[发明专利]一种用于冲洗与干燥晶圆的系统

说明书

本发明公开了一种用于冲洗与干燥晶圆的系统以及利用该系统进行清洁干燥晶圆的方法，系统包括系统主体和支撑晶圆的底部支撑装置。系统主体能够容纳不同尺寸的晶圆，底部支撑装置围绕一个轴带动晶圆进行旋转。系统还包括一个旋转的摆臂和一个提供清洗液体、气体与用于干燥的混合气体的底部管路结构，摆臂的末端与底部支撑装置的固定板上设有一个或者多个湿润喷洒构件和气体溶剂喷洒构件，用于喷洒气体与液体覆盖整个晶圆上下表面。本发明通过在摆臂的末端和底部支撑装置的固定板上设有湿润喷洒构件和气体溶剂喷洒构件，喷洒气体与液体覆盖整个晶圆上下表面，能够有效地将晶圆上下表面干燥并且不留下液体痕迹。

技术领域

本发明属于半导体集成电路芯片制造的设备领域，涉及在化学机械平坦化设备中干燥晶圆的处理技术，具体涉及对湿润晶圆的冲洗和干燥的系统。

背景技术

随着半导体生产处理技术的不断进步，超洁净处理的重要性持续增加。在化学机械平坦化设备(Chemical Mechanical Planarization,CMP设备)里对清洁干燥的要求也在不断提高。在干燥湿润晶圆的工艺中，一个基本要求就是使晶圆干燥，并且杜绝原来附着在溶液中的任何颗粒重新附着至晶圆的可能。如果晶圆没有使用适合的方法实现完全的干燥，溶液中的颗粒有可能会对半导体元件的电性特性造成影响，从而导致设备无法正常地工作。因此，如何正确地去除晶圆上的液体是十分有必要的。

在绝大多数的CMP设备中，干燥晶圆的设备主要使用的是旋转甩干的方式，这种方式的原理是把晶圆固定在一个高速旋转的基台上，使用一个电机让其达到一个较高的转速，让附着在其上面的液体通过离心力甩到晶圆外部来达到一个干燥的效果。此方式虽然可以实现干燥的效果，但同时也具有几个明显的缺点：首先，这种方式的干燥效果并没有达到一个较高的程度，而且附着在溶液里的颗粒物在高速离心的过程中很有可能会对晶圆表面产生划痕从而影响晶圆的性能，也不能确保所有附着物都被清除干净，往往会使一部分的颗粒残留在晶圆的表面。

另一种常用的方案是采用马兰哥尼(Marangoni)干燥法，这种方法通过让晶圆垂直通过一个平行喷洒蒸汽溶剂的舱室，在晶圆表面形成一个表面张力的差值，从而达到干燥晶圆的方法。这种干燥方法的不足之处在于晶圆的运动速度会比较缓慢(为了达到理想的干燥效果)，因此使得整个过程消耗的时间较长。

发明内容

为了消除上述两种方法的不足之处，本发明在旋转甩干的基础上加入了马兰哥尼干燥法，通过表面张力的差值来干燥一个表面，把液体从晶圆的表面去除。

本发明为解决上述问题提出的具体的技术方案为一种用于冲洗与干燥晶圆的系统，包括系统主体和支撑晶圆的底部支撑装置，所述系统主体能够容纳不同尺寸的晶圆，所述底部支撑装置围绕一个轴带动晶圆进行旋转。系统还包括一个旋转的摆臂和一个提供清洗液体、气体与用于干燥的混合气体的底部管路结构，所述摆臂的末端与底部支撑装置的固定板上设有一个或者多个湿润喷洒构件和气体溶剂喷洒构件，用于喷洒气体与液体覆盖整个晶圆上下表面。

上述底部支撑装置由一个转动部件、旋转轴和支撑部件构成。

上述摆臂可在沿着从晶圆圆心到圆周的路径范围内来回摆动。

需要说明的是，摆臂的摆动范围为0°到180°。

上述底部管路结构包括一个闭环的用于干燥的气体浓度控制装置，通过浓度检测仪与流量控制器的协同配合来达到精确控制气体浓度的要求。

上述多个湿润喷洒构件的喷嘴安装在所述固定板的喷洒构件安装件上。

上述湿润喷洒构件所在的液体回路中包含混合水箱，包含进口与出口，氮气和液体分别从进口进入，出口输送混合而成的用于干燥的气体。

上述混合水箱的进氮气的进口位于混合水箱的底部或侧面，氮气与液体在混合水箱内部进行混合。