TW202538927A - 用於半導體製程設備的噴淋結構及半導體製程設備 - Google Patents

Abstract

本申請公開了一種噴淋結構及半導體製程設備。噴淋結構包括噴淋頭和排液清潔元件。排液清潔元件包括清潔部件，其包括容納腔體、保護腔體、乾燥腔體和清洗腔體，容納腔體的兩端分別設有第一埠和第二埠，保護腔體、乾燥腔體和清洗腔體均設於容納腔體的外周。保護腔體、乾燥腔體和清洗腔體各自的內部空間分別藉由第一通道、第二通道和第三通道與容納腔體的內部空間連通。保護腔體設有用於接收保護氣體的第一通孔，乾燥腔體設有用於接收乾燥氣體的第二通孔，清洗腔體設有用於接收清洗液的第三通孔。半導體製程設備包括上述噴淋結構。

Description

用於半導體製程設備的噴淋結構及半導體製程設備

本申請屬於半導體技術領域，具體涉及一種用於半導體製程設備的噴淋結構及半導體製程設備。

在晶片生產流程中，清洗流程佔據很大比例，隨著晶片生產越來越先進精密，清洗的製程要求也會有所提高，因此單片清洗設備在製程流程中占的比例越來越大，清洗設備藉由噴淋結構給晶圓提供製程所需的製程液體，噴灑到晶圓的表面進行蝕刻。使用的製程液體會有一部分是無機酸、鹼，與晶圓反應或者與空氣反應生成無機鹽，無機鹽呈晶體狀，隨著長時間使用會附著在噴淋結構上，其中噴淋頭上聚集的晶體最為嚴重，長期聚集的話會導致噴淋頭堵塞或者是在製程過程中脫落至晶圓表面，導致影響製程效果。

本申請實施例的目的是提供一種用於半導體製程設備的噴淋結構及半導體製程設備，至少能夠解決噴淋頭堵塞等問題。

為了解決上述技術問題，本申請是這樣實現的： 本申請實施例提供了一種用於半導體製程設備的噴淋結構，所述噴淋結構包括噴淋頭以及與所述噴淋頭對應設置的排液清潔元件，所述排液清潔元件包括：清潔部件； 所述清潔部件包括容納腔體、保護腔體、乾燥腔體和清洗腔體，所述容納腔體的兩端分別設有第一埠和第二埠，所述第一埠用於進出所述噴淋頭，所述第二埠用於排液，所述保護腔體、所述乾燥腔體和所述清洗腔體均設於所述容納腔體的外周，並沿自所述第一埠至所述第二埠的方向設置； 所述保護腔體、所述乾燥腔體和所述清洗腔體各自的內部空間分別藉由第一通道、第二通道和第三通道，與所述容納腔體的內部空間連通； 所述保護腔體設有用於接收保護氣體的第一通孔，所述乾燥腔體設有用於接收乾燥氣體的第二通孔，所述清洗腔體設有用於接收清洗液的第三通孔。

本申請還提供了一種半導體製程設備，包括：製程腔室、承載裝置以及上述噴淋結構； 所述承載裝置設於所述製程腔室內，用於承載晶圓； 所述噴淋結構還包括噴淋臂，所述噴淋臂設於所述製程腔室內，所述噴淋頭與所述噴淋臂連接，用於向所述承載裝置所承載的晶圓噴淋製程液體； 所述清潔部件設於所述製程腔室內； 在非製程狀態下，所述噴淋頭與所述容納腔體相對設置。

本申請實施例中，在工作狀態下，藉由噴淋頭可以噴淋製程液體，以便於對晶圓進行製程處理；在非工作狀態下，藉由排液清潔元件可以進行排液或者對噴淋頭進行清洗，具體包括：藉由容納腔體的第一埠可以承接噴淋頭滴落的殘液並經由第二埠排出；當需要清潔噴淋頭時，還可以使噴淋頭位於容納腔體中；在噴淋頭與清洗腔體對應設置的情況下，清洗腔體中的清洗液可以藉由第三通道噴向噴淋頭，從而可以對噴淋頭產生清洗作用，以清洗掉噴淋頭內積聚的晶體，有效緩解噴淋頭堵塞的問題，並且還可以緩解噴淋頭內的晶體脫落而影響製程效果的問題；清洗完成後，噴淋頭還可以與乾燥腔體對應設置，乾燥腔體內的乾燥氣體可以經由第二通道吹向噴淋頭，從而可以對清洗後的噴淋頭進行乾燥處理，以防止噴淋頭上殘留清洗液而影響製程效果；另外，在清洗或乾燥過程中，保護腔體內的保護氣體可以經由第一通道吹向容納腔體內，並在容納腔體內形成氣簾，從而可以對清洗或乾燥過程飛濺的液滴進行阻擋，以防止液滴亂飛以及飛濺至製程腔室內而影響後續的製程效果。

下面將結合本申請實施例中的附圖，對本申請實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本申請中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本申請保護的範圍。

本申請的說明書和權利要求書中的術語“第一”、“第二”等是用於區別類似的物件，而不用於描述特定的順序或先後次序。應該理解這樣使用的資料在適當情況下可以互換，以便本申請的實施例能夠以除了在這裡圖示或描述的那些以外的順序實施，且“第一”、“第二”等所區分的對象通常為一類，並不限定物件的個數，例如第一物件可以是一個，也可以是多個。此外，說明書以及權利要求中“和/或”表示所連線物件的至少其中之一，字元“/”，一般表示前後關聯物件是一種“或”的關係。

下面結合附圖，藉由具體的實施例及其應用場景對本申請實施例進行詳細地說明。

參考圖1和圖2，相關技術中的一種製程腔體，製程腔體內設有卡盤01、回收鍋02、噴淋臂03、噴淋頭04和排液盒05等結構。排液盒05為圓形杯狀結構，排液盒05的內部空間在排液盒05的上下兩端均具有開口，上端開口正對噴淋頭04，下端開口與廠務排液連接。卡盤01和回收鍋02位於製程腔體的中間位置，卡盤01用於夾持晶圓，回收鍋02與卡盤01同心，用於回收製程過程中使用的藥液；噴淋臂03能夠選擇性地位於製程腔體中回收鍋02或卡盤01的上方，噴淋臂03藉由噴淋頭04向晶圓噴淋藥液；排液盒05承接噴淋頭04滴落的藥液。示例性地，製程腔體內設有多個噴淋臂03、多個噴淋頭04和多個排液盒05，多個噴淋頭04與多個噴淋臂03一一對應連接，多個排液盒05分別用於承接多個噴淋頭04滴落的藥液。

在進行製程之前，每個噴淋頭04位於原位，即位於相應的排液盒05正上方；在製程時，卡盤01攜帶晶圓旋轉，每個噴淋臂03自圖1所示的原位在圖1的俯視方向上逆時針旋轉，並使相應的噴淋頭04運動至卡盤01圓心位置的上方進行噴淋，與此同時，每個噴淋臂03還會以一定的速度順時針向原位方向旋轉，隨著噴淋臂03的順時針旋轉，藉由噴淋頭04向卡盤01上的晶圓表面噴灑藥液，藥液在離心力的作用下會在晶圓的表面得以擴散，從而實現對晶圓的製程處理，整個製程過程中，每個噴淋臂03帶動噴淋頭04重複上述動作；製程結束後，每個噴淋頭04再次回到原位，並位於相應的排液盒05正上方，以便於噴淋頭04殘留的藥液能夠滴入排液盒05中。

然而，經過長時間使用後，噴淋頭04內的藥液容易發生反應而生成晶體，對噴淋頭04造成堵塞，影響噴淋頭04的正常使用，並且，在製程過程中，晶體還容易從噴淋頭04脫落而掉落至晶圓表面，從而影響產品良率。

基於上述情況，本申請實施例公開了一種用於半導體製程設備的噴淋結構，包括噴淋頭142以及與噴淋頭142對應設置的排液清潔元件10。其中，排液清潔元件10用於對半導體製程設備中噴射製程液體的噴淋頭142進行清潔，以防止噴淋頭142堵塞或掉落晶體。參考圖3至圖13，所公開的排液清潔元件10包括：清潔部件11。

參考圖3和圖4，清潔部件11包括容納腔體111、保護腔體112、乾燥腔體113和清洗腔體114。其中，容納腔體111用於為噴淋頭142提供放置空間，並且為清潔噴淋頭142提供清潔環境，同時，還可以用於承接噴淋頭142滴落的製程液體。在製程情況下，噴淋頭142位於製程腔室20內的承載裝置30上方，以便於向位於承載裝置30上的晶圓噴灑製程液體，實現對晶圓的製程處理。經過長時間的製程之後，噴淋頭142內容易積聚製程液體結成的晶體，從而造成噴淋頭142堵塞，影響正常的製程過程。基於此，可以使噴淋頭142置於容納腔體111內，並在容納腔體111內進行清潔處理，以清除掉噴淋頭142處的晶體，防止噴淋頭142被堵塞。

一些實施例中，容納腔體111的兩端分別設有第一埠1111和第二埠1112，如圖4所示。其中，第一埠1111用於進出噴淋頭142，還可以用於承接噴淋頭142滴落的製程液體，第二埠1112用於排液。在需要對噴淋頭142進行清潔處理的情況下，可以使噴淋頭142經由第一埠1111進入至容納腔體111內，並進行清潔處理，清潔過程產生的廢液可以沿著第二埠1112排出，以防止清潔廢液在容納腔體111內積聚而影響對噴淋頭142的清潔過程。

在實際工作情況下，第一埠1111可以位於容納腔體111的頂部，第二埠1112可以位於容納腔體111的底部，此種情況下，可以使噴淋頭142從上至下進入至容納腔體111內，並使清潔廢液在重力作用下沿第二埠1112排出。

本申請實施例中，保護腔體112、乾燥腔體113和清洗腔體114均設於容納腔體111的外周，並沿自第一埠1111至第二埠1112的方向設置，如此，可以對位於容納腔體111內的噴淋頭142進行不同的處理步驟，以實現對噴淋頭142的清潔處理。其中，保護腔體112、乾燥腔體113和清洗腔體114可以沿自第一埠1111至第二埠1112的方向依次設置，當然，還可以是保護腔體112、清洗腔體114和乾燥腔體113沿自第一埠1111至第二埠1112的方向依次設置，只要能夠使保護腔體112位於靠近第一埠1111的位置即可，具體佈置形式不受限制。

示例性地，容納腔體111可以為圓筒結構，圓筒結構的兩端分別貫通，形成第一埠1111和第二埠1112；保護腔體112、乾燥腔體113和清洗腔體114均可以為圓環結構，分別套設在容納腔體111的外側，並沿自第一埠1111向第二埠1112的方向設置，以便於在不同的區域對噴淋頭142進行不同的處理步驟。當然，容納腔體111的橫截面不僅限於圓形，相應地，保護腔體112、乾燥腔體113和清洗腔體114各自的橫截面也不僅限於圓環形，還可以是其他形狀，具體可以根據實際工況而設定。

一些實施例中，容納腔體111、保護腔體112、乾燥腔體113和清洗腔體114可以分別為獨立的結構，藉由後期拼裝形成整個清潔部件11。此種方式可以降低製造難度。

另一些實施例中，清潔部件11還可以為一體結構，此種情況下，清潔部件11整體可以被分隔開，形成容納腔體111、保護腔體112、乾燥腔體113和清洗腔體114，並且，保護腔體112與容納腔體111之間可以具有共同的側壁，乾燥腔體113與容納腔體111之間具有共同的側壁，清洗腔體114與容納腔體111之間具有共同的側壁，保護腔體112與乾燥腔體113之間具有共同的側壁，乾燥腔體113與清洗腔體114之間具有共同的側壁。此種方式可以節約清潔部件11的製造材料，降低成本。

為實現對噴淋頭142的清潔處理，保護腔體112的內部空間藉由第一通道1151與容納腔體111的內部空間連通，乾燥腔體113的內部空間藉由第二通道1152與容納腔體111的內部空間連通，清洗腔體114的內部空間藉由第三通道1153與容納腔體111的內部空間連通；另外，保護腔體112設有用於接收保護氣體（如，PN ₂等）的第一通孔1121，乾燥腔體113設有用於接收乾燥氣體（如，PN ₂等）的第二通孔1131，清洗腔體114設有用於接收清洗液（如，Ultra Pure Water，UPW）的第三通孔1141。

在一些實施例中，如圖11所示，排液清潔元件10還可以包括第一供氣管路131、第二供氣管路132和供液管路133。其中，第一供氣管路131與第一通孔1121連通，以便於藉由第一通孔1121向保護腔體112內通入保護氣體；第二供氣管路132與第二通孔1131連通，以便於藉由第二通孔1131向乾燥腔體113內通入乾燥氣體；供液管路133與第三通孔1141連通，以便於藉由第三通孔1141向清洗腔體114內通入清洗液。

基於上述設置，清洗液可以經由第三通孔1141進入清洗腔體114，而後經由第三通道1153進入容納腔體111內，並噴向位於容納腔體111內的噴淋頭142，從而實現對噴淋頭142的清洗，以去除噴淋頭142內積聚的晶體，有效緩解噴淋頭142堵塞的問題；待清洗完成後，乾燥氣體可以經由第二通孔1131進入乾燥腔體113，而後經由第二通道1152進入容納腔體111內，並噴向位於容納腔體111內的噴淋頭142，從而實現對噴淋頭142的乾燥，以去除噴淋頭142附著的清洗液，保證噴淋頭142乾燥，防止噴淋頭142將清洗液帶入製程腔室20而影響製程效果。

並且，在清洗的同時，保護氣體可以經由第一通孔1121進入保護腔體112，而後經由第一通道1151進入容納腔體111內，並且可以在容納腔體111內靠近第一埠1111的區域形成氣簾，藉由氣簾可以對清洗過程中飛濺的清洗液產生阻擋作用，從而可以防止清洗液經由第一埠1111濺入製程腔室20內而影響製程效果。

在乾燥的同時，保護氣體同樣可以經由第一通孔1121進入保護腔體112，而後經由第一通道1151進入容納腔體111內，並且可以在容納腔體111內靠近第一埠1111的區域形成氣簾，藉由氣簾可以對乾燥過程中吹起的清洗液產生阻擋作用，從而可以防止清洗液經由第一埠1111濺入製程腔室20內而影響製程效果。

此處需要說明的是，保護腔體112、乾燥腔體113和清洗腔體114可以沿自第一埠1111至第二埠1112的方向依次設置，在噴淋頭142進入容納腔體111之後，為了實現在對噴淋頭142的清洗和乾燥之間切換，噴淋頭142在容納腔體111內可以相對於清潔部件11移動，以改變噴淋頭142相對於第二通道1152和第三通道1153的位置，從而實現在對噴淋頭142的全面清洗和全面乾燥之間切換。

在一些實施例中，可以是噴淋頭142在自第一埠1111至第二埠1112的方向上來回移動，還可以是清潔部件11在自第一埠1111至第二埠1112的方向上來回移動，當然，還可以是噴淋頭142和清潔部件11均在自第一埠1111至第二埠1112的方向上來回移動，上述各種方式均可以改變噴淋頭142在容納腔體111內的位置，從而使噴淋頭142能夠與第三通道1153或第二通道1152相對，進而實現在對噴淋頭142的全面清洗和全面乾燥之間切換。

本申請實施例中，在工作狀態下，藉由噴淋頭142可以噴淋製程液體，以便於對晶圓進行製程處理；在非工作狀態下，可以藉由排液清潔元件10承接並排出噴淋頭142滴落的製程液體，還可以對噴淋頭142進行清洗，具體包括：藉由容納腔體111的第一埠1111可以承接非工作狀態下噴淋頭142滴落的殘液並經由第二埠1112排出；當需要清潔噴淋頭142時，在噴淋頭142與清洗腔體114對應設置的情況下，清洗腔體114中的清洗液可以藉由第三通道1153噴向噴淋頭142，從而可以對噴淋頭142產生清洗作用，以清洗掉噴淋頭142內積聚的晶體，有效緩解噴淋頭142堵塞的問題，並且還可以緩解噴淋頭142內的晶體脫落而影響製程效果的問題；清洗完成後，噴淋頭142還可以與乾燥腔體113對應設置，乾燥腔體113內的乾燥氣體可以經由第二通道1152吹向噴淋頭142，從而可以對清洗後的噴淋頭142進行乾燥處理，以防止噴淋頭142上殘留清洗液而影響製程效果；另外，在清洗或乾燥過程中，保護腔體112內的保護氣體可以經由第一通道1151吹向容納腔體111內，並在容納腔體111內形成氣簾，從而可以對清洗或乾燥過程飛濺的液滴進行阻擋，以防止液滴亂飛以及飛濺至製程腔室20內而影響後續的製程效果。因此，本申請實施例中的噴淋結構既可以實現對晶圓的製程處理，又可以在非製程狀態下承接並排出噴淋頭142滴落的製程液體，以防止製程液體隨意滴落而造成污染，還可以在非製程狀態下實現對噴淋頭142的清潔，以保證噴淋頭142不會堵塞或者造成製程污染。

為防止清洗過程中清洗液從第一埠1111飛濺出而進入到製程腔室20中，沿自清洗腔體114至容納腔體111的方向，第三通道1153可以朝向第二埠1112的方向傾斜延伸，如圖7所示。基於此，可以使經由第三通道1153噴射的清洗液朝向第二埠1112的方向傾斜一定角度，從而使清洗液在朝向第二埠1112的方向上具有一定的速度，以緩解清洗液朝向第一埠1111方向飛濺，有利於解決清洗液飛濺至製程腔室20中而影響製程腔室20潔淨度的問題。

在一些實施例中，第三通道1153朝向第二埠1112方向傾斜延伸的傾斜角度範圍為30°至80°，例如，包括30°、40°、50°、55°、60°、65°、70°、80°等，當然，還可以為其他度數，此處不作具體限定。此種設計方式可以減少飛濺至噴淋頭142朝向第一埠1111方向區域的清洗液，緩解清洗液濺入製程腔室20中。進一步地，上述傾斜角度範圍可以是50°至70°，既可以緩解清洗液向製程腔室20中飛濺，又可以防止角度過大而減小清洗液與噴淋頭142的接觸面積最終影響清洗效果。

一些實施例中，清洗腔體114環繞設置於容納腔體111的外周，為提高對噴淋頭142清洗的全面性，清洗腔體114的內部空間與容納腔體111的內部空間之間可以藉由多個第三通道1153連通，且多個第三通道1153沿容納腔體111的周向排布，如此，可以藉由多個第三通道1153從噴淋頭142周圍的一圈噴射清洗液，以增大對噴淋頭142的清洗面積，進而可以提高清洗效率和清洗效果。

考慮到噴淋頭142具有一定的長度，清洗腔體114的內部空間與容納腔體111的內部空間之間可以藉由多層第三通道1153連通，且多層第三通道1153沿自第一埠1111至第二埠1112的方向排布，而每層包括若干第三通道1153，由此，可以從噴淋頭142周圍向噴淋頭142噴射多層清洗液，從而可以進一步增大對噴淋頭142的清洗面積，以進一步提高清洗效率和清洗效果。

為防止乾燥過程中清洗液從第一埠1111飛濺出而進入到製程腔室20中，沿自乾燥腔體113至容納腔體111的方向，第二通道1152可以朝向第二埠1112的方向傾斜延伸，如圖6所示。基於此，可以使經由第二通道1152噴射的乾燥氣體朝向第二埠1112的方向傾斜一定角度，使得被吹散的清洗液在朝向第二埠1112的方向上具有一定的速度，也即，乾燥過程中飛濺的清洗液受到乾燥氣體的壓力作用而隨著乾燥氣體向第二埠1112方向流動，從而可以減少吹散的清洗液朝向第一埠1111方向飛濺，有利於解決吹散的清洗液飛濺至製程腔室20中而影響製程腔室20潔淨度的問題。

在一些實施例中，第二通道1152朝向第二埠1112方向傾斜延伸的傾斜角度範圍為30°至80°，例如，包括30°、40°、50°、55°、60°、65°、70°、80°等，當然，還可以為其他度數，此處不作具體限定。此種設計方式可以減少飛濺至噴淋頭142朝向第一埠1111方向區域的清洗液，緩解清洗液濺入製程腔室20中。進一步地，上述傾斜角度範圍可以是50°至70°，既可以緩解液滴向製程腔室20中飛濺，又可以防止因角度過大而減小乾燥氣體與噴淋頭142的接觸面積而影響乾燥效果。

一些實施例中，乾燥腔體113環繞設置於容納腔體111的外周，為提高對噴淋頭142乾燥的全面性，乾燥腔體113的內部空間與容納腔體111的內部空間之間可以藉由多個第二通道1152連通，且多個第二通道1152沿容納腔體111的周向排布，如此，可以藉由多個第二通道1152從噴淋頭142周圍的一圈吹出乾燥氣體，以增大對噴淋頭142的乾燥面積，進而可以提高乾燥效率和乾燥效果。

考慮到噴淋頭142具有一定的長度，乾燥腔體113的內部空間與容納腔體111的內部空間之間可以藉由多層第二通道1152連通，且多層第二通道1152沿自第一埠1111至第二埠1112的方向排布，而每層包括若干第二通道1152，由此，可以從噴淋頭142周圍向噴淋頭142吹出多層乾燥氣體，從而可以進一步增大對噴淋頭142的乾燥面積，以進一步提高乾燥效率和乾燥效果。

為進一步緩解清洗過程中或乾燥過程中清洗液從第一埠1111飛濺出而進入到製程腔室20中，沿自保護腔體112至容納腔體111的方向，第一通道1151可以朝向第一埠1111的方向傾斜延伸，如圖5所示。基於此，可以使經由第一通道1151吹出的保護氣體朝向第一埠1111方向傾斜一定角度，以便於在容納腔體111內形成傾斜設置的氣簾，藉由氣簾可以阻擋飛濺的清洗液，並將清洗液與製程腔室20內部環境隔絕，進一步緩解清洗過程或乾燥過程中飛濺的液滴進入製程腔室20而影響製程腔室20潔淨度的問題。此處需要說明的是，由於保護氣體具有一定的壓力，在清洗過程或乾燥過程中，出現清洗液飛濺時，會被保護氣體的壓力反擊回第二埠1112，保證在清洗過程或乾燥過程中不會有清洗液飛濺到製程腔室20內部。

在一些實施例中，第一通道1151朝向第一埠1111方向傾斜延伸的傾斜角度範圍為10°至50°，例如，包括10°、20°、25°、30°、35°、40°、50°等，當然，還可以為其他度數，此處不作具體限定。此種設計方式可以藉由傾斜設置的氣簾阻擋清洗液飛濺，從而減少飛濺至噴淋頭142朝向第一埠1111方向區域的清洗液，緩解清洗液濺入製程腔室20中。進一步地，上述傾斜角度範圍可以是20°至40°，既可以緩解清洗液向製程腔室20中飛濺，又可以防止角度過大減小氣簾面積而影響保護效果。

一些實施例中，保護腔體112環繞設置於容納腔體111的外周，為提高氣簾對飛濺的清洗液阻擋的全面性，保護腔體112的內部空間與容納腔體111的內部空間之間可以藉由多個所述第一通道1151連通，且多個第一通道1151沿容納腔體111的周向排布，如此，可以藉由多個第一通道1151從噴淋頭142周圍的一圈吹出保護氣體，以增大氣簾面積，防止清洗液從第一埠1111飛濺出。

為進一步提高阻擋效果，保護腔體112的內部空間與容納腔體111的內部空間之間可以藉由多層第一通道1151連通，且多層第一通道1151沿自第一埠1111至第二埠1112的方向排布，而每層包括若干第一通道1151，由此，可以從噴淋頭142周圍吹出多層保護氣體，從而使形成的氣簾具有更厚的尺寸，進而提高對清洗液的阻擋效果，使清洗液不易穿過氣簾而飛濺出第一埠1111。

本申請實施例中，清洗腔體114、乾燥腔體113和保護腔體112各自具有容腔，氣體（如，保護氣體或乾燥氣體）或液體（如，清洗液）可以藉由外界管路進入容腔，並釋放掉外界管路中的高壓力；進入容腔後，再分別藉由各自對應的通道（如，第一通道1151、第二通道1152或第三通道1153）噴出，由於各通道可以沿容納腔體111的周向排布，即，形成環形分佈，可以使環形分佈的每種通道噴出的壓力相同，如，環形分佈的第一通道1151中各個第一通道1151噴出的保護氣體的壓力相同，環形分佈的第二通道1152中各個第二通道1152噴出的乾燥氣體的壓力相同，環形分佈的第三通道1153中各個第三通道1153噴出的清洗液的壓力相同，從而可以緩解各類通道噴出壓力不均而導致噴淋頭142的一部分區域清潔效果較好，另一部分區域清潔效果不佳的問題，並且還可以在清洗過程中緩解由於壓力不均導致壓力較大的清洗液與壓力較小的清洗液在噴出時相遇而容易造成飛濺的問題。

為實現噴淋頭142在容納腔體111內相對位置的切換，排液清潔元件10還可以包括升降機構12，如圖3、圖8、圖9和圖10所示，該升降機構12與清潔部件11連接，用於帶動清潔部件11升降，其中，升降方向與自第一埠1111至第二埠1112的方向平行。基於此，可以藉由升降機構12帶動清潔部件11升降，從而使噴淋頭142能夠進入到容納腔體111內，並使第三通道1153移動至與噴淋頭142對應的位置，以實現對噴淋頭142的清洗處理，還可以使第二通道1152移動至與噴淋頭142對應的位置，以實現對噴淋頭142的乾燥處理；另外，升降機構12還可以藉由帶動清潔部件11升降而使噴淋頭142位於容納腔體111之外，以便於承接噴淋頭142滴落的製程液體。因此，藉由清潔部件11的升降，可以適應噴淋頭142的工作狀態和非工作狀態時清潔部件11的排液工作和清潔工作。

另外，由於升降機構12為非潔淨結構，在配置時，可以將升降機構12設置在製程腔室20的下方。

參考圖3，在一些實施例中，升降機構12可以包括驅動部件121、支架122和套筒123。其中，支架122與驅動部件121的驅動端連接，套筒123與支架122連接，清潔部件11的至少部分設於套筒123中，如此，在驅動部件121的驅動作用下，支架122可以藉由套筒123帶動清潔部件11進行升降，以在升降方向上自由調節清潔部件11與噴淋頭142的相對位置，從而滿足不同處理步驟情況下的相對位置需求。示例性地，清潔部件11與套筒123可以同軸設置。

示例性地，驅動部件121可以為直線驅動模組，可以是電機與絲杆的組合，或升降電機單獨驅動，或電機和升降頂杆的組合等，當然，還可以是液壓缸、氣缸等，只要能夠實現直線運動即可，具體形式不作限定。

考慮到容納腔體111內的液體（如，噴淋頭142攜帶的製程液體、或者清洗液等）需要排出，本申請實施例中，清潔部件11還可以包括排液管116，該排液管116的一端連接至第二埠1112，如此，容納腔體111內的液體可以經由第二埠1112進入排液管116，最終藉由排液管116排出，以避免液體在容納腔體111內積存而影響對噴淋頭142的清潔。

進一步考慮到清潔部件11的至少部分設於套筒123內，為避免零部件之間出現安裝干涉，支架122可以設有避讓孔1221，排液管116的另一端則穿過避讓孔1221，用於與廠務端連接，如此，藉由避讓孔1221的設計，可以保證排液管116能夠穿出套筒123而不受阻擋，進而不會影響正常排液。

在一些實施例中，排液清潔元件10還可以包括第一限位件（圖中未示出）和第二限位件（圖中未示出）。其中，第一限位件和第二限位件沿自第一埠1111至第二埠1112的方向間隔設置，驅動部件121的驅動端位於第一限位件與第二限位件之間。

基於上述設置，在驅動端與第一限位件接觸的情況下，第三通道1153用於與噴淋頭142對應設置，以便於藉由第三通道1153向噴淋頭142噴射清洗液而對噴淋頭142進行清洗。

在驅動端與第二限位件接觸的情況下，第二通道1152用於與噴淋頭142對應設置，以便於藉由第二通道1152向噴淋頭142吹出乾燥氣體而對噴淋頭142進行乾燥。

本申請實施例中，藉由第一限位件和第二限位件的設置，可以保證排液清潔元件10在升降方向上相對於噴淋頭142的移動位置精度，以防止第三通道1153或第二通道1152與噴淋頭142偏離過大距離而影響清洗或乾燥效果。

示例性地，第一限位件和第二限位件均可以是電子限位件，如，位置感測器、壓力感測器、接近開關等，還可以是機械限位件，如，限位塊等，具體可以根據實際工況而選定。

基於上述噴淋結構，本申請實施例還公開了一種半導體製程設備，參考圖3至圖13，所公開的半導體製程設備包括製程腔室20、承載裝置30以及上述噴淋結構。

其中，承載裝置30設有製程腔室20內，用於承載晶圓；噴淋結構還可以包括噴淋臂141，噴淋臂141設於製程腔室20內，噴淋頭142與噴淋臂141連接，用於向承載裝置30所承載的晶圓噴淋製程液體，以對晶圓進行製程處理，如，蝕刻製程等。

參考圖12和圖13，排液清潔元件10包括清潔部件11和升降機構12，升降機構12設於製程腔室20的外側，且升降機構12的至少部分延伸至製程腔室20內，並與清潔部件11連接，清潔部件11設於製程腔室20內。此處需要說明的是，由於升降機構12為非潔淨部件，本申請實施例將升降機構12設置在製程腔室20的外側，可以有效防止升降機構12將灰塵、雜質等帶入至製程腔室20內造成製程腔室20內部環境受到污染而對製程造成不良影響。

在製程狀態下，噴淋臂141旋轉至使噴淋頭142到達晶圓的圓心上方，並進行噴淋工作，與此同時，噴淋臂141還帶動噴淋頭142旋轉；噴淋工作結束後，噴淋臂141反向旋轉至初始位置。在非製程狀態下，噴淋臂141在初始位置，此時，噴淋頭142與容納腔體111相對設置，並與容納腔體111保持同心設置，以便於使噴淋頭142內的製程液體可以流入容納腔體111內，並經由第二埠1112排出。

當需要對噴淋頭142進行清潔處理時，使噴淋頭142進入容納腔體111，藉由排液清潔元件10對噴淋頭142進行清潔處理，以保證噴淋頭142的潔淨度，防止噴淋頭142堵塞而影響製程效果。

此處需要說明的是，製程腔室20和承載裝置30的具體結構及工作原理均可以參考相關技術，此處不作詳細闡述。

本申請實施例中的清潔過程為： 在非工作狀態下，噴淋頭142位於容納腔體111的正上方，可以進行噴淋頭142的清洗工作，此時，清潔部件11由升降機構12帶動而進行升降運動。

首先，升降機構12帶動清潔部件11上升，使噴淋頭142進入容納腔體111，並使清洗腔體114與噴淋頭142對應設置；啟動保護流程和乾燥流程，分別向保護腔體112和乾燥腔體113內通入PN ₂，設定通入保護腔體112內PN ₂的流量約為1L，設定通入乾燥腔體113內PN ₂的流量相對較小，約為0.5L；啟動清洗流程，向清洗腔體114內通入UPW，開始清洗工作，保證噴淋頭142被清洗，而噴淋頭142上部區域仍為乾燥狀態，另外，清洗時長可以根據噴淋結構的使用時長決定。

清洗流程結束後，先停止通入UPW，繼續執行保護流程和乾燥流程；升降機構12帶動清潔部件11下降一定距離，使乾燥腔體113與噴淋頭142對應設置，並切換通入乾燥腔體113內的PN ₂的流量至2L左右，乾燥時長可以根據實際工況而設定。

乾燥流程結束後，先停止向乾燥腔體113內通入PN ₂，然後延遲一段時間（如，2s-3s等）後，停止向保護腔體112內通入PN ₂，至此，整個清潔過程結束。

綜上所述，本申請實施例既可以實現製程處理，又可以對噴淋頭142進行清潔處理，以防止噴淋頭142堵塞或者噴淋頭142內聚集的晶體掉落至晶圓表面而影響製程效果。

上面結合附圖對本申請的實施例進行了描述，但是本申請並不局限於上述的具體實施方式，上述的具體實施方式僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領域的普通技術人員在本申請的啟示下，在不脫離本申請宗旨和權利要求所保護的範圍情況下，還可做出很多形式，均屬於本申請的保護之內。

01:卡盤 02:回收鍋 02:噴淋臂 04:噴淋頭 05:排液盒 10:排液清潔元件 11:清潔部件 12:升降機構 20:製程腔室 30:承載裝置 111:容納腔體 112:保護腔體 113:乾燥腔體 114:清洗腔體 116:排液管 121:驅動部件 122:支架 123:套筒 131:第一供氣管路 132:第二供氣管路 133:供液管路 141:噴淋臂 142:噴淋頭 1111:第一埠 1112:第二埠 1121:第一通孔 1131:第二通孔 1141:第三通孔 1151:第一通道 1152:第二通道 1153:第三通道 1221:避讓孔

圖1為相關技術中的卡盤、回收鍋、噴淋臂、噴淋頭和排液盒等結構的示意圖； 圖2為相關技術中的噴淋臂、噴淋頭和排液盒等結構的示意圖； 圖3為本申請實施例公開的排液清潔元件的示意圖； 圖4為本申請實施例公開的清潔部件的示意圖； 圖5為本申請實施例公開的保護腔體的局部示意圖； 圖6為本申請實施例公開的乾燥腔體的局部示意圖； 圖7為本申請實施例公開的清洗腔體的局部示意圖； 圖8為本申請實施例公開的噴淋結構的示意圖，其中，噴淋頭位於容納腔體之外； 圖9為本申請實施例公開的噴淋結構的示意圖，其中，噴淋頭位於容納腔體之內，並與清洗腔體對應設置； 圖10為本申請實施例公開的噴淋結構的示意圖，其中，噴淋頭位於容納腔體之內，並與乾燥腔體對應設置； 圖11為本申請實施例公開的排液清潔元件、供氣管路和供液管路的示意圖； 圖12為本申請實施例公開的噴淋結構的俯視圖； 圖13為本申請實施例公開的半導體製程設備的示意圖。

10:排液清潔元件

11:清潔部件

12:升降機構

111:容納腔體

112:保護腔體

113:乾燥腔體

114:清洗腔體

116:排液管

121:驅動部件

122:支架

123:套筒

1221:避讓孔

Claims (13)

1. 一種用於半導體製程設備的噴淋結構，其包括噴淋頭以及與該噴淋頭對應設置的排液清潔元件，該排液清潔元件包括：清潔部件； 該清潔部件包括容納腔體、保護腔體、乾燥腔體和清洗腔體，該容納腔體的兩端分別設有第一埠和第二埠，該第一埠用於進出該噴淋頭，該第二埠用於排液，該保護腔體、該乾燥腔體和該清洗腔體均設於該容納腔體的外周，並沿自該第一埠至該第二埠的方向設置； 該保護腔體、該乾燥腔體和該清洗腔體各自的內部空間分別藉由第一通道、第二通道和第三通道，與該容納腔體的內部空間連通； 該保護腔體設有用於接收保護氣體的第一通孔，該乾燥腔體設有用於接收乾燥氣體的第二通孔，該清洗腔體設有用於接收清洗液的第三通孔。
2. 如請求項1所述的噴淋結構，其中沿自該保護腔體至該容納腔體的方向，該第一通道朝向該第一埠的方向傾斜延伸。
3. 如請求項1或2所述的噴淋結構，其中該保護腔體環繞設置於該容納腔體的該外周； 該保護腔體的該內部空間與該容納腔體的該內部空間之間藉由多個該第一通道連通，多個該第一通道沿該容納腔體的周向排布，和/或，該保護腔體的該內部空間與該容納腔體的該內部空間之間藉由多層該第一通道連通，多層該第一通道沿自該第一埠至該第二埠的該方向排布。
4. 如請求項1所述的噴淋結構，其中沿自該乾燥腔體至該容納腔體的方向，該第二通道朝向該第二埠的方向傾斜延伸。
5. 如請求項1或4所述的噴淋結構，其中該乾燥腔體環繞設置於該容納腔體的該外周； 該乾燥腔體的該內部空間與該容納腔體的該內部空間之間藉由多個該第二通道連通，多個該第二通道沿該容納腔體的周向排布，和/或，該乾燥腔體的該內部空間與該容納腔體的該內部空間之間藉由多層該第二通道連通，多層該第二通道沿該第一埠至該第二埠的該方向排布。
6. 如請求項1所述的噴淋結構，其中沿自該清洗腔體至該容納腔體的方向，該第三通道朝向該第二埠的方向傾斜延伸。
7. 如請求項1或6所述的噴淋結構，其中該清洗腔體環繞設置於該容納腔體的該外周； 該清洗腔體的該內部空間與該容納腔體的該內部空間之間藉由多個該第三通道連通，多個該第三通道沿該容納腔體的周向排布，和/或，該清洗腔體的該內部空間與該容納腔體的該內部空間之間藉由多層該第三通道連通，多層該第三通道沿自該第一埠至該第二埠的該方向排布。
8. 如請求項1所述的噴淋結構，其中該排液清潔元件還包括升降機構，該升降機構與該清潔部件連接，用於帶動該清潔部件升降，其中，升降方向與自該第一埠至該第二埠的該方向平行。
9. 如請求項8所述的噴淋結構，其中該升降機構包括驅動部件、支架和套筒； 該支架與該驅動部件的驅動端連接，該套筒與該支架連接，該清潔部件的至少部分設於該套筒中。
10. 如請求項9所述的噴淋結構，其中該排液清潔元件還包括第一限位件和第二限位件； 該第一限位件和該第二限位件沿自該第一埠至該第二埠的該方向間隔設置； 該驅動端位於該第一限位件與該第二限位件之間； 在該驅動端與該第一限位件接觸的情況下，該第三通道用於與該噴淋頭對應設置； 在該驅動端與該第二限位件接觸的情況下，該第二通道用於與該噴淋頭對應設置。
11. 如請求項9所述的噴淋結構，其中該清潔部件還包括排液管，該排液管的一端連接至該第二埠； 該支架設有避讓孔，該排液管的另一端穿過該避讓孔，用於與廠務端連接。
12. 一種半導體製程設備，其包括：製程腔室、承載裝置以及如請求項1至11中任一項所述的噴淋結構； 該承載裝置設於該製程腔室內，用於承載晶圓； 該噴淋結構還包括噴淋臂，該噴淋臂設於該製程腔室內，該噴淋頭與該噴淋臂連接，用於向該承載裝置所承載的該晶圓噴淋製程液體； 該清潔部件設於該製程腔室內； 在非製程狀態下，該噴淋頭與該容納腔體相對設置。
13. 如請求項12所述半導體製程設備，其中該排液清潔元件還包括升降機構，該升降機構為如請求項8或9所述的噴淋結構中的排液清潔元件所包括的升降機構； 該升降機構設於該製程腔室的外側，且該升降機構的至少部分延伸至該製程腔室內，並與該清潔部件連接。