多功能酸洗台装置

技术领域

本发明涉及半导体湿法制程领域，具体地，涉及一种多功能酸洗台装置。

背景技术

近年来，中国半导体行业迅猛发展，半导体芯片设计制造及后端封装技术不断革新。湿法蚀刻作为半导体设计制造中的重要一环，其技术革新需要大量实验。

实际实验应用中，湿法蚀刻必须配备相应的湿法设备即酸洗台，以确保生产或实验过程中人员安全和实验可信度。酸洗台的功能可分为两类：蚀刻功能和清洗功能，蚀刻功能负责使用不同药液进行反应从而达到图形转移，清洗功能主要是针对晶圆表面进行清洗，比如颗粒，有机物，金属离子等。

传统的实验酸洗台由于药液性质，会设计不同的酸洗槽以防止生成其他产物影响实验结果。传统的实验酸洗台具有以下的缺点：设备酸洗槽数量较少，功能单一；槽体尺寸固定，晶圆尺寸可变化量小；机台占地较大，影响实验室布局；需要多次人工动作，较为复杂，且容易沾到药液，危及安全；手动操作，制程时间无法精确控制；干进湿出，还要配置其他干燥设备。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种多功能酸洗台装置。

根据本发明提供的一种多功能酸洗台装置，包括设备本体和控制装置，其中：

设备本体中部设置有操作平台，操作平台上设置有酸槽和水洗槽；

操作平台的上方设置有控制样品运动的机械臂；

操作平台的周向侧壁设置有抽气系统；

控制装置控制机械臂的运动，控制对酸槽、水洗槽的清洗程序。

优选地，所述酸槽内设置有加热装置，通过加热装置对槽内水温进行控制。

优选地，所述酸槽内还设置有烧杯固定卡口，通过烧杯固定卡口固定所述烧杯。

优选地，所述酸槽的旁边还设置有洞板，洞板下方设置有防漏盘。

优选地，所述酸槽的旁边还设置水龙头。

优选地，所述水洗槽包括PFA鼓泡装置和/或超声波震动装置。

优选地，设备本体的顶部设置有FFU系统，FFU系统能够形成向下的气帘。

优选地，所述水洗槽还包括热氮气管路。

优选地，所述抽气系统包括设置在操作平台周向侧壁的多个抽气栅格口以及设置在侧壁内的抽气装置。

优选地，还包括排放系统，所述排放系统连通酸槽和水洗槽，排放系统包括多个排放管道，多个排放管道和酸槽、水洗槽之间设置有切换阀件。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明利用更换烧杯的方式解决了实验室酸洗台酸洗槽种类单一，多药液混用一槽交叉污染的问题，大大提高了实验的可靠性。

2、传统的单一酸槽可能将混用HCL,H

3、本发明适用在实验种类繁多，操作人员较少场景。

4、本发明利用烧杯代替酸槽，大大缩减了药液使用量，解决了实验成本高的问题。

5、本发明通过更换机械臂上的样品架，可以实现不同大小的晶圆承载，丰富晶圆兼容性。

6、本发明通过控制装置，在烧杯内进行混酸动作后，只需将烧杯卡入酸槽内位置，将样品置于置物架上，即可启动自动化程序完成整套酸洗清洁干燥流程，操作简单，降低人为操作失误风险，大幅提高安全性和便利性。

7、本发明实现实验湿法酸洗机台的干进干出，即干燥的样品送入实验，得到干燥的实验样品。极大地提高实验安全性并降低实验难度。

8、本发明配置多个酸槽，可以配置不同药液，以实现连续短制程，模拟实际半导体湿法制程机台流程，完善制程。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为多功能酸洗台装置的结构示意图。

图2为多功能酸洗台装置的内部结构示意图。

图3为多功能酸洗台装置的排放系统原理图。

图4为控制装置的控制原理图。

图中示出：

FFU系统1

推拉窗2

抽气口3

机械臂4

样品架5

酸槽6

水洗槽7

水龙头8

洞洞板9

急停按钮10

PLC操作面板11

用品槽12

推拉窗13

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

如图1至图4所示，根据本发明提供的一种多功能酸洗台装置，包括设备本体和控制装置，其中：设备本体中部设置有操作平台，操作平台上设置有酸槽和水洗槽；操作平台的上方设置有控制样品运动的机械臂；操作平台的周向侧壁设置有抽气系统；控制装置控制机械臂的运动，控制对酸槽、水洗槽的清洗程序。

更为详细地，本发明的酸槽由水浴加热槽及各种不同直径的烧杯组成。烧杯用作混酸使用，水浴加热槽可以设置加热温度，通过槽内加热器，实现对槽内水温的控温，借由热传导效应隔水加热，实现烧杯酸槽温控。该酸槽设置多种烧杯固定卡扣以固定不同直径的烧杯，满足不同直径的晶圆清洗需求。酸槽通过吸附式加热器，实现对槽内水温的控温。通过更换不同材质的特定烧杯，实现不同酸槽药液的湿法实验，可配置8个或10个一组，用以不同药液(如SPM SC1等药液)。酸槽两侧还设置有水龙头，用于冲洗烧杯或应急处理。槽旁操作区还设置有洞洞板，用于人员进行混酸操作，防止泼洒等失误造成的化学品外泄。在洞洞板下方装有防漏盘，以方便混酸动作。

本发明的水洗槽通过水洗槽去离子水(DIW)冲洗清洁。还设置有喷淋系统：实心锥状可调节喷头，可喷淋到全部晶圆；通过设置PFA鼓泡系统确保清洗干净；还锯齿状四面溢流结构；通过定制快排阀，快速带走内部杂质；通过在槽底安装超音波震荡发震板，利用隔水震荡方式带动槽内震动，加强洗净效果。本发明设置有三个水洗槽，其中中间的水洗槽通过水洗槽去离子水(DIW)冲洗清洁，实现最终清洗，可增配水阻值计侦测洗净效果，并配备热氮气管路，实现热氮吹扫干燥，实现清洗对象的干进干出。

本发明设置有多个酸槽和水洗槽，通过不同酸槽和水洗槽的组合，实现短制程实验。

本发明的机械臂通过旋转及升降动作带动晶圆样品进入酸洗或水洗槽。还包括样品架，样品架通过耐酸碱材料制成，底部平台设置孔洞，用于承载样品进入酸洗烧杯或水槽；根据晶圆样品种类及大小，可配置不同直径的样品架进行更换，满足多尺寸晶圆需求。机械臂通过电机控制机械臂旋转，气缸控制机械臂升降，带动晶圆样品进行清洗、蚀刻或者水洗，由PLC预先编写程序操控旋转不同的角度进入不同功能槽位，到达预定时间后，自动抬升晶圆切换不同槽位。

本发明的抽气系统包括机台侧壁设置的多个抽气栅格口，避免酸气堆积；与设备顶部的FFU系统相互配合，顶部FFU系统集成多组FFU，形成向下的风帘保证酸气不外泄，与抽气系统相互配合，形成层流，带动酸气排出，抑制酸气外泄，保护实验人员安全。

排放系统通过程序设置不同控制酸液排放切换阀件切换排酸管路。酸槽与其相对应的水洗槽匹配，排酸时，预先设定的程序将自动切换阀件选择排酸管路，实现专酸专排，避免药液混合形成结晶。控制装置包括PLC控制系统，提供可视化清洗步骤界面，使用者根据使用需求编写清洗流程，由PLC控制水域加热控温，机械臂以及槽内各个阀件动作，实现连贯清洗功能。当前配置可以实现2酸2水的连贯清洗，也可根据当前设计理念，通过增加酸水槽位，满足更多酸洗需求。

本发明通过人员在完成混酸动作后，将烧杯卡入酸槽，将样品放在置物架上，启动PLC开始湿法制程。本发明解决了手动酸洗台酸槽种类少，针对晶圆类型单一，制程流程不连贯，使用过程繁琐等诸多问题，大大提升了使用设备时的安全性和便利性。

此外，设备底部区域还设置有急停按钮，当意外发生时可以急停设备，还包括PLC操作面板，用于人员操作界面。还设置有用品槽：内有N2枪和DI枪，用于吹扫与冲洗。底部设置有推拉窗，方便对于下方排放管路等进行维护保养操作。

下面通过优选例，对本发明进行更为具体地说明。

优选例1：

酸洗台包括酸槽、水洗槽、机械臂以及PLC系统。拟定实施光阻去除相关制程，实验人员位于操作区使用硫酸特定烧杯进行混酸动作，配比硫酸双氧水溶液，使用氨水特定烧杯进行混酸动作，配比氨水双氧水溶液。将氨水双氧水溶液置于右侧酸槽内限位，参考图2，将硫酸双氧水溶液置于左侧酸槽内限位，水浴加热。将晶圆放置在样品置物台上，待硫酸双氧水溶液温度稳定在设定温度。确认需要清洗(或蚀刻)的程序正确后，启动清洗按钮，PLC将根据预设程式控制机械臂，带动晶圆浸入硫酸烧杯内开始湿法制程，到达制程时间后，机械臂将自动将晶圆带出并进入左侧水洗槽开始清洗。到达清洗时间后，控制机械臂，带动晶圆浸入氨水双氧水溶液烧杯内开始湿法制程。到达制程时间后，控制机械臂，带动晶圆浸入右侧水洗槽内开始清洗。到达清洗时间后，控制机械臂，带动晶圆浸入中间水洗槽内进行最终清洗，结束清洗后，通热氮干燥，干燥过后机械臂将晶圆样品转到操作区供人员取下。结束后，工作人员将药液倒入各自酸槽内，启动排酸功能，排向各自排酸管路，并清洗各自烧杯，再次排放各自管路。

优选例2：

酸洗台包括酸槽、水洗槽、机械臂以及PLC系统。拟定实施二氧化硅层去除相关制程。实验人员位于操作区使用氢氟酸特定烧杯进行混酸动作，配比氢氟酸水溶液，使用氨水特定烧杯进行混酸动作，配比氨水双氧水溶液。将氢氟酸溶液置于左侧酸槽内限位；将氨水双氧水溶液置于右侧酸槽内限位，水浴加热。将晶圆放置在样品置物台上，待氨水双氧水溶液温度稳定在设定温度。确认需要清洗(或蚀刻)的程序正确后，启动清洗按钮，PLC将根据预设程式控制机械臂，带动晶圆浸入氢氟酸溶液烧杯内开始湿法制程，到达制程时间后，机械臂将自动将晶圆带出并进入左侧水洗槽开始清洗。到达清洗时间后，控制机械臂，带动晶圆浸入氨水双氧水溶液烧杯内开始湿法制程。到达制程时间后，控制机械臂，带动晶圆浸入右侧水洗槽内开始清洗。到达清洗时间后，控制机械臂，带动晶圆浸入中间水洗槽内进行final rinse，结束清洗后，通热氮干燥，干燥过后机械臂将晶圆样品转到操作区供人员取下。结束后，工作人员将药液倒入各自酸槽内，启动排酸功能，排向各自排酸管路，并清洗各自烧杯，再次排放各自管路。

优选例3：

如图1所示，酸洗台包括酸槽、水洗槽、机械臂以及PLC系统。拟定实施金属层去除相关制程。实验人员位于操作区使用铝腐蚀液特定烧杯进行混酸动作，配比铝腐蚀液水溶液，使用氨水特定烧杯进行混酸动作，配比氨水双氧水溶液。将将铝腐蚀液溶液置于左侧酸槽内限位，水浴加热；氨水双氧水溶液置于右侧酸槽内限位，水浴加热。将晶圆放置在样品置物台上，待铝腐蚀液及氨水双氧水溶液温度稳定在设定温度。确认需要清洗(或蚀刻)的程序正确后，启动清洗按钮，PLC将根据预设程式控制机械臂，带动晶圆浸入铝腐蚀液烧杯内开始湿法制程，到达制程时间后，机械臂将自动将晶圆带出并进入左侧水洗槽开始清洗。到达清洗时间后，控制机械臂，带动晶圆浸入氨水双氧水溶液烧杯内开始湿法制程。到达制程时间后，控制机械臂，带动晶圆浸入右侧水洗槽内开始清洗。到达清洗时间后，控制机械臂，带动晶圆浸入中间水洗槽内进行final rinse，结束清洗后，通热氮干燥，干燥过后机械臂将晶圆样品转到操作区供人员取下。结束后，工作人员将药液倒入各自酸槽内，启动排酸功能，排向各自排酸管路，并清洗各自烧杯，再次排放各自管路。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。