半导体晶片批处理清洗设备及其化学浴压力控制装置

技术领域

本发明属于半导体批处理设备技术领域，具体涉及一种半导体晶片批处理清洗设备及其化学浴压力控制装置。

背景技术

目前半导体制造工艺过程中，通常采用的化学浴可同时处理50片12英寸晶圆的大型浴，现有的化学浴如图1-3所示，通过在该化学浴底部设置两路化学剂供应管路，供应管路上设置多个喷头用于喷洒化学剂，在化学浴中设置有液位传感器用于检测化学浴中的化学剂液位，然而由于该化学浴中沿纵向方向的不同位置的化学剂存在压力差(如侧视图所示)，会造成多片晶圆内蚀刻率和微粒的差异，从而影响半导体晶片的品质。

发明内容

为了解决因化学剂压力差影响半导体晶片质量的问题，本发明提供了一种适用于半导体晶片批处理清洗设备的化学浴压力控制装置。本发明通过该压力控制装置维持化学浴中化学剂压力一致，从而保证半导体晶片的质量。

本发明通过下述技术方案实现：

一种化学浴压力控制装置，包括设置在化学浴底部不同位置的n组化学剂供应管路，以及设置在所述化学浴上侧的n组液面压力传感器；其中，n为大于等于3的正整数；

且液面压力传感器与化学剂供应管路一一对应设置；

n组液面压力传感器用于检测所述化学浴内部不同位置的压力值；

根据检测的所述化学浴内部不同位置的压力值，对化学剂供应管路的化学剂供应流量进行控制，从而将所述化学浴内部压力调节为一致。

优选的，本发明的每组所述供应管路由主管路和与主管路连接的两路分支管路构成；

所述主管路位于所述化学浴外部，两路所述分支管路位于所述化学浴内部，化学剂通过所述主管路流入，经由两路分支管路喷洒至所述化学浴中；

所述主管路上设置有液压泵，通过控制所述液压泵的转速可控制分支管路喷洒液体流量大小。

优选的，本发明的n组液面压力传感器均安装在化学浴盖上。

优选的，本发明的装置包括3组供应管路和3组压力传感器；

每组压力传感器包括对称设置在所述化学浴左右两侧的2个压力传感器。

优选的，本发明的装置还包括控制器；

所述控制器与n组液面压力传感器通信连接，用于实时获取n组压力传感器的检测信号并对其进行处理；

所述控制器与n组化学剂供应管路上的液压泵通信连接，用于实时下发控制信号给液压泵。

优选的，本发明的装置还包括控制器；

所述控制器实时获取压力传感器的检测信号；

所述控制器根据获取的检测信号计算得到每组压力传感器的实测压力：

所述控制器根据计算得到的实测压力与压力阈值，发出相应的控制信号控制液压泵的转速，从而对所述化学浴内部压力进行调节。

优选的，本发明的控制器比较实测压力与压力阈值，如果实测压力大于压力阈值，则发出控制信号控制液压泵降低转速；如果实测压力小于压力阈值，则发出控制信号控制液压泵增大转速；如果实测压力等于压力阈值，则保持液压泵以当前转速继续工作。

第二方面，本发明提出了一种化学浴压力控制方法，包括：

通过在化学浴底部不同位置设置的多组化学剂供应管路提供化学剂；

通过在化学浴上部对应多组化学剂供应管路一一对应设置的多组液面压力传感器检测化学浴内部不同位置的压力值；

根据检测的化学浴内部不同位置的压力值，对化学剂供应管路的化学剂喷洒流量进行控制，从而将化学浴内部压力调节为一致。

第三方面，本发明提出了一种半导体晶片批处理清洗设备，采用本发明所述的化学浴压力控制装置对所述化学浴内部压力进行调节。

本发明具有如下的优点和有益效果：

本发明提出的压力控制装置能够控制化学浴中不同位置的液体压力，从而保持各位置的液体压力一致，防止因压力差而影响晶片的品质。

本发明提出的压力控制装置结构简单，便于实现，提高了半导体晶片的加工质量。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为现有的化学浴结构示意图。

图2为图1所示的化学浴结构俯视图。

图3为图1所示的化学浴结构侧视图。

图4为本发明的化学浴结构示意图。

图5为图4所示的化学浴结构俯视图。

图6为图4所示的化学浴结构侧视图。

附图中标记及对应的零部件名称：

10-晶圆，11-供应管路，12-化学浴盖，13-化学浴，14-液位传感器，15-传感器安装支架，16-化学剂，21-第一供应管路，22-第二供应管路，23-第三供应管路，24-第一组压力传感器，25-第二组压力传感器，26-第三组压力传感器。

具体实施方式

在下文中，可在本发明的各种实施例中使用的术语“包括”或“可包括”指示所发明的功能、操作或元件的存在，并且不限制一个或更多个功能、操作或元件的增加。此外，如在本发明的各种实施例中所使用，术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。

在本发明的各种实施例中，表述“或”或“A或/和B中的至少一个”包括同时列出的文字的任何组合或所有组合。例如，表述“A或B”或“A或/和B中的至少一个”可包括A、可包括B或可包括A和B二者。

在本发明的各种实施例中使用的表述(诸如“第一”、“第二”等)可修饰在各种实施例中的各种组成元件，不过可不限制相应组成元件。例如，以上表述并不限制所述元件的顺序和/或重要性。以上表述仅用于将一个元件与其它元件区别开的目的。例如，第一用户装置和第二用户装置指示不同用户装置，尽管二者都是用户装置。例如，在不脱离本发明的各种实施例的范围的情况下，第一元件可被称为第二元件，同样地，第二元件也可被称为第一元件。

应注意到：如果描述将一个组成元件“连接”到另一组成元件，则可将第一组成元件直接连接到第二组成元件，并且可在第一组成元件和第二组成元件之间“连接”第三组成元件。相反地，当将一个组成元件“直接连接”到另一组成元件时，可理解为在第一组成元件和第二组成元件之间不存在第三组成元件。

在本发明的各种实施例中使用的术语仅用于描述特定实施例的目的并且并非意在限制本发明的各种实施例。如在此所使用，单数形式意在也包括复数形式，除非上下文清楚地另有指示。除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，除非在本发明的各种实施例中被清楚地限定。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例

本实施例提供了一种适用于半导体晶片批处理清洗设备的化学浴压力控制装置，本实施例的装置通过在化学浴13中不同位置设置传感器来检测化学浴13中不同位置的压力差，根据检测到的压力数据控制化学剂供应管道上的控制装置(泵)的转速，从而对供应管道上供应的化学剂喷洒流量等进行控制，从而将化学浴13中不同位置的液体压力控制在同一压力值附近，保持化学浴13内部压力一致，防止产生压力差造成半导体晶片的质量问题。

本实施例的装置包括沿化学浴13长度方向设置在化学浴13底部不同位置的至少三组化学剂供应管路，以及在化学浴13内部上侧对应设置至少三组液面压力传感器，且液面压力传感器与化学剂供应管路一一对应设置。

如图4-6所示，本实施例优选采用三组化学剂供应管路，即沿化学浴13长度方向依次设置在化学浴13内底部的第一供应管路21、第二供应管路22和第三供应管路22；该第一供应管路21、第二供应管路22和第三供应管路23结构相同，均由主管路和与主管路连接的两路分支管路构成，主管路位于化学浴13外部，两路分支管路位于化学浴13内部，化学剂通过主管路流入，经由两路分支管路喷洒至化学浴13中，且两路分支管路的化学剂喷洒流量均由设置在主管路上的泵控制，即第一供应管路21由泵P1控制，第二供应管路22由泵P2控制，第三供应管路23由泵P3控制。

在化学浴13上侧对应第一供应管路21设置一组压力传感器24，对应第二供应管路22设置一组压力传感器25，对应第三供应管路23设置一组压力传感器26。且每一组压力传感器包括对称设置在化学浴13左右两侧的两个压力传感器，即共计6个压力传感器，以提高检测数据的可靠性。

本实施例的压力传感器可安装在化学浴盖12上。

本实施例的装置还包括控制器(图中未示出)，控制器用于实时获取多组压力传感器，并根据压力传感器检测信号进行分析处理，从而发出相应的控制信号控制液压泵P1、P2、P3的转速，以保持化学浴13内部压力的一致性。

本实施例以上述设置的3组共6个压力传感器为例进行说明：

控制器获取第一组压力传感器24(x1、x2)、第二组压力传感器25(x3、x4)和第三组压力传感器26(x5、x6)将当前化学浴中的液面压力信号(x1、x2、x3、x4、x5、x6)；

控制器对获取的压力信号进行处理，分别得到第一压力p1、第二压力p2和第三压力p3：

p1＝(x1+x2)/2；p2＝(x3+x4)/2；p3＝(x5+x6)/2；

控制分别比较第一压力p1、第二压力p2和第三压力p3与预设的压力阈值p0的大小，并根据比较结果发出相应的控制信号控制泵P1、泵P2和泵P3的转速：

如果第一压力p1大于预设压力p0，则控制器发出控制信号控制泵P1降低转速；如果第一压力p1小于预设压力p0，则控制器发出控制信号控制泵P1增大转速；如果第一压力p1等于预设压力p0，则控制器不发出控制信号，即保持泵P1以当前转速继续工作。

同理，如果第二压力p2大于预设压力p0，则控制器发出控制信号控制泵P2降低转速；如果第二压力p2小于预设压力p0，则控制器发出控制信号控制泵P2增大转速；如果第二压力p2等于预设压力p0，则控制器不发出控制信号，即保持泵P2当前转速继续工作。

如果第三压力p3大于预设压力p0，则控制器发出控制信号控制泵P3降低转速；如果第三压力p3小于预设压力p0，则控制器发出控制信号控制泵P3增大转速；如果第三压力p3等于预设压力p0，则控制器不发出控制信号，即保持泵P3当前转速继续工作。

在另外的优选实施例中，化学剂供应管路和液面压力传感器也可以设置为4组，且每组液面压力传感器也可设置为3个等。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。