專利名稱：晶圓清洗裝置以及化學(xué)機(jī)械研磨設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，尤其涉及一種晶圓清洗裝置以及化學(xué)機(jī)械研磨設(shè)備。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體器件制造流程中有時(shí)需要連續(xù)研磨多層薄膜，例如連續(xù)研磨掉半導(dǎo)體襯底表面上依次疊置的氮化硅層、氧化硅層和金屬層，不同薄膜層通常在不同的研磨平臺上研磨。如圖1所示，在第一研磨平臺(Platen)Ill上研磨好金屬層后，研磨頭121帶動待研磨晶圓(圖1中未示)轉(zhuǎn)向第二研磨平臺112，在所述第二研磨平臺112上研磨氧化硅層，研磨好所述氧化硅層后，所述研磨頭121帶動待研磨晶圓又轉(zhuǎn)向第三研磨平臺113， 在所述第三研磨平臺113上研磨氮化硅層。從上一步研磨轉(zhuǎn)向下一步研磨之前，對待研磨晶圓進(jìn)行清洗是非常重要的，主要原因有兩點(diǎn)第一，在很多情況下，上一步研磨中使用的研磨液的酸堿性質(zhì)與下一步研磨中使用的研磨液的酸堿性質(zhì)不同，若在進(jìn)行下一步研磨之前，未對待研磨晶圓進(jìn)行充分清洗，則在下一步研磨過程中會發(fā)生不同酸堿性質(zhì)的液體間的沖擊，影響下一步研磨；第二，若上一步研磨完成后露出金屬層，未對待研磨晶圓進(jìn)行充分清洗，殘留在待研磨晶圓上的研磨液會腐蝕露出的金屬層。參見圖2，現(xiàn)有技術(shù)的研磨裝置包括研磨平臺(platen)(圖2僅示出一臺)、粘附于所述研磨平臺上的研磨墊(pad) 11、研磨頭(polishing head) 12和液體輸送管道13，所述液體輸送管道13包含研磨液輸送管131和去離子水(DIW)輸送管132。在研磨過程中， 所述研磨平臺帶動所述研磨墊11 一起旋轉(zhuǎn)(如圖2中的粗箭頭所示)，所述研磨液輸送管 131向所述研磨墊11噴射研磨液，并通過所述研磨墊11旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力使所述研磨液均勻地分布在所述研磨墊11上，所述研磨頭12吸附住待研磨晶圓，并將待研磨晶圓的待研磨面壓在所述研磨墊11的研磨表面上，所述研磨頭12帶動所述晶圓一起旋轉(zhuǎn)(如圖2中的細(xì)箭頭所示)，通過待研磨晶圓的待研磨面與所述研磨墊11的研磨表面之間的相對運(yùn)動研磨待研磨晶圓的待研磨面。進(jìn)行下一步研磨之前，所述去離子水輸送管132噴射出去離子水對待研磨晶圓及研磨墊11進(jìn)行清洗，去離子水從所述去離子水輸送管132的一端噴射出、灑向所述研磨墊11的研磨表面，為了能清洗到待研磨晶圓需要將待研磨晶圓壓在所述研磨墊11的研磨表面上，同時(shí)旋轉(zhuǎn)待研磨晶圓，即從所述去離子水輸送管132噴射出的去離子水并不能直接清洗到待研磨晶圓的待研磨面，因此，現(xiàn)有技術(shù)不能對待研磨晶進(jìn)行充分清洗，而且在清洗過程中研磨表面上殘留的顆粒會刮傷待研磨晶圓。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種晶圓清洗裝置以及化學(xué)機(jī)械研磨設(shè)備，所述晶圓清洗裝置可對晶圓進(jìn)行充分清洗，且不損傷晶圓。為了達(dá)到上述的目的，本實(shí)用新型提供一種晶圓清洗裝置，包括主管道、第一支管道、第二支管道、第一清洗液輸送管和第二清洗液輸送管；所述主管道設(shè)置在研磨平臺的一側(cè)；所述第一支管道的一端與所述主管道轉(zhuǎn)動連接，且與所述主管道相通，所述第一支管道的另一端設(shè)有軟刷式噴頭；所述第二支管道的一端與所述主管道轉(zhuǎn)動連接，且與所述主管道相通；所述第一清洗液輸送管設(shè)置在所述第一支管道及主管道內(nèi)，所述第一清洗液輸送管的一端與所述軟刷式噴頭連接，所述第一清洗液輸送管的另一端設(shè)有閥門；所述第二清洗液輸送管設(shè)置在所述第二支管道及主管道內(nèi)，在所述第二支管道內(nèi)的一段第二清洗液輸送管上設(shè)有多個(gè)噴嘴，所述多個(gè)噴嘴穿過所述第二支管道伸出所述第二支管道外，所述第二清洗液輸送管的一端設(shè)有閥門。上述晶圓清洗裝置，其中，所述晶圓清洗裝置還包括多路化學(xué)液體輸送管，每一路化學(xué)液體輸送管均設(shè)置在所述第二支管道及主管道內(nèi)，每一路化學(xué)液體輸送管位于所述第二支管道內(nèi)的一段上均設(shè)有多個(gè)噴嘴，所述多個(gè)噴嘴穿過所述第二支管道伸出所述第二支管道外，每一路化學(xué)液體輸送管的一端均設(shè)有閥門。上述晶圓清洗裝置，其中，所述第一支管道和第二支管道均平行于所述研磨平臺的表面，且所述第一支管道到所述研磨平臺表面的距離大于所述第二支管道到所述研磨平臺表面的距離。上述晶圓清洗裝置，其中，所述主管道為可伸縮管道。上述晶圓清洗裝置，其中，所述軟刷式噴頭為采用聚乙烯醇材料制成的噴頭。本發(fā)明提供的另一技術(shù)方案是一種化學(xué)機(jī)械研磨設(shè)備，包括若干研磨平臺和上述晶圓清洗裝置，所述晶圓清洗裝置的主管道設(shè)置于所述研磨平臺的一側(cè)。本實(shí)用新型的晶圓清洗裝置以及化學(xué)機(jī)械研磨設(shè)備，其中，晶圓清洗裝置可利用第二清洗液輸送管及其噴嘴對待研磨晶圓進(jìn)行粗清洗，可利用第一清洗液輸送管及軟刷式噴頭對待研磨晶圓進(jìn)行細(xì)清洗，無論是粗清洗還是細(xì)清洗都直接清洗待研磨晶圓的待研磨面，因此，晶圓清洗裝置可充分清洗掉待研磨晶圓上的殘留，從而避免發(fā)生不同酸堿性質(zhì)的液體間的沖擊，避免金屬層腐蝕；此外，晶圓清洗裝置中第二清洗液輸送管的噴嘴與待研磨晶圓的待研磨面不接觸，清洗晶圓的過程中不會對待研磨晶圓的待研磨面造成刮傷，而軟刷式噴頭沖刷非常柔軟，沖刷待研磨晶圓的待研磨面時(shí)也不會刮傷晶圓；本實(shí)用新型的晶圓清洗裝置以及化學(xué)機(jī)械研磨設(shè)備，既可清洗晶圓又可對晶圓進(jìn)行保護(hù)液處理，能更有效地防止殘留在晶圓上的物質(zhì)腐蝕金屬層。

本實(shí)用新型的晶圓清洗裝置以及化學(xué)機(jī)械研磨設(shè)備由以下的實(shí)施例及附圖給出。圖1是現(xiàn)有技術(shù)的研磨裝置的示意圖(包含多臺研磨平臺)。圖2是現(xiàn)有技術(shù)的研磨裝置的示意圖(僅示一臺研磨平臺)。圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例一的晶圓清洗裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例一的晶圓清洗裝置使用狀態(tài)下的側(cè)視圖。圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例一的晶圓清洗裝置未使用狀態(tài)下的俯視圖。圖6是本實(shí)用新型實(shí)施例一的晶圓清洗裝置使用狀態(tài)下的俯視圖。圖7是本實(shí)用新型實(shí)施例二的晶圓清洗裝置中第二支管道的俯視圖。
具體實(shí)施方式
以下將結(jié)合圖3 圖7對本實(shí)用新型的晶圓清洗裝置以及化學(xué)機(jī)械研磨設(shè)備作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。實(shí)施例一參見圖3，本實(shí)施例的晶圓清洗裝置設(shè)置在研磨平臺的一側(cè)，所述晶圓清洗裝置包括主管道210、第一支管道220、第二支管道230、第一清洗液輸送管240和第二清洗液輸送管 250 ；所述主管道210設(shè)置在研磨平臺的一側(cè)；所述第一支管道220的一端與所述主管道210轉(zhuǎn)動連接，且所述第一支管道220 與主管道210相通，所述第一支管道220的另一端設(shè)有軟刷式噴頭221 ；所述第二支管道230的一端與所述主管道210轉(zhuǎn)動連接，且所述第二支管道230 與所述主管道210相通；所述第一清洗液輸送管240用于輸送清洗液，所述第一清洗液輸送管240設(shè)置在所述第一支管道220及主管道210內(nèi)，所述第一清洗液輸送管MO的一端與所述軟刷式噴頭221連接，由所述第一清洗液輸送管240輸送的清洗液可通過所述軟刷式噴頭221噴出， 所述第一清洗液輸送管240的另一端設(shè)有閥門(圖3中未示)，所述閥門用于控制清洗液的輸送；所述第二清洗液輸送管250用于輸送清洗液，所述第二清洗液輸送管250設(shè)置在所述第二支管道230及主管道210內(nèi)，在所述第二支管道230內(nèi)的一段第二清洗液輸送管 250上設(shè)有多個(gè)噴嘴251，所述多個(gè)噴嘴251穿過所述第二支管道230伸出所述第二支管道 230外，由所述第二清洗液輸送管250輸送的清洗液可通過所述多個(gè)噴嘴251噴出，所述第二清洗液輸送管250的一端設(shè)有閥門(圖3中未示)，所述閥門用于控制清洗液的輸送。所述第一支管道220和第二支管道230均與所述主管道210轉(zhuǎn)動連接，轉(zhuǎn)動所述第一支管道220和第二支管道230時(shí)，設(shè)置于所述第一支管道220內(nèi)的第一清洗液輸送管 240和設(shè)置于所述第二支管道230內(nèi)的第二清洗液輸送管250亦跟著一起轉(zhuǎn)動。參見圖4，較佳地，所述主管道210豎直設(shè)置在研磨平臺14的一側(cè)，所述第一支管道220和第二支管道230均平行于所述研磨平臺14的表面，所述第一支管道220到所述研磨平臺14表面的距離大于所述第二支管道230到所述研磨平臺14表面的距離；進(jìn)一步地， 所述主管道210為可伸縮管道，即所述主管道210的長度可調(diào)節(jié)，所述第一支管道220和第二支管道230的水平高度可調(diào)節(jié)，以提高本實(shí)施例晶圓清洗裝置的適應(yīng)能力。較佳地，所述軟刷式噴頭221采用聚乙烯醇材料制成，柔軟、不刮傷晶圓表面。較佳地，所述清洗液為去離子水?，F(xiàn)介紹如何使用本實(shí)施例的晶圓清洗裝置清洗晶圓本實(shí)施例的晶圓清洗裝置未使用時(shí)，所述第一支管道220和第二支管道230位于初始位置(如圖5所示的位置，此時(shí)第一支管道220和第二支管道230位于研磨平臺14的一側(cè))，當(dāng)上一研磨完成后，抬升研磨頭12，使待研磨晶圓30與研磨墊11間隔一定距離，將所述第二支管道230轉(zhuǎn)動到所述待研磨晶圓30的正下方，所述第二支管道230與所述待研磨晶圓30間隔一定距離，打開所述第二清洗液輸送管250的閥門，由所述第二清洗液輸送管250輸送去離子水，同時(shí)旋轉(zhuǎn)所述待研磨晶圓30，所述第二清洗液輸送管250輸送的去離子水通過所述多個(gè)噴嘴251噴射出來、噴向所述待研磨晶圓30的待研磨面，對所述待研磨晶圓30的待研磨面直接進(jìn)行清洗，這樣的清洗是比較粗略的，對于粘附性比較強(qiáng)的顆粒還不能被清洗掉，因此，利用所述多個(gè)噴嘴251對晶圓進(jìn)行一段時(shí)間的清洗后，關(guān)閉所述第二清洗液輸送管250的閥門，將所述第一支管道220轉(zhuǎn)動到所述待研磨晶圓30的下方(如圖4所示)，使所述軟刷式噴頭221與所述待研磨晶圓30的待研磨面接觸，打開所述第一清洗液輸送管240的閥門，由所述第一清洗液輸送管240輸送去離子水，同時(shí)擺動所述第一支管道220，使所述軟刷式噴頭221作弧線運(yùn)動(如圖6的雙箭頭所示)，并旋轉(zhuǎn)所述待研磨晶圓30，所述第一清洗液輸送管240輸送的去離子水通過所述軟刷式噴頭221噴出，沖刷著所述待研磨晶圓30的待研磨面，利用所述軟刷式噴頭221清洗晶圓時(shí)，所述待研磨晶圓30旋轉(zhuǎn)且所述軟刷式噴頭221作弧線運(yùn)動，因此，可清洗到整個(gè)待研磨面，清洗一段時(shí)間后，關(guān)閉所述第一清洗液輸送管240的閥門，將所述第一支管道220和第二支管道230轉(zhuǎn)回初始位置(如圖3所示的位置)，轉(zhuǎn)動所述研磨頭12，進(jìn)入下一研磨。本實(shí)施例的晶圓清洗裝置可利用第二清洗液輸送管及其噴嘴對待研磨晶圓進(jìn)行粗清洗，可利用第一清洗液輸送管及軟刷式噴頭對待研磨晶圓進(jìn)行細(xì)清洗，無論是粗清洗還是細(xì)清洗都直接清洗待研磨晶圓的待研磨面，因此，本實(shí)施例的晶圓清洗裝置可充分清洗掉待研磨晶圓上的殘留，從而避免發(fā)生不同酸堿性質(zhì)的液體間的沖擊，避免金屬層腐蝕；本實(shí)施例的晶圓清洗裝置中第二清洗液輸送管的噴嘴與待研磨晶圓的待研磨面不接觸，清洗晶圓的過程中不會對待研磨晶圓的待研磨面造成刮傷，而軟刷式噴頭沖刷非常柔軟，沖刷待研磨晶圓的待研磨面時(shí)也不會刮傷晶圓。實(shí)施例二 參見圖7，實(shí)施例二與實(shí)施例一的區(qū)別在于，所述晶圓清洗裝置還包括多路化學(xué)液體輸送管沈0，每一路化學(xué)液體輸送管260輸送一種化學(xué)物質(zhì)。對每一路化學(xué)液體輸送管 260而言，所述化學(xué)液體輸送管260設(shè)置在所述第二支管道230及主管道210內(nèi)，其位于所述第二支管道230內(nèi)的一段上設(shè)有多個(gè)噴嘴沈1，所述多個(gè)噴嘴穿過所述第二支管道 230伸出所述第二支管道230外，由所述化學(xué)液體輸送管260輸送的化學(xué)物質(zhì)可通過所述多個(gè)噴嘴噴出，所述化學(xué)液體輸送管沈0的一端設(shè)有閥門(圖7中未示)，所述閥門用于控制清洗液的輸送。進(jìn)行一些特殊金屬層研磨前，清洗晶圓還不能有效防止特殊金屬層腐蝕，還需要往晶圓表面涂覆一些保護(hù)液，對晶圓進(jìn)行處理，本實(shí)用新型的晶圓清洗裝置就可用于這種場合?，F(xiàn)介紹如何使用本實(shí)施例的晶圓清洗裝置清洗及處理晶圓當(dāng)上一研磨完成后，抬升所述研磨頭12，使所述待研磨晶圓30與研磨墊11間隔一定距離，先將所述第二支管道230轉(zhuǎn)動到所述待研磨晶圓30的正下方，打開所述化學(xué)液體輸送管沈0的閥門，由所述化學(xué)液體輸送管沈0的噴嘴向所述待研磨晶圓30的待研磨面噴射保護(hù)液，關(guān)閉所述化學(xué)液體輸送管260的閥門后打開所述第二清洗液輸送管250 的閥門，對所述待研磨晶圓30的待研磨面直接進(jìn)行清洗，清洗一段時(shí)間后，關(guān)閉所述第二清洗液輸送管250的閥門，接著將所述第一支管道220轉(zhuǎn)動到所述待研磨晶圓30的下方， 使所述軟刷式噴頭221與所述待研磨晶圓30的待研磨面接觸，打開所述第一清洗液輸送管240的閥門，沖刷所述待研磨晶圓30的待研磨面，沖刷一段時(shí)間后，關(guān)閉所述第一清洗液輸送管240的閥門，將所述第一支管道220轉(zhuǎn)回初始位置，接下來再次打開所述第二清洗液輸送管250的閥門，對所述待研磨晶圓30的待研磨面進(jìn)行清洗，清洗一段時(shí)間后，關(guān)閉所述第二清洗液輸送管250的閥門，將第二支管道230轉(zhuǎn)回初始位置，轉(zhuǎn)動所述研磨頭12，進(jìn)入下
一研磨。本實(shí)施例的晶圓清洗裝置既可清洗晶圓又可對晶圓進(jìn)行保護(hù)液處理，能更有效地防止殘留在晶圓上的物質(zhì)腐蝕金屬層。實(shí)施例三本實(shí)施例提供一種化學(xué)機(jī)械研磨設(shè)備，包括若干研磨平臺，還包括如實(shí)施例一或?qū)嵤├龅木A清洗裝置，所述晶圓清洗裝置的主管道設(shè)置于所述研磨平臺的一側(cè)。所述晶圓清洗裝置利用第二清洗液輸送管及其噴嘴對待研磨晶圓進(jìn)行粗清洗，可利用第一清洗液輸送管及軟刷式噴頭對待研磨晶圓進(jìn)行細(xì)清洗，無論是粗清洗還是細(xì)清洗都直接清洗待研磨晶圓的待研磨面，因此，所述晶圓清洗裝置可充分清洗掉待研磨晶圓上的殘留，從而避免發(fā)生不同酸堿性質(zhì)的液體間的沖擊，避免金屬層腐蝕；此外，所述晶圓清洗裝置的第二清洗液輸送管的噴嘴與待研磨晶圓的待研磨面不接觸，清洗晶圓的過程中不會對待研磨晶圓的待研磨面造成刮傷，而軟刷式噴頭沖刷非常柔軟，沖刷待研磨晶圓的待研磨面時(shí)也不會刮傷晶圓；當(dāng)然，所述晶圓清洗裝置既可清洗晶圓又可對晶圓進(jìn)行保護(hù)液處理，能更有效地防止殘留在晶圓上的物質(zhì)腐蝕金屬層。
權(quán)利要求1.一種晶圓清洗裝置，其特征在于，包括主管道、第一支管道、第二支管道、第一清洗液輸送管和第二清洗液輸送管；其中，所述第一支管道的一端與所述主管道轉(zhuǎn)動連接，且與所述主管道相通，所述第一支管道的另一端設(shè)有軟刷式噴頭；所述第二支管道的一端與所述主管道轉(zhuǎn)動連接，且與所述主管道相通；所述第一清洗液輸送管設(shè)置在所述第一支管道及主管道內(nèi)，所述第一清洗液輸送管的一端與所述軟刷式噴頭連接；所述第二清洗液輸送管設(shè)置在所述第二支管道及主管道內(nèi)，在所述第二支管道內(nèi)的一段第二清洗液輸送管上設(shè)有多個(gè)噴嘴，所述多個(gè)噴嘴穿過所述第二支管道伸出所述第二支管道外。
2.如權(quán)利要求1所述的晶圓清洗裝置，其特征在于，所述第一清洗液輸送管的另一端設(shè)有閥門。
3.如權(quán)利要求1所述的晶圓清洗裝置，其特征在于，所述第二清洗液輸送管的一端設(shè)有閥門。
4.如權(quán)利要求1所述的晶圓清洗裝置，其特征在于，所述晶圓清洗裝置還包括多路化學(xué)液體輸送管，每一路化學(xué)液體輸送管均設(shè)置在所述第二支管道及主管道內(nèi)，每一路化學(xué)液體輸送管位于所述第二支管道內(nèi)的一段上均設(shè)有多個(gè)噴嘴，所述多個(gè)噴嘴穿過所述第二支管道伸出所述第二支管道外。
5.如權(quán)利要求4所述的晶圓清洗裝置，其特征在于，每一路化學(xué)液體輸送管的一端均設(shè)有閥門。
6.如權(quán)利要求1或4所述的晶圓清洗裝置，其特征在于，所述第一支管道和第二支管道均平行于所述研磨平臺的表面，且所述第一支管道到所述研磨平臺表面的距離大于所述第二支管道到所述研磨平臺表面的距離。
7.如權(quán)利要求1或4所述的晶圓清洗裝置，其特征在于，所述主管道為可伸縮管道。
8.如權(quán)利要求1或4所述的晶圓清洗裝置，其特征在于，所述軟刷式噴頭為采用聚乙烯醇材料制成的噴頭。
9.一種化學(xué)機(jī)械研磨設(shè)備，包括若干研磨平臺，其特征在于，還包括如權(quán)利要求1至 8中任意一項(xiàng)所述的晶圓清洗裝置，所述晶圓清洗裝置的主管道設(shè)置于所述研磨平臺的一側(cè)。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種晶圓清洗裝置以及化學(xué)機(jī)械研磨設(shè)備，所述晶圓清洗裝置包括主管道、第一支管道、第二支管道、第一清洗液輸送管和第二清洗液輸送管；所述第一支管道的一端與主管道轉(zhuǎn)動連接，且與主管道相通，所述第一支管道的另一端設(shè)有軟刷式噴頭；所述第二支管道的一端與主管道轉(zhuǎn)動連接，且與主管道相通；所述第一清洗液輸送管設(shè)置在第一支管道及主管道內(nèi)，所述第一清洗液輸送管的一端與軟刷式噴頭連接；所述第二清洗液輸送管設(shè)置在第二支管道及主管道內(nèi)，在所述第二支管道內(nèi)的一段第二清洗液輸送管上設(shè)有多個(gè)噴嘴，所述多個(gè)噴嘴穿過第二支管道伸出第二支管道外。所述晶圓清洗裝置可對晶圓進(jìn)行充分清洗，且不損傷晶圓。
文檔編號B24B37/34GK202174489SQ201120294010
公開日2012年3月28日 申請日期2011年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月12日
發(fā)明者陳楓 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司