CN209094013U

CN209094013U - 一种湿法清洗装置

Info

Publication number: CN209094013U
Application number: CN201821789210.3U
Authority: CN
Inventors: 崔亚东; 朱小凡; 赵黎; 刘家桦; 叶日铨
Original assignee: Huaian Imaging Device Manufacturer Corp
Current assignee: Huaian Imaging Device Manufacturer Corp
Priority date: 2018-10-31
Filing date: 2018-10-31
Publication date: 2019-07-12
Anticipated expiration: 2028-10-31

Abstract

本实用新型提供一种湿法清洗装置，所述湿法清洗装置包括：进液管，所述进液管位于槽体的底部，所述进液管的表面包含若干喷液口；在所述槽体中，所述进液管至少包括对称设置的两组，且每组中至少包括两个所述进液管；在每组中，不同的所述进液管上的所述喷液口形成具有夹角的交叉喷射。本实用新型可增加槽体内清洗液的波动性及波动均匀性与稳定性，从而提高晶圆表面的液体速度，提高晶圆的清洗效果，改善晶圆片内及晶圆片间的刻蚀均匀性，还可降低对晶圆表面图形的破坏程度，提高产品的良率。

Description

一种湿法清洗装置

技术领域

本实用新型属于半导体装置领域，涉及一种湿法清洗装置。

背景技术

在半导体湿法清洗工艺中，槽式湿法清洗一直占据很大的比例。槽式清洗的工艺发展至今也越发成熟和稳定。但是随着晶圆尺寸的加大和特征工艺尺寸的不断缩小，晶圆上薄膜的均匀性对产品的良率影响越来越大，湿法刻蚀均匀性也逐渐成为影响产品良率的一个关键参数，这对传统的槽式湿法清洗提出了很大的挑战。

现有的半导体槽式清洗的工艺一般包括药液槽浸泡、水槽清洗及干燥的步骤。药液槽通常包括SPM、PHOS、APM、HPM、HF、BOE药液槽等，每过一个药液槽通常都要经过一个水槽的清洗，以对晶圆表面残余的酸液进行清洗。当机械手臂将晶圆从药液槽中取出时，残留在晶圆表面的药液仍会继续刻蚀晶圆，且晶圆在放入水槽时，刻蚀仍在进行，所以水槽对晶圆的清洗也会影响晶圆的片内及片间的刻蚀速率的均匀性。

现有的水槽在槽体的底部的两侧各设置一个进液阀门，此种水槽主要是针对疏水性晶圆的清洗，水从槽体的底部的两侧向中间供水，水流在槽内由下至上运动溢流，这种水槽的进水方式，仅仅是单纯的水流溢流清洗，对于残留药液的清洗效果有限，已经越来越难以满足先进制程对于清洗质量的要求。

因此，为了提高晶圆的清洗效果、改善晶圆刻蚀均匀性、提高晶圆质量，提供一种新型的湿法清洗装置，已成为本领域亟待解决的问题。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种湿法清洗装置，用于解决现有的水槽所存在的晶圆清洗效果差及所引起的晶圆质量的一系列问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种湿法清洗装置，所述湿法清洗装置包括：

进液管，所述进液管位于槽体的底部，所述进液管的表面包含若干喷液口；在所述槽体中，所述进液管至少包括对称设置的两组，且每组中至少包括两个所述进液管；在每组中，不同的所述进液管上的所述喷液口形成具有夹角的交叉喷射。

可选的，每组包括N个所述进液管，其中N≥3。

可选的，所述进液管的内径的范围包括10mm～30mm。

可选的，所述喷液口之间的间距的范围包括2mm～10mm。

可选的，所述进液管中的所述喷液口具有相同间距。

可选的，所述夹角的范围包括30°～60°。

可选的，所述进液管的长度的范围包括50mm～300mm。

可选的，所述湿法清洗装置还包括排水单元及喷淋喷嘴。

可选的，所述湿法清洗装置还包括液体调节器。

可选的，所述湿法清洗装置还包括液体水平传感器。

如上所述，本实用新型的湿法清洗装置，通过增加位于槽体的底部的对称设置的进液管，并通过调整进液管的管径、喷液口的位置及喷液口的喷射角度，以增加槽体内清洗液的波动性及波动均匀性与稳定性，从而提高晶圆表面的液体速度，提高晶圆的清洗效果，改善晶圆片内及晶圆片间的刻蚀均匀性，还可降低对晶圆表面图形的破坏程度，提高产品的良率。

附图说明

图1显示为本实用新型中的槽体的结构示意图。

图2显示为本实用新型中的进液管的结构示意图。

图3显示为本实用新型中的湿法清洗装置的结构示意图。

元件标号说明

100 槽体

200 清洗液

300 晶圆

400 进液管

410 第一组进液管

411 第一进液管

412 第二进液管

420 第二组进液管

421 第三进液管

422 第四进液管

500 喷液口

600 排水单元

700 喷淋喷嘴

800 液体水平传感器

900 液体调节器

110 压力传感器

120 流量计

130 控制阀门

140 控制阀门

150 热清洗液储液罐

160 清洗液储液罐

170 储气罐

D 内径

L1 间距

L 长度

θ 夹角

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

请参阅图1至图3。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

在现有OF(over flow)水槽中，槽体的底部的两侧各设置一个进液阀门的装置，可用于DHF及49％HF酸液浸泡后的清洗，主要是针对疏水性晶圆的清洗；另一种QDR(quickdamp rinse)，主要运用在SPM、PHOS、SC1、SC2等酸液浸泡后的清洗，其增加了QDR阀及喷淋喷嘴。这两种水槽的进水方式，仅仅是单纯的水流溢流清洗和喷淋清洗，对于残酸的清洗效果有限，此种清洗方式已经越来越难以满足先进制程对于清洗质量的要求，为了提高晶圆的清洗效率和质量，改善晶圆刻蚀均匀性，还包括增加兆声波技术的水槽，虽然利用兆声波可以改善水槽的清洗效果，但是兆声波清洗容易损坏晶圆的精密图形。因此本实用新型提供一种新型的湿法清洗装置，用以提高晶圆的清洗效果，改善晶圆片内及晶圆片间的刻蚀均匀性，并降低对晶圆表面精密图形的破坏程度，提高产品的良率。

如图1～图3，本实用新型中的所述湿法清洗装置包括进液管400，所述进液管400位于槽体100的底部，所述进液管400的表面包含若干喷液口500；在所述槽体100中，所述进液管400至少包括对称设置的两组，且每组中至少包括两个所述进液管400；在每组中，不同的所述进液管400上的所述喷液口500形成具有夹角θ的交叉喷射。

具体的，本实施例中，位于所述槽体100的底部的所述进液管400包括两组，第一组进液管410及第二组进液管420，所述第一组进液管410与所述第二组进液管420对称设置。在另一实施例中，也可包括如3组～10组可对称设置的所述进液管400，具体组数此处不作限制。所述槽体100为所述清洗液200提供清洗晶圆300的容纳空间，以通过所述清洗液200清洗所述晶圆300。为提高生产效率，所述槽体100可容纳的所述晶圆300的片数的范围包括10片～100片，如50片，具体数量此处不作限制。所述清洗液200通过所述喷液口500向所述槽体100内喷射所述清洗液200，在所述第一组进液管410与所述第二组进液管420中，位于不同的所述进液管400上的所述喷液口500所喷射的所述清洗液200之间形成交叉喷射，以增加所述槽体100内所述清洗液200的波动性，从而可提高所述清洗液200的液体速度，并提高所述清洗液200波动均匀性及稳定性，避免引起涡流，从而避免所述晶圆300发生晃动，提高所述晶圆300的清洗效果，改善所述晶圆300片内及所述晶圆300片间的刻蚀均匀性，提高产品的良率。

作为该实施例的进一步实施例，每组包括N个所述进液管400，其中N≥3，以进一步增加所述进液管400的个数，从而进一步增加所述槽体100内所述清洗液200的波动性。

具体的，为简化所述湿法清洗装置，本实施例中，在所述第一组进液管410与所述第二组进液管420中，每组分别包括2个所述进液管400，如在所述第一组进液管410中包括第一进液管411及第二进液管412，在所述第二组进液管420中包括第三进液管421及第四进液管422。根据具体制程需要，每组也可包括N≥3个所述进液管400，具体个数此处不作限制。

作为该实施例的进一步实施例，所述进液管400的内径D的范围包括10mm～30mm，所述进液管400的长度L的范围包括50mm～300mm。

具体的，为了使所述喷液口500喷出的所述清洗液200具有均匀的流量，依据流体力学原理，所述进液管400的内径D可根据实际情况中所述进液管400的静压恢复系数P静、所述进液管400的长度L、所述进液管400的粗糙度K以及所述清洗液200的流速V，根据下列公式，近似求得所述进液管400的所述内径D。其中，Y是运动粘滞系数为常量(15.06x10^-6m²/s)，λ代表所述进液管400的材料的沿程摩擦阻力系数，R_e代表雷诺数。

D＝0.353/(2-P静)^*λ*L

1/√λ＝-2log[K/(3.71D)+2.51/(Re√λ)]

Re＝V*D/Y

本实施例中，所述进液管400的所述长度L的范围包括50mm～300mm，如280mm，所述进液管400的所述内径D的范围包括10mm～30mm，可根据具体需要进行选择。

作为该实施例的进一步实施例，所述喷液口500之间的间距L1的范围包括2mm～10mm，优选为所述进液管400中的所述喷液口500具有相同的所述间距L1，且所述间距L1为5mm，以便于增加所述喷液口500的个数，从而进一步的增加所述槽体100内所述清洗液200的波动性，从而可进一步提高所述清洗液200的液体速度，并提高所述清洗液200波动均匀性及稳定性。

作为该实施例的进一步实施例，在每组所述进液管400中，所述喷液口500所喷射的所述清洗液200之间形成的所述夹角θ的范围包括30°～60°，以便于进一增加所述槽体100内所述清洗液200的波动性，提高所述晶圆300的表面的所述清洗液200的液体速度，从而提高所述晶圆300的清洗效果，改善所述晶圆300片内及片间的刻蚀均匀性，提高产品的良率。本实施例中，所述夹角θ优选为45°，以便于所述喷液口500的设置，提高所述清洗液200波动均匀性及稳定性，在另一实施例中，所述夹角θ也可根据具体需要进行选择。

作为该实施例的进一步实施例，所述湿法清洗装置还可包括排水单元600、喷淋喷嘴700、液体水平传感器800及液体调节器900。

具体的，如图3，为扩大所述湿法清洗装置的适用范围，所述湿法清洗装置还可包括排水单元600及喷淋喷嘴700，所述排水单元600可包括阀门，用以快速排除所述槽体100内的所述清洗液200，所述喷淋喷嘴700用以自所述槽体100的顶端补给所述清洗液200，所述喷淋喷嘴700的具体个数、形貌及分布此处不作限制。所述液体水平传感器800，可确保所述槽体100内含有足够的所述清洗液200，以清洗所述晶圆300。所述液体调节器900，可用以控制所述清洗液200的流速及压力。所述湿法清洗装置还可包括压力传感器110、流量计120、控制阀门130及140、热清洗液储液罐150与清洗液储液罐160及储气罐170，具体的种类、连接关系及分布可根据需要进行选择，此处不作限制。

综上所述，本实用新型的湿法清洗装置，通过增加位于槽体的底部的对称设置的进液管，并通过调整进液管的管径、喷液口的位置及喷液口的喷射角度，以增加槽体内清洗液的波动性及波动均匀性与稳定性，从而提高晶圆表面的液体速度，提高晶圆的清洗效果，改善晶圆片内及晶圆片间的刻蚀均匀性，还可降低对晶圆表面图形的破坏程度，提高产品的良率。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims

1.一种湿法清洗装置，其特征在于，所述湿法清洗装置包括：

2.根据权利要求1所述的湿法清洗装置，其特征在于：每组包括N个所述进液管，其中N≥3。

3.根据权利要求1所述的湿法清洗装置，其特征在于：所述进液管的内径的范围包括10mm～30mm。

4.根据权利要求1所述的湿法清洗装置，其特征在于：所述喷液口之间的间距的范围包括2mm～10mm。

5.根据权利要求1所述的湿法清洗装置，其特征在于：所述进液管中的所述喷液口具有相同间距。

6.根据权利要求1所述的湿法清洗装置，其特征在于：所述夹角的范围包括30°～60°。

7.根据权利要求1所述的湿法清洗装置，其特征在于：所述进液管的长度的范围包括50mm～300mm。

8.根据权利要求1所述的湿法清洗装置，其特征在于：所述湿法清洗装置还包括排水单元及喷淋喷嘴。

9.根据权利要求1所述的湿法清洗装置，其特征在于：所述湿法清洗装置还包括液体调节器。

10.根据权利要求1所述的湿法清洗装置，其特征在于：所述湿法清洗装置还包括液体水平传感器。