CN102441843B - 一种cmp机台内置清洗结构及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种CMP机台内置清洗结构及方法。本发明公开了一种CMP机台内置清洗结构及方法，在保证清洗效果的前提下，通过采用不接触晶圆方式对晶片表面进行无直接接触清洗，且同时增加超声波清洗室晶圆清洗位置及干燥室，使得整个清洗系统可以同时清洗两片晶圆，不仅避免对晶圆造成损伤，还不会带来二次污染，且提高了清洗速度，避免了由于清洗速度的原因而对CMP工艺产出率的降低。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种CMP机台内置清洗结构及方法。
背景技术
在半导体集成电路制造过程中，晶片在化学机械研磨机台中经过抛光后，要继续经过一系列的清洗步骤，除去在抛光过程中，晶片表面所残留的研磨液，以及微粒等脏污，用以保证晶片后续加工制造过程中的质量，从而完整的完成了化学业机械研磨的工艺。
常规的晶片清洗步骤一般采用刷洗的方法，待晶片抛光过后，采用刷子配合清洗液在晶片的表面来回擦拭，从而达到清洗的目的。然而在采用刷洗的晶片清洗过程中，我们发现，由于刷子接触晶片给晶片一定的压力，容易造成晶片图案的损伤，特别是随着晶片工艺尺寸的减小，图案的损伤对晶片良率的影响也越来越大。而且由于晶片表面设有的沟槽，很多的微粒都位于沟槽深处，清洗难度较大，且现有的清洗步骤一次一般只能清洗一片晶圆，若机台同时研磨出两片晶圆时，清洗系统就会降低机台的产出率；如日本的Ebara厂商就生产出同时研磨出两片晶圆的机台，但它的清洗系统一次只能清洗一片晶圆，这就大大限制了机台本身的产出率，且其只能清洗晶圆的正面，这样就会造成晶圆背面没有清洗干净可能带来一定的负面影响。
化学机械研磨（chemical mechanical polishing，简称CMP）制程是半导体工艺中的一个步骤，该工艺于90年代前期开始被引入半导体硅晶片工序，从氧化膜等层间绝缘膜开始，推广到聚合硅电极、导通用的钨插塞（W-Plug）、STI（元件分离），而在与器件的高性能画同时引进的铜布线工艺技术方面，现在已经成为关键技术之一。虽然目前有多种平坦化技术，同时很多更为先进的平坦化技术也在研究当中崭露头角，但是CMP已经被证明是目前最佳也是唯一能够实现全局平坦化的技术。
发明内容
本发明公开了一种CMP机台内置清洗结构，其中，包括：
设置在CMP机台内的超声波清洗装置、喷雾清洗装置和干燥装置，超声波清洗装置通过喷雾清洗装置与干燥装置连接；
其中，喷雾清洗装置包含有设置在喷雾清洗室两侧且部分设置在其内的清洗剂喷雾装置，两可旋转固定装置分别对应两清洗剂喷雾装置位置设置在喷雾清洗室内，一部分设置在喷雾清洗室内的惰性气体喷气装置设置在两可旋转固定装置之间。
上述的CMP机台内置清洗结构，其中，超声波清洗装置包含有同时清洗两片晶圆的装置。
上述的CMP机台内置清洗结构，其中，清洗剂喷雾装置包含有设置在喷雾清洗室内的可上下移动的喷雾喷头，设置在喷雾清洗室外的清洗剂入口和气体入口。
上述的CMP机台内置清洗结构，其中，惰性气体喷气装置包含有设置在喷雾清洗室内的双向喷头和设置在喷雾清洗室外的惰性气体进气口。
上述的CMP机台内置清洗结构，其中，超声波清洗装置与晶圆传递装置连接。
本发明还公开了一种CMP机台内置清洗方法，其中，包括以下步骤：
步骤S1：在CMP机台内，将抛光后的两片晶圆经传递装置同时传送至同一超声波清洗室内，采用传统工艺利用清洗剂同时清洗两片晶圆；
步骤S2：将清洗后的两片晶圆分别转移至第一道喷雾清洗室的两旋转固定装置上，利用可上下移动的两喷雾喷头分别向两片晶圆喷洒喷雾清洗剂，同时位于两旋转固定装置中间位置的双向喷头同时向两片晶圆喷洒惰性气体；
步骤S3：将经过喷雾清洗后的两片晶圆转移至第二道喷雾清洗室的两旋转固定装置上，采用相同的条件及步骤，再次对两片晶圆进行喷雾清洗后，转移至干燥室进行干燥处理。
上述的CMP机台内置清洗方法，其中，超声波清洗室、干燥室和第一、二道喷雾清洗室均设置在CMP机台内。
上述的CMP机台内置清洗方法，其中，超声波清洗内设置有同时清洗两片晶圆的装置。
上述的CMP机台内置清洗方法，其中，喷雾清洗室外的两侧设置有清洗剂入口、气体入口和惰性气体进气口。
上述的CMP机台内置清洗方法，其中，清洗剂由去离子水和氨水按一定比例混合而成。
上述的CMP机台内置清洗方法，其中，喷雾清洗剂包含有氨水、氢氟酸、去离子水和双氧水。
上述的CMP机台内置清洗方法，其中，喷雾喷头通过气体入口通入的含有氮气的惰性气体雾化喷雾清洗剂。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明提出一种CMP机台内置清洗结构及方法，在保证清洗效果的前提下，通过采用不接触晶圆方式对晶片表面进行无直接接触清洗，且同时增加超声波清洗室晶圆清洗位置及干燥室，使得整个清洗系统可以同时清洗两片晶圆，不仅避免对晶圆造成损伤，还不会带来二次污染，且提高了清洗速度，避免了由于清洗速度的原因而对CMP工艺产出率的降低。
附图说明
图1为本发明CMP机台内置清洗系统的结构示意图；
图2为本发明中喷雾清洗装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明：
图1为本发明CMP机台内置清洗系统的结构示意图；图2为本发明中喷雾清洗装置的结构示意图。如图1-2所示，在CMP机台内，抛光后的两片晶圆6、7经传递装置同时传送至超声波清洗室1内，由于超声波清洗室1内增加设置了放置一片晶圆的位置，所以能采用传统工艺利用由去离子水和氨水按一定比例混合而成的清洗剂同时清洗两片晶圆6、7。
之后，将清洗后的两片晶圆6、7分别转移并固定在第一道喷雾清洗室2内的旋转固定装置8、9上，且晶圆6、7清洗面分别正对喷雾喷头26、27，然后分别在清洗剂入口24、25通入包含有氨水、氢氟酸（HF）、去离子水和双氧水及工艺特定的一些清洗剂，同时在气体入口22、23通入包含有氮气等的惰性气体以进行雾化处理，通过设置在喷雾清洗室内可上下移动的喷雾喷头26、27将清洗剂无接触的喷洒在晶圆6、7上，以去除晶圆6、7表面残留的研磨液、胃里等脏污；在清洗的同时，通过惰性气体入口28通入惰性气体，并通过设置在旋转固定装置8、9之间的双向喷头29将惰性气体喷洒在晶圆6、7之间，以防止喷头26、27喷出的喷雾污染晶圆6、7远离喷头26、27的一面。由于分别固定在旋转固定装置8、9上的晶圆6、7可以随着固定装置8、9旋转，所以晶圆6、7的两面都可以利用喷雾清洗。
其中，在采用喷雾方式喷洒清洗晶圆6、7时，通过控制喷雾喷头26、27喷出的清洗剂的浓度、速度、方向、流量、时间等参数来调整清洗效果。
最后，将采用喷雾清洗后的晶圆6、7转移至第二喷雾清洗室3内，采用在第一喷雾清洗室2内相同的工艺及其步骤，再次对晶圆6、7进行清洗之后，分别将晶圆6、7转移至干燥室4、5中进行干燥处理。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明提出一种CMP机台内置清洗结构及方法，在保证清洗效果的前提下，通过采用不接触晶圆方式对晶片表面进行无直接接触清洗，且同时增加超声波清洗室晶圆清洗位置及干燥室，使得整个清洗系统可以同时清洗两片晶圆，不仅避免对晶圆造成损伤，还不会带来二次污染，且提高了清洗速度，避免了由于清洗速度的原因而对CMP工艺产出率的降低。
通过说明和附图，给出了具体实施方式的特定结构的典型实施例，基于本发明精神，还可作其他的转换。尽管上述发明提出了现有的较佳实施例，然而，这些内容并不作为局限。
对于本领域的技术人员而言，阅读上述说明后，各种变化和修正无疑将显而易见。因此，所附的权利要求书应看作是涵盖本发明的真实意图和范围的全部变化和修正。在权利要求书范围内任何和所有等价的范围与内容，都应认为仍属本发明的意图和范围内。
Claims (8)
1.一种CMP机台内置清洗结构，其特征在于，包括：
设置在CMP机台内的超声波清洗装置、两道喷雾清洗装置和干燥装置，超声波清洗装置通过喷雾清洗装置与干燥装置连接；
其中，每道喷雾清洗装置包含有设置在喷雾清洗室两侧且部分设置在其内的清洗剂喷雾装置，两可旋转固定装置分别对应两清洗剂喷雾装置位置设置在喷雾清洗室内，一部分设置在喷雾清洗室内的惰性气体喷气装置设置在两可旋转固定装置之间；
其中，所述惰性气体喷气装置包含有设置在喷雾清洗室内的双向喷头和设置在喷雾清洗室外的惰性气体进气口；在清洗的同时，通过所述惰性气体进气口通入惰性气体，并通过设置在两旋转固定装置之间的双向喷头将惰性气体喷洒在晶圆之间，以防止所述清洗剂喷雾装置喷出的喷雾污染晶圆远离所述清洗剂喷雾装置的一面；
清洗时，包括以下步骤：
步骤S1：在CMP机台内，将抛光后的两片晶圆经传递装置同时传送至同一超声波清洗室内，采用传统工艺利用清洗剂同时清洗两片晶圆；
步骤S2：将清洗后的两片晶圆分别转移至第一道喷雾清洗室的两旋转固定装置上，利用可上下移动的两喷雾喷头分别向两片晶圆喷洒喷雾清洗剂，同时位于两旋转固定装置中间位置的双向喷头同时向两片晶圆喷洒惰性气体，以防止喷头喷出的喷雾污染晶圆远离喷头的一面；
步骤S3：将经过喷雾清洗后的两片晶圆转移至第二道喷雾清洗室的两旋转固定装置上，采用相同的条件及步骤，再次对两片晶圆进行喷雾清洗后，转移至干燥室进行干燥处理。
2.如权利要求1所述的CMP机台内置清洗结构，其特征在于，超声波清洗装置包含有同时清洗两片晶圆的装置。
3.如权利要求1所述的CMP机台内置清洗结构，其特征在于，清洗剂喷雾装置包含有设置在喷雾清洗室内的可上下移动的喷雾喷头，设置在喷雾清洗室外的清洗剂入口和气体入口。
4.如权利要求1所述的CMP机台内置清洗结构，其特征在于，超声波清洗装置与晶圆传递装置连接。
5.如权利要求1所述的CMP机台内置清洗结构，其特征在于，喷雾清洗室外的两侧设置有清洗剂入口、气体入口。
6.如权利要求1所述的CMP机台内置清洗结构，其特征在于，清洗剂由去离子水和氨水按一定比例混合而成。
7.如权利要求1所述的CMP机台内置清洗结构，其特征在于，喷雾清洗剂包含有氨水、氢氟酸、去离子水和双氧水。
8.如权利要求1所述的CMP机台内置清洗结构，其特征在于，喷雾喷头通过气体入口通入的含有氮气的惰性气体雾化喷雾清洗剂。
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