具有整束喷嘴的马兰戈尼干燥装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及半导体制造设备技术领域，公开了一种具有整束喷嘴的马兰戈尼干燥装置，包括：用于旋转晶圆的驱动机构、用于输送流体的供给臂以及箱体；所述供给臂可沿晶圆平面摆动并经由设置于其自由端处的喷嘴将干燥气体供应至晶圆上；所述喷嘴形成为：包括设于所述喷嘴内部的用于气体流通的腔室，所述腔室贯通位于所述喷嘴两端的进气口和出气口，所述腔室包括窄径腔、第一过渡腔和宽径腔，所述第一过渡腔连接在窄径腔和宽径腔之间以实现贯通，所述第一过渡腔的内径沿进气口至出气口的方向逐渐增大以对整束流经所述喷嘴的气体并使其减速。

【技术实现步骤摘要】
具有整束喷嘴的马兰戈尼干燥装置
本技术涉及半导体制造设备领域，特别是涉及一种具有整束喷嘴的马兰戈尼干燥装置。
技术介绍
晶圆制造是制约超/极大规模集成电路(即芯片，IC，IntegratedCircuit)产业发展的关键环节。随着摩尔定律的延续，集成电路特征尺寸持续微缩逼近理论极限，晶圆表面质量要求愈加苛刻，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缩减至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,ChemicalMechanicalPolishing)的后清洗干燥中，容易遇到液痕缺陷(亦称为水痕，watermark)，导致氧化物厚度的局部变化，严重影响芯片制造良率。基于马兰戈尼（Marangoni）效应的晶圆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，朝晶圆-空气-液体所形成的“弯液面”处吹射诸如含有异丙醇IPA等表面活性成分的有机蒸气，诱导产生的马兰戈尼效应实现了附着液体的回流，从而获得全局干燥的晶圆，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。目前一般采用喷嘴向晶圆表面喷射干燥气体的方式，现有喷嘴的内部结构和工作原理如图1所示。其中，现有喷嘴内径在气体出口处紧缩，导致气体出口处气流速度较高，其射出的气流附近产生的负压会把大量周围的环境气体吸进气流掺混，使到达晶圆表面的气流所含的表面活性物质的浓度降低，不利于马兰戈尼干燥工艺。而且，干燥气体喷射到晶圆上时的速度较大，气流对晶圆上液膜的冲击对马兰戈尼干燥过程产生干扰而导致散布溅射或者反溅，可能导致干燥效果劣化。综上，现有技术中存在因喷嘴配置和结构缺陷导致晶圆干燥装置的干燥作业效果差的问题。
技术实现思路
本技术实施例提供了一种具有整束喷嘴的马兰戈尼干燥装置，包括：用于旋转晶圆的驱动机构、用于输送流体的供给臂以及箱体；所述供给臂可沿晶圆平面摆动并经由设置于其自由端处的喷嘴将干燥气体供应至晶圆上；所述喷嘴形成为：包括设于所述喷嘴内部的用于气体流通的腔室，所述腔室贯通位于所述喷嘴两端的进气口和出气口，所述腔室包括窄径腔、第一过渡腔和宽径腔，所述第一过渡腔连接在窄径腔和宽径腔之间以实现贯通，所述第一过渡腔的内径沿进气口至出气口的方向逐渐增大以对整束流经所述喷嘴的气体并使其减速。优选的，所述宽径腔为圆柱状，宽径腔的内侧壁与喷嘴中轴线平行。优选的，所述第一过渡腔为截锥状，第一过渡腔的轴与喷嘴中轴线重合，第一过渡腔的母线与喷嘴中轴线之间的夹角为10°至80°。优选的，所述第一过渡腔包括至少两个阶梯段，其中，相邻的两个阶梯段的内侧壁与喷嘴中轴线的夹角不相同。优选的，所述第一过渡腔的剖面线的起始点与终点之间的连线与喷嘴中轴线之间的夹角为10°至80°，其中，所述剖面线为利用所述喷嘴中轴线所在剖面对喷嘴进行剖切后所述第一过渡腔的内侧壁与该剖面的相交线。优选的，所述腔室还包括进气腔和第二过渡腔，所述进气腔和第二过渡腔依次连接在所述进气口和窄径腔之间，所述进气腔的平均内径大于所述窄径腔的平均内径，所述第二过渡腔的内径沿进气口至出气口的方向逐渐减小。优选的，所述第二过渡腔为截锥状，第二过渡腔的轴与喷嘴中轴线重合，第二过渡腔的母线与喷嘴中轴线之间的夹角为10°至80°。优选的，所述喷嘴设置成朝所述驱动机构的转动方向回勾或前探倾斜。优选的，所述喷嘴设置成与所述供给臂的轴线呈0°至85°的夹角。优选的，所述喷嘴由PPS、PEEK或PVC制成，并且其内表面或外表面涂覆有疏水性涂层。本技术实施例的有益效果包括：能够减少喷嘴喷射的干燥气体与周围环境气体的掺混，使得到达晶圆表面的干燥气体所含的表面活性物质的浓度仍维持在较高水平，还可以使干燥气流喷射到晶圆表面上时的速度较低，能有效降低气流冲击对马兰戈尼干燥过程的干扰，提升了干燥工艺效果。附图说明通过结合以下附图所作的详细描述，本技术的优点将变得更清楚和更容易理解，但这些附图只是示意性的，并不限制本技术的保护范围，其中：图1为现有技术中的用于马兰戈尼干燥的喷嘴的作业原理示意图；图2为本技术一实施例提供的具有整束喷嘴的马兰戈尼干燥装置的喷嘴的结构示意图；图3为本技术又一实施例提供的具有整束喷嘴的马兰戈尼干燥装置的喷嘴的结构示意图；图4为本技术另一实施例提供的具有整束喷嘴的马兰戈尼干燥装置的喷嘴的结构示意图；图5为本技术一实施例提供的具有整束喷嘴的马兰戈尼干燥装置的喷嘴的作业原理示意图；图6示出了干燥气流的表面活性物质浓度C关于径向距离R的变化曲线；图7示出了干燥气流速度V关于径向距离R的变化曲线；图8示出了根据本申请实施例的具有整束喷嘴的马兰戈尼干燥装置的立体透视图；图9示出了根据本申请实施例的具有整束喷嘴的马兰戈尼干燥装置的供给臂、第一喷嘴臂、第二喷嘴臂等立体视图；图10示出了根据本申请实施例的具有整束喷嘴的马兰戈尼干燥装置的供给臂、第一喷嘴臂、第二喷嘴臂等立体视图；图11示出了根据本申请实施例的具有整束喷嘴的马兰戈尼干燥装置的第一喷嘴臂及其喷嘴倾斜向下设置以避免其喷射的漂洗液积聚滞留于驱动机构的卡爪的示意图；图12示出了根据本申请实施例的具有整束喷嘴的马兰戈尼干燥装置的作业原理，即示出了根据本申请的马兰戈尼干燥装置作业时如何借助马兰戈尼力与离心力和重力的耦合剥离液膜的；图13示出了根据本申请实施例的具有整束喷嘴的马兰戈尼干燥装置的第二喷嘴臂及其喷嘴倾斜喷射避免残留漂洗液液滴的技术效果的局部放大示意图；图14更清楚的示出了根据本申请实施例的具有整束喷嘴的马兰戈尼干燥装置的第二喷嘴臂及其两个喷嘴回勾倾斜喷射的局部放大示意图；图15更清楚的示出了根据本申请实施例的具有整束喷嘴的马兰戈尼干燥装置在顺时针旋转晶圆时的第二喷嘴臂及其两个喷嘴前探倾斜配置的局部放大示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关技术，而非对该技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与技术相关的部分。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。此外，还需要说明的是，本申请中使用的例如前、后、上、下、左、右、顶、底、正、背、水平、垂直等表示方位的术语仅仅是为了便于说明，用以帮助对相对位置或方向的理解，并非旨在限制任何装置或结构的取向。此外需要说明的是，“清洗”和“干燥”在本技术中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有整束喷嘴的马兰戈尼干燥装置，其特征在于，包括：用于旋转晶圆的驱动机构、用于输送流体的供给臂以及箱体；所述供给臂可沿晶圆平面摆动并经由设置于其自由端处的喷嘴将干燥气体供应至晶圆上；所述喷嘴形成为：包括设于所述喷嘴内部的用于气体流通的腔室，所述腔室贯通位于所述喷嘴两端的进气口和出气口，所述腔室包括窄径腔、第一过渡腔和宽径腔，所述第一过渡腔连接在窄径腔和宽径腔之间以实现贯通，所述第一过渡腔的内径沿进气口至出气口的方向逐渐增大以对流经所述喷嘴的气体进行整束并使其减速。/n

【技术特征摘要】
1.一种具有整束喷嘴的马兰戈尼干燥装置，其特征在于，包括：用于旋转晶圆的驱动机构、用于输送流体的供给臂以及箱体；所述供给臂可沿晶圆平面摆动并经由设置于其自由端处的喷嘴将干燥气体供应至晶圆上；所述喷嘴形成为：包括设于所述喷嘴内部的用于气体流通的腔室，所述腔室贯通位于所述喷嘴两端的进气口和出气口，所述腔室包括窄径腔、第一过渡腔和宽径腔，所述第一过渡腔连接在窄径腔和宽径腔之间以实现贯通，所述第一过渡腔的内径沿进气口至出气口的方向逐渐增大以对流经所述喷嘴的气体进行整束并使其减速。


2.如权利要求1所述的马兰戈尼干燥装置，其特征在于，所述宽径腔为圆柱状，宽径腔的内侧壁与喷嘴中轴线平行。


3.如权利要求1所述的马兰戈尼干燥装置，其特征在于，所述第一过渡腔为截锥状，第一过渡腔的轴与喷嘴中轴线重合，第一过渡腔的母线与喷嘴中轴线之间的夹角为10°至80°。


4.如权利要求1所述的马兰戈尼干燥装置，其特征在于，所述第一过渡腔包括至少两个阶梯段，其中，相邻的两个阶梯段的内侧壁与喷嘴中轴线的夹角不相同。


5.如权利要求1所述的马兰戈尼干燥装置，其特征在于，所述第一过渡腔的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李长坤，赵德文，曹自立，路新春，
申请(专利权)人：清华大学，华海清科股份有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11