CN215008160U - 一种处理槽 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种处理槽，包括：槽体，所述槽体具有凹槽，所述凹槽包括底壁和至少两个相对设置的侧壁，并用于容纳液体；以及第一气体鼓泡器件，所述第一气体鼓泡器件靠近所述两个侧壁中的一个，所述第一气体鼓泡器件包括至少一个鼓泡孔，所述鼓泡孔的出气方向背离所述第一气体鼓泡器件所靠近的侧壁。该处理槽可用于清洗晶圆，且清洗效率高。

Description

一种处理槽

技术领域

本实用新型涉及半导体制造工艺的设备，更具体的，涉及一种处理槽。

背景技术

在半导体制造领域中，半导体清洗工艺一直是半导体制程中至关重要的步骤之一。目前来说，半导体清洗工艺多种多样，大体包括湿式清洗和干式清洗两种。由于其实际的清洗效果及生产可行性，目前市面上湿式清洗占主流地位。

湿式清洗工艺通常采用槽式湿法清洗设备，包括溢流型清洗技术和喷淋式清洗技术，整个清洗设备由多个处理槽组成。在清洗工艺过程中晶片整体浸泡在充满化学溶液的处理槽内，化学溶液定期更换，以保证处理槽的清洁，从而保证产品的质量。例如在半导体工艺中，需要用超纯的去离子水，来保证在工艺处理过程中没有任何离子杂质对晶圆造成影响。

随着半导体器件工艺技术的关键尺寸不断缩小，使得清洗的工艺窗口变窄，要满足清洗效率并同时做到尽量少的表面刻损和结构损坏变得十分不容易。传统的批式处理方法已经越来越无法适应湿式清洗的实际应用，例如靠近清洗槽侧壁的液体流速较慢，进而清洗效果差，化学清洗作用时间比较长。特别地，具有深孔和深沟的晶片需要延长清洗周期或者时间，所以如何提高清洗效率和清洗效果是半导体清洗设备行业一直以来的需要解决的问题。

实用新型内容

本实用新型提供了一种处理槽，包括：槽体，所述槽体具有凹槽，所述凹槽包括底壁和至少两个相对设置的侧壁，并用于容纳液体；以及第一气体鼓泡器件，所述第一气体鼓泡器件靠近所述两个侧壁中的一个，所述第一气体鼓泡器件包括至少一个鼓泡孔，所述鼓泡孔的出气方向背离所述第一气体鼓泡器件所靠近的侧壁。

在一个实施方式中，该处理槽还包括第二气体鼓泡器件，所述第二气体鼓泡器件靠近所述两个侧壁中的另一个，所述第二气体鼓泡器件包括至少一个鼓泡孔，所述鼓泡孔的出气方向背离所述第二气体鼓泡器件所靠近的侧壁。

在一个实施方式中，所述第一气体鼓泡器件和所述第二气体鼓泡器件靠近所述底壁。

在一个实施方式中，所述处理槽还包括晶舟，所述晶舟用于将待清洗的晶圆以晶圆表面平行于所述鼓泡孔的出气方向的形式放入所述凹槽。

在一个实施方式中，所述槽体包括设置于所述底壁的排液口。

在一个实施方式中，所述槽体为溢流槽，所述溢流槽具有允许凹槽中的液体从所述槽体溢出的上缘。

在一个实施方式中，所述处理槽还包括：供液器件，所述供液器件用于向所述凹槽中供应所述液体。

在一个实施方式中，所述凹槽的底部、中部和上部分别设置有所述供液器件。

在一个实施方式中，所述第一气体鼓泡器件是鼓泡板，所述鼓泡板上阵列地设置有多个鼓泡孔。

本实用新型提供的处理槽，通过在槽体中增加气体鼓泡器件，可通过鼓泡孔释放气体到清洗槽内，继而可以改善槽体中靠近侧壁处的清洗效果，提高深孔或者深沟晶片的去离子水置换率，进而缩短了清洗时间，提高了每小时的出片量。

此外，根据一个实施方式的处理槽可以适用于湿法刻蚀工艺，提高湿法刻蚀一致性。此外，本实用新型提供的处理槽的结构简单，造价较低，使得整套设备的制造成本以及改制成本较低。

本实用新型提供的处理槽，克服了槽体上部清洗效果不佳的问题，提高了清洗液的置换率，节省了清洗时间和提高了晶片的清洗质量。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是根据本实用新型实施例的处理槽的示意性结构图；

图2是图1中A处的放大图；以及

图3是图1的俯视图。

具体实施方式

为了更好地理解本实用新型，将参考附图对本实用新型的各个方面做出更详细的说明。应理解，这些详细说明只是对本实用新型的示例性实施方式的描述，而非以任何方式限制本实用新型的范围。在说明书全文中，相同的附图标号指代相同的元件。表述“和/或”包括相关联的所列项目中的一个或多个的任何和全部组合。

应注意，在本说明书中，第一、第二、第三等的表述仅用于将一个特征与另一个特征区分开来，而不表示对特征的任何限制。

在附图中，为了便于说明，已稍微调整了部件的厚度、尺寸和形状。附图仅为示例而并非严格按比例绘制。例如，槽口的尺寸、深度或者鼓泡板设置的位置等并非是按实际生产的比例。如在本文中使用的，用语“大致”、“大约”以及类似的用语用作表近似的用语，而不用作表程度的用语，并且旨在说明将由本领域普通技术人员认识到的、测量值或计算值中的固有偏差。

还应理解的是，用语“包括”、“包括有”、“具有”、“包含”和/或“包含有”，当在本说明书中使用时表示存在所陈述的特征、元件和/或部件，但不排除存在或附加有一个或多个其它特征、元件、部件和/或它们的组合。此外，当诸如“...中的至少一个”的表述出现在所列特征的列表之后时，修饰整个所列特征，而不是修饰列表中的单独元件。此外，当描述本实用新型的实施方式时，使用“可”表示“本实用新型的一个或多个实施方式”。并且，用语“示例性的”旨在指代示例或举例说明。

除非另外限定，否则本文中使用的所有措辞(包括工程术语和科技术语)均具有与本实用新型所属领域普通技术人员的通常理解相同的含义。还应理解的是，除非本实用新型中有明确的说明，否则在常用词典中定义的词语应被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义一致的含义，而不应以理想化或过于形式化的意义解释。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。另外，除非明确限定或与上下文相矛盾，否则本实用新型所记载的方法中包含的具体步骤不必限于所记载的顺序，而可以任意顺序执行或并行地执行。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

图1所示，本实用新型提供了一种处理槽1000，该处理槽1000包括槽体100和第一气体鼓泡器件200。

槽体100包括凹槽110，凹槽110包括底壁101和至少两个相对设置的侧壁102～103。参考图1和图3，凹槽110的多个侧壁在水平面内可以是矩形框，也可以是其他形状。凹槽110的多个侧壁作为一个整体时，还可包括例如弧形侧壁。第一侧壁102和第二侧壁103中的每个都可以是从整体侧壁中划分出的一部分，第一侧壁102和第二侧壁103在水平面内相对设置。凹槽110用于容纳液体。进一步地，凹槽110中适于放入晶圆2。凹槽110中容纳的液体可以是用于是用于清洗晶圆2的液体，例如去离子水。

参考图1和图2，第一气体鼓泡器件200设置于凹槽110中，具体地，靠近第一侧壁102而远离第二侧壁103。第一气体鼓泡器件200与第二侧壁103之间具有较大的间隔，该间隔用于放置晶圆2的至少一部分。第一气体鼓泡器件200可以平行于第一侧壁102或者与第一侧壁102构成夹角，呈斜坡式设置。第一气体鼓泡器件200的形状和设置姿态可基于需求而设置。例如，第一气体鼓泡器件200在竖直面内具有一定的弧形。

第一气体鼓泡器件200包括至少一个鼓泡孔201，鼓泡孔201的出气方向背离第一气体鼓泡器件200所靠近的第一侧壁102。示例性地，多个鼓泡孔201的出气方向大致平行。示例性地，多对鼓泡孔201中每一对的出气方向以一定的夹角汇聚。

示例性地，第一气体鼓泡器件200靠近底壁101。进一步地，可以与凹槽110的底壁101贴合接触。这样设置，鼓泡孔201可位于凹槽110的底部，继而当凹槽110中盛放液体时，自鼓泡孔201排除的气体可在竖直方向上在液体中途径更长的路径。

若利用本申请提供的处理槽100清洗晶圆2时，凹槽110中可以先设置为没有液体或少量液体。然后将晶圆2移动到凹槽110中。示例性地，晶圆2可控地被放入凹槽110中，例如晶圆2的晶圆表面沿竖直方向放置，且晶圆2沿竖直方向移动。

示例性地，可利用外部装置向凹槽110中注入液体。液体的液面自底壁101向上不断上涨，继而液体浸泡第一气体鼓泡器件200，液体还可至少浸泡了晶圆2的底部。第一气体鼓泡器件200通过鼓泡孔201向凹槽110中通入气体。由于凹槽110中的液体淹没了鼓泡孔201，因此鼓泡孔201排除的气体在液体中沿出气方向吹出一定距离后，会破碎为气泡进而大致以背离重力的方向从液体中浮出。

在凹槽110中的液面由下向上的过程中，液体具有由下向上的流动。不过在凹槽110的各个侧壁102～103处的液体受到摩擦力等外力的作用，使得贴近各侧壁102～103液体的流速会低于凹槽110芯部位置的液体的流速。通常情况下，流速较低的液体对晶圆2的冲刷效果会降低。尤其是晶圆2的半导体结构具有深沟、深孔结构时，这些深沟、深孔内部残留的物质较难被冲洗出来。

本申请提供的处理槽1000，通过设置了靠近第一侧壁102的第一气体鼓泡器件200，可以向第一侧壁102附近的液体中吹入气体。第一气体鼓泡器件200各个鼓泡孔201吹出的气体沿出气方向吹扫晶圆2的贴近第一侧壁102的部分，并且这些气体搅动液体，进而提高对晶圆2中半导体结构的清洗效率和效果，降低了清洗时间，提升了处理槽1000的每小时晶圆产出速度(WPH)。

随着液体完全浸泡晶圆2，晶圆2的顶部位置也得到清洗。通常晶圆2底部位置处的液体流动地更快，而顶部的液体流动地较慢。随着第一气体鼓泡器件200排出的气体上升，晶圆2顶部位置处的液体也得到搅动，进而能更好地清洗晶圆2的顶部位置。示例性地，可以使凹槽110内的晶圆2更换姿态，例如转动晶圆2或者取出后重新放入。使得晶圆2的其他部分靠近第一气体鼓泡器件200。

在示例性实施方式中，处理槽1000还包括第一供液器件301。第一供液器件301用于向凹槽110中供液。第一供液器件301设置于凹槽110的底部，可以使凹槽110从底部接收到液体并使液面不断上升，而且有利于使液体内的暗流的方向由下向上。从晶圆2上冲刷出来的杂质碎片、残留的化学药剂等由于暗流的作用而由下向上运动。在一些实施方式中，第一供液器件301可以与槽体100制作为一体。

示例性地，槽体100被配置为溢流槽。槽体100包括上缘120，上缘120不一定是槽体100的最高处。例如，可在第一侧壁102的上部开口以作为上缘120。上缘120用于使凹槽110内的液体从槽体100溢出。凹槽110内的液体携带着从晶圆2上冲刷出的杂质、化学药剂等在上缘120处溢出槽体100，有助于保证凹槽110内的液体比较纯净。

此外可选的，处理槽1000还可包括第二供液器件和第三供液器件(未示出)。第一供液器件301、第二供液器件和第三供液器件分别设置于处理槽1000的底部、中部和上部，保证处理槽1000的底部、中部和上部可以持续不断地接收到液体。

在示例性实施方式中，处理槽1000还包括第二气体鼓泡器件400。第二气体鼓泡器件400与第一气体鼓泡器件200相对设置，具体地，第二气体鼓泡器件400靠近第二侧壁103。第一气体鼓泡器件200和第二气体鼓泡器件400之间具有间隔，该间隔用于放置晶圆2的至少一部分。

示例性地，第二气体鼓泡器件400可靠近底壁101，进一步地，第二气体鼓泡器件400可以与凹槽110的底壁101贴合接触。第二气体鼓泡器件400可以平行于侧壁103或者与侧壁103构成夹角，呈斜坡式设置。具体地，第二气体鼓泡器件400可以与第一气体鼓泡器件200对称设置。

第二气体鼓泡器件400包括至少一个鼓泡孔(未示出)，第二气体鼓泡器件400的鼓泡孔的出气方向背离第二气体鼓泡器件400所靠近的第二侧壁103。具体地，两个气体鼓泡器件200/400的鼓泡孔的出气方向平行。当凹槽110中的液体浸没两个气体鼓泡器件200/400后，两个气体鼓泡器件200/400排出的气体在液体中可以汇合，也可以具有一定间距就分别破碎为向上升起的气泡。通过设置两个气体鼓泡器件200/400，可以一次性从两个方向利用气体吹扫晶圆2，使得晶圆2的边缘被清洗的更加彻底，且提升清洗效率，减少工作时间。

本申请实施方式的处理槽1000用于清洗晶圆2，此时第一供液器件301可用于供应去离子水，第一气体鼓泡器件200用于输出氮气。在具体操作时，氮气受例如气泵控制而通过鼓泡孔201释放到凹槽110内并形成氮气气泡，氮气气泡在去离子水中上升爆裂，实现对晶圆2表面的污物的更高效地去除。

在示例性实施方式中，处理槽1000还包括晶舟500。晶舟500用于将待清洗的晶圆2以晶圆表面平行于鼓泡孔201的出气方向的形式放入凹槽110。晶舟500可以用于支撑晶圆2的外周，还可承载多个晶圆2并一同移动。

在示例性实施方式中，第一气体鼓泡器件200是鼓泡板，鼓泡板上阵列地设置有多个鼓泡孔。鼓泡板受进气管和气泵等装置的控制，可以比较均匀的释放气泡。第一气体鼓泡器件200外接的气源可以是氮气。氮气的性质比较稳定，可以避免晶圆2的半导体结构在清洗时发生变化。鼓泡孔201的出气方向平行于晶圆表面，气泡在溶液中上升爆裂，完成对晶圆表面的污物的去除。示例性地，鼓泡板设置为贴合第一侧壁102或第二侧壁103。

在本实施方式中，鼓泡板沿长度方向的截面形状为四边形，在一些实施方式中，鼓泡板的截面形状可依据槽体100的形状或者晶圆放置的位置而设置形状。鼓泡板能够放在凹槽110底部，以对凹槽中所有的晶圆释放均匀的氮气泡。

在示例性实施方式中，鼓泡孔201的出气方向平行于晶圆方向。第一气体鼓泡器件200可包括平行于第一侧壁102的部分，位于该部分的鼓泡孔的出气方向可为水平方向，即朝向相对的第二侧壁103。示例性地，第二气体鼓泡器件400平行于第二侧壁103，其上的鼓泡孔的出气方向为水平方向，朝向相对的第一侧壁102。

在示例性实施方式中，处理槽1000包括设置于底壁101的排液口(未示出)，当清洗结束后可以通过打开排液口将液体快速排出。排空的凹槽110可用于下一次清洗。排液口还可用与排出使用时间过长的液体，保证清洗效果。

本实用新型提供的处理槽可以用于清洗晶圆，能够将晶圆靠近侧壁的部分清洗干净，还可以提高处理槽上部的清洗效果，提高深孔或者深沟晶片的去离子水置换率，进而缩短了清洗时间，提高了每小时的出片量。也可用于其他的湿法处理工艺，使用时生成的气泡可以用于搅动液体，提高不同区域液体的置换率。

以上描述仅为本实用新型的较佳实施方式以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本实用新型中所涉及的保护范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述技术构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本实用新型中的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (9)

1.一种处理槽，其特征在于，包括：

槽体，所述槽体具有凹槽，所述凹槽包括底壁和至少两个相对设置的侧壁，并用于容纳液体；以及

第一气体鼓泡器件，所述第一气体鼓泡器件靠近所述两个侧壁中的一个，所述第一气体鼓泡器件包括至少一个鼓泡孔，所述鼓泡孔的出气方向背离所述第一气体鼓泡器件所靠近的侧壁。

2.根据权利要求1所述的处理槽，其特征在于，所述处理槽还包括第二气体鼓泡器件，所述第二气体鼓泡器件靠近所述两个侧壁中的另一个，所述第二气体鼓泡器件包括至少一个鼓泡孔，所述鼓泡孔的出气方向背离所述第二气体鼓泡器件所靠近的侧壁。

3.根据权利要求2所述的处理槽，其特征在于，所述第一气体鼓泡器件和所述第二气体鼓泡器件靠近所述底壁。

4.根据权利要求1所述的处理槽，其特征在于，所述处理槽还包括晶舟，所述晶舟用于将待清洗的晶圆以晶圆表面平行于所述鼓泡孔的出气方向的形式放入所述凹槽。

5.根据权利要求1所述的处理槽，其特征在于，所述槽体包括设置于所述底壁的排液口。

6.根据权利要求1所述的处理槽，其特征在于，所述槽体为溢流槽，所述溢流槽具有允许凹槽中的液体从所述槽体溢出的上缘。

7.根据权利要求1所述的处理槽，其特征在于，所述处理槽还包括：

供液器件，所述供液器件用于向所述凹槽中供应所述液体。

8.根据权利要求7所述的处理槽，其特征在于，所述凹槽的底部、中部和上部分别设置有所述供液器件。

9.根据权利要求1所述的处理槽，其特征在于，所述第一气体鼓泡器件是鼓泡板，所述鼓泡板上阵列地设置有多个鼓泡孔。

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