CN109887871B - 晶圆洗边装置其使用方法及一保护罩 - Google Patents

Abstract

本发明涉及晶圆洗边装置其使用方法及一保护罩，涉及半导体技术领域，晶圆洗边装置包括：一旋转装置，用于承载晶圆，并带动晶圆旋转；置于所述旋转装置上的晶圆；一保护罩，所述保护罩包括一曲面，所述曲面从远离所述晶圆的一侧到靠近所述晶圆的一侧向所述晶圆的边缘倾斜；以及一喷嘴，所述喷嘴位于所述曲面的外侧上方，使从所述喷嘴中喷出的反应液喷在所述曲面上，然后流至所述晶圆上，以提高晶圆边缘洗边光滑度，提高洗边宽度稳定性。

Description

晶圆洗边装置其使用方法及一保护罩

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种晶圆洗边装置其使用方法及一保护罩。

背景技术

在半导体技术领域，随着集成度的提高，半导体技术向着更小的特征尺寸发展，同时对集成电路性能的需求也逐渐增加。另，在半导体集成电路制造中，各工艺过程中会因为各种原因而引入微粒或者缺陷，这些微粒或者缺陷对集成电路质量的影响也随着集成度的提高日趋显著。

其中，晶圆边缘往往是产生缺陷较高的区域，如半导体电镀工艺之后，会在晶圆边缘产生缺陷，如不能有效的去除晶圆边缘的缺陷，会在后续工艺中产生脱落，在晶圆表面造成缺陷，从而降低成品率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种晶圆洗边装置，以提高晶圆边缘洗边光滑度，提高洗边宽度稳定性。

本发明提供的晶圆洗边装置，包括：一旋转装置，用于承载晶圆，并带动晶圆旋转；置于所述旋转装置上的晶圆；一保护罩，所述保护罩包括一曲面，所述曲面从远离所述晶圆的一侧到靠近所述晶圆的一侧向所述晶圆的边缘倾斜；以及一喷嘴，所述喷嘴位于所述曲面的外侧上方，使从所述喷嘴中喷出的反应液喷在所述曲面上，然后流至所述晶圆上。

更进一步的，所述曲面在旋转的所述晶圆上的投影为与所述晶圆相同的形状，从喷嘴喷出的反应液先喷到所述曲面上，然后再流至所述晶圆上，并且在喷嘴相同的喷液速度下，从所述曲面流至所述晶圆上的反应液的量相同。

更进一步的，所述保护罩为圆锥形结构，所述曲面为圆锥形结构的侧表面。

更进一步的，所述保护罩为圆台形结构，所述曲面为圆台形结构的侧表面。

更进一步的，所述保护罩包括上底面、下底面以及连接所述上底面与所述下底面的所述曲面，其中所述上底面位于远离所述晶圆的一侧，所述下底面位于靠近所述晶圆的一侧，且所述上底面的直径小于所述下底面的直径。

更进一步的，所述保护罩位于所述晶圆的正上方。

更进一步的，所述保护罩包括多个曲面，每一曲面在旋转的晶圆上的投影的最外侧到所述晶圆圆心的距离不同；晶圆洗边装置还包括多个喷嘴，每个喷嘴对应一个曲面，并每一喷嘴位于与之对应的曲面的外侧上方，使从喷嘴中喷出的反应液首先喷在与喷嘴对应的曲面上，然后流至所述晶圆上。

更进一步的，还包括：至少一个喷嘴控制开关，每一喷嘴应有一喷嘴控制开关控制其工作，根据晶圆的控制程式选择其中的一个喷嘴控制开关打开，控制与打开的喷嘴控制开关对应的喷嘴喷出反应液。

更进一步的，与所述每一曲面对应的喷嘴固定连接至与喷嘴对应的所述曲面上。

更进一步的，还包括：一升降装置，所述升降装置连接所述保护罩，用于调节所述保护罩的位置。

更进一步的，所述保护罩由防止反应液腐蚀的材质构成。

本发明还提供一种晶圆洗边装置的使用方法，包括：S1：移开保护罩；S2：将晶圆置于旋转装置上；S3：将保护罩置于晶圆上；以及S4：控制喷嘴喷出反应液，使反应液经保护罩上的曲面流至旋转的晶圆上。

更进一步的，对于包括多个曲面的保护罩，步骤S4中在同一时刻仅控制至少一个喷嘴中的其中一个喷嘴工作，所述喷嘴喷出的反应液喷到固定的保护罩上的与所述喷嘴对应位置的曲面上，然后反应液流至旋转的晶圆上。

更进一步的，在步骤S1中通过升降装置移开保护罩，在步骤S3中通过升降装置将保护罩置于晶圆上。

本发明还提供一种应用于晶圆洗边装置的保护罩，所述晶圆洗边装置包括一旋转装置，用于承载晶圆，并带动晶圆旋转；置于所述旋转装置上的晶圆；以及一喷嘴，用于喷淋反应液，其特征在于，所述保护罩包括一曲面，所述曲面从远离所述晶圆的一侧到靠近所述晶圆的一侧向所述晶圆的边缘倾斜，所述喷嘴位于所述曲面的外侧上方，使从所述喷嘴中喷出的反应液喷在所述曲面上，然后流至所述晶圆上。

更进一步的，所述曲面在旋转的所述晶圆上的投影为与所述晶圆相同的形状，从喷嘴喷出的反应液先喷到所述曲面上，然后再流至所述晶圆上，并且在喷嘴相同的喷液速度下，从所述曲面流至所述晶圆上的反应液的量相同。

更进一步的，所述保护罩包括多个曲面，每一曲面在旋转的晶圆上的投影的最外侧到所述晶圆圆心的距离不同。

更进一步的，每一曲面上固定连接有一喷嘴。

本发明在晶圆洗边装置中增加一保护罩，将保护罩置于旋转的晶圆上方，喷嘴喷出的反应液首先流至保护罩上的一个曲面上，然后流至旋转的晶圆上，以使反应液仅到达曲面在旋转的晶圆上覆盖区域外的区域，如此提高晶圆边缘洗边光滑度，提高洗边宽度稳定性；进一步的，通过设计保护罩包括多个不同的曲面，每一曲面对应一个洗边宽度，每一曲面对应设置一个喷嘴，晶圆洗边装置工作时，根据洗边程式设定的洗边宽度要求控制对应曲面处的喷嘴工作以达到期望的洗边宽度，如此不仅洗边工艺在同一片晶圆不同位置的洗边宽度相同，且能根据不同工艺要求精确控制不同的晶圆洗边宽度。

附图说明

图1为现有技术的晶圆洗边装置示意图。

图2为本发明一实施例的晶圆洗边装置示意图。

图3为本发明一实施例的晶圆洗边装置示意图。

图4为以图3所示的晶圆洗边装置进行洗边工艺的示意图。

图5为以图3所示的晶圆洗边装置进行洗边工艺的示意图。

对附图中所用到的标记解释如下：

200、晶圆；400、保护罩；411、上底面；412、下底面；410、曲面；300、喷嘴。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在不做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如下，以晶圆电镀后的清洗工艺为例说明本发明的原理。在半导体集成电路中，通常应用电镀工艺形成器件与外部电路间的互连金属层，如铜，电镀工艺为通过沉积工艺在晶圆表面沉积一层金属膜，如铜模，为提高晶圆良率，通常通过洗边工艺去除晶圆边缘的金属膜。随着半导体技术的发展，希望洗边工艺在同一片晶圆不同位置的洗边宽度相同，即洗边工艺后为理想的同心圆，且能根据不同工艺要求精确控制不同的晶圆洗边宽度。

请参阅图1，图1为现有技术的晶圆洗边装置示意图，如图1所示，晶圆200放置在旋转装置100上，通过旋转装置100的旋转带动晶圆200旋转，固定位置的喷嘴300对旋转的晶圆200边缘喷淋反应液，通过离心旋转的方式来移除晶圆边缘的金属膜，但现有的这种洗边方式会造成晶圆边缘不光滑，洗边宽度稳定性以及洗边同心度都较差。

在本发明一实施例中，提供一种晶圆洗边装置，可提高晶圆边缘洗边光滑度以及提高洗边宽度稳定度。具体的，可参阅图2，图2为本发明一实施例的晶圆洗边装置示意图。如图2所示，本发明的晶圆洗边装置，包括：置于旋转装置上的晶圆200；保护罩400，保护罩400包括曲面410，其中曲面410从远离晶圆200的一侧到靠近晶圆200的一侧向晶圆200的边缘倾斜；以及喷嘴300，喷嘴300位于曲面410的外侧上方，使从喷嘴中喷出的反应液喷在曲面410上，然后流至晶圆200上。具体的，请再参阅图2，如图2中虚线所示为保护罩400在旋转的晶圆200上的投影，如图2所示，虚线内的区域被保护罩400保护起来，则从喷嘴300中喷出的反应液无法达到虚线内的晶圆上，因此虚线范围的金属膜保留，而虚线外的区域暴露在保护罩400外，喷嘴300喷出的反应液通过保护罩400流至此暴露区域，而将虚线外的区域的保护膜清洗掉。如图2所示，由于保护罩400这个物理结构界定了反应液可以到达的区域，因此通过本发明提供的晶圆洗边装置进行洗边工艺，可以使晶圆边缘洗边光滑，洗边宽度稳定性高。

在本发明一实施例中，喷嘴喷出的反应液为酸液，更进一步的为硫酸双氧水混合溶液。在本发明一实施例中，保护罩由防止反应液腐蚀的材质，如防酸材质的材料构成，更具体的，可为PFA塑料或丁腈橡胶等。

更具体的，如图2所示，保护罩400为圆台形结构，曲面410为圆台形结构的侧表面。更具体的，保护罩400包括上底面411、下底面412以及连接上底面411与下底面412的曲面410，其中上底面411位于远离晶圆200的一侧，下底面412位于靠近晶圆200的一侧，且上底面411的直径小于下底面412的直径。

在本发明其它实施例中，保护罩400可为圆锥形结构，曲面410为圆锥形结构的侧表面。本发明对保护罩的具体结构不做限定，只要曲面410在旋转的晶圆200上的投影为与晶圆相同的形状，从喷嘴喷出的反应液先喷到曲面410上，然后再流至晶圆200上，并且在喷嘴相同的喷液速度下，从曲面410流至晶圆200上的反应液的量相同即可。

在本发明一实施例中，保护罩400位于晶圆200的正上方。具体的，保护罩400的中心轴与晶圆的圆心在一条直线上。

更进一步的，在本发明一实施例中，保护罩400包括多个曲面，每一曲面在旋转的晶圆上的投影的最外侧到晶圆圆心的距离不同，晶圆洗边装置还包括多个喷嘴，每个喷嘴对应一个曲面，并每一喷嘴位于与之对应的曲面的外侧上方，使从喷嘴中喷出的反应液首先喷在与喷嘴对应的曲面上，然后流至晶圆上。具体的，可参阅图3，图3为本发明一实施例的晶圆洗边装置示意图，保护罩400包括第一曲面420和第二曲面430，喷嘴包括第一喷嘴320和第二喷嘴330，其中第一喷嘴320位于第一曲面420的外侧上方，从第一喷嘴320中喷出的反应液喷在第一曲面420上，然后流至晶圆上，从第二喷嘴330中喷出的反应液喷在第二曲面430上，然后流至晶圆上。

请在参阅图4，图4为以图3所示的晶圆洗边装置进行洗边工艺的示意图。如图4所示，第一喷嘴320喷出反应液，反应液喷在第一曲面420上然后流至晶圆200上，通过晶圆200的旋转，第一曲面420在晶圆200上映射出一个与晶圆200形状相同的覆盖区域220，也即覆盖区域外的晶圆部分210的金属膜暴露出来，而被反应液清洗，而覆盖区域内的晶圆部分220的金属膜被第一曲面420保护而免受反应液侵蚀，也即在晶圆200上形成d1的洗边宽度。

请在参阅图5，图5为以图3所示的晶圆洗边装置进行洗边工艺的示意图。如图4所示，第二喷嘴330喷出反应液，反应液喷在第二曲面430上然后流至晶圆200上，通过晶圆200的旋转，第二曲面430在晶圆200上映射出一个与晶圆200形状相同的覆盖区域220，也即覆盖区域外的晶圆部分210的金属膜暴露出来，而被反应液清洗，而覆盖区域内的晶圆部分220的金属膜被第一曲面420保护而免受反应液侵蚀，也即在晶圆200上形成d2的洗边宽度。

其中，由于第二曲面430在旋转晶圆上的映射的覆盖面积小于第一曲面420在旋转晶圆上的映射的覆盖面积，所以d1小于d2。也即可以根据不同晶圆需要的洗边宽度选择对应的曲面，并控制与对应曲面对应的喷嘴工作而喷出反应液。如上所述，需要d1的洗边宽度，则控制第一喷嘴320工作；需要d2的洗边宽度，则控制第二喷嘴330工作。

更进一步的，在本发明一实施例中，晶圆洗边装置的每一喷嘴还对应有一喷嘴控制开关控制其工作，根据晶圆的控制程式选择其中的一个喷嘴控制开关打开，控制与此喷嘴控制开关对应的喷嘴喷出反应液。具体的，可参阅图3，如图3所示，晶圆洗边装置包括控制第一喷嘴320工作的第一喷嘴控制开关520，以及控制第二喷嘴330工作的第二喷嘴控制开关530。

在本发明一实施例中，不限定保护罩400包括的曲面的个数，可根据实际产品的需求进行设计。

在本发明一实施例中，晶圆洗边装置还包括一升降装置(图中未示出)，升降装置连接保护罩400，用于调节保护罩400的位置。本发明对升降装置的结构不做限定，可利用现有的晶圆洗边装置中的设备，也可另行设计。

在本发明一实施例中，与保护罩400每一曲面对应的喷嘴固定连接至与喷嘴对应的曲面上。如第一喷嘴320固定连接至第一曲面420上，第二喷嘴330固定连接着第二曲面430上。

在本发明一实施例中，还提供一种用于晶圆洗边工艺的保护罩，保护罩的结构和材质与上述相对，在此不再赘述。

在本发明一实施例中，还提供一种上述实施例中的晶圆洗边装置的使用方法，在方法包括：S1：移开保护罩；S2：将晶圆置于旋转装置上；S3：将保护罩置于晶圆上；S4：控制喷嘴喷出反应液，使反应液经保护罩上的曲面流至旋转的晶圆上。

在本发明一实施例中，在步骤S1中通过升降装置移开保护罩，在步骤S3中通过升降装置将保护罩置于晶圆上。

在本发明一实施例中，对于包括多个曲面的保护罩，更进一步的步骤S4中在同一时刻仅控制至少一个喷嘴中的其中一个喷嘴工作，所述喷嘴喷出的反应液喷到固定的保护罩上的与所述喷嘴对应位置的曲面上，然后反应液流至旋转的晶圆上。

本发明的晶圆洗边装置及保护罩可应用于任何晶圆的洗边工艺中，如电镀后的洗边工艺，光刻胶的洗边工艺等。本发明对晶圆洗边装置的具体应用不做限定。

综上所述，在晶圆洗边装置中增加一保护罩，将保护罩置于旋转的晶圆上方，喷嘴喷出的反应液首先流至保护罩上的一个曲面上，然后流至旋转的晶圆上，以使反应液仅到达曲面在旋转的晶圆上覆盖区域外的区域，如此提高晶圆边缘洗边光滑度，提高洗边宽度稳定性；进一步的，通过设计保护罩包括多个不同的曲面，每一曲面对应一个洗边宽度，每一曲面对应设置一个喷嘴，晶圆洗边装置工作时，根据洗边程式设定的洗边宽度要求控制对应曲面处的喷嘴工作以达到期望的洗边宽度，如此不仅洗边工艺在同一片晶圆不同位置的洗边宽度相同，且能根据不同工艺要求精确控制不同的晶圆洗边宽度。

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。

Claims (18)

1.一种晶圆洗边装置，其特征在于，包括：

一旋转装置，用于承载晶圆，并带动晶圆旋转；

置于所述旋转装置上的晶圆；

一保护罩，所述保护罩包括一曲面，所述曲面从远离所述晶圆的一侧到靠近所述晶圆的一侧向所述晶圆的边缘倾斜，其中，所述保护罩的中心轴与所述晶圆的圆心在一条直线上，使所述保护罩在旋转的晶圆上形成一保护区域，而晶圆上所述保护区域外的区域暴露在外；以及

一喷嘴，所述喷嘴位于所述曲面的外侧上方，使从所述喷嘴中喷出的反应液喷在所述曲面上，然后通过保护罩流至晶圆上的所述保护区域外的区域，而对晶圆上的所述保护区域外的区域进行清洗。

2.根据权利要求1所述的晶圆洗边装置，其特征在于，所述曲面在旋转的所述晶圆上的投影为与所述晶圆相同的形状，从喷嘴喷出的反应液先喷到所述曲面上，然后再流至所述晶圆上，并且在喷嘴相同的喷液速度下，从所述曲面流至所述晶圆上的反应液的量相同。

3.根据权利要求1或2任一项所述的晶圆洗边装置，其特征在于，所述保护罩为圆锥形结构，所述曲面为圆锥形结构的侧表面。

4.根据权利要求1或2任一项所述的晶圆洗边装置，其特征在于，所述保护罩为圆台形结构，所述曲面为圆台形结构的侧表面。

5.根据权利要求4所述的晶圆洗边装置，其特征在于，所述保护罩包括上底面、下底面以及连接所述上底面与所述下底面的所述曲面，其中所述上底面位于远离所述晶圆的一侧，所述下底面位于靠近所述晶圆的一侧，且所述上底面的直径小于所述下底面的直径。

6.根据权利要求1所述的晶圆洗边装置，其特征在于，所述保护罩位于所述晶圆的正上方。

7.根据权利要求1或2任一项所述的晶圆洗边装置，其特征在于，所述保护罩包括多个曲面，每一曲面在旋转的晶圆上的投影的最外侧到所述晶圆圆心的距离不同；晶圆洗边装置还包括多个喷嘴，每个喷嘴对应一个曲面，并每一喷嘴位于与之对应的曲面的外侧上方，使从喷嘴中喷出的反应液首先喷在与喷嘴对应的曲面上，然后流至所述晶圆上。

8.根据权利要求7所述的晶圆洗边装置，其特征在于，还包括：至少一个喷嘴控制开关，每一喷嘴应有一喷嘴控制开关控制其工作，根据晶圆的控制程式选择其中的一个喷嘴控制开关打开，控制与打开的喷嘴控制开关对应的喷嘴喷出反应液。

9.根据权利要求7所述的晶圆洗边装置，其特征在于，与每一曲面对应的喷嘴固定连接至与喷嘴对应的所述曲面上。

10.根据权利要求1所述的晶圆洗边装置，其特征在于，还包括：一升降装置，所述升降装置连接所述保护罩，用于调节所述保护罩的位置。

11.根据权利要求1所述的晶圆洗边装置，其特征在于，所述保护罩由防止反应液腐蚀的材质构成。

12.一种权利要求1所述的晶圆洗边装置的使用方法，其特征在于，包括：

S1：移开保护罩；

S2：将晶圆置于旋转装置上；

S3：将保护罩置于晶圆上；以及

S4：控制喷嘴喷出反应液，使反应液经保护罩上的曲面流至旋转的晶圆上。

13.根据权利要求12所述的使用方法，其特征在于，对于包括多个曲面的保护罩，步骤S4中在同一时刻仅控制至少一个喷嘴中的其中一个喷嘴工作，所述喷嘴喷出的反应液喷到固定的保护罩上的与所述喷嘴对应位置的曲面上，然后反应液流至旋转的晶圆上。

14.根据权利要求12所述的使用方法，其特征在于，在步骤S1中通过升降装置移开保护罩，在步骤S3中通过升降装置将保护罩置于晶圆上。

15.一种应用于晶圆洗边装置的保护罩，所述晶圆洗边装置包括一旋转装置，用于承载晶圆，并带动晶圆旋转；置于所述旋转装置上的晶圆；以及一喷嘴，用于喷淋反应液，其特征在于，所述保护罩包括一曲面，所述曲面从远离所述晶圆的一侧到靠近所述晶圆的一侧向所述晶圆的边缘倾斜，其中，所述保护罩的中心轴与所述晶圆的圆心在一条直线上，使所述保护罩在旋转的晶圆上形成一保护区域，而晶圆上所述保护区域外的区域暴露在外，所述喷嘴位于所述曲面的外侧上方，使从所述喷嘴中喷出的反应液喷在所述曲面上，然后通过保护罩流至晶圆上的所述保护区域外的区域，而对晶圆上的所述保护区域外的区域进行清洗。

16.根据权利要求15所述的保护罩，其特征在于，所述曲面在旋转的所述晶圆上的投影为与所述晶圆相同的形状，从喷嘴喷出的反应液先喷到所述曲面上，然后再流至所述晶圆上，并且在喷嘴相同的喷液速度下，从所述曲面流至所述晶圆上的反应液的量相同。

17.根据权利要求15或16任一项所述的保护罩，其特征在于，所述保护罩包括多个曲面，每一曲面在旋转的晶圆上的投影的最外侧到所述晶圆圆心的距离不同。

18.根据权利要求17所述的保护罩，其特征在于，每一曲面上固定连接有一喷嘴。

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