湿式清洁装置及使用湿式清洁装置的方法

摘要

本发明公开了一种湿式清洁装置及使用湿式清洁装置的方法，湿式清洁装置包含晶圆基座、第一喷嘴、致动器以及第一长形杯体。第一喷嘴设置在晶圆基座之上。第一长形杯体耦接至致动器，使得第一长形杯体能够从第一位置移动至第二位置。在第一位置，第一长形杯体将第一喷嘴与晶圆基座屏蔽开来。在第二位置，第一长形杯体不将第一喷嘴与晶圆基座屏蔽开来。使用此湿式清洁装置可减少因意外滴落至晶圆的工艺流体而形成缺陷的数量。

说明书

技术领域

本发明是有关于一种湿式清洁装置及使用湿式清洁装置的方法。

背景技术

在制造集成电路时，诸如湿式化学剂及等离子体的清洁技术用于去除晶圆上的各种污染物，例如，在工艺腔室中掉落在晶圆上的微粒以及在干式蚀刻中的光阻残留物。但湿式清洁工艺亦可能为污染晶圆的一个污染源，举例来说，在湿式清洁工艺中，从喷嘴意外滴落到晶圆上的工艺流体，从而形成的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种湿式清洁装置，使用此湿式清洁装置可减少因意外滴落至晶圆的工艺流体而形成缺陷的数量。

在本发明内容的多个实施例中，一种湿式清洁装置包含晶圆基座、第一喷嘴、致动器以及第一长形杯体。第一喷嘴设置在晶圆基座之上。第一长形杯体耦接至致动器，使得第一长形杯体能够从第一位置移动至第二位置。在第一位置，第一长形杯体将第一喷嘴与晶圆基座屏蔽开来。在第二位置，第一长形杯体不将第一喷嘴与晶圆基座屏蔽开来。

在本发明内容的多个实施例中，第一长形杯体包含靠近第一喷嘴的第一端以及远离第一喷嘴的第二端，其中当第一长形杯体位于第一位置时，第二端低于第一端。

在本发明内容的多个实施例中，第一长形杯体包含靠近第一喷嘴的第一端以及远离第一喷嘴的第二端，其中当第一长形杯体位于第二位置时，第一端以及第二端实质上处于相同的水平高度。

在本发明内容的多个实施例中，所述装置还包含第二喷嘴及第二长形杯体。第二喷嘴设置在第一喷嘴旁边；以及第二长形杯体耦接至致动器，并且第二长形杯体能够从第三位置移动至第四位置，其中在第三位置，第二长形杯体将第二喷嘴与该晶圆基座屏蔽开来，以及在第四位置，第二长形杯体不将第二喷嘴与晶圆基座屏蔽开来。

在本发明内容的多个实施例中，第一长形杯体实质上由铁氟龙制成。

在本发明内容的多个实施例中，第一喷嘴具有喷嘴尖端以及第一长形杯体具有容置空间，其中第一长形杯体位于第一位置时，喷嘴尖端位于容置空间中。

在本发明内容的多个实施例中，第一长形杯体包含至少一个侧壁，其具有曲率。

在本发明内容的多个实施例中，一种湿式清洁装置包含腔室、晶圆基座、第一喷嘴、致动器以及排液管。晶圆基座于腔室中；第一喷嘴在晶圆基座之上；第一长形杯体耦接至致动器，使得第一长形杯体能够从第一位置移动至第二位置，其中在第一位置，第一长形杯体将第一喷嘴与晶圆基座屏蔽开来，以及在第二位置，第一长形杯体不将第一喷嘴与晶圆基座屏蔽开来；以及排液管耦接至第一长形杯体。

在本发明内容的多个实施例中，第一长形杯体包含靠近第一喷嘴的第一端以及远离第一喷嘴的第二端，其中当第一长形杯体位于第一位置时，第二端低于第一端。

在本发明内容的多个实施例中，第一长形杯体包含靠近第一喷嘴的第一端以及远离第一喷嘴的第二端，其中当第一长形杯体位于第二位置时，第一端以及第二端实质上处于相同的水平高度。

在本发明内容的多个实施例中，所述装置还包含第二喷嘴及第二长形杯体。第二喷嘴设置在第一喷嘴旁边；以及第二长形杯体耦接至致动器，使得第二长形杯体能够从第三位置移动至第四位置，其中在第三位置，第二长形杯体将第二喷嘴与晶圆基座屏蔽开来，以及在第四位置，第二长形杯体不将第二喷嘴与晶圆基座屏蔽开来。

在本发明内容的多个实施例中，第一长形杯体实质上由铁氟龙制成。

在本发明内容的多个实施例中，第一喷嘴具有喷嘴尖端以及第一长形杯体具有容置空间，其中当第一长形杯体位于第一位置时，喷嘴尖端位于容置空间中。

在本发明内容的多个实施例中，第一长形杯体包含至少一个侧壁，其具有曲率。

在本发明内容的多个实施例中，一种使用湿式清洁装置的方法包含：传送晶圆至腔室中；移动喷嘴至晶圆之上的位置；在移动喷嘴至晶圆之上的位置之后，从喷嘴施加工艺流体至晶圆上；停止施加工艺流体；以及在停止施加工艺流体之后，移动杯体至第一位置以将喷嘴与晶圆屏蔽开来。

在本发明内容的多个实施例中，所述方法还包含：在喷嘴施加工艺流体至晶圆上之前，移动杯体至第二位置，其中杯体不将喷嘴与晶圆屏蔽开来。

在本发明内容的多个实施例中，所述方法还包含：移动杯体至第一位置以将喷嘴与晶圆屏蔽开来之后，使用杯体以收集从喷嘴滴落的一部分的工艺流体。

在本发明内容的多个实施例中，所述方法还包含：移动杯体至第一位置以将喷嘴与晶圆屏蔽开来之后，将部分的工艺流体经由排液管排出杯体之外。

在本发明内容的多个实施例中，工艺流体选自由HCl、NH

在本发明内容的多个实施例中，所述方法还包含：在传送晶圆至腔室中之后，旋转晶圆处于约50rpm至4000rpm范围内的旋转速度。

与现有技术相比，使用本发明的湿式清洁装置及使用湿式清洁装置的方法可减少因意外滴落至晶圆的工艺流体而形成缺陷的数量。

附图说明

为使本发明的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，请详阅以下的详细叙述并搭配对应的附图。

图1A是根据一些实施例的处于待机模式的湿式清洁装置的俯视图。

图1B是图1A中的湿式清洁装置的侧视图。

图2A是处于活动模式的湿式清洁装置的俯视图。

图2B是图2A中的湿式清洁装置的侧视图。

图3A及图3B是根据一些实施例的湿式清洁装置的手臂部分的示意图。

图4A是根据一些实施例的具有一对喷嘴的手臂部分的仰视图。

图4B是图4A所示的手臂部分的侧视图。

图5是根据一些实施例的图3A中的线A-A’的剖面图。

图6A至图6C绘示根据一些实施例的第一长形杯体的不同种类的侧壁。

图7是绘示根据一些实施例的使用湿式清洁装置的方法流程图。

图8A至图8D分别绘示根据一些实施例的方法M200的连续操作的各阶段。

主要附图标记说明：

10-晶圆，20-工艺流体，30-致动器，32-排液管，34-第一喷嘴，34’-第一喷嘴尖端，35-第二喷嘴，35’-第二喷嘴尖端，36-手臂，38-第一长形杯体，38A-侧壁，38B-侧壁，38C-侧壁，38’-容置空间，39-第二长形杯体，40-基部，50-晶圆基座，60-腔室，100-湿式清洁装置，500-手臂部分，BB’-线，E1-第一端，E2-第二端，S202、S204、S26、S208、S210-操作方法，M200-方法，θ-倾斜角。

具体实施方式

以下公开提供了用于实现所提供的主题的不同特征的许多不同的实施例或示例。以下描述组件和布置的特定示例以简化本公开。当然，这些仅仅是示例，而无意于进行限制。例如，在下面的描述中，在第二特征之上或之上的第一特征的形成可以包括第一和第二特征直接接触形成的实施例，并且还可以包括在第二特征之间形成附加特征的实施例。第一和第二特征，使得第一和第二特征可以不直接接触。另外，本公开可以在各个示例中重复参考数字和/或字母。该重复是出于简单和清楚的目的，并且其本身并不指示所讨论的各种实施例和/或配置之间的关系。

此外，为了便于描述，本文中可以使用诸如“在...下方”，“在...下方”，“在...下方”，“在...上方”，“在...上方”之类的空间相对术语，以便于描述一个元件或特征与如图所示的另一个或多个元件或特征。除了在图中描述的方位之外，空间相对术语还意图涵盖设备在使用或操作中的不同方位。该装置可以以其他方式定向(旋转90度或以其他定向)，并且在此使用的空间相对描述语可以同样地被相应地解释。

如本文所用，“大约”，“大约”，“大约”或“基本上”应通常是指给定值或范围的百分之二十以内，或百分之十以内或百分之五以内。在此给出的数值是近似的，意味着如果没有明确说明，则可以推断出术语“大约”，“大约”，“大约”或“基本上”。在实施方式与申请专利范围中，除非内文中对于冠词有所特别限定，否则“一”与“该”可泛指单一个或复数个。

本发明的实施例关于用于减少晶圆在清洁过程中所形成的缺陷的方法及装置。诸如本文公开的实施例不仅适用于线前端(front-end-of-line；FEOL)处理，而且适用于线中端(middle-end-of-line；MEOL)处理以及线后端(back-end-of-line；BEOL)处理。

图1A是根据一些实施例的处于待机模式的湿式清洁装置100的俯视图，以及图1B是图1A中的湿式清洁装置的侧视图。图2A是处于活动模式的湿式清洁装置的俯视图。图2B是图2A中的湿式清洁装置的侧视图。

湿式清洁装置100使用湿式化学剂，被配置成清洁一个或多个晶圆10。在一些实施例中，定位晶圆10以通过第一喷嘴34施加的工艺流体来清洁晶圆10。在一些实施例中，湿式清洁装置100包括工艺腔室60、晶圆基座50、基部40以及手臂部分500。

腔室60具有至少一个侧壁。所述侧壁限定了腔室60的容置空间以容纳晶圆10。晶圆基座50设置在腔室60中以承载晶圆10。在一些实施例中，晶圆基座50是静电吸盘(ESC)。在其他的实施例中，晶圆基座50是可旋转的，其旋转速度在约50rpm至4000rpm的范围内。

基部40设置在腔室60中，并且手臂部分500可移动地连接至基座40。手臂部分500可以通过基部40水平地与垂直地在晶圆基座上方移动。在一些实施例中，基部40位于晶圆基座50附近，并且能将手臂部分500从图1A所示的远离晶圆基座的第一位置移动到如图2A所示的靠近晶圆基座的第二位置。

图3A和图3B是根据一些实施例的湿式清洁装置100的手臂部分500的示意图。手臂部分500包括手臂36、第一喷嘴34、致动器30以及第一长形杯体38。

第一喷嘴34设置在手臂36上，用以施加一或多个工艺流体至晶圆10上。在一些实施例中，如图3A所示，第一喷嘴34设置在的手臂36的端部。再次参考图2A和图2B，当手臂36在活动时，并且移动至晶圆基座上方的位置，第一喷嘴34在重力方向上对准晶圆10的中心区域，并且施加工艺流体至晶圆10的中心区域。

如图3A所示，第一喷嘴34包括喷嘴尖端34'。在一些实施例中，第一喷嘴34具有圆筒的形状，并且喷嘴尖端34'位于第一喷嘴34的端部。工艺流体(未示出)经由第一喷嘴34的喷嘴尖端34'流出，然后抵达晶圆10(未示出)。第一喷嘴34实质上由耐腐蚀的材料所制成。在一些实施例中，喷嘴尖端34'由与第一喷嘴相同的材料所制成。在其他的实施例中，第一喷嘴和喷嘴尖端实质上皆由铁氟龙制成。

如图2B所示，第一长形杯体38设置在第一喷嘴34的下方，并且耦接至致动器30。第一长形杯体38被配置成收集从第一喷嘴尖端34'滴落的部分的工艺流体。在一些实施例中，第一长形杯体38由耐腐蚀材料所制成。在一些实施例中，第一长形杯体38实质上由铁氟龙制成。

致动器30耦接至手臂36，并且第一长形杯体38耦接至致动器30。致动器30被配置成使第一长形杯体38在第一喷嘴34下方水平地与垂直地移动。

在一些实施例中，如3A图所示，致动器30能够移动第一长形杯体38至第一位置，其中第一长形杯体38将第一喷嘴34与晶圆基座(未示出)屏蔽开来。当第一长形杯体38将第一喷嘴34与晶圆基座屏蔽开来，第一长形杯体38能够收集从喷嘴尖端34'滴落的工艺流体(未示出)。

在一些实施例中，如图3B所示，致动器30能够移动第一长形杯体38至第二位置，其中第一长形杯体38不将第一喷嘴34与晶圆基座屏蔽开来。当第一长形杯体38不将第一喷嘴34与晶圆基座屏蔽开来，第一喷嘴34可以施加工艺流体至晶圆10(未示出)。

致动器30可以为任何合适的装置，其可实现第一长形杯体38在上文所述的所有运动。在一些实施例中，致动器30包括关节(Joint)，关节可以旋转，并且在第一喷嘴34下方来回地移动第一长形杯体38。在一些实施例中，致动器30包括电动机，其驱动第一长形杯体38的运动。

参照图3A，第一长形杯体38包括第一端E1以及与第一端E1相对的第二端E2。第一端E1靠近第一喷嘴34，并且第二端E2远离第一喷嘴34。当第一长形杯体38将第一喷嘴34与晶圆基座屏蔽开来时，第二端E2低于第一端E1，从而第一长形杯体相对于水平线BB'具有一倾斜角θ。第一长形杯体的倾斜角θ使得收集到的工艺流体沿着第一长形杯体流向第二端E2。在一些实施例中，角度θ在约5度至约30度的范围内。

如图3B所示，在第二位置时，第一长形杯体38不将第一喷嘴34与晶圆基座(未示出)屏蔽开来，第一长形杯体38的第一端E1与第二端E2实质上处于相同的水平高度。

手臂部分500进一步包括第二喷嘴35，设置在第一喷嘴34旁边。图4A是根据一些实施例的具有一对喷嘴的手臂部分500的仰视图，以及图4B是示意性地绘示图4A所示的手臂500的侧视图。第二喷嘴35可用于施加另一种工艺流体于晶圆10。在一些实施例中，第一喷嘴34提供含NH

手臂部分500进一步包括第二长形杯体39。类似地，第二长形杯体39被配置成收集从第二喷嘴35的第二喷嘴尖端35'滴落的部分的工艺流体。

类似于第一喷嘴34、第一长形杯体38及致动器30之间的配置，第二喷嘴35耦接至致动器30，致动器30能够使第二喷嘴35从第三位置移动至第四位置。在第三位置，第二长形杯体39将第二喷嘴35与晶圆基座屏蔽开来。在第四位置，第二长形杯体39不将第二喷嘴35与晶圆基座屏蔽开来。

在一些实施例中，第二喷嘴35实质上由耐腐蚀材料制成。在一些实施例中，第二喷嘴尖端35'由与第二喷嘴35的材料相同的材料制成。在其他的实施例中，第二喷嘴35和第二喷嘴尖端35'实质上皆由铁氟龙制成。

在一些实施例中，第二长形杯体39由耐腐蚀材料制成。在一些实施例中，第二长形杯体39实质上由铁氟龙制成。

再次参考图2B，当在湿式清洁设备100中处理晶圆10时，晶圆10被放置在晶圆基座50上，并且第一喷嘴34被移动到晶圆10上方的位置。施加工艺流体经由喷嘴尖端34'以清洗晶圆10，当停止施加工艺流体，一部份的流体可能在喷嘴尖端34'上残留。残留在喷嘴尖端34'的部分流体可能会意外地滴落到晶圆上，并导致缺陷的形成，例如，水痕。本发明公开了一种湿式清洁设备，其包括可移动的长形杯体，可移动的长形杯体分别设置在每个喷嘴下方，以收集从每个喷嘴尖端滴下的工艺流体。

当第一长形杯体38从位于较高位置的第一喷嘴34收集滴落的工艺流体，可能发生工艺流体的反溅。反溅可能污染喷嘴尖端34'，并且导致喷嘴尖端34'的阻塞。此外，工艺流体的反溅可能回喷至晶圆，造成晶圆上形成缺陷。

图5是根据一些实施例的图3A中的线A-A’的剖面图。出于简化未绘示手臂36。第一长形杯体38具有容置空间38’，可被用于收集从第一喷嘴34意外滴落的工艺流体(未绘示)。为了减轻反溅，第一长形杯体38设置靠近于第一喷嘴34。在一些实施例中，当第一长形杯体38位于第一位置时，第一长形杯体38将第一喷嘴34与晶圆基座屏蔽开来，且第一喷嘴尖端34'位于容置空间38’中。

第一长形杯体38的侧壁可以进一步被优化，以避免工艺流体的反溅。图6A至图6C绘示根据一些实施例的第一长形杯体38的不同种类的侧壁。应理解的是，第一长形杯体38的侧壁的设计不限于图6A至图6C所示，可以为任何合适于减轻反溅的设计。

图6A绘示第一长形杯体38的一种侧壁。第一长形杯体38包含至少一个侧壁，其具有曲率。在第一长形杯体38的顶部增加额外的二个侧壁38A，且没有阻碍喷嘴尖端34'，因此，可以减轻工艺流体反溅至晶圆。

图6B绘示第一长形杯体38的另一种侧壁。倾斜的侧壁38B以及扩大的底部为了容置工艺流体。因为第一长形杯体38的容置空间被扩大以及第一长形杯体38的开口变窄，工艺流体的反溅变得较不严重。

图6C绘示第一长形杯体38的另一种侧壁。侧壁38C的形状被设计成可以容纳第一喷嘴的形状，降低了反溅。

如图2B所示，湿式清洁装置100还包含排液管32，设置在腔室60中并耦接至第一长形杯体38，排液管32被配置成将收集到的工艺流体排出第一长形杯体38之外。在一些实施例中，排液管32经由致动器30耦接至第一长形杯体38及第二长形杯体35。

在一些实施例中，排液管由耐腐蚀的材料所制成。在其他实施例中，排液管由与喷嘴相同的材料所制成。在一些实施例中，排液管实质上皆由铁氟龙制成。

图7是绘示根据一些实施例的使用湿式清洁装置100的方法M200的流程图。方法M200可以适用于制造集成电路的线前端(FEOL)处理，而且适用于线中端(MEOL)处理以及线后端(BEOL)处理。

在一些实施例中，方法M200可以用于晶圆蚀刻后的清洗，诸如等离子体蚀刻后。在特定的实施例中，方法M200可用于晶圆沉积薄膜后的清洗，诸如物理气相沉积(PVD)或化学气相沉积(CVD)。在其他的实施例中，方法M200可用于晶圆平坦化后的清洗，诸如化学机械抛光(CMP)或研磨。

图8A至图8D分别绘示根据一些实施例的方法M200的连续操作的各阶段。

图7中的操作S202，参照图8A，将晶圆10传送至腔室60(未绘示)中以执行清洁工艺。在一些实施例中，通过传送手臂来传送晶圆。在特定的实施例中，晶圆沉积有毯覆层(blanket layers)。在其他的实施例中，晶圆包含即将形成为半导体装置的电路的一部分的图案。

可选地，将晶圆10传送到腔室60中之后，可以旋转晶圆10。在一些实施例中，旋转器以约500rpm至约3000rpm的旋转速度旋转晶圆。

操作S204接续在操作S202之后，参照图8A，将喷嘴34移动至晶圆10之上的位置。在一些实施例中，将喷嘴34移动至晶圆10之上的位置，并且在重力的方向上对准晶圆10的中心。在一些实施例中，将喷嘴34移动至晶圆10之上的位置，并且在重力的方向上对准距晶圆中心约4英寸以内的区域。

操作S206接续在操作S204之后，参照图8B，工艺流体20从喷嘴34施加到晶圆10以清洁晶圆10。以一流量连续地从喷嘴34供给工艺流体20，从而使工艺流体在晶圆10的表面分布开来。在一些实施例中，晶圆的表面浸润在工艺流体中并且在工艺流体中连续地进行处理。在一些实施例中，工艺流体从喷嘴以多次的喷给而供应至晶圆，并且晶圆的表面接收多次的工艺流体。

在进行操作S206之前，如果杯体38将喷嘴34与晶圆10屏蔽开来，方法M200还包含一个操作，其将杯体移回至当杯体38不将喷嘴34与晶圆10屏蔽开来的位置。换言之，将喷嘴34移动至可以施加工艺流体至晶圆10而不被杯体38屏蔽的位置。

在一些实施例中，工艺流体选自由HCl、NH

操作S208接续在操作S206之后，参照图8C，在晶圆10完成处理之后，停止施加工艺流体20。在一些实施例中，在晶圆以工艺流体进行处理约0.1分钟至约20分钟后，停止施加工艺流体。在一些实施例中，在晶圆以工艺流体进行处理约90秒至约180秒后，停止施加工艺流体。

操作S210接续在操作S208之后，参照图8D，移动杯体38至在喷嘴34下的第一位置以将喷嘴34与晶圆屏蔽开来。在操作S206之后，一部分的工艺流体可能余留在喷嘴尖端34’上，并且可能在重力方向上意外地滴落，杯体38用以收集从喷嘴34滴落的工艺流体。

杯体38收集从喷嘴34滴落的工艺流体，并且工艺流体在杯体38中逐渐升高液位。为避免工艺流体从杯体38溢流出来，收集到的工艺流体经由排液管(未绘示)被排出杯体38之外。

本发明揭示用于清洗晶圆的方法M200。方法M200可以减少因意外滴落至晶圆的工艺流体而形成缺陷的数量。

前述内容概述了许多实施例或示例的特征，使本技术领域中的技术人员可以从各方面更佳了解本发明。本技术领域中的技术人员应可理解，且轻易地以本发明为基础来设计或修饰其他工艺和结构，并以此达到相同的目的及/或达到与在此介绍的实施例等相同的优点。本技术领域中的技术人员也应理解这些相等的结构并未背离本发明的发明精神与范围。在不背离本发明的发明精神和范围的情况下，可对本发明进行各种改变，替换和变更。