[实用新型]具有整束喷嘴的马兰戈尼干燥装置

说明书

本实用新型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。

技术领域

本实用新型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。

背景技术

晶圆制造是制约超/极大规模集成电路(即芯片，IC，Integrated Circuit)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, Chemical Mechanical Polishing)的后清洗干燥中，容易遇到液痕缺陷(亦称为水痕，water mark)，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。

实用新型内容

本实用新型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。