CN211017021U - 湿法处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种湿法处理装置，用于处理半导体基材；所述装置包括：容纳处理所述半导体基材所需处理液的第一储液槽；容纳从所述第一储液槽顶部溢出的处理液的第二储液槽；所述第一储液槽具有导流部，所述导流部配置为：在所述第一储液槽内的处理液溢出时沿着倾斜方向流入所述第二储液槽内，所述倾斜方向与所述第一储液槽的深度方向不平行。

Description

湿法处理装置

技术领域

本实用新型涉及半导体器件制造装置技术领域，尤其涉及一种湿法处理装置。

背景技术

在半导体器件的制造过程中，半导体基材的表面不可避免的出现被污染的情况；尤其是在经过刻蚀、研磨等工艺后，在半导体基材的表面容易产生杂质和聚合物残留，这些残留的杂质和聚合物会对后续的处理工艺造成不利影响。为了去除这些杂质或聚合物，往往需要在各工艺步骤之间对半导体基材进行清洗。

用来实施清洗作业所使用湿法处理装置由于设计原因，装置内的处理液在循环过程中容易产生气泡，气泡状况将直接影响清洗效果，甚至造成制备形成的半导体器件存在缺陷。因此，如何解决湿法处理装置中处理液产生气泡的问题，对于半导体器件的产品良率具有重要意义。

发明内容

有鉴于此，本实用新型实施例为解决背景技术中存在的至少一个问题而提供一种湿法处理装置。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

本申请实施例提供了一种湿法处理装置，所述装置用于处理半导体基材，所述装置包括：

容纳处理所述半导体基材所需处理液的第一储液槽；

容纳从所述第一储液槽顶部溢出的处理液的第二储液槽；

所述第一储液槽具有导流部，所述导流部配置为：在所述第一储液槽内的处理液溢出时沿着倾斜方向流入所述第二储液槽内，所述倾斜方向与所述第一储液槽的深度方向不平行。

上述方案中，所述第一储液槽包括底部和环状侧部，所述底部和环状侧部围成容纳所述处理液的容纳腔；

所述导流部安装于所述环状侧部之上。

上述方案中，所述导流部与环状侧部一体成型，所述环状侧部不垂直于所述底部。

上述方案中，所述环状侧部垂直于所述底部。

上述方案中，所述导流部与环状侧部可拆卸连接。

上述方案中，所述导流部的两端分别与所述第一储液槽的顶部、底部齐平；或者，

所述导流部的一端与所述第一储液槽的顶部齐平，另一端与所述第一储液槽的顶部、底部均存在间隔。

上述方案中，所述第一储液槽位于所述第二储液槽内。

上述方案中，所述导流部具有导流面，所述导流面为平面或弧面。

本实用新型实施例所提供的湿法处理装置，通过设置导流部，使得第一储液槽内的处理液溢出时沿着倾斜方向流入第二储液槽内，减轻或避免了处理液从第一储液槽顶部溢出下落到第二储液槽的过程中产生的气泡问题，有效地改善了半导体基材的湿法处理效果，降低了产品缺陷，使得最终产品良率获得提高。

本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

图1为一相关实施例提供的湿法处理装置的结构示意图；

图2为本实用新型一实施例提供的湿法处理装置的结构示意图；

图3为本实用新型另一实施例提供的湿法处理装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本实用新型公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本实用新型的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本实用新型，而不应被这里阐述的具体实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本实用新型，并且能够将本实用新型公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本实用新型更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本实用新型可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本实用新型发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述；即，这里不描述实际实施例的全部特征，不详细描述公知的功能和结构。

在附图中，为了清楚，结构、部件、元件的尺寸以及其相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的特征。

应当明白，当结构被称为“在……上”、“与……相邻”、“连接到”或“耦合到”其它结构时，其可以直接地在其它结构上、与之相邻、连接或耦合到其它结构，或者可以存在居间的结构。相反，当结构被称为“直接在……上”、“与……直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它结构时，则不存在居间的结构。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种结构和/或部分，这些结构和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个结构或部分与另一个结构或部分。

在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本实用新型的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

为了彻底理解本实用新型，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本实用新型的技术方案。本实用新型的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本实用新型还可以具有其他实施方式。

图1为一相关实施例提供的湿法处理装置的结构示意图。如图所示，所述湿法处理装置包括：内槽11、外槽12、以及回流部件13；待处理的半导体基材通过支撑部件111支撑而保持于内槽11中；处理所述半导体基材的处理液由内槽11顶部溢出，下落至外槽12内，再经由连通外槽12与内槽11的回流部件13，从外槽12回流至内槽11内，完成处理液的循环过程。

实践中发现，处理液在从内槽11顶部溢出并下落至外槽12的过程中，由于下落的高度差h较大，处理液落入外槽12时容易产生气泡。气泡随着处理液的循环而流动至内槽11内，对内槽11内执行的半导体基材的湿法处理产生不利影响。当气泡贴附在半导体基材表面时，半导体基材表面的该部分区域无法充分接触处理液，从而无法获得充足的清洗；尤其是在所述半导体基材与所述支撑部件111接触的位置，气泡极易产生堆积和滞留，导致该位置的清洗效果最差，最终形成的半导体器件在该位置处存在缺陷。

为解决上述问题，一方面，提出一种提高外槽12内处理液的液面高度的方法，用以减小处理液从内槽11顶部下落至外槽12的下落高度差h，从而降低气泡的产生概率；然而，这种方法容易造成外槽12内的处理液外溢，尤其是在移动(如放入或取出)半导体基材的过程中，从内槽11顶部溢出的处理液的量骤变，外槽12无法及时通过回流部件13排出处理液，导致外槽12内处理液液面瞬间升高，严重时处理液液面超过外槽12的外侧壁，从外侧12内溢出，造成处理液浪费。另一方面，提出一种在回流部件13中设置过滤器的方法，滤除从外槽12回流至内槽11的处理液中的气泡，并且缩短过滤器的更换周期，以满足过滤需求；但是，这种方法不仅增加了过滤器的使用成本，而且频繁更换过滤器造成了湿法处理工艺的频繁关断，影响工作效率。

基于此，本申请旨在提出一种湿法处理装置，改善处理液下落过程中产生的气泡问题。

本申请提出的湿法处理装置用于处理半导体基材，所述装置包括：

容纳处理所述半导体基材所需处理液的第一储液槽；

容纳从所述第一储液槽顶部溢出的处理液的第二储液槽；

所述第一储液槽具有导流部，所述导流部配置为：在所述第一储液槽内的处理液溢出时沿着倾斜方向流入所述第二储液槽内，所述倾斜方向与所述第一储液槽的深度方向不平行。

可以理解地，通过设置导流部，使得第一储液槽内的处理液溢出时沿着倾斜方向流入第二储液槽内，减轻或避免了处理液从第一储液槽顶部溢出下落到第二储液槽的过程中产生的气泡问题，有效地改善了半导体基材的湿法处理效果，降低了产品缺陷，使得最终产品良率获得提高。

在本申请实施例中，所述第一储液槽用于容纳并处理所述半导体基材。所述导流部的设置位置不会对半导体基材的处理及移动造成任何阻碍。

所述半导体基材包括但不限于半导体晶圆。

所述湿法处理装置对所述半导体基材进行的湿法处理不限于清洁作业；还可以包括剥除作业、蚀刻作业等，其中，在所述处理液与待蚀刻或待去除的膜或其它材料发生化学反应。所述处理液例如包括：清洗用水或液体化学品(如酸液)。在一具体实施例中，所述湿法处理装置例如为化学浴。

作为一种应用场景，所述湿法处理装置应用于三维存储器(例如，3D NAND闪存)的制备过程中；所述湿法处理装置用于去除所述三维存储器制备过程中产生的栅极氧化层；所述处理液包括缓冲氧化蚀刻溶液(Buffered Oxide Etch，BOE)。

在本申请实施例中，所述第一储液槽可以位于所述第二储液槽内。具体地，所述第一储液槽可以为所述湿法处理装置的内槽，所述第二储液槽可以为所述湿法处理装置的外槽，所述第二储液槽环绕所述第一储液槽设置。

应当理解，本申请提出的通过导流部改善湿法处理装置气泡问题的发明构思，并不局限于适用在第一储液槽为内槽、第二储液槽为外槽的情况；例如，在处理液仅沿第一储液槽顶部的固定方向溢出的情况下，所述第二储液槽也可以沿所述固定方向与所述第一储液槽并列临近设置。在处理液需要从较高位置溢出并下落到较低位置的应用场景中，均可利用本申请提出的湿法处理装置中的导流部改善处理液的气泡问题。

所述第一储液槽包括底部和环状侧部，所述底部和环状侧部围成容纳所述处理液的容纳腔；所述导流部安装于所述环状侧部之上。

下面，结合图2和图3示出的两种湿法处理装置的具体结构，再对本申请作进一步详细解释。

图2为本实用新型一实施例提供的湿法处理装置的结构示意图。如图所示，所述装置包括：第一储液槽(内槽)21，第二储液槽(外槽)22；所述第一储液槽21配置为容纳半导体基材以及处理所述半导体基材所需处理液，所述第二储液槽22配置为容纳从所述第一储液槽21顶部溢出的处理液；所述第一储液槽21包括底部和环状侧部，所述底部和环状侧部围成容纳所述处理液的容纳腔；所述第一储液槽21具有导流部212，所述导流部212位于所述环状侧部之上，具体与环状侧部一体成型，所述环状侧部不垂直于所述底部。

处理液从所述第一储液槽21顶部溢出，下落至所述第二储液槽22；所述第一储液槽21具有第一工作液位，所述第一工作液位为所述装置工作时所述第一储液槽顶部处理液的溢出液面位置；所述第二储液槽具有第二工作液位，所述第二工作液位为所述装置工作时所述第二储液槽内处理液的液面位置；所述第二工作液位低于所述第一工作液位，并且二者之间具有高度差h。由于所述导流部212的存在，第一储液槽21内的处理液溢出时不会经历高度h的自由落体直接撞击在所述第二储液槽22的较低的液面上，而是沿所述导流部212提供的倾斜方向缓缓流入第二储液槽22内，大大降低了气泡产生的概率；进而降低了处理半导体基材的第一储液槽21内出现气泡的概率，尤其是降低气泡在所述半导体基材与第一储液槽21内的支撑部件211接触的位置处贴附的概率，降低了产品缺陷。

作为一种具体实施方式，可以将第一储液槽21的环状侧部由现有的垂直于所述底部的结构改变为高度逐渐变化的倾斜结构；即所述环状侧部朝向所述第一储液槽21内部的一面用于围成容纳所述处理液的容纳腔；而所述环状侧部朝向所述第一储液槽21外部的一面作为导流面，构成导流部，以将溢出的处理液导流至所述第二储液槽22内。如此，在无需增加任何部件的情况下，将第一储液槽的环状侧部改造为兼具导流部的功能使用。

当然，本申请实施例也不排除不是直接改变第一储液槽的环状侧部的角度设置，而是重新构建具有特殊形状的、一体成型的导流部与环状侧部的情况。例如，所述环状侧部可以如同现有技术一样垂直于所述底部设置，从而为第一储液槽提供规则形状(如圆柱形)的容纳腔，而所述导流部具有倾斜方向的导流面，二者截面构成类三角形形状。又如，所述导流部与所述环状侧部均不垂直于所述底部，但二者与所述底部之间的夹角不同；作为一种具体实施方式，所述导流部可以具有不垂直于所述底部的斜面形状，而所述环状侧部可以具有弧面形状。应当理解，所述导流部与所述环状侧部一体成型所构成的结构，可以具有非均匀的厚度。

图3为本实用新型另一实施例提供的湿法处理装置的结构示意图。如图所示，所述装置包括：第一储液槽(内槽)31，第二储液槽(外槽)32；所述第一储液槽31配置为容纳半导体基材以及处理所述半导体基材所需处理液，所述第二储液槽32配置为容纳从所述第一储液槽31顶部溢出的处理液；所述第一储液槽31包括底部和环状侧部，所述底部和环状侧部围成容纳所述处理液的容纳腔；所述环状侧部垂直于所述底部；所述第一储液槽31具有导流部312。

处理液从所述第一储液槽31顶部溢出，下落至所述第二储液槽32，所述第一储液槽31的第一工作液位与所述第二储液槽32的第二工作液位之间具有高度差h。通过在所述第一储液槽31的环状侧部之上增设导流部312，以避免处理液溢出时经历高度h的自由落体直接撞击在所述第二储液槽32的较低的液面上，降低了气泡产生的概率；进而降低了处理半导体基材的第一储液槽31内出现气泡的概率，尤其是降低气泡在所述半导体基材与第一储液槽31内的支撑部件311接触的位置处贴附的概率，降低了产品缺陷。

作为一种具体实施方式，所述导流部312与所述环状侧部可拆卸连接。所述导流部312具体为从所述第一储液槽31的外壁向所述第二储液槽32的所述第二工作液位延伸的导流板，所述导流板的导流面的高度沿所述第一储液槽31至所述第二储液槽32的方向降低。如此，可以在已有湿法处理装置的基础上加装导流部，进行改造，无需重新生产制造或重新购置湿法处理装置，因而也具有广阔的应用前景。

所述导流部与所述环状侧部可以固定连接，也可以活动连接。

在本实施例中，所述导流部的表面材质与所述第一储液槽和/或所述第二储液槽的内表面材质相同。可以理解地，增设的所述导流部应当具有防止处理液腐蚀的表面，以避免在长期使用过程中导流部受到损害。作为一种具体实施方式，所述导流部的表面具有涂层，所述涂层为具有防处理液腐蚀功能的涂层。

所述第一储液槽31的第一工作液位与所述第二储液槽32的第二工作液位之间具有高度差h；所述导流部的底端位于第一高度，所述第一高度位于所述第二工作液位以上的h/10处至所述第二储液槽32的底面之间。作为一种具体实施方式，如图3所示，所述导流部312的底端与所述第二储液槽32的第二工作液位相平。

图2和图3分别示出了两种导流部形状，即所述导流部具有导流面，所述导流面为平面或弧面。应当注意，本申请实施例并不局限于，图2对应实施例中所述导流部212具有平面的导流面，图3对应实施例中所述导流部312具有弧面的导流面；图2与图3中导流部的形状仅为示意性说明，在实际应用中，可以根据实际情况对所述环状侧部或所述导流板的形状作出改变，以最大可能地满足减少气泡产生的需求。

在一特殊实施例中，所述导流面可以为螺旋状。从所述第一储液槽内溢出的所述处理液可以沿所述导流面以螺旋线下落，并最终以倾斜方向流入所述第二储液槽内。

在一实施例中，所述导流面的形状为弧面，所述弧面的切面与水平面之间的夹角沿所述第一储液槽至所述第二储液槽的方向减小。如此，所述处理液在从所述第一储液槽顶部溢出后的流动过程中逐渐减缓下落速度，并且逐渐减小进入第二储液槽内处理液的冲入角度，从而更为有效地减少气泡的产生。

在一实施例中，所述导流面的形状为弧面，所述弧面的底部的切面平行于水平面。如此，处理液以平行第二储液槽内处理液液面的方向冲入第二处理槽内，有效减少气泡的产生。

在一实施例中，所述导流部的两端分别与所述第一储液槽的顶部、底部齐平；或者，所述导流部的一端与所述第一储液槽的顶部齐平，另一端与所述第一储液槽的顶部、底部均存在间隔。

如图2和图3所示，本申请实施例提出的湿法处理装置还可以包括：连通所述第一储液槽与所述第二储液槽的回流部件24/34，所述回流部件24/34将所述第二储液槽22/32内容纳的处理液传输至所述第一储液槽21/31。进一步地，所述回流部件包括以下至少之一：回流通道241/341、回流泵242/342、加热器243/343、过滤器244/344。

通过所述回流部件，将第二储液槽内的处理液传输至第一储液槽内，从而完成处理液的循环过程。所述回流部件中可以通过所述回流泵为处理液的流动提供动力；可以通过所述加热器改变处理液的温度，进而为半导体基材的湿法处理反应提供适合温度；可以通过所述过滤器进一步过滤处理液中的气泡，从而保证处理效果。通过所述导流部与所述过滤器配合使用，基本上可以避免处理半导体基材的第一储液槽内出现气泡，从而保障了半导体基材的湿法处理效果；此外，由于导流部的设置，有效地延长了过滤器的使用寿命，降低了过滤器的更换频率。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种湿法处理装置，所述装置用于处理半导体基材，其特征在于，所述装置包括：

容纳处理所述半导体基材所需处理液的第一储液槽；

容纳从所述第一储液槽顶部溢出的处理液的第二储液槽；

所述第一储液槽具有导流部，所述导流部配置为：在所述第一储液槽内的处理液溢出时沿着倾斜方向流入所述第二储液槽内，所述倾斜方向与所述第一储液槽的深度方向不平行。

2.根据权利要求1所述的湿法处理装置，其特征在于，所述第一储液槽包括底部和环状侧部，所述底部和环状侧部围成容纳所述处理液的容纳腔；

所述导流部安装于所述环状侧部之上。

3.根据权利要求2所述的湿法处理装置，其特征在于，所述导流部与环状侧部一体成型，所述环状侧部不垂直于所述底部。

4.根据权利要求2所述的湿法处理装置，其特征在于，所述环状侧部垂直于所述底部。

5.根据权利要求4所述的湿法处理装置，其特征在于，所述导流部与环状侧部可拆卸连接。

6.根据权利要求1所述的湿法处理装置，其特征在于，所述导流部的两端分别与所述第一储液槽的顶部、底部齐平；或者，

所述导流部的一端与所述第一储液槽的顶部齐平，另一端与所述第一储液槽的顶部、底部均存在间隔。

7.根据权利要求1所述的湿法处理装置，其特征在于，所述第一储液槽位于所述第二储液槽内。

8.根据权利要求1所述的湿法处理装置，其特征在于，所述导流部具有导流面，所述导流面为平面或弧面。

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