半导体清洗装置以及清洗保护方法与流程

1.本发明涉及半导体清洗技术领域，尤其涉及一种半导体清洗装置以及清洗保护方法。


背景技术：

2.在半导体的清洗过程中，通常会采用酸性的液体对半导体的表面膜层进行清洗，为了实现酸性液体对半导体表面膜层的清洗，通常会对酸性液体进行加热，以磷酸清洗氮化硅膜层为例，磷酸在163摄氏度时，具有较高的清洗效率，但是在100摄氏度或以下时，则难以完成对氮化硅层的清洗。在采用酸性液体对半导体表面进行清洗时，如果设备出现故障，难以在既定的时间内将晶圆取出，就容易对半导体表面形成过渡的腐蚀，造成晶圆的损伤。


技术实现要素：

3.本发明提供的半导体清洗装置以及清洗保护方法，能够及时对酸性液体进行快速降温，保护晶圆。
4.第一方面，本发明提供一种半导体清洗装置，包括：
5.清洗槽，所述清洗槽具有酸洗槽和循环槽；所述循环槽具有两个可开关出口，其中一个所述可开关出口与所述酸洗槽入口通过循环管路连通，以使循环槽中的酸性液体进入酸洗槽中；另一个所述可开关出口连通有排放管路；
6.混合器，所述混合器的出口与所述循环管路连通，所述混合器具有两个入口；
7.第一容器，用于容置预加热的酸性液体，所述第一容器与所述混合器的其中一个入口通过可开关的管路连通；
8.供给主管线，用于供给室温的酸性液体，所述供给主管线与所述混合器的另一个入口通过可开关的管路连通。
9.可选地，所述循环管路上依次设置有循环泵、加热器和过滤器，其中，所述过滤器具有可开关入口和可开关出口。
10.可选地，还包括：
11.过滤器旁路管路，所述过滤器通过可开关管路将加热器的出口与酸洗槽的入口连通。
12.可选地，还包括：
13.氮气喷嘴，设置在酸洗槽的底部，所述氮气喷嘴用于向所述酸洗槽中的酸性液体中吹入氮气。
14.可选地，所述氮气喷嘴的数量为多个，所述氮气喷嘴的直径为0.1～2mm，相邻两个氮气喷嘴之间的间距为1～20mm。
15.本发明提供的半导体清洗装置，当清洗设备发生故障，难以在既定的时间内将晶圆取出时，将循环槽的出口关闭，采用原有的循环管路对后续的酸性液体的供给提供管路，
同时，可以采用第一容器中的酸性液体和供给主管线中的酸性液体进行混合后向酸洗槽中提供温度较低的酸性液体，随着低温酸性液体的供给，多余的酸性液体溢流至循环槽，并由第二区域的排出管路排出。在本发明中，通过两个供给容器同时供给酸性液体，能够提供较大的液体流量，从而能够使温度较高的酸性液体快速溢流出酸洗槽，而不必等待低温酸性液体和高温酸性液体之间的传导作用降温。
16.第二方面，本发明提供了一种半导体清洗保护方法，包括：
17.依据预定的触发条件，关闭循环槽与循环管路连通的出口；
18.将第一容器中预加热的酸性液体与供给主管线中室温的酸性液体混合；
19.将混合后的酸性液体供给至酸洗槽中；
20.通过排放管路将溢流至循环槽的酸性液体排出。
21.可选地，在将混合后的酸性液体供给至酸洗槽中之前还包括：关闭循环管路中的加热器。
22.可选地，在将混合后的酸性液体供给至酸洗槽中之前还包括：关闭循环管路中的过滤器的可开关入口和可开关出口并开启过滤器旁路管路。
23.可选地，所述方法还包括：通过酸洗槽底部的氮气喷嘴向所述酸洗槽中的酸性液体供给氮气，供给氮气的流量为5～50l/min。
24.可选地，在将混合后的酸性液体供给至酸洗槽中时，控制酸性液体的供给流量为5～50l/min。
25.本发明提供的半导体清洗保护方法，当清洗设备发生故障，难以在既定的时间内将晶圆取出时，将循环槽的出口关闭，采用原有的循环管路对后续的酸性液体的供给提供管路，同时，可以采用第一容器中的酸性液体和供给主管线中的酸性液体进行混合后向酸洗槽中提供温度较低的酸性液体，随着低温酸性液体的供给，多余的酸性液体溢流至循环槽，并由循环槽的排出管路排出。在本发明中，通过两个供给容器同时供给酸性液体，能够提供较大的液体流量，从而能够使温度较高的酸性液体快速溢流出酸洗槽，而不必等待低温酸性液体和高温酸性液体之间的传导作用降温。
附图说明
26.图1为本发明一实施例半导体清洗装置的示意图。
27.在图1中，1表示酸洗槽，2表示循环槽的第一区域，3表示循环槽的第二区域，4表示循环泵，5表示加热器，6表示过滤器，7表示混合器，8表示第一容器，9表示向氮气喷嘴中供给氮气的管路，10表示被清洗的晶圆。
具体实施方式
28.以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。
29.在附图中示出了根据本公开实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状以及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制
造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
30.在本公开的上下文中，当将一层/元件称作位于另一层/元件“上”时，该层/元件可以直接位于该另一层/元件上，或者它们之间可以存在居中层/元件。另外，如果在一种朝向中一层/元件位于另一层/元件“上”，那么当调转朝向时，该层/元件可以位于该另一层/元件“下”。
31.本实施例提供一种半导体清洗装置，如图1所示，包括：清洗槽，清洗槽具有酸洗槽1和循环槽；其中，循环槽槽具有第一区域2和第二区域3，第一区域2具有可开关出口，可开关出口与酸洗槽1入口通过循环管路连通，以使第一区域2中的酸性液体进入酸洗槽1中；第二区域3出口连通有排放管路；在采用酸性液体对晶圆10进行清洗时，酸洗槽1中的酸性液体会溢流循环槽中，循环槽中的酸性液体再通过第一区域2连接的循环管路供给给酸洗槽1，当酸性液体的量较大时，循环槽中的酸性液体通过第二区域3的出口排出。作为一种可选的实施方式，循环管路上依次设置有循环泵4、加热器5和过滤器6，其中，过滤器6具有可开关入口和可开关出口；在循环管路上设置循环泵4能够为循环中的酸性液体提供动力，保证酸性液体的正常流动；加热器5能够对循环中的酸性液体进行加热，确保进入到酸洗槽1中的酸性液体具有较高的温度，从而能够在正常状况下对晶圆10进行清洗；由于循环槽中的酸性液体是由酸洗槽1中溢流出来的，即是清洗过晶圆10的酸性液体，为了去除酸性液体中的污染物或者颗粒物，在循环管路上设置过滤器6对其进行过滤。混合器7，混合器7的出口与循环管路连通，混合器7具有两个入口；第一容器8，用于容置预加热的酸性液体，第一容器8与混合器7的其中一个入口通过可开关的管路连通；第一容器8中的酸性液体通常是用来在酸洗槽1中的酸性液体不足时用来对酸性液体进行补充的，由于在正常情况下需要较高温度的酸性液体对晶圆10进行清洗，因此，为了节省清洗的时间，提高清洗的效率，通常会将第一容器8中的酸性液体进行预加热，以磷酸作为清洗用的酸性液体清洗氮化硅膜层为例，在第一容器8中的磷酸通常会被预加热到100摄氏度；磷酸在163摄氏度下对氮化硅的清洗效率为62埃米/分钟，而在100摄氏度下对氮化硅的清洗效率则在4埃米/分钟以下；将磷酸加热到100摄氏度，在后续需要将磷酸供给到酸洗槽1时，再对磷酸进行一次加热，使磷酸达到163摄氏度，作为一种可选的方式，可以采用前述的加热器5对磷酸进行再一次的加热，当然，也可以采用其他的加热方式进行再一次加热。供给主管线，用于供给室温的酸性液体，供给主管线与混合器7的另一个入口通过可开关的管路连通；供给主管线供给的是室温下的酸性液体，在酸洗槽1发生故障、机械手发生故障或者发生其他故障导致晶圆10不能及时从酸洗槽1中取出时，供给主管线与第一容器8同时向混合器7供给酸性液体；两个容器中的酸性液体混合后温度必然低于100摄氏度，由于两个容器同时供给会使大量的低温磷酸进入到酸洗槽1，从而酸洗槽1中原有的高温磷酸会溢流至第二区域3被排出。
32.本实施例提供的半导体清洗装置，当清洗设备发生故障，难以在既定的时间内将晶圆10取出时，将第一区域2的出口关闭，采用原有的循环管路对后续的酸性液体的供给提供管路，同时，可以采用第一容器8中的酸性液体和供给主管线中的酸性液体进行混合后向酸洗槽1中提供温度较低的酸性液体，随着低温酸性液体的供给，多余的酸性液体溢流至循环槽，并由第二区域3的排出管路排出。在本实施例中，通过两个供给容器同时供给酸性液体，能够提供较大的液体流量，从而能够使温度较高的酸性液体快速溢流出酸洗槽1，而不
必等待低温酸性液体和高温酸性液体之间的传导作用降温。
33.作为一种可选的实施方式，在循环回路中，还包括过滤器6旁路管路，过滤器6通过可开关管路将加热器5的出口与酸洗槽1的入口连通。过滤器6在使用的过程中，会对流动的酸性液体造成一定的阻碍，当酸洗过程中发生故障时，需要及时的向酸洗槽1中供给大量的酸性液体，此时过滤器6对酸性液体的阻碍将尤其突出，因此，可以采用过滤器6旁路管路将过滤器6旁路掉，发生故障时，不经过过滤器6而直接通过过滤器6旁路管路将酸性液体供给至酸洗槽1，以确保及时向酸洗槽1供给大量的酸性液体。
34.作为一种可选的实施方式，上述的清洗装置还包括氮气喷嘴(图中未示出)，设置在酸洗槽1的底部，氮气喷嘴用于向酸洗槽1中的酸性液体中吹入氮气。在图中以管路9示意了氮气喷嘴中的氮气供给方式。氮气喷嘴用来向酸性液体中吹入氮气气泡，氮气气泡会从酸性液体中快速逸出并带走酸性液体的热量，从而，使酸性液体快速降温。作为一种优选的实施方式，氮气喷嘴的数量为多个，氮气喷嘴的直径为0.1～2mm，相邻两个氮气喷嘴之间的间距为1～20mm。氮气喷嘴的直径以及数量可以依据酸洗槽1的尺寸、酸性液体的体积、酸性液体的温度以及酸性液体的降温速度的要求等条件进行选择。
35.本实施例提供的半导体清洗装置，当清洗设备发生故障，难以在既定的时间内将晶圆10取出时，将第一区域2的出口关闭，采用原有的循环管路对后续的酸性液体的供给提供管路，同时，可以采用第一容器8中的酸性液体和供给主管线中的酸性液体进行混合后向酸洗槽1中提供温度较低的酸性液体，随着低温酸性液体的供给，多余的酸性液体溢流至循环槽，并由第二区域3的排出管路排出。在本实施例中，通过两个供给容器同时供给酸性液体，能够提供较大的液体流量，从而能够使温度较高的酸性液体快速溢流出酸洗槽1，而不必等待低温酸性液体和高温酸性液体之间的传导作用降温。
36.本实施提供一种半导体清洗保护方法，包括：依据预定的触发条件，关闭循环槽的出口；预定的触发条件包括酸洗槽故障、机械手故障或者其他故障导致晶圆难以及时从酸洗槽中取出时。发生故障时，将第一容器中预加热的酸性液体与供给主管线中室温的酸性液体混合；第一容器中容置的预加热的酸性液体是指对晶圆清洗速率接近0速率的最高温度，以上一实施例中的磷酸为例，第一容器中容置磷酸为100摄氏度的磷酸；供给主管线中供给的酸性液体为室温的酸性液体，仍以磷酸为例，在供给主管线中供给的为室温下的磷酸，由于室温下的磷酸粘度较高，难以快速供给至酸洗槽；为了确保磷酸的流动性，同时需要确保供给的磷酸处于低温状态，将第一容器中预加热的酸性液体与供给主管线中的室温的酸性液体进行混合。混合完成后，将混合后的酸性液体供给至酸洗槽中；混合后的酸性液体具有三个特点，一是确保了酸性液体的流动性，二是确保了酸性液体的温度对晶圆具有较低的清洗效率，三是通过两个供给源头能够确保供给的酸性液体的流量较大。通过排放管路将溢流至循环槽的酸性液体排出。由于采用两个供给源头对酸洗槽供给较多的酸性液体，会使酸洗槽中原有的酸性液体快速溢出到循环槽中，再通过第二区域的出口排出。通过将高温的酸性液体排出并供入对晶圆腐蚀速率接近于0的低温酸性液体，能够保证晶圆不受损坏。
37.本实施例提供的半导体清洗保护方法，当清洗设备发生故障，难以在既定的时间内将晶圆取出时，将循环槽的出口关闭，采用原有的循环管路对后续的酸性液体的供给提供管路，同时，可以采用第一容器中的酸性液体和供给主管线中的酸性液体进行混合后向
酸洗槽中提供温度较低的酸性液体，随着低温酸性液体的供给，多余的酸性液体溢流至循环槽，并由第二区域的排出管路排出。在本实施例中，通过两个供给容器同时供给酸性液体，能够提供较大的液体流量，从而能够使温度较高的酸性液体快速溢流出酸洗槽，而不必等待低温酸性液体和高温酸性液体之间的传导作用降温。
38.作为一种可选的实施方式，在将混合后的酸性液体供给至酸洗槽中之前还包括：关闭循环管路中的加热器。由于原有的循环管路中通过具有加热器，并采用加热器对酸性液体进行二次加热，在本实施例的方法执行过程中，需要提前关闭加热器。采用本实施方式，可以采用原有的循环管路对酸洗槽进行低温酸性液体的供给，对设备进行较小的改动即可实现，能够减少设备改造所需要的成本，也能提高设备改造的效率。
39.作为一种可选的实施方式，在将混合后的酸性液体供给至酸洗槽中之前还包括：关闭循环管路中的过滤器的可开关入口和可开关出口并开启过滤器旁路管路。在正常状态下，循环管路中的酸性液体为酸洗槽中溢流出的酸性液体，为去除其中的污染物或颗粒物，需要对其进行过滤。但是，过滤器会对酸性液体的流动造成一定的阻碍，尤其是在本实施例中供给大量的酸性液体时，其阻碍尤其突出。考虑到本实施例中供给的酸性液体为第一容器中和供给主管线中的纯净的酸性液体，不存在污染物和颗粒物，同时需要减少供给过程中的阻碍，因此本实施方式中采用不具有过滤器的过滤器旁路管路进行酸性液体的供给。
40.作为一种可选的实施方式，上述方法还包括：通过酸洗槽底部的氮气喷嘴向所述酸洗槽中的酸性液体供给氮气，供给氮气的流量为5～50l/min。通过酸洗槽的底部的喷嘴向酸性液体中供给氮气，氮气在酸性液体中形成气泡，气泡与高温的酸性液体接触后快速逸出，能够带走大量的热量，从而，能够加速酸性液体的降温速度。氮气的流量可以依据酸洗槽的尺寸、降温速度的要求以及酸性液体的温度等条件确认。
41.作为一种优选的实施方式，在将混合后的酸性液体供给至酸洗槽中时，控制酸性液体的供给流量为5～50l/min。酸性液体的流量控制通常通过循环泵进行控制，在供给过程中，流量可以依据酸洗槽的尺寸、降温速度的要求以及酸性液体的温度等条件确认。
42.在以上的描述中，对于各层的构图、刻蚀等技术细节并没有做出详细的说明。但是本领域技术人员应当理解，可以通过各种技术手段，来形成所需形状的层、区域等。另外，为了形成同一结构，本领域技术人员还可以设计出与以上描述的方法并不完全相同的方法。另外，尽管在以上分别描述了各实施例，但是这并不意味着各个实施例中的措施不能有利地结合使用。
43.以上，仅为本实施例的具体实施方式，但本实施例的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实施例揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实施例的保护范围之内。因此，本实施例的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。