CN113921425A - 半导体清洗设备及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种半导体清洗设备及其控制方法，半导体清洗设备包括送液管路、送气管路、喷头和液体检测传感器，所述送液管路具有进液端和出液端，所述送气管路具有进气端和出气端，所述喷头设有进液口、进气口和喷淋口，所述进液口和所述进气口均与所述喷淋口连通，所述出液端与所述进液口连通，所述出气端与所述进气口连通，所述喷淋口用于喷淋气液混合物，所述液体检测传感器安装于所述送气管路中，用于检测送气管路中是否存在液体。上述技术方案公开的半导体清洗设备能够检测在清洗晶圆的过程中，是否有液体混入送气管路中，防止液体长时间滞留在送气管路中容易腐蚀送气管路的问题。

Description

半导体清洗设备及其控制方法

技术领域

本申请属于半导体加工技术领域，具体涉及一种半导体清洗设备及其控制方法。

背景技术

在半导体的加工过程中，半导体的清洗工作是一项非常重要的过程，以保证半导体表面具有较高的清洁度。目前，通常利用二相射流装置对半导体进行清洗，用于输送清洗液体(例如超纯水)的送液管路与用于输送清洗气体(例如氮气)的送气管路均连通至二相流喷头，以形成二相射流。但是，在气液混合的过程中，如果液体压力高于气体压力，就会导致清洗液体流入送气管路内，导致送气管路容易腐蚀而损坏。

发明内容

本申请公开一种半导体清洗设备及其控制方法，能够检测在清洗晶圆的过程中，是否有液体混入送气管路中，防止液体长时间滞留在送气管路中容易腐蚀气体管路的问题。

第一方面，本申请实施例提供了一种半导体清洗设备，其包括送液管路、送气管路、喷头和液体检测传感器，

所述送液管路具有进液端和出液端，所述送气管路具有进气端和出气端，所述喷头设有进液口、进气口和喷淋口，所述进液口和所述进气口均与所述喷淋口连通，所述出液端与所述进液口连通，所述出气端与所述进气口连通，所述喷淋口用于喷淋气液混合物，所述液体检测传感器安装于所述送气管路中，用于检测送气管路中是否存在液体。

第二方面，本申请实施例提供了一种应用于上述半导体清洗设备的控制方法，述控制方法包括：

在进行晶圆清洗工艺的过程中，实时检测所述送气管路中是否有液体；

在检测到所述送气管路内有液体的情况下，关断所述送液管路和所述送气管路。

本申请实施例公开一种半导体清洗设备，其包括送液管路、送气管路、喷头和液体检测传感器，送液管路和送气管路均与喷头连接，从而使液体和气体能够在喷头处相互混合，且使气液混合物自喷头的喷淋口喷出，对晶圆进行清洗。同时，液体检测传感器设置在送气管路上，利用液体检测传感器可以对送气管路进行检测，且在送气管路内容纳有液体的情况下，液体检测传感器会报警，以表征送气管路内混入有液体，需要对送气管路进行清理，从而可以防止液体长时间滞留在送气管路内，造成送气管路被腐蚀而损坏，保证晶圆清洗设备具有较高的使用寿命。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是本申请实施例公开的半导体清洗设备的结构示意图；

图2是本申请实施例公开的半导体清洗设备的控制方法的流程图。

附图标记说明：

100-送液管路、

200-送气管路、

300-喷头、

400-液体检测传感器、

510-排液管路、520-控制阀、530-虹吸阀、

610-气体过滤器、620-气动阀、630-气体流量控制计、640-调压阀、

710-回吸阀、720-超声流量计、730-气动阀、740-手动阀、

800-晶圆。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

以下结合附图，详细说明本申请各个实施例公开的技术方案。

如图1所示，本申请实施例公开一种半导体清洗设备，其包括送液管路100、送气管路200、喷头300和液体检测传感器400，利用该半导体清洗设备可以对晶圆800进行清洗。

其中，送液管路100用于输送清洗液体，清洗液体具体可以包括清洗药液和超纯水等，对此，本文不作限制。送液管路100具有进液端和出液端，在半导体清洗设备的装配过程中，可以使送液管路100的进液端与容纳有清洗液体的容器或管路连通，从而使半导体清洗设备中的送液管路100能够提供清洗液体。

相应地，送气管路200用于输送清洗气体，清洗气体具体可以包括惰性气体和氮气等不易与晶圆800发生反应或污染晶圆800的气体等。送气管路200具有进气端和出气端，在半导体清洗设备的装配过程中，可以使送气管路200的进气端与容纳有清洗气体的容器或管路连通，从而使半导体清洗设备中的送气管路200能够提供清洗气体。

为了将清洗液体和清洗气体相互混合，送液管路100与送气管路200均与喷头300连接，从而使清洗液体和清洗气体在喷头300内混合，且自喷头300喷出，以清洗晶圆800。详细地，喷头300设有进液口、进气口和喷淋口，进液口和进气口均与喷淋口连通，从而使自进液口进入的液体与自进气口进入的气体均能够自喷淋口喷出。

在组装半导体清洗设备的过程中，送液管路100的出液端与喷头300的进液口连通，以通过进液口将送液管路内的液体输送至喷头300内。对应地，送气管路200的出气端与喷头300的进气口连通，以通过进气口将送气管路内的气体输送至喷头300内，且在喷淋口的作用下，使喷头300内的液体和气体相互混合，且使气液混合物自喷淋口喷出，对晶圆800进行清洗。

同时，由于送液管路100内的液体的压力通常大于送气管路200内气体的压力时，从而可能会出现液体混入送气管路200内的情况，基于此，如上所述，本申请实施例公开的半导体清洗设备包括液体检测传感器400，且液体检测传感器400安装在送气管路200中，利用液体检测传感器400能够检测送气管路200中是否存在液体；对应地，在液体检测传感器400检测到送气管路200内容纳有液体的情况下，液体检测传感器400报警，进而可以通过液体检测传感器400的报警信息，获知送气管路200内混入了液体，在这种情况下，需要采取对应的措施，对送气管路200内的液体进行清理。

本申请实施例公开一种半导体清洗设备，其包括送液管路100、送气管路200、喷头300和液体检测传感器400，送液管路100和送气管路200均与喷头300连接，从而使液体和气体能够在喷头300处相互混合，且使气液混合物自喷头300的喷淋口喷出，对晶圆800进行清洗。同时，液体检测传感器400设置在送气管路200上，利用液体检测传感器400可以对送气管路200进行检测，且在送气管路200内容纳有液体的情况下，液体检测传感器400会报警，以表征送气管路200内混入有液体，需要对送气管路200进行清理，从而可以防止液体长时间滞留在送气管路200内，造成送气管路200被腐蚀而损坏，保证半导体清洗设备具有较高的使用寿命。

进一步地，本申请实施例公开的半导体清洗设备中，送气管路200上还可以设置有气体过滤器610，利用气体过滤器610可以对送气管路200通入的气体进行过滤，以提升自喷头300喷出的气液混合物的洁净程度，以防止晶圆800不仅未被清洗干净，还被进一步污染。基于本实施例，可选地，液体检测传感器400设置在送气管路200的出气端和气体过滤器610之间，且距气体过滤器610一预设距离，预设距离的具体参数可以根据送气管路200的长度和送液管路100的压力等参数确定，此处不作限定。

在采用上述技术方案情况下，可以保证液体检测传感器400具有较高的检测可靠性，并且，由于流经气体过滤器610之后的气体的洁净度相对较高，且送液管路100中输送的清洁液体的洁净度也相对较高，在这种情况下，即便送液管路100中的部分液体混入至送气管路200中，由于液体和气体的清洁度均相对较高，从而在短时间内基本不会腐蚀送气管路200和气体过滤器610，在这种情况下，可以稍微降低送气管路200的清理工作的急迫性，这可以在一定程度上提升生产安全性。当然，为了最大化地防止送气管路200和送气管路200上所安装的器件受损，当液体检测传感器400发出报警信号之后，可以在保证安全的情况下，尽量快地对送气管路200进行清理。

可选地，液体检测传感器400距气体过滤器610的距离可以为80～115mm，优选的，可以为100mm，在这种情况下，可以较为灵敏地检测送气管路中是否混有液体，且可以较为有效防止微量液体在喷头300附近积聚导致液体检测传感器400出现误触发的情况。

当然，半导体清洗设备还可以包括其他部件，详细地说，沿进气端至出气端，送气管路上还可以依次设置有调压阀640、气体流量控制计630和气动阀620。具体来说，气动阀620设置在气体过滤器610背离液体检测传感器400的一侧，以控制送气管路的通断；气体流量控制计630设置在气动阀620背离气体过滤器610的一侧，以检测和控制气体的流量；调压阀640设置在气体流量控制计630背离气动阀620的一侧，以调节送气管路内的气体的压力。

对应地，送液管路100上亦可以设置有功能器件，沿出液端指向进液端，具体可以包括回吸阀710、超声流量计720、气动阀730和手动阀740，其中，回吸阀710设置在喷头300背离送气管路200的一侧，以在压差的作用下阻断液体的流动；超声流量计720设置在回吸阀710背离喷头300的一侧，以计量送液管路100内的液体流量；气动阀730和手动阀740依次设置在超声流量计720背离回吸阀710的一侧，以控制送液管路100的通断。

如上所述，在送气管路200内混有液体的情况下，可以通过打开送气管路200与喷头300之间的接口，且控制送气管路200工作，通过吹扫的方式吹扫送气管路200，将混入送气管路200内的液体吹出，保证送气管路200内不含有液体。

在本申请的另一实施例中，本申请实施例公开的半导体清洗设备还可以包括排液管路510，排液管路510的一端与送气管路200中气体过滤器610和出气端之间的部分连通。也即，排液管路510与送气管路200连通，且排液管路510的端口位于送气管路200中出气端和气体过滤器610之间的部分上。并且，排液管路510的另一端与负压源连通，负压源具体可以为抽气设备。同时，排液管路510上设置有控制阀520，利用控制阀520可以改变排液管路510的通断情况。其中，在控制阀520处于打开的状态下，送气管路200通过排液管路510与负压源连通，进而在送气管路200工作的情况下，送气管路200内的气体能够经排液管路510吹出至负压源，在气体的流动过程中，可以一并对送气管路200的内腔进行吹扫，如果送气管路200内混如有液体，则可以利用气体吹扫的方式将送气管路200内的液体吹扫至排液管路510内，且经排液管路510排出至负压源。

在采用上述技术方案的情况下，清理送气管路200时，无需拆卸送气管路200，仅需打开排液管路510上的控制阀520，且控制送气管路200吹扫即可，清理工作简便，且可以防止频繁拆卸送气管路200导致送气管路200损坏的情况。具体地，排液管路510与送气管路200之间可以通过三通接头连通，控制阀520具体可以为手动阀，或者，控制阀520亦可以为气动阀。

为了进一步提升送气管路200内液体的清理效果，进一步地，负压源可以包括本申请实施例提供的半导体清洗设备的总排液管路和设置在总排液管路上的虹吸阀530，虹吸阀530设有相互连通的排液口和虹吸通道，排液口与排液管路510的另一端连通，也即，排液口与排液管路中背离送气管路200的一端连通，从而使排液管路510内的流体能够经排液口流入虹吸阀530。并且，总排液管路中的液体流行虹吸阀530的虹吸通道，在流动的液体的作用下，经虹吸阀530的虹吸通道和排液口可以向排液管路510内施加负压，以进一步促进送气管路200内混入的液体流向排液管路510，并最终自虹吸阀530排出至总排液管路中。具体地，总排液管路具体可以为厂务排液管道，从而利用源源不断的厂务排液管道为虹吸阀530提供负压作用。

如上所述，液体检测传感器400具体可以为激光传感器，在本申请的另一实施例中，液体检测传感器400可以为电容式液体传感器，以提升检测稳定和可靠性，且电容式液体传感器的响应效率较好，灵敏度也相对较高。

基于上述实施例，如图2所示，本申请还提供一种控制方法，以控制上述半导体清洗设备，该控制方法包括：

S1、在进行晶圆清洗工艺的过程中，实时检测检测送气管路内是否有液体；具体来说，可以利用半导体清洗设备中的液体检测传感器对送气管路内是否有液体进行检测，由于上文实施例已经对液体检测传感器的具体安装等情况进行了详细描述，考虑文本简洁，此处不再重复。

S2、在检测到送气管路内有液体的情况下，关断送液管路和送气管路。具体地，与上述步骤对应地，在利用液体检测传感器对送气管路内的液体情况进行检测之后，液体检测传感器可能会报警，在这种情况下，则认为送气管路内有液体，此时，送气管路不具备继续工作的条件，需要及时对送气管路内的液体进行清理，防止液体长时间滞留在送气管路内腐蚀送气管路。基于此，当检测到送气管路内有液体时，则关断送液管路和送气管路，停止晶圆清洗工艺，且采用适当的手段对送气管路内的液体进行清理。

当然，与上述步骤S2相对应地，在晶圆清洗工艺中，液体检测传感器亦有可能不会发出报警，在这种情况下，则认为送气管路内没有混入液体，此时，则可以使晶圆清洗工艺持续进行。

进一步地，如上所述，半导体清洗设备还可以包括排液管路，排液管路的一端连通于送气管路的进气端和喷头之间，也即，排液管路与送气管路连通，且排液管路的端口位于送气管路中出气端和气体过滤器之间的部分上，另一端与负压源连通。基于上述半导体清洗设备，本申请实施例提供的控制方法中，在上述步骤中关断送液管路和送气管路之后，还可以包括：

S3、打开与送气管路连通的排液管路上的控制阀，将送气管路中的液体排出。也就是说，在利用液体检测传感器检测到送气管路内有液体的情况下，可以借助排液管路辅助排出送气管路内的液体。具体地，通过打开排液管路上的控制阀，使送气管路与排液管路连通，送气管路中的气体可以经送气管路吹送至排液管路中，在气体的流动过程中，可以吹扫送气管路，进而带动送气管路内的液体流向排液管路，并最终自排液管路排出至负压源。这种清理送气管路的方式较为简便，且可以防止频繁拆卸送气管路导致送气管路损坏的情况。特别的，视液体的排出情况，可以再次开通送气管路，增大送气管路中的气体量和流速。

如上所述，通过使送气管路与排液管路连通，以利用送气管路中的气体对送气管路进行吹扫之后，基本可以清除送气管路内的液体。当然，也存在其他意外情况，即在完成对送气管路的吹扫过程之后，送气管路内可能仍有液体，基于此，可选地，本申请实施例公开的控制方法中，还包括：

S4、在进行晶圆清洗工艺之前，检测送气管路中是否有液体。具体地，在步骤S4中，针对液体的检测方式和器件可以与上述步骤S1相同。而在步骤S4中，检测送气管路中是否有液体的时间点位于晶圆清洗工艺之前，也即，在开始晶圆清洗工艺之前，先对送气管路中是否有液体进行检测，以防止送气管路在清洗工艺进行之前已经有液体残余，进一步提升晶圆清洗工艺的效果。

基于上述步骤S4，控制方法还包括：

S5、在检测到送气管路内有液体的情况下，保持送液管路关断，开通送气管路，对送气管路进行吹扫，且打开排液管路上的控制阀。具体来说，在晶圆清洗工艺进行之前，经对送气管路进行检测，如果检测到送气管路中有液体，则可以借助排液管路使送气管路中的液体排出。具体的控制方式即为，保持送液管路关断，防止继续有液体流入，且通过开通送气管路和排液管路上的控制阀，利用送气管路中的气体对送气管路进行吹扫，将送气管路中的液体经排液管路吹扫至送气管路之外，保证送气管路中不再有液体残余。

进一步地，上述控制方法中，在步骤S5保持送液管路关断，开通送气管路，对送气管路进行吹扫，且打开排液管路上的控制阀之后，还可以包括：

S6、经过一预设时长(例如10秒)后，关断送气管路，且关闭控制阀，再次检测送气管路中是否有液体。具体来说，在上述步骤中，如果检测到送气管路中有液体，则利用送气管路与排液管路工作一预设时长，将送气管路中的液体吹出。对应地，在送气管路和排液管路工作预设时长之后，通常情况下则可以将送气管路中的液体吹扫干净。为了确认送气管路中不再残余有液体，在吹扫过预设时长之后，可以关断送气管路，关闭控制阀，之后，在对送气管路内是否有液体进行检测，具体的检测过程和器件与上述步骤中相似。

基于上述步骤S6，进一步地，本申请实施例公开的控制方法还包括：

S7、在再次检测到送气管路内有液体的情况下，发出报警。具体来说，在利用送气管路吹扫预设时长之后，关闭控制阀，使送气管路与排液管路断开，同时停止送气管路继续送气，在这种情况下，可以利用液体检测传感器对送气管路重新检测，如果检测到送气管路中仍容纳有液体，则说明仅依靠送气管路的吹扫作用，可能无法正常去除送气管路中的液体。基于上述情况，可以控制液体检测传感器报警，使工作人员获悉这一情况，且针对送气管路中的液体进行清理，防止因液体长时间滞留在送气管路中而出现送气管路被腐蚀等情况。

本申请上文实施例中重点描述的是各个实施例之间的不同，各个实施例之间不同的优化特征只要不矛盾，均可以组合形成更优的实施例，考虑到行文简洁，在此则不再赘述。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种半导体清洗设备，其特征在于，包括送液管路、送气管路、喷头和液体检测传感器，

所述送液管路具有进液端和出液端，所述送气管路具有进气端和出气端，所述喷头设有进液口、进气口和喷淋口，所述进液口和所述进气口均与所述喷淋口连通，所述出液端与所述进液口连通，所述出气端与所述进气口连通，所述喷淋口用于喷淋气液混合物，所述液体检测传感器安装于所述送气管路中，用于检测送气管路中是否存在液体。

2.根据权利要求1所述的半导体清洗设备，其特征在于，所述送气管路上沿所述进气端至所述出气端依次设置有调压阀、气体流量控制计、气动阀和气体过滤器，所述液体检测传感器位于所述气体过滤器和所述出气端之间，距所述气体过滤器一预设距离。

3.根据权利要求2所述的半导体清洗设备，其特征在于，所述预设距离为80～115mm。

4.根据权利要求2所述的半导体清洗设备，其特征在于，所述半导体清洗设备还包括排液管路，所述排液管路的一端与所述送气管路中所述气体过滤器和所述出气端之间的部分连通，所述排液管路的另一端与一负压源连通，所述排液管路上设置有控制阀，在所述控制阀处于打开的状态下，所述送气管路通过所述排液管路与所述负压源连通。

5.根据权利要求4所述的半导体清洗设备，其特征在于，所述负压源包括所述半导体清洗设备的总排液管路和设置在所述总排液管路上的虹吸阀，所述虹吸阀设有相互连通的排液口和虹吸通道，所述排液口与所述排液管路的所述另一端连通，所述总排液管路中的液体流经所述虹吸通道。

6.根据权利要求1-5任一项所述的半导体清洗设备，其特征在于，所述液体检测传感器为电容式液体传感器。

7.一种应用于权利要求1-6任一项所述的半导体清洗设备的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：

在进行晶圆清洗工艺的过程中，实时检测所述送气管路中是否有液体；

在检测到所述送气管路内有液体的情况下，关断所述送液管路和所述送气管路。

8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，在所述关断所述送液管路和所述送气管路之后，还包括：

打开与所述送气管路连通的排液管路上的控制阀，将所述送气管路中的液体排出，其中，所述排液管路的一端与所述送气管路连通，另一端与一负压源连通。

9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，还包括：

在进行所述晶圆清洗工艺之前，检测所述送气管路中是否有液体；

在检测到所述送气管路内有液体的情况下，保持所述送液管路关断，开通所述送气管路，对所述送气管路进行吹扫，且打开所述排液管路上的所述控制阀。

10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，在所述保持所述送液管路关断，开通所述送气管路，对所述送气管路进行吹扫，且打开所述排液管路上的所述控制阀之后，还包括：

经过一预设时长后，关断所述送气管路，且关闭所述控制阀，再次检测所述送气管路中是否有液体；

在再次检测到所述送气管路内有液体的情况下，发出报警。

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