专利摘要

本发明涉及半导体制造设备技术领域，公开了用于马兰戈尼干燥的喷嘴及晶圆后处理装置，其中喷嘴包括设于喷嘴内部的用于气体流通的腔室和包围腔室的喷嘴壁；腔室贯通位于喷嘴两端的进气口和出气口，腔室包括窄径腔、第一过渡腔和宽径腔，窄径腔连通进气口，宽径腔连通出气口，第一过渡腔连接在窄径腔和宽径腔之间以实现贯通，窄径腔的平均内径小于宽径腔的平均内径，第一过渡腔的内径沿进气口至出气口的方向逐渐增大；晶圆后处理装置包括：晶圆支撑组件，用于支撑晶圆并带动晶圆运动；晶圆清洗模块，用于使用清洗液对晶圆表面进行清洗；晶圆干燥模块，其包括上述喷嘴。

权利要求

1.一种用于马兰戈尼干燥的喷嘴，其特征在于，包括设于所述喷嘴内部的用于气体流通的腔室和包围所述腔室的喷嘴壁；

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，所述窄径腔连通所述进气口，所述宽径腔连通所述出气口，所述第一过渡腔连接在窄径腔和宽径腔之间以实现贯通，所述窄径腔的平均内径小于所述宽径腔的平均内径并且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，以对流经所述喷嘴的气体进行整束并使其减速；

所述宽径腔为圆柱状，宽径腔的内侧壁与喷嘴中轴线平行；

并且，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°。

2.如权利要求1所述的喷嘴，其特征在于，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。

3.如权利要求1所述的喷嘴，其特征在于，所述第一过渡腔的起始点与终点的连线与喷嘴中轴线之间的夹角为10°至80°。

4.如权利要求1至3中任一项所述的喷嘴，其特征在于，所述腔室还包括进气腔和第二过渡腔，所述进气腔和第二过渡腔依次连接在所述进气口和窄径腔之间，所述进气腔的平均内径大于所述窄径腔的平均内径，所述第二过渡腔的内径沿进气口至出气口的方向逐渐减小。

5.如权利要求4所述的喷嘴，其特征在于，所述第二过渡腔为截锥状，第二过渡腔的轴与喷嘴中轴线重合，第二过渡腔的母线与喷嘴中轴线之间的夹角为10°至80° 。

6.一种晶圆后处理装置，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；

所述供给臂可平行于晶圆平面摆动并经由设置于其自由端处的喷嘴组件将流体供应至晶圆上；

所述喷嘴组件包括具有喷嘴的第一喷嘴臂和第二喷嘴臂，所述第一喷嘴臂和第二喷嘴臂沿所述供给臂延长，可旋转地固定配置于所述供给臂的自由端；所述第一喷嘴臂位于第二喷嘴臂下方，所述第一喷嘴臂具有一个喷嘴并且第二喷嘴臂具有两个喷嘴；并且所述第二喷嘴臂的喷嘴中的至少一个形成为如权利要求1-5中任一项所述的喷嘴。

7.如权利要求6所述的晶圆后处理装置，其特征在于，所述第二喷嘴臂的喷嘴设置成朝所述驱动机构的转动方向回勾或前探倾斜。

8.如权利要求7所述的晶圆后处理装置，其特征在于，所述第二喷嘴臂的喷嘴设置成与所述第二喷嘴臂的轴线呈0°至85°的夹角。

9.如权利要求8所述的晶圆后处理装置，其特征在于，所述第二喷嘴臂的喷嘴设置成与所述第二喷嘴臂的轴线呈10°至50°的夹角。

10.如权利要求6至9中任一项所述的晶圆后处理装置，其特征在于，所述第一喷嘴臂相对于使其喷嘴垂直于晶圆所在平面的定向绕其轴线朝下倾斜0°至50°。

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造设备领域，特别是涉及用于马兰戈尼干燥的喷嘴及晶圆后处理装置。

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后处理装置干燥作业效果差的问题。

发明内容

本发明实施例提供了用于马兰戈尼干燥的喷嘴及晶圆后处理装置，旨在一定程度上部分地解决现有技术中存在的技术问题之一。

本发明实施例的第一方面提供了一种用于马兰戈尼干燥的喷嘴，包括设于所述喷嘴内部的用于气体流通的腔室和包围所述腔室的喷嘴壁；

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，所述窄径腔连通所述进气口，所述宽径腔连通所述出气口，所述第一过渡腔连接在窄径腔和宽径腔之间以实现贯通，所述窄径腔的平均内径小于所述宽径腔的平均内径并且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；所述宽径腔为圆柱状，宽径腔的内侧壁与喷嘴中轴线平行；并且，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。

优选的，所述腔室还包括进气腔和第二过渡腔，所述进气腔和第二过渡腔依次连接在所述进气口和窄径腔之间，所述进气腔的平均内径大于所述窄径腔的平均内径，所述第二过渡腔的内径沿进气口至出气口的方向逐渐减小。

优选的，所述第二过渡腔为截锥状，第二过渡腔的轴与喷嘴中轴线重合，第二过渡腔的母线与喷嘴中轴线之间的夹角为10°至80° 。

此外，根据本发明的另一个方面，还提供了一种晶圆后处理装置，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；所述供给臂可平行于晶圆平面摆动并经由设置于其自由端处的喷嘴组件将流体供应至晶圆上；所述喷嘴组件包括具有喷嘴的第一喷嘴臂和第二喷嘴臂，所述第一喷嘴臂和第二喷嘴臂沿所述供给臂延长，可旋转地固定配置于所述供给臂的自由端；所述第一喷嘴臂位于第二喷嘴臂下方，所述第一喷嘴臂具有一个喷嘴并且第二喷嘴臂具有两个喷嘴；并且所述第二喷嘴臂的喷嘴中的至少一个形成为如上所述的喷嘴。

优选的，所述第二喷嘴臂的喷嘴设置成朝所述驱动机构的转动方向回勾或前探倾斜。

优选的，所述第二喷嘴臂的喷嘴设置成与所述第二喷嘴臂的轴线呈0°至85°的夹角。

优选的，所述第二喷嘴臂的喷嘴设置成与所述第二喷嘴臂的轴线呈10°至50°的夹角。

优选的，所述第一喷嘴臂相对于使其喷嘴垂直于晶圆所在平面的定向绕其轴线朝下倾斜0°至50°。

本发明实施例的有益效果包括：能够减少喷嘴喷射的干燥气体与周围环境气体的掺混，使得到达晶圆表面的干燥气体所含的表面活性物质的浓度仍维持在较高水平，还可以使干燥气流喷射到晶圆表面上时的速度较低，能有效降低气流冲击对马兰戈尼干燥过程的干扰，提升了干燥工艺效果。

附图说明

通过结合以下附图所作的详细描述，本发明的优点将变得更清楚和更容易理解，但这些附图只是示意性的，并不限制本发明的保护范围，其中：

图1为现有技术中的用于马兰戈尼干燥的喷嘴的作业原理示意图；

图2为本发明一实施例提供的喷嘴的结构示意图；

图3为本发明又一实施例提供的喷嘴的结构示意图；

图4为本发明另一实施例提供的喷嘴的结构示意图；

图5为本发明一实施例提供的喷嘴的作业原理示意图；

图6示出了干燥气流的表面活性物质浓度C关于径向距离R的变化曲线；

图7示出了干燥气流速度V关于径向距离R的变化曲线；

图8示出了根据本申请实施例的晶圆后处理装置的立体透视图；

图9示出了根据本申请实施例的晶圆后处理装置的供给臂、第一喷嘴臂、第二喷嘴臂等立体视图；

图10示出了根据本申请实施例的晶圆后处理装置的供给臂、第一喷嘴臂、第二喷嘴臂等立体视图；

图11示出了根据本申请实施例的晶圆后处理装置的第一喷嘴臂及其喷嘴倾斜向下设置以避免其喷射的漂洗液积聚滞留于驱动机构的卡爪的示意图；

图12示出了根据本申请实施例的晶圆后处理装置的作业原理，即示出了根据本申请的马兰戈尼干燥装置作业时如何借助马兰戈尼力与离心力和重力的耦合剥离液膜的；

图13示出了根据本申请实施例的晶圆后处理装置的第二喷嘴臂及其喷嘴倾斜喷射避免残留漂洗液液滴的技术效果的局部放大示意图；

图14更清楚的示出了根据本申请实施例的晶圆后处理装置的第二喷嘴臂及其两个喷嘴回勾倾斜喷射的局部放大示意图；

图15更清楚的示出了根据本申请实施例的晶圆后处理装置在顺时针旋转晶圆时的第二喷嘴臂及其两个喷嘴前探倾斜配置的局部放大示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。此外，还需要说明的是，本申请中使用的例如前、后、上、下、左、右、顶、底、正、背、水平、垂直等表示方位的术语仅仅是为了便于说明，用以帮助对相对位置或方向的理解，并非旨在限制任何装置或结构的取向。此外需要说明的是，“清洗”和“干燥”在本发明中的含义基本相同，清洗作业包含干燥过程，而干燥作业中喷射漂洗液也具有一定的清洗功效，因此在本发明实施例中，“清洗”和“干燥”具有大致等同的含义；此外，在根据本发明实施例的描述中，“腔”、“腔体”、“腔室”等具有大体相同的含义，“腔体”不应理解为具体的物体而应做扩大解释理解为一种对形状的描述。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

图2至图4分别示出了根据本发明的三个实施例提供的用于马兰戈尼干燥的喷嘴1的剖视图。喷嘴1包括设于其内部的用于气体流通的腔室10和包围腔室10的喷嘴壁20。

可以理解的是，图2至图5中剖面为喷嘴的中轴线L所在平面。利用该剖面对喷嘴1进行剖视后，由喷嘴壁20围成的腔室10的内侧壁与该剖面相交形成了多条剖面线。这里定义，腔室10的内径为如图2至图5中所示的上下相对的两条剖面线之间的竖直距离。

在本实施例中，喷嘴1通过中空的腔室10输送干燥气体并喷射至晶圆表面以实现马兰戈尼干燥。干燥气体可以为诸如IPA蒸汽之类的具有表面活性的有机物蒸汽。

图2为本发明的一个实施例提供的一种喷嘴1。

如图2所示，腔室10贯通位于喷嘴1两端的进气口11和出气口12，腔室10包括大体呈直圆柱状的窄径腔13、截锥状的第一过渡腔14和宽径腔15，窄径腔13连通进气口11，宽径腔15连通出气口12，第一过渡腔14连接在窄径腔13和宽径腔15之间以实现贯通，窄径腔13的平均内径小于宽径腔15的平均内径，第一过渡腔14的内径沿进气口11至出气口12的方向逐渐增大。然而，应当理解的是，本发明在此方面不受限制。

在本实施例中，喷嘴1的进气口11为窄径腔13的入口，窄径腔13的出口同轴贯穿连接第一过渡腔14的入口，第一过渡腔14的出口同轴贯穿连接宽径腔15的入口，宽径腔15的出口为喷嘴1的出气口12，并且窄径腔13、第一过渡腔14和宽径腔15一体形成为贯穿式的整体结构。然而，应当理解的是，本发明在此方面不受限制，换言之，窄径腔13、第一过渡腔14和宽径腔15可选择地形成为不同轴或者不关于喷嘴1的中轴线对称。然而，应当理解的是，本发明在此方面不受限制。

作为一种实施方式，进一步的，窄径腔13的内侧壁与剖面的相交线即窄径腔13的剖面线可以与喷嘴中轴线L平行或者不平行，优选为平行，即窄径腔13为直圆柱状。窄径腔13的平均内径为其上下两条剖面线沿垂直于喷嘴中轴线L方向的距离的均值。当窄径腔13的两条剖面线平行时，其平均内径即为两剖面线的垂直距离。

作为一种实施方式，第一过渡腔14为截锥状，第一过渡腔14的轴线与喷嘴1的中轴线L重合，第一过渡腔14的母线与喷嘴中轴线L之间的夹角 满足 。第一过渡腔14的母线也就是图2中所示的第一过渡腔14的两条倾斜的剖面线。然而，应当理解的是，本发明在此方面不受限制。

作为一种实施方式，宽径腔15大体呈直圆柱状，其平均内径为该圆柱体的直径，宽径腔15的内侧壁与喷嘴中轴线L平行。

本实施例中，喷嘴1内的通气腔室10采用由窄到宽的方式配置，可以使干燥气体喷射到晶圆表面时的速度较低，能有效降低气流冲击对马兰戈尼干燥过程的干扰，提升干燥工艺效果；具体而言，干燥气体需温和的喷射至晶圆表面液流膜区域的上部三相接触线处，过强的气流影响三相接触线的稳定性甚至造成液流膜的破裂，进而可能诱发水痕缺陷。然而，应当理解的是，本发明在此方面不受限制。

图3为本发明的另一个实施例提供的一种喷嘴1，即喷嘴1的一种变体。

如图3所示，腔室10还包括进气腔16和第二过渡腔17，进气腔16和第二过渡腔17依次连接在进气口11和窄径腔13之间，进气腔16的平均内径大于窄径腔13的平均内径，第二过渡腔17的内径沿进气口11至出气口12的方向逐渐减小。然而，应当理解的是，本发明在此方面不受限制。

在本实施例中，喷嘴1的进气口11为进气腔16的入口，然后按照由进气口11至出气口12的方向，进气腔16依次与第二过渡腔17、窄径腔13、第一过渡腔14和宽径腔15连接，喷嘴1的出气口12为宽径腔15的出口。进气腔16、第二过渡腔17、窄径腔13、第一过渡腔14和宽径腔15形成为贯穿式的整体结构。然而，应当理解的是，本发明在此方面不受限制。

作为一种实施方式，进气腔16的内侧壁与剖面的相交线，即进气腔16的剖面线，可以与喷嘴1的中轴线L平行或者不平行并优选为平行，即进气腔16大体呈直圆柱状。进气腔16的平均内径为其上下两条剖面线沿垂直于喷嘴1的中轴线L方向的距离的均值。当进气腔16的两条剖面线平行时，其平均内径即为两剖面线之间的垂直距离。然而，应当理解的是，本发明在此方面不受限制。

进一步的，进气腔16的作用是接受来路气流，其平均内径范围为2-20mm，其长度范围为1-20mm，第二过渡腔17的作用实现流速过渡，但因为离出口远，没有第一过渡腔14的作用重要，其长度范围：1-30mm。然而，应当理解的是，本发明在此方面不受限制。

作为一种实施方式，第二过渡腔17形成为截锥状，第二过渡腔17的轴线与喷嘴1的中轴线L重合，第二过渡腔17的母线与喷嘴1的中轴线L之间的夹角 满足 。第二过渡腔17的母线也就是图3中所示的第二过渡腔17的上、下两条倾斜的剖面线；类似的，如图3所示，该实施例中的第一过渡腔14亦形成为截锥状，其窄口一体连接于窄径腔13且其宽口一体连接于宽径腔15。然而，应当理解的是，本发明在此方面不受限制。

图4为本发明的又一个实施例所提供的一种喷嘴1的可替换变体。

如图4所示，第一过渡腔14包括至少两个阶梯腔体段，其中，相邻的两个阶梯状的腔体的内侧壁与喷嘴中轴线L的夹角不相同，即不同的腔体的母线倾斜度不同。阶梯状的腔体可以有两种形式，一种为从喷嘴1的气体入口至气体出口的过渡腔的内径逐渐增大的扩张状腔体141，另一种为内径保持不变的直线状腔体142。第一过渡腔14至少由一个扩张段141和一个平行段142组成，并且扩张段141和平行段142可形成为交替连接。在图4中示出了第一过渡腔14包括五个阶梯段，其中3个扩张状腔体141和2个直线状腔体142。可以理解的是，图4仅是一种非限制性的具体示例，第一过渡腔14中阶梯状腔体的数量可以为大于1的任何自然数，只需使第一过渡腔14满足在趋势上沿进气口11至出气口12的方向逐渐张大即可，应当理解的是，本发明在此方面不受限制。

如图4所示，第一过渡腔14的剖面线的起始点与终点之间的连线与喷嘴中轴线L之间的夹角 满足 ，其中，第一过渡腔14的剖面线为利用喷嘴中轴线L所在剖面对喷嘴1进行剖切后由第一过渡腔14的内侧壁与该剖面相交形成的多段线，其中每条线段(即每个或每段扩张状的腔体141的母线)与喷嘴1的中轴线的夹角之间的角度与第一过渡腔14的剖面线的起始点与终点之间的连线与喷嘴中轴线L之间的夹角不同。需要特别说明的是，尽管上述截锥状的腔体与直线圆柱状的腔体之间的连接存在棱边，换言之，从剖面图来看，它们的母线之间并非是光滑连接的，但实际上，它们的母线，即代表其内表面的轮廓线，之间并可以是光滑连续过渡的。然而，应当理解的是，本发明在此方面不受限制。

本实施例中，第一过渡腔14的剖面轮廓采用了阶梯式，使得喷嘴1能够进一步增强防止环境气体倒灌的能力。

下面以图3中示出的喷嘴1为例说明本发明的技术效果。

通过比较图1和图5，可以看出图5中的喷嘴1形式能够减少喷嘴1喷射的干燥气体与周围环境气体的掺混。这是因为，在图2至图4示出的本发明公开的喷嘴1通过腔室10内径从窄径腔13到宽径腔15逐渐增大，使得气流速度在到达出气口12时已经降至较低水平，较低的气体出射速度能降低射出的气体柱与周周空气之间的压强梯度，有效减少喷嘴1所喷射的干燥气体与周围环境气体的掺混，同时，由于设置了宽径腔15，可以进一步抑制周围环境气体流入喷嘴1内发生掺混，需要注意的是，宽径腔15的沿喷嘴1的轴线方向的长度应不小于1mm，并优选设置为1.5至3.5mm并且其直径应为2mm至20mm，并且直径优选设置为4mm至10mm，以保证喷射至晶圆表面的干燥气体能够与足够的三相接触线接触。

进一步的，窄径腔13的作用在于对来路气流起到整束(调整流速、流向)作用，因内径较小，单位长度的窄径腔13腔对流体的阻力较大，通常不宜过长，平均内径范围：1-6mm，长度范围：1-15mm，并且长度优选为2-5mm；第一过渡腔14的作用实现流速平稳过渡，不宜太短，长度范围为5-30mm，并且优选为10-25mm；宽径腔15的作用是抑制空气倒灌，平均内径要比窄径腔13的大，但其平均内径至少比窄径腔13大2mm，并优选比窄径腔13大4-16mm。然而，应当理解的是，本发明在此方面不受限制。

需要说明的是，如前所述，鉴于根据本发明的整束喷嘴和马兰戈尼干燥装置用于晶圆的干燥，其对洁净度要求极高，因此要求所述喷嘴处不能聚集污染物更不能产生结晶物或金属离子污染，优选的是根据本文上下文描述的喷嘴均由诸如PPS(聚苯硫醚)、PEEK(聚醚醚酮)、PVC(聚氯乙烯)等工程塑料或塑胶材料制成，并且在其内部腔体的表面涂覆一层由诸如派瑞林或特氟龙形成的疏水涂层，优选的，在整个喷嘴的全部内表面和外表面都涂覆有所述疏水涂层，以便于对根据本发明的整束喷嘴进行清洁维保作业。

这里定义，如图5所示，喷嘴中心落点 是喷嘴中轴线L延长线和晶圆表面的交点。在喷嘴中心落点 附近的气相区域取一始自该中心落点 的径向线段 作为参考区域进行测量，径向线段 上的测量点距中心落点 的径向距离以R表示。下面阐述根据本发明实施例的喷嘴1的显著的技术效果和技术进步。

图6示出了干燥气流的表面活性物质浓度C关于径向距离R的变化曲线，通过实验得到径向线段 上各个测量点处的干燥气流的表面活性物质浓度C分布。图7示出了干燥气流速度V关于径向距离R的变化曲线，通过实验测量得到各个测量点处的干燥气流速度V。在图6和图7中，实线为根据本发明实施例的喷嘴1的相应实验数据，虚线为现有技术的喷嘴在进行同样的马兰戈尼干燥作业的相应实验数据。

由图6和图7可知，根据本发明实施例的喷嘴1相比现有喷嘴的技术效果改进包括：在同样的输入输出条件下，经新型喷嘴1出气口12喷射到晶圆表面的干燥气流所含的表面活性物质浓度C明显提高，并且喷射到晶圆表面的干燥气流速度V降低。

同样的输入输出条件是指：在喷嘴进气口通入流量相同和气体组分浓度相同的来路气流，且喷嘴到晶圆距离相同。

综上所述，在本发明实施例中，窄径腔13对通入进气口11的来路气流起到整流作用，干燥气体流过窄径腔13内的速度较高，然后由于窄径腔13距离出气口12有一定距离，并且腔室10内径从窄径腔13到宽径腔15是逐渐增大的，气流速度在到达出气口12时已经降至较低水平，较低的气体出射速度能有效减少喷嘴喷射的干燥气体与周围环境气体的掺混，同时，由于设置了宽径腔15可以进一步抑制周围环境气体流入喷嘴内发生掺混，从而使得到达晶圆表面的干燥气体所含的表面活性物质的浓度仍维持在较高水平。进一步地，采用本发明中公开的新型喷嘴可以使干燥气流喷射到晶圆表面上时的速度较低，能有效改善气流冲击对晶圆表面的液流膜的完整性的影响，提升干燥工艺效果。

根据本发明的另一个方面，如图8所示，还提供了一种用于马兰戈尼干燥的晶圆后处理装置91，包括：箱体910和设置于箱体910中的驱动机构920、供给臂930、转轴件940等，还包括设置于箱体910底部的电机组件950，其中，驱动机构920具有多个卡爪921以固持晶圆W并带动晶圆W在箱体910内水平地、竖直地、或倾斜地旋转，供给臂930在电机组件950的驱动下在平行于晶圆W所在平面(简称“晶圆平面”)的平面内摆动并且供给臂930在其自由端配置有喷嘴组件93，使得可以经由随供给臂30移动的喷嘴组件93将流体供应至旋转的晶圆W的全局表面。

需要说明的是，本申请的具体实施方式和具体实施例都是在根据本申请的马兰戈尼干燥装置处于静止的非作业状态下进行描述和说明的，在该状态下，供给臂930一般处于水平位置，但这并非意味着根据本申请实施例的马兰戈尼干燥装置91是不能作业的，也不意味着供给臂930是固定不可动的。

如图8和9所示，为借助离心力和马兰戈尼效应(Marangoni Effect)实现对晶圆W的干燥，将喷射至晶圆W表面的漂洗液彻底剥离以实现晶圆的彻底干燥，喷嘴组件93构造成包括第一喷嘴臂931和第二喷嘴臂932，其中，第一喷嘴臂931和第二喷嘴臂932的轴线彼此平行并且都垂直于转轴件940的轴线，第一喷嘴臂931的端部(靠近自由端处)配置有朝晶圆所在平面喷射的一个喷嘴9311，第二喷嘴臂932的端部(靠近自由端处)配置有朝晶圆所在平面喷射的至少一个喷嘴9321，本实施方式中以两个喷嘴9321为例(图9中只能看到一个)，并且第一喷嘴臂931设置于第二喷嘴臂932的下方，使得当供给臂930处于非竖直状态时第一喷嘴臂931的喷嘴9311配置于第二喷嘴臂932的喷嘴9321下方。然而，应该理解的是，本申请在此方面不受限制，换言之，尽管此处以竖直状态的晶圆和驱动装置来描述根据本申请实施例的马兰戈尼干燥装置91，但该干燥装置91在作业过程中也可以使晶圆W处于水平或倾斜状态。

为了将流体供应至晶圆W的全部表面，喷嘴9311设置成在随供给臂930和第一喷嘴臂931运动过程中可以掠过晶圆的圆心O，换言之，供给臂930与第一喷嘴臂931的长度之和应大于100mm并优选大于150mm，即从垂直于晶圆所在平面的方向来看，可以在移动过程中经过晶圆的圆心(中心点处)，从而可以结合晶圆W的旋转运动和供给臂930的摆动使喷嘴9311将流体供应至晶圆一侧的除卡爪所覆盖的部位以外的全局表面。

如图8至图10所示，根据本申请的马兰戈尼干燥装置91在作业过程中，供给臂930在转轴组件940的驱动下绕一位于驱动机构920径向外侧的垂直于晶圆W所在平面的轴线(即转轴组件940的转轴的轴线)摆动。第一喷嘴臂931形成为L形弯折状，即具有平行于供给臂930延伸的长直的主臂部931M和垂直于主臂部931M的大体朝晶圆W所在平面弯折的弯折部931S，形成竖直圆柱状的喷嘴9311朝晶圆W所在平面设置于弯折部931S靠近晶圆所在平面的端部以朝晶圆表面喷射去诸如离子水(DIW，deionized water)或含有去离子水的漂洗液；类似的，第二喷嘴臂932形成为L形弯折状，即具有平行于供给臂930延伸的长直的主臂部932M和朝晶圆所在平面配置的喷嘴安装部932S，两个喷嘴9321朝晶圆W所在平面设置于喷嘴安装部932S靠近晶圆W所在平面的端部以朝晶圆表面喷射含有表面活性成分的干燥气体，例如含有异丙醇和氮气的混合气体(IPA/N2)，其中所述表面成分为异丙醇。然而，应该理解的是，本申请在此方面不受限制，即所述喷嘴9321和9311可以不通过弯折部931S、喷嘴安装部932S而直接安装连接于第一喷嘴臂931和第二喷嘴臂932，甚至于直接安装连接于供给臂930。

如图10所示，经由第一喷嘴臂931的喷嘴9311喷射至晶圆W表面的漂洗液由于重力和离心力的作用会散布形成近似螺旋状的非对称三角形的液流膜9300，该液流膜9300由漂洗液在晶圆表面的落点作为起点逐渐向晶圆旋转的方向向下扩展分散开，并且与空气和晶圆W形成三相交界的边界线(简称三相交界线，即固液气，即晶圆、漂洗液、空气三相)，具体而言，包括上部三相交界线、右侧的端部三相交界线和下部三相交界线，所述上部三相交界线、端部三相交界线、下部三相交界线连接起来限定了液流膜9300的区域。

需要注意的是，如图9和10所示，尽管长直形圆柱状的管状的喷嘴9311的轴线垂直于第一喷嘴臂931的主臂部931M，但喷嘴9311并非直接朝垂直于晶圆W所在的平面(简称“晶圆平面”)喷射，而是随主臂部931M一起绕主臂部931M的轴线转动，向下方(右下方)倾斜一角度α；换言之，第一喷嘴臂931可转动的固定安装于供给臂930的自由端，使得可以通过转动调整第一喷嘴臂931来调节第一喷嘴臂的喷嘴9311相对于晶圆W的法线方向的喷射角度。

此外，第一喷嘴臂931的喷嘴9311形成为直径不大于1mm的圆柱状喷嘴，以在漂洗液以特定流量供给至旋转的晶圆表面时避免喷射速率过大造成溅射或反溅影响干燥效果，实际上，该喷嘴的直径也不能过大，例如不能大于5mm，原因在于晶圆制造厂中的供给压力是特定的并且喷嘴与晶圆之间存在一定距离，当喷嘴直径过大时难以保证可以将漂洗液以直线状态喷射至晶圆表面，甚至导致部分漂洗液无法喷射至晶圆表面。因此，优选的，第一喷嘴臂931的喷嘴9311形成为直径为1mm至3mm的圆柱状喷嘴。

进一步，第一喷嘴臂931可设置成沿其自身轴线向下旋转0°至50°以使其上的第一喷嘴9311相对于晶圆W的表面斜向喷射漂洗液，并且优选向下倾斜15°至45°，使得喷嘴9311能够相对于晶圆所在平面朝远离晶圆中心的方向斜向地喷射漂洗液液体，从而增大喷嘴9311所喷射的液体柱与晶圆W的表面的接触面积，使得漂洗液的液柱和晶圆的碰撞地更柔和，减少喷射所引起的液体反溅对晶圆W造成二次污染，使喷嘴9311所喷射的液体能够更有效的在晶圆表面形成连续、稳定且完整的液流膜9300，进而为后续的基于马兰戈尼效应的液膜剥离创造更有利的条件。相反，如果液流膜9300形成为分散的块状区域或者由于反溅、溅射形成为点状的散开的区域，就难以实现接下来描述的马兰戈尼整体液膜剥离作业，无法实现晶圆干燥，特别是对于诸如疏水性表面而言，这一点显得尤为重要。实际上，第一喷嘴臂931向下旋转倾斜的角度与晶圆表面的疏水性成正比，即晶圆表面的疏水性越强，则第一喷嘴臂931向下旋转倾斜的角度应越接近45度，甚至优选接近50度；并且由于晶圆表面是光洁的致密镜面表面，因此，第一喷嘴臂931向下旋转倾斜的角度应不小于5°。容易理解的是，斜向地喷射液体能够增大所述接触面积是因为液体柱的斜截面的面积大于其正截面的面积从而降低所喷射的漂洗液的液体柱的单位截面区域的接触力。

此外，根据本申请实施例的马兰戈尼干燥装置91作业过程中，按照如图8所示的方向看去，晶圆W是按顺时针方向旋转的；实际上晶圆可沿顺时针方向旋转或沿逆时针旋转；在图8-10中，斜向喷射的液体的速度方向与晶圆运动的速度方向存在沿晶圆的半径向外和向下的重合分量，从而进一步减少了垂直或逆向喷射可能引起的溅射。然而，应该理解的是，本申请在此方面不受限制。

上述斜向喷射的另一有益效果在于，如图11所示，喷嘴9311朝驱动机构920的卡爪921处垂直喷射漂洗液液体时，漂洗液的液流会垂直喷射到卡爪921的上表面而难以冲刷卡爪921与晶圆的卡合处的杂质或液体，容易在晶圆W干燥后产生残留液痕，而斜向喷射的喷嘴9311可以更有效的冲刷卡爪921与晶圆的卡合处使得其中的液体不断换新，避免长时间残留的液体与空气反应残留液痕(water mark)；并且由于喷嘴9311斜向喷射出的液流具有远离晶圆W旋转中心O(即晶圆的圆心)的速度分量，当漂洗液的液流和卡爪921发生碰撞时，碰撞产生的液滴有更大的概率或更容易朝远离晶圆的圆心O的方向运动，降低了液滴朝旋转中心O方向运动对已干燥区域造成回溅(反溅/返溅)造成二次污染的可能。

接下来，说明如何通过将上述液流膜剥离以实现晶圆干燥。技术上而言，需要借助第二喷嘴臂932上的喷嘴9321，利用马兰戈尼效应将喷嘴9311喷射至晶圆W表面的液体所形成的液流膜9300剥离晶圆表面从而完成对其表面的干燥。

如图10和12所示，为利用马兰戈尼效应干燥晶圆，第一喷嘴臂931的喷嘴9311喷射诸如去离子水DIW之类的漂洗液至晶圆上，同时第二喷嘴臂932的喷嘴9321喷射干燥气体至晶圆上的液流膜9300的上部三相交界线处，干燥气体形成为一种至少包含诸如异丙醇(IPA, iso-Propyl alcohol)之类的可降低漂洗液表面张力的表面活性物质的混合物。然而，应该理解的是，本申请在此方面不受限制，具体而言，所述漂洗液中去离子水DIW的含量无论按质量计算还是按照摩尔比均不少于90%，可选择或可替换的，所述可降低漂洗液表面张力的表面活性物质还包括：双丙酮醇、乙二醇乙醚、1-甲氧基-2-丙醇、2-丙醇丙酮、乙酸丁酯等。

进一步，喷射至晶圆W上的漂洗液在晶圆W的旋转作用下，会形成从漂洗液在晶圆上的落点附近开始的螺旋向晶圆边沿扩展的大体上形如三角形的液流膜9300，液流膜9300的边沿和环境气相、晶圆固相形成“液-气-固”三相接触线。以液流膜9300的离晶圆旋转中心O(晶圆的圆心)最近的点Q分界可把液流膜9300边沿处的三相接触线分成两段，即图中旋转中心O侧的三相接触线，和晶圆边沿侧的三相接触线。

配置于第一喷嘴臂931上方的、绕供给臂930的轴线向下倾斜固定安装的第二喷嘴臂932的喷嘴9321可将所述干燥气体朝斜下方喷射覆盖液流膜9300的靠近所述晶圆旋转中心O一侧的三相接触线的一部分，具体而言，覆盖该段三相接触线自起点Q延伸10mm至200mm的长度并尽可能覆盖更长的长度，所述起点Q即为液流膜9300的区域中离晶圆的中心O最近的点。然而，应该理解的是，本申请在此方面不受限制。

从技术角度来讲，干燥气体中的表面活性物质快速溶解于液流膜9300，旋转中心O一侧的三相接触线处的液流膜9300的液体会溶解更多表面活性物质，导致旋转中心O侧的表面张力降低，从而在液流膜9300中形成从旋转中心O至晶圆边缘的表面张力梯度，表面张力梯度对应产生的马兰戈尼应力F2的方向指向晶圆的下方边沿，漂洗液流在马兰戈尼应力F2、离心力F1和重力的共同作用下随供给臂930朝晶圆边沿方向扫动而同时移向晶圆的下方边沿，旋转中心O侧的三相接触线扫过的晶圆表面区域逐渐向晶圆的下方边沿移动直至脱离晶圆的表面即实现了晶圆的干燥作业。为了让第二喷嘴臂932的喷嘴9321所喷射的干燥气体能够以扩口状尽量多的覆盖上部上相交界线(即晶圆中心侧的三相交界线)，第二喷嘴臂932的喷嘴9321的直径一般设置为2mm至20mm，并且优选设置为4mm至10mm，并且应至少为所述第一喷嘴臂931的喷嘴9311的直径的2倍以上。然而，应该理解的是，本申请在此方面不受限制。

进一步，卡爪921，特别是卡爪921的靠近晶圆W的中心的内侧面，在一定程度上阻挡了漂洗液的离心运动，从而造成了漂洗液残留的风险，影响卡爪921附近的干燥效果。为此，如图9、图13和图14所示，将第二喷嘴臂932设置成沿供给臂930的轴线(即第二喷嘴臂932)向下倾斜β角固定的同时，将第二喷嘴臂932的喷嘴9321设置成朝第二喷嘴臂932延伸的后方斜倾(即向回勾)倾斜喷射，使干燥气体喷嘴可以朝图示的供给臂930的旋转轴线方向回扫。具体而言，对于具有两个喷嘴9321的第二喷嘴臂932而言，可以通过设置两个回勾倾斜的喷嘴安装部932S来实现使得喷嘴9321回勾倾斜设置的目的；可替换的，也可以不设置或者设置垂直于第二喷嘴臂921的喷嘴安装部932S，通过倾斜设置的圆柱状直线或弯曲的喷嘴9321来实现使喷嘴9321回勾倾斜喷射的目的；进一步的，第二喷嘴臂的两个喷嘴9321的回勾倾斜角度θ1和θ2可以是相同的也可以是不同的；如果是一个喷嘴9321，或者两个喷嘴9321的回勾倾斜角度相同，则统称为θ。然而，应该理解的是，本申请在此方面不受限制。

需要指出的是是，可选的，外观大体上形成为圆柱状的喷嘴9321可形成为上述如图2-4中所示的任一种用于马兰戈尼干燥的喷嘴1，以尽量减少环境气体的混入干燥气体并保证液流膜9300的完整性，从而改善干燥效果。

β角和θ角的配置，使干燥气体喷嘴9321可以朝图13和图14所示的方向喷射吹扫，给漂洗液提供了沿卡爪921的内侧面(即卡爪的靠近晶圆中心的内表面)垂直于晶圆向晶圆表面外的切向力和如图13所示的漂洗液液滴移动方向的向左的切向力的合力，使残留的漂洗液的液滴更容易脱离卡爪内沿，防止产生漂洗液残留或者液痕。然而，应该理解的是，本申请在此方面不受限制。

具体而言，第二喷嘴臂932配置成倾斜β角固定安装可以为漂洗液提供向前(即垂直于晶圆向外)的切向吹扫力有助于漂洗液脱离晶圆和卡爪，喷嘴9321倾斜θ角可以为漂洗液提供向左的切向力有助于漂洗液脱离晶圆W和卡爪921；其次，β角和θ角的配置使得干燥气体与晶圆之间的接触面有所扩大，有利于使干燥气体覆盖所述三相接触线更多的长度从而改善干燥效果；特别是，第二喷嘴臂932倾斜β角设置为干燥气体提供的与离心力和马兰戈尼力同向的向下吹扫力，进一步促进、改善了马兰戈尼干燥剥离液膜的效果。

一般而言，考虑到根据本申请实施例的马兰戈尼干燥装置作业时的转速为60至800转/分钟，优选为80至500转/分钟，一般将β角设置为大于等于10°且小于等于60°，优选将β角设置为大于等于20°且小于等于50°以保证干燥气体能够充分与液流膜9300的上部三相交界线融合产生足够大的马兰戈尼力。

需要说明的是，第二喷嘴臂932的喷嘴9321也可以配置成朝第二喷嘴臂932延伸的方向(即延伸的前方)前探地倾斜θ角，这主要取决于根据本申请实施例的马兰戈尼干燥装置作业时晶圆的旋转方向，使得喷嘴9321朝经过第二喷嘴臂932的轴线与且垂直于晶圆所在平面内以晶圆法线方向为参考线的方向前探倾斜θ角，其中，θ大于等于-85°且小于等于85°，换言之，当第二喷嘴臂932的喷嘴9321设置成回勾倾斜时，与第二喷嘴臂932的轴线呈0°至85°的夹角，当第二喷嘴臂932的喷嘴9321设置成前探倾斜时，与第二喷嘴臂932的轴线呈0°至-85°的夹角；当晶圆如图5所示顺时针旋转时θ为正；相反的，当晶圆逆时针旋转时，θ为负值，此时，第二喷嘴臂932的喷嘴9321沿第二喷嘴臂的轴向向前探出(前探)延伸的方向如图15所示那样倾斜而非回勾。优选的，θ配置成大于等于-50°且小于等于50°；并且视具体工况可以进一步优选设置为10°至50°或-10°至-50°，然而，应该理解的是，本申请在此方面不受限制。

本说明书的附图为示意图，辅助说明本发明的构思，示意性地表示各部分的形状及其相互关系。应当理解的是，为了便于清楚地表现出本发明实施例的各部件的结构，各附图之间并未按照相同的比例绘制，相同的参考标记用于表示附图中相同的部分。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

用于马兰戈尼干燥的喷嘴及晶圆后处理装置专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。