一种用于晶圆扫描的喷嘴及扫描系统、扫描方法技术方案

本发明专利技术公开一种用于晶圆扫描的喷嘴及扫描系统、扫描方法，该喷嘴(1)包括喷嘴体(11)和液管(12)；喷嘴体(11)具有中部容腔，液管(12)插装在喷嘴体(11)中，并穿过中部容腔，以在喷嘴体(11)的一侧端部抽吸、送出扫描液；喷嘴体(11)上开设有与中部容腔连通的进气口(1111)，喷嘴体(11)的一侧端部开设有与中部空腔连通的多个出气通道(1121)，且周向均布在液管(12)的外周，每个出气通道(1121)配置为：沿液管(12)的延伸方向，由内向外呈渐扩状倾斜设置。本发明专利技术通过对喷嘴结构的改进优化，得以兼顾扫描液回收率、扫描效率及可靠应用于亲水晶圆的技术需求，为确保检测精度提供了良好的技术保障。障。障。

【技术实现步骤摘要】
一种用于晶圆扫描的喷嘴及扫描系统、扫描方法


[0001]本专利技术涉及半导体加工设备
，具体涉及一种用于晶圆扫描的喷嘴及扫描系统、扫描方法。

技术介绍

[0002]在摩尔定律的强势推动下，以鳍式场效应晶体管(FinFET)为主的7纳米技术代高性能、低功耗芯片集成应用在当今的智能手机中。制造该芯片需要引入大量新的化学元素，每一个技术代引入不同的化学元素来满足芯片性能的提升，比如铪(Hf)元素的引入开启了高k金属栅时代。制造芯片的过程中引入不同化学元素，随之带来了金属沾污控制的难度。
[0003]现有技术中，常见的金属沾污检测手段是将气相分解金属沾污收集系统(Vapor Phase Decomposition，简称VPD)与电感耦合等离子体质谱仪(inductively coupled plasma massspectrometry，简称ICP
‑
MS)组合应用，其灵敏性可以把各种元素的检测灵敏度提高到E6～7原子/厘米2。其中，喷嘴收集效率是满足VPD的高灵敏度的关键指标。首先，需要保证喷嘴能保证从待检测晶圆上把金属沾污收集干净。喷嘴含着扫描液以扫描晶圆表面的方式收集沾污时，如果有部分扫描液的丢失会严重影响测试精度。其次，需要大直径喷嘴，以满足快速扫描晶圆的使用需求。最后，检测亲水晶圆，现有的扫描液收集金属沾污喷嘴无法应用亲水晶圆，比如大剂量注入n/p参杂源或者氧化硅等晶圆。
[0004]有鉴于此，亟待针对现有晶圆扫描系统的喷嘴进行结构优化，以满足上述三项技术需求。
专利
技术实现思路

[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种用于晶圆扫描的喷嘴及扫描系统、扫描方法，通过对喷嘴结构的改进优化，得以兼顾扫描液回收率、扫描效率及可靠应用于亲水晶圆的技术需求，为确保VPD的高灵敏度提供良好的技术保障。
[0006]本专利技术提供的一种用于晶圆扫描的喷嘴，包括喷嘴体和液管；所述喷嘴体具有中部容腔，所述液管插装在所述喷嘴体中，并穿过所述中部容腔，以在所述喷嘴体的一侧端部抽吸、送出扫描液；所述喷嘴体上开设有与所述中部容腔连通的进气口，所述喷嘴体的一侧端部开设有与所述中部空腔连通的多个出气通道，且周向均布在所述液管的外周，每个所述出气通道配置为：沿所述液管的延伸方向，由内向外呈渐扩状倾斜设置。
[0007]优选地，所述喷嘴体包括喷嘴本体和喷嘴头，两者固定连接围合形成所述中部容腔；所述进气口开设在所述喷嘴本体的侧壁，多个所述出气通道开设在所述喷嘴头的端部。
[0008]优选地，所述喷嘴头的端面具有内凹部，且所述内凹部与所述液管同心设置。
[0009]优选地，所述液管的液口位于所述内凹部中。
[0010]优选地，所述喷嘴本体和所述喷嘴头的固定连接端之间，一者上设置有外凸连接部、另一者上设置有内凹连接部，所述外凸连接部与所述内凹连接部嵌套固定连接。
[0011]优选地，所述出气通道为直径为0.1mm～2.00mm的斜孔，所述斜孔设置为周向均布
的10～50个，每个所述斜孔的中心线与所述液管的中心线夹角α不大于60
°
。
[0012]优选地，所述喷嘴本体、所述喷嘴头和所述液管采用全氟烷氧基树脂、聚四氟乙烯、乙烯四氟乙烯、聚三氟氯乙烯、聚偏氟乙稀、聚氯乙烯、聚丙烯、聚醚醚酮、聚苯硫醚或聚甲基丙烯酸甲酯制成。
[0013]优选地，所述喷嘴本体、所述喷嘴头和所述液管可以采用相同材料制成，或者采用不同材料制成。
[0014]本专利技术还提供一种扫描系统，包括喷嘴单元、气体控制单元和喷嘴移动单元；所述喷嘴单元设置在所述喷嘴移动单元上，以在所述喷嘴移动单元的带动下相对于待处理晶圆位移；其中，所述喷嘴单元包括喷嘴和注射泵，所述喷嘴采用如前所述的用于晶圆扫描的喷嘴；所述注射泵通过管路连通所述喷嘴的液管，所述气体控制单元的辅助气体输出口与所述喷嘴的所述进气口相连，以用于在所述喷嘴的端面与待处理晶圆之间形成负压区域。
[0015]优选地，所述喷嘴移动单元包括依次滑动适配的第一轴滑台、第二轴滑台和第三轴滑台，三者所构建的滑动位移方向分别相垂直；所述喷嘴通过连接块与所述第一轴滑台滑动适配，所述注射泵设置在所述第二轴滑台上。
[0016]优选地，所述注射泵通过铝合金盒固定在所述第二轴滑台上，且所述铝合金盒表面覆有特氟龙镀层。
[0017]优选地，所述气体控制单元输出的所述辅助气体可以为氮气、氧气、氦气、氖气、氩气、氪气或氙气。
[0018]本专利技术还提供一种扫描方法，采用如前所述的扫描系统，包括下述步骤：
[0019]所述喷嘴抽吸用于待处理晶圆的扫描液体；
[0020]通过所述喷嘴移动单元带动所述喷嘴位移至工作位置，所述喷嘴与待处理晶圆表面具有预定间距；
[0021]所述气体控制单元输送辅助气体至所述进气口，并在所述喷嘴的端面与待处理晶圆之间形成负压区域；
[0022]所述喷嘴送出扫描液体，并在所述负压区域内形成扫描液珠；
[0023]通过所述喷嘴移动单元带动附着于所述喷嘴端面的扫描液珠进行晶圆表面扫描，完成后将所述扫描液珠抽吸入所述喷嘴，并停止输送辅助气体的输送；
[0024]通过所述喷嘴移动单元带动所述喷嘴位移至样品收集装置，并将扫描液送出。
[0025]优选地，所述负压区域的压力范围为
‑
10Pa～
‑
100Pa。
[0026]优选地，所述喷嘴抽吸用于待处理晶圆的扫描液体之前，通过所述喷嘴移动单元带动所述喷嘴位移至液槽进行清洗。
[0027]针对现有技术，本专利技术另辟蹊径针对用于晶圆扫描的喷嘴提出了结构优化设计，该喷嘴的液管插装在喷嘴体中，并穿过喷嘴体的中部容腔，以在喷嘴体的一侧端部抽吸、送出扫描液；具体地，在喷嘴体上开设有与中部容腔连通的进气口，且喷嘴体的一侧端部开设有与其中部空腔连通的多个出气通道，每个出气通道配置为：沿液管的延伸方向，由内向外呈渐扩状倾斜设置。如此设置，当喷嘴下降至待处理晶圆的表面上方时，可经由喷嘴体上的进气口通入辅助气体，进入中部容腔的辅助气体经由喷嘴端部的多个出气通道泄出，并形成向下向外的喷出气流，气流经由喷嘴端面流出后沿晶圆表面径向流向外周。根据伯努利原理，在喷嘴与晶圆表面之间围绕液管的液口形成一个负压区域，使得位于液管液口的扫
描液珠处于负压环境，同时基于扫描液珠本身所具有的较强表面张力，可将其可靠地保持在喷嘴端面。与现有技术相比，应用本方案提供的用于晶圆扫描的喷嘴具有下述有益技术效果：
[0028]首先，根据伯努利原理形成的负压区域，能够将扫描液珠可靠地保持在喷嘴端面，可规避扫描处理晶圆表面收集沾污的过程中出现扫描液丢失的可能性，能够有效提高扫描液回收率；与此同时，多个出气通道周向均布在液管的外周，辅助气体在喷嘴端面可形成较为均匀的气流，这样，扫描液能够在喷嘴端部均匀分布，送出时不会出现扫描液残留现象，可进一步提高扫描液回收率，确保测试精度。
[0029]其次，基于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于晶圆扫描的喷嘴，其特征在于，包括喷嘴体(11)和液管(12)；所述喷嘴体(11)具有中部容腔，所述液管(12)插装在所述喷嘴体(11)中，并穿过所述中部容腔，以在所述喷嘴体(11)的一侧端部抽吸、送出扫描液；所述喷嘴体(11)上开设有与所述中部容腔连通的进气口(1111)，所述喷嘴体(11)的一侧端部开设有与所述中部空腔连通的多个出气通道(1121)，且周向均布在所述液管(12)的外周，每个所述出气通道(1121)配置为：沿所述液管(12)的延伸方向，由内向外呈渐扩状倾斜设置。2.根据权利要求1所述的用于晶圆扫描的喷嘴，其特征在于，所述喷嘴体(11)包括喷嘴本体(111)和喷嘴头(112)，两者固定连接围合形成所述中部容腔；所述进气口(1111)开设在所述喷嘴本体(111)的侧壁，多个所述出气通道(1121)开设在所述喷嘴头(112)的端部。3.根据权利要求2所述的用于晶圆扫描的喷嘴，其特征在于，所述喷嘴头(112)的端面具有内凹部(1122)，且所述内凹部(1122)与所述液管(12)同心设置。4.根据权利要求3所述的用于晶圆扫描的喷嘴，其特征在于，所述液管(12)的液口位于所述内凹部(1122)中。5.根据权利要求2所述的用于晶圆扫描的喷嘴，其特征在于，所述喷嘴本体(111)和所述喷嘴头(112)的固定连接端之间，一者上设置有外凸连接部(1112)、另一者上设置有内凹连接部(1123)，所述外凸连接部(1112)与所述内凹连接部(1123)嵌套固定连接。6.根据权利要求1至5中任一项所述的用于晶圆扫描的喷嘴，其特征在于，所述出气通道(1121)为直径为0.1mm～2.00mm的斜孔，所述斜孔设置为周向均布的10～50个，每个所述斜孔的中心线与所述液管(12)的中心线夹角α不大于60
°
。7.根据权利要求2所述的用于晶圆扫描的喷嘴，其特征在于，所述喷嘴本体(111)、所述喷嘴头(112)和所述液管(12)采用全氟烷氧基树脂、聚四氟乙烯、乙烯四氟乙烯、聚三氟氯乙烯、聚偏氟乙稀、聚氯乙烯、聚丙烯、聚醚醚酮、聚苯硫醚或聚甲基丙烯酸甲酯制成。8.根据权利要求7所述的用于晶圆扫描的喷嘴，其特征在于，所述喷嘴本体(111)、所述喷嘴头(112)和所述液管(12)可以采用相同材料制成，或者采用不同材料制成。9.一种扫描系统，其特征在于，包括喷嘴单元(10)、气体控制单元(20)和喷嘴移动单元(30)；所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张怀东，程实然，于翔，张瑶瑶，邹志文，崔虎山，胡冬冬，许开东，
申请(专利权)人：江苏鲁汶仪器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：