[发明专利]一种CMP晶圆清洗设备

说明书

本发明公开了一种CMP晶圆清洗设备，包括依次排列的清洗输入单元、兆声清洗单元、第一刷洗单元、第二刷洗单元、甩干单元，传输机械手和翻转机械手位于清洗设备的上方，传输机械手包括水平运动轴、垂直运动轴和晶圆抓取装置，可将晶圆在所述单元之间传输，翻转机械手将所述抓取装置中的晶圆抓取并翻转。除此之外，还包括缓冲单元，所述缓冲单元位于清洗输入单元的前方，可以临时存放晶圆。还包括抛光晶圆通道，其位于清洗输入单元和兆声清洗单元之间，方便CMP步骤前的晶圆进入抛光区域时穿过清洗设备。本发明引进了缓冲单元，当CMP晶圆清洗设备发生故障时，对于抛光好的晶圆就可以实现安全存储，也可以有效解决位于程序转换之间的晶圆的安全存储问题。

技术领域

本发明属于晶圆磨削或抛光工艺技术领域，涉及应用于CMP后的晶圆清洗领域的一种CMP晶圆清洗设备。

背景技术

随着半导体产业的迅速发展，集成电路特征尺寸不断趋于微细化，半导体晶片不断地朝小体积、高电路密集度、快速、低耗电方向发展，集成电路现已进入ULSI亚微米级的技术阶段。伴随着硅晶片直径的逐渐增大，元件内刻线宽度逐步缩小，金属层数的增多，因此半导体薄膜表面的高平坦化对器件的高性能、低成本、高成品率有着重要的影响，这导致对硅晶片表面的平整度要求将日趋严格。

目前，作为唯一能获得全局平面化效果的平整化技术化学机械抛光技术，CMP(Chemical Mechanical Planarization，化学机械平坦化)已经发展成集在线量测、在线终点检测、清洗等技术于一体的化学机械抛光技术，是集成电路向微细化、多层化、薄型化、平坦化工艺发展的产物。同时也是晶圆由200mm向300mm乃至更大直径过渡、提高生产率、降低制造成本、衬底全局平坦化所必需的工艺技术。在晶圆进行CMP加工后，会在晶圆表面残留加工的移除物和抛光液，为了及时去除晶圆表面的污染物，CMP设备需要搭配清洗设备使用。

目前，主流的清洗设备的配置有晶圆垂直方式和晶圆水平方式，每种设备的清洗单元配置又不相同。垂直方式的清洗单元可以节省设备空间，兆声清洗和刷洗的工艺一致性更好，但是甩干过程中由于受重力影响，干燥效果不如水平方式，而水平方式的清洗单元又不利于污染物及时移出晶圆表面。因此需要根据清洗单元和甩干单元的特性，综合考虑晶圆的放置方式，以及还要考虑晶圆放置方式的转换如何具体实现。另外，CMP晶圆清洗设备一旦发生故障时，已经完成抛光程序的晶圆如何确保安全存储，不致晶圆表面的清洁度受到影响也是一个需要考虑和解决的问题。

发明内容

本发明目的在于针对各种清洗单元的不同配置方案，提供相应的传输方式，并对现有晶圆清洗过程中当CMP晶圆清洗设备发生故障时，对于已经完成抛光的晶圆如何确保安全存储的问题提出一种解决方案，可以有效解决位于程序转换之间的晶圆的安全存储问题。

为此目的，本发明提出的技术方案为一种CMP晶圆清洗设备，包括依次排列的清洗输入单元、兆声清洗单元、第一刷洗单元、第二刷洗单元、甩干单元，传输机械手和翻转机械手位于清洗设备的上方，传输机械手包括水平运动轴、垂直运动轴和晶圆抓取装置，可将晶圆在所述单元之间传输，翻转机械手将所述抓取装置中的晶圆抓取并翻转。除此之外，还包括缓冲单元，所述缓冲单元位于清洗输入单元的前方，可以临时存放晶圆。

上述设备还包括抛光晶圆通道，其位于清洗输入单元和兆声清洗单元之间，方便CMP步骤前的晶圆进入抛光区域时穿过清洗设备。

抛光晶圆通道和清洗输入单元中的晶圆托架均可以同时或单独移出，方便进行装载晶圆操作。

在缓冲单元中设置喷水装置，防止晶圆未经清洗而干燥。

作为优选，在缓冲单元中可以临时存放2-10片晶圆。

作为优选，清洗和刷洗过程中晶圆处于垂直方向，在甩干过程中晶圆处于水平方向。

当垂直甩干的工艺要求可以满足加工要求时，清洗、刷洗、甩干过程中晶圆均处于垂直方向。