CN115020269A - 晶圆清洗设备及其清洗液供给装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种晶圆清洗设备及其清洗液供给装置，包括：混合槽，混合槽内分隔有顺次邻接的M个溢流槽区和供给槽区，M个溢流槽区和供给槽区的槽口高度沿着靠近供给槽区的方向依次降低，供给槽区用于接收M个溢流槽区依次溢出的混合清洗液并向外供给，M为大于1的整数；循环加热装置，与M个溢流槽区连接，用于对所述M个溢流槽区内的混合清洗液进行循环加热；多个储液槽，用于储存和向混合槽提供对应的液体。通过本发明降低了对清洗液供给装置的控制复杂度和清洗液供给装置的复杂度。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种晶圆清洗设备及其清洗液供给装置。
背景技术
枚叶式清洗设备中，为了保证不停地向工艺腔提供达到要求温度和浓度条件的混合清洗液，通常使用两个供给混合清洗液的混合槽，因为混合清洗液的浓度和温度到达要求需要一定时间，一个混合槽向工艺腔供应已经达到要求温度和浓度条件，另一个混合槽进行混合清洗液的加热备用，从而，需要两个混合槽配合来向持续向工艺腔提供达到要求温度和浓度条件的混合清洗液，导致清洗液供给装置的复杂度高，控制较复杂。
发明内容
本发明实施例通过提供一种晶圆清洗设备及其清洗液供给装置，解决了相关技术需要两个混合槽配合来向持续向工艺腔提供混合清洗液的技术问题。
第一方面，本发明实施例提供一种晶圆清洗液供给装置，包括：
混合槽，所述混合槽内分隔有顺次邻接的M个溢流槽区和供给槽区，所述M个溢流槽区和所述供给槽区的槽口高度沿着靠近所述供给槽区的方向依次降低，所述供给槽区用于接收所述M个溢流槽区依次溢出的混合清洗液并向外供给，M为大于1的整数；
循环加热装置，与所述M个溢流槽区连接，用于对所述M个溢流槽区内的混合清洗液进行循环加热；
多个储液槽，用于储存和向所述混合槽提供对应的液体。
可选地，所述M个溢流槽区包括输入槽区，以及设置于所述输入槽区与所述供给槽区之间的至少一个中间槽区；所述循环加热装置，包括：
回流管道，所述M个溢流槽区通过所述回流管道与所述输入槽区连通；
加热器，设置于所述回流管道，用于对流经所述回流管道的混合清洗液进行加热。
可选地，每个所述储液槽通过对应的输入管道与所述输入槽区连通，每个所述储液槽对应设置有流量计；
所述装置还包括：
液位传感器，设置于与所述输入槽区的槽口高度对应的位置，用于检测所述输入槽区的实际液面高度；
浓度控制器，与所述液位传感器和每个所述流量计电性连接，用于根据所述液位传感器检测的实际液面高度，控制所述每个所述储液槽的流量计，以调节每个所述储液槽向所述输入槽区供给对应液体的供给量。
可选地，所述装置还包括：
浓度计，设置于所述回流管道，用于检测流经所述回流管道的混合清洗液的浓度数据；
所述浓度控制器还与所述浓度计连接，所述浓度控制器用于根据所述浓度计检测的浓度数据，控制对应储液槽向所述输入槽区供给液体的供给量。
可选地，所述装置还包括：
第一温度传感器，设置于所述供给槽区内，用于检测所述供给槽区内混合清洗液的温度；
第二温度传感器，设置于所述加热器的输出端，用于检测所述输出端的混合清洗液的温度；
温度控制器，与所述第一温度传感器和所述第二温度传感器电性连接，用于根据所述第一温度传感器检测的温度和所述第二温度传感器检测的温度，控制所述加热器的加热温度。
可选地，所述装置还包括：
过滤器，设置于所述回流管道，用于对流经所述回流管道的混合清洗液进行过滤。
可选地，所述供给槽区的容积大于所述M个溢流槽区中每个溢流槽区的容积。
可选地，所述回流管道包括：
第一管道本体，连通每个所述溢流槽区与所述输入槽区；
回流泵，连接于所述第一管道本体，用于向所述输入槽区单向输送每个所述溢流槽区内的混合清洗液。
可选地，所述装置还包括：
供给管道，所述供给槽区所在的混合槽外壁设置有供液口，所述供液口连接所述供给管道，所述供给管道用于向外供给所述供给槽区内的混合清洗液。
第二方面，本发明实施例提供一种晶圆清洗设备，包括：至少一个处理晶圆的工艺腔，以及第一方面任一所述的晶圆清洗液供给装置，所述晶圆清洗液供给装置用于向所述工艺腔供给混合清洗液。
本发明实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本发明实施例提供的晶圆清洗液供给装置，由于混合槽内分隔有顺次邻接的M个溢流槽区和供给槽区，M为大于1的整数，供给槽区用于接收M个溢流槽区依次溢出的混合清洗液并向外供给。由于M个溢流槽区和供给槽区的槽口高度沿着靠近供给槽区的方向依次降低，循环加热装置又与M个溢流槽区连接，从而，混合槽内的混合清洗液能够在M个溢流槽区依次溢出和转移，并在转移过程中，通过循环加热装置对每个溢流槽区内的混合清洗液进行循环加热。因此，混合清洗液能够在各个溢流槽区的转移过程被多次加热，使得溢出至供给槽区的混合清洗液能够维持在工艺所需的温度，进而，不必设置备用的混合槽来配合。因此，可以降低清洗液供给装置的复杂度，且不必在两个甚至更多个混合槽之间切换，由此，可以降低对清洗液供给装置的控制复杂度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，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他的附图。
图1示出了本发明实施例中晶圆清洗液供给装置与工艺腔连接的结构示意图；
图2示出了本发明实施例中晶圆清洗液供给装置的温度控制连接示意图；
图3示出了本发明实施例中晶圆清洗液供给装置的浓度控制连接示意图。
具体实施方式
本发明实施例通过提供一种晶圆清洗设备及其清洗液供给装置，解决了现有技术中需要两个混合槽配合来向持续向工艺腔提供混合清洗液的技术问题。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
首先说明，本文中出现的术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
第一方面，参考图1～图3所示，本发明实施例提供一种晶圆清洗液供给装置10，用于向加工晶圆的工艺腔200供给晶圆加工工艺所需的混合清洗液。本发明实施例提供晶圆清洗液供给装置100包括：混合槽110、与混合槽110通过管道连通的循环加热装置130，以及与混合槽110通过管道连通的多个储液槽120。
其中，混合槽110内分隔有顺次邻接的M个溢流槽区112和供给槽区113，M个溢流槽区112和供给槽区113的槽口高度沿着靠近供给槽区113的方向依次降低，M为大于1的整数。由于，M个溢流槽区112的槽口高度沿着靠近供给槽区113的方向依次降低，从而使得混合清洗液在混合槽110内沿着靠近供给槽区113的方向，从一个溢流槽区112的槽口溢出至另一个溢流槽区112，最后溢出至供给槽区113。供给槽区113则用于接收M个溢流槽区112依次溢出的混合清洗液并向外供给。
各个储液槽120，用于储存和向混合槽110内提供对应的液体。在一些实施方式下，每个储液槽120对应存储某种液体，从而，不同储液槽120向混合槽110内输送混合清洗液所需的各种不同液体，并在混合槽110内混合。其中，根据各个溢流槽区112的功能和位置差异，还将M个溢流槽区112进行区分，具体分为：输入槽区，以及设置于输入槽区与供给槽区113之间的至少一个中间槽区②。
在一些实施方式下，如图1所示的，混合槽110分为顺次邻接的两个溢流槽区112和一个供给槽区113，即：一个输入槽区①、一个中间槽区②和一个供给槽区113，输入槽区①的槽口高于中间槽区②的槽口，而中间槽区②的槽口又高于供给槽区113的槽口。从而，使得输入槽区①内的混合清洗液能够溢出至中间槽区②，再从中间槽区②溢流至供给槽区113。
需要说明的是，每个储液槽120具体是向混合槽110内的输入槽区输送液体，从而，来自不同储液槽120的不同液体在输入槽区被混合，形成了混合清洗液。基于此，每个储液槽120可以通过对应的输入管道122与混合槽110内的输入槽区连通，每个储液槽120对应设置有流量计121，从而可以单独控制每个储液槽120向输入槽区的供液量，继而，可以提供精确的供应量。
在本公开内容中，并不限制设置储液槽120的数量和每个存液槽用于存储液体的具体种类，根据实际所应用的晶圆工艺不同，储液槽120的数量和每个存液槽存储液体的具体种类也会有所不同。举例来讲，参考图1所示的，可以根据工艺需要设置三个储液槽120，对应存储三种不同的液体，比如：三个储液槽120分别对应存储NH4OH溶液、H2O2(双氧水)和DIW(去离子水)。
供给槽区113用于向外供给温度和浓度达到工艺所需的混合清洗液。具体的，供给槽区113是向加工晶圆的工艺腔200供给混合清洗液。具体来讲，为了能够向加工晶圆的工艺腔200供给混合清洗液，该晶圆清洗液供给装置100还包括供给管道140，供给槽区113所在的混合槽110外壁设置有供液口，供液口连接供给管道140，从而供给槽区113通过供液口和供给管道140向工艺腔200供给混合清洗液。可以供液口连接供给管道140的一端，供给管道140的另一端用于连接工艺腔200。
具体的，供给管道140包括：第二管道本体142，以及设置于第二管道本体142的供给泵141，从而通过供给管道140能够将供给槽区113内的混合清洗液单向的向工艺腔200供给。
在一些实施方式中，供给槽区113的容积大于每个溢流槽区112的容积，从而供给槽区113能够容纳更多的混合清洗液，以使供给槽区113内混合清洗液的量能够维持向外供给。并且，每个溢流槽区112的容积较小，从而能够快速溢流槽区112中混合清洗液的循环，快速达到工艺所需的设定温度。设定温度可以是一个温度值，也可以是一个温度范围。
在具体实施时，溢流槽区112的容积可以相同或者不同。比如：每个溢流槽区112的容积相同，而每个溢流槽区112与供给槽区113可以为容积比是1.5:6。当然，可以根据实际需要调整这一容积比。
循环加热装置130与M个溢流槽区112连接，用于对M个溢流槽区112和供给槽区113内的混合清洗液进行循环加热，从而使得溢流至供给槽区113的混合清洗液能够达到工艺所需的设定温度。进一步的，循环加热装置130还可以同时与M个溢流槽区112和供给槽区113连接，从而，循环加热装置130用于对每个溢流槽区112内的混合清洗液和供给槽区113内的混合清洗液进行循环加热，提高了加热效率。
在一些实施方式下，循环加热装置130包括：回流管道135和加热器132，供给槽区113和M个溢流槽区112均通过回流管道135与输入槽区这一溢流槽区112连通，从而，每个溢流槽区112内的混合清洗液和供给槽区113内的混合清洗液均能够通过回流管道135回流至输入槽区，从而使得各个槽区内的混合清洗液能够再次转移回到最初的槽区，即：输入槽区。而加热器132设置于回流管道135，用于对流经回流管道135的混合清洗液进行加热，增加了混合清洗液的路径，从而供给槽区113和M个溢流槽区112内的混合清洗液均会被多次循环加热和转移，进而能够维持供给槽区113内混合清洗液的温度在工艺所需的设定温度。
具体的，针对每个溢流槽区112而言，该溢流槽区112的槽底连接回流管道135的一个回流输入管口，回流管道135的回流输出管口连通至输入槽区的侧壁，供给槽区113的槽底也连接回流管道135的一个回流输入管口。
为了能够及时向混合槽110中补充形成混合清洗液所需的溶液，该晶圆清洗液供给装置100还可以包括：液位传感器111和浓度控制器139，浓度控制器139与液位传感器111电性连接，浓度控制器139还与每个储液槽120的流量计121电性连接。液位传感器111设置于输入槽区内，具体可以设置于与输入槽区的槽口高度对应的位置。其中，液位传感器111用于检测输入槽区的实际液面高度。浓度控制器139用于根据液位传感器111检测的实际液面高度控制每个储液槽120的流量计121，控制对应储液槽120向所述输入槽区供给液体的供给量。
具体来讲，浓度控制器139判断输入槽区内混合清洗液的实际液面高度是否低于设定液面高度；如果是，通过浓度控制器139同步控制每个储液槽120的流量计121，来增加每个储液槽120供给到混合槽110的输入槽区的每种液体供给量，从而，能维持混合槽110供给至工艺腔200的混合清洗液的供给量。
为了能够维持混合槽110供给至工艺腔200的混合清洗液的浓度在目标浓度范围内，该晶圆清洗液供给装置100还可以包括：设置于回流管道135的浓度计134，浓度控制器139与浓度计134电性连接，浓度计134用于检测流经回流管道135的混合清洗液的浓度数据；浓度控制器139用于根据浓度计134检测的浓度数据，控制对应储液槽120向输入槽区供给溶液的供给量，从而调节混合清洗液的浓度，使得最终供给槽区113的混合清洗液满足在目标浓度范围内。
具体的，浓度数据可以包含混合清洗液中每种溶质的浓度。从而根据混合清洗液中每种溶质的浓度调节对应储液槽120的流量计121，以改变混合清洗液中各种成分的浓度。
为了准确控制供给槽区113混合清洗液的温度符合工艺所需的设定温度，该晶圆清洗液供给装置100还可以包括：第一温度传感器137、第二温度传感器138以及温度控制器136，第一温度传感器137和第二温度传感器138均与温度控制器136电性连接。
第一温度传感器137设置于供给槽区113内，用于检测供给槽区113内混合清洗液的温度；第二温度传感器138设置于加热器132的输出端，用于检测加热后混合清洗液的温度；温度控制器136用于根据第一温度传感器137检测的温度和第二温度传感器138检测的温度控制加热器132的加热温度。
具体来讲，可以根据第二温度传感器138检测的温度与第一温度传感器137检测的温度，计算两个位置的温度差异值，根据温度差异值对加热器132的加热温度进行设定，从而控制加热器132的加热温度。
举例来讲，晶圆加工工艺所需的混合清洗液的目标浓度范围是NH4OH：H2O2：DIW的质量比例为1:4:50，设定温度为50℃。则根据设置回流管道135上的浓度计134，检测流经回流管道135的混合清洗液(含有NH4OH、H2O2和DIW)的浓度数据，并将浓度数据反馈至浓度控制器139，浓度控制器139根据浓度计134反馈的浓度数据与1:4:50之间的差异，调节对应储液槽120的流量计121，以改变混合清洗液中不同成分之间的配比，以达到工艺所需的质量比例1:4:50。温度控制器136根据第一温度传感器137、第二温度传感器138范围的温度计算温度差异值，根据温度差异值重新设定加热器132的加热温度，以维持供给槽区113内的温度在50℃左右。
需要说明的是，温度控制器136和浓度控制器139可以为同一控制器或者独立的控制器。
进一步的，为了提高供给至工艺腔200的混合清洗液的质量，该晶圆清洗液供给装置100还可以包括设置于回流管道135的过滤器133，用于对流经回流管道135的混合清洗液进行过滤，从而能够过滤掉混合清洗液中的颗粒杂质，保证混合清洗液的质量。
具体的，回流管道135包括第一管道本体和回流泵131，第一管道本体连通每个溢流槽区112与输入槽区；回流泵131连接于第一管道本体，回流泵131用于向输入槽区单向输送每个溢流槽区112内的混合清洗液。还可以向输入槽区单向输送供给槽内的混合清洗液
参考图1具体来讲，输入槽区①、中间槽区②和供给槽区113内的混合清洗液，均会依次经过回流管道135上的回流泵131、加热器132和过滤器133，再次回到输入槽区①，从而混合清洗液会不断被转移会初始位置，实现转移过程中的循环加热和过滤。循环过程中，输入槽区①内的混合清洗液逐渐增多，会溢流至中间槽区②。同样的，中间槽区②内的混合清洗液逐渐增多，会再溢流至供给槽区113。可以看出，输入槽区①、中间槽区②和供给槽区113不停通过回流泵131进行循环，使其溢出并向回转移。这样的循环转移过程，使得供给槽区113内的混合清洗液能够维持在工艺所需的设定温度。
第二方面，本发明实施例提供一种晶圆清洗设备，参考图1～图3所示，包括：至少一个处理晶圆的工艺腔200，以及第一方面任一实施方式的晶圆清洗液供给装置100，晶圆清洗供给装置100的具体实施细节参考第一方面。为了说明书的简洁，本公开内容不再赘述，晶圆清洗液供给装置100用于向工艺腔200提供混合清洗液。
本发明实施例中提供的一个或多个技术方案，由于混合槽内分隔有顺次邻接的M个溢流槽区和供给槽区，M为大于1的整数，供给槽区用于接收M个溢流槽区依次溢出的混合清洗液并向外供给。由于M个溢流槽区和供给槽区的槽口高度沿着靠近供给槽区的方向依次降低，循环加热装置又与M个溢流槽区连接，从而，混合槽内的混合清洗液能够在M个溢流槽区依次溢出和转移，并在转移过程中，通过循环加热装置对每个溢流槽区内的混合清洗液进行循环加热。因此，混合清洗液能够在各个溢流槽区的转移过程被多次加热，使得溢出至供给槽区的混合清洗液能够维持在工艺所需的温度，进而，不必设置备用的混合槽来配合。因此，可以降低清洗液供给装置的复杂度，且不必在两个甚至更多个混合槽之间切换，由此，可以降低对清洗液供给装置的控制复杂度。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种晶圆清洗液供给装置，其特征在于，包括：
混合槽，所述混合槽内分隔有顺次邻接的M个溢流槽区和供给槽区，所述M个溢流槽区和所述供给槽区的槽口高度沿着靠近所述供给槽区的方向依次降低，所述供给槽区用于接收所述M个溢流槽区依次溢出的混合清洗液并向外供给，M为大于1的整数；
循环加热装置，与所述M个溢流槽区连接，用于对所述M个溢流槽区内的混合清洗液进行循环加热；
多个储液槽，用于储存和向所述混合槽提供对应的液体。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述M个溢流槽区包括输入槽区，以及设置于所述输入槽区与所述供给槽区之间的至少一个中间槽区；所述循环加热装置，包括：
回流管道，所述M个溢流槽区通过所述回流管道与所述输入槽区连通；
加热器，设置于所述回流管道，用于对流经所述回流管道的混合清洗液进行加热。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，每个所述储液槽通过对应的输入管道与所述输入槽区连通，每个所述储液槽对应设置有流量计；
所述装置还包括：
液位传感器，设置于与所述输入槽区的槽口高度对应的位置，用于检测所述输入槽区的实际液面高度；
浓度控制器，与所述液位传感器和每个所述流量计电性连接，用于根据所述液位传感器检测的实际液面高度，控制所述每个所述储液槽的流量计，以调节每个所述储液槽向所述输入槽区供给对应液体的供给量。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
浓度计，设置于所述回流管道，用于检测流经所述回流管道的混合清洗液的浓度数据；
所述浓度控制器还与所述浓度计连接，所述浓度控制器用于根据所述浓度计检测的浓度数据，控制对应储液槽向所述输入槽区供给液体的供给量。
5.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
第一温度传感器，设置于所述供给槽区内，用于检测所述供给槽区内混合清洗液的温度；
第二温度传感器，设置于所述加热器的输出端，用于检测所述输出端的混合清洗液的温度；
温度控制器，与所述第一温度传感器和所述第二温度传感器电性连接，用于根据所述第一温度传感器检测的温度和所述第二温度传感器检测的温度，控制所述加热器的加热温度。
6.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
过滤器，设置于所述回流管道，用于对流经所述回流管道的混合清洗液进行过滤。
7.如权利要求1-6中任一所述的装置，其特征在于，所述供给槽区的容积大于所述M个溢流槽区中每个溢流槽区的容积。
8.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述回流管道包括：
第一管道本体，连通每个所述溢流槽区与所述输入槽区；
回流泵，连接于所述第一管道本体，用于向所述输入槽区单向输送每个所述溢流槽区内的混合清洗液。
9.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
供给管道，所述供给槽区所在的混合槽外壁设置有供液口，所述供液口连接所述供给管道，所述供给管道用于向外供给所述供给槽区内的混合清洗液。
10.一种晶圆清洗设备，其特征在于，包括：
至少一个处理晶圆的工艺腔，以及如权利要求1-9中任一所述的晶圆清洗液供给装置，所述晶圆清洗液供给装置用于向所述工艺腔供给混合清洗液。
Priority Applications (1)
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN115254782A (zh) * | 2022-09-28 | 2022-11-01 | 智程半导体设备科技(昆山)有限公司 | 一种半导体基材清洗工艺药液循环再利用系统 |
-
2021
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| CN115254782A (zh) * | 2022-09-28 | 2022-11-01 | 智程半导体设备科技(昆山)有限公司 | 一种半导体基材清洗工艺药液循环再利用系统 |
| CN115254782B (zh) * | 2022-09-28 | 2023-01-13 | 智程半导体设备科技(昆山)有限公司 | 一种半导体基材清洗工艺药液循环再利用系统 |
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