CN110121767A - 用于基板上的均匀液体流动分布的喷雾棒设计 - Google Patents

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Abstract

本文公开了一种用于刷盒的喷雾歧管，所述喷雾歧管包括具有多个孔的细长主体、线性槽、中心孔及盖，其中所述多个孔沿着平行于所述主体的纵轴的方向呈直线，所述线性槽沿着所述主体的对齐所述孔的所述直线的长度形成，所述中心孔沿着所述主体的所述长度及在所述孔的每一个与所述槽之间形成，及所述盖设置在所述槽上。

Description

用于基板上的均匀液体流动分布的喷雾棒设计
技术领域
本申请案涉及半导体装置制造；更具体而言，本申请案涉及用于清洁基板的***及方法。
背景技术
随着半导体装置几何形状的不断减小，基板的超清洁处理的重要性亦日益增加。可在使用化学机械抛光(CMP)后，在刷盒内水性清洁及洗涤。然而，在清洁后存在的任何条纹、斑点及残留物皆可导致后续的装置故障。因此，改善的在CMP处理后的用于清洁基板的方法已被给予了很大的关注。
当前的刷盒模块利用具有多达约五个喷嘴的喷雾棒来将HF/化学物质传输至基板的前侧及后侧。此方法已证明具有基板上喷雾的差均匀性所导致的限制。例如，来自传统喷雾棒内的传统喷嘴的喷雾仅将流体传输至基板上的分散的点且具有差均匀性。此外，传统喷嘴需要比可用于产生完全发展及/或期望的喷雾图案的压力更高的背压，此导致具有明显的峰及谷的基板上的氧化物蚀刻速率均匀性差。此外，现成可用的喷嘴的组合不能提供用于均匀化学覆盖的足够的分辨率及弹性。
因此，需要一种用于优化基板上的喷雾应用的设备及方法，可减少或最小化在处理期间的与清洁相关的缺陷的形成及膜分层。
发明内容
在一个实施方式中，公开了一种用于刷盒的喷雾歧管，所述喷雾歧管包括：细长主体，所述细长主体具有多个孔，所述多个孔沿着所述主体的长度呈直线；线性槽，所述线性槽沿着所述主体的对齐所述孔的所述直线的长度形成；中心孔，所述中心孔沿着所述主体的所述长度及在所述孔的每一个与所述槽之间形成；及盖，所述盖设置在所述槽上。
在另一实施方式中，公开了一种用于刷盒的喷雾歧管。喷雾歧管包括：喷雾棒，所述喷雾棒包括细长主体，所述细长主体具有多个孔，所述多个孔沿着所述主体的纵轴呈一直线，其中所述多个孔中的每一个皆包括具有第一直径的第一开口及与所述第一开口对齐的第二开口，及所述第二开口具有不同于所述第一直径的第二直径；线性槽，所述线性槽沿着所述主体的所述纵轴形成及与所述孔的所述直线对齐；中心孔，所述中心孔沿着所述主体的长度及在所述孔的每一个与所述槽之间形成；及焊缝，所述焊缝密封所述槽。
在另一实施方式中，公开了一种用于处理基板的刷盒，所述刷盒包括：第一刷子及第二刷子，所述第一刷子及所述第二刷子经定位成清洁经定位在所述刷盒的处理区域中的基板，其中所述第一刷子经定位成清洁所述基板的前表面，及所述第二刷子经定位成清洁所述基板的背部表面；及第一喷雾棒及第二喷雾棒，所述第一喷雾棒及所述第二喷雾棒经定位成将清洁流体传输至位于所述刷盒的所述处理区域中的所述基板，其中所述第一喷雾棒经定位成将清洁流体传输至所述基板的所述前表面，及所述第二喷雾棒经定位成将清洁流体传输至所述基板的所述背部表面。第一喷雾棒及第二喷雾棒各自包括：细长主体，所述细长主体具有多个孔，所述多个孔沿着所述主体的长度呈一直线；线性槽，所述线性槽沿着所述主体的对齐所述孔的所述直线的长度形成；中心孔，所述中心孔沿着所述主体的所述长度及在所述孔的每一个与所述槽之间形成；及盖，所述盖设置在所述槽上。
附图说明
为了实施及可详细理解本申请的上述方面，可通过参考在附图中所图示的本案实施方式，来对上文所简述的本申请有更具体的描述。然而，要注意的是，附图仅示出了本申请的典型实施方式，且因此不被认为是对本申请范围的限制；因本申请可允许其他等效的实施方式。
图1A为根据本申请的一个实施方式的刷盒组件的示意性透视图。
图1B为图1A中所示出的刷盒组件的背部的示意性透视图。
图2为沿图1A的线2-2的刷盒模块的等轴横截面视图。
图3A-3I为可作为图2的喷雾棒的喷雾歧管的一个实施方式的各种视图。
图4为示出了喷雾歧管的另一实施方式的刷盒模块的内部容积的一部分的示意图。
图5为示出了喷雾歧管的另一实施方式的刷盒模块的内部容积的一部分的示意图。
为了易于理解，已尽可能使用相同的元件符号来指示图中共有的相同组元件。可预期的是，一个实施方式的元件及特征可有利地并入其他实施方式中，而毋需进一步的叙述。
具体实施方式
一般而言，本申请案的多个方面提供了用于清洁具有设置于基板上的导电材料及介电膜的基板的方法及设备。下文将参考在化学机械抛光(CMP)处理期间去除在基板表面上形成的浆料及颗粒的清洁处理来描述本申请案。化学机械抛光在本文中广泛地定义为通过化学及机械活动的组合来抛光基板。清洁过程可在化学机械抛光处理设备(如抛光***、MesaTM抛光***、ReflexionTM抛光***或ReflexionTM LK主要抛光***；上述所有***皆可自应用材料公司获得)中执行或在处理后立即执行。
图1A为根据本申请案的一个实施方式的刷盒组件100的示意性透视图。图1B为图1A中所示的刷盒组件100的背部的示意性透视图。图1B中示出的共同特征与图1A中示出的相同，为了简洁起见将不在图1B中重复所述特征。
刷盒组件100包括固定到支撑基座104的两个刷盒模块102A及102B。每个刷盒模块102A及102B包括腔室主体103，所述腔室主体103包围其中处理基板的清洁腔室。每个刷盒模块102A及102B经配置为以垂直方向自机器人(未示出)接收基板。刷盒组件100或一或多个刷盒模块102A及102B可用于经配置为同时清洁多个基板的***中。
每个刷盒模块102A及102B包括形成在盖107中的开口106。开口106经配置成允许基板进入包含在腔室主体103内的清洁腔室。在处理期间，开口106可由盖108封闭以防止清洁溶液溅出清洁腔室及防止外部颗粒进入清洁腔室。单个盖108经配置成关闭两个刷盒模块102A及102B的开口106。致动器(未示出)经耦接至盖108及经配置成便于盖108的开启及关闭。
每个刷盒模块102A及102B可基本上彼此相同，及一些通用装置可在一视图中示出，而另一些装置则隐藏。设置在每个刷盒模块102A及102B上的通用装置包括耦接至用于在处理期间保持基板的基板支撑件(图1A中未示出)的驱动***110、用于在处理期间旋转洗涤刷子的致动器112，及用于控制洗涤刷子对基板的力的致动器组件114。致动器组件114与支撑洗涤刷子(图1A中未示出)的相对端的安装框架116一起操作。安装框架116通过枢纽轴承组件118而可移动地耦接至基座104，所述枢纽轴承组件118允许安装框架116相对于腔室主体103枢转。每个刷盒模块102A及102B亦包括流体端口122及流体端口124，将于下文中更详细解释所述流体端口122及所述流体端口124两者。
图2为沿着图1A的线2-2的刷盒模块102A的等轴横截面视图。在刷盒模块102A的内部容积205(例如，上述的清洁腔室)内以横截面示出基板200。基板200由至少两个辊子210(仅示出一个)支撑。辊子210中的至少一个可耦接至驱动马达215(例如，驱动***110)以围绕旋转轴RA旋转基板200。
当基板200围绕旋转轴RA旋转时，朝向基板200的主表面225致动洗涤刷子220。当基板200围绕旋转轴RA旋转时，洗涤刷子220以旋转轴旋转，所述旋转轴基本上正交于旋转轴RA。此外，经由流体端口124(在图1A及图1B中示出)而经耦合至蚀刻化学源235的喷雾棒230提供跨越基板200的线240(仅以虚线在基板200的一侧上示出一部分)的均匀的喷雾图案。线240可对应于基板200的直径或弦。蚀刻化学源235包括清洁化学品，如酸(例如，氢氟酸(HF))。由喷雾棒230提供的喷雾图案可为扇形或线性图案，使得来自化学源235的化学品主要在线240处撞击基板。线240可在基板200的直径处或附近。干燥喷雾棒245可定位在喷雾棒230附近。干燥喷雾棒245经由流体端口122(在图1A和1B中示出)而耦接至干燥化学源250。干燥化学源可包括异丙醇(IPA)等干燥流体。
图3A-3I为可用作为图2的喷雾棒230的喷雾歧管300的一个实施方式的各种视图。图3A为示出了前侧(例如，面朝图2的线240的侧)的喷雾歧管300的侧视图。图3B为自图3A所示的视图旋转约90度的喷雾歧管300的侧视图。图3C为自图3A所示的视图旋转约180度的喷雾歧管300的侧视图。图3D为沿着图3B的线3D-3D的喷雾歧管300的截面图。
如图3A所示，在喷雾歧管300上示出了多个孔305。在一个实施方式中，喷雾歧管300具有约40个孔305。孔305穿过喷雾歧管300的管状主体310来形成。管状主体由塑料材料(如含氟聚合物材料，例如聚偏二氟乙烯或聚偏二氟乙烯(PVDF))制成。孔305可沿着相同的线(例如，平行于管状主体310的纵轴LA的线)而经定位在管状主体310上。孔305的尺寸及/或孔305之间的间距可沿着平行于纵轴LA的线为相同或为不同。例如，管状主体310的中心部分315可包括孔305，所述孔305相较于与多个孔305的其余部分的间距及/或尺寸的不同的间隔及/或具有不同的尺寸。中心部分315将在图3I中更详细地解释。
参考图3C，示出了喷雾歧管300的背侧318。示出的槽320经定位在平行于纵轴LA的背侧318上。盖325的一部分在图3C中经示出为至少部分地填充了槽320。尽管在图3C中示出了盖325的一部分，但盖325仍将沿着槽320的长度延伸以密封整个槽320。使用盖325密封槽320的步骤包含管状主体310内的流体及此允许流体流过形成于其中的开口305(及流过其他流动元件)。盖325可为焊缝。盖325可以是与管状主体310相同的材料。背侧318与管状主体310的前侧322相对。
参考图3D，以横截面示出了管状主体310以示出多个孔305的几何形状。与管状主体310一起示出中心孔328。管状主体310包括第一端330A及与第一端330A相对的第二端330B。中心孔328可在第二端330B上敞开且延伸至第一端330A附近及/或端接于第一端330A附近。管状主体310可为部分圆形的及部分矩形的。矩形部分包括主要大小(如图3F所示)。第一端330A包括减少的直径部分335。减少的直径部分335包括直径小于管状主体310的主要大小的圆形主体。例如，减少的直径部分335的直径可比管状主体310的主要大小小约2毫米(mm)。
图3E为图3D中所示的喷雾歧管300的一部分的放大图。多个孔305中的每一个包括流体耦接至第二开口345的第一开口340。每个第一开口340的直径350可为约1.5mm至约2mm。第二开口345的直径小于第一开口340的直径350。此外，第二开口345的直径可变化，同时第一开口340的直径350为相同的。第一开口340的长度或深度可相对于中心孔328的表面而为相似的。例如，第一开口340的长度355可为约5mm。类似地，第二开口345的长度可相对于中心孔328的表面而为相似的。例如，第二开口345的长度360可为约1mm。可决定第一开口340的长度及直径以将足够体积的流体供应至基板。
槽320的宽度大小可大于第一开口340的直径。槽320可用于通过钻孔或加工来形成多个孔305的第一开口340及第二开口345中的一种或两种。此外，槽320可用于在形成多个开口305之后来清洁及/或去毛刺所述多个开口305。之后，盖325可耦接至管状主体310以将流体容纳在管状主体310内。
图3F为沿着图3B的线3F-3F的喷雾歧管300的第二端330B的侧视图。中心孔328显示在管状主体310中。管状主体310亦包括围绕中心孔328的外表面365。中心孔328的直径367可为大约6mm至大约10mm。外表面365的主要大小369可为约18mm至约22mm。
此外，管状主体310包括围绕外表面365的一部分设置的多个索引特征370。索引特征370可作为与图2的刷盒模块102A的接口的一部分，所述部分相对于基板200来建立喷雾棒230的参考角度。每个索引特征370可为形成在管状主体310的外表面365中的凹陷或通道372的形式。索引特征370可经定位在外表面365的大约一半(例如，小于外表面365的大约180度)上。
图3G及图3H为喷雾歧管300的第二端330B的放大图。索引特征370被示出为第一通道374及第二通道376。第二通道376的长度小于第一通道374的长度。第二通道376可作为喷雾棒角度标记。第二通道376的长度较短，因此人员可决定用哪个方向来旋转喷雾歧管300。
图3I为图3A的喷雾歧管300的放大图。多个孔305包括中心区域315，其中两个间隔紧密的孔对382围绕中心区域315的其他孔。间隔紧密的孔对382中的每一个包括两个外部孔384，所述两个外部孔384之间的间距小于喷雾歧管300的多个孔305的其余部分的间距。图3E中亦可看到间隔紧密的孔对382的间隔。
间隔紧密的孔对382中的每一个围绕两个中间孔368，所述两个中间孔386围绕两个中心孔388。外部孔384、中间孔386和中心孔388的直径可彼此不同及/或与多个孔305的其余部分不同。中心孔388的直径大于中间孔386的直径。中间孔386的直径大于外部孔384的直径。外部孔384的直径大于多个孔305的其余部分的直径。例如，中心孔388可包括约0.50mm至约0.54mm的直径390A。中间孔386可包括约0.39mm至约0.43mm的直径390B。外部孔384可包括约0.27mm至约0.31mm的直径390C。多个孔305的其余部分可包括约0.22mm至约0.27mm的直径390D。中心区域315中的孔的间隔及/或尺寸相对于多个孔305的其余部分的尺寸及/或间隔而言提供了在喷雾歧管300的中心处中的较高密度的孔。较大的密度提供了更大量的清洁流体至基板200的中心部分。中心区域315中的不同尺寸的孔经设置成具有在喷雾歧管300的中心中的更大的流。例如，在中心区域315中的三对不同尺寸的孔(所有所述孔的直径大于多个孔305的其余部分)提供更多的在中心区域315中的流体流。外部孔384的最外部可作为自中心区域315的较大直径的孔至中央区域315外部的多个孔305的其余部分的过渡。
图4为示出了喷雾歧管400的另一个实施方式的刷盒模块102A的内部容积205的一部分的示意图。尽管在图4中示出了刷盒模块102A的一些部分，但图2中所示的刷盒模块102A的其他部分并未在图4中示出。
根据此实施方式的喷雾歧管400包括喷雾棒230及邻近每个喷雾棒230安装的一对喷射喷嘴405。每个喷雾棒230包括如第一喷雾图案410的喷雾图案，及每个喷射喷嘴405包括如第二喷雾图案415的喷雾图案。第二喷雾图案415可为扇形图案。第一喷雾图案410及第二喷雾图案415两个在处理期间将清洁化学品输送至基板200的主表面225。第一喷雾图案410及第二喷雾图案415可经调整以在线240处(例如，在基板200的主表面225上的相同位置处)撞击基板200。在此实施方式中，喷射喷嘴405位于与喷雾棒230的多个孔305的平面不同的平面处。例如，喷射喷嘴405可定位在每个喷雾棒230的上表面420上。
根据此实施方式的喷雾歧管400可向基板200的主表面225提供更多的清洁化学品流。与传统的清洁处理相比，较大的流可提供更平滑的蚀刻速率。此外，喷射喷嘴405中的一个或两个可经调整成仅撞击线240的一部分。例如，可调整喷射喷嘴405以提供第二喷雾图案415至基板200的约三分之一(或更小)的直径，如基板200的约四分之一的直径。
图5为示出了喷雾歧管500的另一个实施方式的刷盒模块102A的内部容积205的一部分的示意图。尽管在图5中示出了刷盒模块102A的一些部分，但图5中并未示出图2所示的刷盒模块102A的其他部分。
根据此实施方式的喷雾歧管500包括喷雾棒230及与每个喷雾棒230结合的一对喷射喷嘴505(在图5视图中仅示出一个喷嘴)。例如，并不如图4所示的将喷射喷嘴安装在喷雾棒230的上表面420上，而是喷射喷嘴505经定位在与喷雾棒230的多个孔305相同的平面中。类似于图4，每个喷雾棒230包括第一喷雾图案410(为了清楚起见，图5中并未示出)，及每个喷射喷嘴505包括第二喷雾图案415。第一喷雾图案410及第二喷雾图案415两个在处理期间将清洁化学品传送至基板200的主表面225。类似于图4，可调整第一喷雾图案410及第二喷雾图案415以在线240处撞击基板200(例如，在基板200的主表面225上的相同位置处)。
如图所示，每个喷射喷嘴505可定位在喷雾棒230的第二端330B处。然而，喷雾棒230的第一端330A(图5中未示出)亦可包括喷射喷嘴505。根据此实施方式的喷射喷嘴505可替代喷雾棒230中的每一个的多个孔305中的一或多个。
根据此实施方式的喷雾歧管500可向基板200的主表面225提供更多的清洁化学品流。与传统的清洁处理相比，较大的流可提供更平滑的蚀刻速率。喷射喷嘴505中的一个或两个可经调整成仅撞击线240的一部分(例如，在基板200的边缘区域处)。例如，可调整喷射喷嘴505以提供第二喷雾图案415至基板200的约三分之一(或更小)的直径，如基板200的约四分之一的直径。
尽管前述内容针对本申请案的实施方式，但可在不背离本申请案的基本范围的情况下来设计本申请案的其他及进一步的实施方式，及本申请案的范围由下文的权利要求来确定。

Claims (15)

1.一种用于刷盒的喷雾歧管，所述喷雾歧管包括：
细长主体，所述细长主体具有多个孔，所述多个孔沿着平行于所述主体的纵轴的方向呈直线；
线性槽，所述线性槽沿着所述主体的对齐所述孔的所述直线的长度形成；
中心孔，所述中心孔沿着所述主体的所述长度及在所述孔的每一个与所述槽之间形成；及
盖，所述盖设置在所述槽上。
2.如权利要求1所述的喷雾歧管，其中所述盖包括焊缝。
3.如权利要求1所述的喷雾歧管，其中所述多个孔中的每一个包括具有第一直径的第一开口及与所述第一开口对齐的第二开口，所述第二开口具有与所述第一直径不同的第二直径。
4.如权利要求3所述的喷雾歧管，其中所述第一直径大于所述第二直径。
5.如权利要求3所述的喷雾歧管，其中所述槽包括宽度大小，所述宽度大小大于所述第一直径及所述第二直径中的每一个。
6.如权利要求1所述的喷雾歧管，其中所述主体包括中心区域，及所述中心区域中的孔的间隔及/或尺寸不同于位于所述中心区域外侧的多个孔的尺寸及/或间隔。
7.如权利要求6所述的喷雾歧管，其中所述中心区域包括一对间隔紧密的孔，所述间隔紧密的孔具有间距，所述间距小于位于所述中心区域外侧的多个孔的间距。
8.如权利要求7所述的喷雾歧管，其中所述中心区域包括多个中心孔及设置在所述中心孔与所述间隔紧密的孔之间的多个中间孔。
9.如权利要求8所述的喷雾歧管，其中所述中心孔的直径大于所述中间孔的直径。
10.如权利要求9所述的喷雾歧管，其中所述中间孔的直径大于所述间隔紧密的孔的直径。
11.如权利要求10所述的喷雾歧管，其中所述间隔紧密的孔的直径大于所述多个孔的其余部分的直径。
12.一种用于刷盒的喷雾歧管，所述喷雾歧管包括：
喷雾棒，所述喷雾棒包括细长主体，所述细长主体具有多个孔，所述多个孔沿着所述主体的纵轴呈直线，其中所述多个孔中的每一个包括具有第一直径的第一开口及与所述第一开口对齐的第二开口，及所述第二开口具有不同于所述第一直径的第二直径；
线性槽，所述线性槽沿着所述主体的所述纵轴形成及与所述孔的所述直线对齐；
中心孔，所述中心孔沿着所述主体的长度及在所述孔的每一个与所述槽之间形成；及
盖，所述盖密封所述槽。
13.如权利要求12所述的喷雾歧管，所述喷雾歧管进一步包括与所述喷雾棒相关联的喷射喷嘴。
14.如权利要求13所述的喷雾歧管，其中所述喷射喷嘴位于所述喷雾棒的上表面上。
15.如权利要求13所述的喷雾歧管，其中所述喷射喷嘴位于所述喷雾棒的所述多个孔中的每一个的平面中。
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