CN114289399B

CN114289399B - 清洗机槽体温度稳定性控制装置及方法

Info

Publication number: CN114289399B
Application number: CN202111652018.6A
Authority: CN
Inventors: 宋裕华; 于瑶; 薛力博
Original assignee: Zhicheng Semiconductor Equipment Technology Kunshan Co Ltd
Current assignee: Suzhou Zhicheng Semiconductor Technology Co ltd
Priority date: 2021-12-30
Filing date: 2021-12-30
Publication date: 2023-02-07
Anticipated expiration: 2041-12-30
Also published as: CN114289399A

Abstract

本发明公开了一种清洗机槽体内温度稳定性控制装置及方法，包括温度传感器、预热槽加热器、电磁阀a、电磁阀b、预热盘管、控制组件、管道A、管道B以及预加热槽，所述管道A上设置有电磁阀a，管道A连接预热盘管，预热盘管位于预热槽内液面上方，后通过管道接入超声波槽，所述管道B上有电磁阀b，管道B直接连入超声波槽，本发明在不引入额外热源的情况下直接利用控温预备加热槽对超声波槽内的供给水进行加热，排除了引入独立热源对温度控制的影响，同时利用控制系统以及温度检测，实时对超声波槽内的液温进行调整并对控制方法进行设计，排除上述预热方式可能引入的控温问题，从而实现利用此方法提升清洗槽内温度控制的稳定性。

Description

清洗机槽体温度稳定性控制装置及方法

技术领域

本发明涉及半导体硅片制造领域，具体为硅片清洗过程中的清洗机槽体内温度稳定性控制方法。

背景技术

在IC级硅片的制造过程中，由于很多工艺环节对硅片洁净度要求很高，因此在一段工艺加工后通常会对硅片进行清洗，对于硅片的清洗来说通常是去除硅片表面的颗粒、有机物以及金属，在清洗过程中，为保证清洗效果，对清洗过程中的温度、时间、清洗液以及兆声等都有一定要求。

在现有的清洗技术中通过使用兆声清洗来提高清洗产品的质量，由于硅片的生产的相关要求，其兆声的施加方式通常是使用装有超声波槽通过水的传导将兆声震动传导至清洗槽，但此流程在现有技术中存在一定的问题，由于不同的清洗槽在进行清洗处理时均处于一个高于常温状态的温度（以边缘抛光后清洗的SC-1槽为例，清洗硅片时温度为78℃±2℃），而超声波槽内的超纯水通常由纯水供应系统直接配给，其温度小于清洗槽内的温度，由于接触中的传热导致槽内清洗液在循环加热的过程中的温度控制更困难，从而是出发低温报警的风险增加，对生产的效率与产品硅片的质量均有影响。因此需要对超声波槽的温度进行控制设计，使其可以满足清洗槽内的温度稳定行控制要求。

发明内容

本发明目的：为了克服现有技术中由兆声清洗中超纯水温度所引起的清洗槽内温度控制异常的问题，采用预热同时控制预热效果的方法，实现温度稳定性控制的目的。

为解决上述问题采取的技术方案是：

一种清洗机槽体内温度稳定性控制装置，包括温度传感器、预热槽加热器、电磁阀a、电磁阀b、预热盘管、控制组件、管道A、管道B以及预加热槽，

所述管道A上设置有电磁阀a，管道A连接预热盘管，预热盘管位于预热槽内液面上方，后通过管道接入超声波槽，所述管道B上有电磁阀b，管道B直接连入超声波槽，电磁阀a、电磁阀b由控制组件进行控制，各槽内的温度由温度传感器进行监控。

本申请再提供一种清洗机槽体温度稳定性控制方法，将超纯水通过两种方式流入超声波槽中，

方式一：开启电磁阀a同时关闭电磁阀b，使超纯水流经所述预热盘管中进行预热后再流入超声波槽内；

方式二：开启电磁阀b同时关闭电磁阀a，使超纯水直接流入超声波槽中。

在方式一中，由于在清洗槽的控温过程中通常会利于预加热控温水或者药液来实现对清洗的温度控制，其预加热槽的温度T2依据设定通常高于清洗槽内温度T0以保证清洗过程中清洗槽内温度T0可以控制为所需温度。不在设备中引入额外热源时，通过在预热槽上方设定预热盘管的方式对超声波槽内的供水进行加热，使其温度T1尽可能贴近清洗槽内的温度T0以减少清洗槽内的热量散失。

在方式二中，由于T2大于T0，如果持续利用方式一进行超声波槽内的纯水注入，在一定情况下会导致T1大于T0，由此使传热方向变化进而影响清洗槽内的温度控制，因此也需要对超声波槽内通入低温度的超纯水以避免上述情况的发生，因此，方式二就是通入低温超纯水，来实现对T1的控制。

上述两种超声波槽内的超纯水供应方式，其供应判断方法如下：

首先通过温度传感器测量超声波槽内超纯水的温度以得到温度的实时数据T1，清洗槽内的温度为T0，两槽体内温度的差为ΔT，ΔT满足如下关系式：

ΔT=T0-T1 （1）

所述方法中，当ΔT＞5% T0时，采用供水方式一进行超纯水槽内的纯水供应。

当ΔT＞5% T0时，超声波槽内的纯水传热速率相对较快，不利于清洗槽内的控温，因此需加入温度较高的预热纯水以升高超声波槽内的超纯水温度。

所述方法中，当ΔT≤5% T0时，采用供水方式二进行超纯水槽内的纯水供应。

当ΔT＞5% T0时，需减小超声波槽内超纯水的升温速率，防止由于持续通入预热水而导致逆向传热，造成控温不稳定，因此须在温度差ΔT≤5% T0时，减小超声波水槽内超纯水的升温速率，以维持清洗槽内温度的稳定性。

本发明的有益效果是：

本发明在不引入额外热源的情况下直接利用控温预备加热槽对超声波槽内的供给水进行加热，排除了引入独立热源对温度控制的影响，同时利用控制系统以及温度检测，实时对超声波槽内的液温进行调整并对控制方法进行设计，排除上述预热方式可能引入的控温问题，从而实现利用此方法提升清洗槽内温度控制的稳定性。

附图说明

图1为温度稳定行控制方法流程图；

图2为超声波槽内水温控制装置示意图。

具体实施方式

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。

实施例1：

针对边抛后清洗SC-1槽出现的失温现象，工艺人员使用本发明内容以解决问题。

在边抛后清洗设备中，SC-1槽设定温度T0为78℃，预热槽温度T2设定为85℃，超声波槽内初始温度为T1为25℃。

清洗进行时采用本发明技术方案进行设置，并实施记录超声波槽内温度T1，并根据T1月T0之间的温度差ΔT，当ΔT≤3.9℃时，供水端以供水方法b向超声波槽内供应常温DIW（超纯水）以降低超声波槽内纯水的温度，当ΔT＞3.9℃时，供水端以供水方式一向超声波槽内供应经预加热槽预热后的热DIW以升高超声波槽内纯水的温度，持续应用此方法至清洗结束。

通过对30个lot的边抛后清洗的硅片产品进行不良率检测，检测后其总体不良率低于0.3%、设备运行期间未触发失温，相较于未改进前的0.7%不良率、设备运行期间2次失温报警有明显改善。因此本发明改善效果明显，成功的降低了因失温而造成的产品不良的风险。

实施例2：

针对去蜡清洗清洗TMAH/H₂O₂槽出现的失温现象，工艺人员使用本发明内容以解决问题。

在去蜡清洗设备中，TMAH/ H₂O₂槽设定温度T0为60℃，预热槽温度T2设定为70℃，超声波槽内初始温度为T1为25℃。

清洗进行时采用本发明技术方案进行设置，并实施记录超声波槽内温度T1，并根据T1月T0之间的温度差ΔT，当ΔT≤3.0℃时，供水端以供水方法b向超声波槽内供应常温DIW以降低超声波槽内纯水的温度，当ΔT＞3.0℃时，供水端以方式一向超声波槽内供应经预加热槽预热后的热DIW，以升高超声波槽内纯水的温度，持续应用此方法至清洗结束。

通过对30个lot的CMP后去蜡清洗的硅片产品进行不良率检测，检测后其总体不良率低于0.2%、设备运行期间未触发失温，相较于未改进前的0.6%不良率、设备运行期间1次失温报警有明显改善。因此本发明改善效果明显，成功的降低了因失温而造成的产品不良的风险。

实施例3：

针对Final Clean（最终清洗）SC-2槽出现的失温现象，工艺人员使用本发明内容以解决问题。

在Final Clean设备中，SC-2槽设定温度T0为75℃，预热槽温度T2设定为90℃，超声波槽内初始温度为T1为25℃。

清洗进行时采用本发明技术方案进行设置，并实施记录超声波槽内温度T1，并根据T1月T0之间的温度差ΔT，当ΔT≤3.75℃时，供水端以供水方式二向超声波槽内供应常温DIW以降低超声波槽内纯水的温度，当ΔT＞3.75℃时，供水端以供水方式1向超声波槽内供应经预加热槽预热后的热DIW以升高超声波槽内纯水的温度，持续应用此方法至清洗结束。

通过对30个lot的Final Clean的硅片产品进行不良率检测，检测后其总体不良率低于0.3%、设备运行期间未触发失温，相较于未改进前的0.6%不良率、设备运行期间3次失温报警有明显改善。因此本发明改善效果明显，成功的降低了因失温而造成的产品不良的风险。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种清洗机槽体内温度稳定性控制装置，其特征在于：包括温度传感器、预热槽加热器、电磁阀a、电磁阀b、预热盘管、控制组件、管道A、管道B以及预加热槽，

所述管道A上设置有电磁阀a，管道A连接预热盘管，预热盘管位于预加热槽内液面上方，后通过管道接入超声波槽，所述管道B上有电磁阀b，管道B直接连入超声波槽，电磁阀a、电磁阀b由控制组件进行控制，各槽内的温度由温度传感器进行监控，还包括清洗槽，清洗槽位于超声波槽内，

所述清洗机槽体内温度稳定性控制装置的控制方式如下：

将超纯水通过两种方式流入超声波槽中，

方式二：开启电磁阀b同时关闭电磁阀a，使超纯水直接流入超声波槽中；

在方式一中，预加热槽的温度T2依据设定高于清洗槽内温度T0以保证清洗过程中清洗槽内温度T0可以控制为所需温度，通过在预加热槽上方设定预热盘管的方式对超声波槽内的供水进行加热，使超声波槽内的温度T1贴近清洗槽内的温度T0以减少清洗槽内的热量散失；

在方式二中，由于T2大于T0，如果持续利用方式一进行超声波槽内的超纯水注入，会导致T1大于T0，由此使传热方向变化进而影响清洗槽内的温度控制，因此需要对超声波槽内通入低温超纯水以避免上述情况的发生，因此，方式二就是通入低温超纯水，来实现对T1的控制，

通过温度传感器测量超声波槽内超纯水的温度以得到温度的实时数据T1，清洗槽内的温度为T0，两槽体内温度的差为ΔT，ΔT满足如下关系式：

ΔT=T0-T1 （1）；

当ΔT＞5% T0时，采用供水方式一进行超声波槽内的超纯水供应；

当ΔT≤5% T0时，采用供水方式二进行超声波槽内的超纯水供应。