CN209496835U - 湿法清洗装置 - Google Patents
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Abstract
一种湿法清洗装置，包括：清洗腔，适于放置待清洗晶圆；喷液口，适于向待清洗晶圆表面喷吐清洗溶液；混酸阀，适于将各种清洗溶液进行混合；传输管道，适于将混合后的清洗溶液传输到喷液口；温度补偿装置，用于控制传输管道中的混合溶液的温度，使传输管道中混合溶液的温度等于设定温度。本实用新型的湿法清洗装置。本实用新型的湿法清洗装置清洗溶液在到达喷液口时的温度与设定温度保持一致或相差较小，使得清洗溶液的温度满足工艺的要求，保证了工艺的稳定性。
Description
技术领域
本实用新型涉及半导体设备领域，尤其涉及一种湿法清洗装置。
背景技术
半导体集成电路制作包括基础工艺：离子注入、扩散、外延生长及光刻，由于集成电路内各元件及连线相当微细，因此制造过程中，如果遭到尘粒、金属的污染，很容易造成晶片内电路功能的损坏，形成短路或断路等，导致集成电路的失效以及影响几何特征的形成。因此在制作过程中除了要排除外界的污染源外，集成电路制造步骤如高温扩散、离子注入前等均需要进行湿法清洗或干法清洗工作。干、湿法清洗工作是在不破坏晶圆表面特性及电特性的前提下，有效地使用化学溶液或气体清除残留在晶圆上之微尘、金属离子及有机物之杂质。
湿法清洗在现阶段的微电子清洗工艺中还占据主导地位，在半导体湿法清洗工艺中，单片晶圆清洗机的运用越来越广泛。单片式清洗模式需要对化学品的浓度和温度实现精确的控制，从而实现单晶圆工艺的稳定性，但是现有到达清洗腔中的清洗溶液的温度不准确，与设定温度存在偏差。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是怎样提高到达清洗腔中的清洗溶液温度的准确性。
为了解决上述问题，本实用新型提供了一种湿法清洗装置，包括：
清洗腔，适于放置待清洗晶圆；
喷液口，适于向待清洗晶圆表面喷吐清洗溶液；
混酸阀，适于将各种清洗溶液进行混合；
传输管道，适于将混合后的清洗溶液传输到喷液口；
温度补偿装置，用于控制传输管道中的混合溶液的温度，使传输管道中混合溶液的温度等于设定温度。
可选的，所述温度补偿装置包括加热器，温度传感器，控制器，所述温度传感器用于检测传输管道中混合溶液的实时温度，所述加热器用于对传输管道中的混合溶液进行加热，所述控制器用于根据实时温度与设定温度的差值控制所述加热器对传输管道进行加热，直至传输管道中的实时温度等于设定温度。
可选的，所述控制器为PID控制器。
可选的，所述加热器设置于传输管道的外侧壁上。
可选的，所述加热器包括外软管、位于外软管中的编制玻璃纤维、位于编制玻璃纤维中的加热丝。
可选的，所述温度传感器为热电偶。
可选的，所述温度补偿装置还包括螺旋混酸软管，所述螺旋混酸软管安装在加热器与混酸阀之间的传输管道中。
可选的，所述螺旋混酸软管中具有螺旋形的导流片。
可选的，还包括：药液槽循环系统，用于将预加热后的清洗溶液供应给混酸阀。
可选的，还包括：所述药液槽循环系统包括加热装置，所述加热装置适于对药液槽循环系统中的清洗溶液进行预加热，所述预加热的温度等于设定温度。
与现有技术相比，本实用新型技术方案具有以下优点：
本实用新型的湿法清洗装置，包括：喷液口，适于向待清洗晶圆表面喷吐清洗溶液；混酸阀，适于将各种清洗溶液进行混合；传输管道，适于将混合后的清洗溶液传输到喷液口；温度补偿装置，用于控制传输管道中的混合溶液的温度，使传输管道中混合溶液的温度等于设定温度，因而本实施例中通过在混酸阀与喷液口之间设置温度补偿装置使得传输管道中的清洗溶液在到达喷液口时的温度与设定温度保持一致或相差较小，使得清洗溶液的温度满足工艺的要求，保证了工艺的稳定性。
进一步，所述温度补偿装置还包括螺旋混酸软管，所述螺旋混酸软管安装在加热器与混酸阀之间的传输管道中，螺旋混酸软管中具有螺旋形结构，所述螺旋混酸软管中螺旋形结构为螺旋形的导流片，通过螺旋形结构所述螺旋混酸软管中可以形成束状导流，将粘稠的清洗溶液(比如H2SO4与H2O2的混酸溶液)充分混合，保证清洗溶液(混酸溶液)的均匀性，提高清洗溶液蚀刻率的稳定性。
进一步，所述加热器包括外软管、位于外软管中的编制玻璃纤维、位于编制玻璃纤维中的加热丝，以对传输管道中的清洗溶液做到不接触加热且加热面积均匀。
附图说明
图1为本实用新型实施例湿法清洗装置的结构示意图；
图2为本实用新型实施例螺旋混酸软管的结构示意图；
图3为本实用新型实施例加热器的结构示意图；
图4为本实用新型实施例药液槽循环系统的结构示意图。
具体实施方式
如背景技术所言，现有到达清洗腔中的清洗溶液的温度不准确，与设定温度存在偏差。
研究发现，现有的单片式晶圆清洗机的清洗溶液是先存储在化学槽中，通过加热装置循环加热，然后通过泵、混酸阀以及输送管路将清洗溶液输送至清洗腔中进行工艺。由于加热装置仅限于化学槽对应的循环管路中，而清洗溶液需要经过混酸阀以及输送管路等才能到达清洗腔，中间存在热损耗，导致到达清洗腔的清洗溶液的温度与化学槽输出端循环管路内的清洗溶液存在温度差，并且不同清洗溶液的循环管路长度各异，使得温度的差异各异，到达清洗腔的清洗溶液温度与设定温度存在差异，影响了工艺的稳定性，尤其是高温化学清洗溶液，微小的温差对工艺反应的蚀刻率都有显著的影响。
为此，本实用新型提供了一种湿法清洗装置，包括：喷液口，适于向待清洗晶圆表面喷吐清洗溶液；混酸阀，适于将各种清洗溶液进行混合；传输管道，适于将混合后的清洗溶液传输到喷液口；温度补偿装置，用于控制传输管道中的混合溶液的温度，使传输管道中混合溶液的温度等于设定温度，因而本实施例中通过在混酸阀与喷液口之间设置温度补偿装置使得传输管道中的清洗溶液在到达喷液口时的温度与设定温度保持一致或相差较小，使得清洗溶液的温度满足工艺的要求，保证了工艺的稳定性。
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在详述本实用新型实施例时，为便于说明，示意图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本实用新型的保护范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
图1为本实用新型实施例湿法清洗装置的结构示意图；图2为本实用新型实施例螺旋混酸软管的结构示意图；图3为本实用新型实施例加热器的结构示意图；图4为本实用新型实施例药液槽循环系统的结构示意图。
参考图1，本实用新型的湿法清洗装置，包括：
清洗腔204，适于放置待清洗晶圆20；
喷液口203，适于向待清洗晶圆20表面喷吐清洗溶液；
混酸阀201，适于将各种清洗溶液进行混合；
传输管道202，适于将混合后的清洗溶液传输到喷液口203；
温度补偿装置209，用于控制传输管道202中的混合溶液的温度，使传输管道202中混合溶液的温度等于设定温度。
所述清洗腔204为对待清洗晶圆20进行湿法清洗时所采用的腔室。所述清洗腔204中具有用于收集废液的清洗槽，所述清洗腔204中还具有用于支撑和固定待清洗晶圆20的夹持结构212，所述夹持结构212还可以用于控制固定的待清洗晶圆20在清洗腔204中旋转、上升或下降。所述待清洗的晶圆20为进行刻蚀工艺、外延工艺或化学机械研磨工艺后需要进行湿法清洗的晶圆。
在一实施例中，所述温度补偿装置209包括加热器206，温度传感器207，控制器205，所述温度传感器207用于检测传输管道202中混合溶液的实时温度，所述加热器206用于对传输管道202中的混合溶液进行加热，所述控制器205用于根据实时温度与设定温度的差值控制所述加热器206对传输管道202进行加热，直至传输管道202中的实时温度等于设定温度，因而本实施例中通过在混酸阀201与喷液口203之间设置温度补偿装置209使得传输管道202中的清洗溶液在到达喷液口时的温度与设定温度保持一致或相差较小，使得清洗溶液的温度满足工艺的要求，保证了工艺的稳定性。所述设定温度为工艺要求的温度。
所述温度传感器207为热电偶。在一实施例中，所述温度传感器207的数量可以为两个，一个设置于加热器206前端的传输管道202外壁上，一个设置于加热器206后端的传输管道202外壁上。设置于加热器206前端(加热器206靠近混酸阀201的一端)的传输管道202外壁上的温度传感器207可以预先检测传输管道202中混合清洗溶液的实时温度，控制器205根据该实时温度与设定温度的差异，可以获得加热器206需要的加热时间和加热功率，从而根据该加热时间和加热功率快速和准确的控制加热器206对传输管道202进行加热。设置于加热器206后端(加热器206远离混酸阀201的一端)的传输管道202外壁上温度传感器207可以检测传输管道中加热后的混合溶液的实时温度，控制器205判断该实时温度是否等于设定温度，若实时温度小于设定温度，则控制器205继续控制加热器206对传输管道202进行加热，如果实时温度等于设定温度，则控制器205控制加热器206停止对传输管道202进行加热。
所述温度补偿装置还包括螺旋混酸软管208，所述螺旋混酸软管208安装在加热器206与混酸阀208之间的传输管道中，螺旋混酸软管208中具有螺旋形结构，在一实施例中，所述螺旋混酸软管208中螺旋形结构为螺旋形的导流片21(参考图2)，通过螺旋形结构所述螺旋混酸软管208中可以形成束状导流，将粘稠的清洗溶液(比如H2SO4与H2O2的混酸溶液)充分混合，保证清洗溶液(混酸溶液)的均匀性，提高清洗溶液蚀刻率的稳定性。
所述旋混酸软管208与混酸阀201的传输管道202还设置有控制阀212，控制阀212在电信号的控制下打开或关闭，以控制传输管道202中的清洗溶液的通断。
在一实施例中，所述控制器205为PID控制器。
所述加热器206设置于传输管道202的外侧壁上。在一实施例中，请参考图3，所述加热器206包括外软管22、位于外软管22中的编制玻璃纤维23、位于编制玻璃纤维23中的加热丝24，以对传输管道202中的清洗溶液做到不接触加热且加热面积均匀。
所述混酸阀201用于将各种清洗溶液进行混合。所述混酸阀201包括一混酸盒以及与混酸盒连接的若干清洗溶液供入端口210，每一个清洗溶液供入端口210都可以向混酸盒内供入一种清洗溶液，每一个清洗溶液供入端口210与混酸盒之间具有相应的连接管路位于连接管路上的控制阀211，控制阀211在电信号的控制下打开或关闭，以控制相应的连接管路中的清洗溶液的通断。在一实施例中，所述若干清洗溶液供入端口210包括盐酸供入端口、氢氧化铵供入端口、氢氟酸供入端口、双氧水供入端口和去离子水供入端口。
参考图4，所述湿法清洗装置还包括：药液槽循环系统，用于将预加热后的清洗溶液供应给混酸阀201(清洗溶液供入端口210)。
在一实施例中，所述药液槽循环系统包括加热装置305，所述加热装置305适于对药液槽循环系统中的清洗溶液进行预加热，所述预加热的温度等于设定温度。
所述药液槽循环系统还包括药液槽301，用于存储清洗溶液，与药液槽301连接的溶液供入端302，用于向药液槽301中供入清洗溶液，溶液供入端302与药液槽301之间具有连接管路和位于连接管路上的控制阀308。
与药液槽301连接的循环管路，所述循环管路一端从药液槽301引出，另一端引入药液槽301，所述循环管路上还设置有压力泵306、过滤器307，所述加热装置305设置于压力泵306与过滤器307之间的循环管路表面，所述过滤器307具有一输入端与两个输出端，所述压力泵306位于过滤器307的入口与药液槽301之间的循环管路上，所述过滤器307的一个输出端与药液槽301的循环管路上设置有控制阀311，所述过滤器307的另一个输出端通过一具有控制阀312的连接管道与混酸阀201的清洗溶液供入端口210(参考图1)连接。
所述混酸阀301的每一个清洗溶液供入端口210都与对应的药液槽循环系统连接。
所述药液槽循环系统还包括液位传感器303，所述液位传感器303用于测量药液槽301中清洗溶液的液位。
所述药液槽循环系统还包括与药液槽301连接的排气端304，用于排出药液槽301中的废气或空气，排气端304通过一具有控制阀310的连接管道与药液槽301连接。
所述药液槽循环系统还包括与药液槽301连接的下排端305，用于排出药液槽301中的废液，所述下排端305通过一具有控制阀309的连接管道与药液槽301连接。
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 (10)
1.一种湿法清洗装置，其特征在于，包括：
清洗腔，适于放置待清洗晶圆；
喷液口，适于向待清洗晶圆表面喷吐清洗溶液；
混酸阀，适于将各种清洗溶液进行混合；
传输管道，适于将混合后的清洗溶液传输到喷液口；
温度补偿装置，用于控制传输管道中的混合溶液的温度，使传输管道中混合溶液的温度等于设定温度。
2.如权利要求1所述湿法清洗装置，其特征在于，所述温度补偿装置包括加热器，温度传感器，控制器，所述温度传感器用于检测传输管道中混合溶液的实时温度，所述加热器用于对传输管道中的混合溶液进行加热，所述控制器用于根据实时温度与设定温度的差值控制所述加热器对传输管道进行加热，直至传输管道中的实时温度等于设定温度。
3.如权利要求2所述湿法清洗装置，其特征在于，所述控制器为PID控制器。
4.如权利要求2所述湿法清洗装置，其特征在于，所述加热器设置于传输管道的外侧壁上。
5.如权利要求4所述湿法清洗装置，其特征在于，所述加热器包括外软管、位于外软管中的编制玻璃纤维、位于编制玻璃纤维中的加热丝。
6.如权利要求2所述湿法清洗装置，其特征在于，所述温度传感器为热电偶。
7.如权利要求2所述湿法清洗装置，其特征在于，所述温度补偿装置还包括螺旋混酸软管，所述螺旋混酸软管安装在加热器与混酸阀之间的传输管道中。
8.如权利要求7所述湿法清洗装置，其特征在于，所述螺旋混酸软管中具有螺旋形结构，所述螺旋形结构为螺旋形的导流片。
9.如权利要求1所述湿法清洗装置，其特征在于，还包括：药液槽循环系统，用于将预加热后的清洗溶液供应给混酸阀。
10.如权利要求9所述湿法清洗装置，其特征在于，还包括：所述药液槽循环系统包括加热装置，所述加热装置适于对药液槽循环系统中的清洗溶液进行预加热，所述预加热的温度等于设定温度。
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