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工藝后對晶圓進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)置有一對相互平行的圓柱狀刷子， 晶圓由滾輪支撐。在刷洗晶圓時，一邊由驅(qū)動裝置驅(qū)動滾輪旋轉(zhuǎn)從而帶動晶圓旋轉(zhuǎn)，一邊通過刷子轉(zhuǎn)動并擠壓晶圓進行刷洗?，F(xiàn)有刷洗裝置的存在下列問題首先，晶圓的旋轉(zhuǎn)運動需要另設(shè)的驅(qū)動裝置驅(qū)動， 從而使得整個裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高。同時，想要實現(xiàn)最佳的刷洗效率及刷洗效果，需要同時調(diào)節(jié)刷子的轉(zhuǎn)速與驅(qū)動裝置的輸出功率以調(diào)節(jié)晶圓的轉(zhuǎn)速，因此程序相對復(fù)雜操作難度大。而且，由于晶圓的旋轉(zhuǎn)是由滾輪帶動的，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)動與刷子的旋轉(zhuǎn)之間是相互獨立的，這就容易發(fā)生因晶圓、滾輪的轉(zhuǎn)動與刷子的旋轉(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)進行，一方面滾輪的驅(qū)動裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜會導(dǎo)致整個裝置龐大，另一方面有可能由其引入二次污染。

實用新型內(nèi)容本實用新型旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一。為此，本實用新型的一個目的在于提出一種具有無需另設(shè)晶圓驅(qū)動裝置的、結(jié)構(gòu)簡單、成本低、且不易發(fā)生碎片的刷洗裝置，用于在晶圓化學(xué)機械拋光工藝之后清潔晶圓表面。根據(jù)本實用新型實施例的用于晶圓的刷洗裝置，包括機架；支撐部件，所述支撐部件設(shè)置在所述機架上以支撐晶圓；清洗液供給單元，所述清洗液供給單元設(shè)置在所述機架上用于向晶圓的表面施加清洗液；以及一對刷子，所述一對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毛束，且所述一對刷子可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在所述機架上以將晶圓夾在它們之間刷洗晶圓表面同時在晶圓上產(chǎn)生驅(qū)動所述晶圓轉(zhuǎn)動的扭矩。另外，根據(jù)本實用新型上述實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)本實用新型的一個實施例，所述一對刷子為圓柱狀刷子，其中所述一對刷子的軸線之間呈夾角a。具體而言，其中0° < α <4°。根據(jù)本實用新型的另一個實施例，至少一個所述刷子主體為圓錐形且所述多個毛束高度均勻，其中在刷洗晶圓表面時所述一對刷子的與所述晶圓接觸的兩條母線之間呈夾[0010]根據(jù)本實用新型的再一個實施例，所述一對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)本實用新型的進一步實施例，所述刷子主體為圓柱形，且在至少一個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)本實用新型的其他實施例，所述支撐部件可以包括三個滾輪，在刷洗晶圓表面時，所述晶圓由所述三個滾輪形成三點支撐定位。根據(jù)本實用新型的其他實施例，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)本實用新型實施例的用于晶圓的刷洗裝置，至少具有下列優(yōu)點之一根據(jù)本實用新型實施例的用于晶圓的刷洗裝置，由毛刷對晶圓產(chǎn)生的扭矩驅(qū)動晶圓轉(zhuǎn)動，因此不需另設(shè)晶圓驅(qū)動裝置，且結(jié)構(gòu)簡單可靠，降低了設(shè)備設(shè)計制造成本。同時，通過調(diào)節(jié)刷子與晶圓之間的擠壓量，可實現(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，程序簡單易操作。而且，晶圓的轉(zhuǎn)動是在刷子旋轉(zhuǎn)時施加于晶圓表面的扭矩作用下的被動轉(zhuǎn)動，而由晶圓轉(zhuǎn)動帶動滾輪轉(zhuǎn)動，因此刷子旋轉(zhuǎn)、晶圓轉(zhuǎn)動和支撐滾輪轉(zhuǎn)動之間是“柔性”的隨動關(guān)系，不易發(fā)生因轉(zhuǎn)動失衡而碎片的情況。并且，晶圓三點支撐定位的可靠性高，有利于機械手設(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，而且不會引入二次污染。本實用新型的附加方面和優(yōu)點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，或通過本實用新型的實踐了解到。

本實用新型的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從結(jié)合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中圖1是表示本實用新型第一實施例的用于晶圓的刷洗裝置在刷洗晶圓表面時的結(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的俯視圖；圖3是表示本實用新型第二實施例的一個示例的、用于晶圓的刷洗裝置在刷洗晶圓表面時的俯視圖；圖4是表示本實用新型第三實施例的、用于晶圓的刷洗裝置中的一對刷子的俯視圖。
具體實施方式
下面詳細(xì)描述本實用新型的實施例，所述實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。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本實用新型，而不能理解為對本實用新型的限制。在本實用新型的描述中，術(shù)語“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用新型而不是要求本實用新型必須以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。下面參考1 4描述根據(jù)本實用新型實施例的用于晶圓的刷洗裝置。如圖1 4所示，根據(jù)本實用新型實施例的用于晶圓的刷洗裝置，包括機架(圖中未示出)、設(shè)置在機架上以支撐晶圓1的支撐部件100、設(shè)置在機架上用于向晶圓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)置在機架上的一對刷子300，刷子300 包括刷子主體310和設(shè)置于刷子主體310表面上的多個毛束320。在刷洗晶圓1的表面時， 首先晶圓1被移動并被放置于支撐部件100上，此后移動刷子300a和刷子300b以使其夾持晶圓1，接著一邊通過清洗液供給單元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)，同時刷子300a和刷子300b在晶圓1上產(chǎn)生驅(qū)動晶圓轉(zhuǎn)動的扭矩，從而實施對晶圓1整個表面的刷洗。在本實用新型第一實施例中，如圖1所示，所述一對刷子，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，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)方向進行旋轉(zhuǎn)時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)動晶圓1轉(zhuǎn)動的扭矩。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°，則由于傾斜角度過大，晶圓的中間部分的洗刷效果較差；如果角度過小，則所產(chǎn)生的扭矩有可能不足以驅(qū)動晶圓轉(zhuǎn)動。在本實用新型第二實施例中，至少一個所述刷子主體310，即刷子310”a和/或刷子主體310”b為圓錐形，而所述多個毛束320” a和多個毛束320” b從一端至另一端高度均勻。在一個具體的示例中，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，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)動時刷子作用于晶圓1上的豎直向下的摩擦力也呈梯度分布，從而產(chǎn)生驅(qū)動晶圓轉(zhuǎn)動的扭矩。其夾角α的范圍與第一實施例中的相同，因此省略對其說明。在本實用新型第三實施例中，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，在本實用新型的一個示例中，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)動晶圓轉(zhuǎn)動的扭矩。根據(jù)本實用新型上述實施例的用于晶圓的刷洗裝置，由毛刷對晶圓產(chǎn)生的扭矩驅(qū)動晶圓轉(zhuǎn)動，因此不需另設(shè)晶圓驅(qū)動裝置，且結(jié)構(gòu)簡單可靠，降低了設(shè)備設(shè)計制造成本。同時，通過調(diào)節(jié)刷子與晶圓之間的配合度(即毛束的擠壓量)，可實現(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，程序簡單易操作。而且，晶圓的轉(zhuǎn)動是在刷子旋轉(zhuǎn)時施加于晶圓表面的扭矩作用下的被動轉(zhuǎn)動，而由晶圓轉(zhuǎn)動帶動滾輪轉(zhuǎn)動，因此刷子旋轉(zhuǎn)、晶圓轉(zhuǎn)動和支撐滾輪轉(zhuǎn)動之間是“柔性”的隨動關(guān)系，不易發(fā)生因轉(zhuǎn)動失衡而碎片的情況。此外，在本實用新型的其他實施例中，如圖1所示，支撐部件100可以包括三個滾輪，在刷洗晶圓表面時，所述晶圓由所述三個滾輪形成三點支撐定位。由此，晶圓三點支撐定位的可靠性高，有利于機械手設(shè)置和抓取晶圓。此外，在本實用新型的其他實施例中，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，在本實用新型的一個示例中，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，而且不會引入二次污染。需要說明的是，雖然附圖中顯示的具體實施例中的刷洗裝置是豎直地刷洗晶圓， 根據(jù)本實用新型實施例的刷洗裝置同樣地也可以用于在水平方向刷洗晶圓。在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點包含于本實用新型的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。盡管已經(jīng)示出和描述了本實用新型的實施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解 在不脫離本實用新型的原理和宗旨的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本實用新型的范圍由權(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，包括機架；支撐部件，所述支撐部件設(shè)置在所述機架上以支撐晶圓；清洗液供給單元，所述清洗液供給單元設(shè)置在所述機架上用于向晶圓的表面施加清洗液；以及一對刷子，所述一對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毛束，且所述一對刷子可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在所述機架上以將晶圓夾在它們之間刷洗晶圓表面同時在晶圓上產(chǎn)生驅(qū)動所述晶圓轉(zhuǎn)動的扭矩。
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，所述一對刷子為圓柱狀刷子，其中所述一對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，至少一個所述刷子主體為圓錐形且所述多個毛束高度均勻，其中在刷洗晶圓表面時所述一對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滾輪，在刷洗晶圓表面時，所述晶圓由所述三個滾輪形成三點支撐定位。
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。
專利摘要本實用新型公開了一種用于晶圓的刷洗裝置，包括機架；支撐部件，所述支撐部件設(shè)置在所述機架上以支撐晶圓；清洗液供給單元，所述清洗液供給單元設(shè)置在機架上用于向晶圓的表面施加清洗液；以及一對刷子，所述一對刷子包括刷子主體和設(shè)置于刷子主體表面上的多個毛束，且所述一對刷子可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在所述機架上以將晶圓夾在它們之間刷洗晶圓表面同時在晶圓上產(chǎn)生驅(qū)動所述晶圓轉(zhuǎn)動的扭矩。根據(jù)本實用新型實施例的用于晶圓的刷洗裝置，由毛刷對晶圓產(chǎn)生的扭矩驅(qū)動晶圓轉(zhuǎn)動，因此不需另設(shè)晶圓驅(qū)動裝置，且結(jié)構(gòu)簡單可靠，降低了設(shè)備設(shè)計制造成本。而且由于刷子旋轉(zhuǎn)、晶圓轉(zhuǎn)動和支撐滾輪轉(zhuǎn)動之間是“柔性”的隨動關(guān)系，不易發(fā)生因轉(zhuǎn)動失衡而碎片的情況。
文檔編號B08B1/04GK201946573SQ20102051813
公開日2011年8月24日 申請日期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 申請人:清華大學(xué)