专利名称：晶圆清洗装置及利用该晶圆清洗装置清洗晶圆的方法
技术领域：
本发明涉及一种晶圆清洗装置和利用该晶圆清洗装置清洗晶圆的方法。
背景技术：
随着半导体芯片中布线层数的增多、特征尺寸的纳米化，芯片制造工艺对光 刻精度的要求越来越高。对于最小特征尺寸在0. 35um及以下的器件，必须进行全局 平面化，以满足高分辨的光刻曝光时所要求的近似苛刻的焦深问题。化学机械抛光 (chemical-mechanicalpolishing，简称CMP)是最好的也是唯一的全局平面化技术。在化 学机械抛光时，首先是存在于表面和抛光垫之间的抛光液中的氧化剂、络合剂等与铜进行 化学反应，在铜表面产生一层化学反应薄膜，然后由抛光液中的磨粒和由高分子材料制成 的抛光垫通过机械作用将这一层化学反应薄膜去除，使新鲜表面重新裸露出来，然后再次 进行上述的化学反应。这样在化学作用过程和机械作用过程的交替进行中完成表面抛光。化学机械抛光过程结束后，晶圆由研磨台携带到缓冲工作台，再由机械手将晶圆 带到下一个工位。在这个移动过程中，由于残留在晶圆上的抛光液会腐蚀晶圆表面，甚至使 得晶圆报废。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种能够有效地清洗掉晶圆表面残留的抛光液 的晶圆清洗装置。本发明的另一个目的在于提出一种利用晶圆清洗装置清洗晶圆的方法。为了实现上述目的，根据本发明第一方面的实施例提出一种晶圆清洗装置，所述 晶圆清洗装置设置在抛光设备的抛光工位与缓冲工位之间，所述晶圆清洗装置包括多个 扇形喷头，所述扇形喷头的喷口朝向上以将清洗液以扇形形状向上喷射到由抛光头带动从 抛光工位朝向缓冲工位移动的晶圆上；和清洗液输送管，所述清洗液输送管与所述多个扇 形喷头相连用于将清洗液输送到所述多个扇形喷头，且所述清洗液输送管为环形以使所述 多个扇形喷头成环形分布。根据本发明实施例的晶圆清洗装置具有多个喷口朝上的扇形喷头，可以从晶圆表 面的下方将清洗液喷射到晶圆的表面，从而对晶圆的表面进行全面的清洗，达到完全清洗 掉晶圆表面残留的抛光液、避免抛光液腐蚀晶圆表面的效果。而且，扇形喷头可以喷射出扇 形形状的清洗液，从而使清洗液均勻地分布到晶圆的表面，避免因清洗液对晶圆的表面产 生冲击而破坏晶圆表面的平整性。这样，不仅可以完全清洗掉晶圆表面残留的抛光液，而且 可以有效地保护晶圆的表面。此外，成环形分布的多个扇形喷头可以对晶圆的整个表面同 时进行清洗，不仅可以使清洗液更加均勻地分布到晶圆的表面，进一步有效地保护晶圆的 表面，而且可以大大地提高清洗速度，从而将残留在晶圆上的抛光液对晶圆表面的腐蚀降 至最小。
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另外，根据本发明实施例的晶圆清洗装置可以具有如下附加的技术特征根据本发明的一个实施例，所述多个扇形喷头等间距地设置在所述清洗液输送管 上，从而有助于清洗液更加均勻地分布到晶圆的表面。根据本发明的一个实施例，所述清洗液为去离子水。根据本发明的一个实施例，所述清洗液输送管上设置有开关元件，以控制向所述 多个扇形喷头供给清洗液。根据本发明的一个实施例，所述开关元件为蝶阀、球阀、闸阀或电磁阀。根据本发明第二方面的实施例提出一种利用晶圆清洗装置清洗晶圆的方法，其中 所述晶圆清洗装置设置在抛光设备的抛光工位与缓冲工位之间，所述方法包括在抛光头 带动抛光完的晶圆从所述抛光工位向所述缓冲工位移动过程中，所述晶圆清洗装置的多个 扇形喷头向上以扇形形状朝所述晶圆喷射清洗液以清洗所述晶圆。根据本发明实施例的清洗晶圆的方法在抛光后的晶圆向缓冲工位移动的过程中 对所述晶圆进行清洗，且在整个清洗过程中所述晶圆一直向所述缓冲工位移动，因此可以 在不额外增加时间的情况下完成对晶圆的清洗。本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变 得明显，或通过本发明的实践了解到。
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变 得明显和容易理解，其中图1是根据本发明实施例的晶圆清洗装置的结构示意图；图2是根据本发明实施例的晶圆清洗装置的俯视图。
具体实施例方式下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终 相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附 图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖 直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是 为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对 本发明的限制。在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、 “连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可 以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据 具体情况理解上述术语的具体含义。下面附图描述根据本发明实施例的晶圆清洗装置。如图1和图2所示，根据本发 明一个实施例的晶圆清洗装置设置在抛光设备的抛光工位与缓冲工位之间，所述晶圆清洗 装置包括多个扇形喷头1和清洗液输送管2。扇形喷头1的喷口朝向上以将清洗液以扇形 形状向上喷射到晶圆5的整个下表面。清洗液输送管2与多个扇形喷头1相连，用于将清洗液输送到多个扇形喷头1。清洗液输送管2为环形以使多个扇形喷头1成环形分布.清 洗液输送管2例如与清洗液源(未示出)相连，以便将清洗液从清洗液源输送到多个扇形 喷头1。如图1和图2所示，晶圆5被吸附在抛光头4的下表面上，抛光头4可以将晶圆 5移动到研磨工位由研磨台6对晶片进行研磨抛光。研磨抛光后，抛光头4携带晶圆5从 研磨工位移动到缓冲工位，在从研磨工位移动到缓冲工位过程中，为了避免抛光液对晶圆5 的腐蚀，可以利用根据本发明实施例的晶圆清洗装置对晶圆5的表面进行清洗。例如，抛光 头4携带晶圆5移动到多个扇形喷头1上方，多个扇形喷头1向上喷出清洗液对晶圆5的 整个下表面进行清洗。这里，需要理解的是，晶圆5位于清洗液喷射单元1上方包括晶圆5 位于多个扇形喷头1正上方，也包括晶圆5位于多个扇形喷头1的斜上方，优选地，晶圆5 位于多个扇形喷头1的正上方。根据本发明实施例的晶圆清洗装置，多个扇形喷头1的喷口朝上，从而可以从晶 圆5下方将清洗液喷射到晶圆5的整个下表面上，由此对晶圆5的整个下表面进行全面的 清洗，达到完全清洗掉晶圆表面残留的抛光液、避免抛光液腐蚀晶圆表面的效果。而且，扇形喷头1可以喷射出扇形形状的清洗液，从而使清洗液均勻地分布到晶 圆5的表面，避免因清洗液对晶圆5的表面产生冲击而破坏晶圆5表面的平整性。这样，不 仅可以完全清洗掉晶圆5表面残留的抛光液，而且可以有效地保护晶圆5的表面。通过设 置可以喷射出扇形形状的清洗液的扇形喷头1，可以不需要再设置压力调节装置，即不需要 再对清洗液的压力进行调节。这样，不仅可以降低根据本发明实施例的晶圆清洗装置的生 产成本，而且可以使所述晶圆清洗装置的操作更加简便。此外，成环形分布的多个扇形喷头1可以对晶圆5的整个表面同时进行清洗，不仅 可以使清洗液更加均勻地分布到晶圆5的表面，进一步有效地保护晶圆5的表面，而且可以 大大地提高清洗速度、提高清洗效率，从而将残留在晶圆5上的抛光液对晶圆5表面的腐蚀 降至最小。如图1和图2所示，在本发明的一些实施例中多个扇形喷头1安装在清洗液输送 管2上.由此，根据本发明此实施例的晶圆清洗装置结构简单，制造方便，成本低，并且维护 方便。在本发明的一个示例中，清洗液输送管2上可以设置有通孔，多个扇形喷头1可以焊 接在清洗液输送管2上的通孔处，清洗液流经清洗液输送管2、并通过所述通孔分配到多个 扇形喷头1中，由此多个扇形喷头1可以稳定地固定在清洗液输送管2上。在本发明的另 一个示例中，多个扇形喷头1上可以设置有螺纹，清洗液输送管2上可以设置有螺纹孔，多 个扇形喷头1通过旋入所述螺纹孔从而可拆卸地设置在清洗液输送管2上。在本发明的一个具体示例中，多个扇形喷头1可以等间距地设置在清洗液输送管 2上，从而可以使清洗液更加均勻地分布到晶圆5的表面。所述等间距可以是等弧长间距。在本发明的一个实施例中，所述清洗液为去离子水。根据本发明实施例的晶圆清洗装置，清洗液输送管2上还可以设置有开关元件3， 通过开关元件3来控制所述输送管的导通和关闭，从而控制向多个扇形喷头1供给清洗液。 在本发明的一个示例中，开关元件3为阀门，例如蝶阀、球阀、闸阀或电磁阀等。下面参考图1和图2描述利用根据本发明实施例的晶圆清洗装置清洗晶圆的方法。
如图1和图2所示，所述晶圆清洗装置设置在抛光设备的抛光工位与缓冲工位之 间。抛光头4底部吸附着晶圆5移动到研磨工位，以便研磨台6可以对晶圆5进行研磨抛 光，研磨抛光后，抛光头4可以携带晶圆5由研磨工位向晶圆缓冲工位移动。在由研磨工位 向晶圆缓冲工位移动的过程中，当抛光头4携带晶圆5移动到根据本发明实施例的晶圆清 洗装置的多个扇形喷头1的上方时，开关元件3打开，清洗液输送管2将清洗液供给到多个 扇形喷头1，多个扇形喷头1向上喷射出扇形形状的清洗液，从而对晶圆5的整个下表面进 行清洗，由此完全清洗掉晶圆5表面残留的抛光液。有利地，清洗液扇形形状的分布可以使 清洗液均勻分布到晶圆表面，不会产生冲击，不仅能清洗干净晶圆表面，而且有效保护了晶 圆表面。在整个清洗过程中晶圆5 —直向所述缓冲工位移动，因此可以在不额外增加时间 的情况下完成对晶圆的清洗。根据本发明实施例的晶圆清洗装置可以设置在尽可能靠近研磨工位的位置处，以 将残留在晶圆5上的抛光液在晶圆表面的停留时间降至最小。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示 例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特 点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不 一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何 的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解在不 脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本 发明的范围由权利要求及其等同物限定。
权利要求
1.一种晶圆清洗装置，其特征在于，所述晶圆清洗装置设置在抛光设备的抛光工位与 缓冲工位之间，所述晶圆清洗装置包括多个扇形喷头，所述扇形喷头的喷口朝向上以将清洗液以扇形形状向上喷射到由抛光 头带动从抛光工位朝向缓冲工位移动的晶圆上；和清洗液输送管，所述清洗液输送管与所述多个扇形喷头相连用于将清洗液输送到所述 多个扇形喷头，且所述清洗液输送管为环形以使所述多个扇形喷头成环形分布。
2.根据权利要求1所述的晶圆清洗装置，其特征在于，所述多个扇形喷头等间距地设 置在所述清洗液输送管上。
3.根据权利要求1所述的晶圆清洗装置，其特征在于，所述清洗液为去离子水。
4.根据权利要求1所述的晶圆清洗装置，其特征在于，所述清洗液输送管上设置有开 关元件，以控制向所述多个扇形喷头供给清洗液。
5.根据权利要求4所述的晶圆清洗装置，其特征在于，所述开关元件为蝶阀、球阀、闸 阀或电磁阀。
6.一种利用权利要求1-5任一项所述的晶圆清洗装置清洗晶圆的方法，其中所述晶圆 清洗装置设置在抛光设备的抛光工位与缓冲工位之间，所述方法包括在抛光头带动抛光 完的晶圆从所述抛光工位向所述缓冲工位移动过程中，所述晶圆清洗装置的多个扇形喷头 向上以扇形形状朝所述晶圆喷射清洗液以清洗所述晶圆。
全文摘要
本发明公开了一种晶圆清洗装置及利用所述晶圆清洗装置清洗晶圆的方法，晶圆清洗装置设置在抛光设备的抛光工位与缓冲工位之间，晶圆清洗装置包括多个扇形喷头，扇形喷头的喷口朝向上以将清洗液以扇形形状向上喷射到由抛光头带动从抛光工位朝向缓冲工位移动的晶圆上；和清洗液输送管，清洗液输送管与多个扇形喷头相连用于将清洗液输送到多个扇形喷头，且清洗液输送管为环形以使多个扇形喷头成环形分布。根据本发明实施例的晶圆清洗装置能够从晶圆表面的下方将清洗液喷射到晶圆的表面，从而对晶圆的表面进行全面的清洗。而且，扇形喷头可以喷射出扇形形状的清洗液，从而使清洗液均匀地分布到晶圆的表面，避免因清洗液对晶圆的表面产生冲击。
文档编号H01L21/00GK102129959SQ201110001269
公开日2011年7月20日 申请日期2011年1月5日 优先权日2011年1月5日
发明者何永勇, 梅赫赓, 沈攀, 潘燕, 王同庆, 赵德文, 路新春 申请人:清华大学