CN201793749U - 用于集成电路硅片的电镀设备的清洗槽 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于集成电路硅片的电镀设备的清洗槽。该清洗槽包括：形成清洗腔的槽体，用于夹持硅片且能够旋转的固定支架系统，用于去除铜及其腐蚀液的清洗装置，设置于该槽体内的耐酸防护罩，所述耐酸防护罩包括置于硅片上方的罩体，所述罩体具有与被防护的硅片的形状以及尺寸匹配的底部外侧面。本实用新型的用于集成电路硅片电镀后的清洗槽能够有效减少该硅片电镀后的去边、背清洗过程中形成的铜表面缺陷。

Description

用于集成电路硅片的电镀设备的清洗槽

技术领域

本实用新型涉及一种用于集成电路硅片的电镀设备的清洗槽，属于半导体技术领域。

背景技术

随着集成电路单个器件变得越来越小，且运行速度越来越快，传统铝制程已经无法满足要求，因此，铜互连技术发展成为主流的半导体集成电路互连技术，而铜电镀工艺则胜过PVD、CVD等传统成膜工艺，成为铜互连技术中制备铜膜的主要工艺。

根据铜互连技术的要求，铜电镀设备不仅要制备出具有超填充性能的均匀铜膜，还要对电镀后的硅片进行边缘铜和背面铜的清洗处理，以此来配合随后的CMP工艺并控制铜沾污。这是因为电镀后的在硅片边缘的铜膜容易脱落，造成在CMP研磨过程中大面积铜膜被剥离的问题。

现有技术中，通常是将电镀后的硅片置入清洗槽内直接进行去边和背清洗处理，清洗槽内通过设置特殊形状的防酸挡板来减少高速流动的腐蚀液因撞击到挡板上而发生反溅的可能性，该防酸挡板的形状像倒置的漏斗，硅片置于“漏斗口”之内。

虽然大部分的腐蚀流会因撞击到“漏斗口”而向下流动，但也有少量的支流会溅起，加上高速腐蚀液流在撞击挡板时所形成的酸雾，不可避免地在硅片的铜表面形成腐蚀痕迹，造成缺陷。

发明内容

为了解决现有技术的集成电路硅片在电镀后清洗过程中铜膜形成表面缺陷的技术问题，有必要提供一种改进的清洗槽，从而避免上述表面缺陷。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种用于集成电路硅片的电镀设备的清洗槽，包括：形成清洗腔的槽体，用于夹持硅片且能够旋转的固定支架系统，用于去除铜及其腐蚀液的清洗装置，设置于该槽体内的耐酸防护罩，特别的，所述耐酸防护罩包括置于硅片上方的罩体，所述罩体具有与被防护的硅片的形状以及尺寸匹配的底部外侧面。

优选的，该罩体为中空的圆筒形，该圆筒的底部外侧面与被防护的硅片的尺寸匹配。

优选的，该罩体的底部外侧面直径与被防护的硅片的直径的偏差在±20毫米范围之内。

优选的，该罩体的轴心与硅片的轴心重合。

优选的，该罩体上具有切口，清洗装置穿过所述切口伸入罩体的内部。

优选的，该罩体的底部外侧面形成有集液槽。

优选的，所述耐酸防护罩还包括用于支撑所述罩体的固定支架、控制罩体和固定支架整体上下运动的升降装置。

优选的，该固定支架为三个，且在水平方向上相邻的固定支架之间的角度为120度。

优选的，该固定支架直接连接在升降装置上。

优选的，该升降装置包括驱动电机，驱动电机控制罩体和固定支架整体上升和下降。

优选的，在对硅片进行去边、背清洗处理时，该罩体底面至硅片正上方的高度为1～8毫米。

优选的，该罩体还可以为其它形状，例如上部直径小、下部直径大的阶梯状中空圆筒，或者是倒置漏斗状。

由于上述技术方案的实施，与现有技术相比，本实用新型的集成电路硅片电镀后的清洗槽包括特制的耐酸防护罩的罩体，在硅片进行去边、背清洗处理时，将罩体置于硅片正上方的恰当高度，既不影响腐蚀流向外的飞行路径，也可有效地阻止高速腐蚀液因碰撞槽体而反溅到硅片表面，还能减少碰撞形成的酸雾扩散到硅片表面，此外，罩体底部的集液槽可收集聚流而下的腐蚀液，使其不落在传递过程中的硅片表面。本实用新型的集成电路硅片的电镀设备的清洗槽能够有效抑制反溅的腐蚀液和扩散的酸雾落在硅片表面上形成缺陷。

附图说明

通过附图中所示的本实用新型的优选实施例的更具体说明，本实用新型的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本实用新型的主旨。

图1是本实用新型较佳实施方式的用于集成电路硅片的电镀设备的清洗槽的全剖结构示意图。

图2是图1所示的清洗槽的俯视图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面进一步结合附图对本实用新型作详细描述。

请参阅图1，图1是本实用新型较佳实施方式的用于集成电路硅片的电镀装置的清洗槽的全剖结构示意图。该清洗槽10用于集成电路硅片电镀铜后的去边、背清洗工艺。该清洗槽10包括一槽体1、设置于该槽体1内的固定支架系统2、用于去除铜及其腐蚀液的清洗装置和起到防酸保护作用的耐酸防护罩6。

该槽体1围合形成一清洗腔，清洗槽10的控制单元(图中未表示)均安置在腔体外部，而腔体内所有装置均为耐酸材质，如聚四氟乙烯、全氟烷氧基和聚氯乙烯等。电镀后的集成电路硅片3夹持于固定支架系统2上，该硅片3正面朝上，通过四个正交夹具将其固定。该固定支架系统2可带动该硅片3高速旋转，在工艺运行时使硅片3上的水流沿半径方向向外流动，并获得均匀的清洗效果；而且该固定支架系统2还可达到2000～3000转/秒的转速，用于对该硅片3进行高速甩干。

所述清洗装置包括：位于硅片3下方的一套背清洗装置以及位于硅片上方的第一清洗臂4、第二清洗臂5。所述背清洗装置与固定支架系统2相互集成，该背清洗装置包括设置于固定支架系统2上且对应于硅片3中部的第一喷管21、第二喷管22、第三喷管23，喷管21可喷出一定流量的腐蚀液，该腐蚀液为硫酸、双氧水、水的混合液，对该硅片3背面的铜离子起主要去除作用；喷管22可喷出高流量的去离子水，用于清洗该硅片3背面的腐蚀液和其他杂质；喷管23可吹出一定压力的气体，用于吹干该硅片3的背面。

该第一清洗臂4和第二清洗臂5均设置于该硅片3的上方，通过电机驱动以实现其水平运动和竖直运动。在非工艺时间，第一清洗臂4和第二清洗臂5位于空闲位置，靠近清洗腔的侧壁，对硅片3运动不造成阻挡；在工艺阶段，第一清洗臂4和第二清洗臂5位于工艺位置，即移动至该硅片3的正上方。该第一清洗臂4可喷射出流量较低的腐蚀液，该腐蚀液为硫酸、双氧水、水的混合液，用于清除该硅片3边缘的铜。该第二清洗臂5可喷射出流量较高的去离子水，用于清洗该硅片3的铜表面，去除残留的电镀液和腐蚀液。

请一并参阅图1、图2，图2是图1所示的清洗槽10的俯视图。所述耐酸防护罩6设置于该槽体1的清洗腔内(图中虚线包围区域)，用于阻挡腐蚀液落在该硅片3的表面。该耐酸防护罩6包括用于阻挡腐蚀液的罩体61、用于支撑罩体61的固定支架62、控制罩体61和固定支架62整体上下运动的升降装置63。

该耐酸防护罩6的罩体61呈中空的圆筒状，该圆筒的底部外侧面与被防护的硅片3的形状以及尺寸匹配，即对于8寸硅片设备其直径约为200毫米，而对于12寸硅片设备其直径约为300毫米。在某些具体实施方式中，圆筒底部的外侧面直径与硅片的直径的偏差可以在±20毫米、±15毫米、±10毫米、±5毫米范围之内等。该罩体61的轴心与硅片3的轴心重合。该罩体61上有一些切口64，上述第一清洗臂4和第二清洗臂5穿过所述切口64伸入罩体61的内部，第一清洗臂4和第二清洗臂5可以相对切口64滑动，从而实现其在水平方向的运动。该罩体61的底部外侧面形成有集液槽65，该集液槽65可以收集落在该罩体61上的腐蚀液，防止聚流而下的腐蚀液落在传递过程中的硅片3的表面上造成缺陷。但该集液槽65需要定期处理被收集的腐蚀液。该罩体61上固定有三个固定支架62，且在水平方向相邻固定支架62之间的角度为120度。该固定支架62与该升降装置63紧密衔接。通过驱动电机控制该罩体61的竖直上下运动。

下面结合实际工艺条件来说明本实用新型较佳实施方式的用于集成电路硅片电镀后的清洗槽10的耐酸防护罩6的作用：

在硅片3进入清洗腔过程中，该升降装置63带动该罩体61升起一定高度，离开该硅片3传递至该固定支架系统2的路径。当固定支架系统2锁定该硅片3后，该升降装置63将该罩体61下降至硅片表面合适高度(1～8毫米)，根据工艺要求进行调试。

在该硅片3进行去边、背清洗工艺时，高速旋转的硅片3将带动腐蚀液形成半径向外的高速流体。该腐蚀液流体撞击到槽体1的内侧壁上，不可避免地发生“反溅”或“发烟”现象，产生反溅回中心的小液滴和具有扩散性的酸雾。与现有技术的漏斗形防酸挡板不同，该罩体61不会阻挡腐蚀流向外的飞行路径，但可以阻挡腐蚀液反溅到或酸雾扩散到该硅片3表面的路径，有效防止腐蚀液对该硅片3表面的有效区域造成缺陷。

该硅片3完成清洗、甩干过程后，该升降装置63将该罩体61升起，离开该硅片3的传递路径。在取走该硅片3的过程中，该罩体61底部的沿着半径向外的集液槽65可以防止落在该罩体61上的聚集的腐蚀液滴落到硅片上。

与现有技术比，本实用新型的用于集成电路硅片3的电镀设备的清洗槽10具有全新结构的罩体61，当该硅片3进行清洗处理时，该罩体61下降至硅片3表面上方合适高度。本实用新型的集成电路硅片3的清洗槽10能够更好地防止腐蚀液反溅到或酸雾扩散到该硅片3的表面，从而减少该硅片3在去边、背清洗过程中形成的缺陷。

本实用新型的用于集成电路硅片3的清洗槽10的耐酸防护罩6包括该罩体61、该固定支架62和该升降装置63，在该硅片3进行清洗处理前和完成硅片3清洗处理后，该升降装置63带动该罩体61离开该硅片3传递的运动路径。当该硅片3需要进行去边、背清洗处理时，该升降装置63带动该罩体61运动，使该罩体61的底部靠近该硅片3表面1～8毫米处，但升降装置63的运动方式并不限于该实施方式所述。耐酸防护罩6也可以不包括升降装置而将其与槽体1直接固定，当硅片要进行清洗处理时，该硅片的固定支架系统2可竖直上下运动，从而不影响该硅片的传递，并到达该硅片所需的清洗工艺位置。

本实用新型的用于集成电路硅片的清洗槽10的耐酸防护罩6的罩体61的直径可以大于硅片直径，也可以小于硅片直径，或者不包括第一清洗臂4在内的更小直径，并不限于上述实施方式所述。该罩体61的形状也不仅局限于圆筒状，例如还可以为上部直径小、下部直径大的阶梯状中空圆筒；或者为倒置漏斗状；在某些场合下，罩体61还可以是中空的多边棱柱管，例如三棱柱管、四棱柱管、六棱柱管、八棱柱管等等。

在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下还可以构成许多有很大差别的实施例。应当理解，除了如所附的权利要求所限定的，本实用新型不限于在说明书中所述的具体实施例。

Claims (13)

1.一种用于集成电路硅片的电镀设备的清洗槽，包括：形成清洗腔的槽体，用于夹持硅片且能够旋转的固定支架系统，用于去除铜及其腐蚀液的清洗装置，其特征在于：所述清洗槽还包括设置于该槽体内的耐酸防护罩，所述耐酸防护罩包括置于硅片上方的罩体，所述罩体具有与被防护的硅片的形状以及尺寸匹配的底部外侧面。

2.如权利要求1所述的清洗槽，其特征在于：该罩体为中空的圆筒形，该圆筒的底部外侧面与被防护的硅片的尺寸匹配。

3.如权利要求1或2所述的清洗槽，其特征在于：该罩体的底部外侧面直径与被防护的硅片的直径的偏差在±20毫米范围之内。

4.如权利要求3所述的清洗槽，其特征在于：该罩体的轴心与硅片的轴心重合。

5.如权利要求3所述的清洗槽，其特征在于：该罩体上具有切口，清洗装置穿过所述切口伸入罩体的内部。

6.如权利要求3所述的清洗槽，其特征在于：该罩体的底部外侧面形成有集液槽。

7.如权利要求1所述的清洗槽，其特征在于：所述耐酸防护罩还包括用于支撑所述罩体的固定支架、控制罩体和固定支架整体上下运动的升降装置。

8.如权利要求7所述的清洗槽，其特征在于：该固定支架为三个，且在水平方向上相邻的固定支架之间的角度为120度。

9.如权利要求7所述的清洗槽，其特征在于：该固定支架直接连接在升降装置上。

10.如权利要求7所述的清洗槽，其特征在于：该升降装置包括驱动电机，驱动电机控制罩体和固定支架整体上升和下降。

11.如权利要求7所述的清洗槽，其特征在于：在对硅片进行去边、背清洗处理时，该罩体底面至硅片正上方的高度为1～8毫米。

12.根据权利要求1所述的清洗槽，其特征在于：该罩体为上部直径小、下部直径大的阶梯状中空圆筒。

13.根据权利要求1所述的清洗槽，其特征在于：该罩体为倒置漏斗状。

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