晶圆干燥方法、晶圆干燥装置及化学机械研磨机台制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种晶圆干燥方法、晶圆干燥装置及化学机械研磨机台及半导体设备。该方法包括：提供清洗后的晶圆；将所述晶圆浸入干燥液中，以分离出所述晶圆表面残留的液体；将所述晶圆移出所述干燥液，并对所述晶圆表面喷射气体使所述晶圆干燥；其中，所述干燥液不溶或微溶于水；所述干燥液的表面张力低于30毫牛顿/米。本发明专利技术通过选用具有低表面张力、低沸点、与水互不相溶的特性的干燥液，利用表面张力差异可以对晶圆表面附着的清洗液滴进行完全置换。该方法能够有效克服微孔、深沟道的脱水困难问题；通过结合提拉和氮气吹干工艺，可以达到晶圆表面干燥液快速脱附和挥发的目的，获得干燥的晶圆。获得干燥的晶圆。获得干燥的晶圆。

Wafer drying method, wafer drying device and chemical mechanical grinding machine

【技术实现步骤摘要】
晶圆干燥方法、晶圆干燥装置及化学机械研磨机台


[0001]本专利技术涉及半导体
，特别涉及一种晶圆干燥方法、晶圆干燥装置及化学机械研磨机台。

技术介绍

[0002]在物联网及智能化等技术的推动下，电子器件的功能和应用被极大地拓展，此类高端芯片的应用要求器件厚度和表面性能向着超光滑、无损和轻薄化发展。因此，在IC产业快速发展的同时，相继发展出了多种表面平坦化技术。其中，化学机械研磨(ChemicalMechanicalPolish,CMP)作为唯一能够提供全局平坦化的技术，被广泛的应用到半导体制造领域。CMP将化学刻蚀作用和机械摩擦作用相结合，以磨平晶圆表面凸起部分并表面的薄膜加工到指定的厚度。在研磨后，为了去除晶圆表面残留的研磨颗粒及研磨副产物，需要对其进行有效地清洗。同时，半导体制造要求晶圆在CMP工艺模块为“干进干出”，这就需要对晶圆进行干燥处理。
[0003]目前晶圆的干燥方式主要为旋转甩干、异丙醇(IPA)干燥以及马兰戈尼(Marangoni)干燥。通过旋转晶圆，利用离心力可以使晶圆表面残余液滴的脱附，实现晶圆干燥。但是，旋转晶圆过程中甩出的液体易造成飞溅，飞溅并凝结在干燥装置顶部的液滴会在晶圆干燥后的抽取过程中滴回到晶圆表面并造成缺陷。尤其在金属CMP工艺中，回滴的液滴中含有的金属残留物会造器件短路失效。现有技术中通过改变干燥箱体结构、增加可移动的护罩等方式以防止液体飞溅，但是增加了干燥箱体内部器件复杂度、工艺难度，并且仍会有一定的液滴凝结和滴落风险。而Marangoni干燥工艺是利用表面张力差异去除表面残留的液滴以达到干燥晶圆的目的。虽然此方法不存在液滴回滴晶圆的风险，但是晶圆表面易于出现水痕缺陷，并且此方法对于提拉速度、IPA/N2流量和排放等工艺控制要求高。此外，由于IPA可溶于水，在每片晶圆干燥后均需更换干燥槽中的去离子水，从而造成水资源的极大浪费。

技术实现思路

[0004]基于上述现有设备仍存在的不足及缺陷，本专利技术提出了一种晶圆干燥方法、晶圆干燥装置及化学机械研磨机台。
[0005]一方面，本专利技术提出了一种晶圆的干燥方法，包括：提供清洗后的晶圆；将所述晶圆浸入干燥液中，并辅以兆声波清洗以分离出所述晶圆表面残留的液体；将所述晶圆移出所述干燥液，并对所述晶圆表面喷射气体使所述晶圆干燥；其中，所述干燥液不溶或微溶于水；所述干燥液的表面张力低于30毫牛顿/米。
[0006]可选地，所述将所述晶圆浸入干燥液中，以分离出所述晶圆表面残留的液体包括：将所述晶圆浸入干燥液中，并辅以兆声波清洗以分离出所述晶圆表面残留的液体。
[0007]可选地，所述干燥液的密度低于0.95克/立方厘米或高于1.1克/立方厘米；所述干燥液的沸点为30至80摄氏度。
[0008]可选地，所述干燥液包括乙酸甲酯、正己烷、石油醚、正戊烷、1,1,1
‑
三氯乙烷或三氯甲烷中的至少一种。
[0009]可选地，通过晶圆干燥装置对所述晶圆进行干燥处理；所述晶圆干燥装置包括：干燥箱体、兆声波发生装置、第一液体进出口、第二液体进出口、液位传感器、隔热密封板、第一喷气管、第二喷气管、晶圆移动装置、排气口、盖板及开合门；干燥箱体的腔体用于容纳所述干燥液；所述兆声波发生装置设置于干燥箱体的下部腔体，用于使干燥箱体的腔体中的干燥液形成均匀的高速流体波连续冲洗晶圆表面；所述第一液体进出口设置于干燥箱体底部侧壁；所述液位传感器设置于干燥箱体中间位置的侧壁；所述排气口设置于干燥箱体顶部侧壁；所述第二液体进出口设置于液位传感器的下部干燥箱体侧壁；所述隔热密封板设置于干燥箱体内，且位于液位传感器的上部；所述第一喷气管和第二喷气管设置干燥箱体内，且位于隔热密封板上部空间；所述晶圆移动装置设置于干燥箱体侧壁；所述盖板设置于干燥箱体顶部以密封干燥箱体；所述开合门设置于盖板的晶圆进出位置。
[0010]可选地，所述第一液体进出口用于沉积在干燥箱体的腔体底部的废液排放、干燥箱体的腔体内干燥液的补充或更换；所述废液为晶圆清洗后表面残留的液体。
[0011]可选地，所述第二液体进出口位置低于晶圆干燥装置正常工作的液面位置；所述晶圆干燥装置正常工作的液面位置可保证晶圆能够完全被干燥液浸没；所述第二液体进出口用于漂浮在干燥液表面的废液排放、干燥箱体的腔体内干燥液的补充或更换。
[0012]可选地，所述液位传感器设置位置高于第二液体进出口位置；所述液位传感器位置不高于晶圆干燥装置正常工作的液面位置；所述液位传感器用于控制干燥液的液面处于合理位置，以保证晶圆表面残留液体的去除效果。
[0013]可选地，所述隔热密封板所设置位置高于晶圆干燥装置正常工作的液面位置；所述隔热密封板闭合时，可将干燥箱体的腔体分为下腔体和上腔体；所述隔热密封板用于防止排气及晶圆移出过程中的干燥液挥发。
[0014]可选地，所述第一喷气管和第二喷气管设置于隔热密封板上部的干燥箱体的腔体内；所述第一喷气管和第二喷气管平行设置；所述第一喷气管和第二喷气管的中心轴线与晶圆表面平行；所述第一喷气管和第二喷气管可绕中心轴线在竖直方向旋转0至180度；所述第一喷气管和第二喷气管表面存在可供干燥气体吹出的喷嘴；所述第一喷气管和第二喷气管吹出干燥气体的温度为20
‑
90摄氏度；所述第一喷气管和第二喷气管表面的喷嘴前端对准晶圆表面；所述第一喷气管和第二喷气管利用吹出的干燥气体快速干燥晶圆表面残留的干燥液；所述干燥气体不与干燥液及晶圆发生化学反应；所述干燥气体包括清洁干燥空气或氮气。
[0015]可选地，所述晶圆移动装置设置于干燥箱体侧壁；所述晶圆移动装置可维持晶圆平面处于竖直状态；所述晶圆移动装置带动晶圆沿着干燥箱体的竖直方向移动；所述晶圆移动装置能够精确控制晶圆在干燥液中的浸渍提拉速度；所述晶圆移动装置可使晶圆旋转。
[0016]可选地，所述排气口设置位置位于盖板的下侧干燥箱体侧壁；所述排气口用于排出干燥液的挥发气体及干燥气体；所述盖板设置于干燥箱体顶部；所述盖板表面具有可供晶圆进出的孔洞；所述盖板具有密封套圈可维持干燥箱体的气密性；所述开合门设置于盖板用于晶圆进出的孔洞处；所述开合门具有密封圈可保持干燥箱体的气密性。
[0017]第二方面，本专利技术提出了一种晶圆干燥装置，包括：干燥箱体、兆声波发生装置、第一液体进出口、第二液体进出口、液位传感器、隔热密封板、第一喷气管、第二喷气管、晶圆移动装置、排气口、盖板及开合门；干燥箱体的腔体用于容纳干燥液；所述兆声波发生装置设置于干燥箱体的下部腔体，用于使干燥箱体的腔体中的干燥液形成均匀的高速流体波连续冲洗晶圆表面；所述第一液体进出口设置于干燥箱体底部侧壁；所述液位传感器设置于干燥箱体中间位置的侧壁；所述排气口设置于干燥箱体顶部侧壁；所述第二液体进出口设置于液位传感器的下部干燥箱体侧壁；所述隔热密封板设置于干燥箱体内，且位于液位传感器的上部；所述第一喷气管和第二喷气管设置干燥箱体内，于且位于隔热密封板上部空间；所述晶圆移动装置设置于干燥箱体侧壁；所述盖板设置于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种晶圆的干燥方法，其特征在于，包括：提供清洗后的晶圆；将所述晶圆浸入干燥液中，以分离出所述晶圆表面残留的液体；将所述晶圆移出所述干燥液，并对所述晶圆表面喷射气体使所述晶圆干燥；其中，所述干燥液不溶或微溶于水；所述干燥液的表面张力低于30毫牛顿/米。2.如权利要求1所述的晶圆的干燥方法，其特征在于，所述将所述晶圆浸入干燥液中，以分离出所述晶圆表面残留的液体包括：将所述晶圆浸入干燥液中，并辅以兆声波清洗以分离出所述晶圆表面残留的液体。3.如权利要求1所述的晶圆的干燥方法，其特征在于，所述干燥液的密度低于0.95克/立方厘米或高于1.1克/立方厘米；所述干燥液的沸点为30至80摄氏度；所述干燥液包括乙酸甲酯、正己烷、石油醚、正戊烷、1,1,1
‑
三氯乙烷或三氯甲烷中的至少一种。4.如权利要求3所述的晶圆的干燥方法，其特征在于，通过晶圆干燥装置对所述晶圆进行干燥处理；所述晶圆干燥装置包括：干燥箱体、兆声波发生装置、第一液体进出口、第二液体进出口、液位传感器、隔热密封板、第一喷气管、第二喷气管、晶圆移动装置、排气口、盖板及开合门；干燥箱体的腔体用于容纳所述干燥液；兆声波发生装置设置于干燥箱体的下部腔体，用于使干燥箱体的腔体中的干燥液形成均匀的高速流体波连续冲洗晶圆表面；所述第一液体进出口设置于干燥箱体底部侧壁；所述液位传感器设置于干燥箱体中间位置的侧壁；所述排气口设置于干燥箱体顶部侧壁；所述第二液体进出口设置于液位传感器的下部干燥箱体侧壁；所述隔热密封板设置于干燥箱体内，且位于液位传感器的上部；所述第一喷气管和第二喷气管设置干燥箱体内，且位于隔热密封板上部空间；所述晶圆移动装置设置于干燥箱体侧壁；所述盖板设置于干燥箱体顶部以密封干燥箱体；所述开合门设置于盖板的晶圆进出位置。5.如权利要求4所述的晶圆的干燥方法，其特征在于，所述第一液体进出口用于沉积在干燥箱体的腔体底部的废液排放、干燥箱体的腔体内干燥液的补充或更换；所述废液为晶圆清洗后表面残留的液体。6.如权利要求5所述的晶圆的干燥方法，其特征在于，所述第二液体进出口位置低于晶圆干燥装置正常工作的液面位置；所述晶圆干燥装置正常工作的液面位置可保证晶圆能够完全被干燥液浸没；所述第二液体进出口用于漂浮在干燥液表面的废液排放、干燥箱体的腔体内干燥液的补充或更换。7.如权利要求6所述的晶圆的干燥方法，其特征在于，所述液位传感器设置位置高于第二液体进出口位置；
所述液位传感器位置不高于晶圆干燥装置正常工作的液面位置；所述液位传感器用于控制干燥液的液面处于合理位置，以保证晶圆表面残留液体的去除效果。8.如权利要求7所述的晶圆的干燥方法，其特征在于，所述隔热密封板所设置位置高于晶圆干燥装置正常工作的液面位置；所述隔热密封板闭合时，可将干燥箱体的腔体分为下腔体和上腔体；所述隔热密封板用于防止排气及晶圆移出过程中的干燥液挥发。9.如权利要求1所述的晶圆的干燥方法，其特征在于，所述第一喷气管和第二喷气管设置于隔热密封板上部的干燥箱体的腔体内；所述第一喷气管和第二喷气管平行设置；所述第一喷气管和第二喷气管的中心轴线与晶圆表面平行；所述第一喷气管和第二喷气管可绕中心轴线在竖直方向旋转0至180度；所述第一喷气管和第二喷气管表面存在可供干燥气体吹出的喷嘴；所述第一喷气管和第二喷气管吹出干燥气体的温度为20
‑
90摄氏度；所述第一喷气管和第二喷气管表面的喷嘴前端对准晶圆表面；所述第一喷气管和第二喷气管利用吹出的干燥气体快速干燥晶圆表面残留的干燥液；所述干燥气体不与干燥液及晶圆发生化学反应；所述干燥气体包括清洁干燥空气或氮气。10.如权利要求9所述的晶圆的干燥方法，其特征在于，所述晶圆移动装置设置于干燥箱体侧壁；所述晶圆移动装置可维持晶圆平面处于竖直状态；所述晶圆移动装置带动晶圆沿着干燥箱体的竖直方向移动；所述晶圆移动装置能够精确控制晶圆在干燥液中的浸渍提拉速度；所述晶圆移动装置可使晶圆旋转。11.如权利要求10所述的晶圆的干燥方法，其特征在于，所述排气口设置位置位于盖板的下侧干燥箱体侧壁；所述排气口用于排出干燥液的挥发气体及干燥气体；所述盖板设置于干燥箱体顶部；所述盖板表面具有可供晶圆进出的孔洞；所述盖板具有密封套圈可维持干燥箱体的气密性；所述开合门设置于盖板用于晶圆进出的孔洞处；所述开合门具有密封圈可保持干燥箱体的气密性。12.一种晶圆干燥装置，其特征在于，包括：干燥箱体、兆声波发生装置、第一液体进出口、第二液体进出口、液位传感器、隔热密封板、第一喷气管、第二喷气管、晶圆移动装置、排气口、盖板及开合门；干燥箱体的腔体用于容纳干燥液；兆声波发生装置设置于干燥箱体的下部腔体，用于使干燥箱体的腔体中的干燥液形成均匀的高速流体波连续冲洗晶圆表面；所述第一液体进出口设置于干燥箱体底部侧壁；
所述液位传感器设置于干燥...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋锴星，黄耀东，陈锟，齐宝玉，赵立新，
申请(专利权)人：格科半导体上海有限公司，
类型：发明
国别省市：