CN114975052A - 电浆清洁装置 - Google Patents

Abstract

本发明是一种电浆清洁装置，包括腔体、射频电极、载台、电极、气体分散环与分隔环。所述气体分散环透过锁固件连接腔体，而分隔环低于气体分散环，其中分隔环与腔体围绕出分隔空间，而锁固件位于分隔空间。所述分隔环还与载台界定出反应空间，而锁固件被限制在反应空间之外。在电浆清洁装置的清洁过程中，氩离子撞击载台上的铝基板，而分隔环可遮蔽锁固件以防止部分溅镀出来的铝吸附在锁固件。

Description

电浆清洁装置

技术领域

本发明关于一种电浆清洁装置，尤其指一种透过分隔环遮蔽锁固件以降低脏污吸附在锁固件的一种电浆清洁装置。

背景技术

在半导体的电浆清洗制程中，是使电浆清洗装置产生电浆，让气体分散环提供氩气且经解离后撞击晶圆，以撞击出晶圆表面的脏污，达到晶圆清洁的效果。然而，部分脏污悬浮在腔体中，且可能掉落回晶圆表面，并随着晶圆进行后续制程，例如金属镀膜制程。若脏污掉落于晶圆未来的布线区，将使导线无法导通，进而降低产品的良率。

一种改善上述问题的方法是在固定的周期以铝基板取代晶圆受氩离子的撞击，溅镀出来的铝可与残留在腔体的脏污反应，并附着于腔体的遮板上，降低脏污掉落回晶圆表面的机率。

然而，气体分散环通常是利用锁固件(例如，螺丝)锁固于腔体，透过腔体接地的螺丝易吸附金属离子(铝离子)，使脏污附着在螺丝表面，而脏污可能脱落并掉落到晶圆。由于螺丝通常由不锈钢制成，其无法做有效的表面处理，故难以解决脏污产生的问题。

发明内容

因此，为了克服现有技术的不足处，本发明实施例提供一种电浆清洁装置，可降低脏污附着在锁固件(例如，螺丝)的机率，并防止脏污剥离而掉落到晶圆表面，如此，可增加晶圆的洁净度。

基于前述目的的至少其中之一者，本发明实施例提供的电浆清洁装置包括腔体、射频电极、载台、电极、气体分散环以及分隔环。所述腔体具有容置空间与腔体顶部，而射频电极连接腔体顶部。所述载台位于容置空间内，并用以承载至少一基板，而电极连接载台。所述气体分散环透过至少一锁固件连接腔体，其中气体分散环具有复数气孔以供制程气体通入容置空间。所述分隔环连接气体分散环，其中分隔环与载台界定出反应空间，而分隔环位于锁固件与反应空间之间，以将锁固件限制在反应空间之外，其中气体分散环的气孔位于反应空间。

基于前述目的的至少其中之一者，本发明实施例提供的电浆清洁装置包括腔体、射频电极、载台、电极、气体分散环以及分隔环。所述腔体具有容置空间与腔体顶部，而射频电极连接腔体顶部。所述气体分散环透过至少一锁固件连接腔体，其中气体分散环具有复数气孔以供制程气体通入容置空间。所述分隔环低于气体分散环，其中分隔环与腔体围绕出分隔空间，锁固件位于分隔空间，而气体分散环的气孔被限制在分隔空间之外。

可选地，所述分隔环还包括连接部、侧面与底部，其中连接部连接气体分散环，侧面连接连接部，底部连接侧面，而连接部与底部彼此相对。分隔环的侧面用以阻挡自锁固件掉落的脏污掉落到基板的表面，而底部用以盛接脏污。

可选地，所述分隔环的底部的一端到腔体的侧壁之间具有第一距离，而锁固件到腔体的侧壁之间具有第二距离，其中第一距离小于第二距离。

可选地，所述气体分散环的表面还包括复数凸部，相邻反应空间，用以附着腔体的脏污。

可选地，所述气体分散环的表面受到粗化处理与非导电处理，使表面形成非平整面，以附着腔体的脏污。

可选地，所述粗化处理为化学粗化处理、机械粗化处理或有机溶剂粗化处理。所述非导电处理为阳极处理。

可选地，所述气体分散环的表面的表面粗糙度(Ra)为8～12微米(μm)。

可选地，所述电浆清洁装置还包括真空抽气系统，连接腔体的容置空间，用以抽出容置空间内的流体。

可选地，所述电浆清洁装置还包括第一遮板，位于容置空间内且相邻腔体顶部，且第一遮板具有复数第一开口以形成非平整底面。

简言之，本发明实施例提供的电浆清洁装置是透过分隔环来遮蔽气体分散环与腔体间的锁固件，以降低脏污附着于锁固件的机率，再者，分隔环也可盛接自锁固件掉落的脏污，如此，可增加晶圆的洁净度，故于对电浆清洗装置及制程有需求的市场(例如，半导体)具有优势。

附图说明

图1是本发明实施例的电浆清洁装置的示意图。

图2是本发明实施例的电浆清洁装置的局部示意图。

图3是本发明另一实施例的电浆清洁装置的局部示意图。

图4是本发明又一实施例的电浆清洁装置的局部示意图。

图5是本发明再一实施例的电浆清洁装置的局部的示意图。

图6是本发明再一实施例的电浆清洁装置的局部示意图。

图7是本发明再一实施例的气体分散环的仰视局部示意图。

附图标记说明：1-电浆清洁装置；11-腔体；111-腔体顶部；113-真空抽气系统；13-载台；131-冷却管线；15-气体分散环；151-锁固件；153-凸部；155-气孔；17、27、37-分隔环；171、271、371-连接部；173、273、373-侧面；175、275、375-底部；177-分隔环锁固件；19-第一遮板；191-第一开口；193-第一封闭部；195-凹槽；d1-第一距离；d2-第二距离；E1-射频电极；E2-电极；L1-垂直延伸线；L2、L3-水平延伸线；S-容置空间；S1-反应空间；S2-分隔空间；W-基板。

具体实施方式

为充分了解本发明的目的、特征及功效，兹藉由下述具体的实施例，并配合所附的图式，对本发明做一详细说明，说明如后。

首先，请参照图1与图2，图1是本发明实施例的电浆清洁装置的示意图，图2是本发明实施例的电浆清洁装置的局部示意图。本发明提供的电浆清洁装置1包括腔体11、射频电极E1、载台13、电极E2、气体分散环15、分隔环17与第一遮板19。所述腔体11具有腔体顶部111与容置空间S，而腔体顶部111的材质例如但不限制为陶瓷。

所述腔体11的容置空间S内设置有载台13，而载台13用以承载至少一基板W。所述电浆清洁装置1还可设有冷却管线131，冷却管线131连接载台13(例如，设置于载台13的内部)，以调节基板W的温度。

在半导体的预清洁制程中(pre-clean process)，基板W为晶圆。晶圆上的脏污可在预清洁制程中被电浆轰击出来，而脏污及副产物(例如，三氧化二铝、二氧化硅、氮化硅、炭、有机化合物、污染气体等)则附着或悬浮在腔体11中。当对电浆清洁装置1进行清洁时，是以金属基板(例如，铝基板)作为基板W，而铝可被电浆溅镀出来，并与脏污及副产物反应或使脏污及副产物附着在溅镀出来的铝上。

具体而言，载台13与电极E2相连接，而电极E2位于载台13的上方，使载台13透过电极E2承载基板W。腔体顶部111连接射频电极E1，而射频电极E1与电极E2可在腔体11的容置空间S内产生电位差。

所述气体分散环15连接腔体11，以使制程气体(例如，氩气)透过气体分散环15的复数气孔155进入到腔体11的容置空间S内。

当对电浆清洁装置1进行清洁时，射频电极E1与电极E2使腔体11内产生电位差，并使电子具有能量。当电子撞击通入腔体11内的氩气时，可使氩气解离为氩离子，而使腔体11内产生高密度电浆。腔体11内的电浆经加速后，使氩离子撞击铝基板并使铝被溅镀出来，以与脏污及副产物反应或使脏污及副产物附着在溅镀出来的铝上，并可被第一遮板19捕捉。

所述第一遮板19位于容置空间S内且相邻腔体顶部111，第一遮板19具有复数第一开口191以形成非平整底面，而附着在铝上面的脏污可被第一遮板19的非平整底面捕捉，以降低悬浮在腔体11的容置空间S内的机率。具体而言，第一遮板19具有复数第一开口191与复数第一封闭部193，而第一封闭部193相邻腔体顶部111且与第一开口191彼此相对，以在第一遮板19形成复数凹槽195。所述凹槽195的第一开口151朝向基板W的方向，以容纳溅镀出来并携带脏污的铝。

由于第一遮板19具有非平整底面，其表面积大于平整底面的表面积，即，吸附脏污的表面积较大，因此可降低更换第一遮板19的频率，如此，可延长电浆清洁装置1的清洁周期。所述第一遮板15的材质可以是石英、陶瓷、碳化硅或氧化铝，但本发明不以此为限制。

第一遮板19的非平整底面或凹槽195可涂布有化学材料，其中化学材料可以是氧化钇、氧化铝或陶瓷。在非平整底面或凹槽195涂布化学材料的目的在于创造不平整表面(例如，凹凸面)，以增加非平整底面或凹槽195的表面积，如此，可更容易捕捉或卡住携带脏污的铝。

所述气体分散环15透过至少一锁固件151连接腔体11，而锁固件151例如但不限制为螺丝。在一个实施例中，气体分散环15透过锁固件151锁固于腔体顶部111。在其他实施例中，气体分散环15透过锁固件151锁固于腔体11的侧壁。

所述分隔环17连接气体分散环15，并透过分隔环锁固件177将分隔环17锁固于腔体11。具体而言，分隔环17为环形圈体并低于气体分散环15。以分隔环17的最小直径的垂直延伸线L1为界，并以载台13的顶部的水平延伸线L2为界，使分隔环17与载台13界定出反应空间S1。再者，以分隔环17的底部175的水平延伸线L3为界，并以腔体11的侧壁为界，使分隔环17与腔体11围绕出分隔空间S2。

所述分隔环17与锁固件151的顶表面位于气体分散环15的同一侧(例如，在图1中，分隔环17与锁固件151的顶表面位于气体分散环15的下侧)，以透过分隔环17遮蔽锁固件151，减少反应空间S1中的脏污附着在锁固件151的机率。

具体而言，分隔环15位于锁固件151与反应空间S1之间，以将锁固件151限制在反应空间S1之外，而气体分散环15的气孔155也位于反应空间S1，以提供制程气体到反应空间S1。即，锁固件151位于分隔空间S2，而气体分散环17的气孔被限制在分隔空间S2之外。

在一个实施例中，分隔环17还包括连接部171、侧面173与底部175，其中连接部171连接气体分散环15，侧面173连接连接部171，底部175连接侧面173，而连接部171与底部175彼此相对，而侧面173与腔体11的侧壁垂直，并可用以阻挡反应空间S1中的脏污附着在锁固件151。再者，当少量脏污附着于锁固件151时，分隔环17的侧面173还可用以阻挡自锁固件151掉落的脏污掉落到基板W的表面，而分隔环17的底部175则可用以盛接脏污。

请参照图3，图3是本发明另一实施例的电浆清洁装置的局部示意图。如图3所示，分隔环17的底部175的一端到腔体11的侧壁之间具有第一距离d1，而锁固件151到侧壁之间具有第二距离d2，其中第一距离d1小于第二距离d2，以使分隔环17对锁固件151的分隔效果更佳，且使分隔环17更容易盛接自锁固件17剥落的脏污。在其他实施例中，第一距离d1也可以等于第二距离d2。在其他实施例中，第一距离d1也可以为0，使分隔空间S2几乎形成封闭空间。

在其他实施例中，分隔环17的侧面173也可以不与腔体11的侧壁垂直。请参照图4，图4是本发明又一实施例的电浆清洁装置的局部示意图。如图4所示，分隔环27的侧面273为弧形。具体而言，分隔环27具有连接部271、侧面273与底部275，其中连接部271连接气体分散环15，侧面273连接连接部271，底部275连接侧面273，而连接部271与底部275彼此相对。同样地，分隔环27的侧面273可用以阻挡反应空间S1中的脏污附着在锁固件151。当少量脏污附着于锁固件151时，分隔环27的侧面273还可用以阻挡自锁固件151掉落的脏污掉落到基板W的表面，而分隔环27的底部275则可用以盛接脏污。

在其他实施例中，分隔环17也可以不与气体分散环15连接。请参照图5，图5是本发明再一实施例的电浆清洁装置的局部的示意图。如图5所示，分隔环37透过分隔环锁固件177与腔体11的侧壁连接，而气体分散环15则透过锁固件151与腔体11的腔体顶部连接。具体而言，分隔环37具有连接部371、侧面373与底部375，其中连接部371连接腔体11的侧壁，侧面373与连接部371彼此相对，底部375则连接侧面373与连接部371。同样地，分隔环37的侧面373可用以阻挡反应空间S1中的脏污附着在锁固件151。当少量脏污附着于锁固件151时，分隔环37的侧面373还可用以阻挡自锁固件151掉落的脏污掉落到基板W的表面，而分隔环37的底部375则可用以盛接脏污。

与前述实施例不同的是，分隔环37是以侧面373的垂直延伸线L1及底部375为界，并以腔体11的侧壁为界，使分隔环37与腔体11围绕出分隔空间S2。

在一个实施例中，气体分散环15透过锁固件151与腔体11的腔体顶部直接或间接连接。在其他实施例中，气体分散环15也可以不与腔体11的腔体顶部连接。请参照图6，图6是本发明再一实施例的电浆清洁装置的局部示意图。如图6所示，气体分散环15是透过锁固件151与腔体11的侧壁连接。

接着，请参照图1、图2与图7，图7是本发明再一实施例的气体分散环的仰视局部示意图。如图1、图2与图7所示，气体分散环15为环形圈体，而气体分散环15的表面还包括复数凸部153，相邻反应空间S1。所述复数凸部153使气体分散环15的相邻反应空间S1的表面不平整，以加强附着腔体11的脏污的能力。

所述气体分散环15的表面还可受到粗化处理与非导电处理，使表面形成非平整面，以更加强附着腔体11的脏污的能力，其中粗化处理可以是化学粗化处理、机械粗化处理或有机溶剂粗化处理，以及非导电处理可以是阳极处理，以使气体分散环15的表面的表面粗糙度(Ra)为8～12微米(μm)。

所述电浆清洁装置1还可包括真空抽气系统113，连接腔体11的容置空间S，并用以抽出容置空间S内的流体，其中流体例如但不限制为清洁制程前腔体11内所包含的空气。

综合以上所述，相较于现有技术，本发明实施例所述的电浆清洁装置的技术效果，说明如下。

现有技术中，在晶圆的预清洁制程中，部分脏污会附着在气体分散环与腔体间的锁固件，并可能掉落回晶圆表面，甚至掉落于晶圆未来的布线区，这将使导线无法导通，进而降低产品的良率。然而，由于锁固件通常为不锈钢螺丝，而难以对其做有效的表面处理，故难以解决脏污产生的问题。反观本发明所述之电浆清洁装置，可透过分隔环遮蔽锁固件，并可进一步盛接自锁固件掉落的脏污，以降低晶圆污损的机率。

以上所述，仅为本发明的一较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围，即凡依本发明申请专利范围所述的形状、构造、特征及精神所为的均等变化与修饰，均应包括于本发明的申请专利范围内。

Claims (10)

1.一种电浆清洁装置，其特征在于，所述电浆清洁装置包括：

一腔体，具有容置空间与腔体顶部；

一射频电极，连接所述腔体顶部；

一载台，位于所述容置空间内，并用以承载至少一基板；

一电极，连接所述载台；

气体分散环，透过至少一锁固件连接所述腔体，所述气体分散环具有复数气孔以供制程气体通入所述容置空间；及

一分隔环，连接所述气体分散环，其中所述分隔环与所述载台界定出反应空间，而所述分隔环位于所述锁固件与所述反应空间之间，以将所述锁固件限制在所述反应空间之外，其中所述气体分散环的所述气孔位于所述反应空间。

2.一种电浆清洁装置，其特征在于，所述电浆清洁装置包括：

一腔体，具有容置空间与腔体顶部；

一射频电极，连接所述腔体顶部；

一载台，位于所述容置空间内，并用以承载至少一基板；

一电极，连接所述载台；

一气体分散环，透过至少一锁固件连接所述腔体，所述气体分散环具有复数气孔以供制程气体通入所述容置空间；及

一分隔环，低于所述气体分散环，其中所述分隔环与所述腔体围绕分隔空间，所述锁固件位于所述分隔空间，而所述气体分散环的所述气孔被限制在所述分隔空间之外。

3.根据权利要求1或2所述的电浆清洁装置，其特征在于，其中所述分隔环还包括连接部、侧面与底部，所述连接部连接所述气体分散环，所述侧面连接所述连接部，所述底部连接所述侧面，而所述连接部与所述底部彼此相对，其中所述侧面用以阻挡自所述锁固件掉落的脏污掉落到所述基板的表面，而所述底部用以盛接所述脏污。

4.根据权利要求3所述的电浆清洁装置，其特征在于，其中所述底部的一端到所述腔体的侧壁之间具有第一距离，而所述锁固件到所述侧壁之间具有第二距离，其中所述第一距离小于所述第二距离。

5.根据权利要求1或2所述的电浆清洁装置，其特征在于，其中所述气体分散环的表面还包括复数凸部，相邻所述反应空间，用以附着所述腔体的脏污。

6.根据权利要求1或2所述的电浆清洁装置，其特征在于，其中所述气体分散环的表面受到粗化处理与非导电处理，使所述表面形成非平整面，以附着所述腔体的脏污。

7.根据权利要求6所述的电浆清洁装置，其特征在于，其中所述粗化处理为化学粗化处理、机械粗化处理或有机溶剂粗化处理，以及所述非导电处理为阳极处理。

8.根据权利要求6所述的电浆清洁装置，其特征在于，其中所述气体分散环的所述表面的表面粗糙度(Ra)为8～12微米(μm)。

9.根据权利要求1所述的电浆清洁装置，其特征在于，所述电浆清洁装置还包括真空抽气系统，连接所述腔体的所述容置空间，用以抽出所述容置空间内的流体。

10.根据权利要求1所述的电浆清洁装置，其特征在于，所述电浆清洁装置还包括第一遮板，位于所述容置空间内且相邻所述腔体顶部，且所述第一遮板具有复数第一开口以形成非平整底面。

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