[发明专利]竖直马兰戈尼晶圆处理装置

说明书

一种竖直马兰戈尼晶圆处理装置，包括：用于带动晶圆竖直旋转的驱动机构、用于输送流体的供给臂以及箱体，所述供给臂可竖直地摆动并经由设置于其自由端处的喷嘴组件将流体供应至晶圆上；其特征在于，所述喷嘴组件包括具有喷嘴的第一喷嘴臂和第二喷嘴臂，所述第一喷嘴臂和第二喷嘴臂沿所述供给臂延长，可旋转地固定配置于所述供给臂的自由端。

技术领域

本申请涉及半导体制造设备领域，特别是涉及一种竖直马兰戈尼晶圆处理装置。

背景技术

晶圆制造是制约超大规模集成电路(即芯片, IC, Integrated Circuit Chip)产业发展的关键环节。随着集成电路特征尺寸持续微缩，晶圆表面质量要求越来越高，因而晶圆制造过程对缺陷尺寸和数量的控制越来越严格。逻辑芯片制程中，当特征尺寸从14nm发展至7nm时，19nm以上污染物的控制范围也从100减小至50颗，逐步逼近清洗技术和量测技术极限。污染物是造成晶圆表面质量下降甚至产生缺陷的重要因素，因此需要采用清洗技术将晶圆表面污染物解吸，从而获得超清洁表面，特别是在化学机械抛光(CMP, ChemicalMechanical Polishing)的后清洗干燥中，容易遇到液痕缺陷(亦称为水痕，water mark)，这将导致氧化物厚度的局部变化，严重影响芯片制造良率。

因此，避免在干燥过程产生液痕是至关重要的。晶圆的润湿性对液痕的形成有显著影响，并且更易于在疏水表面上产生液痕，原因在于疏水膜上的液膜很容易破碎成孤立的液滴并且其在含氧空气中蒸发会诱发液痕。

与传统的旋转漂洗干燥(SRD，Spin Rinse Dry)相比，由于消除液痕缺陷的出色性能，基于马兰戈尼(Marangoni)效应的晶片干燥受到了广泛关注。马兰戈尼效应是由表面张力梯度引起的界面对流现象。现有的基于马兰戈尼效应的干燥技术是，当从去离子水的水浴中取出晶圆时，在晶圆-空气-液体所形成的“弯液面”上吹射诸如含有异丙醇IPA的有机蒸气，诱导产生的马兰戈尼效应实现了附着液体的回流，从而获得了全面干燥的晶圆，一般称为马兰戈尼提拉干燥，相关专利可以参见中国专利申请CN201810659303.2和CN201810659303.2。

然而，现有技术中的SRD和马兰戈尼提拉干燥所共同存在的问题包括设备体积大、结构复杂、高转速反溅等；例如，美国专利公开US7980255的马兰戈尼提拉干燥设备的腔体需要由竖直的接收部和倾斜的提拉部组成，因此占用空间较大难以复合集成；而对于SRD而言，需要水平高速旋转提供较大的离心力来驱除晶圆表面的液体，而过高的转速可能导致反溅等一系列问题。需要指出的是，尽管存在水平马兰戈尼干燥技术，但由于晶圆在CMP设备内部的传输一般是竖向运输传递的，因此将晶圆从竖直状态翻转至水平后再进行清洗和干燥，并且在清洗干燥后再将晶圆由水平状态翻转为竖直状态，不仅仅影响晶圆传输作业效率，更可能造成晶圆的损伤等一系列问题。

因此，亟待提出一种节省空间、结构简单且运行稳定的晶圆清洗干燥装置。

发明内容

本申请的目的是提供一种竖直马兰戈尼晶圆处理装置，旨在一定程度上部分解决上述问题，其改善晶圆干燥效果，节省空间，提高设备稳定性并减少故障率。

根据本申请的一个方面，提供了一种竖直马兰戈尼晶圆处理装置，包括：用于竖直旋转晶圆的驱动机构、用于输送流体的供给臂以及箱体；所述供给臂可竖直地摆动并经由设置于其自由端处的喷嘴组件将流体供应至晶圆上；其特征在于，所述喷嘴组件包括具有喷嘴的第一喷嘴臂和第二喷嘴臂，所述第一喷嘴臂和第二喷嘴臂沿所述供给臂延长，可旋转地固定配置于所述供给臂的自由端。

优选的，所述第一喷嘴臂位于第二喷嘴臂下方，所述第一喷嘴臂具有一个喷嘴并且第二喷嘴臂具有至少一个喷嘴。

优选的，所述第二喷嘴臂具有两个喷嘴。

优选的，所述第一喷嘴臂的喷嘴设置成垂直于第一喷嘴臂，并且所述第一喷嘴臂相对于使其喷嘴垂直于晶圆所在平面的定向朝下倾斜以使其喷嘴朝晶圆倾斜喷射。