专利名称：Tsv通孔研磨清洗后的干燥方法及干燥设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种TSV通孔研磨清洗后的干燥方法及干燥设备。
背景技术：
微电子工业的发展趋势是提高性能、降低成本。传统的二维小型化策略已经达到了性能、功能多样性和制造成本的极限，正在逐渐被三维半导体集成技术所取代。在各种3D 集成技术中，基于TSV(Through Silicon Via，硅通孔)垂直互连的叠层封装方式以其短距离互连和高密度集成的关键技术优势，引领3D封装技术发展的趋势。TSV封装包含一系列关键技术，硅深孔刻蚀成型，孔内绝缘层、阻挡层和种子层的形成，以及硅通孔填充等。现有技术中，在对TSV通孔进行填充时通常采用多次填充的技术，即对TSV通孔的填充并非一次将TSV通孔都填充满，而是经过进行多次填充和化学机械研磨最终将TSV通孔填充满。现有技术中，当对TSV通孔进行完一次填充后，即对其进行化学机械研磨，去除TSV通孔外部的沉积膜层，完成化学机械研磨后需对TSV通孔进行清洗干燥，为其后进一步的填充做准备。现有技术的TSV通孔研磨后清洗、干燥方法包括首先将晶圆放入至兆声波清洗机中进行兆声波清洗；其次利用清洗刷对晶圆进行进一步清洗；再次对晶圆进行异丙醇气相干燥(IPA Dryer)。请参看图1，图1为现有技术的TSV通孔研磨清洗后的干燥方法存在的问题示意图。如图1所示，由于TSV通孔10内在进行化学机械研磨前所形成的填充层11 并未完全将TSV通孔10填满，因此现有技术的TSV通孔研磨清洗后的干燥方法，单纯采用异丙醇气相干燥的方法对晶圆进行干燥无法去除掉晶圆TSV通孔10内残留的清洗溶液12， 造成残留的清洗溶液12对TSV通孔内填充层11的腐蚀，从而影响器件的性能。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种TSV通孔研磨清洗后的干燥方法及干燥设备，以解决采用现有技术的TSV通孔研磨清洗后的干燥方法对晶圆进行清洁干燥后，无法去除掉TSV通孔内残留的清洗溶液，造成残留的清洗溶液对TSV通孔内填充层的腐蚀，从而影响器件的性能的问题。为解决上述技术问题，本发明提供一种TSV通孔研磨清洗后的干燥方法，包括以下步骤提供一具有TSV通孔的晶圆，所述TSV通孔经历过填充但并未被填满，所述晶圆在经历所述TSV通孔填充后还经历去除所述晶圆上TSV通孔外部的沉积膜层的化学机械研磨，其后所述晶圆还经历清洗；对所述晶圆进行异丙醇气相干燥，去除所述晶圆表面残留的液体；对所述晶圆进行加热惰性气体干燥，将所述晶圆置于被加热且流动的惰性气体氛围中，通过所述惰性气体使所述晶圆TSV通孔内部的残留液体得到蒸发去除。可选的，所述惰性气体被加热至20至100°C。
可选的，所述对晶圆进行加热惰性气体干燥的时间为30至200秒。可选的，所述惰性气体为氮气。可选的，所述晶圆经历的清洗步骤包括利用清洗刷对晶圆进行清洗。可选的，在利用清洗刷对晶圆进行清洗之前还将晶圆放入至兆声波清洗机中进行兆声波清洗。可选的，首先使用刷毛粗疏的清洗刷对晶圆进行第一次清洗，接着再使用刷毛细密的清洗刷对晶圆进行第二次清洗。本发明还提供一种实现前述的TSV通孔研磨清洗后的干燥方法中对晶圆进行加热惰性气体干燥的步骤的干燥设备，包括腔体，所述腔体上具有进气口和出气口，所述腔体内部的底端设置有风扇和加热器，所述腔体内部的顶端设置有晶圆固定装置。可选的，所述晶圆固定装置固定晶圆的方式为夹持或吸附。本发明还提供一种化学机械研磨设备，所述化学机械研磨设备中集成有上述的干燥设备。可选的，所述晶圆固定装置固定晶圆的方式为夹持或吸附。本发明的TSV通孔研磨清洗后的干燥方法及干燥设备，通过使加热且流动的惰性气体吹向晶圆的TSV通孔，使存在于TSV通孔内部的水分得到充分的干燥，从而可避免残留于TSV通孔内的水分对TSV通孔填充层进行腐蚀，可有效提高器件的可靠性
图1为现有技术的TSV通孔研磨清洗后的干燥方法存在的问题示意图；图2为本发明的干燥设备的结构示意图。
具体实施例方式为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面对本发明的具体实施方式
做详细的说明。
本发明所述的TSV通孔研磨清洗后的干燥方法及干燥设备可利用多种替换方式实现，下面是通过较佳的实施例来加以说明，当然本发明并不局限于该具体实施例，本领域内的普通技术人员所熟知的一般的替换无疑涵盖在本发明的保护范围内。本发明的TSV通孔研磨清洗后的干燥方法包括以下步骤步骤一，提供一具有TSV通孔的晶圆，所述TSV通孔经历过填充但并未被填满，所述晶圆在经历所述TSV通孔填充后还经历去除所述晶圆上TSV通孔外部的沉积膜层的化学机械研磨，其后所述晶圆还经历清洗。进一步的，所述晶圆经历的精洗步骤包括首先，将晶圆放入至兆声波清洗机中进行兆声波清洗。兆声波清洗的机理是由高能(850kHz)频振效应并结合化学清洗剂的化学反应对硅片进行清洗的。在清洗时，由换能器发出波长为1. 5 μ m频率为0. 8兆赫的高能声波。溶液分子在这种声波的推动下作加速运动，最大瞬时速度可达到30cm/s。因此形成不了超声波清洗那样的气泡，而只能以高速的流体波连续冲击晶片表面，使硅片表面附着的污染物和细小微粒被强制除去并进入到清洗液中。兆声波清洗抛光片可去掉晶片表面上小于0. 2 μ m的粒子，起到超声波起不到的作用。，能同时起到机械擦片和化学清洗两种方法的作用。其次，利用清洗刷对晶圆进行进一步清洗。利用清洗刷对晶圆进行清洗即利用机械旋转，使清洗刷擦刷硅片表面，对硅片表面及通孔内的附着物杂质进行清洗。进一步的，可首先使用刷毛粗疏的清洗刷对晶圆进行第一次清洗，接着再使用刷毛细密的清洗刷对晶圆进行第二次清洗。步骤二，对所述晶圆进行异丙醇气相干燥(IPA Dryer)，去除所述晶圆表面残留的液体；步骤三，对所述晶圆进行加热惰性气体干燥，将所述晶圆置于被加热且流动的惰性气体氛围中，通过所述惰性气体使所述晶圆TSV通孔内部的残留液体得到蒸发去除。进一步的，所述惰性气体为化学性质不活泼的气体，包括氮气及稀有气体。进一步的，所述惰性气体优选加热至20至100°C ；对晶圆进行加热惰性气体干燥的时间为30至200秒。本发明的TSV通孔研磨清洗后的干燥方法通过使加热且流动的惰性气体吹向晶圆的TSV通孔，使存在于TSV通孔内部的水分得到充分的干燥，从而可避免残留于TSV通孔内的水分对TSV通孔填充层进行腐蚀，可有效提高器件的可靠性。为实现本发明方法中对晶圆进行加热惰性气体干燥的步骤，本发明还提供一种干燥设备。请参看图2，图2为本发明的干燥设备的结构示意图。如图2所示，本发明的干燥设备包括腔体100，所述腔体100上具有进气口 101和出气口 102，所述腔体100内部的底端设置有风扇110和加热器120，所述腔体100内部的顶端设置有晶圆固定装置130。本发明的干燥设备在使用时，首先将晶圆140上的TSV通孔面向所述风扇110固定于所述晶圆固定装置130上，所述晶圆固定装置130固定晶圆140的方式为夹持或吸附； 接着在所述进气口 101内通入惰性气体，所述惰性气体为化学性质不活泼的气体，包括氮气及稀有气体；同时开启所述加热器120和所述风扇110，通过所述加热器120将所述腔体 100内的惰性气体加热，通过所述风扇110的运转使被加热的惰性气体吹向晶圆140，从而使所述晶圆140上TSV通孔内的水分被蒸发，所述蒸发的水汽通过所述出气口 102随着惰性气体排出所述腔体100外。本发明的干燥设备通过使加热的惰性气体吹向晶圆的TSV通孔，可使存在于TSV 通孔内部的水分得到充分的干燥，从而可避免残留于TSV通孔内的水分对TSV通孔填充层进行腐蚀，可有效提高器件的可靠性。本发明还提供一种化学机械研磨设备，所述化学机械研磨设备中集成有上述的干燥设备。所述干燥设备中所述晶圆固定装置固定晶圆的方式为夹持或吸附。本发明提供该种化学机械研磨设备可使本发明的干燥方法同化学机械研磨工艺紧密结合起来进行，从而更好的改进工艺流程，提高器件性能。本发明的干燥设备及集成有本发明干燥设备的化学机械研磨设备不但可适用于对TSV通孔内的残留液体的清除，也同样适用于对其他各种通孔中残留液体的清除，因而其适用范围非常广泛。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
权利要求
1.一种TSV通孔研磨清洗后的干燥方法，包括以下步骤提供一具有TSV通孔的晶圆，所述TSV通孔经历过填充但并未被填满，所述晶圆在经历所述TSV通孔填充后还经历去除所述晶圆上TSV通孔外部的沉积膜层的化学机械研磨，其后所述晶圆还经历清洗；对所述晶圆进行异丙醇气相干燥，去除所述晶圆表面残留的液体；对所述晶圆进行加热惰性气体干燥，将所述晶圆置于被加热且流动的惰性气体氛围中，通过所述惰性气体使所述晶圆TSV通孔内部的残留液体得到蒸发去除。
2.如权利要求1所述的TSV通孔研磨清洗后的干燥方法，其特征在于，所述惰性气体被加热至20至100°C。
3.如权利要求1所述的TSV通孔研磨清洗后的干燥方法，其特征在于，所述对晶圆进行加热惰性气体干燥的时间为30至200秒。
4.如权利要求1所述的TSV通孔研磨清洗后的干燥方法，其特征在于，所述惰性气体为氮气。
5.如权利要求1至4中任一权利要求所述的TSV通孔研磨清洗后的干燥方法，其特征在于，所述晶圆经历的清洗步骤包括利用清洗刷对晶圆进行清洗。
6.如权利要求5所述的TSV通孔研磨清洗后的干燥方法，其特征在于，在利用清洗刷对晶圆进行清洗之前还将晶圆放入至兆声波清洗机中进行兆声波清洗。
7.如权利要求5所述的TSV通孔研磨清洗后的干燥方法，其特征在于，首先使用刷毛粗疏的清洗刷对晶圆进行第一次清洗，接着再使用刷毛细密的清洗刷对晶圆进行第二次清洗。
8.一种实现权利要求1所述的TSV通孔研磨清洗后的干燥方法中对晶圆进行加热惰性气体干燥的步骤的干燥设备，其特征在于，包括腔体，所述腔体上具有进气口和出气口，所述腔体内部的底端设置有风扇和加热器，所述腔体内部的顶端设置有晶圆固定装置。
9.如权利要求8所述的TSV通孔研磨清洗后的干燥方法，其特征在于，所述晶圆固定装置固定晶圆的方式为夹持或吸附。
10.一种化学机械研磨设备，其特征在于，所述化学机械研磨设备中集成有权利要求8 所述的干燥设备。
11.如权利要求10所述的化学机械研磨设备，其特征在于，所述晶圆固定装置固定晶圆的方式为夹持或吸附。
全文摘要
本发明提供一种TSV通孔研磨清洗后的干燥方法及干燥设备，通过使加热且流动的惰性气体吹向晶圆的TSV通孔，使存在于TSV通孔内部的水分得到充分的干燥，从而可避免残留于TSV通孔内的水分对TSV通孔进行腐蚀，可有效提高器件的可靠性。
文档编号B24B37/00GK102569024SQ20101062031
公开日2012年7月11日 申请日期2010年12月29日 优先权日2010年12月29日
发明者陈枫 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司