CN109887865B - 一种晶圆清洗干燥装置、方法及化学机械研磨机台 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种晶圆清洗干燥装置、方法及化学机械研磨机台，所述晶圆清洗干燥装置包括：干燥槽、载物台、传送臂和两根第一喷杆，两根所述第一喷杆平行设置在所述干燥槽内，所述载物台设置在所述干燥槽的一侧壁上，承载晶圆的所述传送臂能够沿所述载物台向上移动并从两根所述第一喷杆中间穿过，所述第一喷杆上沿杆身设置有多个斜向下相对指向的喷口，所述第一喷杆中部向下凹陷，以使所述喷口的喷射方向向外扩散。所述第一喷杆喷射出气体混合物将所述晶圆表面的残留物向所述晶圆边缘吹离，减少残留物在晶圆下沿汇聚，避免残留物汇聚形成集群残留物缺陷，提升了良品率。

Description

一种晶圆清洗干燥装置、方法及化学机械研磨机台
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种晶圆清洗干燥装置、方法及化学机械研磨机台。
背景技术
CMP(Chemical Mechanical Polishing，化学机械研磨)工艺在80年代末由IBM公司首次引入半导体制造业中，用于解决硅片表面的平坦化的问题，是晶圆制造中实现多金属层和互连线的关键技术。CMP主要依靠晶圆与研磨垫之间的相对运动以及研磨液的化学侵蚀，达到研磨和去除的目的。用于化学机械研磨的机台一般由芯片机械传送装置、研磨装置和清洗干燥装置等组成。晶圆被传送装置传输到研磨装置进行研磨，之后传输到清洗干燥装置进行清洗和干燥。
在晶圆经研磨过后，晶圆表面会残留研磨液和异物等，因此晶圆的清洗成为了一道非常重要和要求比较高的工艺。现在主流的化学机械研磨机台基本都是自带清洗干燥功能，机台在晶圆干燥过程中主要使用气体混合物对晶圆表面吹扫，以清洗刷子刷洗残留物，同时带走晶圆表面的水汽达到干燥的目的，研磨残留物增加和刷子清洗能力下降会使进入干燥槽的晶圆表面残留物增加，喷杆向下吹扫会使残留物向下汇聚增加干燥清洗难度，容易形成集群残留物缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提供一种晶圆清洗干燥装置、方法及化学机械研磨机台，用于在晶圆研磨过后，对晶圆表面残留研磨液和异物清洗干燥，避免晶圆上残留物汇聚形成集群残留物缺陷，提升良品率。
为了达到上述目的，本发明提供了一种晶圆清洗干燥装置，包括：干燥槽、载物台、传送臂和两根第一喷杆，两根所述第一喷杆平行设置在所述干燥槽内，所述载物台设置在所述干燥槽的一侧壁上，承载晶圆的所述传送臂能够沿所述载物台向上移动并从两根所述第一喷杆中间穿过，所述第一喷杆上沿杆身设置有多个斜向下相对指向的喷口，所述第一喷杆中部向下凹陷，以使所述喷口的喷射方向向外扩散。
可选的，所述第一喷杆包括依次相连的第一杆部、第二杆部和第三杆部，其中所述第一杆部和所述第三杆部的杆身形状均呈直线形，所述第二杆部的杆身形状呈半圆形。
可选的，所述第一喷杆所在平面与所述载物台表面平行。
可选的，所述晶圆清洗干燥装置还包括两根第二喷杆，两根所述第二喷杆平行设置在所述干燥槽内，且两根所述第二喷杆分别与两根所述第一喷杆同侧设置，其中，所述第二喷杆较所述第一喷杆更靠近所述干燥槽的口部，所述第二喷杆上沿杆身设置有多个斜向下相对指向的喷口。
可选的，所述晶圆清洗干燥装置还包括两根第三喷杆，两根所述第三喷杆平行设置在所述干燥槽内且与所述第一喷杆隔离，所述第三喷杆上沿杆身设置有多个斜向上相对指向的喷口。
本发明还提供一种晶圆清洗干燥方法，采用所述的晶圆清洗干燥装置，承载晶圆的所述传送臂沿所述载物台向上移动，当所述晶圆经过所述第一喷杆时，所述第一喷杆喷射出气体混合物以吹扫所述晶圆表面。
可选的，所述气体混合物为异丙醇和氮气混合物。
可选的，所述晶圆清洗干燥方法还包括在所述第一喷杆喷射出气体混合物同时，所述第二喷杆喷射氮气。
可选的，所述晶圆清洗干燥方法还包括在所述第一喷杆喷射出气体混合物之前，所述第三喷杆喷射水清洗所述晶圆。
本发明还提供一种化学机械研磨机台，包括所述的晶圆清洗干燥装置。
本发明还提供一种化学机械研磨机台，包括所述的晶圆清洗干燥装置。
本发明提供一种晶圆清洗干燥装置、方法及化学机械研磨机台，所述晶圆清洗干燥装置包括：干燥槽、载物台、传送臂和两根第一喷杆，两根所述第一喷杆平行设置在所述干燥槽内，所述载物台设置在所述干燥槽的一侧壁上，承载晶圆的所述传送臂能够沿所述载物台向上移动并从两根所述第一喷杆中间穿过，所述第一喷杆上沿杆身设置有多个斜向下相对指向的喷口，所述第一喷杆中部向下凹陷，以使所述喷口的喷射方向向外扩散。承载晶圆的所述传送臂沿所述载物台向上移动，当所述晶圆经过所述第一喷杆时，所述第一喷杆喷射出气体混合物将所述晶圆表面的残留物向所述晶圆边缘吹离，减少残留物在晶圆下沿汇聚，避免残留物汇聚形成集群残留物缺陷，提升了良品率。
附图说明
图1是现有的晶圆清洗干燥装置示意图；
图2是现有的晶圆清洗干燥装置的喷杆示意图；
图3是本发明一实施例提供的晶圆清洗干燥装置示意图；
图4是本发明一实施例提供的晶圆清洗干燥装置的第一喷杆示意图；
其中：10-干燥槽，20-载物台，30-传送臂，41-现有喷杆，42-第一喷杆，50晶圆，60-第二喷杆，70-第三喷杆。
具体实施方式
下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
在晶圆经研磨过后，晶圆表面会残留研磨液和异物等。现在主流的化学机械研磨机台基本都是自带清洗干燥功能，机台在晶圆干燥过程中主要使用气体混合物对晶圆表面吹扫，以清洗刷子刷洗后的残留物，同时带走晶圆表面的水汽达到干燥的目的。图1是现有的晶圆清洗干燥装置示意图，图2是现有的晶圆清洗干燥装置的喷杆示意图，如图1和图2所示，现有的晶圆清洗干燥装置包括干燥槽10、载物台20、传送臂30和现有喷杆41，现有喷杆41为直杆，当晶圆50通过现有喷杆41时，现有喷杆41喷射出的气体混合物将晶圆50表面残留物向下吹离，残留物容易汇聚在晶圆50下沿。当研磨残留物增加或刷子清洗能力下降时，进入干燥槽10的晶圆50表面残留物增加，现有喷杆41向下吹扫会使残留物向下汇聚加剧，使晶圆50干燥清洗难度增大，更容易形成集群残留物缺陷，进而导致良品率降低。
本发明一实施例提供一种晶圆清洗干燥装置，图3是本发明一实施例提供的晶圆清洗干燥装置示意图，图4是本发明一实施例提供的晶圆清洗干燥装置的第一喷杆示意图，如图3和图4所示，所述晶圆清洗干燥装置包括：干燥槽10、载物台20、传送臂30和两根第一喷杆42，两根所述第一喷杆42平行设置在所述干燥槽10内，所述载物台20设置在所述干燥槽10的一侧壁上，承载晶圆50的所述传送臂30能够沿所述载物台20向上移动并从两根所述第一喷杆42中间穿过，所述第一喷杆42上沿杆身设置有多个斜向下相对指向的喷口，所述第一喷杆中部向下凹陷，以使所述喷口的喷射方向向外扩散。
较佳的，如图3和图4所示，所述第一喷杆42包括依次相连的第一杆部、第二杆部和第三杆部，其中所述第一杆部和所述第三杆部的杆身形状均呈直线形，所述第二杆部的杆身形状呈半圆形，沿所述第一喷杆42的杆身设置的多个喷口方向为圆心向外。容易理解的是，第二杆部的杆身形状的也可以是半圆弧的部分。所述第一喷杆42所在平面与所述载物台20表面平行。所述第一喷杆42的喷口指向方向与所述载物台20表面的夹角为30-60°。承载晶圆50的所述传送臂30能够沿所述载物台20向上移动，当所述晶圆50经过所述第一喷杆42时，所述第一喷杆42喷射出气体混合物将所述晶圆50表面的残留物向所述晶圆50边缘吹离，而不会汇聚在所述晶圆50下沿，避免形成集群残留物缺陷。
如图3和图4所示，所述晶圆清洗干燥装置还包括两根第二喷杆60，两根所述第二喷杆60平行设置在所述干燥槽10内，且两根所述第二喷杆60分别与两根所述第一喷杆42同侧设置，其中，所述第二喷杆60较所述第一喷杆42更靠近所述干燥槽10的口部，所述第二喷杆60上沿杆身设置有多个斜向下相对指向的喷口，其指向方向与所述载物台20表面的夹角为30-60°。所述晶圆清洗干燥装置还包括两根第三喷杆70，两根所述第三喷杆70平行设置在所述干燥槽10内且与所述第一喷杆隔离，所述第三喷杆70上沿杆身设置有多个斜向上相对指向的喷口，其指向方向与竖直方向的夹角为30-60°。所述第一喷杆42、第二喷杆60和第三喷杆70均采用耐腐蚀材料制作，防止其在外环境中发生电化学腐蚀。
本发明一实施例还提供一种晶圆清洗干燥方法，如图3和图4所示，采用项所述的晶圆清洗干燥装置，承载晶圆50的所述传送臂30沿所述载物台20向上移动，当所述晶圆50经过所述第一喷杆42时，所述第一喷杆42喷射出气体混合物以吹扫所述晶圆50表面，从而将所述晶圆50表面的残留物向所述晶圆50边缘吹离，所述气体混合物为异丙醇和氮气混合物。
如图3和图4所示，所述晶圆清洗干燥方法还包括在所述第一喷杆42喷射出气体混合物同时，所述第二喷杆60喷射氮气。所述第二喷杆60喷射的氮气形成覆盖层，隔离外环境中引起电化学腐蚀的物质，降低了电化学腐蚀所产生缺陷的发生几率，同时减少了外界扬起细微颗粒对产品造成影响的概率，提高产品良率。所述晶圆清洗干燥方法还包括在所述第一喷杆喷42射出气体混合物之前，所述第三喷杆喷射水清洗所述晶圆50。在晶圆50经研磨过后，所述晶圆50表面会残留研磨液和异物，将所述晶圆50从两根第三喷杆70中间移动至所述干燥槽10，所述第三喷杆70喷射水，冲洗所述晶圆50表面会残留研磨液和异物。
本发明一实施例还提供一种化学机械研磨机台，所述化学机械研磨机台包括所述的晶圆清洗干燥装置。
综上所述，本发明一实施例提供了一种晶圆清洗干燥装置、方法及化学机械研磨机台，所述晶圆清洗干燥装置包括：干燥槽、载物台、传送臂和两根第一喷杆，两根所述第一喷杆平行设置在所述干燥槽内，所述载物台设置在所述干燥槽的一侧壁上，承载晶圆的所述传送臂能够沿所述载物台向上移动并从两根所述第一喷杆中间穿过，所述第一喷杆上沿杆身设置有多个斜向下相对指向的喷口，所述第一喷杆中部向下凹陷，以使所述喷口的喷射方向向外扩散。所述晶圆清洗干燥方法采用所述晶圆清洗干燥装置，承载晶圆的所述传送臂沿所述载物台向上移动，当所述晶圆经过所述第一喷杆时，所述第一喷杆喷射出气体混合物将所述晶圆表面的残留物向所述晶圆边缘吹离。所述化学机械研磨机台包括所述晶圆清洗干燥装置。本发明中的第一喷杆喷射出气体混合物将所述晶圆表面的残留物向所述晶圆边缘吹离，减少残留物在晶圆下沿汇聚，避免残留物汇聚形成集群残留物缺陷，提升了良品率。
上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种晶圆清洗干燥装置，其特征在于，包括：干燥槽、载物台、传送臂和两根第一喷杆，两根所述第一喷杆平行设置在所述干燥槽内，所述载物台设置在所述干燥槽的一侧壁上，承载晶圆的所述传送臂能够沿所述载物台向上移动并从两根所述第一喷杆中间穿过，两根所述第一喷杆上沿杆身设置有多个斜向下相对指向的喷口，所述第一喷杆中部向下凹陷，以使所述喷口的喷射方向向外扩散。
2.根据权利要求1所述的晶圆清洗干燥装置，其特征在于，所述第一喷杆包括依次相连的第一杆部、第二杆部和第三杆部，其中所述第一杆部和所述第三杆部的杆身形状均呈直线形，所述第二杆部的杆身形状呈半圆形。
3.根据权利要求1所述的晶圆清洗干燥装置，其特征在于，所述第一喷杆所在平面与所述载物台表面平行。
4.根据权利要求1所述的晶圆清洗干燥装置，其特征在于，所述晶圆清洗干燥装置还包括两根第二喷杆，两根所述第二喷杆平行设置在所述干燥槽内，且两根所述第二喷杆分别与两根所述第一喷杆同侧设置，其中，所述第二喷杆较所述第一喷杆更靠近所述干燥槽的口部，两根所述第二喷杆上沿杆身设置有多个斜向下相对指向的喷口。
5.根据权利要求4所述的晶圆清洗干燥装置，其特征在于，所述晶圆清洗干燥装置还包括两根第三喷杆，两根所述第三喷杆平行设置在所述干燥槽内且与所述第一喷杆隔离，两根所述第三喷杆上沿杆身设置有多个斜向上相对指向的喷口。
6.一种晶圆清洗干燥方法，其特征在于，采用根据权利要求5所述的晶圆清洗干燥装置，承载晶圆的所述传送臂沿所述载物台向上移动，当所述晶圆经过所述第一喷杆时，所述第一喷杆喷射出气体混合物以吹扫所述晶圆表面。
7.根据权利要求6所述的晶圆清洗干燥方法，其特征在于，所述气体混合物为异丙醇和氮气混合物。
8.根据权利要求6所述的晶圆清洗干燥方法，其特征在于，所述晶圆清洗干燥方法还包括在所述第一喷杆喷射出气体混合物同时，所述第二喷杆喷射氮气。
9.根据权利要求6所述的晶圆清洗干燥方法，其特征在于，所述晶圆清洗干燥方法还包括在所述第一喷杆喷射出气体混合物之前，所述第三喷杆喷射水清洗所述晶圆。
10.一种化学机械研磨机台，其特征在于，包括根据权利要求1-5任意一项所述的晶圆清洗干燥装置。
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