CN112864050A - 一种晶圆清洗装置、控制方法、控制器及系统 - Google Patents

一种晶圆清洗装置、控制方法、控制器及系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种晶圆清洗装置、控制方法、控制器及系统，包括：外槽以及外槽内的内槽，内槽用于盛放晶圆，内槽连接有输入管道，输入管道用于向内槽输入清洗液，以使清洗液对晶圆进行清洗；外槽连接有第一输出管道，第一输出管道用于输出从内槽溢出至外槽的清洗液；第一输出管道上设置有浓度传感器，浓度传感器用于检测流经第一输出管道的清洗液中的颗粒浓度，以便根据颗粒浓度控制输入管道中的清洗液的流量。这样，通过在第一输出管道上设置浓度传感器，检测第一输出管道中的清洗液的颗粒浓度，获得内槽中的清洗液的颗粒浓度。而后根据内槽中的清洗液的颗粒浓度控制输入管道中的清洗液的流量，从而能够灵活调节内槽中的清洗液的流量。

Description

一种晶圆清洗装置、控制方法、控制器及系统
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种晶圆清洗装置、控制方法、控制器及系统。
背景技术
化学机械研磨(Chemical Mechanical Planarization，CMP)是半导体制造过程中，对晶圆表面进行平坦化的工艺。化学机械研磨所使用的研磨液一般包含有化学腐蚀剂和研磨颗粒，研磨后，研磨液中的化学腐蚀剂和晶圆研磨表面反应生成的反应物以及研磨颗粒易附着在晶圆表面形成残留物，该残留物对器件的电学性能及工艺制造均会造成影响，因而需要尽可能的减少或去除该残留物。
现有的晶圆清洗装置中清洗液通常是预先设定的，无法根据实际情况进行灵活调节。当清洗装置中的晶圆上的残留物较少时，会浪费部分清洗液，当清洗装置中的晶圆上的残留物较多时，无法相应的增加清洗液，提升清洗能力。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种晶圆清洗装置、控制方法、控制器及系统，以灵活调节清洗装置中的清洗液。
为实现上述目的，本发明有如下技术方案：
一种晶圆清洗装置，包括：外槽，以及所述外槽内的内槽；
所述内槽用于盛放晶圆；所述内槽连接有输入管道，所述输入管道用于向所述内槽输入清洗液，以使所述清洗液对所述晶圆进行清洗；
所述外槽连接有第一输出管道，所述第一输出管道用于输出从所述内槽溢出至所述外槽的清洗液；
所述第一输出管道上设置有浓度传感器，所述浓度传感器用于检测流经所述第一输出管道的清洗液中的颗粒浓度，以便根据所述颗粒浓度控制所述输入管道中的清洗液的流量。
可选的，所述内槽的数量大于或等于2，所述内槽通过各自的连接管道连接至所述输入管道。
可选的，所述输入管道上设置有流量调节阀，所述流量调节阀用于调节所述输入管道的流量。
可选的，还包括：
所述内槽中的晶圆传感器，所述晶圆传感器用于检测所述晶圆在所述内槽中的停留时间；
与所述内槽连接的第二输出管道，所述第二输出管道用于在所述晶圆在所述内槽中的停留时间大于预设时间时，排出所述内槽中的清洗液。
一种晶圆清洗控制方法，所述方法用于控制上述所述的晶圆清洗装置，包括：
获取所述浓度传感器检测的流经所述第一输出管道的清洗液中的颗粒浓度；
根据所述颗粒浓度控制所述输入管道中的清洗液的流量。
可选的，所述根据所述颗粒浓度控制所述输入管道中的清洗液的流量包括：
当所述颗粒浓度大于预设浓度范围的上限时，提高所述输入管道中的清洗液的流量；
当所述颗粒浓度小于预设浓度范围的下限时，降低所述输入管道中的清洗液的流量。
可选的，所述根据所述颗粒浓度控制所述输入管道中的清洗液的流量包括：
根据预设时间周期内的颗粒浓度控制所述预设周期内输入管道中的清洗液的流量。
可选的，还包括：
获取晶圆传感器检测的所述晶圆在所述内槽中的停留时间；
当所述停留时间大于预设时间时，控制排出所述内槽中的清洗液。
一种晶圆清洗控制器，所述控制器用于执行上述所述的晶圆清洗控制方法。
一种晶圆清洗系统，包括：
上述所述的晶圆清洗装置和上述所述的晶圆清洗控制器。
本发明实施例提供的一种晶圆清洗装置，包括：外槽以及外槽内的内槽，内槽用于盛放晶圆，内槽连接有输入管道，输入管道用于向内槽输入清洗液，以使清洗液对晶圆进行清洗；外槽连接有第一输出管道，第一输出管道用于输出从内槽溢出至外槽的清洗液；第一输出管道上设置有浓度传感器，浓度传感器用于检测流经第一输出管道的清洗液中的颗粒浓度，以便根据颗粒浓度控制输入管道中的清洗液的流量。这样，通过在第一输出管道上设置浓度传感器，检测第一输出管道中的清洗液的颗粒浓度，获得与第一输出管道连接的外槽中的清洗液的颗粒浓度，进而获得内槽中的清洗液的颗粒浓度。而后根据内槽中的清洗液的颗粒浓度控制与内槽连接的输入管道中的清洗液的流量，从而能够根据内槽中的清洗液中的颗粒浓度灵活调节内槽中的清洗液的流量，提高对晶圆的清洗能力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1示出了根据本发明实施例一种晶圆清洗装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
正如背景技术的描述，现有的晶圆清洗装置中清洗液通常是预先设定的，无法根据实际情况进行灵活调节。当清洗装置中的晶圆上的残留物较少时，会浪费部分清洗液，当清洗装置中的晶圆上的残留物较多时，无法相应的增加清洗液，提升清洗能力。
为此，本申请实施例提供一种晶圆清洗装置，包括：外槽以及外槽内的内槽，内槽用于盛放晶圆，内槽连接有输入管道，输入管道用于向内槽输入清洗液，以使清洗液对晶圆进行清洗；外槽连接有第一输出管道，第一输出管道用于输出从内槽溢出至外槽的清洗液；第一输出管道上设置有浓度传感器，浓度传感器用于检测流经第一输出管道的清洗液中的颗粒浓度，以便根据颗粒浓度控制输入管道中的清洗液的流量。这样，通过在第一输出管道上设置浓度传感器，检测第一输出管道中的清洗液的颗粒浓度，获得与第一输出管道连接的外槽中的清洗液的颗粒浓度，进而获得内槽中的清洗液的颗粒浓度。而后根据内槽中的清洗液的颗粒浓度控制与内槽连接的输入管道中的清洗液的流量，从而能够根据内槽中的清洗液中的颗粒浓度灵活调节内槽中的清洗液的流量，提高对晶圆的清洗能力。
为了便于理解本申请的技术方案和技术效果，以下将结合附图对具体的实施例进行详细的说明。
参考图1所示，本申请实施例提供的一种晶圆清洗装置，包括：
外槽102，以及所述外槽102内的内槽104；
所述内槽104用于盛放晶圆106；所述内槽106连接有输入管道108，所述输入管道108用于向所述内槽104输入清洗液，以使所述清洗液对所述晶圆106进行清洗；
所述外槽102连接有第一输出管道110，所述第一输出管道110用于输出从所述内槽104溢出至所述外槽102的清洗液；
所述第一输出管道110上设置有浓度传感器112，所述浓度传感器112用于检测流经所述第一输出管道110的清洗液中的颗粒浓度，以便根据所述颗粒浓度控制所述输入管道108中的清洗液的流量。
本申请实施例中，内槽104中盛放有晶圆106和清洗液，内槽104即为晶圆清洗槽，内槽104中的清洗液对晶圆106起到清洗作用，且清洗液通常覆盖于晶圆106的顶部以达到完全清洗晶圆的作用，此处晶圆106的顶部是相对于内槽104而言的，晶圆106的顶部位于内槽104的上方，清洗液例如可以为化学液(chemical)、去离子水(deionized water，DIW)或它们的组合等。
内槽104的外侧包括外槽102，即外槽102包围内槽104，内槽104中的清洗液溢出至外槽102中，外槽102防止内槽104中的清洗液溢出损伤机台等，外槽102的高度可以高于内槽104的高度，以防止内槽104中的清洗液的飞溅，当然外槽102的高度也可以等于或者低于内槽104的高度。内槽中104的清洗液在清洗晶圆表面的颗粒时，会产生热量，外槽102中盛放的由内槽104溢出的清洗液能够对内槽104起到降温作用。
内槽104连接有输入管道108，输入管道108用于向内槽104输入清洗液，以使清洗液对晶圆106进行清洗。具体的，输入管道108的一端与供液装置连接，输入管道108的另一端与内槽104连接，从而能够通过输入管道108将供液装置中的清洗液输入至内槽104中。输入管道108可以位于内槽104的顶部，以便输入管道108中的清洗液在流入内槽104的过程中淋过晶圆106的表面以去除晶圆106表面的部分颗粒，提高对晶圆的清洗效率。当然本实施例中输入管道108也可以位于内槽104的底部或者中部等。在具体的应用中，当内槽104中的清洗液完成对晶圆106的清洗或者内槽104中的清洗液浓度较低无法有效实现晶圆106的清洗时，需要将内槽104中的清洗液排出，因而内槽104还连接有第二输出管道114，与内槽104连接的第二输出管道114用于将内槽104中的清洗液排出。
外槽102连接有第一输出管道110，第一输出管道110用于输出从内槽104溢出至外槽102的清洗液。当内槽104中的清洗液盛满整个内槽104时，如果继续向内槽104中输入清洗液，会使得清洗液从内槽104的顶部溢出，由于内槽104的外部设置有外槽102，从内槽104的顶部溢出的清洗液会流至外槽102中，当外槽102中的清洗液较多时，为避免外槽102中的清洗液溢出至机台上，需要将外槽102中的清洗液排出，第一输出管道110用于将外槽102中的清洗液排出。
第一输出管道110上设置有浓度传感器112，浓度传感器112用于检测流经第一输出管道110的清洗液中的颗粒浓度，以便根据颗粒浓度控制输入管道108中的清洗液的流量。具体的，第一输出管道110上的浓度传感器112检测第一输出管道110中的清洗液的颗粒浓度，由于第一输出管道110与外槽102连接，则第一输出管道110中的清洗液的颗粒浓度与外槽102中的清洗的颗粒浓度相近，因而通过浓度传感器112可以检测外槽102中的清洗液的颗粒浓度。又由于外槽102中的清洗液由内槽104溢出而得，则外槽102中的清洗液的浓度与内槽104中的清洗液的颗粒浓度相同或相近，则通过浓度传感器112可以检测内槽1041中的清洗液的颗粒浓度。因而可以根据浓度传感器112检测的清洗液的颗粒浓度控制输入管道108中的清洗液的流量。例如，当浓度传感器112检测到第一输出管道110中的颗粒浓度较低即内槽104中的清洗液的颗粒浓度较低时，可以减少向内槽104中输入的清洗液的量。当浓度传感器112检测到第一输出管道110的清洗液的颗粒浓度较高即内槽104中的清洗液的颗粒浓度较高时，可以增大向内槽104中输入的清洗液的量。
本实施例中，输入管道108上设置有流量调节阀(图未示出)，流量调节阀用于调节输入管道108的流量。具体的，当第一输出管道110的清洗液的颗粒浓度较低时，即内槽104中的清洗液的颗粒浓度较低，可以通过流量调节阀减小向内槽104中输入的清洗的量，即通过流量调节阀减小输入管道108的流量。当第一输出管道110的清洗液的颗粒浓度较高时，即内槽104中的清洗液的颗粒浓度较高，可以通过流量调节阀增大向内槽104中输入的清洗液的量，即通过流量调节阀增大输入管道108中的流量。
本实施例中，内槽104的数量可以大于或等于两个，内槽104通过各自的连接管道116连接至输入管道108，从而能够通过输入管道108将清洗液同时输入至多个内槽104中。可以在每个内槽104的连接管道116与输入管道108之间均设置有控制阀(图未示出)，即每一个内槽104的连接管道116具有对应的控制阀，从而根据内槽104中的颗粒浓度通过控制阀调节向对应的内槽104中输入的清洗液的量。相邻的内槽104之间可以设置有连接管道118，也可以是每个内槽104之间均设置有连接管道118，以使得每个内槽104之间的清洗液是流通的，进而使得每个内槽104中的清洗液浓度相同或相近。
发明人在研究过程中还发现，当晶圆清洗装置出现故障导致晶圆无法从晶圆清洗装置中取出时，晶圆在较长的时间内被浸泡在清洗液中，会导致晶圆受损产生缺陷，影响晶圆电学性能测试。
因此，本实施例中，在内槽104中设置晶圆传感器114，晶圆传感器114用于检测晶圆106在内槽104中的停留时间，当晶圆传感器114检测到晶圆106在内槽104中的停留时间大于预设时间时，与内槽104连接的第二输出管道114用于将内槽104中的清洗液排出，以避免清洗液对晶圆106造成损伤。具体的，当内槽104中放置有晶圆106时，晶圆传感器114可以检测到晶圆106的存在，当晶圆传感器114检测到晶圆106存在时，可以记录检测到晶圆106的时间，当晶圆传感器114检测不到晶圆106存在时，记录检测不到晶圆106的时间，进而可以获得晶圆106在内槽104中的停留时间。
以上对本申请实施例提高的一种晶圆清洗装置进行了详细的描述，本申请实施例还提供一种晶圆清洗控制方法，该方法用于控制上述所述的晶圆清洗装置，包括：
在步骤S01中，获取浓度传感器112检测的流经第一输出管道110的清洗液中的颗粒浓度。
本实施例中，浓度传感器112检测流经第一输出管道110的清洗液中的颗粒浓度，由于第一输出管道110与外槽102连接，浓度传感器112获取的第一输出管道110的清洗液中的颗粒浓度即为外槽102中的清洗液的颗粒浓度，又由于外槽102中的清洗液由内槽104溢出所得，则浓度传感器112获得的外槽102中的清洗液的颗粒浓度即为内槽104中的清洗液的颗粒浓度。因而获取浓度传感器112检测的流经第一输出管道110的清洗液中的颗粒浓度即为获取内槽104中的清洗液的颗粒浓度。
在步骤S02中，根据颗粒浓度控制输入管道108中的清洗液的流量。
本实施例中，输入管道108与内槽104连接，根据颗粒浓度控制输入管道108中的清洗液的流量即为根据内槽104中的颗粒浓度控制向内槽104中输入的清洗液的流量。具体的，当颗粒浓度大于预设浓度范围的上限时，提高输入管道104中的清洗液的流量，即内槽104中的颗粒浓度较大，且超出预设浓度范围的上限，此时内槽104中的清洗液含量无法对晶圆进行有效的清洁，需要增大内槽104中的清洗液的流量，可以通过提高输入管道108中的清洗液的流量以增大内槽104中的清洗液的流量。当颗粒浓度小于预设浓度范围的下限时，降低输入管道108中的清洗液的流量，即内槽104中的颗粒浓度较小，且低于预设浓度范围的下限，此时内槽104中的清洗液含量较大，内槽104中的清洗液足以实现晶圆的有效清洗，需要降低内槽104中的清洗液的流量，避免清洗液的浪费，可以通过降低输入管道108中的清洗液的流量以减小内槽104中的清洗液的流量。
本实施例中，可以根据预设周期内的颗粒浓度控制预设周期内输入管道108中的清洗液的流量。在具体的应用中，通常浓度传感器112可以实时检测第一输出管道110中的清洗液中的颗粒浓度，也可以每隔一段时间检测第一输出管道110的清洗液中的颗粒浓度，即在预设周期内检测第一输出管道110的清洗液中的颗粒浓度，预设周期可以根据具体情况设定，通常预设周期太长，无法对内槽104中的清洗液的颗粒浓度进行及时的反馈，影响对晶圆的清洗效果，预设周期太短，则对浓度传感器112检测的颗粒浓度数据进行分析的时间太短，也就无法根据颗粒浓度有效控制输入管道108中的清洗液的流量。预设周期例如可以为10min。
本实施例中，还可以获取晶圆传感器114检测的晶圆106在内槽104中的停留时间，当晶圆106在内槽中的停留时间大于预设时间时，表明此时晶圆106未被及时取出，晶圆清洗装置出现故障，若晶圆106继续放置于晶圆清洗装置中，内槽104中的清洗液会对晶圆106造成损伤，晶圆106表面产生缺陷等，可以控制排出内槽104中的清洗液，以避免清洗液对晶圆106造成损伤。
以上对本申请实施例提供的晶圆清洗控制方法进行了描述，本申请实施例还提供一种晶圆清洗控制器，控制器用于执行上述所述的晶圆清洗控制方法。
本申请实施例还提供一种晶圆清洗系统，包括上述所述的晶圆清洗装置和上述所述的晶圆清洗控制器。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何的简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种晶圆清洗装置，其特征在于，包括：外槽，以及所述外槽内的内槽；
所述内槽用于盛放晶圆；所述内槽连接有输入管道，所述输入管道用于向所述内槽输入清洗液，以使所述清洗液对所述晶圆进行清洗；
所述外槽连接有第一输出管道，所述第一输出管道用于输出从所述内槽溢出至所述外槽的清洗液；
所述第一输出管道上设置有浓度传感器，所述浓度传感器用于检测流经所述第一输出管道的清洗液中的颗粒浓度，以便根据所述颗粒浓度控制所述输入管道中的清洗液的流量。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述内槽的数量大于或等于2，所述内槽通过各自的连接管道连接至所述输入管道。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述输入管道上设置有流量调节阀，所述流量调节阀用于调节所述输入管道的流量。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的装置，其特征在于，还包括：
所述内槽中的晶圆传感器，所述晶圆传感器用于检测所述晶圆在所述内槽中的停留时间；
与所述内槽连接的第二输出管道，所述第二输出管道用于在所述晶圆在所述内槽中的停留时间大于预设时间时，排出所述内槽中的清洗液。
5.一种晶圆清洗控制方法，其特征在于，所述方法用于控制权利要求1-4任意一项所述的晶圆清洗装置，包括：
获取所述浓度传感器检测的流经所述第一输出管道的清洗液中的颗粒浓度；
根据所述颗粒浓度控制所述输入管道中的清洗液的流量。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述颗粒浓度控制所述输入管道中的清洗液的流量包括：
当所述颗粒浓度大于预设浓度范围的上限时，提高所述输入管道中的清洗液的流量；
当所述颗粒浓度小于预设浓度范围的下限时，降低所述输入管道中的清洗液的流量。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述颗粒浓度控制所述输入管道中的清洗液的流量包括：
根据预设时间周期内的颗粒浓度控制所述预设周期内输入管道中的清洗液的流量。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，还包括：
获取晶圆传感器检测的所述晶圆在所述内槽中的停留时间；
当所述停留时间大于预设时间时，控制排出所述内槽中的清洗液。
9.一种晶圆清洗控制器，其特征在于，所述控制器用于执行权利要求5-8任意一项所述的晶圆清洗控制方法。
10.一种晶圆清洗系统，其特征在于，包括：
权利要求1-4任意一项所述的晶圆清洗装置和权利要求9所述的晶圆清洗控制器。
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