一种基于晶圆清洗设备的换液方法、系统

技术领域

本申请涉及半导体技术领域，具体地，涉及一种基于晶圆清洗设备的换液方法、系统。

背景技术

当前半导体湿法槽式加工机台的工作台面在其核心加工处理区域药液处理槽中，化学药液均依据设定使用周期定期换液。在换液结束前，晶圆无法进入药液处理槽进行加工处理。现有技术中，多个药液处理槽中的不同化学药液到达各自换液时间节点时，药液处理槽中的药液开始换液，每个药液处理槽的换液时机互相独立。若第一药液处理槽内的第一药液换液刚好结束，第二药液处理槽中的第二药液使用周期达到极限，机台在一次换液结束后开始执行二次换液，延长了换液时间与晶圆滞留时间。此种情况极大降低了机台的加工效率，降低了机台每小时生产晶圆数量。因此，有必要开发一种新的换液机制，在药液使用周期允许的情况下，减少因换液导致的晶圆等待时间延长。

发明内容

本申请的目的是提供一种基于晶圆清洗设备的换酸方法、系统，以缩短因换酸导致的晶圆等待时间延长，提高机台的加工效率。

为了实现上述目的，本申请采用以下技术方案：

本申请第一方面提供了一种一种基于晶圆清洗设备的换液方法，包括：分别获取第一药液、第二药液的独立换液开始时间和独立换液结束时间，设定所述第一药液的换液时长大于所述第二药液的换液时长；分析所述第一药液、所述第二药液的独立换液开始时间和独立换液结束时间是否存在重叠；若所述第二药液的独立换液开始时间和独立换液结束时间至少一个处于所述第一药液的换液时间之外，则将较晚换液的药液换液开始时间提前，和/或将较早换液的药液换液开始时间延后，使所述第二药液的换液时间与所述第一药液的换液时间完全重叠。

在一些实施方式中，所述第二药液的独立换液开始时间和独立换液结束时间至少一个处于所述第一药液的换液时间之外，包括：所述第二药液的独立换液开始时间或所述第二药液的独立换液结束时间处于所述第一药液的换液时间之内。

在一些实施方式中，所述第二药液的独立换液开始时间和独立换液结束时间至少一个处于所述第一药液的换液时间之外，包括：所述第二药液的独立换液开始时间和所述第二药液的独立换液结束时间处于所述第一药液的换液时间之外。

在一些实施方式中，设定所述第二药液的独立换液开始时间与所述第一药液的独立换液时间的间隔为T1，所述第二药液的独立换液结束时间早于所述第一药液的独立换液开始时间，T1小于所述第一药液使用周期的5％-10％，将所述第一药液的换液开始时间提前，以使所述第一药液与所述第二药液的换液时间重叠。

在一些实施方式中，设定所述第二药液的独立换液开始时间与所述第一药液的独立换液时间的间隔为T1，所述第二药液的独立换液结束时间早于所述第一药液的独立换液开始时间，T1小于所述第二药液使用周期的105％-110％，将所述第二药液的换液开始时间延后，以使所述第一药液与所述第二药液的换液时间重叠。

在一些实施方式中，设定所述第二药液的独立换液开始时间与所述第一药液的独立换液时间的间隔为T1，所述第二药液的独立换液结束时间早于所述第一药液的独立换液开始时间，T1小于所述第一药液使用周期的5％-10％，且T1小于所述第二药液使用周期的105％-110％，将所述第一药液的换液开始时间提前、所述第二药液的换液开始时间延后，以使所述第一药液与所述第二药液的换液时间重叠。

在一些实施方式中，还包括：若所述第二药液的独立换液开始时间和独立换液结束时间均处于所述第一药液的换液时间之内，则不对所述第一药液和所述第二药液的换液时间进行调整。

本申请第二方面提供了一种基于晶圆清洗设备的换液系统，包括获取模块，其用于获取第一药液、第二药液的独立换液开始时间和独立换液结束时间；分析模块，去用于根据所述获取模块得到所述第一药液、所述第二药液的独立换液开始时间和独立换液时间数据进行比对分析，以得到所述第一药液和所述第二药液的换液时间是否完全重叠；控制模块，其用于根据所述分析模块得出的结果判断是否达到调整所述第一药液和/或第二药液换液时间的条件，以控制所述第一药液和/或所述第二药液的换液时间。

在一些实施方式中，所述分析模块得出的结果为所述第二药液的独立换液开始时间和独立换液结束时间至少一个处于第一药液的换液时间之外，则所述控制模块将较晚换液的药液换液开始时间提前，和/或将较早换液的药液换液开始时间延后，使第二药液的换液时间与第一药液的换液时间完全重叠。

在一些实施方式中，所述分析模块得出的结果为所述第一药液和所述第二药液的换液时间完全重叠，则所述第一药液和所述第二药液进行独立换液。

与现有技术相比，本申请的有益效果：

本申请提供了一种基于晶圆清洗设备的换液方法和系统，其可以获取第一药液、第二药液的独立换液开始时间和独立换液技术时间数据，并对该数据进行对比分析，若分析结果为第二药液的独立换液开始时间和独立换液结束时间至少一个处于第一药液的换液时间之外，则将较晚换液的药液换液开始时间提前，和/或将较早换液的药液换液开始时间延后，使第二药液的换液时间与第一药液的换液时间完全重叠。本申请的技术方案实现不同药液处理槽中的药液连锁换液，使不同药液处理槽中的药液可以在同一时段换液，换液总时长由不同药液独立换液的总时长缩短为不同药液中换液时间最长的换液时长，缩短了换液时间，降低了晶圆在某一站点滞留时间过长的可能，提高了机台的加工效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1a至图1d分别示出了现有技术独立换液的示意图；

图2a示出了图1a所示换液时间完全重叠的独立换液的示意图；

图2b示出了图1b所示换液时间部分重叠的独立换液的示意图；

图3示出了本申请一个实施例基于晶圆清洗设备的换液方法的流程示意图；

图4示出了本申请实施例提前换液节点与延迟换液节点相较于常规换液节点的示意图；

图5示出了本申请另一个实施例基于晶圆清洗设备的换液方法的流程示意图；

图6示出了本申请换液时间部分重叠时连锁换液与独立换液的对比示意图；

图7示出了本申请实施例又一个实施例基于晶圆清洗设备的换液方法的流程示意图；

图8示出了本申请实施例换液时间不重叠时连锁换液与独立换液的对比示意图；

图9示出了本申请实施例一个实施例中基于晶圆清洗设备的换液方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本申请具体实施方式的技术方案作进一步详细说明，这些实施方式仅用于说明本申请，而非对本申请的限制。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

目前，在实际生产中，半导体湿法槽加工机台中的多个药液处理槽的换液时机彼此独立，互不影响。当药液的使用周期耗尽即认为该药液到达换液时机，该药液从换液开始到换液结束的时间称为换液时长，换液时机可以理解为开始换液的时间。

独立换液存在以下几种可能：以两个药液处理槽为例，在本申请中，第一药液处理槽中为第一药液，第二药液处理槽中为第二药液；第一药液的换液时间称为第一换液时长，第二药液的换液时间称为第二换液时长，设定第一药液的换液时长大于第二药液的换液时长。

如图1a所示，第一药液与第二药液的换液时间完全重叠。设定第二药液的独立开始换液时间晚于第一药液的独立换液开始时间，第二药液的独立换液结束时间早于第一药液的独立换液结束时间，此时第一药液与第二药液的实际换液总时间为第一药液的换液时长(如图2a所示)。

如图1b所示，第一药液与第二药液的换液时间部分重叠。设定第二药液的独立换液开始时间早于第一药液的独立换液开始时间，第二药液的独立换液结束时间晚于第一药液的独立换液开始时间、早于第一药液的独立换液结束时间。此时第一药液与第二药液的实际换液总时间为第一药液的换液时长与第一药液和第二药液换液非重合部分时间之和(如图2b所示)。

如图1c所示，第一药液与第二药液的换液时间无重叠且相距较远。设定第二药液的独立换液结束时间远早于第一药液的独立换液开始时间，此时第一药液与第二药液的实际换液总时间为第一药液的换液时长与第二药液换液时长的总和。

如图1d所示，第一药液与第二药液的换液时间无重叠但相距较近。设定第二药液的独立换液结束时间略早于第一药液的独立换液开始时间，此时第一药液与第二药液的实际换液总时间为第一药液的换液时长与第二药液换液时长的总和。

由上可知，当药液处理槽的药液换液时机处于如图1b至图1d时，则换液时间耗时较长，拉低了机台的加工效率，降低了机台每小时生产晶圆数量。并且，若一药液换液结束时间与另一药液换液开始时间接近则会形成接连换液，其将导致晶圆在某一站点停留时间过长，对于某些限制工艺处理间隔时间的晶圆，增大了晶圆受损的风险。

基于此，本申请提供了一种基于晶圆清洗设备的换液方法、系统，下面结合附图对本申请的技术方案进行详细说明。

如图3所示，本申请提供了一种基于晶圆清洗设备的换液方法，包括：分别获取第一药液、第二药液的独立换液开始时间和独立换液结束时间，设定第一药液的换液时长大于第二药液的换液时长；分析第一药液、第二药液的独立换液开始时间和独立换液结束时间是否存在重叠；根据分析结果对第一药液和/或第二药液的换液开始时间进行调整，若第二药液的独立换液开始时间和独立换液结束时间至少一个处于第一药液的换液时间之外，即第二药液与第一药液的换液时间非完全重叠，则将较晚换液的药液换液开始时间提前，和/或将较早换液的药液换液开始时间延后，使第二药液的换液时间与第一药液的换液时间完全重叠。该完全重叠可以理解为将较晚换液的药液开始时间提前后，使第二药液的换液开始时间和换液时间均处于第一药液的换液时间之内。换液时间提前或延后的示意图如图4所示。

现有技术中不同药液处理槽分别独立换液容易出现换液时间延长，从而导致晶圆在某一站点的滞留时间过长，降低了半导体湿法槽式加工机台的加工效率。与现有技术相比，采用本申请的技术方案，能够实现不同药液处理槽中的药液连锁换液，使不同药液处理槽中的药液可以在同一时段换液，换液总时长由不同药液独立换液的总时长缩短为不同药液中换液时间最长的换液时长，缩短了换液时间，降低了晶圆在某一站点滞留时间过长的可能，提高了机台的加工效率。

可以理解的是，在生产过程中，药液处理槽会多次更换药液，以使生产的批次晶圆可以在半导体湿法槽式加工机台中进行清洗作业。半导体湿法槽式清洗设备一般地可以包括多个药液处理槽，每个药液处理槽对应储存一种药液，则该清洗设备中可以对应地包括多种药液。本申请仅仅以第一药液和第二药液示例性的示出了机台中不同药液的换液机制，但并不对连锁换液的药液数目做限定。当多种药液连锁换液时，其连锁换液机理与本申请前述实施例相同，本领域技术人员可以参考本申请以得出最佳连锁换液机制。

图5示出了本申请一些实施例基于晶圆清洗设备的换液方法。通过下面的描述可知，图5所示换液方法可以是图3所示换液方法的一个具体化表现形式。因此，前文结合图3的换液方法的描述也可以适用于下面对图5换液方法的描述中。

如图5所示，本实施例的换液方法与图3所示相同的是，需要分别获取第一药液、第二药液的独立换液开始时间和独立换液结束时间，设定第一药液的换液时长大于第二药液的换液时长；分析第一药液、第二药液的独立换液开始时间和独立换液结束时间是否存在重叠；根据分析结果对第一药液和/或第二药液的换液开始时间进行调整。如图5所示，在一个实施例中，若第二药液的独立换液开始时间和独立换液结束时间中的一个处于第一药液的换液时间之内，即第一药液与第二药液的换液时间存在部分重叠，则将较晚换液的药液换液开始时间提前，和/或将较早换液的药液换液时间延后，使第二药液的换液时间与第一药液的换液时间完全重叠，以实现连锁换液，采用连锁换液与独立换液的对比示意图如图6所示。

以上结合图5对本申请实施例的基于晶圆清洗设备的换液方法进行了示例性说明，图5所示的换液方法进一步提高了换液的效率，降低了晶圆在等待换液的滞留期间破损的可能性。可以理解的是，图5所示的第一药液和第二药液并不是对连锁换液机制中药液数量的限制，本领域技术人员可以参照图5所示换液方法的机理，应用于更多数量的药液换液机制中。

图7示出了本申请一些实施例基于晶圆清洗设备的换液方法。通过下面的描述可知，图7所示换液方法可以是图3所示换液方法的一个具体化表现形式。因此，前文结合图3的换液方法的描述也可以适用于下面对图7换液方法的描述中。

如图7所示，本实施例的换液方法与图3所示相同的是，需要分别获取第一药液、第二药液的独立换液开始时间和独立换液结束时间，设定第一药液的换液时长大于第二药液的换液时长；分析第一药液、第二药液的独立换液开始时间和独立换液结束时间是否存在重叠；根据分析结果对较晚换液的药液的换液开始时间进行调整。如图7所示，在一个实施例中，若第二药液的独立换液开始时间和独立换液结束时间均未处于第一药液的换液时间之内，即第一药液与第二药液的换液时间重叠部分为零，也就是说第一药液和第二药液的换液时间不存在任何重叠，则将较晚换液的药液开始时间提前，和/或将较早换液的药液换液时间延后，使第二药液的换液时间与第一药液的换液时间完全重叠，采用连锁换液与独立换液的对比示意图如图8所示。

在一个具体的实施例中，若第二药液的独立换液开始时间和独立换液结束时间均未处于第一药液的换液时间之内，设定第二药液的独立换液开始时间与第一药液的独立换液开始时间的间隔为T1，且第二药液的独立换液结束时间早于第一药液的独立换液开始时间。该T1可以是一个区间值，例如a1＜T1＜a2。在具体实施时，若T1大于第一药液使用周期的5％倍，优选地，T1大于第一药液使用周期的10％倍，则认为第二药液的独立换液结束时间与第一药液的独立换液开始时间间隔较远，此时可以选择连锁换液，即将第一药液的换液开始时间提前使得第一药液与第二药液的换液时间重叠，以减少换液时间，减少晶圆滞留时间。此种情况下，也可以选择不连锁换液，即独立换液，以减少因提前换液导致的第一药液的浪费，降低生产成本。

若T1小于第一药液使用周期的5％-10％，则认为第二药液的独立换液时间与第一药液的独立换液时间间隔较近，此时选择连锁换液，即将第一药液的换液开始时间提前使得第一药液与第二药液的换液时间重叠。在另一个具体的实施例中，若T1小于第二药液的使用周期的105％-110％倍，还可以延后第二药液的换液时间，使第一药液与第二药液的换液时间重叠以实现连锁换液。可以理解的是，由于药液的使用周期为最佳使用时间，适当延后换液并不会对晶圆的清洗造成过大影响。在又一个实施例中，若T1小于第一药液使用周期的5％-10％，且小于第二药液使用周期的105％-110％，可以将第一药液的换液开始时间提前、第二药液的换液开始时间延后，以使第一药液与第二药液的换液时间重叠。

同理，若第一药液的独立换液结束时间早于第二药液的独立换液开始时间，可以首先计算第一药液的独立换液开始时间与第二药液的独立换液开始时间差值T2，若T2大于第二药液使用周期的5％倍，优选地，T2大于第二药液使用周期的10％倍，则认为第一药液的独立换液时间与第一药液的独立换液时间间隔较远，是否选择连锁换液，可以根据生产成本和生产效率做权衡。若T2小于第二药液使用周期的5％-10％，则认为第一药液的独立换液时间与第二药液的独立换液时间间隔较近，此时可以选择连锁换液，即将第二药液的换液开始时间提前，使得第一药液与第二药液的换液时间重叠。若T2小于第一药液的使用周期的105％-110％倍，还可以延后第一药液的换液时间，使第一药液与第二药液的换液时间重叠以实现连锁换液。若T2小于第二药液使用周期的5％-10％，且小于第一药液使用周期的105％-110％，可以将第二药液的换液开始时间提前、第一药液的换液开始时间延后，以使第一药液与第二药液的换液时间重叠。

在另一个实施例中，仍设定第一药液的换液时长大于第二药液的换液时长，若第一药液的独立换液时间与第二药液的独立换液时间重叠，即第二药液的独立换液开始时间与独立换液结束时间均在第一药液的独立换液时间之内，如图9所示，则无需调整第一药液或第二药液的换液时间，分别第一药液和第二药液进行换液作业即可。

本申请第二方面提供了一种基于晶圆清洗设备的换液系统，包括：获取模块，其用于获取第一药液、第二药液的独立换液开始时间和独立换液结束时间；分析模块，根据获取模块得到的第一药液、第二药液的独立换液开始时间和独立换液结束时间数据进行比对分析，得出第一药液和第二药液的换液时间是否完全重叠。控制模块用于根据分析模块得出的结果判断是否达到调整第一药液和/或第二药液换液时间的条件。

在一个实施例中，第一药液和第二药液的换液时间完全重叠，则控制模块控制第一药液和第二药液各自独立换液。在另一个实施例中，第一药液和第二药液的换液时间部分重叠，则控制模块控制将较晚的药液换液开始时间提前，和/或将较早的药液换液开始时间延后，使第二药液的换液时间与第一药液的换液时间完全重叠。在又一个实施例中，第一药液和第二药液的换液时间无重叠部分，则将较晚换液的药液开始时间提前，和/或将较早换液的药液换液时间延后，使第二药液的换液时间与第一药液的换液时间完全重叠。

在一个具体的实施例中，设定若第二药液与第一药液的换液时间无重叠，设定第二药液的独立换液开始时间与第一药液的独立换液开始时间的间隔为T1，且第二药液的独立换液结束时间早于第一药液的独立换液开始时间。若分析模块得到的结果为T1大于第一药液使用周期的5％-10％倍，则控制模块可以认为第二药液的独立换液结束时间与第一药液的独立换液开始时间间隔较远，此时可以选择连锁换液，即将第一药液的换液开始时间提前使得第一药液与第二药液的换液时间重叠，以减少换液时间，减少晶圆滞留时间。此种情况下，控制模块也可以选择不连锁换液，即独立换液，以减少因提前换液导致的第一药液的浪费，降低生产成本，该控制模块的程序可以根据实际成产时的考量进行设置。

若分析模块得到的结果为T1小于第一药液使用周期的5％-10％，则控制模块认为第二药液的独立换液时间与第一药液的独立换液时间间隔较近，此时选择连锁换液，即将第一药液的换液开始时间提前使得第一药液与第二药液的换液时间重叠。在另一个具体的实施例中，若分析模块得到的结果为T1小于第二药液的使用周期的105％-110％倍，控制模块还可以延后第二药液的换液时间，使第一药液与第二药液的换液时间重叠以实现连锁换液。在又一个实施例中，若分析模块得到的结果为T1小于第一药液使用周期的5％-10％，且小于第二药液使用周期的105％-110％，控制模块可以将第一药液的换液开始时间提前、第二药液的换液开始时间延后，以使第一药液与第二药液的换液时间重叠。

第一药液的独立换液结束时间早于第二药液的独立换液开始时间与上文类似，可以同理获得调整换液机制，在此不再赘述。

本申请还提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是服务端。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口和数据库。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性和或易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的网络接口用于与外部的客户端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种基于晶圆清洗设备的换液方法的功能或步骤。

本申请还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有指令，当指令被运行时，使得本申请第一方面提供的基于晶圆清洗设备的换液方法或本申请第二方面提供的换液系统被执行。

前述计算机可读存储介质，本领域技术人员可以理解，实现上述系统及各单元功能的实施例可以通过计算机程序相关的硬件来完成。前述计算机程序可以存储于一计算机可读存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述系统及各单元功能的实施例。前述的存储介质包括：ROM、RAM或光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本申请的保护范围。