CN210296313U

CN210296313U - 清洗槽及湿法刻蚀设备

Info

Publication number: CN210296313U
Application number: CN201921469316.XU
Authority: CN
Inventors: 徐融; 夏余平; 张丝柳; 顾立勋
Original assignee: Yangtze Memory Technologies Co Ltd
Current assignee: Yangtze Memory Technologies Co Ltd
Priority date: 2019-09-05
Filing date: 2019-09-05
Publication date: 2020-04-10
Anticipated expiration: 2029-09-05

Abstract

本实用新型涉及一种清洗槽及一种湿法刻蚀设备，所述清洗槽用于对晶圆进行清洗，包括：槽体，具有开口，所述槽体设置有进液端和排液端；盖体，用于覆盖所述槽体的开口，将所述槽体密封；气体输入单元，用于向所述槽体内通入气体。排气单元，与所述槽体内连通，用于抽出所述槽体内气体，使所述槽体内保持负压。所述清洗槽对晶圆的清洗效率提高。

Description

清洗槽及湿法刻蚀设备

技术领域

本实用新型涉及半导体技术领域，尤其涉及一种清洗槽及湿法刻蚀设备。

背景技术

目前，湿法槽设备，例如湿法酸槽，通常包括多个化学液槽和水洗槽，晶圆依次经过化学液槽、水洗槽、化学液槽、水洗槽等，最终干燥，其中通过化学液槽进行刻蚀，通过水洗槽对晶圆进行清洗。对于深宽比较高，特别是特征尺寸较小的产品，在通过湿法刻蚀设备处理时，会有部分化学溶液或者反应物残留在晶圆表面或者产品的结构内，例如残留在深沟槽内。通常的设备，即时对工艺参数进行了调整，也会因为硬件的限制，依旧会有化学溶液或反应物残留在晶圆或产品结构内部。

而通常化学溶液或者反应物一般只能通过高浓度往低浓度缓慢交换，而水洗只能将化学溶液浓度稀释到一定程度；在晶圆上的深孔以及深沟槽内，水溶液流动性较差，很容易有化学溶液、反应物以及水渍残留，会对后续工艺造成影响，从而影响良率。

如何提高水洗过程对化学溶液和反应残留物的清除效果，是目前亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种清洗槽及湿法刻蚀设备，能够提高对晶圆的清洗效率。

本实用新型提供一种清洗槽，用于对晶圆进行清洗，包括：槽体，具有开口，所述槽体设置有进液端和排液端；盖体，用于覆盖所述槽体的开口，将所述槽体密封；气体输入单元，用于向所述槽体内通入气体。排气单元，与所述槽体内连通，用于抽出所述槽体内气体，使所述槽体内保持负压。

可选的，所述气体输入单元包括气体管路，以及连通所述气体管路的两个以上的气体喷嘴，所述喷嘴设置于所述槽体内且喷气方向朝向晶圆。

可选的，所述两个以上的气体喷嘴设置于所述槽体的内壁，位于晶圆上方。

可选的，所述两个以上的气体喷嘴位于同一平面内，且均匀分布。

可选的，所述排气单元能够将所述槽体内压强降低至0.3～0.5个大气压。

可选的，所述气体输入单元的气体管路上设置有第一阀门，用于控制所述气体管路的通断；所述排气单元与所述槽体之间设置有第二阀门，所述第二阀门用于控制所述排气单元与所述槽体之间的通断；还包括控制器，用于向所述第一阀门与所述的第二阀门发送相同的控制信号，使得所述第一阀门和所述第二阀门保持相同的开关状态。

可选的，所述第一阀门和所述第二阀门单次开启时间为2min～3min。

可选的，所述排液端与所述槽体之间设置有第三阀门，用于控制所述排液端与所述槽体之间的通断；所述控制器还用于控制所述第三阀门开启，排出所述槽体内液体后，再控制所述第一阀门和所述第二阀门开启。

可选的，所述槽体为聚四氟乙烯槽体。

本实用新型的技术方案还提供一种湿法刻蚀设备，包括：至少一个化学液槽；

至少一个如上述任一项所述的清洗槽。

可选的，所述化学液槽和所述清洗槽间隔设置。

本实用新型的清洗槽包括气体输入单元和排气单元，在通过清洗液对晶圆表面进行清洗之后，还通过负压抽气处理，将晶圆表面残留的液体及杂质抽抽出，提高对晶圆表面的清洗效率。

附图说明

图1为本实用新型一具体实施方式的清洗槽的结构示意图；

图2为本实用新型一具体实施方式的清洗槽的气体输入单元的结构示意图；

图3a和3b为本实用新型另一具体实施方式的清洗槽的结构示意图；

图4至图7为本实用新型一具体实施方式的通过清洗槽对晶圆进行清洗过程示意图；

图8为本实用新型一具体实施方式的湿法刻蚀设备的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型提供的清洗槽及湿法刻蚀设备具体实施方式做详细说明。

请参考图1，为本实用新型一具体实施方式的清洗槽的结构示意图。

所述清洗槽用于对晶圆100进行清洗。所述清洗槽包括：槽体101，具有开口，所述槽体100设置有进液端102和排液端103。

所述槽体101用于盛放清洗晶圆100的清洗液体，所述液体通常可以为去离子水，用于冲洗晶圆100表面的化学溶液或反应物残留。在一些具体实施方式中，所述槽体101底部可以设置有气体喷嘴，用于向清洗液体喷气，以使得槽体101内的清洗液体流动，对晶圆表面进行冲洗。在另一些具体实施方式中，所述槽体101内还可以设置于超声装置，用于通过超声振动，进一步提高清洗液体对晶圆100的清洗效果。

该具体实施方式中，所述清洗槽的进液端102具有两个进液口，分别设置于槽体101的两端，用于提高向所述槽体101内通入清洗液体的效率。在其他具体实施方式中，所述进液端102还可以包括一个或者三个及以上的进液口。

所述排液端103设置于所述槽体101的底部，便于进行液体的排出。

所述清洗槽还包括盖体104，所述盖体104用于覆盖所述槽体101的开口，将所述槽体101密封。在一个具体实施方式中，所述盖体104边缘设置有密封圈，与所述槽体101的开口对应，以对所述开口进行密封覆盖。在一个具体实施方式中，所述盖体104与所述槽体101可以相互独立，在需要打开槽体101 时，可以将所述盖体104取下，当需要对槽体101进行密封时，将所述盖体104 封闭所述开口。在其他具体实施方式中，所述盖体104一侧边缘还可以通过转轴等形式固定于所述槽体101上，通过旋转方式移动所述盖体104，实现打开或封闭所述槽体101。

所述清洗槽还包括气体输入单元200(请参考图2)，用于向所述槽体101 内通入气体。请参考图2，该具体实施方式中，所述气体输入单元200包括气体管路201和连接所述气体管路201的两个以上的气体喷嘴202。

所述气体管路201一端用于连接至清洁气体源，所述清洁气体可以为氮气或惰性气体等，不易与晶圆表面产生反应的气体。所述气体喷嘴202可以设置于所述槽体101的内壁上进行固定，且较佳的，所述气体喷嘴202的位置高于晶圆101的放置位置，且喷气方向朝向晶圆101位置，便于通过气流吹落所述晶圆101表面的溶液。多个所述气体喷嘴202可以设置于同一平面内，且均匀分布，使得向所述槽体101内通入气体的气流分布均匀，晶圆各位置处接触到的气流较为均匀。

所述清洗装置还包括排气单元105，与所述槽体101内连通，用于抽出所述槽体101内气体，使所述槽体101内保持负压。在通过所述气体输入单元200 向槽体101内通入气体的同时，可以通过所述排气单元105将槽体101内的气体迅速向外排出，在抽出槽体101内气体的同时，将晶圆101表面残留的液体抽出，以及晶圆101表面的反应残留物(液态或固态)也一并随液体被抽出。所述排气单元105包括真空泵，以及连通所述真空泵和所述槽体101的管路。所述排气单元105能够将所述槽体101内压强降低至0.3～0.5个大气压，以具有较好的去除晶圆表面残留液体及颗粒残留的效果。

为了能感使得所述槽体101能够适应长时间的压力变化，不易损坏，在实用新型的一个具体实施方式中，所述槽体101为聚四氟乙烯(PTFE)槽体。

请参考图3a和图3b，所述气体输入单元200的气体管路201上设置有第一阀门301，用于控制所述气体管路201的通断；所述排气单元105与所述槽体101之间设置有第二阀门302，所述第二阀门302用于控制所述排气单元105 与所述槽体101之间的通断。所述清洗槽还可以包括控制器，与所述第一阀门 301和第二阀门302连接，用于向所述第一阀门301与所述的第二阀门302发送控制信号，以控制所述第一阀门301和所述第二阀门302的开关状态。在一个具体实施方式中，所述控制器用于向所述第一阀门301和所述第二阀门302 同时发送控制信号，使得所述第一阀门301和所述第二阀门302保持相同的开关状态，在向所述槽体101内通入气体的同时，通过排气单元105排出所述槽体101内的气体。所述第一阀门101和所述第二阀门102单次开启时间可以设置为2min～3min，在具有较好的去除晶圆表面残留液体及杂质的前提下，对设备的要求较低，无需设备由较长时间的负压维持能力。

在该具体实施方式中，所述排液端103与所述槽体101之间设置有第三阀门303，所述第三阀门303用于控制所述排液端103与所述槽体101之间的通断；所述控制器还用于控制所述第三阀门303的开关状态，在控制所述第三阀门303开启，排出所述槽体101内液体后，再控制所述第一阀门301和所述第二阀门302开启，进行气体输入及排除，使得槽体101内实现负压。

请参考图4至图7，为所述清洗槽对晶圆进行清洗过程示意图。

请参考图4，首先向所述槽体101内通入清洗液，例如去离子水，所述清洗液高度大于晶圆位置高度。

请参考图5a，将待清洗晶圆100置于所述槽体101内，被清洗液淹没，通过清洗液对晶圆101表面进行冲洗。请参考图5b，为晶圆100放置于槽体101 内的示意图。晶圆100垂直置于所述槽体101内，根据槽体101的大小，同时可以放置1～50片的晶圆100进行清洗。由于清洗液对晶圆表面的化学溶液的稀释效果有限，以及晶圆表面的深沟槽或深通孔内液体流动的速率受限，因此，很容易在沟槽位置内残留杂质，以及在晶圆表面残留一定浓度的化学溶液。

请参考图6，冲洗一段时间后，排出清洗液；向所述槽体101内通入气体，并同时对槽体101内进行抽真空，使槽体101内保持负压，晶圆表面的液体携带残留物被抽出。

请参考图7，为残留物随液体被抽出的示意图。

由于在抽真空过程中，槽体101内形成低压，晶圆100表面及沟槽110内的液体随抽气方向(箭头方向)被快速抽走，沟道110底部的残留物111会随着液体的流动，被带出沟槽110内，离开晶圆100。且负压环境下，晶圆100 表面的液体也更易被汽化而自槽体101内被抽出。

后续可以再次向槽体101内通入清洗液，对晶圆进行冲洗，以及对槽体101 内通入气体并进行负压抽气。可以根据需求，进行2～4个循环，以充分去除晶圆100表面的化学溶液及其他杂质的残留。

本实用新型的具体实施方式还提供一种湿法刻蚀设备。

请参考图8，为本实用新型一湿法刻蚀设备的结构示意图。

所述湿法刻蚀设备包至少一个化学液槽810；至少一个如前述具体实施方式中所述的清洗槽820，所述化学液槽810和所述清洗槽820间隔设置。

该具体实施方式中，所述湿法刻蚀设备包括依次设置的化学液槽810a、清洗槽820、化学液槽810b、清洗槽820以及干燥槽830。在其他具体实施方式总，可以根据湿法刻蚀的工艺及产能需求，合理设置化学液槽以及清洗槽的数量。

所述化学液槽810a和化学液槽810b用于盛放相同或不同的化学溶液，例如氢氟酸溶液、磷酸溶液、SPM溶液等，用于对晶圆进行湿法刻蚀。晶圆在化学液槽810a进行湿法刻蚀之后，进入清洗槽820内进行清洗，去除晶圆表面残留的反应物以及化学液，然后在进入化学液槽810b内，进行另一湿法刻蚀处理。由于所述清洗槽820通过清洗液对晶圆表面进行清洗之后，还通过负压抽气处理，将晶圆表面残留的液体及杂质抽抽出，对晶圆表面清洗效率加高，能够避免晶圆携带化学液槽810a内的化学液以及反应物残留进入化学液槽 810b内，一方面可以避免对化学液槽810b内的溶液造成污染，另一方面由于晶圆表面无污染，可以提高在化学液槽810b内进行湿法刻蚀的效果，提高最终的产品良率。

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

1.一种清洗槽，用于对晶圆进行清洗，其特征在于，包括：

槽体，具有开口，所述槽体设置有进液端和排液端；

盖体，用于覆盖所述槽体的开口，将所述槽体密封；

气体输入单元，用于向所述槽体内通入气体；

排气单元，与所述槽体内连通，用于抽出所述槽体内气体，使所述槽体内保持负压。

2.根据权利要求1所述的清洗槽，其特征在于，所述气体输入单元包括气体管路，以及连通所述气体管路的两个以上的气体喷嘴，所述喷嘴设置于所述槽体内且喷气方向朝向晶圆。

3.根据权利要求2所述的清洗槽，其特征在于，所述两个以上的气体喷嘴设置于所述槽体的内壁，位于晶圆上方。

4.根据权利要求2所述的清洗槽，其特征在于，所述两个以上的气体喷嘴位于同一平面内，且均匀分布。

5.根据权利要求1所述的清洗槽，其特征在于，所述排气单元能够将所述槽体内压强降低至0.3～0.5个大气压。

6.根据权利要求1所述的清洗槽，其特征在于，所述气体输入单元的气体管路上设置有第一阀门，用于控制所述气体管路的通断；所述排气单元与所述槽体之间设置有第二阀门，所述第二阀门用于控制所述排气单元与所述槽体之间的通断；还包括控制器，用于向所述第一阀门与所述的第二阀门发送相同的控制信号，使得所述第一阀门和所述第二阀门保持相同的开关状态。

7.根据权利要求6所述的清洗槽，其特征在于，所述第一阀门和所述第二阀门单次开启时间为2min～3min。

8.根据权利要求6所述的清洗槽，其特征在于，所述排液端与所述槽体之间设置有第三阀门，用于控制所述排液端与所述槽体之间的通断；所述控制器还用于控制所述第三阀门开启，排出所述槽体内液体后，再控制所述第一阀门和所述第二阀门开启。

9.根据权利要求1所述的清洗槽，其特征在于，所述槽体为聚四氟乙烯槽体。

10.一种湿法刻蚀设备，其特征在于，包括：

至少一个化学液槽；

至少一个如权利要求1至9中任一项所述的清洗槽。

11.根据权利要求10所述的湿法刻蚀设备，其特征在于，所述化学液槽和所述清洗槽间隔设置。