CN209029336U - 晶圆清洗装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种晶圆清洗装置。所述晶圆清洗装置包括用于容纳晶圆的反应腔室，还包括：多条主管道，用于一一传输多种原料至混合槽；多条支管道，与多条主管道一一对应，用于一一传输多种所述原料至制程槽；混合槽，连接所述制程槽，用于采用多种所述原料制备混合溶液并传输至所述制程槽；制程槽，连接所述反应腔室，用于向所述反应腔室传输所述混合溶液，并接收自所述反应腔室排出的回收液。本实用新型大幅度降低了清洗晶圆的成本。

Description

晶圆清洗装置

技术领域

本实用新型涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种晶圆清洗装置。

背景技术

随着平面型闪存存储器的发展，半导体的生产工艺取得了巨大的进步。但是最近几年，平面型闪存的发展遇到了各种挑战：物理极限、现有显影技术极限以及存储电子密度极限等。在此背景下，为解决平面闪存遇到的困难以及追求更低的单位存储单元的生产成本，各种不同的三维(3D)闪存存储器结构应运而生，例如3D NOR(3D或非)闪存和3D NAND(3D与非)闪存。

其中，3D NAND以其小体积、大容量为出发点，将储存单元采用三维模式层层堆叠的高度集成为设计理念，生产出高单位面积存储密度，高效存储单元性能的存储器，已经成为新兴存储器设计和生产的主流工艺。

刻蚀是半导体制造过程中的必要步骤，刻蚀包括湿法刻蚀、等离子体刻蚀等等。在湿法刻蚀中，通常采用由多种酸混合而成的混酸溶液对晶圆进行清洗。但是，现有的湿法清洗装置由于混酸的使用导致清洗成本较高，直接导致了最终晶圆生产成本的升高。

因此，如何降低湿法清洗装置清洗晶圆的成本，提高资源利用率，是目前亟待解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型提供一种晶圆清洗装置，用于解决现有的晶圆清洗装置清洗晶圆的成本较高的问题。

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种晶圆清洗装置，包括用于容纳晶圆的反应腔室，还包括：

多条主管道，用于一一传输多种原料至混合槽；

多条支管道，与多条主管道一一对应，用于一一传输多种所述原料至制程槽；

混合槽，连接所述制程槽，用于采用多种所述原料制备混合溶液并传输至所述制程槽；

制程槽，连接所述反应腔室，用于向所述反应腔室传输所述混合溶液，并接收自所述反应腔室排出的回收液。

优选的，还包括：

与多条支管道一一对应的多个补给槽，所述补给槽的输入端连接所述支管道、输出端连接所述制程槽。

优选的，还包括：

与多个补给槽一一对应的多条补给管道，所述补给管道的一端连接所述补给槽的输出端、另一端连接所述制程槽；

一一安装于多条补给管道中的多个控制阀，所述控制阀用于调整所述原料自所述补给槽传输至所述制程槽的流速。

优选的，还包括：

与多种原料一一对应的多个浓度计，多个所述浓度计均安装于所述制程槽中，用于分别检测所述回收液中每一所述原料的浓度。

优选的，还包括：

一一安装于多条补给管道中的多个真空泵，所述真空泵用于将所述补给槽中的原料抽送至所述制程槽。

优选的，多种所述原料为多种不同的酸溶液，所述混合溶液为混酸溶液。

优选的，还包括：

第一冷却结构，设置于所述混合槽外侧，用于降低所述混合槽的温度；

第二冷却结构，设置于所述制程槽外侧，用于降低所述制程槽的温度。

优选的，还包括：

与多条主管道一一对应的多个三通阀，一所述三通阀的输入端连接一原料供应端、第一输出端连接一主管道、第二输出端连接一支管道。

优选的，多条主管道包括三条主管道，多条支管道包括与三条主管道一一对应的三条支管道。

本实用新型提供的晶圆清洗装置，一方面，通过设置多条主管道将用于制备混合溶液的原料一一传输至混合槽，以在所述混合槽中完成混合溶液的制备，从而通过降低了原料供应成本以及实现对晶圆清洗成本的降低；另一方面，通过设置多条支管道，可以将构成所述混合溶液的各种原料分别传输至所述制程槽，实现对所述制程槽中回收液的原料补给，将回收液转变为混合溶液，实现了对原料的充分利用，从而也大幅度降低了清洗晶圆的成本。

附图说明

附图1是本实用新型具体实施方式中晶圆清洗装置的结构示意图；

附图2是本实用新型具体实施方式中主管道、支管道与三通阀的连接示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型提供的晶圆清洗装置的具体实施方式做详细说明。

单片式晶圆清洗装置不仅用于晶圆的清洗，在某些制程中还可以用于湿法刻蚀。在湿法刻蚀过程中，需要使用由多种酸混合而成的混酸溶液作为刻蚀液。具体来说，将配制好的混酸溶液直接由外界传输至晶圆清洗装置的容纳槽内存储。在湿法刻蚀工艺进行过程中，所述容纳槽将混酸溶液传输至晶圆清洗装置内部的制程槽，然后再由制程槽传输至用于容纳晶圆的反应腔室内部。在湿法清洗工艺结束之后，通过所述制程槽接收自所述反应腔室排出的回收液。所述回收液主要包括未反应的混酸溶液和反应后的剩余酸溶液。

但是，上述湿法刻蚀方式存在以下三方面的缺陷：第一，混酸溶液价格昂贵，且难于运输，直接将配制好的混酸溶液自外界传输至晶圆清洗装置，会直导致晶圆清洗成本的增加；第二，一般回收液的浓度低于混酸溶液，且回收液中各种酸液的配比会偏离混酸溶液中各种酸液的配比，此时，则不能直接应用于制程，造成资源的浪费，间接导致晶圆清洗成本的上升；第三，由于制程槽中的回收液不能再次应用于制程，则需要对制程槽进行换酸操作(即先排出所述制程槽中的回收液，然后将容纳槽中的混酸溶液传输至制程槽中)，这一操作费时费力，严重影响了晶圆清洗装置的运行效率，也导致了晶圆清洗成本的增加。

本具体实施方式提供了一种晶圆清洗装置，附图1是本实用新型具体实施方式中晶圆清洗装置的结构示意图。如图1所示，本具体实施方式提供的晶圆清洗装置包括用于容纳晶圆的反应腔室16，还包括：

多条主管道12，用于一一传输多种原料至混合槽10；

多条支管道13，与多条主管道12一一对应，用于一一传输多种所述原料至制程槽11；

混合槽10，连接所述制程槽11，用于采用多种所述原料制备混合溶液并传输至所述制程槽11；

制程槽11，连接所述反应腔室16，用于向所述反应腔室16传输所述混合溶液，并接收自所述反应腔室16排出的回收液。

具体来说，在采用本具体实施方式提供的晶圆清洗装置对晶圆进行清洗时，晶圆置于所述反应腔室16内部。用于配制所述混合溶液的多种原料一一经多条所述主管道12传输至所述混合槽10内部，在混合槽内完成混合溶液的制备过程。所述混合槽13与所述制程槽11通过第一传输管道17连接，通过开启位于所述第一传输管道17中的第一阀门18，利用第一泵152将所述混合槽中的混合溶液泵送至所述制程槽11内。所述第一阀门18关闭后，所述制程槽11内的所述混合溶液经第二传输管道19由第二泵153泵送至所述反应腔室16。由所述反应腔室16内部未反应的混合溶液和反应后的溶液构成的回收液经第三传输管道20传输至所述制程槽11。本具体实施方式中设置的多条支管道13可以直接向所述制程槽11中传输构成所述混合溶液的各种原料，对所述回收液中的任一种或者多种原料进行补充，以将所述回收液中各种原料的比例调整至与所述混合溶液，从而使得回收液能够满足制程需要，实现回收液的循环利用。

本具体实施方式直接将原料传输至晶圆清洗装置内部的混合槽10中，在所述混合槽10内完成混合溶液的制备，实现即制即用，大大减小了晶圆清洗过程中花费在混合溶液上的成本。同时，多条支管道13是与用于配制所述混合溶液的多条所述主管道12一一对应的，通过多条支管道13能够向所述制程槽11内部的回收液进行各种原料的补给，确保将所述回收液中各种所述原料的浓度调整至与所述混合溶液相同，使得所述回收液转变成所述混合溶液，以再次应用于制程，通过对所述回收液的再利用实现了对原料的充分利用，进一步降低了晶圆清洗的成本。

优选的，所述晶圆清洗装置还包括：

与多条支管道13一一对应的多个补给槽21，所述补给槽21的输入端连接所述支管道13、输出端连接所述制程槽11。

具体来说，通过设置多个补给槽21，将自所述支管道13传输过来的多种原料一一存储于多个所述补给槽21中，以对各种原料进行缓冲。

为了实现对所述回收液中各种原料的灵活补给，优选的，所述晶圆清洗装置还包括：

与多个补给槽21一一对应的多条补给管道22，所述补给管道22的一端连接所述补给槽21的输出端、另一端连接所述制程槽11；

一一安装于多条补给管道22中的多个控制阀14，所述控制阀14用于调整所述原料自所述补给槽21传输至所述制程槽11的流速。

具体来说，所述支管道13连接于所述补给槽21的顶端，所述补给管道22连接于所述补给槽21的底端，以便于快速排出所述补给槽21内的原料。其中，所述顶端与所述底端为所述补给槽21的相对两端。

优选的，所述晶圆清洗装置还包括：

与多种原料一一对应的多个浓度计，多个所述浓度计均安装于所述制程槽11中，用于分别检测所述回收液中每一所述原料的浓度。

优选的，所述晶圆清洗装置还包括：

一一安装于多条补给管道22中的多个真空泵151，所述真空泵151用于将所述补给槽21中的原料抽送至所述制程槽11。

具体来说，采用多个浓度计分别检测所述回收液中每一原料的浓度，从而可以了解所述回收液中各种成分的配比。然后，根据所述回收液中每一原料的浓度以及所述混合溶液中每一原料的浓度，调整各控制阀14的状态，对所述回收液中一种或者多种原料进行补给。其中，所述控制阀14的状态包括全开状态、全闭状态以及自全开状态至全闭状态之间的任意状态。例如，当所述控制阀14为蝴蝶阀时，通过调整所述蝴蝶阀的阀板开合角度，实现对所述补给管道22中原料流速的调整。

优选的，多种所述原料为多种不同的酸溶液，所述混合溶液为混酸溶液。

优选的，所述晶圆清洗装置还包括：

第一冷却结构，设置于所述混合槽10外侧，用于降低所述混合槽10的温度；

第二冷却结构，设置于所述制程槽11外侧，用于降低所述制程槽11的温度。

由于在采用多种酸溶液制备混酸溶液的过程中，会放出大量的热量，为了对混酸溶液进行快速降温，以适应制程的需求，本具体实施方式还在所述混合槽10与所述制程槽11的外部分别设置有冷却结构。其中，所述第一冷却结构与所述第二冷却结构的具体形式，本领域技术人员可以根据实际需要进行设置，例如可以是但不限于冷却水循环结构。

本具体实施方式的原料供应端通过所述主管道12与所述支管道13同时向所述混合槽10与所述补给槽21传输原料。在其他具体实施方式中，还可以通过阀门控制，使得所述原料供应端在同一时刻仅向所述主管道12或所述支管道13传输原料。附图2是本实用新型具体实施方式中主管道、支管道与三通阀的连接示意图。优选的，所述晶圆清洗装置还包括：

与多条主管道12一一对应的多个三通阀，一所述三通阀的输入端231连接一原料供应端、第一输出端232连接一主管道12、第二输出端233连接一支管道13。

具体来说，在传输同一种原料(即相互对应的)的所述主管道12与所述支管道13之间设置一所述三通阀，通过所述三通阀调整由所述原料供应端传输的原料流向，例如：当需要在所述混合槽10内制备所述混合溶液时，控制所述三通阀的输入端231与所述第一输出端232连通，原料自所述原料供应端传输至所述混合槽；当需要对所述制程槽11中的回收液进行原料补给时，控制所述三通阀的输入端231与所述第二输出端233连通，原料自所述原料供应端传输至所述制程槽11。

优选的，多条主管道12包括三条主管道12，多条支管道13包括与三条主管道一一对应的三条支管道13。本领域技术人员可以根据实际需要设置主管道与支管道的数量，只需确保所述主管道12的数量与所述支管道13的数量相同即可，以便能够对回收液进行各种原料的补给。

本具体实施方式提供的晶圆清洗装置，一方面，通过设置多条主管道将拥有制备混合溶液的原料一一传输至混合槽，以在所述混合槽中完成混合溶液的制备，从而通过降低了原料供应成本实现对晶圆清洗成本的降低；另一方面，通过设置多条支管道，可以将构成所述混合溶液的各种原料分别传输至所述制程槽，实现对所述制程槽中回收液的原料补给，将回收液转变为混合溶液，实现了对原料的充分利用，从而大幅度降低了清洗晶圆的成本。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种晶圆清洗装置，包括用于容纳晶圆的反应腔室，其特征在于，还包括：多条主管道，用于一一传输多种原料至混合槽；

多条支管道，与多条主管道一一对应，用于一一传输多种所述原料至制程槽；

混合槽，连接所述制程槽，用于采用多种所述原料制备混合溶液并传输至所述制程槽；

制程槽，连接所述反应腔室，用于向所述反应腔室传输所述混合溶液，并接收自所述反应腔室排出的回收液。

2.根据权利要求1所述的晶圆清洗装置，其特征在于，还包括：

与多条支管道一一对应的多个补给槽，所述补给槽的输入端连接所述支管道、输出端连接所述制程槽。

3.根据权利要求2所述的晶圆清洗装置，其特征在于，还包括：

与多个补给槽一一对应的多条补给管道，所述补给管道的一端连接所述补给槽的输出端、另一端连接所述制程槽；

一一安装于多条补给管道中的多个控制阀，所述控制阀用于调整所述原料自所述补给槽传输至所述制程槽的流速。

4.根据权利要求3所述的晶圆清洗装置，其特征在于，还包括：

与多种原料一一对应的多个浓度计，多个所述浓度计均安装于所述制程槽中，用于分别检测所述回收液中每一所述原料的浓度。

5.根据权利要求3所述的晶圆清洗装置，其特征在于，还包括：

一一安装于多条补给管道中的多个真空泵，所述真空泵用于将所述补给槽中的原料抽送至所述制程槽。

6.根据权利要求1所述的晶圆清洗装置，其特征在于，多种所述原料为多种不同的酸溶液，所述混合溶液为混酸溶液。

7.根据权利要求6所述的晶圆清洗装置，其特征在于，还包括：

第一冷却结构，设置于所述混合槽外侧，用于降低所述混合槽的温度；

第二冷却结构，设置于所述制程槽外侧，用于降低所述制程槽的温度。

8.根据权利要求1所述的晶圆清洗装置，其特征在于，还包括：

与多条主管道一一对应的多个三通阀，一所述三通阀的输入端连接一原料供应端、第一输出端连接一主管道、第二输出端连接一支管道。

9.根据权利要求1所述的晶圆清洗装置，其特征在于，多条主管道包括三条主管道，多条支管道包括与三条主管道一一对应的三条支管道。