[发明专利]晶圆加工装置

说明书

本发明揭示了一种晶圆加工装置，包括：壁向外凸伸形成台阶部的腔体。竖直夹持晶圆的晶圆夹盘。具有旋转端与末端的第一旋转摆臂，旋转端设置在腔体的台阶部上，第一旋转摆臂绕旋转端在竖直平面内转动。设置在第一旋转摆臂的末端的第一喷嘴，第一喷嘴向晶圆的待加工面喷射电解液。具有旋转端与末端的第二旋转摆，旋转端设置在腔体的台阶部上，第二旋转摆臂绕旋转端在竖直平面内转动。设置在第二旋转摆臂的末端的第二喷嘴，第二喷嘴向晶圆的待加工面的边缘部喷射电解液。电源分别与第一喷嘴及第二喷嘴电连接以使电解液带电荷。驱动器与晶圆夹盘连接，驱动器驱动晶圆夹盘沿晶圆夹盘的中心轴上升或下降或绕晶圆夹盘的中心轴旋转。

技术领域

本发明涉及半导体器件制造领域，尤其涉及一种晶圆加工装置。

背景技术

半导体器件是利用许多不同的处理步骤制造或加工在半导体晶圆上，由此而形成一些晶体管和互连元件。为了将与该半导体晶圆相关的晶体管接线端在电路上相互连接起来，需要在作为半导体器件组成部分的介电材料中制出导电的沟道、通路或类似结构。沟道和通路在晶体管、半导体器件的内部电路以及半导体器件的外部电路之间传输电信号和电能。

在制出互连元件的过程中，半导体晶圆要经受例如，掩模、蚀刻以及淀积处理，由此来形成半导体器件所需的电子电路。尤其是，可执行多次掩模和蚀刻步骤来在半导体晶圆上的介电层中制出由凹陷区域组成的布图，这些凹陷区域作为形成电路互连线的沟道和通路。然后，可执行一淀积过程来在半导体晶圆上沉积一金属层，由此在沟道和通路内都淀积了金属，而且在半导体晶圆的非凹陷区域上也淀积了金属层。为了隔离开各条互连线，要将淀积在半导体晶圆非凹陷区域上的金属层去除。

将淀积在半导体晶圆介电层上非凹陷区域上的金属层去除的常用方法为化学机械抛光（CMP），CMP方法广泛应用于半导体工业中，CMP方法能够抛光和磨平沟道和通路内的金属层以及介电层上非凹陷区域上的金属层。然而，CMP过程中会向半导体晶圆施加较大的机械作用力，该机械作用力会对半导体结构产生不利影响，例如，当铜和低K或超低K介电质材料应用于半导体结构中时，较大的机械作用力可能会使半导体结构产生分层、碟凹、翘曲和刮擦等缺陷。

因而，人们希望开发出新的装置和工艺来对金属层执行淀积和抛光处理。例如，可利用电镀或电化学抛光工艺将金属层淀积到半导体晶圆上或从半导体晶圆上去除，特别是，在电化学抛光过程中，由于只有电解液与金属层接触，因此，电化学抛光能够无机械应力的去除金属层，从而避免由于机械作用力可能产生的技术缺陷。常见的用于电化学抛光和/或电镀的晶圆加工装置主要包括以下构件：夹持晶圆的晶圆夹盘、驱动晶圆夹盘水平移动、竖直移动和旋转的驱动器、布置在晶圆夹盘下方以向晶圆上的金属层喷射电解液的喷嘴、电连接晶圆和喷嘴的电源，其中，电化学抛光时，电源的阳极与晶圆电连接，电源的阴极与喷嘴电连接；电镀时，电源的阳极与喷嘴电连接，电源的阴极与晶圆电连接。这种常见的晶圆加工装置一般仅在晶圆夹盘下方固定设置一个喷嘴，从而导致晶圆加工效率较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种晶圆加工装置，该装置结构紧凑，且能够提高晶圆加工效率。

为实现上述目的，本发明提出的晶圆加工装置，包括：腔体、晶圆夹盘、第一旋转摆臂、第一喷嘴、第二旋转摆臂、第二喷嘴、电源及驱动器。腔体的壁向外凸伸形成台阶部。晶圆夹盘竖直夹持晶圆。第一旋转摆臂具有旋转端和与旋转端相对的末端，第一旋转摆臂的旋转端设置在腔体的台阶部上，第一旋转摆臂能够绕第一旋转摆臂的旋转端在竖直平面内转动。第一喷嘴设置在第一旋转摆臂的末端，第一喷嘴向晶圆的待加工面喷射电解液。第二旋转摆臂具有旋转端和与旋转端相对的末端，第二旋转摆臂的旋转端设置在腔体的台阶部上，第二旋转摆臂能够绕第二旋转摆臂的旋转端在竖直平面内转动。第二喷嘴设置在第二旋转摆臂的末端，第二喷嘴向晶圆的待加工面的边缘部喷射电解液。电源分别与第一喷嘴及第二喷嘴电连接以使电解液带电荷。驱动器与晶圆夹盘连接，驱动器驱动晶圆夹盘沿晶圆夹盘的中心轴上升或下降或绕晶圆夹盘的中心轴旋转。