CN113857117B - 半导体工艺设备及清洗方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种半导体工艺设备及清洗方法，所述半导体工艺设备包括工艺槽、喷淋部和注液管；所述喷淋部(200)用于向所述工艺槽(100)内喷淋第一预设温度的清洗液，所述第一预设温度与所述工艺槽(100)的温度的温度差小于或等于第一预设阈值；所述注液管(300)与所述工艺槽(100)相连通，所述注液管(300)用于向所述工艺槽(100)内注入第二预设温度的清洗液，所述第二预设温度与所述工艺槽(100)的温度的温度差小于或等于第二预设阈值。上述方案能够解决工艺槽破裂的问题。

Description

半导体工艺设备及清洗方法

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工艺设备及清洗方法。

背景技术

随着科技的快速发展，智能手机、平板电脑等电子产品已经成为现代人生活中不可或缺的产品。这些电子产品内部包括有许多半导体芯片，而半导体芯片的主要制造材料就是晶圆。晶圆需要刻蚀出线路图案，通常采用半导体工艺设备对晶圆进行刻蚀。

晶圆在刻蚀完成后需要去除表面的光刻胶，相关技术中，硫酸和双氧水的混合液作为工艺药液对光刻胶进行去除。半导体工艺设备的工艺槽内装有工艺药液，晶圆放入工艺槽内，工艺药液能够对光刻胶进行腐蚀，进而去除晶圆表面残留的光刻胶。

当晶圆的去胶工艺完成后，工艺槽内沉积有大量的反应后的副产物，工艺槽内的环境脏污，因此需要对工艺槽进行清洗。相关技术中，在清洗工艺槽时，首先需要排放工艺药液，然后注入去离子水，对工艺槽进行循环清洗。

然而，由于工艺药液的温度较高，工艺槽排放完工艺药液后，工艺槽内的温度依然较高，直接注入低温的去离子水，容易造成工艺槽破裂。

发明内容

本发明公开一种半导体工艺设备及清洗方法，以解决工艺槽破裂的问题。

为了解决上述问题，本发明采用下述技术方案：

一种半导体工艺设备，包括：

工艺槽；

喷淋部，所述喷淋部用于向所述工艺槽内喷淋第一预设温度的清洗液，所述第一预设温度与所述工艺槽的温度的温度差小于或等于第一预设阈值；

注液管，所述注液管与所述工艺槽相连通，所述注液管用于向所述工艺槽内注入第二预设温度的清洗液，所述第二预设温度与所述工艺槽的温度的温度差小于或等于第二预设阈值。

一种清洗方法，上述的半导体工艺设备采用所述的清洗方法清洗，所述清洗方法包括：

S100、排出工艺槽内的工艺药液；

S200、开启所述喷淋部，以使所述喷淋部向所述工艺槽内喷淋第一预设温度的清洗液，所述第一预设温度与所述工艺槽的温度的温度差小于或等于第一预设阈值；

S300、开启所述注液管，以使所述注液管向所述工艺槽内注入第二预设温度的清洗液，所述第二预设温度与所述工艺槽的温度的温度差小于或等于第二预设阈值。

本发明采用的技术方案能够达到以下有益效果：

本发明公开的半导体工艺设备中，喷淋部能够向工艺槽内喷淋第一预设温度的清洗液，第一预设温度与工艺槽的温度的温度差小于或等于第一预设阈值，此时喷淋部喷淋的清洗液的温度与工艺槽的温度相差不大，从而能够避免工艺槽的局部急剧降温，因此使得工艺槽不容易破裂，提高了半导体工艺设备的安全性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例公开的半导体工艺设备的结构示意图；

图2和图3为本发明实施例公开的半导体工艺设备的部分部件的结构示意图；

图4和图5为本发明实施例公开的清洗方法的流程图；

图6为本发明实施例公开的清洗方法的清洗作业时序图。

附图标记说明：

100-工艺槽、101-工艺内槽、102-工艺外槽、110-盖板、

200-喷淋部、210-管路、220-喷头、

300-注液管、

410-循环泵、420-加热器、430-过滤器。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例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他实施例，都属于本发明保护的范围。

以下结合附图，详细说明本发明各个实施例公开的技术方案。

如图1～图3所示，本发明实施例公开一种半导体工艺设备，所公开的半导体工艺设备包括工艺槽100、喷淋部200和注液管300。

工艺槽100为半导体工艺设备的主体部件，工艺槽100为半导体工艺设备提供反应场所，晶圆在工艺槽100内进行去胶工艺。工艺槽100可以包括工艺内槽101和工艺外槽102，工艺内槽101和工艺外槽102相连通。工艺药液注入工艺槽100内。当工艺内槽101注入到指定液位后，工艺药液会从工艺内槽101溢流到工艺外槽102内，当工艺外槽102的液位也达到指定液位后，停止注入工艺药液。

如图1至3所示，该半导体工艺设备还可以循环泵410、加热器420和过滤器430。

工艺外槽102和工艺内槽101依次通过循环泵410、加热器420和过滤器430连通。半导体工艺设备通过循环泵410、加热器420和过滤器430实现工艺外槽102的工艺药液和工艺内槽101的工艺药液的循环。循环泵410能够将工艺外槽102内的工艺药液抽出，从而为工艺药液的循环提供动力。加热器420用于对循环的工艺药液加热，从而保证工艺药液的温度不变。过滤器430用于过滤工艺药液中的杂质。

具体的操作过程中，当工艺药液注入到指定液位时，开启循环泵410，循环泵410将工艺外槽102的工艺药液抽出，工艺药液通过加热器420和过滤器430后注入到工艺内槽101中，由于工艺外槽102的部分工艺药液被抽出，因此压强较低，使得工艺内槽101的工艺药液被压入工艺外槽102内，从而实现工艺药液的循环。

当工艺槽100完成工艺后，工艺槽100内沉积有大量的反应副产物，因此需要对工艺槽100进行清洗。

喷淋部200用于向工艺槽100内喷淋第一预设温度的清洗液，第一预设温度与工艺槽100的温度的温度差小于或等于第一预设阈值。

上述实施例中，工艺槽100在清洗的过程中，工艺槽100的初始温度较高，因此清洗液的温度也较高，此时清洗液的温度和工艺槽的温度较为接近。可选地，清洗液的温度与工艺槽100的温度差可以在正负5℃之间，第一预设阈值也就在-5至5℃之间，当然第一预设阈值还可以为其他温度值，本文对此不作限制。随着清洗的进行，工艺槽100的温度也在降低，通入的清洗液的温度也随之降低，其温度差依然在第一预设阈值内。

喷淋部200向工艺槽100喷淋清洗液是在工艺槽100内的工艺药液排出之后。此处需要注意的是，工艺药液是用于清洗晶圆残留的光刻胶，而清洗液是用于清洗工艺槽100，因此工艺药液和清洗液不是同一种物质，工艺药液可以为硫酸和双氧水的混合液，而清洗液可以为去离子水。

注液管300与工艺槽100相连通，注液管300用于向工艺槽100内注入第二预设温度的清洗液，第二预设温度与工艺槽100的温度的温度差小于或等于第二预设阈值。此时，注液管300注入的清洗液的温度和工艺槽100的当前温度较为接近。

可选地，第二预设阈值可以根据实际工况灵活选择，本文不作限制。

上述实施例中，喷淋部200喷淋范围较大，使得工艺槽100整体能够相对均匀地降温，从而避免出现局部迅速降温的情况，当工艺槽100温度降低后，可以通过注液管300将清洗液注入到指定的液位。

具体的清洗过程中，首先开启喷淋部200用于向工艺槽100内喷淋第一预设温度的清洗液，喷淋一段时间后，注液管300向工艺槽100内注入第二温度的清洗液，当清洗液到达指定液位后，循环泵410开启，从而实现清洗液在工艺内槽101和工艺外槽102之间的循环，从而实现工艺槽100的清洗。

本申请公开的实施例中，喷淋部200能够向工艺槽100内喷淋第一预设温度的清洗液，第一预设温度与工艺槽100的温度的温度差小于或等于第一预设阈值，即喷淋部200喷淋的清洗液的温度与工艺槽100的温度相差不大，从而能够避免工艺槽的局部急剧降温，能够降低工艺槽100破裂的风险。因此本方案提高了半导体工艺设备的安全性。

上述实施例中，喷淋部200可以位于工艺槽100的内壁上，然而，工艺槽100内的工艺药液具有较高的腐蚀性能，喷淋部200设置在工艺槽100的内壁上容易使得喷淋部200浸泡在工艺药液内，容易造成喷淋部200被腐蚀，缩短喷淋部200的使用寿命。

基于此，在另一种可选的实施例中，半导体工艺设备还可以包括盖板110，盖板110可以设置于工艺槽100的槽口，且可用于封盖槽口，盖板110可以用于在工艺槽100注入工艺药液或者工作时对工艺槽100的槽口进行封堵，从而防止工艺药液飞溅。

盖板110与工艺槽100可以铰接，喷淋部200可以设置于盖板110朝向槽口的一侧的表面。此方案中，喷淋部200设置于盖板110上，盖板110位于工艺槽100的顶部位置，因此能够避免喷淋部200浸泡在工艺药液内，从而能够缓解喷淋部200被腐蚀，延长喷淋部200的使用寿命。

在另一种可选的实施例中，喷淋部200可以包括管路210和多个喷头220，管路210可以设置于盖板110朝向槽口的一侧的表面，多个喷头220间隔设置于管路210上，且与管路210相连通。此方案能够增大喷淋部200的喷淋范围，使得工艺槽100的受热更加的均匀。

进一步地，管路210的数量可以为多个，多个管路210可以间隔设置，每个管路210上均可以设置有多个喷头220。此方案中，多个管路210能够覆盖整个工艺槽100，进一步增大喷淋部200的喷淋范围，使得工艺槽100的受热更加的均匀，同时也能够提高工艺槽100的清洗效果，使得工艺槽100的清洗死角较少。

在另一种可选的实施例中，喷头220的喷射角度可以大于或等于30°，小于或等于60°。此时，喷头220的喷射角度较大，从而使得喷头220的数量能够设置的较少，进而能够降低半导体工艺设备的制造成本。

在另一种可选的实施例中，喷淋部200可以用于向工艺内槽101和工艺外槽102均喷淋清洗液，注液管300可以与工艺内槽101相连通。此方案中，喷淋部200可以对工艺内槽101和工艺外槽102均进行喷射清洗液，防止工艺内槽101和工艺外槽102的连接处受热不均。

在另一种可选的实施例中，喷淋部200还可以用于向工艺内槽101和工艺外槽102通入预设流量的吹扫气体。此时喷淋部200可以与气体供气源相连通。此方案中，在喷淋部200喷淋清洗液完成后，喷淋部200还可以为工艺槽100内通入吹扫气体，因此可以将喷淋部200上的残留清洗液吹扫干净。同时还能够保证工艺槽100内的压强稳定，进而保证工艺槽100清洗正常进行。

可选地，吹扫气体可以为高纯氮气，当然还可以为其他气体，本文不作限制。

请参考图4和图5所示，基于本发明上述任一实施例的半导体工艺设备，本发明实施例还公开一种清洗方法，上文所述的半导体工艺设备可以采用所公开清洗方法清洗，该清洗方法包括：

S100、排出工艺槽100内的工艺药液。

清洗工艺槽100之前，需要先将工艺槽100内的工艺药液排出。

S200、开启喷淋部200，以使喷淋部200向工艺槽100内喷淋第一预设温度的清洗液，第一预设温度与工艺槽100的温度的温度差小于或等于第一预设阈值。

此时，喷淋部200喷射的清洗液的温度和工艺槽的温度较为接近。另外，喷淋部200喷淋范围较大，使得工艺槽100能够均匀降温。

S300、开启注液管300，以使注液管300向工艺槽100内注入第二预设温度的清洗液，第二预设温度与工艺槽100的温度的温度差小于或等于第二预设阈值。

当工艺槽100温度降低后，可以通过注液管300将清洗液注入到指定液位。这里的指定液位是指工艺内槽101和工艺外槽102均到达指定液位。

本申请公开的实施例中，喷淋部200能够向工艺槽100内喷淋第一预设温度的清洗液，此时喷淋部200喷淋的清洗液的温度与工艺槽100的温度相差不大，从而能够避免工艺槽100的局部急剧降温，另外，喷淋部200能够将清洗液均匀的喷射在工艺槽100内，从而使得工艺槽100受热较为均匀，因此能够降低工艺槽100破裂的风险。因此本方案提高了半导体工艺设备的安全性。

上述方案中，由于工艺药液内含有硫酸，因此工艺槽100内可能还残留有硫酸，硫酸遇到清洗液会放出大量热量，造成工艺槽100局部急剧升温，也会造成工艺槽100破裂，进而降低了半导体工艺设备的安全性。

基于此，在另一种可选的实施例中，在步骤S200中，包括：

S210、喷淋部200通入第一预设时长的热清洗液。

此时，由于清洗液为热清洗液，因此清洗液的温度较高，不容易造成工艺槽100的局部急剧升温。同时清洗液的温度和工艺药液的温度都较高，因此容易使得工艺药液蒸发，从而能够对工艺药液进行消耗。可选地，第一预设时长可以根据实际工况具体选择，本文不作限制。上文中的热清洗液是指50至70℃之间的清洗液，也就是说，此步骤内的第一预设温度的区间范围在50至70℃之间。

S220、喷淋部200同时通入第二预设时长的热清洗液和冷清洗液。

直接喷射温度较低的清洗液容易造成工艺槽100温度急剧降低，因此，同时为喷淋部200通入热清洗液和冷清洗液，从而能够对喷射温度较低的清洗液起到过渡的作用。可选地，第二预设时长可以根据实际公开具体选择，本文不作限制。上文中的冷清洗液是指20-30℃之间的清洗液，也就是说，在此步骤内，第一预设温度的清洗液是范围在50至70℃的清洗液与20-30℃的清洗液混合而成，因此通过调整热清洗液的流量和冷清洗液的流量，能够得到不同的第一预设温度。

S230、喷淋部200通入冷清洗液，停止通入热清洗液。

喷射温度较低的清洗液对工艺槽100进行降温。此步骤内的第一预设温度的区间范围可以在20-30℃之间。

此方案能够避免工艺槽100破裂的风险，从而进一步提高了半导体工艺设备的安全性。

在另一种可选的实施例中，在步骤S230后还可以包括：

S240、喷淋部200停止通入冷清洗液，喷淋部200可以通入高流量的吹扫气体，用于吹扫喷淋部200的残留清洗液。此方案中，高流量的吹扫气体能够将喷淋部200上的残余的清洗液吹干，防止喷淋部200多余的清洗液进入到工艺槽100内，影响工艺槽100的清洗效果。

可选地，高流量是指10至20LPM，当然，具体的工艺参数还要根据实际工况具体选择，本文不作限制。

在另一种可选的实施例中，在步骤S300中还可以包括在工艺槽100内的清洗液到达指定液位后，喷淋部200可以通入低流量的吹扫气体，以保持工艺槽100内的压强稳定。此时，低流量的吹扫气体可以保持工艺槽100的压强，从而防止清洗液倒流。

可选的，低流量是指1至5LPM，当然，具体的工艺参数还要根据实际工况具体选择，本文不作限制。

根据上述的清洗方法可以绘制出如图6所示的清洗作业时序图，可以将清洗作业分为五个阶段，第一个阶段仅喷淋热清洗液，例如热水，第二个阶段同时喷淋热清洗液和冷清洗液，第三个阶段停止喷淋热清洗液，但继续喷淋冷清洗液，在通入一段时间的冷清洗液后，注液管开始注入清洗液。第四阶段通入高流量气体，通入一定时间的高流量气体后，改为通入低流量气体，同时槽内循环开启。第五阶段槽内液位达到指定液位，并保持通入低流量气体和槽内循环。图6中线条凸起为工序开始状态，线条凹陷为工序停止状态，两条虚线之间的距离表示时长，可以根据实际工况调整每个工序的时长。

本发明上文实施例中重点描述的是各个实施例之间的不同，各个实施例之间不同的优化特征只要不矛盾，均可以组合形成更优的实施例，考虑到行文简洁，在此则不再赘述。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种半导体工艺设备，其特征在于，包括：

工艺槽（100）；

喷淋部（200），所述喷淋部（200）用于向所述工艺槽（100）内喷淋第一预设温度的清洗液，所述第一预设温度与所述工艺槽（100）的温度的温度差小于或等于第一预设阈值；随着清洗的进行，所述工艺槽（100）的温度也在降低，喷淋的清洗液的温度也随之降低，其温度差依然在所述第一预设阈值内；

注液管（300），所述注液管（300）与所述工艺槽（100）相连通，所述注液管（300）用于在所述喷淋部（200）对所述工艺槽（100）降温后，向所述工艺槽（100）内注入第二预设温度的清洗液，所述第二预设温度与所述工艺槽（100）的温度的温度差小于或等于第二预设阈值。

2.根据权利要求1所述的半导体工艺设备，其特征在于，所述半导体工艺设备还包括盖板（110），所述盖板（110）设置于所述工艺槽（100）的槽口，且可用于封盖所述槽口，所述盖板（110）与所述工艺槽（100）铰接，所述喷淋部（200）设置于所述盖板（110）朝向所述槽口的一侧的表面。

3.根据权利要求2所述的半导体工艺设备，其特征在于，所述喷淋部（200）包括管路（210）和多个喷头（220），所述管路（210）设置于所述盖板（110）朝向所述槽口的一侧的表面，所述多个喷头（220）间隔设置于所述管路（210）上，且与所述管路（210）相连通。

4.根据权利要求3所述的半导体工艺设备，其特征在于，所述管路（210）的数量为多个，多个所述管路（210）间隔设置，每个所述管路（210）上均设置有多个所述喷头（220）。

5.根据权利要求3所述的半导体工艺设备，其特征在于，所述喷头（220）的喷射角度大于或等于30°，小于或等于60°。

6.根据权利要求1所述的半导体工艺设备，其特征在于，所述工艺槽（100）包括工艺内槽（101）和工艺外槽（102），所述工艺内槽（101）和所述工艺外槽（102）相连通，所述喷淋部（200）用于向所述工艺内槽（101）和所述工艺外槽（102）均喷淋所述清洗液，所述注液管（300）与所述工艺内槽（101）相连通；

所述喷淋部（200）还用于向所述工艺内槽（101）和所述工艺外槽（102）通入预设流量的吹扫气体。

7.一种清洗方法，其特征在于，权利要求1至6中任一项所述的半导体工艺设备采用所述清洗方法清洗，所述清洗方法包括：

S100、排出所述工艺槽（100）内的工艺药液；

S200、开启所述喷淋部（200），以使所述喷淋部（200）向所述工艺槽（100）内喷淋第一预设温度的清洗液，所述第一预设温度与所述工艺槽（100）的温度的温度差小于或等于第一预设阈值；

S300、开启所述注液管（300），以使所述注液管（300）向所述工艺槽（100）内注入第二预设温度的清洗液，所述第二预设温度与所述工艺槽（100）的温度的温度差小于或等于第二预设阈值。

8.根据权利要求7所述的清洗方法，其特征在于，在所述步骤S200中，包括：

S210、所述喷淋部（200）通入第一预设时长的热清洗液；

S220、所述喷淋部（200）同时通入第二预设时长的所述热清洗液和冷清洗液；

S230、所述喷淋部（200）通入所述冷清洗液，停止通入所述热清洗液。

9.根据权利要求8所述的清洗方法，其特征在于，在所述步骤S230后还包括：

S240、所述喷淋部（200）停止通入所述冷清洗液，所述喷淋部（200）通入高流量的吹扫气体，用于吹扫所述喷淋部（200）的残留清洗液。

10.根据权利要求9所述的清洗方法，其特征在于，在所述步骤S300中还包括在所述工艺槽（100）内的清洗液到达指定液位后，所述喷淋部（200）通入低流量的所述吹扫气体，以保持所述工艺槽（100）内的压强稳定。

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