CN114420593A - 一种实现高温化学蚀刻反应的湿法处理方法 - Google Patents

一种实现高温化学蚀刻反应的湿法处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种实现高温化学蚀刻反应的湿法处理方法，具体包括以下步骤：步骤S1，控制一机器人将一晶圆放置到一放置台上，并控制放置台上的一通气装置输出一高压气流以使晶圆悬浮于放置台上；步骤S2，喷淋一第一清洗液至晶圆的表面进行高温化学蚀刻，以及喷淋一第二清洗液至晶圆的侧面进行湿法处理，并控制机器人将晶圆取下。有益效果是本方法通过通气设备输出高压气流使晶圆处于悬浮状态，并对晶圆进行非接触式清洗，对晶圆的上表面喷淋第一清洗液进行高温化学蚀刻，对晶圆的侧面喷淋第二清洗液进行湿法处理，在晶圆的下表面喷射高压气流，以此实现对晶圆全方位的清洗、蚀刻与保护，并通过稳定加热的第一清洗液实现稳定的高温化学蚀刻反应。

Description

一种实现高温化学蚀刻反应的湿法处理方法
技术领域
本发明涉及晶圆清洗蚀刻技术领域，尤其涉及一种实现高温化学蚀刻反应的湿法处理方法。
背景技术
随着半导体技术的快速发展，对于晶圆的要求越来越高，使得清洁干净的晶圆表面对于半导体器件的制造越来越重要，在晶圆制造过程中，每一步工序结束后都需要进行清洗。
目前对于晶圆的清洗蚀刻方法往往需要设置大量的喷淋结构来喷淋不同的化学溶液至晶圆的表面进行清洗蚀刻，导致空间利用率不高，且由于清洗液温度的不稳定性，导致晶圆表面不易产生稳定的高温化学蚀刻反应，会大大减弱蚀刻效果。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种实现高温化学蚀刻反应的湿法处理方法，具体包括以下步骤：
步骤S1，控制一机器人将一晶圆放置到一放置台上，并控制所述放置台上的一通气装置输出一高压气流以使所述晶圆悬浮于所述放置台上；
步骤S2，喷淋一第一清洗液至所述晶圆的表面进行高温化学蚀刻，以及喷淋一第二清洗液至所述晶圆的侧面进行湿法处理，并控制所述机器人将所述晶圆取下。
优选的，所述步骤S1中包括：
根据一预设流速控制所述通气装置输出所述高压气流至所述晶圆的下表面。
优选的，所述预设流速的取值范围为175L/min-225L/min。
优选的，所述步骤S2中，通过一清洗装置对所述晶圆进行清洗，所述清洗装置包括：
一中置喷嘴，设置于所述晶圆的上方，用于向所述晶圆的表面喷淋一第一清洗液以于所述晶圆的表面进行高温化学蚀刻；
复数个侧置喷嘴，对称的设置于所述放置台的两侧，用于向所述晶圆的侧面喷淋一第二清洗液以对所述晶圆的侧面进行湿法处理；
复数个挡板，分别设置于所述放置台表面的两端，用于和所述放置台表面形成一收纳区域以收纳所述第一清洗液和所述第二清洗液；
复数个漏槽，分别穿设于所述放置台的表面，用于将所述收纳区域收纳的所述第一清洗液和所述第二清洗液输送至外部的一回收设备进行回收。
优选的，各所述漏槽分别通过一第一输送管连接外部的一回收设备，则所述步骤S1中包括：
控制所述第一输送管导通以输送所述收纳区域中的所述第一清洗液和所述第二清洗液至所述回收设备进行回收。
优选的，各所述侧置喷嘴分别通过一第二输送管连接所述回收设备，则所述步骤S1中还包括：
控制所述第二输送管导通以输送所述侧置喷嘴中剩余的所述第二清洗液至所述回收设备进行回收。
优选的，所述步骤S2包括：
步骤S21，控制所述中置喷嘴喷淋所述第一清洗液至所述晶圆的表面以对所述晶圆的表面进行高温化学蚀刻，以及控制各所述侧置喷嘴喷淋所述第二清洗液至所述晶圆的侧面以对所述晶圆的侧面进行湿法处理；
步骤S22，控制所述机器人将所述晶圆从所述放置台上取下。
优选的，所述中置喷嘴内部设有多个喷淋管，各所述喷淋管内分别装有一化学药液，则所述步骤S21中，控制其中一个所述喷淋管导通并控制所述喷淋管喷淋对应的所述化学药液作为所述第一清洗液对所述晶圆表面进行高温化学蚀刻；或
根据一预设顺序依次控制导通各所述喷淋管以喷淋对应的所述化学药液对所述晶圆表面进行高温化学蚀刻。
优选的，各所述喷淋管穿设于一加热设备中，则所述步骤S21还包括：
控制启动所述加热设备以对各所述喷淋管中的所述化学药液进行加热。
上述技术方案具有如下优点或有益效果：
(1)本方法通过通气设备输出高压气流使晶圆处于悬浮状态，并对晶圆进行非接触式清洗，使得晶圆清洗完成时不会再沾染新的杂质；
(2)本方法对晶圆的上表面喷淋第一清洗液进行高温化学蚀刻，对晶圆的侧面喷淋第二清洗液进行湿法处理，在晶圆的下表面喷射高压气流，以此实现对晶圆全方位的清洗、蚀刻与保护；
(3)本方法通过控制一机器人对放置台上的晶圆进行自动拾取，减少人工在清晰过程中的参与度，减少人工因素给晶圆带来的杂质影响；
(4)本方法控制中置喷嘴内部的加热设备对喷淋管内的化学药液进行加热，使得化学药液在喷射出中置喷嘴的出口时仍能达到所需要的温度标准，通过稳定加热的第一清洗液在晶圆表面产生稳定的高温化学蚀刻反应，并减少热量丢失；
(5)本方法在中置喷嘴中设置多个喷淋管以减少外设的喷淋结构数量，增加空间利用率。
附图说明
图1为本发明的较佳的实施例中，本方法的步骤流程图；
图2为本发明的较佳的实施例中，步骤S2的具体流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本发明并不限定于该实施方式，只要符合本发明的主旨，则其他实施方式也可以属于本发明的范畴。
本发明的较佳的实施例中，基于现有技术中存在的上述问题，现提供一种实现高温化学蚀刻反应的湿法处理方法，如图1所示，具体包括以下步骤：
步骤S1，控制一机器人将一晶圆放置到一放置台上，并控制放置台上的一通气装置输出一高压气流以使晶圆悬浮于放置台上；
步骤S2，喷淋一第一清洗液至晶圆的表面进行高温化学蚀刻，以及喷淋一第二清洗液至晶圆的侧面进行湿法处理，并控制机器人将晶圆取下。
本发明的较佳的实施例中，步骤S1中包括：
根据一预设流速控制通气装置输出高压气流至晶圆的下表面。
本发明的较佳的实施例中，预设流速的取值范围为175L/min-225L/min。
具体地，本实施例中，可以在晶圆的下表面设置一气流喷射区域，考虑到当气流喷射区域较大时，需要将通气设备输出的高压气流的预设流速增高，当气流喷射区域较小时，通气设备输出的高压气流的预设流速不够，无法将晶圆吹起进入悬浮状态，因此需要得到气流喷射区域的最佳范围。
优选的，经测试，气流喷射区域的最佳范围在17％R-36％R之间，其中，R表示晶圆的半径。
本发明的较佳的实施例中，步骤S2中，通过一清洗装置对晶圆进行清洗，清洗装置包括：
一中置喷嘴，设置于晶圆的上方，用于向晶圆的表面喷淋一第一清洗液以于晶圆的表面进行高温化学蚀刻；
复数个侧置喷嘴，对称的设置于放置台的两侧，用于向晶圆的侧面喷淋一第二清洗液以对晶圆的侧面进行湿法处理；
复数个挡板，分别设置于放置台表面的两端，用于和放置台表面形成一收纳区域以收纳第一清洗液和第二清洗液；
复数个漏槽，分别穿设于放置台的表面，用于将收纳区域收纳的第一清洗液和第二清洗液输送至外部的一回收设备进行回收。
具体地，本实施例中，中置喷嘴采用可交错式上下移动的具备液体导流功能的腔体，在第一清洗液进行高温化学蚀刻时，将第一清洗液导流至腔体内，利用交错的气氛进行隔离，搭配排气的分散，维持第一清洗液与气氛的分别导流，可有效地避免一些高危险性以及因温度差异与粘稠度性质容易导致结晶的酸液，以有效改善如硝酸、硫酸、磷酸等化学药液的结晶性问题。
具体地，本实施例中，将通气装置设置于放置台表面的中心区域并采用非接触式的具有晶圆旋转功能的承载装置，通过输出高压气流形成空气流场产生上下端空气压力使晶圆能够承载其上处于悬浮状态，且在空气流场不断地喷气施压过程中形成稳定的汇流，确保晶圆下方的微粒与污染物不会因为非接触式的承载方式在旋转过程产生堆积回弹于晶圆表面的问题。
具体地，本实施例中，在放置台环状的外侧夹持区域甚至有相应的管路，通过管路进行内外区域的氮气、气态或液态异丙醇的喷流以确保气流的对外推送，在晶圆的旋转过程中，将晶圆下方的表面进行有效的气体喷流，进行初步干燥与表面异丙醇覆盖。
优选的，在空气流场内进行纯净空气的温度控制，维持晶圆全面性范围的高温气流包覆，维持晶圆表面温度的稳定性，减少热量的流失。
具体地，本实施例中，中置喷嘴4可以采用对应于需求的清洗湿法工艺，在晶圆旋转过程中第一清洗液产生离心力，在第一清洗液于晶圆表面的扩散过程中，将第一清洗液由中心旋离至外端进行旋转式的湿法清洗工艺。
具体地，本实施例中，在放置台的两端设有挡板防止第一清洗液或第二清洗液在向下流动的过程中与放置台表面产生接触溅射出放置台上的收纳区域。
本发明的较佳的实施例中，各漏槽分别通过一第一输送管连接外部的一回收设备，则步骤S1中包括：
控制第一输送管导通以输送收纳区域中的第一清洗液和第二清洗液至回收设备进行回收。
具体地，本实施例中，考虑到收纳区域中会持续积累第一清洗液和第二清洗液，需要及时进行排放，因此设置第一输送管和漏槽将积累的第一清洗液和第二清洗液输送至回收设备进行回收以便下次清洗进行二次利用。
本发明的较佳的实施例中，各侧置喷嘴分别通过一第二输送管连接回收设备，则步骤S1中还包括：
控制第二输送管导通以输送侧置喷嘴中剩余的第二清洗液至回收设备进行回收。
具体地，本实施例中，考虑到清洗完成后需要对侧置喷嘴中剩余的第二清洗液进行及时排放，因此设置第二输送管将剩余的第二清洗液输送至回收设备进行二次回收利用。
本发明的较佳的实施例中，如图2所示，步骤S2包括：
步骤S21，控制中置喷嘴喷淋第一清洗液至晶圆的表面以对晶圆的表面进行高温化学蚀刻，以及控制各侧置喷嘴喷淋第二清洗液至晶圆的侧面以对晶圆的侧面进行湿法处理；
步骤S22，控制机器人将晶圆从放置台上取下。
本发明的较佳的实施例中，中置喷嘴内部设有多个喷淋管，各喷淋管内分别装有一化学药液，则步骤S21中，控制其中一个喷淋管导通并控制喷淋管喷淋对应的化学药液作为第一清洗液对晶圆表面进行高温化学蚀刻；或
根据一预设顺序依次控制导通各喷淋管以喷淋对应的化学药液对晶圆表面进行高温化学蚀刻。
具体地，本实施例中，中置喷嘴设置多个喷淋管以实现多种不同化学药液对晶圆进行高温化学蚀刻，并可以控制各个喷淋管的导通，减少外设喷淋设备的数量。
本发明的较佳的实施例中，各喷淋管穿设于一加热设备中，则步骤S21还包括：
控制启动加热设备以对各喷淋管中的化学药液进行加热。
具体地，本实施例中，在很多清洗设备中都不具备有加热设备，但是由于喷淋管需要一个稳定的、能快速升温的、具备温度调节功能的加热模组，通常需要额外加装一个加热模组，造成设备有效空间配置的消耗，并且降低了清洗设备可提供的批量产能最大化。
优选的，以但晶圆清洗设备的模组集成为例，清洗设备根据不同的化学药液如酸、碱、有机溶液、纯净水等相关使用液体或是气体有加热的需求，通过需要透过一外在的加热模组进行加热，再以管件传输特定输出加热的气体或是液体，因经过多管件通道的管路传输，其热量的损失更为明显，需要在透过额外的温度控制与持续热量供给，才能达到输出液体或气体所需要的温度稳定度，对电能消耗、物料损耗、产能配置皆有影响，因此，本实施例中将加热设备直接设置于中置喷嘴的内部，在中置喷嘴的出口处直接对持续注入的化学药液进行加热，减少热量丢失。
具体地，本实施例中，通过加热设备对各个喷淋管中的化学药液进行加热，确保化学药液在输出喷淋的过程中能稳定维持一致的温度，降低了化学药液因温度不稳定导致清洗晶圆致良宥不齐现象的产生。
具体地，本实施例中，中置喷嘴采用复合型喷嘴结构，在中置喷嘴内部设置一缓冲汇流区域，透过持续注入的化学药液，在汇流以及重力引导作用下，带有气泡的化学药液因比重不一致被推送至中置喷嘴的上端处，在内外层嵌管的嵌合交错孔洞结构下，形成破除气泡的方法，且能持续引流汇流产生无气泡的化学药液进行输出。
具体地，本实施例中，通过特殊的喷淋设计，建构独特的声波控制液滴输出保持细化分子，辅以氮气喷流重叠在输出的化学药液的喷射区域，使纳米化的化学药液的液滴在氮气的作用下具备液滴纳米化保持能力。
具体地，本实施例中，可以通过一监测设备对中置喷嘴喷淋的第一清洗液进行温度与浓度的实时监测，并实时调整加热设备的加热功率。
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种实现高温化学蚀刻反应的湿法处理方法，其特征在于，具体包括以下步骤:
步骤S1，控制一机器人将一晶圆放置到一放置台上，并控制所述放置台上的一通气装置输出一高压气流以使所述晶圆悬浮于所述放置台上；
步骤S2，喷淋一第一清洗液至所述晶圆的表面进行高温化学蚀刻，以及喷淋一第二清洗液至所述晶圆的侧面进行湿法处理，并控制所述机器人将所述晶圆取下。
2.根据权利要求1所述的湿法处理方法，其特征在于，所述步骤S1中包括：
根据一预设流速控制所述通气装置输出所述高压气流至所述晶圆的下表面。
3.根据权利要求2所述的湿法处理方法，其特征在于，所述预设流速的取值范围为175L/min-225L/min。
4.根据权利要求1所述的湿法处理方法，其特征在于，所述步骤S2中，通过一清洗装置对所述晶圆进行清洗，所述清洗装置包括：
一中置喷嘴，设置于所述晶圆的上方，用于向所述晶圆的表面喷淋一第一清洗液以于所述晶圆的表面进行高温化学蚀刻；
复数个侧置喷嘴，对称的设置于所述放置台的两侧，用于向所述晶圆的侧面喷淋一第二清洗液以对所述晶圆的侧面进行湿法处理；
复数个挡板，分别设置于所述放置台表面的两端，用于和所述放置台表面形成一收纳区域以收纳所述第一清洗液和所述第二清洗液；
复数个漏槽，分别穿设于所述放置台的表面，用于将所述收纳区域收纳的所述第一清洗液和所述第二清洗液输送至外部的一回收设备进行回收。
5.根据权利要求4所述的湿法处理方法，其特征在于，各所述漏槽分别通过一第一输送管连接外部的一回收设备，则所述步骤S1中包括：
控制所述第一输送管导通以输送所述收纳区域中的所述第一清洗液和所述第二清洗液至所述回收设备进行回收。
6.根据权利要求5所述的湿法处理方法，其特征在于，各所述侧置喷嘴分别通过一第二输送管连接所述回收设备，则所述步骤S1中还包括：
控制所述第二输送管导通以输送所述侧置喷嘴中剩余的所述第二清洗液至所述回收设备进行回收。
7.根据权利要求4所述的湿法处理方法，其特征在于，所述步骤S2包括：
步骤S21，控制所述中置喷嘴喷淋所述第一清洗液至所述晶圆的表面以对所述晶圆的表面进行高温化学蚀刻，以及控制各所述侧置喷嘴喷淋所述第二清洗液至所述晶圆的侧面以对所述晶圆的侧面进行湿法处理；
步骤S22，控制所述机器人将所述晶圆从所述放置台上取下。
8.根据权利要求7所述的湿法处理方法，其特征在于，所述中置喷嘴内部设有多个喷淋管，各所述喷淋管内分别装有一化学药液，则所述步骤S21中，控制其中一个所述喷淋管导通并控制所述喷淋管喷淋对应的所述化学药液作为所述第一清洗液对所述晶圆表面进行高温化学蚀刻；或
根据一预设顺序依次控制导通各所述喷淋管以喷淋对应的所述化学药液对所述晶圆表面进行高温化学蚀刻。
9.根据权利要求8所述的湿法处理方法，其特征在于，各所述喷淋管穿设于一加热设备中，则所述步骤S21还包括：
控制启动所述加热设备以对各所述喷淋管中的所述化学药液进行加热。
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