CN111326437A - 喷淋装置、半导体加工设备以及清洗方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种喷淋装置，包括供液管路和第一开关阀，所述第一开关阀设置在所述供液管路上，所述喷淋装置还包括回吸管路和第二开关阀，其中，所述回吸管路的入口连接至所述供液管路，且位于所述供液管路的出口与所述第一开关阀之间；所述第二开关阀设置在所述回吸管路上，以控制所述回吸管路的入口和所述回吸管路的出口之间的通断；所述回吸管路的出口与所述供液管路的出口之间存在高度差，且所述回吸管路的出口低于所述供液管路的出口。本发明还提供一种包括该喷淋装置的半导体加工设备和一种清洗方法。本发明所提供的喷淋装置成本较低。

Description

喷淋装置、半导体加工设备以及清洗方法
技术领域
本发明涉及微电子加工设备领域，具体地，涉及一种喷淋装置、一种包括该喷淋装置的半导体加工设备和一种清洗方法。
背景技术
在微电子加工过程中，通常包括利用喷淋装置向工艺腔室内喷淋诸如清洗液等液体的步骤。
图1中所示的是一种喷淋装置的结构示意图，如图中所示，所述喷淋装置包括供液管路100、设置在供液管路100上的开关阀20和设置在供液管路100上的回吸阀30，供液管路100的出口位于工艺腔室400内，回吸阀30设置在供液管路100的出口和开关阀20之间。
向工艺腔室400内提供液体时，打开开关阀20和回吸阀30，工艺结束时，关闭开关阀20，并开启回吸阀30的回吸通道，将供液管路100的出口至回吸阀30这一段管路内的液体回吸至回吸阀30的储液腔内，从而防止液体从供液管路100的出口处滴落。
但是，回吸阀30的控制方法复杂，并且回吸阀30的储液腔体积有限，回吸的液量很小，需要频繁对其进行排放。
因此，如何以简单的方法实现喷淋装置的液体回吸成为本领域亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种喷淋装置、一种包括该喷淋装置的半导体加工设备和一种清洗方法。可以通过简单的控制方法实现喷淋装置的液体回吸。
为了实现上述目的，作为本发明的一个方面，提供一种喷淋装置，所述喷淋装置包括供液管路和第一开关阀，所述第一开关阀设置在所述供液管路上，其中，所述喷淋装置还包括回吸管路和第二开关阀，其中，
所述回吸管路的入口连接至所述供液管路，且位于所述供液管路的出口与所述第一开关阀之间；
所述第二开关阀设置在所述回吸管路上，以控制所述回吸管路的入口和所述回吸管路的出口之间的通断；
所述回吸管路的出口与所述供液管路的出口之间存在高度差，且所述回吸管路的出口低于所述供液管路的出口。
优选地，所述喷淋装置还包括集液容器，所述回吸管路的出口与所述集液容器连通。
优选地，所述喷淋装置还包括流量调节阀，所述流量调节阀设置在所述回吸管路上且位于所述第二开关阀的下游，以调节所述回吸管路中的流体的流速。
优选地，所述供液管路包括水平供液管和竖直供液管，所述竖直供液管的一端开口形成为所述供液管路的出口，所述竖直供液管的另一端开口与所述水平供液管的一端开口连通，所述水平供液管的另一端开口形成为所述供液管路的入口，所述第一开关阀设置在所述水平供液管上，所述回吸管路的内径不大于所述供液管路的内径。
优选地，所述回吸管路包括水平回吸管和竖直回吸管，所述竖直回吸管的一端开口形成为所述回吸管路的入口，所述竖直回吸管的另一端开口与所述水平回吸管的一端开口连通，所述水平回吸管的另一端开口形成为所述回吸管路的出口，所述竖直回吸管的轴线方向与所述水平供液管的轴线方向垂直，所述水平回吸管的轴线方向与所述水平供液管的轴线方向平行，所述第二开关阀设置在所述水平回吸管上。
优选地，所述第一开关阀和所述第二开关阀中的至少一者为常闭阀。
作为本发明的第二个方面，提供一种半导体加工设备，所述半导体加工设备包括工艺腔室和喷淋装置，其中，所述喷淋装置为本发明所提供的上述喷淋装置，所述供液管路的出口设置在所述工艺腔室内，所述回吸管路位于所述工艺腔室外，且所述回吸管路的出口低于所述供液管路的出口。
作为本发明的第三个方面，提供一种清洗方法，基于本发明所提供的上述半导体加工设备，其中，所述清洗方法包括：
控制所述第一开关阀打开，以使得所述供液管路的入口和所述供液管路的出口连通，以对待清洗晶圆进行清洗；
所述供液管路的入口和所述供液管路的出口连通第一预定时间后，控制所述第二开关阀打开，以使得所述回吸管路的入口和所述回吸管路的出口连通；
所述第二开关阀打开第二预定时间后，控制第一开关阀关闭，以使得所述供液管路的入口和所述供液管路的出口断开，所述第二预定时间小于所述第一预定时间。
优选地，所述第二预定时间在1s至2s之间。
优选地，所述回吸管路的入口和所述回吸管路的出口连通的时间持续第三预定时间后，关闭所述第二开关阀，以使得所述回吸管路的入口和所述回吸管路的出口断开，所述第三预定时间大于所述第二预定时间。
在利用喷淋装置向工艺腔室内提供液体进行清洗时，打开第一开关阀，使得供液管路的入口和出口连通，并且，确保第二开关阀处于关闭状态，以使得回吸管路的入口与回吸管路的出口之间处于断开的状态。液体源提供的液体通过供液管路进入工艺腔室内。停止供液时，需要关闭第一开关阀、打开第二开关阀，此时，供液管路上处于
第一开关阀和供液管路的出口之间的部分、以及回吸管路相通。由于供液管路上设置有与回吸管路相连通的开口，供液管路将产生虹吸现象，因此，供液管路的出口至第一开关阀之间的部分内残留的液体会流向所述开口，并最终通过回吸管路的出口排出。
第二开关阀属于开关阀，其结构简单、便于控制。并且，无论供液管路中残留的液体的量如何，均可以通过回吸管路的出口将其排出，即，回吸管路的排液量几乎没有上限，无需频繁人工检查，降低了人工成本。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是现有技术中包括喷淋装置的半导体加工设备的结构示意图；
图2是本发明所提供的半导体加工设备的一种实施方式的示意图；
图3是本发明所提供的半导体加工设备的另一种实施方式的示意图；
图4是本发明所提供的清洗方法的流程图。
附图标记说明
100：供液管路 20：开关阀
30：回吸阀 110：第一开关阀
101：水平供液管 102：竖直供液管
200：回吸管路 210：第二开关阀
201：竖直回吸管 202：水平回吸管
220：流量调节阀 300：集液容器
400：工艺腔室
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
作为本发明的一个方面，提供一种喷淋装置，如图2和图3所示，所述喷淋装置包括供液管路100和第一开关阀110，第一开关阀110设置在供液管路100上，以控制供液管路100入口和供液管路100的出口之间的通断。所述喷淋装置还包括回吸管路200和第二开关阀210，回吸管路200的入口连接至供液管路100，且位于供液管路100的出口与第一开关阀110之间。第二开关阀210设置在回吸管路200上，以控制回吸管路200的入口和回吸管路200的出口之间的通断。回吸管路200的出口与供液管路100的入口之间存在高度差，且回吸管路200的出口低于供液管路100的出口。
在本发明中，所述喷淋装置与工艺腔室400组合形成半导体加工设备。在所述喷淋装置中，供液管路100的入口与液体源连通，供液管路100的出口设置在工艺腔室400内部。如图2和图3中所示，将喷淋装置与工艺腔室400组装完毕后，应当确保供液管路100的出口位于回吸管路200的出口的下方。具体地，应当将回吸管路200设置在供液管路100的下方。
在本发明中，对液体源所提供的液体并没有特殊的要求，例如，可以提供UPW-CO2等容易发泡的药液。
在利用喷淋装置向工艺腔室400内提供液体时，打开第一开关阀110，使得供液管路100的入口和出口连通，并且，确保第二开关阀210处于关闭状态，以使得回吸管路200的入口与回吸管路200的出口之间处于断开的状态。液体源提供的液体通过供液管路100进入工艺腔室400内。停止供液时，需要关闭第一开关阀110、打开第二开关阀120，此时，供液管路100上处于第一开关阀110和供液管路100的出口之间的部分、以及回吸管路200相通。由于供液管路100上设置有与回吸管路200相连通的开口，供液管路100将产生虹吸现象，因此，供液管路100的出口至第一开关阀110之间的部分内残留的液体会流向所述开口，并最终通过回吸管路200的出口排出。
第二开关阀210属于开关阀，其结构简单、便于控制。并且，无论供液管路中残留的液体的量如何，均可以通过回吸管路200的出口将其排出，即，回吸管路的排液量几乎没有上限，无需频繁人工检查，降低了人工成本。
供液工艺结束后，供液管路100的出口处几乎没有液体残留，因此，不会对后续工艺造成影响。
为了便于回收液体，优选地，所述喷淋装置还包括集液容器300，回吸管路200的出口与集液容器300连通，通过回吸管路200回吸的液体最终被排放入集液容器300中。
优选地，所述喷淋装置还可以包括流量调节阀220，该流量调节阀220设置在回吸管路上且位于第二开关阀210的下游，以调节回吸管路中流体的流速。
在本发明中，对流量调节阀220的具体结构不做特殊的限定，例如，流量调节阀220可以为针阀。
在本发明中，对供液管路的具体结构不做特殊的限制。在图2和图3中所示的实施方式中，所述供液管路包括水平供液管101和竖直供液管102，竖直供液管102的一端开口形成为供液管路100的出口，竖直供液管102的另一端开口与水平供液管101的一端开口连通，水平供液管101的另一端开口形成为供液管路100的入口，第一开关阀110设置在水平供液管101上。设置竖直供液管102有利于向工艺腔室内均匀地喷淋液体。
作为本发明的一种优选实施方式，回吸管路200的内径不大于供液管路100的内径，从而有利于实现虹吸效应。
相应地，在本发明中，对回吸管路200的具体结构也不做特殊的限定，只要回吸管路200的出口与供液管路100的出口之间存在高度差即可。
在图2中所示的实施方式中，回吸管路200为直管，回吸管路200的轴线方向与水平供液管101的轴线方向垂直。
在图3中所示的实施方式中，回吸管路200包括水平回吸管202和竖直回吸管201。竖直回吸管201的一端开口形成为回吸管路200的入口，竖直回吸管201的另一端开口与水平回吸管202的一端开口连通，水平回吸管202的另一端开口形成为回吸管路200的出口，竖直回吸管201的轴线方向与水平供液管101的轴线方向垂直，水平回吸管202的轴线方向与水平供液管101的轴线方向平行，第二开关阀210设置在水平回吸管202上。
设置包括水平回吸管202和竖直回吸管201的回吸管路可以减少回吸管路200的体积，便于布置。
为了便于控制，优选地，第一开关阀110和第二开关阀210中的至少一者为常闭阀。进一步优选地，第一开关阀110和第二开关阀210均为常闭阀。不进行工艺时，第一开关阀110和第二开关阀210均处于关闭状态。
第一开关阀110可以为电磁阀，也可以为气动阀，还可以为液压阀。相应地，第二开关阀210可以为电磁阀，也可以为气动阀，还可以为液压阀。
作为本发明的第二个方面，提供一种半导体加工设备，如图2和图3所示，所述半导体加工设备包括工艺腔室400和喷淋装置，其中，所述喷淋装置为本发明所提供的上述喷淋装置，供液管路100的出口设置在工艺腔室400内，回吸管路200位于工艺腔室400外，且回吸管路200的出口低于供液管路100的出口。
如上文中所述，在利用喷淋装置向工艺腔室400内提供液体时，打开第一开关阀110，使得供液管路100的入口和出口连通，并且，确保第二开关阀210处于关闭状态，以使得回吸管路200的入口与回吸管路200的出口之间处于断开的状态。液体源提供的液体通过供液管路200进入工艺腔室400内。停止供液时，需要关闭第一开关阀110、打开第二开关阀120，此时，供液管路100上处于第一开关阀110和供液管路100的出口之间的部分、以及回吸管路200相通。由于供液管路100上设置有与回吸管路200相连通的开口，因此，供液管路100的出口至第一开关阀110之间的部分内残留的液体会流向所述开口，并最终通过回吸管路200的出口排出。
第二开关阀210属于开关阀，其结构简单、便于控制。并且，无论供液管路中残留的液体的量如何，均可以通过回吸管路200的出口将其排出，即，回吸管路的排液量几乎没有上限，无需频繁人工检查，降低了人工成本。
作为本发明的第三个方面，提供一种基于本发明所提供的上述半导体加工设备的清洗方法，如图4所示，所述清洗方法包括：
在步骤S410中，控制所述第一开关阀打开，以使得所述供液管路的入口和所述供液管路的出口连通，以向所述工艺腔室内提供液体，并对待清洗晶圆进行清洗；
在步骤S420中，所述供液管路的入口和所述供液管路的出口连通第一预定时间后，控制所述第二开关阀打开，以使得所述回吸管路的入口和所述回吸管路的出口连通；
在步骤S430中，所述第二开关阀打开第二预定时间后，控制第一开关阀关闭，以使得所述供液管路的入口和所述供液管路的出口断开，所述第二预定时间小于所述第一预定时间。
在本发明所提供的清洗方法中，在供液结束之前即开始回吸液体，从而可以避免因第二开关阀打开不及时而造成的液滴下落，提高后续工艺的良率。
在本发明中，第一预定时间的时长往往较长，根据具体工艺，在几分钟至几十分钟不等，而第二预定时间无需太长，通常，所述第二预定时间在1s至2s之间即可。
优选地，所述回吸管路的入口和所述回吸管路的出口连通的时间持续第三预定时间后，关闭所述第二开关阀，以使得所述回吸管路的入口和所述回吸管路的出口断开。容易理解的是，第三预定时间大于第二预定时间。作为一种优选实施方式，第三预定时间可以是第二预定时间的两倍。例如，第二预定时间为1s时，第三预定时间可以为2s。当然，本发明并不限于此，可以根据液体的浓稠度、残余液体的量等来确定第三预定时间的长短。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明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发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种喷淋装置，所述喷淋装置包括供液管路和第一开关阀，所述第一开关阀设置在所述供液管路上，其特征在于，所述喷淋装置还包括回吸管路和第二开关阀，其中，
所述回吸管路的入口连接至所述供液管路，且位于所述供液管路的出口与所述第一开关阀之间；
所述第二开关阀设置在所述回吸管路上，以控制所述回吸管路的入口和所述回吸管路的出口之间的通断；
所述回吸管路的出口与所述供液管路的出口之间存在高度差，且所述回吸管路的出口低于所述供液管路的出口。
2.根据权利要求1所述的喷淋装置，其特征在于，所述喷淋装置还包括集液容器，所述回吸管路的出口与所述集液容器连通。
3.根据权利要求1所述的喷淋装置，其特征在于，所述喷淋装置还包括流量调节阀，所述流量调节阀设置在所述回吸管路上且位于所述第二开关阀的下游，以调节所述回吸管路中的流体的流速。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的喷淋装置，其特征在于，所述供液管路包括水平供液管和竖直供液管，所述竖直供液管的一端开口形成为所述供液管路的出口，所述竖直供液管的另一端开口与所述水平供液管的一端开口连通，所述水平供液管的另一端开口形成为所述供液管路的入口，所述第一开关阀设置在所述水平供液管上，所述回吸管路的内径不大于所述供液管路的内径。
5.根据权利要求4所述的喷淋装置，其特征在于，所述回吸管路包括水平回吸管和竖直回吸管，所述竖直回吸管的一端开口形成为所述回吸管路的入口，所述竖直回吸管的另一端开口与所述水平回吸管的一端开口连通，所述水平回吸管的另一端开口形成为所述回吸管路的出口，所述竖直回吸管的轴线方向与所述水平供液管的轴线方向垂直，所述水平回吸管的轴线方向与所述水平供液管的轴线方向平行，所述第二开关阀设置在所述水平回吸管上。
6.根据权利要求1至3中任意一项所述的喷淋装置，其特征在于，所述第一开关阀和所述第二开关阀中的至少一者为常闭阀。
7.一种半导体加工设备，所述半导体加工设备包括工艺腔室和喷淋装置，其特征在于，所述喷淋装置为权利要求1至6中任意一项所述的喷淋装置，所述供液管路的出口设置在所述工艺腔室内，所述回吸管路位于所述工艺腔室外，且所述回吸管路的出口低于所述供液管路的出口。
8.一种清洗方法，基于权利要求7所述的半导体加工设备，其特征在于，所述清洗方法包括：
控制所述第一开关阀打开，以使得所述供液管路的入口和所述供液管路的出口连通，以对待清洗晶圆进行清洗；
所述供液管路的入口和所述供液管路的出口连通第一预定时间后，控制所述第二开关阀打开，以使得所述回吸管路的入口和所述回吸管路的出口连通；
所述第二开关阀打开第二预定时间后，控制第一开关阀关闭，以使得所述供液管路的入口和所述供液管路的出口断开，所述第二预定时间小于所述第一预定时间。
9.根据权利要求8所述的清洗方法，其特征在于，所述第二预定时间在1s至2s之间。
10.根据权利要求8或9所述的清洗方法，其特征在于，所述回吸管路的入口和所述回吸管路的出口连通的时间持续第三预定时间后，关闭所述第二开关阀，以使得所述回吸管路的入口和所述回吸管路的出口断开，所述第三预定时间大于所述第二预定时间。
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CN113198785B (zh) * 2021-05-13 2023-10-13 北京北方华创微电子装备有限公司 半导体清洗设备及其清洗液分配机构

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