CN111330902A - 一种扫描喷嘴清洗槽及清洗方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种扫描喷嘴清洗槽及清洗方法。该扫描喷嘴清洗槽包括：槽体和上盖板，所述槽体和所述上盖板间利用耐腐密封圈密封，所述槽体设置至少四个试剂储槽，所述上盖板相应设置有相同数量的喷嘴进出口，每个所述试剂储槽配置有进液口，溢流口和液位传感器，底部设置有排液口，所述液位传感器用于检测试剂槽试剂的液位处于排空还是注满状态。本发明的槽体布局更加合理，结构更加紧凑，使用成本也更为低廉，同时能有效较少污染的发生，也提供一套合理的使用方法提高产能。

Description

一种扫描喷嘴清洗槽及清洗方法

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种扫描喷嘴清洗槽及清洗方法。

背景技术

摩尔定律强势推动下以FinFET(鳍式场效应晶体管)为主的14纳米代高性能、低功耗器件早已进入我们的生活，但是很少人知道要制造如此强大的器件需要引入大量新的化学元素，更少人知道因为引入“新”的元素对芯片加工厂污染监控难度达到空前的难度。因为每个元素对硅基器件的影响各不相同，有些是必须的加入去实现功能，有些是无意中带入成为降低、杀死器件的污染源，所以所有可能涉及到的元素要严格监控。在元素周期表中，金属元素占大部分，而且其活泼化学、物理性能，大部分情况下成为沾污，在污染监控工作中称之为金属沾污。之前主流的在线金属沾污检测仪器全反射荧光光谱分析仪(TXRF)对钠、镁、铝等元素的检测底线是近1E11原子/厘米²，对铁、铜等检测底线是1E9原子/厘米²，以上这些重点监控元素因加入的工序不一样，有时候成为降低、杀死器件的主凶，然而TXRF本身已经满足不了元素污染监控需求(≥1E9原子/厘米²)。为了弥补TXRF的高检测底线，VPD(气相分解金属沾污收集系统)引入了在线监测辅助型仪器里面，VPD的作用是用气相的氟化氢蒸汽腐蚀晶圆表面的自然氧化层，使其亲水表面变成疏水。然后用特殊的液体收集液以扫描晶圆的方式把散落在整个晶圆表面的金属沾污收集到一个点上，配合TXRF做测试。因为晶圆表面和那一个收集点有面积上的数量级比例关系，所以几乎所有元素的晶圆级检测底线降了2个数量级，这样大大提升了TXRF机台的测试灵敏度(100倍以上)。VPD沾污收集过程主要有三步：首先，气相氟化氢腐蚀待检测样品表面的自然氧化层，使其亲水表面疏水化；然后，特制的扫描液在待检测晶圆上收集各种分散的金属沾污到一点；最后，干燥含金属沾污的扫描液待做TXRF分析。一般在扫描腔完成扫描以后，机械手带着微水珠的疏水晶圆移动到干燥腔干燥晶圆上的微水珠并形成干燥痕迹待TXRF分析。

扫描晶圆的扫描喷嘴是共享使用的，为了避免扫描喷嘴在扫描不同晶圆时的交叉污染，每次扫描一个晶圆之后扫描喷嘴需用特质的化学液清洗，然后用去离子水冲洗干净，再提取扫描液待去扫描下一晶圆上的沾污。因为化学液清洗槽(稀酸类)、扫描液(含氟液)及纯水，槽体材质的要求非常高，一般是采用含氟塑料。无论化学清洗液还是扫描液都需要定期更换，而且冲洗用的纯水是以快排或者溢流形式排出槽体。考虑到废液排放及使用成本，上述几个槽体体积最好严格控制在一定范围之内。但是，含氟塑料是疏水性质，如果遇到表面张力稍微大一点的液体，如基于水的溶液，在细小的槽体内无法完成正常溢流或者快排。此外，一般含氟塑料都是非透明的，对槽体的液位进行检测较为困难。

发明内容

为了解决上述问题，本发明公开一种扫描喷嘴清洗槽，包括槽体和上盖板，所述槽体和所述上盖板间利用耐腐密封圈密封，所述槽体设置至少四个试剂储槽，所述上盖板相应设置有相同数量的喷嘴进出口，每个所述试剂储槽配置有进液口，溢流口和液位传感器，底部设置有排液口，所述液位传感器用于检测试剂槽试剂的液位处于排空还是注满状态。

本发明的扫描喷嘴清洗槽中，优选为，所述试剂储槽包括内槽和外槽，所述外槽高于所述内槽，当所述内槽的液位达到注满状态时，触发所述液位传感器，停止向试剂储槽内注液。

本发明的扫描喷嘴清洗槽中，优选为，所述槽体的材质为全氟烷氧基树脂、聚四氟乙烯、乙烯四氟乙烯、聚三氟氯乙烯、聚偏氟乙稀中的一种或其任意组合。

本发明的扫描喷嘴清洗槽中，优选为，所述槽体底部还设有排风口，以及时排出酸性气体。

本发明的扫描喷嘴清洗槽中，优选为，所述试剂储槽包括化学清洗液槽，去离子水冲洗槽和扫描液槽，所述扫描液槽为两个以上。

本发明的扫描喷嘴清洗槽中，优选为，所述化学液清洗槽与去离子水冲洗槽设置在靠近扫描台的位置，并且所述化学液清洗槽远离传输机器人。

本发明的扫描喷嘴清洗槽中，优选为，所述化学清洗液槽和去离子水冲洗槽内表面镀有亲水镀层。

本发明还公开一种扫描喷嘴清洗方法，包括以下步骤：化学液清洗步骤，在化学液清洗槽内注满特定的化学液，传输机器人将扫描喷嘴从喷嘴进出口送入化学液清洗槽内，待扫描喷嘴底部浸入化学清洗液以后，将化学清洗液吸入喷嘴再吐出，液位须高于此前扫描液在喷嘴内到达的最高高度，重复吸吐过程1～10次，连续处理一定批次晶圆或者化学液配制时间达到一定程度以后，排空化学清洗液，并用去离子水冲洗化学液清洗槽1～5次以后再往该化学液清洗槽内注满化学清洗液；去离子水冲洗步骤，完成化学清洗液过程之后，扫描喷嘴通过传输机器人移动到去离子水冲洗槽，待扫描喷嘴底部浸入去离子水中以后，其浸没深度必须深于扫描喷嘴进入化学清洗液槽的深度，这时去离子水槽开启溢流模式冲洗扫描喷嘴外部沾上的化学清洗液，溢流时间达到1～5秒种以后排放该槽内去离子水并快速注满新的去离子水，再次使扫描喷嘴吸入去离子水，液位须高于扫描液及化学清洗液在扫描喷嘴内到达的最高高度，重复吸吐过程1～10次，最后，排放该槽内去离子水并重新注满去离子水，完成扫描喷嘴清洗全过程。

本发明的扫描喷嘴清洗方法中，优选为，所述化学液为稀释的硝酸、盐酸、高氯酸中的一种或其任意组合，所述扫描液的是氢氟酸、双氧水、纯水的任意组合。

本发明的扫描喷嘴清洗方法中，优选为，所述连续处理一定批次晶圆或者化学液配制时间达到一定程度以后，排空化学清洗液中，所述一定批次是指1～2批次，所述配置时间达到一定程度是指12小时。

本发明的槽体布局更加合理，结构更加紧凑，使用成本也更为低廉，同时能有效较少污染的发生，也提供一套合理的使用方法提高产能。

附图说明

图1是本发明的扫描喷嘴清洗槽的立体图。

图2是本发明的扫描喷嘴清洗槽的槽体的俯视图。

图3是本发明的扫描喷嘴清洗槽的槽体的剖视图。

图4是本发明的扫描喷嘴清洗槽的试剂储槽的布局图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“垂直”“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，在下文中描述了本发明的许多特定的细节，例如器件的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清楚地理解本发明。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本发明。除非在下文中特别指出，器件中的各个部分可以由本领域的技术人员公知的材料构成，或者可以采用将来开发的具有类似功能的材料。

图1是本发明的扫描喷嘴清洗槽的立体图。图2是本发明的扫描喷嘴清洗槽的槽体的俯视图。图3是本发明的扫描喷嘴清洗槽的槽体的剖视图。如图1～3所示，本发明的扫描喷嘴清洗槽包括槽体1和上盖板2。槽体1和上盖板间2用含氟塑料螺丝连接并利用耐腐密封圈密封，以防止腐蚀性液体渗出，以及防止挥发性腐蚀液蒸汽逸出。槽体1设置有四个试剂储槽(如图2所示)，上盖板2相应设置有相同数量的喷嘴进出口21。但是，本发明不限定于此，可以根据实际需要设置相应数量的试剂储槽。每个试剂储槽配置有进液口15，溢流口16和液位传感器17，底部设置有排液口18，分别与相应的管路连接(图中未示出)。另外，由于使用极易挥发的腐蚀性液体，槽体1底部还设有排风口19，以及时排出酸性气体。槽体的材质为全氟烷氧基树脂、聚四氟乙烯、乙烯四氟乙烯、聚三氟氯乙烯、聚偏氟乙稀中的一种或其任意组合。

进一步地，液位传感器17包括两个，分别用于检测试剂储槽试剂的液位处于排空还是注满状态。试剂储槽包括内槽100和外槽200，外槽200高于内槽100，当内槽100的液位达到注满状态时，触发液位传感器17，停止向槽内注液。该设计可以省去常规设计中的用于报警的液位传感器，使槽体更加紧凑。

在本发明的一个优选实施方式中，如图4所示，试剂储槽包括化学清洗液槽11，去离子水冲洗槽12和扫描液槽13，扫描液槽13为两个。为了防止扫描喷嘴在开放式的槽体上部移动时，滴入扫描液槽13内任何“可能被沾污”的化学清洗液或去离子水，化学液清洗槽11与去离子水冲洗槽12设置在靠近扫描台的位置。并且，化学液清洗槽11远离传输机器人，以防止排风意外失效时，槽体内挥发的腐蚀性气体腐蚀传输机器人。另外，设置两个扫描液槽13是为了在其中一个扫描液槽被污染或者扫描液耗尽时，启动另一个，避免影响工艺进度。此外，因为化学清洗液槽和去离子水冲洗槽需要频繁换液，所以其内表面做了亲水处理，镀有亲水镀层，如利用PVD溅射沉积玻璃、石英材质的薄膜，或者以喷涂的方式喷涂基于硅氧烷可旋涂玻璃液在槽侧壁形成玻璃薄层。扫描液槽是使用含氟溶液的，所以没有亲水镀层。

本发明的扫描喷嘴清洗方法中，首先进行化学液清洗步骤。具体而言，在化学液清洗槽11内注满特定的化学液，化学液可以是稀释的硝酸、盐酸、高氯酸中的一种或其任意组合。传输机器人将扫描喷嘴从喷嘴进出口21送入化学液清洗槽11内，待扫描喷嘴底部浸入化学清洗液以后，将化学清洗液吸入扫描喷嘴再吐出，液位须高于此前扫描液在扫描喷嘴内到达的最高高度，重复吸吐过程1～10次，连续处理一定批次晶圆，例如是1～2批次，或者化学液配制时间达到一定程度以后，如12小时，排空化学清洗液，并用去离子水冲洗化学液清洗槽1～5次以后再往该槽体内注满化学清洗液。

然后，进行去离子水冲洗步骤。具体而言，在完成化学清洗液过程之后，扫描喷嘴通过传输机器人移动到去离子水冲洗槽12，待扫描喷嘴底部浸入去离子水中以后，其浸没深度必须深于扫描喷嘴进入化学清洗液槽11的深度，这时去离子水槽12开启溢流模式冲洗扫描喷嘴外部沾上的化学清洗液，溢流时间达到1～5秒种以后排放该槽去离子水并快速注满新的去离子水。再次使扫描喷嘴吸入去离子水，液位须高于扫描液及化学清洗液在扫描喷嘴内到达的最高高度，重复吸吐过程1～10次。最后，排放该槽去离子水并重新注满去离子水，完成扫描嘴清洗全过程。

在完成上述扫描喷嘴清洗过程后，通过传输机器人将扫描喷嘴移动到扫描液槽13，提取扫描液进行扫描。扫描液的组分是氢氟酸、双氧水、纯水的任意组合。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种扫描喷嘴清洗槽，其特征在于，

包括：槽体和上盖板，所述槽体和所述上盖板间利用耐腐密封圈密封，所述槽体设置至少四个试剂储槽，所述上盖板相应设置有相同数量的喷嘴进出口，每个所述试剂储槽配置有进液口，溢流口和液位传感器，底部设置有排液口，所述液位传感器用于检测试剂槽试剂的液位处于排空还是注满状态。

2.根据权利要求1所述的扫描喷嘴清洗槽，其特征在于，

所述试剂储槽包括内槽和外槽，所述外槽高于所述内槽，当所述内槽的液位达到注满状态时，触发所述液位传感器，停止向所述试剂储槽内注液。

3.根据权利要求1所述的扫描喷嘴清洗槽，其特征在于，

所述槽体的材质为全氟烷氧基树脂、聚四氟乙烯、乙烯四氟乙烯、聚三氟氯乙烯、聚偏氟乙稀中的一种或其任意组合。

4.根据权利要求1所述的扫描喷嘴清洗槽，其特征在于，

所述槽体底部还设有排风口，以及时排出酸性气体。

5.根据权利要求1所述的扫描喷嘴清洗槽，其特征在于，

所述试剂储槽包括化学清洗液槽，去离子水冲洗槽和扫描液槽，所述扫描液槽为两个以上。

6.根据权利要求5所述的扫描喷嘴清洗槽，其特征在于，

所述化学液清洗槽与去离子水冲洗槽设置在靠近扫描台的位置，并且所述化学液清洗槽远离传输机器人。

7.根据权利要求5所述的扫描喷嘴清洗槽，其特征在于，

所述化学清洗液槽和去离子水冲洗槽内表面镀有亲水镀层。

8.一种扫描喷嘴清洗方法，其特征在于，

包括以下步骤：

化学液清洗步骤，在化学液清洗槽内注满特定的化学液，传输机器人将扫描喷嘴从喷嘴进出口送入化学液清洗槽内，待扫描喷嘴底部浸入化学清洗液以后，将化学清洗液吸入喷嘴再吐出，液位须高于此前扫描液在喷嘴内到达的最高高度，重复吸吐过程1～10次，连续处理一定批次晶圆或者化学液配制时间达到一定程度以后，排空化学清洗液，并用去离子水冲洗化学液清洗槽1～5次以后再往该化学液清洗槽内注满化学清洗液；

去离子水冲洗步骤，完成上述化学液清洗步骤后，扫描喷嘴通过传输机器人移动到去离子水冲洗槽，待扫描喷嘴底部浸入去离子水中以后，其浸没深度必须深于扫描喷嘴进入化学清洗液槽的深度，这时去离子水槽开启溢流模式冲洗扫描喷嘴外部沾上的化学清洗液，溢流时间达到1～5秒种以后排放该槽内去离子水并快速注满新的去离子水，再次使扫描喷嘴吸入去离子水，液位须高于扫描液及化学清洗液在扫描喷嘴内到达的最高高度，重复吸吐过程1～10次，最后，排放该槽内去离子水并重新注满去离子水，完成扫描喷嘴清洗全过程。

9.根据权利要求8所述的扫描喷嘴清洗方法，其特征在于，

所述化学液为稀释的硝酸、盐酸、高氯酸中的一种或其任意组合，所述扫描液是氢氟酸、双氧水、纯水的任意组合。

10.根据权利要求8所述的扫描喷嘴清洗方法，其特征在于，

所述连续处理一定批次晶圆或者化学液配制时间达到一定程度以后，排空化学清洗液中，所述一定批次是指1～2批次，所述配置时间达到一定程度是指12小时。

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