CN215813737U - 供液装置及半导体处理机台 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种供液装置及半导体处理机台。所述供液装置包括：第一储液槽，用于容纳第一处理液，所述第一储液槽包括槽体进口、槽体出口和槽体回流口，所述槽体出口用于将所述第一储液槽中的所述第一处理液传输至晶圆处理腔室，所述槽体回流口用于接收所述晶圆处理腔室排出的残液；监控结构，连接所述第一储液槽，用于判断所述第一储液槽内的所述第一处理液的实际浓度是否低于第一预设值，若是，则通过所述槽体进口向所述第一储液槽补充预设浓度的第一处理液，所述预设浓度高于所述实际浓度。本实用新型提高了半导体处理机台的产能，并减少了所述第一处理液的损耗。

Description

供液装置及半导体处理机台

技术领域

本实用新型涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种供液装置及半导体处理机台。

背景技术

随着平面型闪存存储器的发展，半导体的生产工艺取得了巨大的进步。但是最近几年，平面型闪存的发展遇到了各种挑战：物理极限、现有显影技术极限以及存储电子密度极限等。在此背景下，为解决平面闪存遇到的困难以及追求更低的单位存储单元的生产成本，各种不同的三维(3D)闪存存储器结构应运而生，例如3D NOR(3D或非)闪存和3D NAND(3D与非)闪存。

其中，3D NAND存储器以其小体积、大容量为出发点，将储存单元采用三维模式层层堆叠的高度集成为设计理念，生产出高单位面积存储密度、高效存储单元性能的存储器，已经成为新兴存储器设计和生产的主流工艺。

光刻是3D NAND存储器等半导体结构制造过程中的重要步骤之一。而光刻过程中经常需要使用化学处理液来去除光阻层，并在半导体处理机台内进行，供液装置用于向半导体处理机台提供化学处理液。为了确保半导体制程的顺利进行，经常需要停机对供液装置内的化学处理液进行更换。更换化学处理液的时间通常较长，从而降低了半导体处理机台的产能，延长了半导体结构的生产周期。

因此，如何提高半导体处理机台的产能，缩短半导体结构的生产周期，是当前亟待解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型提供一种供液装置及半导体处理机台，用于解决由于现有的供液装置更换处理液的时间较长的问题，以提高具有所述供液装置的半导体机台的产能。

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种供液装置，包括：

第一储液槽，用于容纳第一处理液，所述第一储液槽包括槽体进口、槽体出口和槽体回流口，所述槽体出口用于将所述第一储液槽中的所述第一处理液传输至晶圆处理腔室，所述槽体回流口用于接收所述晶圆处理腔室排出的残液；

监控结构，连接所述第一储液槽，用于判断所述第一储液槽内的所述第一处理液的实际浓度是否低于第一预设值，若是，则通过所述槽体进口向所述第一储液槽补充预设浓度的第一处理液，所述预设浓度高于所述实际浓度。

可选的，还包括：

循环管路，所述循环管路包括沿所述第一处理液的流动方向排布的第一端口、第二端口、第三端口和第四端口，所述第一端口用于与所述槽体出口连通，所述第二端口用于与所述晶圆处理腔室的腔室进口连通，所述第三端口用于与所述晶圆处理腔室的腔室出口连通，所述第四端口用于与所述槽体回流口连通。

可选的，所述监控结构包括：

浓度计，设置于所述循环管路中，用于测量所述第一处理液的实际浓度。

可选的，所述浓度计设置于所述循环管路的所述第一端口与所述第二端口之间，用于测量自所述槽体出口流出的所述第一处理液的浓度。

可选的，还包括：

加热器，设置于所述循环管路的所述第一端口与所述第二端口之间，用于对所述第一处理液加热。

可选的，所述浓度计设置于所述加热器与所述第一端口之间的所述循环管路中。

可选的，还包括：

第一阀门，位于所述槽体进口处，用于控制所述槽体进口的开闭。

可选的，所述监控结构还包括：

控制器，连接所述浓度计和所述第一阀门，用于判断所述浓度计测量得到的所述第一处理液的所述实际浓度是否低于所述第一预设值，若是，则控制所述第一阀门开启。

可选的，所述控制器还用于判断所述浓度计测量得到的所述第一处理液的实际浓度是否高于第二预设值，若是，则控制所述第一阀门关闭，所述第二预设值大于所述第一预设值。

可选的，所述第一储液槽还包括排放口，所述排放口用于将所述第一储液槽中的所述第一处理液排出至外界。

可选的，还包括：

第二阀门，位于所述排放口处，用于控制所述排放口是否开启。

可选的，所述控制器连接所述第二阀门，用于判断所述浓度计测量得到的所述第一处理液的所述实际浓度是否低于所述第一预设值，若是，则控制所述第二阀门开启。

可选的，所述监控结构还包括：

计时器，连接所述控制器，用于判断所述第二阀门的开启时间是否达到预设时间，若是，则通过所述控制器关闭所述第二阀门、并开启所述第一阀门。

可选的，还包括：

第二储液槽，用于容纳第二处理液，所述第二处理液与所述第一处理液混合后传输至所述晶圆处理腔室。

为了解决上述问题，本实用新型还提供了一种半导体处理机台，包括：

晶圆处理腔室，用于对晶圆进行处理；

如上述任一项所述的供液装置，用于向所述晶圆处理腔室传输第一处理液并回收所述晶圆处理腔室排出的残液。

本实用新型提供的供液装置及半导体处理机台，通过在供液装置中设置监控结构，所述监控结构在判断所述第一储液槽内的所述第一处理液的实际浓度低于第一预设值时，通过所述槽体进口向所述第一储液槽补充预设浓度的第一处理液，所述预设浓度高于所述实际浓度，即通过所述监控结构的实时反馈调节使得所述第一储液槽中的所述第一处理液的实际浓度能够维持在所述第一预设值以上，节省了更换所述第一储液槽中的所述第一处理液的时间，确保了所述半导体处理机台内的半导体处理制程持续、稳定的进行，间接提高了半导体处理机台的产能，并减少了所述第一处理液的损耗。

附图说明

附图1是本实用新型具体实施方式中供液装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型提供的供液装置及半导体处理机台的具体实施方式做详细说明。

光刻是半导体制程中的重要步骤。在光刻过程中，需要在晶圆表面形成图案化的光阻层，然后将光阻层中的图案向下转移，之后需要去除光阻层。当前去除光阻层主要是采用由供液装置提供的H₂SO₅溶液，且光阻层去除工艺结束之后产生的废液再回流至所述供液装置，实现循环使用。H₂SO₅溶液由供液装置内的SPM溶液(即H₂O₂溶液与H₂SO₄溶液的混合溶液)反应得到。但是，H₂O₂溶液会分解产生H₂O，H₂O₂溶液与H₂SO₄溶液反应生成H₂SO₅溶液的过程中也会产生水，这就会导致回流至所述供液装置中的H₂SO₄溶液浓度降低，进而导致所述供液装置内的H₂SO₄溶液浓度降低。为了确保光阻层去除工艺的顺利进行，执行若干次(例如6次)光阻层去除工艺之后，需要更换所述供液装置中的H₂SO₄溶液。当前换酸的工艺时将所述供液装置内的H₂SO₄溶液全部排空之后再注入新的H₂SO₄溶液。整个换酸过程耗时较长，降低了机台产率。而且，由于需要将所述供液装置内的H₂SO₄溶液全部排空之后再注入新的H₂SO₄溶液，从而造成了资源的浪费，也增大了半导体制程的成本。

为了提高半导体机台产能，本具体实施方式提供了一种供液装置，附图1是本实用新型具体实施方式中供液装置的结构示意图。如图1所示，所述供液装置，包括：

第一储液槽10，用于容纳第一处理液，所述第一储液槽10包括槽体进口、槽体出口101和槽体回流口102，所述槽体出口101用于将所述第一储液槽10中的所述第一处理液传输至晶圆处理腔室，所述槽体回流口102用于接收所述晶圆处理腔室排出的残液；

监控结构11，连接所述第一储液槽10，用于判断所述第一储液槽10内的所述第一处理液的实际浓度是否低于第一预设值，若是，则通过所述槽体进口向所述第一储液槽10补充预设浓度的第一处理液，所述预设浓度高于所述实际浓度。

具体来说，所述第一处理液可以是但不限于H₂SO₄溶液。所述第一储液槽10通过所述槽体进口接收来自于外界供应源的所述第一处理液。所述第一储液槽10中存储的所述第一处理液通过所述槽体出口101传输至所述晶圆处理腔室，以对所述晶圆处理腔室内的晶圆进行处理。所述残液包括未反应的所述第一处理液和产物，所述产物是指所述第一处理液与所述晶圆表面的处理层反应后产生的生成物。所述残液自所述晶圆处理腔室排出后可以先经过过滤处理，除去所述残液中的颗粒物等杂质，再传输至所述槽体回流口102，以回流至所述第一储液槽10，与所述第一储液槽10中来自于所述供应源中的所述第一处理液混合。

本具体实施方式通过在所述供液装置中增设所述监控结构11，实时监控所述第一储液槽10中的所述第一处理液的实际浓度，在所述第一储液槽10中的所述第一处理液的实际浓度低于所述第一预设值时，通过所述槽体进口向所述第一储液槽10补充来自于外界的所述供应源、且浓度为预设浓度的第一处理液，使得所述第一储液槽10内的所述第一处理液的浓度升高，从而确保所述晶圆处理腔室内的工艺制程持续、稳定的进行，缩短了所述第一处理液的更换时间，提高了接收所述供液装置供液的半导体机台的产能。

可选的，所述供液装置还包括：

第二储液槽16，用于容纳第二处理液，所述第二处理液与所述第一处理液混合后传输至所述晶圆处理腔室。

举例来说，所述第一储液槽10容纳的所述第一处理液可以为H₂SO₄溶液，所述第二储液槽16溶液的所述第二处理液为H₂O₂溶液。外界的供应源通过所述槽体进口向所述第一储液槽10传输H₂SO₄溶液。所述第一储液槽10内存储的H₂SO₄溶液通过所述槽体出口101输出，与所述第二储液槽16输出的所述H₂O₂溶液混合后，发生如下式(1)所示的化学反应：

H₂O₂+H₂SO₄→H₂SO₅+H₂O(1)

上式(1)反应生成的H₂SO₅传输至所述晶圆处理腔室后，与晶圆表面的光阻层(例如所述光阻层的材料为碳(C))发生如下式(2)所示的化学反应，以清洗去除所述晶圆表面的光阻层。

C+H₂SO₅→H₂SO₄+CO₂(2)

其中，H₂O₂易发生分解产生H₂O，H₂SO₅也易发生分解生成H₂SO₄和O₂。上式化学反应(1)产生的H₂O、上式化学反应(2)产生的H₂SO₄、未反应的H₂SO₅分解产生的H₂SO₄、以及H₂O₂分解产生的H₂O会回流至所述第一储液槽10，从而会导致所述第一储液槽10内整体的浓度(即所述实际浓度)降低。通过所述监控结构11实时监控所述第一储液槽10内的实际浓度，当所述实际浓度低于所述第一预设值时，则控制外界的所述供应源通过所述槽体进口向所述第一储液槽10补充H₂SO₄。

可选的，所述供液装置还包括：

循环管路12，所述循环管路12包括沿所述第一处理液的流动方向排布的第一端口、第二端口19、第三端口和第四端口，所述第一端口用于与所述槽体出口101连通，所述第二端口19用于与所述晶圆处理腔室的腔室进口连通，所述第三端口用于与所述晶圆处理腔室的腔室出口连通，所述第四端口用于与所述槽体回流口连通。

可选的，所述供液装置还包括：

加热器14，设置于所述循环管路12的所述第一端口与所述第二端口之间，用于对所述第一处理液加热。

图1中的箭头方向表示所述第一处理液在所述循环管路12中的流动方向。如图1所示，所述第一处理液自所述槽体出口101流出后，经所述第一端口进入所述循环管路12。所述循环管路12中设置有第一压力传感器13、加热器14和温度传感器15。所述第一压力传感器13用于检测流入所述循环管路12的所述第一处理液的压力。所述加热器14用于对所述循环管路12中的所述第一处理液进行加热，例如将所述第一处理液的温度加热至140℃。所述温度传感器15用于检测所述第一处理液的温度，减少因所述第一处理液的温度过高或者过低而对后续反应产生影响的风险。所述第二处理液自所述第二储液槽16流出后，也进入所述循环管路12，经所述循环管路12中的第二压力传感器17进行压力检测，确保所述第二处理液的压力在预设范围内之后，与所述第一处理液混合，形成混合溶液(例如H₂O₂与H₂SO₄的混合溶液)。所述混合溶液经所述循环管路12的所述第二端口19传输至所述晶圆处理腔室。所述晶圆处理腔室排出的残液经所述第三端口进入所述循环管路12，在所述循环管路12中经过处理结构20进行过滤等处理后，自所述循环管路12中的所述第四端口传输至所述第一储液槽10的所述槽体回流口102，回流至所述第一储液槽10。

可选的，所述监控结构11包括：

浓度计，设置于所述循环管路12中，用于测量所述第一处理液的实际浓度。

可选的，所述浓度计设置于所述循环管路12的所述第一端口与所述第二端口之间，用于测量自所述槽体出口流出的所述第一处理液的浓度。

可选的，所述浓度计设置于所述加热器14与所述第一端口之间的所述循环管路12中。

具体来说，所述浓度计设置于所述加热器14与所述第一端口之间的所述循环管路12中，所述第二储液槽16与所述循环管路12连通的第五端口位于所述加热器14的下游。将所述浓度计设置于所述加热器14与所述第一端口之间的所述循环管路12中，一方面可以避免由于所述加热器14加热后所述第一处理液的温度过高对所述浓度计造成损坏；另一方面还可以避免与所述第二处理液混合后浓度测量不准确的问题。

在其他示例中，所述浓度计还可以直接设置于所述第一储液槽10内。

可选的，所述供液装置还包括：

第一阀门，位于所述槽体进口处，用于控制所述槽体进口的开闭。

可选的，所述监控结构11还包括：

控制器，连接所述浓度计和所述第一阀门，用于判断所述浓度计测量得到的所述第一处理液的所述实际浓度是否低于所述第一预设值，若是，则控制所述第一阀门开启。

可选的，所述控制器还用于判断所述浓度计测量得到的所述第一处理液的实际浓度是否高于第二预设值，若是，则控制所述第一阀门关闭，所述第二预设值大于所述第一预设值。

举例来说，当位于所述循环管路12中的所述浓度计测量得到所述第一处理液的所述实际浓度低于所述第一预设值时，则向所述控制器发送补液信号，所述控制器在接收到所述补液信号之后，控制所述第一阀门开启，使得所述供应源中的所述第一处理液传输至所述第一储液槽10。由于所述供应源中的所述第一处理液的所述预设浓度高于所述实际浓度，因此，随着所述第一处理液的补充，所述第一储液槽10内的所述第一处理液的浓度逐渐升高。当所述浓度计检测到所述第一储液槽10内的所述第一处理液的浓度高于所述第二预设值时，则向所述控制器发送关闭信号，所述控制器在接收到所述关闭信号后，控制所述第一阀门关闭。所述第一预设值和所述第二预设值的具体数值，本领域技术人员可以根据所述晶圆处理腔室中所需进行的晶圆处理制程进行确定，本具体实施方式对此不做限定。

在一示例中，所述循环管路中还可以设置第三阀门18，所述第三阀门18用于控制所述第二储液槽16与所述循环管路12是否连通。当所述浓度计测量得到所述第一处理液的所述实际浓度低于所述第一预设值时，所述控制器还可以控制所述第三阀门18关闭，停止向所述循环管路12传输所述第二处理液，避免所述第二处理液的浪费。当所述浓度计测量得到所述第一处理液的所述实际浓度高于所述第二预设值时，所述控制器还可以控制所述第三阀门18开启，使得所述第二储液槽16中的所述第二处理液能够传输至所述循环管路12。

可选的，所述第一储液槽10还包括排放口，所述排放口用于将所述第一储液槽10中的所述第一处理液排出至外界。

可选的，所述供液装置还包括：

第二阀门，位于所述排放口处，用于控制所述排放口是否开启。

可选的，所述控制器连接所述第二阀门，用于判断所述浓度计测量得到的所述第一处理液的所述实际浓度是否低于所述第一预设值，若是，则控制所述第二阀门开启。

可选的，所述监控结构还包括：

计时器，连接所述控制器，用于判断所述第二阀门的开启时间是否达到预设时间，若是，则通过所述控制器关闭所述第二阀门、并开启所述第一阀门。

具体来说，当所述浓度计检测到所述第一处理液的实际浓度低于所述第一预设值时，先通过所述控制器控制所述第二阀门开启、所述第一阀门关闭，从而排出部分所述第一储液槽10中的低浓度(即所述实际浓度)的所述第一处理液至外界。然后，关闭所述第二阀门、开启所述第一阀门，在将高浓度(即所述预设浓度)的所述第一处理液补充至所述第一储液槽10。排出部分所述第一储液槽10中的低浓度的所述第一处理液，一方面可以减少所述第一储液槽10中的杂质含量；另一方面，还可以提高所述第一储液槽10中所述第一处理液浓度上升的速度，从而快速将所述第一储液槽10中的所述第一处理液的浓度调整至所述第二预设浓度之上。

本具体实施方式仅排出部分所述第一储液槽10中的所述第一处理液，减少了对环境的污染，而且减少了所述第一处理液的浪费。排出的所述第一处理液的具体的量，可以根据所述晶圆处理腔室中所需的所述第一处理液的浓度确定。例如，当所述晶圆处理腔室中所需的所述第一处理液的浓度较高时，可以增加所述第一处理液的排出量；当所述晶圆处理腔室中所需的所述第一处理液的浓度较低时，可以减少所述第一处理液的排出量。

不仅如此，本具体实施方式还提供了一种半导体处理机台，包括：

晶圆处理腔室，用于对晶圆进行处理；

如上述任一项所述的供液装置，用于向所述晶圆处理腔室传输第一处理液并回收所述晶圆处理腔室排出的残液。

本具体实施方式提供的供液装置及半导体处理机台，通过在供液装置中设置监控结构，所述监控结构在判断所述第一储液槽内的所述第一处理液的实际浓度低于第一预设值时，通过所述槽体进口向所述第一储液槽补充预设浓度的第一处理液，所述预设浓度高于所述实际浓度，即通过所述监控结构的实时反馈调节使得所述第一储液槽中的所述第一处理液的实际浓度能够维持在所述第一预设值以上，节省了更换所述第一储液槽中的所述第一处理液的时间，确保了所述半导体处理机台内的半导体处理制程持续、稳定的进行，间接提高了半导体处理机台的产能，并减少了所述第一处理液的损耗。

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 (15)

1.一种供液装置，其特征在于，包括：

第一储液槽，用于容纳第一处理液，所述第一储液槽包括槽体进口、槽体出口和槽体回流口，所述槽体出口用于将所述第一储液槽中的所述第一处理液传输至晶圆处理腔室，所述槽体回流口用于接收所述晶圆处理腔室排出的残液；

监控结构，连接所述第一储液槽，用于判断所述第一储液槽内的所述第一处理液的实际浓度是否低于第一预设值，若是，则通过所述槽体进口向所述第一储液槽补充预设浓度的第一处理液，所述预设浓度高于所述实际浓度。

2.根据权利要求1所述的供液装置，其特征在于，还包括：

循环管路，所述循环管路包括沿所述第一处理液的流动方向排布的第一端口、第二端口、第三端口和第四端口，所述第一端口用于与所述槽体出口连通，所述第二端口用于与所述晶圆处理腔室的腔室进口连通，所述第三端口用于与所述晶圆处理腔室的腔室出口连通，所述第四端口用于与所述槽体回流口连通。

3.根据权利要求2所述的供液装置，其特征在于，所述监控结构包括：

浓度计，设置于所述循环管路中，用于测量所述第一处理液的实际浓度。

4.根据权利要求3所述的供液装置，其特征在于，所述浓度计设置于所述循环管路的所述第一端口与所述第二端口之间，用于测量自所述槽体出口流出的所述第一处理液的浓度。

5.根据权利要求4所述的供液装置，其特征在于，还包括：

加热器，设置于所述循环管路的所述第一端口与所述第二端口之间，用于对所述第一处理液加热。

6.根据权利要求5所述的供液装置，其特征在于，所述浓度计设置于所述加热器与所述第一端口之间的所述循环管路中。

7.根据权利要求3所述的供液装置，其特征在于，还包括：

第一阀门，位于所述槽体进口处，用于控制所述槽体进口的开闭。

8.根据权利要求7所述的供液装置，其特征在于，所述监控结构还包括：

控制器，连接所述浓度计和所述第一阀门，用于判断所述浓度计测量得到的所述第一处理液的所述实际浓度是否低于所述第一预设值，若是，则控制所述第一阀门开启。

9.根据权利要求8所述的供液装置，其特征在于，所述控制器还用于判断所述浓度计测量得到的所述第一处理液的实际浓度是否高于第二预设值，若是，则控制所述第一阀门关闭，所述第二预设值大于所述第一预设值。

10.根据权利要求8所述的供液装置，其特征在于，所述第一储液槽还包括排放口，所述排放口用于将所述第一储液槽中的所述第一处理液排出至外界。

11.根据权利要求10所述的供液装置，其特征在于，还包括：

第二阀门，位于所述排放口处，用于控制所述排放口是否开启。

12.根据权利要求11所述的供液装置，其特征在于，所述控制器连接所述第二阀门，用于判断所述浓度计测量得到的所述第一处理液的所述实际浓度是否低于所述第一预设值，若是，则控制所述第二阀门开启。

13.根据权利要求12所述的供液装置，其特征在于，所述监控结构还包括：

计时器，连接所述控制器，用于判断所述第二阀门的开启时间是否达到预设时间，若是，则通过所述控制器关闭所述第二阀门、并开启所述第一阀门。

14.根据权利要求1所述的供液装置，其特征在于，还包括：

第二储液槽，用于容纳第二处理液，所述第二处理液与所述第一处理液混合后传输至所述晶圆处理腔室。

15.一种半导体处理机台，其特征在于，包括：

晶圆处理腔室，用于对晶圆进行处理；

如权利要求1-14中任一项所述的供液装置，用于向所述晶圆处理腔室传输第一处理液并回收所述晶圆处理腔室排出的残液。

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