TWI819718B - 一種用於ｓｐｍ清洗工藝的噴頭機構及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本發明公開了一種用於SPM清洗工藝的噴頭機構，涉及到一種噴頭機構，包括底座、旋轉臂、複合式噴頭、氣缸和電機，底座的下端設有氣缸，底座的上端內部設有電機和定位感測器，旋轉臂的一端伸入底座內並與電機傳動連接，電機用於驅動旋轉臂旋轉，定位感測器位於旋轉臂的旋轉路徑上，旋轉臂的另一端設有複合式噴頭。本發明中的噴頭機構組裝方便，硫酸和雙氧水在內套筒中進行第一次混合，混合後的氣泡會上升到端蓋的底部，混合後形成的酸鹼混合液會經過出液孔排出進入到外套筒中，使得硫酸和雙氧水進行第二次混合，可以提高混合效率，也能夠有效的避免氣泡噴到晶圓的表面，防止氣泡在晶圓表面堆積而造成反應溶液無法有效與晶圓表面接觸現象發生。

Description

一種用於SPM清洗工藝的噴頭機構及其使用方法

本發明涉及到一種噴頭機構，尤其涉及到一種用於SPM清洗工藝的噴頭機構及其使用方法。

在晶圓清洗與蝕刻相關濕法工藝部份，在常規使用的濕法工藝，常搭配使用SPM高溫硫酸清洗工藝，在該濕法工藝採用雙氧水過氧化氫溶液，硫酸溶液，純淨水形成去除金屬顆粒，有機物質殘留物，以及提供部份高度氧化能力，在常規與先進工藝已有單片式濕法設備普及化的趨勢，現行多在槽式設備與單片式設備進行汰換的過程，單片式的設備，尤其是在單片式的高溫化學品濕法設備，更是一種未來的單片式濕法設備不可或缺的，在單片式的高溫化學品，使用上需要找尋一種可以產生高度穩定性與高效能的高溫化學品，如SPM工藝進行所需的裝置，可以提升SPM工藝的施行品質與工藝良率的控制至關重要。

現有技術中現在設備中將酸性溶液以及鹼性溶液混合後再由泵浦泵入到噴頭機構，由噴頭機構噴出，實現對晶圓的清洗，然而酸性溶液與鹼性溶液混合時會產生大量的氣泡，當氣泡隨堆積現象在溶液表面進行擴散，容易對黏附在晶圓表面，則會產生反應溶液無法有效與晶圓表面接觸，則形成缺陷點，對晶圓表面處理形成無法預期的品質缺陷。

本發明的目的在於提供一種用於SPM清洗工藝的噴頭機構其使用方法，用於解決上述技術問題。

本發明採用的技術方案如下：

一種用於SPM清洗工藝的噴頭機構，包括底座、旋轉臂、複合式噴頭、氣缸和電機，所述底座的下端設有所述氣缸，所述底座的上端內部設有所述電機和定位感測器，所述旋轉臂的一端伸入所述底座內並與所述電機傳動連接，所述電機用於驅動所述旋轉臂旋轉，所述定位感測器位於所述旋轉臂的旋轉路徑上，所述旋轉臂的另一端設有所述複合式噴頭。

作為優選，所述複合式噴頭包括外套筒、內套筒、酸液管路和雙氧水管路，所述外套筒的上端與所述旋轉臂的另一端連接，所述外套筒的內部設有所述內套筒，所述外套筒的下端設有底蓋，所述底蓋上開設有混合溶液噴口，所述外套筒的上端設有酸液注入口和雙氧水注入口，所述酸液管路的一端穿過所述酸液注入口並延伸至所述內套筒中，所述雙氧水管路的一端穿過所述雙氧水注入口並延伸至所述內套筒中，所述內套筒的外周壁上開設有若干出液孔。

作為進一步的優選，所述內套筒的上端外緣設有凸起部，所述內套筒的內周壁上開設有卡槽，所述凸起部設置在所述卡槽內。

作為進一步的優選，還包括端蓋，所述內套筒的上端設有開口，所述端蓋與所述開口密封連接。

作為進一步的優選，所述端蓋的下表面中部向下凸起形成倒立的圓錐狀結構。

作為進一步的優選，還包括複合控制閥件，所述複合控制閥件設於所述旋轉臂內，且所述酸液管路的另一端分別與所述複合控制閥件連接。

作為進一步的優選，所述複合控制閥件上還設有酸液 入口接頭和酸液回收口接頭，所述酸液入口接頭與進液管路連接，所述酸液回收口接頭與回收管路連接。

一種用於SPM清洗工藝的噴頭機構的使用方法，所述使用方法包括：

S1、通過進液管路向複合控制閥件內注入高溫的酸液，高位的酸液經過酸液管路進入到內套筒中，同時並通過雙氧水管路向內套筒中注入常溫的雙氧水溶液；

S2、然而通過所述電機驅動所述旋轉臂按照預設的軌跡進行旋轉，同時雙氧水溶液與酸液混合後由混合溶液噴口噴向晶圓表面。

作為進一步的優選，在S1中，當雙氧水溶液與酸液混合後產生的氣泡會上升並集中在端蓋的下表面，而混合後產生的混合液由出液孔排出並進入到外套筒中，最後由所述混合溶液噴口噴向所述晶圓的表面。

上述技術方案具有如下優點或有益效果：

本發明中的噴頭機構組裝方便，硫酸和雙氧水在內套筒中進行第一次混合，混合後的氣泡會上升到端蓋的底部，混合後形成的酸鹼混合液會經過出液孔排出進入到外套筒中，使得硫酸和雙氧水進行第二次混合，可以提高混合效率，也能夠有效的避免氣泡噴到晶圓的表面，防止氣泡在晶圓表面堆積而造成反應溶液無法有效與晶圓表面接觸現象發生。

1:底座

2:旋轉臂

3:複合式噴頭

31:外套筒

32:內套筒

33:酸液管路

34:雙氧水管路

35:底蓋

36:混合溶液噴口

37:酸液注入口

38:雙氧水注入口

39:出液孔

391:凸起部

392:卡槽

393:端蓋

394:複合控制閥件

4:晶圓

S1、S2:方法

圖1是本發明中的用於SPM清洗工藝的噴頭機構的結構示意圖；

圖2是本發明中的旋轉臂與複合式噴頭的爆炸示意圖；

圖3是本發明中的複合式噴頭的內部結構示意圖；

圖4是本發明中用於SPM清洗工藝的噴頭機構的使用狀態圖。

下面將結合圖式對本發明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發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。在本發明的描述中，需要說明的是，如出現術語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內”、“外”等，其所指示的方位或位置關係為基於圖式所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。此外，如出現術語“第一”、“第二”、“第三”僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

在本發明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，如出現術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對於本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。

圖1是本發明中的用於SPM清洗工藝的噴頭機構的結構示意圖；圖2是本發明中的旋轉臂與複合式噴頭的爆炸示意圖；圖3是本發明中的複合式噴頭的內部結構示意圖；圖4是本發明中用於SPM清洗工藝的噴頭機構的使用狀態圖，請參見圖1至圖4所示，示出了一種用於SPM清洗工藝的噴頭機構，包括底座1、旋轉臂2、複合式噴頭3、氣缸和電機，底座1的下端設有氣缸，底座1的上端內部設有電機和定位感測器，旋轉臂2的一端伸入底座1內並與電機傳動連接，電機用於驅動旋轉臂2旋轉，定位感測器位於旋轉臂2的 旋轉路徑上，旋轉臂2的另一端設有複合式噴頭3。本實施例中，如圖1所示，底座1用於安裝旋轉臂2和電機，電機為步進電機，氣缸用於驅動底座1上下移動，實現升降動作，而步進電機用於驅動旋轉臂2進行水平方向上的來回擺動，旋轉臂2的擺動可帶動複合式噴頭3的擺動，實現對晶圓4表面不同位置的清洗，而定位感測器用於檢測旋轉臂2的擺動角度。還包括控制器，用於和氣缸、電機以及定位感測器連接，用於實現自動化控制。

進一步作為一種較佳的實施方式，複合式噴頭3包括外套筒31、內套筒32、酸液管路33和雙氧水管路34，外套筒31的上端與旋轉臂2的另一端連接，外套筒31的內部設有內套筒32，外套筒31的下端設有底蓋35，底蓋35上開設有混合溶液噴口36，外套筒31的上端設有酸液注入口37和雙氧水注入口38，酸液管路33的一端穿過酸液注入口37並延伸至內套筒32中，雙氧水管路34的一端穿過雙氧水注入口38並延伸至內套筒32中，內套筒32的外周壁上開設有若干出液孔39。本實施例中，如圖3所示，內套筒32與外套筒31可拆卸地連接，底蓋35與外套筒31之間可拆卸地連接，便於複合式噴頭3的組裝。而採用外套筒31、內套筒32、酸液管路33和雙氧水管路34的設置，採用雙套筒、雙管路的設置，能有效的獨立分配與混合化學品。可將分別的化學品(酸液和雙氧水)注入內套筒32進行充分混合，在有限的內套筒32空間與注入液體的衝擊力使混合能更均勻。酸液和雙氧水首先進入到內套筒32中進行第一次混合，在混合的過程中產生的氣泡上升並堆積在端蓋393的下端，而混合形成的酸鹼混合液由出液孔39進入到外套筒31內進行第二次混合，可以使得酸液和雙氧水充分混合。本實施例中的出液孔39設置在內套筒32的中部偏上的位置，可以將第一次混合的液體引導至外套筒31區域進行第二次混合，其中，出液孔39與端蓋393之間具有一定的間距，防止堆積的氣泡由出液孔39進入到外套筒31中。在內 套筒32中部偏上的位置設置出液孔39，在液體注入的衝擊作用下，可以在開孔的接觸點產生氣泡的突破接觸面，在兩介面的壓縮產生一定力量的擠壓產生破壞氣泡的效果。外套筒31與底蓋35之間呈階梯式設置，可以促使液體產生二次充分混合。

進一步作為一種較佳的實施方式，內套筒32的上端外緣設有凸起部391，內套筒32的內周壁上開設有卡槽392，凸起部391設置在卡槽392內。本實施例中，在凸起部391的上表面與卡槽392的上側內壁之間設有密封圈。本實施例中，在內套筒32的下端還設有混合液回收接頭，在混合液回收接頭上設有閥門，用於控制混合液回收接頭的開啟或關閉。

進一步作為一種較佳的實施方式，還包括端蓋393，內套筒32的上端設有開口，端蓋393與開口密封連接。

進一步作為一種較佳的實施方式，端蓋393的下表面中部向下凸起形成倒立的圓錐狀結構。本實施例中，在端蓋393的下表面形成圓錐狀結構，便於氣泡的分散到端蓋393的底部外緣，其次，在端蓋393的下表面設有若干的尖刺結構，可以破壞氣泡，防止氣泡堆積過多而由出液孔39溢出。

進一步作為一種較佳的實施方式，還包括複合控制閥件394，複合控制閥件394設於旋轉臂2內，且酸液管路33的另一端分別與複合控制閥件394連接。

進一步作為一種較佳的實施方式，複合控制閥件394上還設有酸液入口接頭和酸液回收口接頭，酸液入口接頭與進液管路連接，酸液回收口接頭與回收管路連接。本實施例中，設置的複合控制閥件394可用於回收多餘的酸液，進液管路用於連接外部的酸液供給設備，酸液通過進液管路進入到複合控制閥件394中進行緩衝，可減緩酸液的流速，防止酸液流速過快而在內套筒32中產生大量氣泡。而晶圓4清洗結束後，複合控制閥件394中多餘的酸液在回收管路的 作用下進行回收，其中，酸液回收口接頭位於酸液入口接頭的下側。本實施例中，在酸液管路33和雙氧水管路34上均設有單向閥，防止內套筒32中的酸鹼混合液倒流。

以下說明的是本發明的用於SPM清洗工藝的噴頭機構的較佳的使用方法：

一種用於SPM清洗工藝的噴頭機構的使用方法，使用方法包括：

S1、通過進液管路向複合控制閥件394內注入高溫的酸液，高位的酸液經過酸液管路33進入到內套筒32中，同時並通過雙氧水管路34向內套筒32中注入常溫的雙氧水溶液；

S2、然而通過電機驅動旋轉臂2按照預設的軌跡進行旋轉，同時雙氧水溶液與酸液混合後由混合溶液噴口36噴向晶圓4表面。

進一步作為一種較佳的實施方式，在S1中，當雙氧水溶液與酸液混合後產生的氣泡會上升並集中在端蓋393的下表面，而混合後產生的混合液由出液孔39排出並進入到外套筒31中，最後由混合溶液噴口36噴向晶圓4的表面。

以上所述僅為本發明較佳的實施例，並非因此限制本發明的實施方式及保護範圍，對於本領域技術人員而言，應當能夠意識到凡運用本發明說明書及圖示內容所作出的等同替換和顯而易見的變化所得到的方案，均應當包含在本發明的保護範圍內。

1:底座

2:旋轉臂

3:複合式噴頭

31:外套筒

32:內套筒

35:底蓋

Claims (8)

1. 一種用於SPM清洗工藝的噴頭機構，其特徵在於，包括底座、旋轉臂、複合式噴頭、氣缸和電機，所述底座的下端設有所述氣缸，所述底座的上端內部設有所述電機和定位感測器，所述旋轉臂的一端伸入所述底座內並與所述電機傳動連接，所述電機用於驅動所述旋轉臂旋轉，所述定位感測器位於所述旋轉臂的旋轉路徑上，所述旋轉臂的另一端設有所述複合式噴頭，其中，所述複合式噴頭包括外套筒、內套筒、酸液管路和雙氧水管路，所述外套筒的上端與所述旋轉臂的另一端連接，所述外套筒的內部設有所述內套筒，所述外套筒的下端設有底蓋，所述底蓋上開設有混合溶液噴口，所述外套筒的上端設有酸液注入口和雙氧水注入口，所述酸液管路的一端穿過所述酸液注入口並延伸至所述內套筒中，所述雙氧水管路的一端穿過所述雙氧水注入口並延伸至所述內套筒中，從而能夠分別將酸液和雙氧水分別進入到所述內套筒中進行第一次混合，所述內套筒的外周壁上開設有若干出液孔，通過第一次混合形成的酸鹼混合液能夠由所述出液孔從所述內套筒進入到所述外套筒內進行第二次混合。
2. 如請求項1所述的用於SPM清洗工藝的噴頭機構，其中，所述內套筒的上端外緣設有凸起部，所述內套筒的內周壁上開設有卡槽，所述凸起部設置在所述卡槽內。
3. 如請求項1所述的用於SPM清洗工藝的噴頭機構，其中，還包括端蓋，所述內套筒的上端設有開口，所述端蓋與所述開口密封連接。
4. 如請求項3所述的用於SPM清洗工藝的噴頭機構，其中，所述端蓋的下表面中部向下凸起形成倒立的圓錐狀結構。
5. 如請求項1所述的用於SPM清洗工藝的噴頭機構， 其中，還包括複合控制閥件，所述複合控制閥件設於所述旋轉臂內，且所述酸液管路的另一端分別與所述複合控制閥件連接。
6. 如請求項5所述的用於SPM清洗工藝的噴頭機構，其中，所述複合控制閥件上還設有酸液入口接頭和酸液回收口接頭，所述酸液入口接頭與進液管路連接，所述酸液回收口接頭與回收管路連接。
7. 一種用於SPM清洗工藝的噴頭機構的使用方法，其特徵在於，包括請求項1-6任意一項所述的用於SPM清洗工藝的噴頭機構，所述使用方法包括：S1、通過進液管路向複合控制閥件內注入高溫的酸液，高位的酸液經過酸液管路進入到內套筒中，同時並通過雙氧水管路向內套筒中注入常溫的雙氧水溶液；S2、然而通過所述電機驅動所述旋轉臂按照預設的軌跡進行旋轉，同時雙氧水溶液與酸液混合後由混合溶液噴口噴向晶圓表面。
8. 如請求項7所述的用於SPM清洗工藝的噴頭機構的使用方法，其中，在S1中，當雙氧水溶液與酸液混合後產生的氣泡會上升並集中在端蓋的下表面，而混合後產生的混合液由出液孔排出並進入到外套筒中，最後由所述混合溶液噴口噴向所述晶圓的表面。

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