CN110228010B - 一种载台表面清洁装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种载台表面清洁装置及方法，该载台表面清洁装置包括晶圆载台、化学机械研磨头及研磨头移动件，研磨头移动件的连接端包括旋转盘，化学机械研磨头在旋转盘的带动下高速旋转，化学机械研磨头上设有化学清洁剂喷出管道和化学清洁剂回收管道，化学清洁剂喷出管道的导出口位于化学机械研磨头研磨面的中央，化学清洁剂回收管道的吸入口位于化学机械研磨头研磨面的周边，化学清洁剂喷出管道和化学清洁剂回收管道贯穿化学机械研磨头。本发明避免了污染物对晶圆平坦度的影响，改善曝光时晶圆平坦化效果，避免光刻后图形失焦及层迭对准表现不佳，增加了产品良率。

Description

一种载台表面清洁装置及方法

技术领域

本发明涉及半导体光刻工艺应用，特别涉及光刻曝光设备组件装置构造，具体为一种载台表面清洁装置及方法。

背景技术

20世纪，多层金属化技术被引入到集成电路制程中，该多层金属化技术使得芯片的垂直空间得以有效的被利用，因此提高了芯片上电子元件的集成度，然而当曝光机的晶圆载台上有杂质产生时，晶圆载台上的杂质使得晶圆的表面不平整度加剧，由此引发的一系列问题，如：引起光阻厚度不均，进而导致光微影受限，从而会导致晶圆产生失焦现象，严重影响了大规模集成电路的发展，此时机器必须立刻停止生产，对晶圆载台上的杂质进行清除。

专利号为CN105652604A的中国专利提供一种曝光机及其操作方法，所述曝光机用于对晶圆进行曝光，包括：检测装置，检测晶圆上的异物；清洁装置，用于清洁异物，并包括能够运动的清洗头；控制系统，被配置为：接收检测装置检测到的异物的大小和位置信息；根据异物的大小控制清洗头运动到异物的位置以执行晶圆的清洁；在清除异物后，控制检测装置对晶圆进行重新扫描，并控制曝光机对检测合格的晶圆进行曝光，该曝光机结构复杂不方便实施。

专利号为CN101192010A的中国专利提供一种曝光机载片台表面的清洁方法，包括：获得载片台表面微粒缺陷的位置信息，根据所述位置信息，移动所述载片台，使得所述微粒缺陷位于气体喷口和排气口下方；通过所述气体喷口向所述载片台表面喷出气体，并通过所述排气口将所述气体排出，该方法效率较低难以大规模推广。

针对上述的问题，业界先后开发了多种清洁晶圆载台表面的技术，然而这些技术效果并不理想。将化学机械研磨技术应用于晶圆载台表面的清洁，得到的表面平坦化效果较传统的平坦化技术有了极大的改善，从而使之成为了大规模集成电路制造中有关键地位的平坦化技术。

化学机械研磨技术是晶圆载台表面全部平坦化技术中的一种，其可以认为是化学增强型机械抛光，在这个过程中晶圆载台表面的杂质和不规则结构都被除去，从而达到平坦化的目的。而平面化后的晶圆载台表面使得干式蚀刻中的图样的成型更加容易，且平滑的晶圆载台表面还使得使用更小的金属图样成为可能，从而能够提高集成度。

然而，目前化学机械研磨技术却有以下缺点：化学机械研磨技术是在预定的时间中，持续对晶圆载台进行研磨以去除杂质，促使晶圆载台表面平坦化，平坦化的过程中，晶圆载台的表面可能会被过度研磨；或研磨程度不够，晶圆载台表面上仍然被杂质包覆，不仅需要花费更多的时间，且使得晶圆载台无法进行下一道制程，为了改善现有清洁方法缺陷，必须寻找新的晶圆载台清洁方法。

发明内容

为了解决现有技术的不足，改善曝光机晶圆载台清洁效果，本发明的目的在于提供一种载台表面清洁装置及方法，以解决现有晶圆载台清洁方法浪费时间及清洁不足的问题。

本发明提供一种载台表面清洁装置，用于光刻胶曝光制程的前段整修，包括：

晶圆载台，具有一承载面，用于承载待处理的晶圆；

设置于所述晶圆载台上方的化学机械研磨头，所述化学机械研磨头具有一朝下的研磨面与所述晶圆载台的承载面相对，用于移除所述承载面上的污染物，并且所述研磨面的面积小于所述晶圆载台的所述承载面的面积；

研磨头移动件，位于所述晶圆载台的上方并连接所述化学机械研磨头，所述研磨头移动件的连接端包括旋转盘，用于带动所述化学机械研磨头进行旋转；

所述化学机械研磨头具有化学清洁剂喷出管道和化学清洁剂回收管道，所述化学清洁剂喷出管道的导出口位于所述研磨面的中央，所述化学清洁剂回收管道的吸入口位于所述研磨面的周边，所述化学清洁剂喷出管道和所述化学清洁剂回收管道贯穿所述化学机械研磨头。

作为本发明改进的技术方案，所述研磨头移动件还包括机械手臂。

作为本发明改进的技术方案，所述化学机械研磨头还包括环形排出沟，所述环形排出沟设置于所述研磨面的周边，所述环形排出沟与所述化学清洁剂回收管道连通。

作为本发明改进的技术方案，所述环形排出沟距离所述化学机械研磨头具有一间隙且不相连通。

作为本发明改进的技术方案，所述环形排出沟的内径介于47毫米～49毫米，所述环形排出沟的外径介于50毫米～59毫米。

作为本发明改进的技术方案，所述化学机械研磨头的成份包括大理石，所述化学机械研磨头为圆柱状，所述化学机械研磨头横截面的直径介于60毫米～65毫米。

作为本发明改进的技术方案，还包括设置于所述化学机械研磨头上方的化学清洁剂提供装置和干燥空气供给装置，所述化学清洁剂提供装置和所述干燥空气供给装置分别与所述化学清洁剂喷出管道相连通。

作为本发明改进的技术方案，所述化学清洁剂喷出管道的下端部设有喇叭状混合喷嘴。

作为本发明改进的技术方案，所述化学机械研磨头还包括环形排出沟，所述环形排出沟设置于所述研磨面的周边，所述环形排出沟与所述化学清洁剂回收管道连通，所述喇叭状混合喷嘴的高度大于所述环形排出沟的深度。

作为本发明改进的技术方案，所述喇叭状混合喷嘴上端口的内径介于5毫米～6毫米，所述喇叭状混合喷嘴下端口的内径介于10毫米～12毫米。

本发明还提供一种上述的载台表面清洁方法，该方法提供一种上述的载台表面清洁装置，并包括如下步骤：

步骤1：移动所述化学机械研磨头至待清洁的晶圆载台污染处上方，在所述化学机械研磨头上设置有化学清洁剂喷出管道和化学清洁剂回收管道，向所述化学清洁剂喷出管道中加入化学清洁剂，持续向所述晶圆载台喷出化学清洁剂，所述化学清洁剂回收管道持续向上吸排化学清洁剂挥发气体；

步骤2：向下移动所述化学机械研磨头使化学清洁剂向外扩散并浸泡待溶解污染物，旋转所述化学机械研磨头以打磨所述晶圆载台，所述化学清洁剂喷出管道在该过程中持续向下喷吹出干燥气体，以防止所述化学清洁剂喷出管道被污染并推散所述化学清洁剂，所述化学清洁剂回收管道持续向上吸排所述化学清洁剂挥发气体及所述化学清洁剂。

作为本发明改进的技术方案，所述化学清洁剂喷出管道贯穿于所述化学机械研磨头的中心，所述化学清洁剂喷出管道的下端部设有喇叭状混合喷嘴；

所述化学机械研磨头的上方设有化学清洁剂提供装置和干燥空气供给装置，所述化学清洁剂提供装置和所述干燥空气供给装置分别与所述化学清洁剂喷出管道相连通；

所述化学清洁剂从所述化学清洁剂提供装置进入化学清洁剂喷出管道，并通过所述喇叭状混合喷嘴，流至待清洁晶圆载台上；

所述干燥空气从所述干燥空气供给装置进入化学清洁剂喷出管道，并通过所述喇叭状混合喷嘴，喷吹至待清洁晶圆载台上。

作为本发明改进的技术方案，所述化学机械研磨头还包括在所述化学机械研磨头边缘形成的环形排出沟，所述环形排出沟与所述化学清洁剂回收管道连通，所述化学清洁剂回收管道贯穿于所述化学机械研磨头；所述化学清洁剂挥发气体先通过所述环形排出沟进入所述化学清洁剂回收管道，再通过所述化学清洁剂回收管道排出。

作为本发明改进的技术方案，在所述步骤1中，移动所述化学机械研磨头至待清洁的晶圆载台污染处上方1厘米～1.5厘米处。

作为本发明改进的技术方案，在所述步骤1中所述化学清洁剂的喷出量介于5毫升～6毫升。

作为本发明改进的技术方案，在所述步骤2中所述化学清洁剂浸泡待溶解污染物的时间介于10秒～15秒。

作为本发明改进的技术方案，所述化学清洁剂包括丙酮、甲基异丁基酮、丁酮、环己酮中的一种或几种。

作为本发明改进的技术方案，所述干燥气体包括低压超纯净干燥空气。

作为本发明改进的技术方案，还包括如下步骤：

将光刻胶均匀涂布在晶圆上，在所述晶圆载台上放置晶圆，将涂布有光刻胶和隔离层材料的晶圆置于浸润式曝光机中进行曝光。

本发明还提供一种晶圆表面整平装置，用于整修晶圆上的局部突起，包括：

用于设置于待整平晶圆上方的化学机械研磨头，所述化学机械研磨头具有一朝下的研磨面与所述待整平晶圆相对，用于整平所述待整平晶圆上的突起物，并且所述研磨面的面积小于所述待整平晶圆的面积；

研磨头移动件，位于所述待整平晶圆的上方并连接所述化学机械研磨头，所述研磨头移动件的连接端包括旋转盘，用于带动所述化学机械研磨头进行旋转；

所述化学机械研磨头具有化学清洁剂喷出管道和化学清洁剂回收管道，所述化学清洁剂喷出管道的导出口位于所述研磨面的中央，所述化学清洁剂回收管道的吸入口位于所述研磨面的周边，所述化学清洁剂喷出管道和所述化学清洁剂回收管道贯穿所述化学机械研磨头。

本发明还提供一种晶圆表面整平方法，该方法提供上述的晶圆表面整平装置，并包括如下步骤：

步骤1：移动所述化学机械研磨头至所述待整平晶圆污染处上方，在所述化学机械研磨头上设置有化学清洁剂喷出管道和化学清洁剂回收管道，向所述化学清洁剂喷出管道中加入化学清洁剂，持续向所述待整平晶圆喷出化学清洁剂，所述化学清洁剂回收管道持续向上吸排化学清洁剂挥发气体；

步骤2：向下移动所述化学机械研磨头使化学清洁剂向外扩散并浸泡待溶解污染物，旋转所述化学机械研磨头以打磨所述待整平晶圆，所述化学清洁剂喷出管道在该过程中持续向下喷吹出干燥气体，以防止所述化学清洁剂喷出管道被污染并推散所述化学清洁剂，所述化学清洁剂回收管道持续向上吸排所述化学清洁剂挥发气体及所述化学清洁剂。

有益效果

本发明通过在传统晶圆载台清洁装置中加入化学清洁方式，可以去除通过机械研磨不能完全除去的杂质，如：光刻胶或相似黏滞性高的物质，增加了污染去除效能，避免了污染物对晶圆平坦度的影响，改善曝光时晶圆平坦化效果，避免光刻后图形失焦及层迭对准表现不佳，增加了产品良率。因此，本发明可以达到浸润式的化学机械研磨效果，有效节约化学清洁剂的用量，以及减少化学清洁剂对晶圆载台的污染。此外，本发明也可以适用于晶圆表面整平装置，用于晶圆表面上局部突起物的修整。

附图说明

图1为传统晶圆载台表面清洁装置的结构示意图。

图2为本发明实施例提供的一种晶圆载台表面清洁装置的结构示意图。

图3为本发明实施例提供的一种化学机械研磨头的结构示意图。

图4为本发明实施例提供的一种载台表面清洁方法的步骤1的工作原理图。

图5为本发明实施例提供的一种载台表面清洁方法的步骤2的工作原理图。

图6为本发明实施例提供的一种化学机械研磨头的仰视图。

图7为本发明实施例提供的一种化学机械研磨头的剖面图。

图8为本发明实施例提供的一种喇叭状混合喷嘴的局部放大剖面图。

图9为本发明实施例提供的一种环形排出沟的局部放大剖面图。

图10为本发明实施例提供的一种化学清洁剂喷出管道、化学清洁剂回收管道及环形排出沟的结构图。

图11为未处理的晶圆载台的示意图。

图12为图11中污染处的局部晶圆载台平面三维图。

图13为采用本发明方法处理后的晶圆载台的示意图。

图中，1、化学机械研磨头；11、化学清洁剂喷出管道；110、喇叭状混合喷嘴；1101、喇叭状混合喷嘴下端口；1102、喇叭状混合喷嘴上端口；120、环形排出沟；121、化学清洁剂回收管道；2、节瘤；4、化学清洁剂；5、污染物；6、晶圆载台；61、晶圆载台承载面；7、研磨头移动件；71、机械手臂；72、旋转盘。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本发明实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本申请发明人研究发现，传统的用于光刻胶曝光制程的前段整修的晶圆载台清洁装置(如图1所示)通常是以物理磨擦方式处理去除晶圆载台6上的污染物5，如果前面工艺污染物5为光刻胶或黏滞性较高的物质，仅依靠物理磨擦清洁方法难以完全去除污染物5，残留的污染物5大大降低晶圆的平坦度，如图11所示，晶圆载台6可具有复杂表面结构，包括节瘤2、平整区域、真空口和其它结构，污染物5可附着于节瘤2上。如图12所示，对未处理的晶圆载台6进行扫描形成平面三维图，显示晶圆载台6中间部分失焦及层迭对准异常，影响下一步工序的正常进行。

为了改善上述问题，本发明通过在曝光机自动晶圆载台清洁装置中加入化学清洁方式，如图13所示，可以去除通过机械研磨不能完全除去的杂质，如：光刻胶或相似黏滞性高的物质，增加了污染去除效能，避免了污染物5对晶圆平坦度的影响，改善曝光时晶圆平坦化效果，避免光刻后图形失焦及层迭对准表现不佳，增加了产品良率。

本发明提供一种载台表面清洁装置，用于光刻胶曝光制程的前段整修，如图2所示，包括：

晶圆载台6，具有一承载面61，用于承载待处理的晶圆；

设置于晶圆载台6上方的化学机械研磨头1，化学机械研磨头1的成份可以包括大理石，化学机械研磨头1可以为圆柱状，优选的，横截面的直径介于60毫米～65毫米。

化学机械研磨头1具有一朝下的研磨面与晶圆载台6的承载面61相对，用于移除承载面61上的污染物5，并且研磨面的面积小于晶圆载台6的承载面61的面积；

研磨头移动件7，位于晶圆载台6的上方并连接化学机械研磨头1，研磨头移动件7的连接端包括旋转盘72，用于带动化学机械研磨头1进行旋转，在实际应用中，研磨头移动件7还可以包括机械手臂71；

化学机械研磨头1的具体结构如图3、图7、图10所示，具有化学清洁剂喷出管道11和化学清洁剂回收管道121，化学清洁剂喷出管道11的导出口位于研磨面的中央，化学清洁剂回收管道121的吸入口位于研磨面的周边，化学清洁剂喷出管道11和化学清洁剂回收管道121贯穿化学机械研磨头1。优选的，化学清洁剂喷出管道11的下端部设有喇叭状混合喷嘴110，喇叭状混合喷嘴110可以减少化学清洁剂4的流速，防止化学清洁剂4在化学清洁剂喷出管道11的导出口产生堆积，使化学清洁剂4更均匀地散布在化学机械研磨头1的表面，从而更容易去除晶圆载台6上的污染物5。具体的，如图8所示，喇叭状混合喷嘴上端口1102的内径可以介于5毫米～6毫米，喇叭状混合喷嘴下端口1101的内径可以介于10毫米～12毫米。优选的，如图6、图10所示，化学机械研磨头1还可以包括环形排出沟120，环形排出沟120设置于研磨面的周边，环形排出沟120与化学清洁剂回收管道121连通，环形排出沟120距离化学机械研磨头1具有一间隙且不相连通。实际应用中，如图9所示，环形排出沟120的横截面可以是半圆形。化学清洁剂4可以通过环形排出沟120更容易进入到化学清洁剂回收管道121进行回收，减少化学清洁剂4溢流在非研磨区的晶圆载台6上。更优选的，环形排出沟120的内径可以介于47毫米～49毫米，外径可以介于50毫米～59毫米。优选的，喇叭状混合喷嘴110的高度大于环形排出沟120的深度，以更好地吸排化学清洁剂挥发气体及化学清洁剂4。

实际应用中，本发明提供的载台表面清洁装置还可以包括设置于化学机械研磨头1上方的化学清洁剂提供装置和干燥空气供给装置，化学清洁剂提供装置和干燥空气供给装置分别与化学清洁剂喷出管道11相连通。

本发明还提供一种载台表面清洁方法，该方法提供一种上述载台表面清洁装置，并包括如下步骤：

步骤1(如图4所示)：移动化学机械研磨头1至待清洁的晶圆载台6污染处上方，优选的，移动化学机械研磨头1至待清洁的晶圆载台6污染处上方1厘米～1.5厘米处，在化学机械研磨头1上设置有化学清洁剂喷出管道11和化学清洁剂回收管道121，向化学清洁剂喷出管道11中加入化学清洁剂4，持续向晶圆载台6喷出化学清洁剂4，化学清洁剂4可以包括丙酮、甲基异丁基酮、丁酮、环己酮中的一种或几种，为了充分溶解污染物5，优选的，化学清洁剂4的喷出量介于5毫升～6毫升，化学清洁剂回收管道121持续向上吸排化学清洁剂挥发气体。

如图3、图7所示，化学清洁剂喷出管道11贯穿于化学机械研磨头1的中心，化学清洁剂喷出管道11的下端部设有喇叭状混合喷嘴110；化学机械研磨头1的上方设有化学清洁剂提供装置和干燥空气供给装置(图中未示出)，化学清洁剂提供装置和所述干燥空气供给装置分别与化学清洁剂喷出管道11相连通；化学清洁剂4从化学清洁剂提供装置进入化学清洁剂喷出管道11，并通过所述喇叭状混合喷嘴110，流至待清洁晶圆载台6上。

步骤2(如图5所示)：向下移动化学机械研磨头1使化学清洁剂4向外扩散并浸泡待溶解污染物5，为了充分溶解污染物5，化学清洁剂4浸泡待溶解污染物5的时间可以介于10秒～15秒，旋转化学机械研磨头1以打磨所述晶圆载台6，化学清洁剂喷出管道11在该过程中持续向下喷吹出干燥气体，以防止化学清洁剂喷出管道11被污染并推散化学清洁剂4，化学清洁剂回收管道121持续向上吸排化学清洁剂挥发气体及化学清洁剂4，其中，干燥气体可以包括低压超纯净干燥空气，具体应用中，干燥空气从干燥空气供给装置进入化学清洁剂喷出管道11，并通过喇叭状混合喷嘴110，喷吹至待清洁晶圆载台6上。

实际应用中，如图6、图10所示，化学机械研磨头1还可以包括在化学机械研磨头1边缘形成的环形排出沟120，环形排出沟120与化学清洁剂回收管道121连通，化学清洁剂回收管道121贯穿于化学机械研磨头1；化学清洁剂挥发气体先通过环形排出沟120进入化学清洁剂回收管道121，再通过化学清洁剂回收管道121排出。

上述过程还包括如下步骤：将光刻胶均匀涂布在晶圆上，在晶圆载台6上放置晶圆，将涂布有光刻胶和隔离层材料的晶圆置于浸润式曝光机中进行曝光。

本发明还提供了一种晶圆表面整平装置，用于整修晶圆上的局部突起，包括：

用于设置于待整平晶圆上方的化学机械研磨头1，化学机械研磨头1具有一朝下的研磨面与待整平晶圆相对，用于整平待整平晶圆上的突起物，并且研磨面的面积小于待整平晶圆的面积；

研磨头移动件7，位于待整平晶圆的上方并连接化学机械研磨头1，研磨头移动件7的连接端包括旋转盘72，用于带动化学机械研磨头1进行旋转；

化学机械研磨头1具有化学清洁剂喷出管道11和化学清洁剂回收管道121，化学清洁剂喷出管道11的导出口位于研磨面的中央，化学清洁剂回收管道121的吸入口位于研磨面的周边，化学清洁剂喷出管道11和化学清洁剂回收管道121贯穿化学机械研磨头1。

本发明还提供了一种晶圆表面整平方法，该方法提供一种上述晶圆表面整平装置，并包括如下步骤：

步骤1：移动化学机械研磨头1至待整平晶圆污染处上方，在化学机械研磨头1上设置有化学清洁剂喷出管道11和化学清洁剂回收管道121，向化学清洁剂喷出管道11中加入化学清洁剂4，持续向待整平晶圆喷出化学清洁剂4，化学清洁剂回收管道121持续向上吸排化学清洁剂挥发气体；

步骤2：向下移动化学机械研磨头1使化学清洁剂4向外扩散并浸泡待溶解污染物5，旋转化学机械研磨头1以打磨待整平晶圆，化学清洁剂喷出管道11在该过程中持续向下喷吹出干燥气体，以防止化学清洁剂喷出管道11被污染并推散化学清洁剂4，化学清洁剂回收管道121持续向上吸排化学清洁剂挥发气体及化学清洁剂4。

下面结合实施例对本发明进行详细描述。

本发明提供一种载台表面清洁装置，用于光刻胶曝光制程的前段整修，如图2所示，包括：

晶圆载台6，具有一承载面61，用于承载待处理的晶圆；

设置于晶圆载台6上方的化学机械研磨头1，化学机械研磨头1的成份可以包括大理石，化学机械研磨头1可以为圆柱状，优选的，横截面的直径介于60毫米～65毫米，在一个较佳实施例中，化学机械研磨头1的横截面直径为60毫米。

化学机械研磨头1具有一朝下的研磨面与晶圆载台6的承载面61相对，用于移除承载面61上的污染物5，并且研磨面的面积小于晶圆载台6的承载面61的面积；

研磨头移动件7，位于晶圆载台6的上方并连接化学机械研磨头1，研磨头移动件7的连接端包括旋转盘72，用于带动化学机械研磨头1进行旋转，在实际应用中，研磨头移动件7还可以包括机械手臂71；

化学机械研磨头1的具体结构如图3、图7、图10所示，具有化学清洁剂喷出管道11和化学清洁剂回收管道121，化学清洁剂喷出管道11的导出口位于研磨面的中央，化学清洁剂回收管道121的吸入口位于研磨面的周边，化学清洁剂喷出管道11和化学清洁剂回收管道121贯穿化学机械研磨头1。优选的，化学清洁剂喷出管道11的下端部设有喇叭状混合喷嘴110，喇叭状混合喷嘴110可以减少化学清洁剂4的流速，防止化学清洁剂4在化学清洁剂喷出管道11的导出口产生堆积，使化学清洁剂4更均匀地散布在化学机械研磨头1的表面，从而更容易去除晶圆载台6上的污染物5。具体的，如图8所示，喇叭状混合喷嘴上端口1102的内径可以介于5毫米～6毫米，在一个较佳实施例中，上端口的内径为5.5毫米，喇叭状混合喷嘴下端口1101的内径可以介于10毫米～12毫米，在一个较佳实施例中，外径为11毫米。优选的，如图6、图10所示，化学机械研磨头1还可以包括环形排出沟120，环形排出沟120设置于研磨面的周边，环形排出沟120与化学清洁剂回收管道121连通，环形排出沟120距离化学机械研磨头1具有一间隙且不相连通。实际应用中，如图9所示，环形排出沟120的横截面可以是半圆形。化学清洁剂4可以通过环形排出沟120更容易进入到化学清洁剂回收管道121进行回收，减少化学清洁剂4溢流在非研磨区的晶圆载台6上。更优选的，环形排出沟120的内径可以介于47毫米～49毫米，外径可以介于50毫米～59毫米。在一个较佳实施例中，环形排出沟120的内径为47毫米，外径为50毫米。

优选的，喇叭状混合喷嘴110的高度大于环形排出沟120的深度，以更好地吸排化学清洁剂挥发气体及化学清洁剂4。

实际应用中，本发明提供的载台表面清洁装置还可以包括设置于化学机械研磨头1上方的化学清洁剂提供装置和干燥空气供给装置，化学清洁剂提供装置和干燥空气供给装置分别与化学清洁剂喷出管道11相连通。

本发明还提供一种载台表面清洁方法，该方法提供一种上述载台表面清洁装置，并包括如下步骤：

步骤1(如图4所示)：移动化学机械研磨头1至待清洁的晶圆载台6污染处上方，优选的，移动化学机械研磨头1至待清洁的晶圆载台6污染处上方1厘米～1.5厘米处，在一个较佳实施例中，移动化学机械研磨头1至待清洁的晶圆载台6污染处上方1厘米处，在化学机械研磨头1上设置有化学清洁剂喷出管道11和化学清洁剂回收管道121，向化学清洁剂喷出管道11中加入化学清洁剂4，持续向晶圆载台6喷出化学清洁剂4，化学清洁剂4可以包括丙酮、甲基异丁基酮、丁酮、环己酮中的一种或几种，为了充分溶解污染物5，优选的，化学清洁剂4的喷出量介于5毫升～6毫升，在一个较佳实施例中，化学清洁剂4的喷出量为5毫升，化学清洁剂回收管道121持续向上吸排化学清洁剂挥发气体。

如图3、图7所示，化学清洁剂喷出管道11贯穿于化学机械研磨头1的中心，化学清洁剂喷出管道11的下端部设有喇叭状混合喷嘴110；化学机械研磨头1的上方设有化学清洁剂提供装置和干燥空气供给装置(图中未示出)，化学清洁剂提供装置和所述干燥空气供给装置分别与化学清洁剂喷出管道11相连通；化学清洁剂4从化学清洁剂提供装置进入化学清洁剂喷出管道11，并通过所述喇叭状混合喷嘴110，流至待清洁晶圆载台6上。

步骤2(如图5所示)：向下移动化学机械研磨头1使化学清洁剂4向外扩散并浸泡待溶解污染物5，为了充分溶解污染物5，化学清洁剂4浸泡待溶解污染物5的时间可以介于10秒～15秒，在一个较佳实施例中，浸泡待溶解污染物5的时间可以为10秒，旋转化学机械研磨头1以打磨所述晶圆载台6，化学清洁剂喷出管道11在该过程中持续向下喷吹出干燥气体，以防止化学清洁剂喷出管道11被污染并推散化学清洁剂4，化学清洁剂回收管道121持续向上吸排化学清洁剂挥发气体及化学清洁剂4，其中，干燥气体可以包括低压超纯净干燥空气，具体应用中，干燥空气从干燥空气供给装置进入化学清洁剂喷出管道11，并通过喇叭状混合喷嘴110，喷吹至待清洁晶圆载台6上。

实际应用中，如图6、图10所示，化学机械研磨头1还可以包括在化学机械研磨头1边缘形成的环形排出沟120，环形排出沟120与化学清洁剂回收管道121连通，化学清洁剂回收管道121贯穿于化学机械研磨头1；化学清洁剂挥发气体先通过环形排出沟120进入化学清洁剂回收管道121，再通过化学清洁剂回收管道121排出。

上述过程还包括如下步骤：将光刻胶均匀涂布在晶圆上，在晶圆载台6上放置晶圆，将涂布有光刻胶和隔离层材料的晶圆置于浸润式曝光机中进行曝光。

本发明还提供了一种晶圆表面整平装置，用于整修晶圆上的局部突起，包括：

用于设置于待整平晶圆上方的化学机械研磨头1，化学机械研磨头1具有一朝下的研磨面与待整平晶圆相对，用于整平待整平晶圆上的突起物，并且研磨面的面积小于待整平晶圆的面积；

研磨头移动件7，位于待整平晶圆的上方并连接化学机械研磨头1，研磨头移动件7的连接端包括旋转盘72，用于带动化学机械研磨头1进行旋转；

化学机械研磨头1具有化学清洁剂喷出管道11和化学清洁剂回收管道121，化学清洁剂喷出管道11的导出口位于研磨面的中央，化学清洁剂回收管道121的吸入口位于研磨面的周边，化学清洁剂喷出管道11和化学清洁剂回收管道121贯穿化学机械研磨头1。

本发明还提供了一种晶圆表面整平方法，该方法提供一种上述晶圆表面整平装置，并包括如下步骤：

步骤1：移动化学机械研磨头1至待整平晶圆污染处上方，在化学机械研磨头1上设置有化学清洁剂喷出管道11和化学清洁剂回收管道121，向化学清洁剂喷出管道11中加入化学清洁剂4，持续向待整平晶圆喷出化学清洁剂4，化学清洁剂回收管道121持续向上吸排化学清洁剂挥发气体；

步骤2：向下移动化学机械研磨头1使化学清洁剂4向外扩散并浸泡待溶解污染物5，旋转化学机械研磨头1以打磨待整平晶圆，化学清洁剂喷出管道11在该过程中持续向下喷吹出干燥气体，以防止化学清洁剂喷出管道11被污染并推散化学清洁剂4，化学清洁剂回收管道121持续向上吸排化学清洁剂挥发气体及化学清洁剂4。

在本发明一个实施例中曝光机可以包括：用于传送及固定待曝光晶圆的晶圆载台6；

用于固定掩模板的固定结构，被固定结构固定的掩模板与水平面之间呈现一定角度，以用于实现对待曝光晶圆的曝光处理。

本发明实施例所提供的曝光机，将用于曝光工艺的掩模板与水平面呈一定角度即倾斜放置，可使污染物例如微粒落在掩模板上时，污染物可自行脱落而不会留在掩模板上，从而可避免掩模板被污染，确保曝光工艺的精度和准确性。

掩模板与水平面之间的角度，可基于实际生产需要设定，只要能够确保污染物由于自身重力等原因实现自行脱落即可。在具体实施例中，该角度具体可为90°，即掩模板可竖直设置。竖直设置的掩模板，即可避免其表面出现污染物残留的情况，还可以避免掩模板本身发生形变，从而可进一步确保曝光工艺的精度和准确性。

本发明实施例中的掩模板，在非工作状态时，可呈水平状态放置，并可以被一保护装置遮挡保护。当需要使用掩模板时，可通过人工手动或者在可动器件的带动下，使掩模板处于倾斜或竖直状态，并被固定结构固定。另外，掩模板也可在固定结构的带动下，在水平与竖直状态之间切换状态。为了实现曝光处理，曝光光源是必不可少的器件，因此，本发明实施例所提供的曝光机还可以包括：用于向掩模板发送光线以实现对待曝光晶圆进行曝光处理的曝光光源。

该曝光光源能够提供平行均匀的光线，且其所照射的光线可垂直于掩模板，从而可确保曝光处理的精度。本发明实施例中，并不限定该曝光光源的类型。

为了使经过掩模板的光线照射在待曝光晶圆上，本发明实施例中，被晶圆载台6承载的待曝光晶圆具体可与掩模板平行设置。这种平行，可基于晶圆载台6或者待曝光晶圆与水平面之间的角度，与掩模板与水平面之间的角度相同来实现。

当掩模板被固定结构固定后为竖直状态时，晶圆载台6也为竖直设置。这样，通过使晶圆载台6在纵向上移动，可使晶圆载台6承载的待曝光晶圆移动至掩模板对应范围之内，以利用经过掩模板的光线实现曝光处理。

在另一具体实施例中的曝光机可以用以将一个光罩上的图案转移至晶圆上。曝光机包括光线产生器与光学扫描装置。光线产生器适于发出经过光罩而投射至晶圆的光线，光线可以为紫外光。

光学扫描装置适于曝光前扫描光罩，以确认光罩是否被污染，光学扫描装置是在上述光线产生器产生光线以进行曝光的步骤之前，先扫描光罩是否有过多或过大而足以影响曝光的良率的微粒附着于光罩上，光学扫描装置包括电荷耦合组件，光学扫描装置可将扫描光罩的影像传输至显示器，以提供操作员进行检测。

一般而言，光罩的主体可由不导电的石英基底与具有图案的铬金属层所构成。当操作员检测出有过多或过大且足以影响曝光的良率的微粒附着于光罩上时，光罩必须先加以清洁以去除附着于光罩的表面的微粒或有机物，进而维持曝光的良率。

综上所述，本发明通过在传统晶圆载台清洁装置中加入化学清洁方式，可以去除通过机械研磨不能完全除去的杂质，如：光刻胶或相似黏滞性高的物质，增加了污染去除效能，避免了污染物5对晶圆平坦度的影响，改善曝光时晶圆平坦化效果，避免光刻后图形失焦及层迭对准表现不佳，增加了产品良率。因此，本发明可以达到浸润式的化学机械研磨效果，有效节约化学清洁剂4的用量，以及减少化学清洁剂4对晶圆载台6的污染。此外，本发明也可以适用于晶圆表面整平装置，用于晶圆表面上局部突起物的修整。

以上仅为本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本发明的保护范围。

Claims (20)

1.一种载台表面清洁装置，用于光刻胶曝光制程的前段整修，包括：

晶圆载台，具有一承载面，用于承载待处理的晶圆；

设置于所述晶圆载台上方的化学机械研磨头，所述化学机械研磨头具有一朝下的研磨面与所述晶圆载台的承载面相对，用于移除所述承载面上的污染物，并且所述研磨面的面积小于所述晶圆载台的所述承载面的面积；

研磨头移动件，位于所述晶圆载台的上方并连接所述化学机械研磨头，所述研磨头移动件的连接端包括旋转盘，用于带动所述化学机械研磨头进行旋转；

其特征在于，所述化学机械研磨头具有化学清洁剂喷出管道和化学清洁剂回收管道，所述化学清洁剂喷出管道的导出口位于所述研磨面的中央，所述化学清洁剂回收管道的吸入口位于所述研磨面的周边，所述化学清洁剂喷出管道和所述化学清洁剂回收管道贯穿所述化学机械研磨头；

所述载台表面清洁装置还包括设置于所述化学机械研磨头上方的化学清洁剂提供装置和干燥空气供给装置，所述化学清洁剂提供装置和所述干燥空气供给装置分别与所述化学清洁剂喷出管道相连通。

2.根据权利要求1所述的载台表面清洁装置，其特征在于，

所述研磨头移动件还包括机械手臂。

3.根据权利要求1所述的载台表面清洁装置，其特征在于，

所述化学机械研磨头还包括环形排出沟，所述环形排出沟设置于所述研磨面的周边，所述环形排出沟与所述化学清洁剂回收管道连通。

4.根据权利要求3所述的载台表面清洁装置，其特征在于，

所述环形排出沟距离所述化学机械研磨头具有一间隙且不相连通。

5.根据权利要求3所述的载台表面清洁装置，其特征在于，

所述环形排出沟的内径介于47毫米～49毫米，所述环形排出沟的外径介于50毫米～59毫米。

6.根据权利要求1所述的载台表面清洁装置，其特征在于，

所述化学机械研磨头的成份包括大理石，所述化学机械研磨头为圆柱状，所述化学机械研磨头横截面的直径介于60毫米～65毫米。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的载台表面清洁装置，其特征在于，

所述化学清洁剂喷出管道的下端部设有喇叭状混合喷嘴。

8.根据权利要求7所述的载台表面清洁装置，其特征在于，

所述化学机械研磨头还包括环形排出沟，所述环形排出沟设置于所述研磨面的周边，所述环形排出沟与所述化学清洁剂回收管道连通，所述喇叭状混合喷嘴的高度大于所述环形排出沟的深度。

9.根据权利要求7所述的载台表面清洁装置，其特征在于，

所述喇叭状混合喷嘴上端口的内径介于5毫米～6毫米，所述喇叭状混合喷嘴下端口的内径介于10毫米～12毫米。

10.一种载台表面清洁方法，其特征在于，

提供一种如权利要求1所述的载台表面清洁装置，并包括如下步骤：

步骤1：移动所述化学机械研磨头至待清洁的晶圆载台污染处上方，在所述化学机械研磨头上设置有化学清洁剂喷出管道和化学清洁剂回收管道，向所述化学清洁剂喷出管道中加入化学清洁剂，持续向所述晶圆载台喷出化学清洁剂，所述化学清洁剂回收管道持续向上吸排化学清洁剂挥发气体；

步骤2：向下移动所述化学机械研磨头使化学清洁剂向外扩散并浸泡待溶解污染物，旋转所述化学机械研磨头以打磨所述晶圆载台，所述化学清洁剂喷出管道在该过程中持续向下喷吹出干燥气体，以防止所述化学清洁剂喷出管道被污染并推散所述化学清洁剂，所述化学清洁剂回收管道持续向上吸排所述化学清洁剂挥发气体及所述化学清洁剂。

11.根据权利要求10所述的载台表面清洁方法，其特征在于，

所述化学清洁剂喷出管道贯穿于所述化学机械研磨头的中心,所述化学清洁剂喷出管道的下端部设有喇叭状混合喷嘴；

所述化学机械研磨头的上方设有化学清洁剂提供装置和干燥空气供给装置，所述化学清洁剂提供装置和所述干燥空气供给装置分别与所述化学清洁剂喷出管道相连通；

所述化学清洁剂从所述化学清洁剂提供装置进入化学清洁剂喷出管道，并通过所述喇叭状混合喷嘴，流至待清洁晶圆载台上；

所述干燥空气从所述干燥空气供给装置进入化学清洁剂喷出管道，并通过所述喇叭状混合喷嘴，喷吹至待清洁晶圆载台上。

12.根据权利要求10所述的载台表面清洁方法，其特征在于，

所述化学机械研磨头还包括在所述化学机械研磨头边缘形成的环形排出沟，所述环形排出沟与所述化学清洁剂回收管道连通，所述化学清洁剂回收管道贯穿于所述化学机械研磨头；所述化学清洁剂挥发气体先通过所述环形排出沟进入所述化学清洁剂回收管道，再通过所述化学清洁剂回收管道排出。

13.根据权利要求10所述的载台表面清洁方法，其特征在于，

在所述步骤1中，移动所述化学机械研磨头至待清洁的晶圆载台污染处上方1厘米～1.5厘米处。

14.根据权利要求10所述的载台表面清洁方法，其特征在于，

在所述步骤1中所述化学清洁剂的喷出量介于5毫升～6毫升。

15.根据权利要求10所述的载台表面清洁方法，其特征在于，

在所述步骤2中所述化学清洁剂浸泡待溶解污染物的时间介于10秒～15秒。

16.根据权利要求10所述的载台表面清洁方法，其特征在于，

所述化学清洁剂包括丙酮、甲基异丁基酮、丁酮、环己酮中的一种或几种。

17.根据权利要求10所述的载台表面清洁方法，其特征在于，

所述干燥气体包括低压超纯净干燥空气。

18.根据权利要求10所述的载台表面清洁方法，其特征在于，

还包括如下步骤：

将光刻胶均匀涂布在晶圆上，在所述晶圆载台上放置晶圆，将涂布有光刻胶和隔离层材料的晶圆置于浸润式曝光机中进行曝光。

19.一种晶圆表面整平装置，用于整修晶圆上的局部突起，包括：

用于设置于待整平晶圆上方的化学机械研磨头，所述化学机械研磨头具有一朝下的研磨面与所述待整平晶圆相对，用于整平所述待整平晶圆上的突起物，并且所述研磨面的面积小于所述待整平晶圆的面积；

研磨头移动件，位于所述待整平晶圆的上方并连接所述化学机械研磨头，所述研磨头移动件的连接端包括旋转盘，用于带动所述化学机械研磨头进行旋转；

其特征在于，所述化学机械研磨头具有化学清洁剂喷出管道和化学清洁剂回收管道，所述化学清洁剂喷出管道的导出口位于所述研磨面的中央，所述化学清洁剂回收管道的吸入口位于所述研磨面的周边，所述化学清洁剂喷出管道和所述化学清洁剂回收管道贯穿所述化学机械研磨头；

所述晶圆表面整平装置还包括设置于所述化学机械研磨头上方的化学清洁剂提供装置和干燥空气供给装置，所述化学清洁剂提供装置和所述干燥空气供给装置分别与所述化学清洁剂喷出管道相连通。

20.一种晶圆表面整平方法，其特征在于，

提供一种如权利要求19所述的晶圆表面整平装置，并包括如下步骤：

步骤1：移动所述化学机械研磨头至所述待整平晶圆污染处上方，在所述化学机械研磨头上设置有化学清洁剂喷出管道和化学清洁剂回收管道，向所述化学清洁剂喷出管道中加入化学清洁剂，持续向所述待整平晶圆喷出化学清洁剂，所述化学清洁剂回收管道持续向上吸排化学清洁剂挥发气体；

步骤2：向下移动所述化学机械研磨头使化学清洁剂向外扩散并浸泡待溶解污染物，旋转所述化学机械研磨头以打磨所述待整平晶圆，所述化学清洁剂喷出管道在该过程中持续向下喷吹出干燥气体，以防止所述化学清洁剂喷出管道被污染并推散所述化学清洁剂，所述化学清洁剂回收管道持续向上吸排所述化学清洁剂挥发气体及所述化学清洁剂。