一种应用雾化法清洗晶圆表面的半导体设备与工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种应用雾化法清洗晶圆表面的半导体设备，包括：储液杯，所述储液杯用于收集清洗废液；顶盖，所述顶盖包括颈部和开口部，所述颈部位于顶盖的上部，颈部直径小于开口部直径，所述开口部覆盖在储液杯上，顶盖和储液杯构成清洗腔室；雾化器，所述雾化器为中空圆柱体，所述雾化器的顶端密封，所述雾化器的底端与所述顶盖的颈部固定连通，所述中空圆柱体的侧面具有一个或多个第一通孔，清洗液通过第一通孔进入清洗腔室；以及储存供液系统，所述储存供液系统包含多个槽体，每个槽体存储用于不同湿法处理工艺的液体，每个槽体通过管道和多个三通阀连接到所述雾化器，根据具体湿法处理工艺的要求向所述雾化器供应液体。

【技术实现步骤摘要】
一种应用雾化法清洗晶圆表面的半导体设备与工艺
本专利技术涉及半导体制造领域，具体而言，本专利技术涉及一种应用雾化法清洗晶圆表面的半导体设备与工艺。
技术介绍
随着现代电子产品小型化、集成化、智能化的发展，其核心部件IC芯片的复杂程度和集成密度越来越高，相应的清洗技术也随之复杂起来。在半导体器件和集成电路的制造过程中，为了保证晶圆表面始终处于洁净状态，几乎每道工序都涉及到清洗，而且集成电路的集成度愈高，制造工序就愈多，所需要的清洗工序与工艺方法也愈多。清洗次数繁多不仅消耗大量的化学品和去离子高纯水，很明显在这方面的投资会不断增大。另一方面，清洗液所使用的各种化学品，如果处理不当会严重污染环境。因此，能够减少化学品和去离子高纯水的消耗，从根本上降低制造时所生成的废液量，同时寻找更有效率的清洗方案，是本领域长期的追求目标。
技术实现思路
针对现有技术中存在的技术问题，根据本专利技术的一个方面，提供一种应用雾化法清洗晶圆表面的半导体设备，包括：储液杯，所述储液杯用于收集清洗废液；顶盖，所述顶盖包括颈部和开口部，所述颈部位于顶盖的上部，颈部直径小于开口部直径，所述开口部覆盖在储液杯上，顶盖和储液杯构成清洗腔室；雾化器，所述雾化器为中空圆柱体，所述雾化器的顶端密封，所述雾化器的底端与所述顶盖的颈部固定连通，所述中空圆柱体的侧面具有一个或多个第一通孔，清洗液通过第一通孔进入清洗腔室；以及储存供液系统，所述储存供液系统包含多个槽体，每个槽体存储用于不同湿法处理工艺的液体，每个槽体通过管道和多个三通阀连接到所述雾化器，根据具体湿法处理工艺的要求向所述雾化器供应液体。在本专利技术的一个实施例中，所述第一通孔包括水平延伸的直通孔和斜通孔，所述直通孔与颈部圆形内壁相交点处的切线基本垂直，斜通孔与颈部圆形内壁相交点处的切线成非垂直的特定角度。在本专利技术的一个实施例中，每个所述槽体包括保温和加热外壳。在本专利技术的一个实施例中，在所述多个槽体的外部设置一个保温和和加热外壳。在本专利技术的一个实施例中，所述储存供液系统包含第一槽体、第二槽体和第三槽体，第一三通阀的两个输入口分别与第一槽体和第二槽体相连，第二三通阀的两个输入口分别与第二槽体和第三槽体相连，第三三通阀的两个输入口分别与第一三通阀的输出口和第二三通阀的输出口相连，第四三通阀的两个输入口分别于第三三通阀的输出口和惰性气体相连，第四三通阀的输出口与雾化器相连。在本专利技术的一个实施例中，该半导体设备还包括多个废液收集及处理槽，每个废液收集及处理槽通过管道和多个三通阀与所述储液杯的出液口相连，根据湿法处理工艺所产生的废液特性通过适当调整三通阀来将废液排入多个废液收集及处理槽中的一个。根据本专利技术的另一个方面，提供一种应用雾化法清洗晶圆表面的方法，包括：将第一溶液充进清洗腔，通过雾化器后，雾状气滴喷洒在晶圆表面，进行第一类型的湿法处理；关闭第一溶液管道的阀门，打开第二溶液的管道阀门，将第二溶液充进清洗腔，通过雾化器后，雾状气滴喷洒在晶圆表面，进行第二类型的湿法处理，雾化清洗第一溶液的残留物；关闭第二溶液管道的阀门，打开第三溶液的管道阀门，将第三溶液充进清洗腔，通过雾化器后，雾状气滴喷洒在晶圆表面，进行第三类型的湿法处理；以及关闭第三溶液管道的阀门，打开第二溶液的管道阀门，将第二溶液充进清洗腔，通过雾化器后，雾状气滴喷洒在晶圆表面，进行第二类型的湿法处理，雾化清洗第三溶液的残留物。在本专利技术的另一个实施例中，该方法还包括：将第一类型的湿法处理的废液排入第一废液收集及处理槽；将第二类型的湿法处理的废液排入第二废液收集及处理槽；以及将第三类型的湿法处理的废液排入第三废液收集及处理槽。在本专利技术的另一个实施例中，据预先设定的气液比例，调节输送的液体和/或惰性气体的流量或压力，然后通过三通阀门将清洗液和惰性气体一起送入清洗腔室内。在本专利技术的另一个实施例中，所述第一溶液是去离子水、氨水和双氧水的混合溶液，用于刻蚀表面杂质、残留薄膜和/或外来污染物体；所述第二溶液是去离子水；所述第三溶液是氢氟酸溶液，用于刻蚀氧化物。附图说明为了进一步阐明本专利技术的各实施例的以上和其它优点和特征，将参考附图来呈现本专利技术的各实施例的更具体的描述。可以理解，这些附图只描绘本专利技术的典型实施例，因此将不被认为是对其范围的限制。在附图中，为了清楚明了，相同或相应的部件将用相同或类似的标记表示。图1示出根据本专利技术的一个实施例的半导体清洗设备100的垂直剖面示意图。图2示出储液杯120和支架110的俯视图。图3示出顶盖130的立体示意图。图4A示出根据本专利技术的一个实施例的雾化器的侧视图。图4B示出根据本专利技术的一个实施例的雾化器的横截面示意图。图5示出根据本专利技术的另一个实施例的半导体清洗设备500的垂直剖面示意图。图6示出沿顶盖530中部的B-B截取的截面示意图。图7示出根据本专利技术的一个实施例的包含多个槽体的储存供液系统的示意图。图8示出根据本专利技术的一个实施例的三种溶液的联合供应系统。图9示出与储液杯的出液口连接的排水系统的管道连接示意图。具体实施方式在以下的描述中，参考各实施例对本专利技术进行描述。然而，本领域的技术人员将认识到可在没有一个或多个特定细节的情况下或者与其它替换和/或附加方法、材料或组件一起实施各实施例。在其它情形中，未示出或未详细描述公知的结构、材料或操作以免使本专利技术的各实施例的诸方面晦涩。类似地，为了解释的目的，阐述了特定数量、材料和配置，以便提供对本专利技术的实施例的全面理解。然而，本专利技术可在没有特定细节的情况下实施。此外，应理解附图中示出的各实施例是说明性表示且不一定按比例绘制。在本说明书中，对“一个实施例”或“该实施例”的引用意味着结合该实施例描述的特定特征、结构或特性被包括在本专利技术的至少一个实施例中。在本说明书各处中出现的短语“在一个实施例中”并不一定全部指代同一实施例。一般来说，IC制造出来的晶圆片在做封装工艺之前，为了确保封装工艺制程质量和产品良率，封装工艺流程的第一步，就是对所有来料(晶圆片)经过清洗，去除在包装、运输过程中带来的有机物和颗粒污染。同样，本专利技术公开的设备也可用于在封装重布线工艺的金属镀膜之前作前处理，以及其他在前端制造工艺中，需要清洗晶圆表面污染，保证薄膜工艺之前的晶圆表面干净无污染。这一步是获得芯片高质量制造的关键步骤，否则，产品就会因为污染而降低良率。图1示出根据本专利技术的一个实施例的半导体湿法处理设备100的垂直剖面示意图。如图1所示，半导体湿法处理设备100可包括支架110及其移动控制系统、储液杯120及其移动控制系统、顶盖130和雾化器140。支架110及其移动控制系统可以设置在半导体湿法处理设备100底座上，用于在湿法处理前定位并支撑晶圆。支架110可以是三臂支架或其他支架，例如，也可以是吸盘支架，以通过真空吸附来实现更稳定的晶圆夹持，在晶圆需要脱离支架时，卸载真空吸附即可。储液杯120及其移动控制系统可以设置在半导体湿法处理设备100底座上，用于收集湿法处理废液。在本专利技术的一些实施例中，储液杯还可提供液体浸泡功能。储液杯120可以是中空的环形杯体。支架110位于储液杯的中空部分中。图2示出储液杯120和支架110的俯视图。结合图1和图2，储液杯120包括内壁121、设置在内壁121顶端的垫圈122、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应用雾化法清洗晶圆表面的半导体设备，包括：储液杯，所述储液杯用于收集清洗废液；顶盖，所述顶盖包括颈部和开口部，所述颈部位于顶盖的上部，颈部直径小于开口部直径，所述开口部覆盖在储液杯上，顶盖和储液杯构成清洗腔室；雾化器，所述雾化器为中空圆柱体，所述雾化器的顶端密封，所述雾化器的底端与所述顶盖的颈部固定连通，所述中空圆柱体的侧面具有一个或多个第一通孔，清洗液通过第一通孔进入清洗腔室；以及储存供液系统，所述储存供液系统包含多个槽体，每个槽体存储用于不同湿法处理工艺的液体，每个槽体通过管道和多个三通阀连接到所述雾化器，根据具体湿法处理工艺的要求向所述雾化器供应液体。

【技术特征摘要】
1.一种应用雾化法清洗晶圆表面的半导体设备，包括：储液杯，所述储液杯用于收集清洗废液；顶盖，所述顶盖包括颈部和开口部，所述颈部位于顶盖的上部，颈部直径小于开口部直径，所述开口部覆盖在储液杯上，顶盖和储液杯构成清洗腔室；雾化器，所述雾化器为中空圆柱体，所述雾化器的顶端密封，所述雾化器的底端与所述顶盖的颈部固定连通，所述中空圆柱体的侧面具有一个或多个第一通孔，清洗液通过第一通孔进入清洗腔室；以及储存供液系统，所述储存供液系统包含多个槽体，每个槽体存储用于不同湿法处理工艺的液体，每个槽体通过管道和多个三通阀连接到所述雾化器，根据具体湿法处理工艺的要求向所述雾化器供应液体。2.如权利要求1所述的半导体设备，其特征在于，所述第一通孔包括水平延伸的直通孔和斜通孔，所述直通孔与颈部圆形内壁相交点处的切线基本垂直，斜通孔与颈部圆形内壁相交点处的切线成非垂直的特定角度。3.如权利要求1所述的半导体设备，其特征在于，每个所述槽体包括保温和加热外壳。4.如权利要求1所述的半导体设备，其特征在于，在所述多个槽体的外部设置一个保温和和加热外壳。5.如权利要求1所述的半导体设备，其特征在于，所述储存供液系统包含第一槽体、第二槽体和第三槽体，第一三通阀的两个输入口分别与第一槽体和第二槽体相连，第二三通阀的两个输入口分别与第二槽体和第三槽体相连，第三三通阀的两个输入口分别与第一三通阀的输出口和第二三通阀的输出口相连，第四三通阀的两个输入口分别于第三三通阀的输出口和惰性气体相连，第四三通阀的输出口与雾化器相连。6.如权利要求1所述的半导体设备，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚大平，刘海燕，
申请(专利权)人：华进半导体封装先导技术研发中心有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32