CN112735980A - 半导体清洗工艺的控制方法和半导体清洗设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种半导体清洗工艺的控制方法，应用于半导体清洗设备，该半导体清洗设备用于通过清洗液清洗硅片，该控制方法包括：获取硅片清洗数量；当硅片清洗数量达到清洗液中至少一种成分对应的清洗数量节点时，增加清洗液中对应成分的含量。在本发明提供的控制方法中，对清洗液中的成分对应的硅片清洗数量与事先测得的该成分对应的清洗数量节点进行比较，并根据清洗数量节点确定是否需要增加清洗液中该成分的含量，从而可以在多次循环进行的清洗工艺中对清洗液中该成分的含量进行多次增补，进而提高了清洗液中各溶质成分的利用率，延长了清洗液的使用寿命。本发明还提供一种半导体清洗设备。
Description
技术领域
本发明涉及半导体工艺领域，具体地，涉及一种半导体清洗工艺的控制方法和一种能够实现该控制方法的半导体清洗设备。
背景技术
集成电路制造过程中的硅片清洗是指在氧化、光刻、外延、扩散等工序前，采用物理或化学方法去除硅片表面的污染物和自身氧化物，以得到符合清洁度要求的硅片表面的过程。在半导体生产工艺中，几乎每道工序都需要进行清洗，硅片清洗质量的好坏对器件性能有重要的影响。
为减少设备原材料使用成本，通常清洗工艺过程中使用的清洗液进行回收再利用，具体地，清洗液喷淋到工艺腔室(Chamber)中的硅片表面后经过工艺回收槽和相应管路进入工艺储液罐(Process tank)，经过循环加热、过滤后可再进行清洗。
发明内容
本发明旨在提供一种半导体清洗工艺的控制方法和半导体清洗设备，该控制方法能够延长清洗液的使用寿命。
为实现上述目的，作为本发明的一个方面，提供一种半导体清洗工艺的控制方法，应用于半导体清洗设备，所述半导体清洗设备用于通过清洗液清洗硅片，所述控制方法包括：
获取硅片清洗数量；
当所述硅片清洗数量达到所述清洗液中至少一种成分对应的清洗数量节点时，增加所述清洗液中对应成分的含量。
可选地，所述半导体清洗设备包括化学成分分析仪，用于检测所述清洗液中多种成分的含量，所述方法还包括：
当所述化学成分分析仪检测到所述清洗液中至少一种成分的含量低于所述成分对应的含量阈值时，增加所述清洗液中对应成分的含量。
可选地，所述半导体清洗设备包括药液增补组件和用于存储所述清洗液的储液罐，所述药液增补组件与所述储液罐连接，所述增加所述清洗液中对应成分的含量，包括：
控制所述药液增补组件由所述储液罐中抽出部分所述清洗液；
控制所述药液增补组件向所述储液罐中注入含有对应成分的溶液；
其中，注入所述溶液的体积与抽出所述清洗液的体积相同，且注入的所述溶液中对应成分的浓度大于所述清洗液中对应成分的浓度。
可选地，所述储液罐上具有排液阀和注液阀，所述药液增补组件用于通过所述排液阀由所述储液罐中抽出液体，且通过所述注液阀向所述储液罐中注入液体，所述增加所述清洗液中所述成分的含量，还包括：
在所述控制所述药液增补组件由所述储液罐中抽出部分所述清洗液之前，控制所述储液罐上的排液阀打开；以及
在所述控制所述药液增补组件向所述储液罐中注入含有对应成分的溶液之前，控制所述储液罐上的注液阀打开。
可选地，所述控制方法还包括：
当所述硅片清洗数量大于或等于所述清洗液对应的清洗总数阈值时，更换所述清洗液。
可选地，所述控制方法还包括：
在更换所述清洗液后，重置所述硅片清洗数量。
可选地，所述控制方法还包括：
在更换所述清洗液之后，发出报警信号。
可选地，所述半导体清洗设备的清洗液管路中设置有过滤器，所述控制方法还包括：
当所述过滤器对应的硅片清洗数量达到所述过滤器对应的清洗数量节点时，更换所述过滤器。
可选地，所述方法还包括：
当所述半导体清洗设备中的硅片传输结构对应的硅片清洗数量达到所述硅片传输结构对应的清洗数量节点时，更换所述硅片传输结构。
作为本发明的第二个方面，提供一种半导体清洗设备，所述半导体清洗设备用于通过清洗液清洗硅片，所述半导体清洗设备能够实现前面所述的控制方法。
在本发明提供的控制方法和半导体清洗设备中，对清洗液中的成分对应的硅片清洗数量与事先测得的该成分对应的清洗数量节点进行比较，并根据清洗数量节点确定是否需要增加清洗液中该成分的含量，从而可以在多次循环进行的清洗工艺中对清洗液中该成分的含量进行多次增补，进而提高了清洗液中各溶质成分的利用率，延长了清洗液的使用寿命。
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是本发明实施例提供的控制方法的流程图；
图2是现有技术中清洗液中某一化学成分含量随硅片清洗次数增加而降低的曲线图；
图3是在本发明实施例提供的控制方法的控制下，清洗液中某一化学成分含量随硅片清洗次数增加而变化的曲线图；
图4是本发明另一实施例提供的控制方法的流程图；
图5是本发明提供的控制方法的一种实施方式的流程图。
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。
在现有技术中，操作人员对清洗液进行人工维护的过程中通常需要对清洗液的清洗效果进行频繁检测，以免清洗液中某一成分含量过低导致清洗液失效，当检测到清洗液不具备清洗能力时，工作人员操作储液罐以及相应的供药组件将储液罐中的清洗液全部换新。
然而，本发明的发明人在研究中发现，清洗液的溶质一般由多种化学成分组成，若其中某成分消耗较快，含量很低时清洗效果明显变差，但清洗液的其他成分含量正常，如按现有技术中只根据清洗效果进行药液更换，则明显会造成其他成分溶质的浪费。
为解决上述技术问题，作为本发明的一个方面，提供一种半导体清洗工艺的控制方法，应用于半导体清洗设备，如图1所示，该控制方法包括：
S1、获取硅片清洗数量。
S2、当硅片清洗数量达到清洗液中至少一种成分对应的清洗数量节点时，增加清洗液中对应成分的含量。
需要说明的是，每一成分对应的清洗数量节点需提前测得，如图2所示为清洗液中某一化学成分含量随硅片清洗次数增加而降低的曲线图，该化学成分含量低于15％时，清洗液的清洗效果开始变差，则800(片)可定为该清洗液中该成分对应的一个清洗数量节点(wafer count)，清洗液清洗硅片次数到达800时则需要更换药液。
如图3所示为在本发明实施例提供的控制方法的控制下，清洗液中某一化学成分含量随硅片清洗次数增加而变化的曲线图。在本发明提供的控制方法中，对硅片清洗数量与事先测得的该成分对应的清洗数量节点进行比较，并根据清洗数量节点(800、1200、1600、2000)确定是否需要增加清洗液中该成分的含量，从而可以在多次循环进行的清洗工艺中对清洗液中该成分的含量进行多次增补，进而提高了清洗液中各溶质成分的利用率，延长了清洗液的使用寿命。
本发明提供的控制方法可通过半导体清洗设备自动完成，本发明对该半导体清洗设备如何对清洗液中各成分对应的清洗数量节点进行判断不作具体限定，例如，该半导体清洗设备可以在清洗工艺中对硅片清洗数量进行计数。
在本发明中，半导体清洗设备在进行半导体清洗工艺的过程中对硅片清洗数量进行计数，并在该计数达到预先实验得到的节点数值时，对该成分及时进行补充，从而提高了清洗液中各溶质成分的利用率，延长了清洗液的使用寿命。
本发明实施例对半导体清洗设备如何控制增补溶质成分不做具体限定，例如，该半导体清洗设备可以包括药液增补组件和用于存储清洗液的储液罐，该药液增补组件与该储液罐连接。增加该清洗液中该成分的含量的步骤包括：
S21、控制该药液增补组件由该储液罐中抽出部分清洗液；
S22、控制该药液增补组件向该储液罐中注入含有对应成分的溶液；
其中，注入该溶液的体积与抽出该清洗液的体积相同，且注入的溶液中对应成分的浓度大于清洗液中对应成分的浓度。
需要说明的是，向该储液罐中注入的溶液中该单一成分需具有较高浓度，以减少需要抽出清洗液的体积，清洗液中的其他成分含量在该步骤中含量的变化可忽略不计。
为提高控制增补溶质含量的精度，优选地，该储液罐上具有排液阀(Drain value)和注液阀(Fill value)，该药液增补组件通过该排液阀由该储液罐中抽出液体，且通过该注液阀向该储液罐中注入液体，增加该清洗液中该成分的含量的步骤还包括：在控制该药液增补组件由储液罐中抽出部分清洗液之前，控制该储液罐上的排液阀打开；以及，在控制该药液增补组件向该储液罐中注入含有对应成分的溶液之前，控制该储液罐上的注液阀打开。
为进一步保证清洗液中有效成分含量的稳定性，优选地，该半导体清洗设备还可以包括化学成分分析仪，用于检测该清洗液中多种成分的含量，该方法还可以包括：
当该化学成分分析仪检测到该清洗液中至少一种成分的含量低于该成分对应的含量阈值时，增加该清洗液中对应成分的含量。
在本发明实施例中，由化学成分分析仪对清洗液中的多种成分的含量分别进行检测，并在一种成分含量低于(提前测得的)能够保证清洗液清洗能力的最低浓度时，对清洗液中该成分的含量进行及时增补，从而能够进一步将清洗液中有效成分的含量保持在所需水平，提高了清洗液中各溶质成分的利用率。
半导体清洗设备中的储液罐或其他硬件常随着执行半导体清洗工艺次数的增多而被腐蚀或损耗，例如，在硅片清洗工艺中，清洗液清洗硅片的数量越多，清洗液中的化学成分消耗就越大，一旦清洗液清洗硅片的次数达到一定次数(Count)，则清洗液不可继续使用，需要对储液罐中的清洗液进行更换。然而，现有的半导体清洗设备通常需要人工检测器件磨损状况、消耗品余量等参数，并由操作人员进行维护保养，维护效率低下且检测结果不稳定，因维护保养不及时而造成安全事故的风险较大。
为解决该技术问题，作为本发明的一种优选实施方式，该控制方法还包括：
当硅片清洗数量大于或等于清洗液对应的清洗总数阈值时，更换清洗液。
在本发明实施例中，半导体清洗设备在硅片清洗数量大于或等于预先监测得到的清洗总数阈值时，对清洗液进行及时更换，从而自动完成对清洗液的维护保养，提高半导体生产的安全性。
为避免上一罐清洗液的清洗记录影响对下一罐清洗液的成分控制，优选地，该控制方法还包括：在更换所述清洗液后，重置所述硅片清洗数量。
为进一步提高半导体清洗工艺的安全性，优选地，该半导体清洗设备还包括报警组件，该方法还包括在更换该清洗液之后，控制该报警组件发出报警信号，以便工作人员查看或确认清洗液的情况以及半导体清洗工艺是否在换液过程中受到影响。
需要说明的是，该清洗总数阈值通过预先实验的方式测得，即，监测清洗液在清洗硅片过程中的状态，并将该清洗液失效时累计处理硅片的数量记为该清洗总数阈值。例如，在硅片清洗设备中对大量的硅片进行清洗并记录硅片数量与清洗液状态之前的关系，将清洗液失效时对应的硅片加工数量定为该清洗总数阈值。
本发明实施例对如何更换该清洗液不做具体限定，例如，为提高更换清洗液的操作效率，优选地，该半导体清洗设备可以同时具有工艺储液罐(Process tank)和预备储液罐(Prepare tank)，预备储液罐需要提前注满新的清洗液并加热至适宜温度，以节约更换清洗液的时间。
在清洗硅片的数量到达清洗总数阈值时，将增补组件的连接管路由工艺储液罐的排液阀和注液阀切换至预备储液罐的排液阀和注液阀(即工艺储液罐与预备储液罐互换)，然后将硅片清洗数量清零。
为便于本领域技术人员理解，本发明还提供一种上述控制方法的具体实施方式，如图5所示：
在清洗液投入使用前，根据之前的实验结果(例如，如图3所示曲线)设定每种成分对应的多个清洗数量节点，将各成分对应的多个清洗数量节点按大小排序设定为节点Count1、Count2……，并将实验测得的清洗总数阈值设定为节点Count。为实现自动监测储液罐中的液位，该储液罐中设置有用于检测清洗液是否排空的底部液位传感器(信号为Level1)、对应于正常体积清洗液的高液位传感器(信号为Level3)以及对应于药液增补组件抽取部分清洗液后液面高度的低液位传感器(信号为Level2)，当液面低于这些传感器高度时，传感器信号(Level1、Level2、Level3)变为低电平。
在进行药液增补时，获取硅片清洗数量Wafer count，当硅片清洗数量达到第一个清洗数量节点Count1时，增加清洗液中对应成分的含量，具体地：
首先暂停工艺，控制储液罐上的排液阀打开，并控制药液增补组件由储液罐中抽出清洗液，直至液面下降至所需高度触发储液罐中的低液位传感器，使其信号Level2变为低电平；
控制排液阀关闭并控制注液阀打开，再控制该药液增补组件向该储液罐中注入新药液，直至液面上升至原高度触发储液罐中的高液位传感器，使其信号直至Level3变为低电平，关闭注液阀。
继续进行清洗工艺，每当硅片清洗数量达到一个清洗数量节点(如，Count2、Count3……)时，则重复遍上述药液增补步骤，直至硅片清洗数量达到清洗总数阈值Count时，进行清洗液更换，并重置硅片清洗数量Wafer count(如，将硅片清洗数量清零或设置为其他经验数值)，更换步骤具体可包括：
控制药液增补组件由储液罐中抽出清洗液，直至底部液位传感器的信号Level1变为低电平，再将其所连接的注液阀和排液阀(Valve1和Valve2)切换为新的储液罐上的阀门，并控制新旧储液罐(tank)互换。
本发明提供的计数保养维护方案还可用于半导体清洗设备中其他容易损耗的组件，例如，该半导体清洗设备还包括过滤器，储液罐通过清洗液管路与半导体清洗设备的清洗组件连接，该过滤器设置在清洗液管路中，该控制方法还包括：
当过滤器对应的硅片清洗数量达到过滤器对应的清洗数量节点时，更换该过滤器。
在本发明实施例中，半导体清洗设备在工艺过程中对过滤器对应的硅片清洗数量进行计数，并在该计数达到预先监测得到的清洗数量节点时，对过滤器的滤芯进行及时更换，从而避免过滤器堵塞引发安全事故、影响机台产能，提高了半导体生产的效率和安全性。
该半导体清洗设备还可以包括硅片传输结构(如，用于夹持硅片或晶舟的夹持件(pin))，用于将硅片放入清洗液或由清洗液中取出，该方法还包括：
当硅片传输结构对应的硅片清洗数量达到传输结构对应的清洗数量节点时，更换该硅片传输结构。
在本发明实施例中，半导体清洗设备在工艺过程中对硅片传输结构对应的硅片清洗数量进行计数，并在该计数达到预先监测得到的清洗数量节点时，对硅片传输结构进行及时更换，从而避免硅片传输结构受清洗液腐蚀失效，导致硅片或晶舟坠落引发安全事故，提高了半导体生产的效率和安全性。
作为本发明的第二个方面，还提供一种半导体清洗设备，该半导体清洗设备用于通过清洗液清洗硅片，且该半导体清洗设备能够实现本发明实施例提供的控制方法。
本发明提供的半导体清洗设备能够实时对清洗液中的成分对应的硅片清洗数量与事先测得的该成分对应的清洗数量节点进行比较，并根据清洗数量节点确定是否需要增加清洗液中该成分的含量，从而可以在多次循环进行的清洗工艺中对清洗液中该成分的含量进行多次增补，进而提高了清洗液中各溶质成分的利用率，延长了清洗液的使用寿命。
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)
1.一种半导体清洗工艺的控制方法，应用于半导体清洗设备，所述半导体清洗设备用于通过清洗液清洗硅片，其特征在于，所述控制方法包括：
获取硅片清洗数量；
当所述硅片清洗数量达到所述清洗液中至少一种成分对应的清洗数量节点时，增加所述清洗液中对应成分的含量。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述半导体清洗设备包括化学成分分析仪，用于检测所述清洗液中多种成分的含量，所述方法还包括：
当所述化学成分分析仪检测到所述清洗液中至少一种成分的含量低于所述成分对应的含量阈值时，增加所述清洗液中对应成分的含量。
3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述半导体清洗设备包括药液增补组件和用于存储所述清洗液的储液罐，所述药液增补组件与所述储液罐连接，所述增加所述清洗液中对应成分的含量，包括：
控制所述药液增补组件由所述储液罐中抽出部分所述清洗液；
控制所述药液增补组件向所述储液罐中注入含有对应成分的溶液；
其中，注入所述溶液的体积与抽出所述清洗液的体积相同，且注入的所述溶液中对应成分的浓度大于所述清洗液中对应成分的浓度。
4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述储液罐上具有排液阀和注液阀，所述药液增补组件用于通过所述排液阀由所述储液罐中抽出液体，且通过所述注液阀向所述储液罐中注入液体，所述增加所述清洗液中所述成分的含量，还包括：
在所述控制所述药液增补组件由所述储液罐中抽出部分所述清洗液之前，控制所述储液罐上的排液阀打开；以及
在所述控制所述药液增补组件向所述储液罐中注入含有对应成分的溶液之前，控制所述储液罐上的注液阀打开。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：
当所述硅片清洗数量大于或等于所述清洗液对应的清洗总数阈值时，更换所述清洗液。
6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：
在更换所述清洗液后，重置所述硅片清洗数量。
7.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：
在更换所述清洗液之后，发出报警信号。
8.根据权利要求1至4中任意一项所述的控制方法，其特征在于，所述半导体清洗设备的清洗液管路中设置有过滤器，所述控制方法还包括：
当所述过滤器对应的硅片清洗数量达到所述过滤器对应的清洗数量节点时，更换所述过滤器。
9.根据权利要求1至4中任意一项所述的控制方法，其特征在于，所述方法还包括：
当所述半导体清洗设备中的硅片传输结构对应的硅片清洗数量达到所述硅片传输结构对应的清洗数量节点时，更换所述硅片传输结构。
10.一种半导体清洗设备，所述半导体清洗设备用于通过清洗液清洗硅片，其特征在于，所述半导体清洗设备能够实现权利要求1至9中任意一项所述的控制方法。
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2020
- 2020-12-25 CN CN202011559358.XA patent/CN112735980A/zh active Pending
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