CN114001526B - 一种晶圆提拉干燥方法及晶圆干燥装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种晶圆提拉干燥方法及晶圆干燥装置,所述晶圆提拉干燥方法包括:将晶圆经由冲洗喷杆放置于清洗槽中的支撑部,所述支撑部侧向摆动以带动晶圆朝向顶升机构倾斜;提拉机构的夹紧部预先移动至交接位置下侧,与所述支撑部的位置相对的顶升机构推动晶圆向上移动;当晶圆中心通过所述夹紧部,夹紧部加速向上移动至其速度与顶升机构相同后,两者均速向上移动;夹紧部与顶升机构均匀移动至交接位置时,所述夹紧部夹紧晶圆继续向上移动,顶升机构随夹紧部向上移动后再向下移动至初始位置;在晶圆倾斜向上移动的过程中,干燥喷杆朝向经由的晶圆表面喷射干燥气体,以完成晶圆的提拉干燥。
Description
技术领域
本发明属于晶圆后处理技术领域,具体而言,涉及一种晶圆提拉干燥方法及晶圆干燥装置。
背景技术
化学机械抛光(Chemical Mechanical Planarization,CMP)是集成电路(Integrated Circuit,IC)制造中获得全局平坦化的一种超精密表面加工工艺。随着集成电路制造技术的发展,对晶圆表面缺陷的控制越来越严格。在晶圆制造过程中,晶圆表面会吸附颗粒或有机物等污染物而产生大量缺陷,需要后处理工艺去除这些缺陷。尤其是在化学机械抛光中大量使用的化学试剂及研磨剂会造成晶圆表面的污染,所以在抛光之后需要引入后处理工艺以去除晶圆表面的污染物,后处理工艺一般由清洗和干燥组成,以提供光滑洁净的晶圆表面。
常见的干燥技术有旋转漂洗干燥(SRD,Spin Rinse Dry)和马兰戈尼干燥(马兰戈尼亦称为“马兰格尼”或“马拉戈尼”Marangoni)。与传统的SRD相比,由于消除液痕缺陷的出色性能,基于马兰戈尼效应的晶圆干燥受到了广泛关注。马兰戈尼效应是由表面张力梯度引起的界面对流现象。现有的基于马兰戈尼效应的干燥技术是,当从去离子水的水浴中取出晶圆时,在晶圆-空气-液体所形成的“弯液面”上吹射诸如含有异丙醇IPA的有机蒸气,诱导产生的马兰戈尼效应实现附着液体的回流,从而获得全面干燥的晶圆。
提拉干燥过程中,晶圆交接时的平稳移动至关重要。晶圆的平稳交接能够有效避免表面液膜的破坏,有利于准确识别弯液面,以充分诱导马兰戈尼效应,保证晶圆的干燥效果。
通常晶圆交接时,第一运送机构将晶圆送达指定位置后停止,然后由第二运送机构从第一运送机构上取走晶圆,完成交接。或者第一运送机构将晶圆送达指定位置后放在晶圆定位机构上,然后由第二运送机构从晶圆定位机构上取走晶圆以完成交接。然而在晶圆提拉干燥过程中,晶圆静止不动会破坏晶圆表面的液膜,这是不允许的。
因此,如何实现晶圆的动态交接,在保证可靠性的前提下,提高交接效率始终是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明旨在至少一定程度上解决现有技术中存在的技术问题之一。
为此,本发明实施例的提供了一种晶圆提拉干燥方法,其包括:
S1,将晶圆经由冲洗喷杆放置于清洗槽中的支撑部,所述支撑部侧向摆动以带动晶圆朝向顶升机构倾斜;
S2,提拉机构的夹紧部预先移动至交接位置下侧,与所述支撑部的位置相对的顶升机构推动晶圆向上移动;
S3,当晶圆中心通过所述夹紧部,夹紧部加速向上移动至其速度与顶升机构的速度相同后,两者均速向上移动;
S4,夹紧部与顶升机构均匀移动至交接位置时,所述夹紧部夹紧晶圆继续向上移动,顶升机构随夹紧部向上移动后再向下移动至初始位置;
S5,在晶圆倾斜向上移动的过程中,干燥喷杆朝向经由的晶圆表面喷射干燥气体,以完成晶圆的提拉干燥。
作为优选实施例,所述夹紧部加速至顶升机构的速度时,所述夹紧部的竖向位置与晶圆夹持点的位置相匹配。
作为优选实施例,所述提拉机构与顶升机构的速度同步后,所述夹紧部开始朝向晶圆水平移动;当顶升机构移动至交接位置时,所述夹紧部夹紧晶圆。
作为优选实施例,所述晶圆夹持点与晶圆中心的竖向距离为5mm-30mm。
此外,本发明还公开了一种晶圆提拉干燥方法,其包括以下步骤:
S10,将晶圆经由冲洗喷杆放置于清洗槽中的支撑部,所述支撑部侧向摆动以带动晶圆朝向顶升机构倾斜;
S20,提拉机构的夹紧部预先移动至交接位置下侧,与所述支撑部的位置相对的顶升机构推动晶圆向上移动;
S30,当晶圆中心通过所述夹紧部,夹紧部加速向上移动的同时,夹紧部的夹持臂朝向晶圆水平移动;
S40,提拉机构的夹紧部移动至交接位置时,夹紧部的速度大于顶升机构的速度,夹紧部的夹持臂承托晶圆向上移动,顶升机构向下移动至初始位置;
S50,在晶圆倾斜向上移动的过程中,干燥喷杆朝向经由的晶圆表面喷射干燥气体,以完成晶圆的提拉干燥。
作为优选实施例,在晶圆移动至交接位置之前,所述夹紧部移动至夹紧状态对应的水平位置。
作为优选实施例,晶圆交接时,夹紧部与顶升机构的速度差值不大于顶升机构速度的10%。
作为优选实施例,步骤S30中,当晶圆中心通过夹紧部后,夹紧部朝向晶圆水平移动。
同时,本发明还提供了一种晶圆干燥装置,其执行上面所述的晶圆提拉干燥方法的步骤。
此外,本发明还公开了一种控制装置,其包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现上面所述的晶圆提拉干燥方法的步骤。
本发明的有益效果包括:通过顶升机构与提拉机构的运动控制,实现晶圆的稳定、高效、准确交接,保证晶圆表面水膜的完整性,高效诱导马兰戈尼效应,提升晶圆表面的干燥效果。
附图说明
通过结合以下附图所作的详细描述,本发明的优点将变得更清楚和更容易理解,这些附图只是示意性的,并不限制本发明的保护范围,其中:
图1是本发明所述晶圆提拉干燥方法的流程图;
图2至图4是交接过程中晶圆在晶圆干燥装置中的位置示意图;
图5是图1晶圆动态交接中顶升机构及提拉机构的位移-时间曲线;
图6是本发明所述晶圆提拉干燥方法另一个实施例的流程图;
图7是图6对应晶圆动态交接中顶升机构及提拉机构的位移-时间曲线;
图8是图6对应晶圆动态交接中顶升机构及提拉机构另一实施例的位移-时间曲线。
具体实施方式
下面结合具体实施例及其附图,对本发明所述技术方案进行详细说明。在此记载的实施例为本发明的特定的具体实施方式,用于说明本发明的构思;这些说明均是解释性和示例性的,不应理解为对本发明实施方式及本发明保护范围的限制。除在此记载的实施例外,本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书及其说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案,这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。
本说明书的附图为示意图,辅助说明本发明的构思,示意性地表示各部分的形状及其相互关系。应当理解的是,为了便于清楚地表现出本发明实施例的各部件的结构,各附图之间并未按照相同的比例绘制,相同的参考标记用于表示附图中相同的部分。
在本发明中,晶圆(Wafer)也称基板(Substrate),其含义和实际作用等同。
本发明提供了一种晶圆提拉干燥方法,其流程图,如图1所示。下面结合图2至图4示出的晶圆干燥装置,阐述晶圆提拉干燥的步骤:
S1,将晶圆经由冲洗喷杆40放置于清洗槽60中的支撑部30,支撑部30侧向摆动以带动晶圆朝向顶升机构10倾斜;
具体地,晶圆搬运机械手(未示出)夹持晶圆经由一对平行设置的冲洗喷杆40,将晶圆放置于清洗槽60中的支撑部30,如图2所示。清洗槽60内容纳清洗晶圆的液体,该液体可以为去离子水。支撑部30设置于清洗槽60的底部,其为弓形结构;弓形结构配置有凹槽,以承托定位待放置的晶圆。支撑部30通过转动轴与旋转电机连接,旋转电机驱动转动轴旋转,以带动支撑部30及其上的晶圆朝向图3示出的顶升机构10所在位置倾斜,顶升机构10位于支撑部30的内侧。即支撑部30上的晶圆由初始的竖直状态变为倾斜状态,以满足后续倾斜提拉干燥的要求。
S2,提拉机构20的夹紧部21预先移动至交接位置下侧,与支撑部30的位置相对的顶升机构10推动晶圆向上移动;
图2中,晶圆干燥装置包括顶升机构10和提拉机构20。在进行晶圆交接之前,提拉机构20的夹紧部21需要预先向下移动,以便为夹紧部21的加速提供一段距离。同时,夹紧部21预先下移也能够保证其移动方向与顶升机构10顶升的晶圆的移动方向一致,避免晶圆交接过程中晶圆速度发生突变而影响干燥效果。
提拉机构20包括倾斜设置的伺服滑台和设置在伺服滑台的夹紧部21,夹紧部21为一对夹持臂,其能够沿伺服滑台的长度方向移动。此外,夹紧部21的夹持臂配置驱动气缸,驱动气缸能够带动夹持臂水平移动,以完成夹紧部21对晶圆的夹紧及分离动作。
进一步地,提拉机构20的夹紧部21需要移动至交接位置下侧。晶圆提拉干燥处理中,晶圆的交接位置需根据干燥工艺预先设定,以保证晶圆干燥效果。通常情况下,晶圆的交接位置设定在清洗槽60液面以上150mm的范围内。
顶升机构10也配置有直线移动模块,直线移动模块驱动顶升机构线上移动。支撑部30的中间位置配置有凹槽31,顶升机构10在清洗槽60底部的位置与凹槽31的位置相对。
为了方便晶圆交接的控制,顶升机构10的移动速度首先加速移动至V0,然后以速度V0匀速向上移动。再者,顶升机构10的加速度不宜过大,以保证晶圆的平稳移动。
S3,当晶圆中心通过夹紧部21,夹紧部21加速向上移动至其速度与顶升机构10的速度相同后,两者均速向上移动;
具体地,提拉机构20的夹紧部21不宜过早启动加速,以防止夹紧部21速度过快,始终位于交接位置的上侧,而夹紧部21与顶升机构10无法实现交接。
图5是晶圆交接过程中顶升机构10及提拉机构20的位移-时间曲线,其中,顶升机构10对应的位移-时间曲线使用虚线表示,而提拉机构20对应的位移-时间曲线使用实线表示,P1表示晶圆的交接位置;顶升机构10预先移动至晶圆交接位置下侧,然后再向上加速移动。当顶升机构10与提拉机构20的速度相同时,则两者均有向上移动。
提拉机构20加速至V0后均匀移动,提拉机构20和顶升机构10对应曲线的斜率相同,如图5所示。即提拉机构20与顶升机构10的向上移动的速度相同。
由于当夹紧部21与顶升机构10的速度相同后,两者的相对位置固定,因此,当提拉机构20的夹紧部21加速至顶升机构10的速度时,所述夹紧部21的竖向位置需要与晶圆夹持点的位置相对应,以便保证提拉机构20的夹紧部21准确夹持晶圆。
进一步地,所述晶圆夹持点与晶圆中心的竖向距离为5mm-30mm。晶圆夹持点的位置可根据晶圆干燥制程灵活调整。
S4,夹紧部21与顶升机构10均匀移动至交接位置时,夹紧部21夹紧晶圆继续向上移动,顶升机构10随夹紧部21向上移动后再向下移动至初始位置;
具体地,夹紧部21与顶升机构10匀速同步向上移动,当两者达到设定的交接位置P1后,夹紧部21夹紧晶圆。即晶圆在t1时间点完成晶圆的交接。
S5,在晶圆倾斜向上移动的过程中,干燥喷杆50朝向经由的晶圆表面喷射干燥气体,以完成晶圆的提拉干燥。
在图2所示的实施例中,清洗槽60的上部配置有平行、间隔设置的干燥喷杆50,支撑部30朝向内侧倾斜的位置与干燥喷杆50的位置相对应,支撑部30上的晶圆能够经由干燥喷杆50之间移动。晶圆自清洗槽60内的液体中向上提升的过程中,干燥喷杆50朝向晶圆表面附着的弯液面区域喷射干燥气体,以利用马兰戈尼效应使晶圆表面的附着物按照与提升方向相反的方向从晶圆表面剥离,从而实现晶圆表面干燥。
图4是晶圆经过干燥喷杆50后的示意图,经过马兰戈尼提拉干燥后,晶圆表面的附着物及水膜完全被清除,有效保证了晶圆的清洗干燥效果。
由于提拉机构20的夹紧部21在移动初期可能出现夹持不稳的情况,如夹紧部21未夹紧晶圆,晶圆会向下坠落而发生速度突变。为消除晶圆掉落的隐患,t1时间点后,顶升机构10需要与夹紧部21同步向上移动一段距离,以避免移动的晶圆发生速度突变。
因为夹紧部21的夹持臂移动至晶圆的夹持点需要消耗一定时间,为提高晶圆交接效率,需要准确控制夹紧部21的启动时间。具体地,提拉机构20与顶升机构10的速度同步后,夹紧部21的夹持臂开始朝向晶圆水平移动;当顶升机构10移动至交接位置时,夹紧部21的夹持臂夹紧晶圆,以消除交接过程中的等待时间,提高晶圆交接效率。
此外,本发明还提供了一种晶圆提拉干燥方法,其流程图,如图6所示。
S10,将晶圆经由冲洗喷杆40放置于清洗槽60中的支撑部30,所述支撑部30侧向摆动以带动晶圆朝向顶升机构10倾斜;
S20,提拉机构20的夹紧部21预先移动至交接位置下侧,与支撑部30的位置相对的顶升机构10推动晶圆向上移动;
S30,当晶圆中心通过夹紧部21,夹紧部21加速向上移动的同时,夹紧部21的夹持臂朝向晶圆水平移动;
S40,提拉机构20的夹紧部21移动至交接位置时,夹紧部21的速度大于顶升机构10的速度,夹紧部21的夹持臂承托晶圆向上移动,顶升机构10向下移动至初始位置;
S50,在晶圆倾斜向上移动的过程中,干燥喷杆50朝向经由的晶圆表面喷射干燥气体,以完成晶圆的提拉干燥。
与图1示出的晶圆提拉干燥方法相比,两者在晶圆交接方式上存在差异。图6示出的晶圆交接方式是:利用夹紧部21与顶升机构10的速度差,夹紧部21将设置于顶升机构10的晶圆由底部承托,平稳高效地完成动态交接。
在晶圆交接时,夹紧部21的移动速度要略微大于顶升机构10上的晶圆的移动速度。优选地,夹紧部21与顶升机构10的速度差值不大于顶升机构10速度的20%。利用两者的速度差,实现晶圆与顶升机构10的分离。
进一步地,夹紧部21的夹持臂可以提前启动夹紧动作,避免夹紧部21的夹持臂夹紧动作过快而冲击晶圆边缘,消除碎片的风险。具体地,步骤S30中,当晶圆中心通过夹紧部21后,夹紧部21的夹持臂即可朝向晶圆水平移动,如图2示出的一对夹持臂可以在气缸或电缸的驱动下朝向晶圆水平移动。由于夹紧部21的夹持臂相对端面的距离小于晶圆的直径,夹紧部21可以由底部将晶圆托起,避免夹紧部21的夹持臂移动快速而冲击晶圆。
由于在夹紧部21动作时,夹紧部21位于晶圆的下方,有效避免了夹紧部21对晶圆边缘的冲击,消除了交接过程中的碎片风险。在夹紧部21的夹持臂水平移动的同时,夹紧部21向上加速移动;当夹紧部21不断加速,夹紧部21追赶顶升机构10上的晶圆并超越后,提拉机构20的夹紧部21将晶圆承托,实现晶圆的动态交接。
与图1示出的晶圆提拉干燥方法中的晶圆交接方式相比,夹紧部21的夹持臂的水平移动预留的时间更长,降低了夹持臂移动控制的难度,有利于夹紧部21平稳的移动至设定位置。
作为优选实施例,所述晶圆夹持点与晶圆中心的竖向距离为5mm-30mm。可以通过控制夹紧部21的夹持臂的水平距离,控制晶圆夹持点的位置。
在图6示出的晶圆提拉干燥方法中,夹紧部21的速度要求是略大于顶升机构10的速度,因此,顶升机构10可以先加速再匀速移动,如图7所示,其中,顶升机构10对应的位移-时间曲线使用虚线表示,而提拉机构20对应的位移-时间曲线使用实线表示,P1为晶圆交接位置。晶圆完成交接后,顶升机构10可以继续向上移动,也可以直接向下移动。
图7中,在t1时间点,提拉机构20的夹紧部21由底部承托晶圆,此时,夹紧部21的速度大于顶升机构10的速度,晶圆自顶升机构10分离并由夹紧部21的夹持臂可靠承托。顶升机构10在到达交接位置P1后,其可继续向上移动。
可以理解的是,在晶圆完成交接后,顶升机构10也可以先减速向上移动,再向下移动至初始位置,如图8所示,以备处理下一片晶圆;图8中,顶升机构10对应的位移-时间曲线使用虚线表示,而提拉机构20对应的位移-时间曲线使用实线表示,P1为晶圆交接位置。
同时,本发明还提供了一种晶圆干燥装置,如图2所示,其执行上面所述的晶圆提拉干燥方法的步骤,实现晶圆的可靠、高效、准确交接,有效保证晶圆的干燥效果,提升晶圆干燥的生产节拍。
此外,本发明还公开了一种控制装置,其包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现上面所述的晶圆提拉干燥方法的步骤。
所述处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit,CPU),还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit,ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。
所述存储器可以是所述控制设备的内部存储单元,例如控制设备的硬盘或内存。所述存储器也可以是所述控制设备的外部存储设备,例如所述控制设备上配备的插接式硬盘,智能存储卡(Smart Media Card,SMC),安全数字(Secure Digital,SD)卡,闪存卡(Flash Card)等。进一步地,所述存储器还可以既包括所述控制设备的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器用于存储所述计算机程序以及所述控制设备所需的其他程序和数据。所述存储器还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“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。
Claims (7)
1.一种晶圆提拉干燥方法,其特征在于,包括:
S1,将晶圆经由冲洗喷杆放置于清洗槽中的支撑部,所述支撑部侧向摆动以带动晶圆朝向顶升机构倾斜;
S2,提拉机构的夹紧部预先移动至交接位置下侧,与所述支撑部的位置相对的顶升机构推动晶圆向上移动;
S3,当晶圆中心通过所述夹紧部,夹紧部加速向上移动至其速度与顶升机构的速度相同后,两者均速向上移动;所述夹紧部与顶升机构的速度同步后,夹紧部开始朝向晶圆水平移动;当顶升机构移动至交接位置时,所述夹紧部夹紧晶圆;
S4,夹紧部与顶升机构均匀移动至交接位置时,所述夹紧部夹紧晶圆继续向上移动,顶升机构随夹紧部向上移动后再向下移动至初始位置;
S5,在晶圆倾斜向上移动的过程中,干燥喷杆朝向经由的晶圆表面喷射干燥气体,以完成晶圆的提拉干燥。
2.如权利要求1所述的晶圆提拉干燥方法,其特征在于,所述夹紧部加速至顶升机构的速度时,所述夹紧部的竖向位置与晶圆夹持点的位置相匹配。
3.如权利要求2所述的晶圆提拉干燥方法,其特征在于,所述晶圆夹持点与晶圆中心的竖向距离为5mm-30mm。
4.一种晶圆提拉干燥方法,其特征在于,包括:
S10,将晶圆经由冲洗喷杆放置于清洗槽中的支撑部,所述支撑部侧向摆动以带动晶圆朝向顶升机构倾斜;
S20,提拉机构的夹紧部预先移动至交接位置下侧,与所述支撑部的位置相对的顶升机构推动晶圆向上移动;
S30,当晶圆中心通过所述夹紧部,夹紧部加速向上移动的同时,夹紧部的夹持臂朝向晶圆水平移动;在晶圆移动至交接位置之前,所述夹紧部移动至夹紧状态对应的水平位置;
S40,提拉机构的夹紧部移动至交接位置时,夹紧部的速度大于顶升机构的速度,夹紧部的夹持臂承托晶圆向上移动,顶升机构向下移动至初始位置;晶圆交接时,夹紧部与顶升机构的速度差值不大于顶升机构速度的10%;利用夹紧部与顶升机构的速度差,夹紧部将设置于顶升机构的晶圆由底部承托,以完成动态交接;
S50,在晶圆倾斜向上移动的过程中,干燥喷杆朝向经由的晶圆表面喷射干燥气体,以完成晶圆的提拉干燥。
5.如权利要求4所述的晶圆提拉干燥方法,其特征在于,步骤S30中,当晶圆中心通过夹紧部后,夹紧部朝向晶圆水平移动。
6.一种晶圆干燥装置,其特征在于,执行权利要求1至5任一项所述的晶圆提拉干燥方法的步骤。
7.一种控制装置,其特征在于,包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至5任一项所述的晶圆提拉干燥方法的步骤。
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