噴頭裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體設(shè)備零部件領(lǐng)域，尤其涉及一種能夠輸出具有穩(wěn)定形貌的液體的噴頭裝置，該噴頭裝置適用于電化學(xué)拋光。
【背景技術(shù)】
[0002]在目前的半導(dǎo)體拋光工藝中，主要采用化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)去除晶圓上多余的銅膜?；瘜W(xué)機(jī)械拋光裝置包括轉(zhuǎn)臺(tái)、布置于轉(zhuǎn)臺(tái)上的拋光墊、夾持晶圓的拋光頭及拋光液供應(yīng)管道。拋光時(shí)，一下壓力作用于拋光頭，從而使晶圓的待拋光面與拋光墊接觸，拋光頭帶動(dòng)晶圓旋轉(zhuǎn)，晶圓的待拋光面與拋光墊之間有拋光液供應(yīng)管道提供的拋光液，通過(guò)使晶圓相對(duì)拋光墊旋轉(zhuǎn)，從而將晶圓上多余的銅膜去除。然而，為了進(jìn)一步縮小半導(dǎo)體器件的特征尺寸，低K電介質(zhì)材料或空氣隙應(yīng)用在半導(dǎo)體器件中，低K電介質(zhì)材料或空氣隙具有較弱的機(jī)械特性，化學(xué)機(jī)械拋光過(guò)程中作用在拋光頭的下壓力將會(huì)造成低K電介質(zhì)材料的損壞，進(jìn)而降低半導(dǎo)體器件的良率。
[0003]為了解決化學(xué)機(jī)械拋光存在的技術(shù)弊端，電化學(xué)拋光技術(shù)逐漸受到重視，電化學(xué)拋光由于只有拋光液與晶圓表面接觸，因此能夠無(wú)機(jī)械應(yīng)力的去除晶圓上多余的銅膜，而不會(huì)對(duì)晶圓上的低K電介質(zhì)層造成損害，從而提高半導(dǎo)體器件的制造良率，攻克了制造具有微小特征尺寸的半導(dǎo)體器件的技術(shù)瓶頸。在電化學(xué)拋光工藝中，拋光液通過(guò)噴頭裝置噴射至晶圓表面。目前的噴頭裝置無(wú)法控制從噴頭裝置噴射出的拋光液的形貌，當(dāng)供應(yīng)至噴頭裝置的拋光液的量出現(xiàn)波動(dòng)時(shí)，從噴頭裝置噴射出的拋光液的形貌也會(huì)波動(dòng)，從而無(wú)法精確控制銅膜的去除速率和去除均勻性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題提供一種改進(jìn)型的噴頭裝置，該噴頭裝置能夠輸出具有穩(wěn)定形貌的液體并適用于電化學(xué)拋光工藝。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出一種噴頭裝置，包括緩沖部、噴頭本體、調(diào)節(jié)裝置、電極及氣泡隔離部件。緩沖部設(shè)有緩沖腔、進(jìn)液端和出液端。噴頭本體固定在緩沖部的出液端，噴頭本體設(shè)有噴嘴、數(shù)個(gè)液體出口和與噴嘴相連接的頂蓋，噴頭本體的噴嘴和數(shù)個(gè)液體出口分別與緩沖部的出液端連接。調(diào)節(jié)裝置包括遮擋在數(shù)個(gè)液體出口上方并位于頂蓋下方的遮擋部件和位于緩沖腔內(nèi)的致動(dòng)部件，致動(dòng)部件與遮擋部件聯(lián)動(dòng)。遮擋部件和液體出口之間形成能調(diào)節(jié)的間隙，經(jīng)緩沖部輸出的液體的一部分由噴嘴輸出，另一部分由間隙溢出，致動(dòng)部件根據(jù)輸入至緩沖部的液體的量的大小移動(dòng)，致動(dòng)部件與遮擋部件的聯(lián)動(dòng)調(diào)節(jié)間隙的大小以改變由間隙溢出的液體的量，使得由噴嘴輸出的液體的量維持穩(wěn)定。電極設(shè)置在緩沖腔的內(nèi)壁并靠近緩沖部的出液端。氣泡隔離部件與噴頭本體連接并位于緩沖腔內(nèi)，氣泡隔離部件阻止電極處產(chǎn)生的氣泡進(jìn)入噴頭本體的噴嘴。
[0006]在一個(gè)實(shí)施例中，遮擋部件包括遮蓋、數(shù)對(duì)限位件、墊片和彈性件。遮蓋設(shè)置在噴頭本體的數(shù)個(gè)液體出口的上方并遮擋住該數(shù)個(gè)液體出口，遮蓋設(shè)有數(shù)對(duì)限位孔。數(shù)對(duì)限位件穿過(guò)遮蓋的數(shù)對(duì)限位孔并固定在噴頭本體上，遮蓋沿限位件上升或下降。墊片設(shè)置在遮蓋與噴頭本體之間，使得遮蓋與噴頭本體之間形成間隙。彈性件設(shè)置在遮蓋與限位件的上端之間。
[0007]在一個(gè)實(shí)施例中，致動(dòng)部件包括擋板和連接架。擋板設(shè)置在緩沖部的緩沖腔內(nèi)并正對(duì)著緩沖部的進(jìn)液端。連接架的一端與擋板連接，連接架的另一端與遮蓋連接。
[0008]在一個(gè)實(shí)施例中，緩沖部的進(jìn)液端通過(guò)一管阻消除部件連接到一脈沖供液裝置。
[0009]在一個(gè)實(shí)施例中，管阻消除部件是回型管路，回型管路的一端連接到脈沖供液裝置，回型管路的另一端連接到緩沖部的進(jìn)液端。
[0010]在一個(gè)實(shí)施例中，脈沖供液裝置是氣動(dòng)隔膜泵。
[0011]在一個(gè)實(shí)施例中，數(shù)個(gè)液體出口對(duì)稱分布在噴嘴的周向。
[0012]在一個(gè)實(shí)施例中，遮擋部件包括數(shù)個(gè)獨(dú)立的部件，噴頭本體的每個(gè)液體出口的上方設(shè)置一個(gè)獨(dú)立的部件以遮擋住該液體出口。
[0013]在一個(gè)實(shí)施例中，氣泡隔離部件為圓筒形，氣泡隔離部件位于噴嘴與液體出口之間，氣泡隔離部件設(shè)有若干通道，每一通道的內(nèi)口的最高點(diǎn)低于該通道外口的最低點(diǎn)。
[0014]在一個(gè)實(shí)施例中，電極為圓筒形，電極的軸向長(zhǎng)度短于氣泡隔離部件的軸向長(zhǎng)度。
[0015]根據(jù)本發(fā)明，緩沖腔內(nèi)的液體一部分通過(guò)噴頭本體的噴嘴噴出，另一部分通過(guò)噴頭本體的液體出口并從遮蓋與噴頭本體之間的間隙溢出。當(dāng)緩沖部的進(jìn)液端處的液體流量增大時(shí)，擋板受到液體的擠壓力向上運(yùn)動(dòng)，從而促使遮蓋沿限位件上升，遮蓋與限位件的上端之間設(shè)置的彈性件被擠壓壓縮，遮蓋與噴頭本體之間的間隙變大，從遮蓋與噴頭本體之間的間隙溢出的液體的量增大；當(dāng)緩沖部的進(jìn)液端處的液體流量減小時(shí)，擋板受到液體的擠壓力減小，彈性件釋放壓縮力并使得遮蓋下降，從而使遮蓋與噴頭本體之間的間隙變小，從遮蓋與噴頭本體之間的間隙溢出的液體的量減小。噴頭裝置通過(guò)自適應(yīng)調(diào)節(jié)，確保從噴嘴噴出的液體的流量穩(wěn)定，從而能夠輸出具有穩(wěn)定形貌的液體。設(shè)置在遮擋部件上方的且與噴嘴相連接的頂蓋將從噴嘴噴出的液體與從液體出口噴出的液體隔開(kāi)，防止在電化學(xué)拋光工藝中從噴嘴噴出的液體與從液體出口噴出的液體接觸而導(dǎo)致漏電。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1揭示了本發(fā)明的噴頭裝置的一實(shí)施例的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2揭示了本發(fā)明的噴頭裝置的噴頭本體的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖3揭示了本發(fā)明的噴頭本體的俯視圖。
[0019]圖4揭示了本發(fā)明的噴頭本體去除頂蓋后的俯視圖。
[0020]圖5揭示了本發(fā)明的噴頭裝置的遮蓋的俯視圖。
[0021]圖6揭示了本發(fā)明的遮蓋的剖視圖。
[0022]圖7揭示了本發(fā)明的噴頭裝置的擋板與連接架組合后的俯視圖。
[0023]圖8揭示了本發(fā)明的噴頭裝置的電極的俯視圖。
[0024]圖9揭示了本發(fā)明的電極的剖視圖。
[0025]圖10揭示了本發(fā)明的噴頭裝置的氣泡隔離部件的俯視圖。
[0026]圖11揭示了本發(fā)明的氣泡隔離部件的剖視圖。
[0027]圖12揭示了本發(fā)明的噴頭裝置的應(yīng)用的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]為詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容、構(gòu)造特征、所達(dá)成目的及效果，下面將結(jié)合實(shí)施例并配合圖式予以詳細(xì)說(shuō)明。
[0029]考慮到液體供應(yīng)裝置中最常用的是氣動(dòng)隔膜泵，是一種脈沖供液裝置，因此其輸出的液體是脈沖式的。如前面所述的，脈沖式供液導(dǎo)致液體流量存在較大波動(dòng)，使得噴嘴的出液流量也有較大波動(dòng)，導(dǎo)致液體的形貌不穩(wěn)定。由此，本發(fā)明提出的噴頭裝置包括緩沖部、噴頭本體、調(diào)節(jié)裝置、電極及氣泡隔離部件。緩沖部設(shè)有緩沖腔、進(jìn)液端和出液端。噴頭本體固定在緩沖部的出液端，噴頭本體設(shè)有噴嘴、數(shù)個(gè)液體出口和與噴嘴相連接的頂蓋，噴頭本體的噴嘴和數(shù)個(gè)液體出口分別與緩沖部的出液端連接。調(diào)節(jié)裝置包括遮擋在數(shù)個(gè)液體出口上方并位于頂蓋下方的遮擋部件和位于緩沖腔內(nèi)的致動(dòng)部件，致動(dòng)部件與遮擋部件聯(lián)動(dòng)。遮擋部件和液體出口之間形成能調(diào)節(jié)的間隙，經(jīng)緩沖部輸出的液體的一部分由噴嘴輸出，另一部分由間隙溢出，致動(dòng)部件根據(jù)輸入至緩沖部的液體的量的大小移動(dòng)，致動(dòng)部件與遮擋部件的聯(lián)動(dòng)調(diào)節(jié)間隙的大小以改變由間隙溢出的液體的量，使得由噴嘴輸出的液體的量維持穩(wěn)定。電極設(shè)置在緩沖腔的內(nèi)壁并靠近緩沖部的出液端。氣泡隔離部件與噴頭本體連接并位于緩沖腔內(nèi)，氣泡隔離部件阻止電極處產(chǎn)生的氣泡進(jìn)入噴頭本體的噴嘴。
[0030]參考圖1所示，揭示了本發(fā)明的噴頭裝置的一實(shí)施例的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，該噴頭裝置包括緩沖部21、噴頭本體22、遮蓋23、擋板24、連接架25、電極31及氣泡隔離部件32。
[0031 ] 緩沖部21設(shè)有緩沖腔211、進(jìn)液端和出液端。噴頭本體22固定在緩沖部21的出液端。結(jié)合圖2至圖4所示，噴頭本體22的中心設(shè)有噴嘴221，根據(jù)不同的需求，噴嘴221的形狀可以為方形、圓形等，在本實(shí)施例中，示例的噴嘴221的形狀為方形。噴頭本體22還設(shè)有數(shù)個(gè)液體出口 222，該數(shù)個(gè)液體出口 222對(duì)稱分布在噴嘴221的周向，該數(shù)個(gè)液體出口222的形狀為扇形。顯然，液體出口 222的形狀并不局限于所示例的扇形。噴頭本體22的噴嘴221和液體出口 222分別與緩沖部21的出液端連接。噴頭本體22還設(shè)有與噴嘴221相連接的頂蓋223。
[0032]遮蓋23設(shè)置在噴頭本體22的數(shù)個(gè)液體出口 222的上方并遮擋住該數(shù)個(gè)液體出口222，遮蓋23位于頂蓋223的下方。結(jié)合圖5和圖6所示，圖5和圖6分別揭示了本發(fā)明的噴頭裝置的遮蓋的俯視圖和剖視圖。在一個(gè)實(shí)施例中，遮蓋23的中心設(shè)有通孔231。遮