TWI443732B - 化學機械研磨後晶圓清洗裝置 - Google Patents

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Description

化學機械研磨後晶圓清洗裝置
本發明係關於一種化學機械研磨後晶圓清洗裝置，特別係關於一種刷洗機，用以在化學機械研磨製程後刷洗半導體晶圓。
眾所周知，化學機械研磨(chemical mechanical polishing,CMP)技術係用以在半導體產業中平坦化晶圓上之介質層。一般而言，在化學機械研磨製程中，一研磨懸浮劑或一漿料係置於一研磨墊的研磨表面上。晶圓及研磨表面之間的相對運動將促使晶圓表面上的機械結合化學效應。如此，化學機械研磨製程得以在晶圓上形成一高度平坦化之表面。
另外，須再進行化學機械研磨後清洗步驟，以移除研磨製程中所遺留之殘餘漿料及其他殘餘物。在化學機械研磨製程後實施的清洗步驟之一為：以一旋轉的清潔刷在刷洗機內清洗晶圓表面。清潔刷的旋轉動作及清潔刷施加於晶圓的壓力，可促使殘餘漿料自晶圓表面移除。
然而，習知化學機械研磨後晶圓清洗裝置仍無法達到令人滿意的清潔效率。沿著晶圓表面的邊緣可見殘餘漿料及大量缺陷。因此，產業上亟需一改良的化學機械研磨後晶圓清洗裝置以解決上述問題。
本發明提出一種改良的化學機械研磨後晶圓清洗裝置，用以解決上述問題。
本發明提供一種化學機械研磨後晶圓清洗裝置，包含：一腔體；複數個滾輪，用以承載及旋轉位於腔體中的一晶圓；至少一清潔刷，用以刷洗晶圓的一待清洗表面，其中晶圓之待清洗表面分成二區域：一中央區域以及一環形周邊區域；以及一噴灑桿，用以噴灑一液體於晶圓上，其中噴灑桿包含一第一噴嘴組，為分散設置且位於噴灑桿的一中間部分並對應中央區域，以及一第二噴嘴組，為密集設置且位於噴灑桿的兩端並對應環形周邊區域。
本發明提供一化學機械研磨後晶圓清洗裝置，包含：一腔體；複數個滾輪，用以承載及旋轉腔體中的一晶圓；至少一清潔刷，用以刷洗晶圓的一待清洗表面；以及一液體噴灑裝置，用以噴灑一液體於晶圓上，其中液體噴灑裝置包含二噴灑桿，其經由一接合構件接合在一起。
雖然本發明以實施例揭露如下，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準，且為了不致使本發明之精神晦澀難懂，部分習知結構與製程步驟的細節將不在此揭露。
同樣地，圖示所表示為實施例中的裝置示意圖但並非用以限定裝置的尺寸，特別是，為使本發明可更清晰地呈現，部分元件的尺寸係可能放大呈現於圖中。再者，多個實施例中所揭示相同的元件者，將標示相同或相似的符號以使說明更容易且清晰。
為讓本發明之上述目的、特徵及優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施方式，並配合所附圖式，作詳細說明如下。然而如下之較佳實施方式與圖式僅供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。
雖然下述實施例僅述及使用單面的刷洗器，但本發明亦可使用雙面的刷洗器。如為一單面的刷洗器，一次僅以一清潔刷刷洗晶圓的一面。如為一雙面的刷洗器，則可以滾輪清潔刷同時刷洗晶圓的兩面。
請參考第1A圖及第1B圖。第1A圖繪示本發明第一實施例之刷洗機的相關組件的示意圖。第1B圖繪示本發明第一實施例的刷洗機的側視圖。如第1A圖及第1B圖所示，一晶圓10以滾輪52承載及旋轉，且晶圓10的待清洗表面面向滾輪形清潔刷12。清潔刷12可由聚醋酸乙烯酯(polyvinyl acetate,PVA)或類似海綿材料等製成，而較佳為以聚醋酸乙烯酯海綿橡膠(PVA foam)製成。清潔刷12設置於機台軸122上，其中機台軸122由一馬達124帶動並依機台軸122的中心軸旋轉。清潔刷12上可以有複數個凸起的節結(未明確繪示)。清潔刷12的旋轉動作及施加於清潔刷12上向晶圓10的力或壓力，可促使殘餘漿料自晶圓表面移除。
在第一實施例中，晶圓12的待清洗表面可分為二區域：一中央區域A以及一環形周邊區域B，環繞中央區域A。如前所述，在晶圓清洗製程後，於環形周邊區域B中常可見大量缺陷。本發明即可解決在環形周邊區域B中的大量缺陷。
請繼續參閱第1A圖及第1B圖，一長條塊狀液體噴灑裝置14緊鄰清潔刷12設置，以噴灑液態清潔液，例如氫氧化四甲基銨(TMAH)或其類似物，於晶圓12的待清洗表面上。在本發明之第一實施例中，長條塊狀液體噴灑裝置14具有一窄盒狀主體，具有一頂面14a直接面向晶圓12的待清洗表面。長條塊狀液體噴灑裝置14亦可稱為“噴灑桿”。液體進料導管152與液體出料導管154可分別連接於長條塊狀液體噴灑裝置14的相對兩端。滾輪52、晶圓10、清潔刷12及長條塊狀液體噴灑裝置14可設置於一外殼或腔體100中。
二噴嘴組或液體噴灑孔142及144設置於液體噴灑裝置14的頂面14a。在本發明之第一實施例中，噴嘴組142及144係沿著長條塊狀液體噴灑裝置14的縱向方向排成一列。第一噴嘴組142設置於長條塊狀液體噴灑裝置14的中間部分並對應晶圓10的中央區域A。第二噴嘴組144則設置於長條塊狀液體噴灑裝置14的兩端並對應晶圓10的環形周邊區域B。
在本發明之第一實施例中，第二噴嘴組144以較第一噴嘴組142密集的方式設置，故當刷洗晶圓10時，分佈於晶圓10的環形周邊區域B上的清洗液量較分佈於中央區域A上的清洗液量多。舉例而言，第二噴嘴組144的兩相鄰近噴嘴之間的距離較第一噴嘴組142的兩相鄰近噴嘴之間的距離小。由第1B圖可清楚看出，自第二噴嘴組144噴出的水柱(以箭頭表示)較自第一噴嘴組142噴出的水柱集中。如此，晶圓10的環形周邊區域B中的殘餘漿料可有效移除。
第2A圖繪示本發明第二實施例之刷洗機的相關組件的示意圖。第2B圖繪示本發明第二實施例的刷洗機的側視圖。如第2A圖及2B圖所示，複數個滾輪52係用以承載及沿一水平方向旋轉晶圓10。晶圓10的待清洗表面面向滾輪形清潔刷12。清潔刷12可由聚醋酸乙烯酯(polyvinyl acetate,PVA)或類似海綿材料等製成，而較佳為以聚醋酸乙烯酯海綿橡膠(PVA foam)製成。清潔刷12可設置於一機台軸上，其中機台軸可由一馬達帶動並依機台軸的中心軸旋轉。清潔刷12上可以有複數個凸起的節結(未明確繪示)。清潔刷12的旋轉動作及施加於清潔刷12上向晶圓10的力或壓力，可促使殘餘漿料自晶圓表面移除。當然，圖示中的各元件，例如滾輪、晶圓、清潔刷以及馬達等，可設置於一腔體中，然為簡化說明本發明腔體未繪示於圖中。
同樣地，晶圓10的待清洗表面可分為二區域：一中央區域A以及一環形周邊區域B，環繞中央區域A。一液體噴灑裝置24緊鄰清潔刷12設置，以噴灑液態清潔液，例如氫氧化四甲基銨(TMAH)或其類似物，於晶圓10的待清洗表面上。在本發明之第二實施例中，液體噴灑裝置24呈一彎折狀且具有二噴灑桿242及244經由一接合構件262連接在一起，因此形成一倒V字形彎折狀。二噴灑桿242及244之間的角度α為可調整。
在本發明之第二實施例中，自二噴灑桿242及244的噴嘴噴出的水柱(以箭頭表示)不垂直晶圓10的待清洗表面。舉例而言，水柱320具有一力F，其方向與晶圓10的待清洗表面具有一入射角θ。是以，施加於環形周邊區域B中的一水平分力Fx可使殘餘漿料移除。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
10．．．晶圓
12．．．清潔刷
14、24．．．液體噴灑裝置
14a．．．頂面
52．．．滾輪
100．．．腔體
122．．．機台軸
124．．．馬達
142．．．第一噴嘴組
144．．．第二噴嘴組
152．．．液體進料導管
154．．．液體出料導管
242、244．．．噴灑桿
262．．．接合構件
320．．．水柱
A．．．中央區域
B．．．環形周邊區域
F．．．力
Fx．．．水平分力
α．．．角度
θ．．．入射角
第1A圖繪示本發明第一實施例之刷洗機的相關組件的示意圖。
第1B圖繪示本發明第一實施例的刷洗機的側視圖。
第2A圖繪示本發明第二實施例之刷洗機的相關組件的示意圖。
第2B圖繪示本發明第二實施例的刷洗機的側視圖。
10．．．晶圓
12．．．清潔刷
14．．．液體噴灑裝置
14a．．．頂面
52．．．滾輪
100．．．腔體
122．．．機台軸
124．．．馬達
142．．．第一噴嘴組
144．．．第二噴嘴組
152．．．液體進料導管
154．．．液體出料導管
A．．．中央區域
B．．．環形周邊區域

Claims (13)

  1. 一種化學機械研磨後晶圓清洗裝置，包含：一腔體；複數個滾輪，用以承載及旋轉位於該腔體中的一晶圓；至少一清潔刷，用以刷洗該晶圓的一待清洗表面，其中該晶圓之該待清洗表面分成二區域：一中央區域以及一環形周邊區域；以及一噴灑桿，用以噴灑一液體於晶圓上，其中該噴灑桿包含一第一噴嘴組，其為分散設置且位於該噴灑桿的一中間部分並對應該中央區域，以及一第二噴嘴組，其為密集設置且位於該噴灑桿的兩端並對應該環形周邊區域。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之化學機械研磨後晶圓清洗裝置，其中該第二噴嘴組的兩相鄰近噴嘴之間的距離小於該第一噴嘴組的兩相鄰近噴嘴之間的距離。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之化學機械研磨後晶圓清洗裝置，其中自該第二噴嘴組噴出之水柱較自第一噴嘴組噴出之水柱集中。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之化學機械研磨後晶圓清洗裝置，其中噴灑於該晶圓上之該液體包含氫氧化四甲基銨(tetramethyl ammonium hydroxide,TMAH)。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之化學機械研磨後晶圓清洗裝置，其 中該第一及第二噴嘴組係沿著該噴灑桿的縱向方向排成一列。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之化學機械研磨後晶圓清洗裝置，其中該噴灑桿係與該清潔刷相鄰設置。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之化學機械研磨後晶圓清洗裝置，其中該清潔刷由聚醋酸乙烯酯製成(polyvinyl acetate,PVA)。
  8. 一化學機械研磨後晶圓清洗裝置，包含：一腔體；複數個滾輪，用以承載及旋轉該腔體中的一晶圓；至少一清潔刷，用以刷洗該晶圓的一待清洗表面；以及一液體噴灑裝置，用以噴灑一液體於該晶圓上，其中該液體噴灑裝置包含二噴灑桿，其經由一接合構件接合在一起並對稱設置，且該液體噴灑裝置係設置成該接合構件對應到該晶圓的中央區域，該二對稱的噴灑桿對應到該晶圓的環形周邊區域。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之化學機械研磨後晶圓清洗裝置，其中該晶圓之該待清洗表面區分成二區域：一中央區域以及一環形周邊區域。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之化學機械研磨後晶圓清洗裝置，其中位於該二噴灑桿之間的一角度可調整。
  11. 如申請專利範圍第8項所述之化學機械研磨後晶圓清洗裝置，其中自該二噴灑桿的噴嘴所噴出的水柱與該晶圓之該待清洗表面不垂直。
  12. 如申請專利範圍第9項所述之化學機械研磨後晶圓清洗裝置，其中該液體施加一水平分力於該環形周邊區域中，以促進殘餘漿料移除。
  13. 如申請專利範圍第8項所述之化學機械研磨後晶圓清洗裝置，其中該液體噴灑裝置呈一倒V字形彎折狀。
TW100121448A 2011-05-10 2011-06-20 化學機械研磨後晶圓清洗裝置 TWI443732B (zh)

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