CN102755980A

CN102755980A - 晶圆清洗刷和晶圆清洗装置

Info

Publication number: CN102755980A
Application number: CN2011101031465A
Authority: CN
Inventors: 沙酉鹤
Original assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp
Current assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp
Priority date: 2011-04-25
Filing date: 2011-04-25
Publication date: 2012-10-31

Abstract

本发明公开了一种晶圆清洗刷，包括刷桶，所述刷桶的外圆周面设有螺旋纹路刷毛。本发明还公开了一种晶圆清洗装置，包括晶圆清洗刷，所述晶圆清洗刷压在所述晶圆的表面并对晶圆进行滚动刷洗，所述晶圆清洗刷，包括刷桶，所述刷桶的外圆周面设有螺旋纹路刷毛。本发明通过将刷桶上的刷毛设置成螺旋纹路的，可以减小颗粒离开晶圆所需的路程，从而提高颗粒的清除效率，实现快速彻底清洗晶圆表面上的颗粒的目的。另外，通过增设一排设有若干刷桶清洗喷嘴的第二喷水管，可以将刷桶上的颗粒及时冲走，防止这些颗粒被重新带回到晶圆表面，进一步确保了晶圆清洗的效果，有效提高了晶圆清洗的效率。通过增设活动的单独调控的喷嘴可以加强重点区域的冲洗效果。

Description

晶圆清洗刷和晶圆清洗装置

技术领域

本发明涉及一种半导体领域，尤其涉及一种晶圆清洗刷和晶圆清洗装置。

背景技术

在晶圆制造厂中，前段工序(FEOL)的清洗主要针对栅氧化层的性能来实现。而后段工序(BEOL)的清洗是强调与薄膜、接触孔制作以及最近的CMP有关的玷污物的清洗。随着CMP在多种应用中使用，如层间介质(ILD)、钨塞制作和双大马氏革结构制作，后段工序的清洗工艺变得更加严格。

其中，CMP后清洗的重点是去除抛光工艺中带来的所有玷污物。这些玷污物包括磨料颗粒、被抛光材料带来的任何颗粒以及从磨料中带来的化学玷污物。这些颗粒要么由于CMP过程中所加的压力而机械性地嵌入晶圆表面，要么由于静电力或原子力(范德瓦斯力)而物理地粘附在被抛光的晶圆表面，所述静电力是表面电荷产生的吸引力或与Zeta势有关的排斥力。

自从20世纪90年代初期CMP技术在晶圆制造厂中应用以来，CMP后清洗从最初的用去离子水进行兆声波清洗，发展到用双面洗擦毛刷(DSS)和去离子水对晶圆进行物理洗擦。

请参阅图1-图4，其中，图1为现有的晶圆清洗装置的立体结构示意图；图2为现有的晶圆清洗装置的结构示意图；图3为现有的晶圆清洗刷和晶圆的配合示意图；图4为图3的侧视示意图。现有的晶圆清洗装置包括：三只滚轮110、一对晶圆清洗刷120和两排设有若干用于冲洗晶圆130的晶圆清洗喷嘴141的供水管140。所述晶圆清洗刷120分别设置在晶圆130的正反面，且所述晶圆清洗刷120夹住晶圆130正反表面并对晶圆130正反表面进行滚动刷洗。所述晶圆清洗刷120包括刷桶121和设置于刷桶121的圆周表面的刷毛122，且刷桶121上的刷毛122呈圆柱状交错横向排列。当刷桶121转动时，晶圆130表面会受到刷毛122垂直向下的摩擦作用，使得晶圆130表面上的颗粒在刷毛122的作用下沿晶圆130表面向下运动。

然而，为了提高颗粒清除的效率，颗粒越短时间离开晶圆130越好，也就是说颗粒到达晶圆130边缘所需的路程越短越好，而显然对于晶圆130表面上的大多数颗粒(除位于晶圆130表面中心的颗粒)来说，向下运动到达晶圆130边缘的路程是比较长的，以致影响了颗粒的清除效率。另外，在晶圆清洗喷嘴141的作用下，晶圆130表面上还有一部分颗粒会被喷嘴141喷出的去离子水流冲走，另外还有一部分颗粒被转动的刷桶121带走。由于现有的晶圆清洗装置没有专门的刷桶清洗喷嘴，使得刷桶121上的颗粒不能及时有效清除，而被刷桶121重新带回晶圆130表面上，从而使得颗粒的清除效率受到一定影响。

因此，如何提供一种可以实现快速彻底清洗颗粒的晶圆清洗刷和清洗装置是本领域技术人员亟待解决的一个技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种晶圆清洗刷和清洗装置，通过将刷桶上的刷毛设置成螺旋纹路的，可以减小颗粒离开晶圆所需的路程，从而提高颗粒的清除效率，实现快速彻底清洗晶圆表面上的颗粒的目的。

为了达到上述的目的，本发明采用如下技术方案：

一种晶圆清洗刷，包括刷桶，所述刷桶的外圆周面设有螺旋纹路刷毛。

在上述的晶圆清洗刷中，所述螺旋纹路刷毛分成左右两部分，分别由刷桶中央向刷桶两侧对称螺旋展开。

在上述的晶圆清洗刷中，所述刷桶的长度比晶圆的直径长至少6cm。

本发明还公开了一种晶圆清洗装置，包括一对晶圆清洗刷，所述晶圆清洗刷分别压在所述晶圆的正反表面并对晶圆进行滚动刷洗，每个晶圆清洗刷包括刷桶，所述刷桶的外圆周面设有螺旋纹路刷毛。

在上述的晶圆清洗装置中，所述螺旋纹路刷毛分成左右两部分，分别由刷桶中央向刷桶两侧对称螺旋展开。

在上述的晶圆清洗装置中，所述刷桶的长度比晶圆的直径长至少6cm。

在上述的晶圆清洗装置中，所述晶圆清洗装置还包括两排设有若干晶圆清洗喷嘴的第一喷水管，所述第一喷水管分别设置于所述晶圆正反面的斜上方。

在上述的晶圆清洗装置中，所述晶圆正反面的斜上方还分别设有若干单独控制角度、水压和水量的晶圆清洗活动喷嘴。

在上述的晶圆清洗装置中，所述晶圆清洗装置还包括两排设有若干刷桶清洗喷嘴的第二喷水管，所述第二喷水管分别设置于对应刷桶的斜上方。

在上述的晶圆清洗装置中，所述刷桶的斜上方还设有若干单独控制角度、水压和水量的刷桶清洗活动喷嘴。

本发明的有益效果如下：

本发明晶圆清洗刷和晶圆清洗装置，通过在刷桶的外圆周面设置螺旋纹路刷毛。当刷桶转动的时候，晶圆表面不仅仅会受到垂直向下的摩擦作用，还会受到向晶圆两侧的水平摩擦作用，从而会起到连续向晶圆左右两侧边缘驱散颗粒的效果，使得晶圆表面上的大多数颗粒(除位于晶圆中心的颗粒)可以沿着螺旋纹路斜向下离开晶圆，相比现有的垂直向下离开晶圆所需的路程缩短，从而有效提高了清除晶圆表面颗粒的效率。而当所述螺旋纹路刷毛分成左右两部分，分别由刷桶中央向刷桶两侧对称螺旋展开，可以使得颗粒离开晶圆表面的路径更加缩短，以进一步提高晶圆清洗刷的效率。

另外，本发明的晶圆清洗装置，通过增设一排设有若干刷桶清洗喷嘴的第二喷水管，所述第二喷水管设置于所述刷桶的斜上方。通过刷桶清洗喷嘴的冲洗，可以将刷桶上的颗粒及时冲走，防止这些颗粒被重新带回到晶圆表面，进一步确保了晶圆清洗的效果，有效提高了晶圆清洗的效率。

另外，本发明的晶圆清洗装置，通过分别在第一喷水管上和所述第二喷水管上分别设有若干单独控制角度、水压和水量的刷桶清洗活动喷嘴，可以分别对颗粒比较多的晶圆和刷桶的边缘进行强化清洗，从而可以实现更好的清洗效果，进一步提高晶圆清洗效率。

附图说明

本发明的晶圆清洗刷和晶圆清洗装置由以下的实施例及附图给出。

图1为现有的晶圆清洗装置的立体结构示意图；

图2为现有的晶圆清洗装置的结构示意图；

图3为现有的晶圆清洗刷和晶圆的配合示意图；

图4为图3的侧视示意图；

图5为本发明晶圆清洗装置的结构示意图；

图6为本发明的晶圆清洗刷和晶圆的配合示意图；

图7为图6的侧视示意图；

图8为本发明加装晶圆清洗活动喷嘴的晶圆清洗装置的结构示意图。

具体实施方式

以下将对本发明的晶圆清洗刷和晶圆清洗装置作进一步的详细描述。

下面将参照附图对本发明进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。

为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会使本发明由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开发中，必须作出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关系统或有关商业的限制，由一个实施例改变为另一个实施例。另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的，但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。

为使本发明的目的、特征更明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

请参阅图5-图8，其中，图5为本发明晶圆清洗装置的结构示意图；图6为本发明的晶圆清洗刷和晶圆的配合示意图；图7为图6的侧视示意图；图8为本发明加装晶圆清洗活动喷嘴的晶圆清洗装置的结构示意图。

请重点参阅图5，这种晶圆清洗装置，包括三个转轮210和一对晶圆清洗刷220。所述转轮210托住并带动所述晶圆230转动。所述晶圆清洗刷220分别压在所述晶圆230的正反表面并对晶圆230表面进行滚动刷洗。

请重点参阅图5-图7，所述每个晶圆清洗刷220包括刷桶221，所述刷桶221的外圆周面设有螺旋纹路刷毛222。通过在刷桶221的外圆周面设置螺旋纹路刷毛222，当刷桶221转动的时候，晶圆230表面不仅仅会受到垂直向下的摩擦作用，还会受到向晶圆230两侧的水平摩擦作用，从而会起到连续向晶圆230左右两侧边缘驱散颗粒的效果，使得晶圆230表面上的大多数颗粒(除位于晶圆中心的颗粒)可以沿着螺旋纹路斜向下离开晶圆230，相比现有的垂直向下离开晶圆所需的路径缩短，从而有效提高了清除晶圆表面颗粒的效率。

优选，所述螺旋纹路刷毛222分成左右两部分，分别由刷桶221中央向两侧对称螺旋展开。也就是说，每部分螺旋纹路刷毛分别朝向刷桶221的对应端面斜向下设置。如此，可以使得颗粒离开晶圆230表面的路径更加缩短，以进一步提高晶圆清洗刷的效率。

请重点参阅图6和图7，本实施例中，所述刷桶221的长度比晶圆230的直径长至少6cm，如此，当刷桶221的两端可以分别向晶圆的两端伸出至少3cm，该伸出距离即为图6所示的D。如此，可以确保晶圆230左右两侧边缘附近的颗粒也可以被顺利清除。

请重点参阅图5和图8，所述晶圆清洗装置还包括两排设有若干晶圆清洗喷嘴241的第一喷水管240，所述第一喷水管240分别设置于所述晶圆230正反表面的斜上方。这些晶圆清洗喷嘴241和第一喷水管240可以沿用现有的部件，第一喷水管240将去离子水或其他清洗液输送到各个晶圆清洗喷嘴241，然后，各个晶圆清洗喷嘴241对着晶圆230的上部进行冲洗，将颗粒冲离晶圆230表面。

优选，所述晶圆230正反表面的斜上方还设有若干单独控制角度、水压和水量的晶圆清洗活动喷嘴251。可以将晶圆清洗活动喷嘴251设置在第一喷水管240上，并另接单独控制的供水管250。这些晶圆清洗活动喷嘴251可以根据客户的需要，调节喷嘴的方向、水流的水压和水量，从而可以对某些区域进行重点清洗。可以采用这些晶圆清洗活动喷嘴251对颗粒比较多的晶圆230的边缘进行强化清洗，以实现更好的清洗效果。

请继续参阅图5，所述晶圆清洗装置还包括两排设有若干刷桶清洗喷嘴261的第二喷水管(图中未示意)，所述第二喷水管分别设置于对应刷桶221的斜上方。所述第二喷水管的水压相对于所述第一喷水管的水压高。所述刷桶清洗喷嘴261的冲洗角度可以调整至刷桶221远离晶圆230的中下部位置，以便可以加大冲洗力度，而不至于冲伤晶圆230。通过刷桶清洗喷嘴261的冲洗，可以将刷桶221上的颗粒冲走，防止这些颗粒被刷桶221重新带回到晶圆230表面，确保了晶圆230清洗的效果，提高了晶圆230清洗的效率。

同理，所述刷桶221的斜上方还设有若干单独控制角度、水压和水量的刷桶清洗活动喷嘴(图中未示意)。可以将刷桶清洗活动喷嘴设置在第二喷水管上，并另接单独控制的供水管。同样，可以采用这些刷桶清洗活动喷嘴对颗粒比较多的刷桶的边缘进行强化清洗，从而可以实现更好的清洗效果，进一步提高晶圆清洗效率。

综上所述，本发明晶圆清洗刷和晶圆清洗装置，通过在刷桶的外圆周面设置螺旋纹路刷毛。当刷桶转动的时候，晶圆表面不仅仅会受到垂直向下的摩擦作用，还会受到向晶圆两侧的水平摩擦作用，从而会起到连续向晶圆左右两侧边缘驱散颗粒的效果，使得晶圆表面上的大多数颗粒(除位于晶圆中心的颗粒)可以沿着螺旋纹路斜向下离开晶圆，相比现有的垂直向下离开晶圆所需的路程缩短，从而有效提高了清除晶圆表面颗粒的效率。而当所述螺旋纹路刷毛分成左右两部分，分别由刷桶中央向刷桶两侧对称螺旋展开，可以使得颗粒离开晶圆表面的路径更加缩短，以进一步提高晶圆清洗刷的效率。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种晶圆清洗刷，包括刷桶，其特征在于，所述刷桶的外圆周面设有螺旋纹路刷毛。

2.根据权利要求1所述晶圆清洗刷，其特征在于，所述螺旋纹路刷毛分成左右两部分，分别由刷桶中央向刷桶两侧对称螺旋展开。

3.根据权利要求1所述晶圆清洗刷，其特征在于，所述刷桶的长度比晶圆的直径长至少6cm。

4.一种晶圆清洗装置，包括一对晶圆清洗刷，所述晶圆清洗刷分别压在所述晶圆的正反表面并对晶圆进行滚动刷洗，每个晶圆清洗刷包括刷桶，其特征在于，所述刷桶的外圆周面设有螺旋纹路刷毛。

5.根据权利要求4所述晶圆清洗装置，其特征在于，所述螺旋纹路刷毛分成左右两部分，分别由刷桶中央向刷桶两侧对称螺旋展开。

6.根据权利要求4所述晶圆清洗装置，其特征在于，所述刷桶的长度比晶圆的直径长至少6cm。

7.根据权利要求4所述晶圆清洗装置，其特征在于，所述晶圆清洗装置还包括两排设有若干晶圆清洗喷嘴的第一喷水管，所述第一喷水管分别设置于所述晶圆正反面的斜上方。

8.根据权利要求4至7中任意一项所述晶圆清洗装置，其特征在于，所述晶圆正反面的斜上方还分别设有若干单独控制角度、水压和水量的晶圆清洗活动喷嘴。

9.根据权利要求4至7中任意一项所述晶圆清洗装置，其特征在于，所述晶圆清洗装置还包括两排设有若干刷桶清洗喷嘴的第二喷水管，所述第二喷水管分别设置于对应刷桶的斜上方。

10.根据权利要求9所述晶圆清洗装置，其特征在于，所述刷桶的斜上方还设有若干单独控制角度、水压和水量的刷桶清洗活动喷嘴。