。

7.根据权利要求3所述的半导体器件清洗装置，其特征在于，还包括：

第二控制阀，安装于所述第二管道中，用于调整调整传输至所述第一管道的所述第一气体的流速。

8.根据权利要求1所述的半导体器件清洗装置，其特征在于，还包括：

第四管道，用于向所述清洗槽传输处理液，以去除所述半导体器件表面的静电荷。

9.根据权利要求8所述的半导体器件清洗装置，其特征在于，所述处理液为溶解有二氧化碳的去离子水溶液。

10.根据权利要求8所述的半导体器件清洗装置，其特征在于，所述第一管道与所述第四管道分布于所述支撑台轴向方向的相对两侧。