專利名稱：一種用于晶圓的刷洗裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，尤其涉及用于在晶圓化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)工藝之后的刷洗裝置。
背景技術(shù)：
晶圓的CMP工藝被公認(rèn)為是目前有效的實(shí)現(xiàn)全局平坦化的技術(shù)，被廣泛應(yīng)用于芯片制造領(lǐng)域。而晶圓CMP工藝后表面殘留有機(jī)化合物、顆粒和金屬雜質(zhì)等表面污物，而表面污物將影響晶圓的下一道工藝，進(jìn)而嚴(yán)重?fù)p害芯片的性能和可靠性。為此，需要在CMP工藝后對(duì)晶圓進(jìn)行刷洗以除去其表面污物。傳統(tǒng)的刷洗裝置中，在豎直放置的晶圓兩側(cè)設(shè)置有一對(duì)相互平行的圓柱狀刷子， 晶圓由滾輪支撐。在刷洗晶圓時(shí)，一邊由驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)滾輪旋轉(zhuǎn)從而帶動(dòng)晶圓旋轉(zhuǎn)，一邊通過(guò)刷子轉(zhuǎn)動(dòng)并擠壓晶圓進(jìn)行刷洗?，F(xiàn)有刷洗裝置的存在下列問(wèn)題首先，晶圓的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)需要另設(shè)的驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)， 從而使得整個(gè)裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高。同時(shí)，想要實(shí)現(xiàn)最佳的刷洗效率及刷洗效果，需要同時(shí)調(diào)節(jié)刷子的轉(zhuǎn)速與驅(qū)動(dòng)裝置的輸出功率以調(diào)節(jié)晶圓的轉(zhuǎn)速，因此程序相對(duì)復(fù)雜操作難度大。而且，由于晶圓的旋轉(zhuǎn)是由滾輪帶動(dòng)的，這要求晶圓與滾輪之間是一種配合關(guān)系，而晶圓、滾輪的轉(zhuǎn)動(dòng)與刷子的旋轉(zhuǎn)之間是相互獨(dú)立的，這就容易發(fā)生因晶圓、滾輪的轉(zhuǎn)動(dòng)與刷子的旋轉(zhuǎn)之間的失衡所引起的晶圓碎裂的情況。此外，由于晶圓的刷洗都在密封腔內(nèi)進(jìn)行，一方面滾輪的驅(qū)動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜會(huì)導(dǎo)致整個(gè)裝置龐大，另一方面有可能由其引入二次污染。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題之一。為此，本實(shí)用新型的一個(gè)目的在于提出一種具有無(wú)需另設(shè)晶圓驅(qū)動(dòng)裝置的、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、且不易發(fā)生碎片的刷洗裝置，用于在晶圓化學(xué)機(jī)械拋光工藝之后清潔晶圓表面。根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的用于晶圓的刷洗裝置，包括機(jī)架；支撐部件，所述支撐部件設(shè)置在所述機(jī)架上以支撐晶圓；清洗液供給單元，所述清洗液供給單元設(shè)置在所述機(jī)架上用于向晶圓的表面施加清洗液；以及一對(duì)刷子，所述一對(duì)刷子包括刷子主體和設(shè)置于所述刷子主體表面上的多個(gè)毛束，且所述一對(duì)刷子可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在所述機(jī)架上以將晶圓夾在它們之間刷洗晶圓表面同時(shí)在晶圓上產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)所述晶圓轉(zhuǎn)動(dòng)的扭矩。另外，根據(jù)本實(shí)用新型上述實(shí)施例的用于晶圓的刷洗裝置還可以具有如下附加的技術(shù)特征根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，所述一對(duì)刷子為圓柱狀刷子，其中所述一對(duì)刷子的軸線之間呈夾角a。具體而言，其中0° < α <4°。根據(jù)本實(shí)用新型的另一個(gè)實(shí)施例，至少一個(gè)所述刷子主體為圓錐形且所述多個(gè)毛束高度均勻，其中在刷洗晶圓表面時(shí)所述一對(duì)刷子的與所述晶圓接觸的兩條母線之間呈夾[0010]根據(jù)本實(shí)用新型的再一個(gè)實(shí)施例，所述一對(duì)刷子主體均是錐角為α的圓錐形。具體而言，其中0° < α < 4°。根據(jù)本實(shí)用新型的進(jìn)一步實(shí)施例，所述刷子主體為圓柱形，且在至少一個(gè)所述刷子中位于一端的毛束高度高于另一端的毛束高度。根據(jù)本實(shí)用新型的其他實(shí)施例，所述支撐部件可以包括三個(gè)滾輪，在刷洗晶圓表面時(shí)，所述晶圓由所述三個(gè)滾輪形成三點(diǎn)支撐定位。根據(jù)本實(shí)用新型的其他實(shí)施例，還可以包括去離子水供給單元，所述清洗液供給單元包括化學(xué)清洗劑供給管路和去離子水供給管路。具體而言，所述清洗液管路與所述去離子水管路可以相互垂直。根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的用于晶圓的刷洗裝置，至少具有下列優(yōu)點(diǎn)之一根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的用于晶圓的刷洗裝置，由毛刷對(duì)晶圓產(chǎn)生的扭矩驅(qū)動(dòng)晶圓轉(zhuǎn)動(dòng)，因此不需另設(shè)晶圓驅(qū)動(dòng)裝置，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，降低了設(shè)備設(shè)計(jì)制造成本。同時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)刷子與晶圓之間的擠壓量，可實(shí)現(xiàn)刷子轉(zhuǎn)速、晶圓轉(zhuǎn)速、刷洗效率和刷洗效果之間的最佳匹配，程序簡(jiǎn)單易操作。而且，晶圓的轉(zhuǎn)動(dòng)是在刷子旋轉(zhuǎn)時(shí)施加于晶圓表面的扭矩作用下的被動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，而由晶圓轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)滾輪轉(zhuǎn)動(dòng)，因此刷子旋轉(zhuǎn)、晶圓轉(zhuǎn)動(dòng)和支撐滾輪轉(zhuǎn)動(dòng)之間是“柔性”的隨動(dòng)關(guān)系，不易發(fā)生因轉(zhuǎn)動(dòng)失衡而碎片的情況。并且，晶圓三點(diǎn)支撐定位的可靠性高，有利于機(jī)械手設(shè)置和抓取晶圓。此外，清洗液管路和去離子水管路相互垂直，更利于液體均勻地噴散于晶圓表面， 且刷洗裝置的腔體結(jié)構(gòu)更緊湊，節(jié)省設(shè)備空間，而且不會(huì)引入二次污染。本實(shí)用新型的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過(guò)本實(shí)用新型的實(shí)踐了解到。

本實(shí)用新型的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中圖1是表示本實(shí)用新型第一實(shí)施例的用于晶圓的刷洗裝置在刷洗晶圓表面時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是表示圖1所示的刷洗裝置在刷洗晶圓表面時(shí)的俯視圖；圖3是表示本實(shí)用新型第二實(shí)施例的一個(gè)示例的、用于晶圓的刷洗裝置在刷洗晶圓表面時(shí)的俯視圖；圖4是表示本實(shí)用新型第三實(shí)施例的、用于晶圓的刷洗裝置中的一對(duì)刷子的俯視圖。
具體實(shí)施方式
下面詳細(xì)描述本實(shí)用新型的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本實(shí)用新型，而不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。在本實(shí)用新型的描述中，術(shù)語(yǔ)“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實(shí)用新型而不是要求本實(shí)用新型必須以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。下面參考1 4描述根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的用于晶圓的刷洗裝置。如圖1 4所示，根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的用于晶圓的刷洗裝置，包括機(jī)架(圖中未示出)、設(shè)置在機(jī)架上以支撐晶圓1的支撐部件100、設(shè)置在機(jī)架上用于向晶圓1的表面施加清洗液的清洗液供給單元200、以及可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在機(jī)架上的一對(duì)刷子300，刷子300 包括刷子主體310和設(shè)置于刷子主體310表面上的多個(gè)毛束320。在刷洗晶圓1的表面時(shí)， 首先晶圓1被移動(dòng)并被放置于支撐部件100上，此后移動(dòng)刷子300a和刷子300b以使其夾持晶圓1，接著一邊通過(guò)清洗液供給單元200向晶圓1的表面施加清洗液一邊使刷子300a、 刷子300b旋轉(zhuǎn)，同時(shí)刷子300a和刷子300b在晶圓1上產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)晶圓轉(zhuǎn)動(dòng)的扭矩，從而實(shí)施對(duì)晶圓1整個(gè)表面的刷洗。在本實(shí)用新型第一實(shí)施例中，如圖1所示，所述一對(duì)刷子，即刷子300’ a和刷子 300’ b為圓柱狀刷子，其中刷子300’ a的軸線X’ a和刷子300’ b的軸線X’ b之間呈夾角 α。在刷洗晶圓1表面時(shí)，刷子300’ a和刷子300’ b夾持晶圓1，由于軸線X’ a和軸線X’ b 之間呈夾角α，在刷子300’a和刷子300’b以相反的旋轉(zhuǎn)方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)時(shí)刷子作用于晶圓上的豎直向下的摩擦力從晶圓一側(cè)向另一側(cè)(具體而言，在圖1中從左側(cè)至右側(cè))呈逐漸增加的梯度分布，由此在晶圓1上產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)晶圓1轉(zhuǎn)動(dòng)的扭矩。其中，α的范圍可以為0° < α <4°，優(yōu)選為0.5° < α <2.5°。如果α大于4°，則由于傾斜角度過(guò)大，晶圓的中間部分的洗刷效果較差；如果角度過(guò)小，則所產(chǎn)生的扭矩有可能不足以驅(qū)動(dòng)晶圓轉(zhuǎn)動(dòng)。在本實(shí)用新型第二實(shí)施例中，至少一個(gè)所述刷子主體310，即刷子310”a和/或刷子主體310”b為圓錐形，而所述多個(gè)毛束320” a和多個(gè)毛束320” b從一端至另一端高度均勻。在一個(gè)具體的示例中，如圖3所示，刷子主體310”a和刷子主體310”b均是錐角為 α的圓錐形。在刷洗晶圓1表面時(shí)，刷子300”a和刷子300”b夾持晶圓且軸線X”a和軸線X”b之間平行，從而刷子300”a與晶圓1接觸的母線L”a和刷子300”b與晶圓1接觸的母線L”b之間呈夾角α，由此在刷子300”a和刷子300”b轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)刷子作用于晶圓1上的豎直向下的摩擦力也呈梯度分布，從而產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)晶圓轉(zhuǎn)動(dòng)的扭矩。其夾角α的范圍與第一實(shí)施例中的相同，因此省略對(duì)其說(shuō)明。在本實(shí)用新型第三實(shí)施例中，其中刷子主體310”’ a和刷子主體310”’ b均為圓柱形，而至少一個(gè)所述刷子中的位于一端的毛束高度高于另一端的毛束高度。具體而言，在本實(shí)用新型的一個(gè)示例中，如圖4所示，一端毛束321”’ a和321”’ b的高度分別高于另一端毛束322”’ a和322”’ b的高度，從而在圖4中從左側(cè)至右側(cè)呈梯度逐漸增加，由此在刷子 300相向旋轉(zhuǎn)時(shí)作用于晶圓1上的豎直向下的摩擦力也呈梯度分布，從而產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)晶圓轉(zhuǎn)動(dòng)的扭矩。根據(jù)本實(shí)用新型上述實(shí)施例的用于晶圓的刷洗裝置，由毛刷對(duì)晶圓產(chǎn)生的扭矩驅(qū)動(dòng)晶圓轉(zhuǎn)動(dòng)，因此不需另設(shè)晶圓驅(qū)動(dòng)裝置，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，降低了設(shè)備設(shè)計(jì)制造成本。同時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)刷子與晶圓之間的配合度(即毛束的擠壓量)，可實(shí)現(xiàn)刷子轉(zhuǎn)速、晶圓轉(zhuǎn)速、刷洗效率和刷洗效果之間的最佳匹配，程序簡(jiǎn)單易操作。而且，晶圓的轉(zhuǎn)動(dòng)是在刷子旋轉(zhuǎn)時(shí)施加于晶圓表面的扭矩作用下的被動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，而由晶圓轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)滾輪轉(zhuǎn)動(dòng)，因此刷子旋轉(zhuǎn)、晶圓轉(zhuǎn)動(dòng)和支撐滾輪轉(zhuǎn)動(dòng)之間是“柔性”的隨動(dòng)關(guān)系，不易發(fā)生因轉(zhuǎn)動(dòng)失衡而碎片的情況。此外，在本實(shí)用新型的其他實(shí)施例中，如圖1所示，支撐部件100可以包括三個(gè)滾輪，在刷洗晶圓表面時(shí)，所述晶圓由所述三個(gè)滾輪形成三點(diǎn)支撐定位。由此，晶圓三點(diǎn)支撐定位的可靠性高，有利于機(jī)械手設(shè)置和抓取晶圓。此外，在本實(shí)用新型的其他實(shí)施例中，如圖1所示，清洗液供給單元200包括化學(xué)清洗劑供給管路201和去離子水供給管路202。具體而言，在本實(shí)用新型的一個(gè)示例中，所述清洗液管路201與所述去離子水管路202相互垂直。由此更利于液體均勻地噴散于晶圓表面，且刷洗裝置的腔體結(jié)構(gòu)更緊湊，節(jié)省設(shè)備空間，而且不會(huì)引入二次污染。需要說(shuō)明的是，雖然附圖中顯示的具體實(shí)施例中的刷洗裝置是豎直地刷洗晶圓， 根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的刷洗裝置同樣地也可以用于在水平方向刷洗晶圓。在本說(shuō)明書(shū)的描述中，參考術(shù)語(yǔ)“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本實(shí)用新型的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說(shuō)明書(shū)中，對(duì)上述術(shù)語(yǔ)的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。盡管已經(jīng)示出和描述了本實(shí)用新型的實(shí)施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解 在不脫離本實(shí)用新型的原理和宗旨的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本實(shí)用新型的范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。
權(quán)利要求1.一種用于晶圓的刷洗裝置，其特征在于，包括機(jī)架；支撐部件，所述支撐部件設(shè)置在所述機(jī)架上以支撐晶圓；清洗液供給單元，所述清洗液供給單元設(shè)置在所述機(jī)架上用于向晶圓的表面施加清洗液；以及一對(duì)刷子，所述一對(duì)刷子包括刷子主體和設(shè)置于所述刷子主體表面上的多個(gè)毛束，且所述一對(duì)刷子可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在所述機(jī)架上以將晶圓夾在它們之間刷洗晶圓表面同時(shí)在晶圓上產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)所述晶圓轉(zhuǎn)動(dòng)的扭矩。
2.如權(quán)利要求1所述的用于晶圓的刷洗裝置，其特征在于，所述一對(duì)刷子為圓柱狀刷子，其中所述一對(duì)刷子的軸線之間呈夾角α且0° < α <4°。
3.如權(quán)利要求1所述的用于晶圓的刷洗裝置，其特征在于，至少一個(gè)所述刷子主體為圓錐形且所述多個(gè)毛束高度均勻，其中在刷洗晶圓表面時(shí)所述一對(duì)刷子的與所述晶圓接觸的兩條母線之間呈夾角α且0° < α <4°。
4.如權(quán)利要求3所述的用于晶圓的刷洗裝置，其特征在于，所述一對(duì)刷子主體均是錐角為α的圓錐形。
5.如權(quán)利要求1所述的刷洗裝置，其特征在于，所述刷子主體為圓柱形，且在至少一個(gè)所述刷子中位于一端的毛束高度高于另一端的毛束高度。
6.如權(quán)利要求1所述的用于晶圓的刷洗裝置，其特征在于，所述支撐部件包括三個(gè)滾輪，在刷洗晶圓表面時(shí)，所述晶圓由所述三個(gè)滾輪形成三點(diǎn)支撐定位。
7.如權(quán)利要求1所述的用于晶圓的刷洗裝置，其特征在于，所述清洗液供給單元包括化學(xué)清洗劑供給管路和去離子水供給管路。
8.如權(quán)利要求7所述的用于晶圓的刷洗裝置，其特征在于，所述清洗液管路與所述去離子水管路相互垂直。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種用于晶圓的刷洗裝置，包括機(jī)架；支撐部件，所述支撐部件設(shè)置在所述機(jī)架上以支撐晶圓；清洗液供給單元，所述清洗液供給單元設(shè)置在機(jī)架上用于向晶圓的表面施加清洗液；以及一對(duì)刷子，所述一對(duì)刷子包括刷子主體和設(shè)置于刷子主體表面上的多個(gè)毛束，且所述一對(duì)刷子可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在所述機(jī)架上以將晶圓夾在它們之間刷洗晶圓表面同時(shí)在晶圓上產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)所述晶圓轉(zhuǎn)動(dòng)的扭矩。根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的用于晶圓的刷洗裝置，由毛刷對(duì)晶圓產(chǎn)生的扭矩驅(qū)動(dòng)晶圓轉(zhuǎn)動(dòng)，因此不需另設(shè)晶圓驅(qū)動(dòng)裝置，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，降低了設(shè)備設(shè)計(jì)制造成本。而且由于刷子旋轉(zhuǎn)、晶圓轉(zhuǎn)動(dòng)和支撐滾輪轉(zhuǎn)動(dòng)之間是“柔性”的隨動(dòng)關(guān)系，不易發(fā)生因轉(zhuǎn)動(dòng)失衡而碎片的情況。
文檔編號(hào)B08B1/04GK201946573SQ20102051813
公開(kāi)日2011年8月24日 申請(qǐng)日期2010年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月3日
發(fā)明者何永勇, 梅赫賡, 裴召輝, 路新春, 雒建斌, 黃雅婷 申請(qǐng)人:清華大學(xué)