CN201930874U

CN201930874U - 晶圆表面液体喷出装置

Info

Publication number: CN201930874U
Application number: CN2010206862517U
Authority: CN
Inventors: 刘家宽
Original assignee: DAHE TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: DAHE TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2010-12-29
Filing date: 2010-12-29
Publication date: 2011-08-17
Anticipated expiration: 2020-12-29

Abstract

本实用新型是一种晶圆表面液体喷出装置，应用于一晶圆置于一旋转机上进行自旋的晶圆表面液体喷出处理的装置，其特征在于该装置由一液体供给槽与一气体供给槽同时供应液体及气体至一个二流体喷嘴，使液体在由前述二流体喷嘴喷出至晶圆表面时已被前述气体雾化。通过气体将液体喷出雾化，雾化后液体的分子更小，可大幅减少电荷累积损害，且可以增加晶圆表面处理时的处理效率，及晶圆表面处理时的液体用量。

Description

晶圆表面液体喷出装置

技术领域

本实用新型涉及一种于晶圆上制造集成电路时的液体喷出装置，可减少晶圆和液体之间的摩擦，及减少晶圆表面处理时的液体用量及处理效率。

背景技术

一个半导体相关的生产流程包含了数十种繁复的制程，如多次重复的氧化、扩散、微影、蚀刻及物理或化学汽相沉积等制程。为了提升半导体制程的精密性，以及避免人为操作上所产生的微尘及误差，几乎所有的制程都已迈向自动化控制及无尘室环境操作。

不同的制程步骤被使用于制造半导体晶圆上的集成电路。这些步骤包含，沉积一导电层在硅晶圆基材上；使用标准微影或光学微影技术形成所需金属内连线图案的光阻层或其他光罩。接着让晶圆基材进行一干式蚀刻制程，以移去导电层未被光罩覆盖的区域，从而，根据基材上的光罩图案蚀刻导电层。然后，移去或剥除基材上的光罩层，一般是以反应电浆(reactive plasma)和氯气，因此使导电内连线层上表面曝露。然后凭借加水和氮气至晶圆基材，以冷却和烘干晶圆基材。

上述的制程步骤应用在晶圆上，以逐渐地加入多层导电层和绝缘层，以及图案化这些层进而形成电路。晶圆上有功能电路的最后合格率，由制程中每一层适当的涂布所决定。适当的涂布这些层需要依序地，以经济且有效的方式把材料均匀地涂布在晶圆的表面上。

在半导体工业中，越来越常用铜金属作为微晶片制造的内连线材料。用传统方法沉积一金属导电层，然后以所需金属内连线与介层窗(vias)的图案蚀刻导电层，不能用铜制造，因为铜不适合干蚀刻。且需要特别考虑如何处理才能避免铜于制程中扩散进入硅。因此，发展出双重金属镶嵌制程(dual damascene process)，广泛地应用在半导体科技中，以制造铜金属内连线和介层窗。在双重金属镶嵌制程中，蚀刻介电层，而不是金属层，以形成沟槽(trench)和介层窗，然后，把金属沉积入沟槽和介层窗，以形成所需的内连线。最后，用化学机械平坦化(chemical mechanical planarization；CMP)的方法处理沉积的铜，以移去从沟槽溢出过多的铜。

虽然双重金属镶嵌制程有许多变化，这个制程一般都开始于沉积一有所需厚度的二氧化硅介电层，其所需厚度对应于介电层中蚀刻的一介层窗或复数个介层窗的厚度。然后，一薄蚀刻终止层(etch stop layer)，一般为氮化硅，沉积在介电层上。接着用光学微影图案化蚀刻终止层上的介层窗开口，然后，干式蚀刻此蚀刻终止层上的介层窗开口。此图案化的光阻在完成蚀刻后，会从蚀刻终止层上剥除。

接着，把另一介电层，其厚度相当于金属内连线的沟槽厚度，沉积在蚀刻终止层上。在干蚀刻后，用光学微影制程，图案化此另一介电层中的沟槽及在沟槽下的介层窗。沟槽蚀刻停止于蚀刻终止层，而介层窗则通过在沟槽下的蚀刻终止层的开口，在第一介电层中被蚀刻。然后，阻障材料钽(Ta)或氮化钽(TaN)用离子化物理气相沉积(Physical Vapor Deposition；PVD)的方法沉积在沟槽和介层窗的侧壁和底部。接着用化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition；CVD)把一均匀的铜晶种层(copper seed layer)沉积在阻障层(barrier layer)上。

在沟槽和介层窗填满铜之后，从沟槽溢出来过多的铜会移去，且金属线的上表面会用化学机械平坦化的方法处理，使其平坦化。在上述的双重金属镶嵌制程中，介层窗和沟槽在同一步骤蚀刻，且以蚀刻终止层定义出沟槽的底部。在其他不同的变化情形，沟槽图案化与蚀刻在介层窗形成的后。

在剥除光阻的步骤，一般都会把热的酸性溶液加到光阻上。然后再加入有机溶剂以移除晶圆上残留的光阻液。接着晶圆进行旋转清洗步骤(spin-rinse step)，是于晶圆在晶圆固定盘上或支撑平台上旋转时，加入一清洗液在晶圆上，如去离子水。

在晶圆清洗的旋转清洗步骤中，因为现有工艺是通过直接喷洒出去离子水的方式，通过旋转晶圆使去离子水带走晶圆表面不要的物质。然而如此方式使旋转晶圆与去离子水间所产生的摩擦会导致晶圆的电荷累积损害(charge-up damage)。摩擦引发的电荷累积损害会造成晶圆上沉积的低介电常数(k)材质薄膜的破裂，且进一步地，造成铜金属的腐蚀。同时，直接喷洒出去离子水的方式在晶圆表面处理时的液体用量多及处理效率不高。因此，需要提供一种改良的晶圆表面液体喷出装置，以减少旋转清洗制程中，由旋转晶圆圆和液体间的摩擦所导致的电荷累积损害，及减少晶圆表面处理时的液体用量及处理效率。

发明内容

于是，为解决上述的缺失，避免缺失存在，本实用新型的目的在提供一种晶圆表面液体喷出装置，可减少制程中旋转的晶圆和液体间的摩擦所导致的电荷累积损害。

本实用新型的另一目在于提供一种晶圆表面液体喷出装置，制程中可减少晶圆表面处理时的液体用量。

本实用新型的又一目在于提供一种晶圆表面液体喷出装置，可增加晶圆表面处理时的处理效率。

为达上述的目的，本实用新型揭示一种晶圆表面液体喷出装置，其应用于一晶圆置于一旋转机上进行自旋的晶圆表面液体喷出处理的装置，其特征在于该装置由一液体供给槽与一气体供给槽同时供应液体及气体至一个二流体喷嘴，使液体在由前述二流体喷嘴喷出至晶圆表面时已被前述气体雾化。

一种晶圆表面液体喷出装置，是应用于晶圆置于旋转机上进行自旋的晶圆表面液体喷出处理的装置，其中：

该装置具有一个二流体喷嘴，该二流体喷嘴连接有一个输送臂，该输送臂连接有一个液体供给槽与一个气体供给槽。

其中：该二流体喷嘴是雾状喷出前述液体至晶圆表面。

其中：该二流体喷嘴是扇形二流体喷嘴，用以扇形状且流量分布均等的喷出液体及气体。

其中：该二流体喷嘴扇形状喷出前述液体落在晶圆表面成为一长条状。

其中：该二流体喷嘴距晶圆表面高度是10mm至30mm。

其中：该液体是去离子水。

其中：该液体是蚀刻液。

其中：该气体是惰性气体。

其中：该气体是氮气。

本实用新型的优点在于，通过气体将液体喷出雾化，将较现有直接喷洒出液体方式，在通过旋转晶圆使去离子水带走晶圆表面不要的物质时，或蚀刻液进行蚀刻时，因为雾化后液体的分子更小，可减少制程中旋转的晶圆和液体间的摩擦，将可大幅减少电荷累积损害，且可以增加晶圆表面处理时的处理效率，及晶圆表面处理时的液体用量。

附图说明

图1为本实用新型实施例的立体示意图；

图2为本实用新型实施例的俯视图；

图3为本实用新型实施例的液体喷出的示意图；

图4为本实用新型实施例的作动示意图。

附图标记说明：100-旋转清洗洁净系统；110-机体；120-控制面板；130-处理空间；140-保护罩；150-旋转机；160-晶圆固定盘；170-排气孔；200-喷洒装置；210-带动装置；220-输送臂；230-二流体喷嘴；300-晶圆；400-液体供给槽；500-气体供给槽。

具体实施方式

兹有关本实用新型的详细说明及技术内容，现配合图式说明如下：

请参阅图1、图2与图3，为本实用新型实施例的立体、俯视图及液体喷出的示意图。实施上旋转清洗洁净系统100(图1所示)为说明例，其包括机体110，机体110内部包含任何已知的旋转清洗洁净作动所需的必要装置，且在机体110一表面设有一控制面板120用以操控旋转清洗洁净作动。机体110上方设有一处理空间130，旋转清洗洁净作动于该处理空间130，且在该处理空间130上方设有一保护罩140，用以在旋转清洗洁净作动时液体的洒出及预防外在物体的侵入。

该处理空间130内设有旋转机150及其上方的晶圆固定盘160，可用以固定晶圆300进行自旋，及一喷洒装置200。另在处理空间130的侧边，在该机体110上设有一排气孔170在旋转清洗洁净作动处理时，凭借外接装置(图中未示)将处理时所产生的气体排出。

该喷洒装置200包含一带动装置210，及设于该带动装置210上的输送臂220，输送臂220的另一端设有一个二流体喷嘴230。该输送臂220由一液体供给槽400与一气体供给槽500同时供应液体及气体至该二流体喷嘴230，使液体在由前述二流体喷嘴230喷出至晶圆300表面时已被前述气体雾化(如图3所示)。其中，该液体供给槽400内液体是去离子水或蚀刻液，该气体供给槽500内气体是惰性气体或氮气，以旋转清洗洁净系统100而言，实施上该液体为去离子水，气体为氮气。

其中，该二流体喷嘴230距晶圆300表面高度在10mm至30mm间，该二流体喷嘴230雾状喷出前述液体供给槽400内的液体至晶圆300表面，且该二流体喷嘴230为扇形二流体喷嘴，用以扇形状且流量分布均等的喷出液体及气体，且该二流体喷嘴扇形状喷出前述液体落在晶圆300表面成为一长条状。

请再参阅图4，作动上通过带动装置210来回摆动数次该输送臂220使二流体喷嘴230位于晶圆300表面上时，该二流体喷嘴230雾状喷出前述液体供给槽400内的液体至晶圆300表面，通过气体将液体喷出雾化，将较现有直接喷洒出液体方式，在通过旋转晶圆300使去离子水带走晶圆300表面不要的物质时，或蚀刻液进行蚀刻时，因为雾化后液体的分子更小，可减少制程中旋转的晶圆300和液体间的摩擦，将可大幅减少电荷累积损害，且可以增加晶圆300表面处理时的处理效率，及晶圆300表面处理时的液体用量。

以上说明对本实用新型而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可作出许多修改、变化或等效，但都将落入本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种晶圆表面液体喷出装置，是应用于晶圆置于旋转机上进行自旋的晶圆表面液体喷出处理的装置，其特征在于：该装置具有一个二流体喷嘴，该二流体喷嘴连接有一个输送臂，该输送臂连接有一个液体供给槽与一个气体供给槽。

2.根据权利要求1所述的晶圆表面液体喷出装置，其特征在于：该二流体喷嘴是扇形二流体喷嘴，用以扇形状且流量分布均等的喷出液体及气体。

3.根据权利要求1所述的晶圆表面液体喷出装置，其特征在于：该二流体喷嘴距晶圆表面高度是10mm至30mm。

4.根据权利要求1所述的晶圆表面液体喷出装置，其特征在于：该液体是去离子水。

5.根据权利要求1所述的晶圆表面液体喷出装置，其特征在于：该液体是蚀刻液。

6.根据权利要求1所述的晶圆表面液体喷出装置，其特征在于：该气体是惰性气体。

7.根据权利要求1所述的晶圆表面液体喷出装置，其特征在于：该气体是氮气。