[发明专利]晶圆干燥方法、晶圆干燥装置及化学机械研磨机台

说明书

本发明公开了一种晶圆干燥方法、晶圆干燥装置及化学机械研磨机台及半导体设备。该方法包括：提供清洗后的晶圆；将所述晶圆浸入干燥液中，以分离出所述晶圆表面残留的液体；将所述晶圆移出所述干燥液，并对所述晶圆表面喷射气体使所述晶圆干燥；其中，所述干燥液不溶或微溶于水；所述干燥液的表面张力低于30毫牛顿/米。本发明通过选用具有低表面张力、低沸点、与水互不相溶的特性的干燥液，利用表面张力差异可以对晶圆表面附着的清洗液滴进行完全置换。该方法能够有效克服微孔、深沟道的脱水困难问题；通过结合提拉和氮气吹干工艺，可以达到晶圆表面干燥液快速脱附和挥发的目的，获得干燥的晶圆。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种晶圆干燥方法、晶圆干燥装置及化学机械研磨机台。

背景技术

在物联网及智能化等技术的推动下，电子器件的功能和应用被极大地拓展，此类高端芯片的应用要求器件厚度和表面性能向着超光滑、无损和轻薄化发展。因此，在IC产业快速发展的同时，相继发展出了多种表面平坦化技术。其中，化学机械研磨(ChemicalMechanicalPolish,CMP)作为唯一能够提供全局平坦化的技术，被广泛的应用到半导体制造领域。CMP将化学刻蚀作用和机械摩擦作用相结合，以磨平晶圆表面凸起部分并表面的薄膜加工到指定的厚度。在研磨后，为了去除晶圆表面残留的研磨颗粒及研磨副产物，需要对其进行有效地清洗。同时，半导体制造要求晶圆在CMP工艺模块为“干进干出”，这就需要对晶圆进行干燥处理。

目前晶圆的干燥方式主要为旋转甩干、异丙醇(IPA)干燥以及马兰戈尼(Marangoni)干燥。通过旋转晶圆，利用离心力可以使晶圆表面残余液滴的脱附，实现晶圆干燥。但是，旋转晶圆过程中甩出的液体易造成飞溅，飞溅并凝结在干燥装置顶部的液滴会在晶圆干燥后的抽取过程中滴回到晶圆表面并造成缺陷。尤其在金属CMP工艺中，回滴的液滴中含有的金属残留物会造器件短路失效。现有技术中通过改变干燥箱体结构、增加可移动的护罩等方式以防止液体飞溅，但是增加了干燥箱体内部器件复杂度、工艺难度，并且仍会有一定的液滴凝结和滴落风险。而Marangoni干燥工艺是利用表面张力差异去除表面残留的液滴以达到干燥晶圆的目的。虽然此方法不存在液滴回滴晶圆的风险，但是晶圆表面易于出现水痕缺陷，并且此方法对于提拉速度、IPA/N₂流量和排放等工艺控制要求高。此外，由于IPA可溶于水，在每片晶圆干燥后均需更换干燥槽中的去离子水，从而造成水资源的极大浪费。

发明内容

基于上述现有设备仍存在的不足及缺陷，本发明提出了一种晶圆干燥方法、晶圆干燥装置及化学机械研磨机台。

一方面，本发明提出了一种晶圆的干燥方法，包括：提供清洗后的晶圆；将所述晶圆浸入干燥液中，并辅以兆声波清洗以分离出所述晶圆表面残留的液体；将所述晶圆移出所述干燥液，并对所述晶圆表面喷射气体使所述晶圆干燥；其中，所述干燥液不溶或微溶于水；所述干燥液的表面张力低于30毫牛顿/米。

可选地，所述将所述晶圆浸入干燥液中，以分离出所述晶圆表面残留的液体包括：将所述晶圆浸入干燥液中，并辅以兆声波清洗以分离出所述晶圆表面残留的液体。

可选地，所述干燥液的密度低于0.95克/立方厘米或高于1.1克/立方厘米；所述干燥液的沸点为30至80摄氏度。

可选地，所述干燥液包括乙酸甲酯、正己烷、石油醚、正戊烷、1,1,1-三氯乙烷或三氯甲烷中的至少一种。