[發明專利]晶圓加工裝置

有效

• 申請號: 201310567261.7
• 申請日: 2013-11-14
• 公開（公告）號: CN104637836B
• 公開（公告）日: 2019-06-25
• 發明（設計）人: 金一諾;王堅;王暉
• 申請（專利權）人: 盛美半導體設備(上海)有限公司
• 主分類號: H01L21/67
• 分類號: H01L21/67
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 陸嘉

本發明揭示了一種晶圓加工裝置，包括：具有底壁及側壁的腔體，腔體的側壁向外凸伸形成臺階部。夾盤夾持晶圓的晶圓。具有旋轉端與末端的第一旋轉擺臂，旋轉端設置在腔體側壁的臺階部上，第一旋轉擺臂繞第一旋轉擺臂的旋轉端轉動。設置在第一旋轉擺臂的末端的第一噴嘴，第一噴嘴向晶圓的待加工面噴射電解液。具有旋轉端與末端的第二旋轉擺臂，旋轉端設置在腔體側壁的臺階部上，第二旋轉擺臂繞第二旋轉擺臂的旋轉端轉動。設置在第二旋轉擺臂的末端的第二噴嘴，第二噴嘴向晶圓的待加工面的邊緣部噴射電解液。電源分別與第一噴嘴及第二噴嘴電連接。驅動器與晶圓夾盤連接，驅動器驅動晶圓夾盤沿晶圓夾盤的中心軸上升或下降或繞晶圓夾盤的中心軸旋轉。

技術領域

本發明涉及半導體器件制造領域，尤其涉及一種晶圓加工裝置。

背景技術

半導體器件是利用許多不同的處理步驟制在或加工在半導體晶圓上，由此而形成一些晶體管和互連元件。為了將與該半導體晶圓相關的晶體管接線端在電路上相互連接起來，需要在作為半導體器件組成部分的介電材料中制出導電的溝道、通路或類似結構。溝道和通路在晶體管、半導體器件的內部電路以及半導體器件的外部電路之間傳輸電信號和電能。

在制出互連元件的過程中，半導體晶圓要經受例如，掩模、蝕刻以及淀積處理，由此來形成半導體器件所需的電子電路。尤其是，可執行多次掩模和蝕刻步驟來在半導體晶圓上的介電層中制出由凹陷區域組成的布圖，這些凹陷區域作為形成電路互連線的溝道和通路。然后，可執行一淀積過程來在半導體晶圓上沉積一金屬層，由此在溝道和通路內都淀積了金屬，而且在半導體晶圓的非凹陷區域上也淀積了金屬層。為了隔離開各條互連線，要將淀積在半導體晶圓非凹陷區域上的金屬層去除。

將淀積在半導體晶圓介電層上非凹陷區域上的金屬層去除的常用方法為化學機械拋光（CMP），CMP方法廣泛應用于半導體工業中，CMP方法能夠拋光和磨平溝道和通路內的金屬層以及介電層上非凹陷區域上的金屬層。然而，CMP過程中會向半導體晶圓施加較大的機械作用力，該機械作用力會對半導體結構產生不利影響，例如，當銅和低K或超低K介電質材料應用于半導體結構中時，較大的機械作用力可能會使半導體結構產生分層、碟凹、翹曲和刮擦等缺陷。

因而，人們希望開發出新的裝置和工藝來對金屬層執行淀積和拋光處理。例如，可利用電鍍或電化學拋光工藝將金屬層淀積到半導體晶圓上或從半導體晶圓上去除，特別是，在電化學拋光過程中，由于只有電解液與金屬層接觸，因此，電化學拋光能夠無機械應力的去除金屬層，從而避免由于機械作用力可能產生的技術缺陷。常見的用于電化學拋光和/或電鍍的晶圓加工裝置主要包括以下構件：夾持晶圓的晶圓夾盤、驅動晶圓夾盤水平移動、豎直移動和旋轉的驅動器、布置在晶圓夾盤下方以向晶圓上的金屬層噴射電解液的噴嘴、電連接晶圓和噴嘴的電源，其中，電化學拋光時，電源的陽極與晶圓電連接，電源的陰極與噴嘴電連接；電鍍時，電源的陽極與噴嘴電連接，電源的陰極與晶圓電連接。這種常見的晶圓加工裝置一般僅在晶圓夾盤下方固定設置一個噴嘴，從而導致晶圓加工效率較低。

發明內容

本發明的目的是提供一種晶圓加工裝置，該裝置結構緊湊，且能夠提高晶圓加工效率。

為實現上述目的，本發明提出的晶圓加工裝置，包括：腔體、晶圓夾盤、第一旋轉擺臂、第一噴嘴、第二旋轉擺臂、第二噴嘴、電源及驅動器。腔體具有底壁及側壁，腔體的側壁向外凸伸形成臺階部。晶圓夾盤夾持晶圓。第一旋轉擺臂具有旋轉端和與旋轉端相對的末端，第一旋轉擺臂的旋轉端設置在腔體側壁的臺階部上，第一旋轉擺臂能夠繞第一旋轉擺臂的旋轉端轉動。第一噴嘴設置在第一旋轉擺臂的末端，第一噴嘴向晶圓的待加工面噴射電解液。第二旋轉擺臂具有旋轉端和與旋轉端相對的末端，第二旋轉擺臂的旋轉端設置在腔體側壁的臺階部上，第二旋轉擺臂能夠繞第二旋轉擺臂的旋轉端轉動。第二噴嘴設置在第二旋轉擺臂的末端，第二噴嘴向晶圓的待加工面的邊緣部噴射電解液。電源分別與第一噴嘴及第二噴嘴電連接。驅動器與晶圓夾盤連接，驅動器驅動晶圓夾盤沿晶圓夾盤的中心軸上升或下降或繞晶圓夾盤的中心軸旋轉。