[实用新型]晶圆表面液体喷出装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种于晶圆上制造集成电路时的液体喷出装置，可减少晶圆和液体之间的摩擦，及减少晶圆表面处理时的液体用量及处理效率。

背景技术

一个半导体相关的生产流程包含了数十种繁复的制程，如多次重复的氧化、扩散、微影、蚀刻及物理或化学汽相沉积等制程。为了提升半导体制程的精密性，以及避免人为操作上所产生的微尘及误差，几乎所有的制程都已迈向自动化控制及无尘室环境操作。

不同的制程步骤被使用于制造半导体晶圆上的集成电路。这些步骤包含，沉积一导电层在硅晶圆基材上；使用标准微影或光学微影技术形成所需金属内连线图案的光阻层或其他光罩。接着让晶圆基材进行一干式蚀刻制程，以移去导电层未被光罩覆盖的区域，从而，根据基材上的光罩图案蚀刻导电层。然后，移去或剥除基材上的光罩层，一般是以反应电浆(reactive plasma)和氯气，因此使导电内连线层上表面曝露。然后凭借加水和氮气至晶圆基材，以冷却和烘干晶圆基材。

上述的制程步骤应用在晶圆上，以逐渐地加入多层导电层和绝缘层，以及图案化这些层进而形成电路。晶圆上有功能电路的最后合格率，由制程中每一层适当的涂布所决定。适当的涂布这些层需要依序地，以经济且有效的方式把材料均匀地涂布在晶圆的表面上。

在半导体工业中，越来越常用铜金属作为微晶片制造的内连线材料。用传统方法沉积一金属导电层，然后以所需金属内连线与介层窗(vias)的图案蚀刻导电层，不能用铜制造，因为铜不适合干蚀刻。且需要特别考虑如何处理才能避免铜于制程中扩散进入硅。因此，发展出双重金属镶嵌制程(dual damascene process)，广泛地应用在半导体科技中，以制造铜金属内连线和介层窗。在双重金属镶嵌制程中，蚀刻介电层，而不是金属层，以形成沟槽(trench)和介层窗，然后，把金属沉积入沟槽和介层窗，以形成所需的内连线。最后，用化学机械平坦化(chemical mechanical planarization；CMP)的方法处理沉积的铜，以移去从沟槽溢出过多的铜。

虽然双重金属镶嵌制程有许多变化，这个制程一般都开始于沉积一有所需厚度的二氧化硅介电层，其所需厚度对应于介电层中蚀刻的一介层窗或复数个介层窗的厚度。然后，一薄蚀刻终止层(etch stop layer)，一般为氮化硅，沉积在介电层上。接着用光学微影图案化蚀刻终止层上的介层窗开口，然后，干式蚀刻此蚀刻终止层上的介层窗开口。此图案化的光阻在完成蚀刻后，会从蚀刻终止层上剥除。

接着，把另一介电层，其厚度相当于金属内连线的沟槽厚度，沉积在蚀刻终止层上。在干蚀刻后，用光学微影制程，图案化此另一介电层中的沟槽及在沟槽下的介层窗。沟槽蚀刻停止于蚀刻终止层，而介层窗则通过在沟槽下的蚀刻终止层的开口，在第一介电层中被蚀刻。然后，阻障材料钽(Ta)或氮化钽(TaN)用离子化物理气相沉积(Physical Vapor Deposition；PVD)的方法沉积在沟槽和介层窗的侧壁和底部。接着用化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition；CVD)把一均匀的铜晶种层(copper seed layer)沉积在阻障层(barrier layer)上。

在沟槽和介层窗填满铜之后，从沟槽溢出来过多的铜会移去，且金属线的上表面会用化学机械平坦化的方法处理，使其平坦化。在上述的双重金属镶嵌制程中，介层窗和沟槽在同一步骤蚀刻，且以蚀刻终止层定义出沟槽的底部。在其他不同的变化情形，沟槽图案化与蚀刻在介层窗形成的后。

在剥除光阻的步骤，一般都会把热的酸性溶液加到光阻上。然后再加入有机溶剂以移除晶圆上残留的光阻液。接着晶圆进行旋转清洗步骤(spin-rinse step)，是于晶圆在晶圆固定盘上或支撑平台上旋转时，加入一清洗液在晶圆上，如去离子水。

在晶圆清洗的旋转清洗步骤中，因为现有工艺是通过直接喷洒出去离子水的方式，通过旋转晶圆使去离子水带走晶圆表面不要的物质。然而如此方式使旋转晶圆与去离子水间所产生的摩擦会导致晶圆的电荷累积损害(charge-up damage)。摩擦引发的电荷累积损害会造成晶圆上沉积的低介电常数(k)材质薄膜的破裂，且进一步地，造成铜金属的腐蚀。同时，直接喷洒出去离子水的方式在晶圆表面处理时的液体用量多及处理效率不高。因此，需要提供一种改良的晶圆表面液体喷出装置，以减少旋转清洗制程中，由旋转晶圆圆和液体间的摩擦所导致的电荷累积损害，及减少晶圆表面处理时的液体用量及处理效率。

发明内容