半导体干燥装置及方法与流程

1.本发明涉及半导体干燥技术领域，尤其涉及一种半导体干燥装置及方法。


背景技术：

2.产品的集成度越高，晶圆干燥能力越有限，干燥不良会进而导致良率及产品特性问题。为了提升干燥能力，目前使用各种方法降低物质表面张力。目前使用最多的ipa(isopropyl alcohol)干燥方式因沸点问题，只能使用到70度，表面张力的降低已达极限。


技术实现要素：

3.本发明提供的半导体干燥装置及方法，能够提高干燥过程中的温度，进一步降低表面张力。
4.第一方面，提供一种半导体干燥装置，包括：
5.密闭腔体；
6.旋转托架，设置在所述密闭腔体内，用于支撑待干燥晶圆并带动所述待干燥晶圆旋转；
7.气体供应模块，通过管道与所述密闭腔体连通，用于向所述密闭腔体内输入气体，以使所述密闭腔体内的气压上升；
8.加热器，设置在所述密闭腔体内，用于向密闭腔体内的晶圆或气体提供热量，以使用于置换去离子水的液体温度上升。
9.可选地，还包括：
10.液体供应模块，通过管道与所述密闭腔体连通，用于向所述密闭腔体内输入表面张力低于去离子水的液体，以置换所述晶圆表面的去离子水。
11.可选地，所述密闭腔体设置有液体排出管道，用于排出液体供应模块供应的液体以及从晶圆表面置换出的去离子水。
12.可选地，所述密闭腔体的内表面设置有耐腐蚀材料制备的保护层。
13.可选地，所述密闭腔体设置有排气管道，用于排出腔体内的气体，以使所述密闭腔体内的压力下降至大气压。
14.第二方面，本发明提供一种半导体干燥方法，包括：
15.将待干燥晶圆放置在密闭腔体内；
16.向密闭腔体内充入气体，以使所述密闭腔体内的气体压力上升；
17.将待干燥晶圆进行加热，以使所述待干燥晶圆干燥。
18.可选地，向所述密闭腔体内充入气体时，控制所述腔体内的气体压力范围为1个大气压～10个大气压。
19.可选地，将待干燥晶圆进行加热时，控制所述待干燥晶圆的温度范围为25℃～200℃。
20.可选地，在将待干燥晶圆进行加热之前，还包括：
21.采用表面张力低于去离子水的液体对所述待干燥晶圆进行干燥，以使所述表面张力低于去离子水的液体置换所述去离子水。
22.可选地，将待干燥晶圆进行加热，以使所述待干燥晶圆干燥之后还包括：
23.将所述密闭腔体内的气体排出，以使所述密闭腔体内的气压降低后，取出所述晶圆。
24.采用本发明提供的技术方案，通过在密闭腔体内提升压力的方式，使得待干燥处理的清洗液的沸点升高，从而，能够使得待干燥处理的清洗液能够在更高的温度下进行干燥，在待干燥处理的清洗液处于更高的温度下时，能够进一步降低清洗液的表面张力，从而，能够改善晶圆的干燥能力，提高半导体产品的质量。
附图说明
25.图1为本发明一实施例半导体干燥装置的示意图。
具体实施方式
26.以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。
27.在附图中示出了根据本公开实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状以及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
28.在本公开的上下文中，当将一层/元件称作位于另一层/元件“上”时，该层/元件可以直接位于该另一层/元件上，或者它们之间可以存在居中层/元件。另外，如果在一种朝向中一层/元件位于另一层/元件“上”，那么当调转朝向时，该层/元件可以位于该另一层/元件“下”。
29.本发明实施例提供一种半导体干燥装置，如图1所示，包括：密闭腔体1；密闭腔体1主要用来提供半导体干燥所需的空间，同时，密闭的腔体为调整半导体干燥时所需要的气压提供了前提条件。
30.旋转托架2，设置在所述密闭腔体1内，用于支撑待干燥晶圆并带动所述待干燥晶圆旋转；在半导体干燥过程中，需要使晶圆表面能够均匀的接收氮气的吹扫，当采用ipa对去离子水进行置换时，同样也需要ipa能够均匀的分布在晶圆的表面，以均匀的置换去离子水。旋转托架2带动晶圆旋转，不仅能够使得晶圆接收氮气吹扫以及ipa置换的区域能够分时段均匀的进行，还能够通过离心作用使得ipa在晶圆表面进行流动和扩散，从而，使得ipa能够均匀分布。
31.气体供应模块4，通过管道与所述密闭腔体1连通，用于向所述密闭腔体1内输入气体，以使所述密闭腔体1内的气压上升；气体供应模块4向腔体内供应气体，使整个腔体的压力上升，从而，为晶圆表面粘附的沸点升高提供条件。
32.加热器3，设置在所述密闭腔体1内，用于向密闭腔体1内的晶圆或气体提供热量，
以使用于置换去离子水的液体温度上升。在腔体内的压力上升之后，会使得晶圆表面粘附的液体的沸点上升，从而，能够使得晶圆表面粘附的液体的表面张力进一步下降，避免在干燥过程中由于表面张力的影响导致图案坍塌。
33.采用本实施例提供的技术方案，通过在密闭腔体1内提升压力的方式，使得待干燥处理的清洗液的沸点升高，从而，能够使得待干燥处理的清洗液能够在更高的温度下进行干燥，在待干燥处理的清洗液处于更高的温度下时，能够进一步降低清洗液的表面张力，从而，能够改善晶圆的干燥能力，提高半导体产品的质量。
34.作为一种可选的实施方式，半导体干燥装置还包括：液体供应模块5，通过管道与所述密闭腔体1连通，用于向所述密闭腔体1内输入表面张力低于去离子水的液体，以置换所述晶圆表面的去离子水。通常情况下，在清洗过程中采用去离子水进行清洗，在晶圆表面残留的液体也为去离子水，但是，由于去离子水的表面张力较大，因此，采用表面张力低于去离子水的表面张力的液体对去离子水进行置换，从而，将晶圆表面粘附的液体替换为表面张力更低的液体，从而，能够避免在干燥过程中导致晶圆表面的图案坍塌，还能够加快干燥过程。
35.作为一种可选的实施方式，所述密闭腔体1设置有液体排出管道7，用于排出液体供应模块5供应的液体以及从晶圆表面置换出的去离子水。在晶圆干燥过程中，为了避免被置换出的去离子水合多余的液体再次蒸发凝结而对晶圆干燥过程产生影响，本实施方式中在密闭腔体1上设置液体排出管道7，从而，尽快的将去离子水合用于置换去离子水的液体进行排出。
36.作为一种可选的实施方式，所述密闭腔体1的内表面设置有耐腐蚀材料制备的保护层。在本实施例中，由于密闭腔体1中会容置较高温度和较高压力的气体，如果密闭腔体1发生腐蚀会发生危险。尽管在清洗过程中通常采用去离子水，而在干燥过程中通常采用ipa置换去离子水，两者都不具有腐蚀性。但是，为了避免清洗过程中残留在晶圆表面的腐蚀性物质在较高的温度和压力下对于密闭腔体1产生腐蚀，本实施方式中在密闭腔体1的内表面设置一层耐腐蚀材料进行保护，避免对密闭腔体1形成腐蚀。
37.作为一种可选的实施方式，所述密闭腔体1设置有排气管道6，用于排出腔体内的气体，以使所述密闭腔体1内的压力下降至大气压。由于在晶圆干燥过程中，需要在干燥结束后将密闭腔体1的压力变换为大气压力后再将晶圆取出，因此，本实施方式中在密闭腔体1上设置排气管道6，利用排气管道6对密闭腔体1中的气体进行排出，从而调节密闭腔体1内的压力。
38.本发明实施例还提供一种半导体干燥方法，包括：将待干燥晶圆放置在密闭腔体内；将待干燥的晶圆放入密闭腔体内，由于腔体的密闭特性，为后续向腔体内冲入气体进行加压提供的前提条件。
39.向密闭腔体内充入气体，以使所述密闭腔体内的气体压力上升；在向密闭腔体内冲入气体时，可以选用不易对晶圆产生污染的惰性气体，例如，可以选用氮气，氮气不会对晶圆产生污染，同时还具有易制取、成本低且易保存的特点。
40.将待干燥晶圆进行加热，以使所述待干燥晶圆干燥。将待干燥晶圆进行加热的过程中，可以将待干燥晶圆的温度加热的较高，由于在密闭腔体内冲入气体后，密闭腔体内的气压上升，粘附在待干燥晶圆表面的液体沸点也会上升，因此，在待干燥晶圆表面粘附的液
体能够适应更高的温度进行干燥。同时，随着温度上升，在待干燥晶圆表面粘附的液体表面张力会降低，更加有利于晶圆的干燥。
41.采用本实施例提供的技术方案，通过在密闭腔体内提升压力的方式，使得待干燥处理的清洗液的沸点升高，从而，能够使得待干燥处理的清洗液能够在更高的温度下进行干燥，在待干燥处理的清洗液处于更高的温度下时，能够进一步降低清洗液的表面张力，从而，能够改善晶圆的干燥能力，提高半导体产品的质量。
42.作为一种可选的实施方式，向所述密闭腔体内充入气体时，控制所述腔体内的气体压力范围为1个大气压～10个大气压。在本实施方式中，向密闭腔体内冲入气体的压力可以依据需求进行选择，例如1个大气压、5个大气压或者10个大气压。由于密闭腔体承受压力的能力与密闭腔体的结构和材质均有关系，因此，可以依据密闭腔体的结构与材质进行选择。同时还可以考虑粘附在晶圆表面的液体的性质，例如，当压力上升到某一个压力节点时，液体的沸点上升趋势逐渐缓慢，此时，即可以选定该压力节点作为气体压力。
43.作为一种可选的实施方式，将待干燥晶圆进行加热时，控制所述待干燥晶圆的温度范围为25℃～200℃。通常情况下，在干燥过程中，温度越高干燥的效率会越高，但是，在干燥过程中还应当考虑其他因素，例如，在干燥过程中还应当考虑晶圆随着温度升高而产生的热应力，避免因为温度过高而导致晶圆内部热应力过大产生晶圆损坏。还需要考虑成本上身与效率提高的关系，例如，当温度提高至某一温度节点时，晶圆表面粘附的液体的表面张力下降趋势开始变得缓慢，此时，再继续升高温度会使得升高温度所付出的成本与提高的干燥效率之间不匹配，因此，选用该温度节点作为晶圆的加热温度。
44.作为可选的实施方式，前述各实施方式中，在将待干燥晶圆进行加热之前，还包括：采用表面张力低于去离子水的液体对所述待干燥晶圆进行干燥，以使所述表面张力低于去离子水的液体置换所述去离子水。在清洗过程中，通常会采用去离子水进行清洗，由于去离子水的表面张力较大，无论是从表面张力影响导致图案坍塌的角度还是从干燥效率的角度进行考虑，都应当采用表面张力更低的液体对去离子水进行置换，从而，在晶圆表面粘附的液体即变换为表面张力较低的液体，图案将不会因为表面张力的影响而产生坍塌，同时，低的表面张力还能够提高干燥的效率。
45.作为可选的实施方式，将待干燥晶圆进行加热，以使所述待干燥晶圆干燥之后还包括：将所述密闭腔体内的气体排出，以使所述密闭腔体内的气压降低后，取出所述晶圆。在本实施方式中，将密闭腔体内的压力降低后取出晶圆，一方面能够确保安全，另一方面，在气体压力降低时，液体的沸点会随之降低，从而，在气体压力降低的过程中，会使得液体保持一个较高的蒸发效率，使得在晶圆表面尚未去除的液体蒸发，避免干燥结束后残留液体，能够促进晶圆干燥效果。
46.在以上的描述中，对于各层的构图、刻蚀等技术细节并没有做出详细的说明。但是本领域技术人员应当理解，可以通过各种技术手段，来形成所需形状的层、区域等。另外，为了形成同一结构，本领域技术人员还可以设计出与以上描述的方法并不完全相同的方法。另外，尽管在以上分别描述了各实施例，但是这并不意味着各个实施例中的措施不能有利地结合使用。
47.以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖
在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。