晶圆清洗装置及其清洗方法与流程

本发明涉及半导体制备设备领域，特别是涉及一种晶圆清洗装置及其清洗方法。

背景技术：

在半导体制造工艺中，随着制程技术的不断升级，对晶圆表面平坦度的要求越来越高。而化学机械抛光(chemicalmechanicalpolishing，cmp)技术是机械削磨和化学腐蚀组合的技术，化学机械抛光技术借助超微粒的研磨作用以及浆料的化学腐蚀作用，在被研磨的介质表面上形成光洁平坦的平面，可以实现晶圆表面全局的平坦化。化学机械抛光技术是集成电路向细微化、多层化、薄型化、平坦化工艺发展的产物，已经成为半导体制造行业的主流技术，也是提高生产效率、降低生产成本以及衬底全局化平坦化必备的工艺技术。

然而，在后续的加工工艺中，由于前道研磨工序会给晶圆表面带来玷污物质，这些玷污物质包括磨料颗粒如二氧化铈、氧化铝、胶状的二氧化硅颗粒以及添加至磨料中的表面活性剂、侵蚀剂和其他添加剂等残留物。化学机械研磨过程中使得这些颗粒在机械性的压力之下嵌入晶圆表面，为了避免降低器件的可靠性以及对器件引入缺陷，因此后续工序的清洗工艺变得更加重要和严格。

现有技术中的晶圆清洗装置如图1及图2所示，由图1及图2可知，现有技术中化学机械抛光后晶圆的清洗装置包括：清洗槽12、清洗刷10、喷管11及晶圆转动装置13，当抛光过程结束后，将待清洗晶圆14固定在所述晶圆转动装置13上，所述清洗刷10贴近所述待清洗晶圆14，刷洗所述待清洗晶圆14的正面及背面，同时，所述喷管11向所述待清洗晶圆14表面喷清洗液或去离子水，清除所述待清洗晶圆14表面的杂质，从而达到彻底清洗的目的。

然而，在现有技术中，所述晶圆清洗装置长时间使用之后会出现以下问题：长时间使用所述清洗刷10的表面会粘附污垢，例如包括有机残留物、表面颗粒，污垢停留在所述清洗刷10上，在连续工作的情况下，所述清洗刷10得不到及时的清洗，就会在所述待清洗晶圆14的表面形成刮痕，影响所述待清洗晶圆14的质量。现有的解决方法为在使用所述清洗刷10对所述待清洗晶圆14清洗一定周期后，停止清洗，更换所述清洗刷10，然而，这必定会影响工作效率，造成人力财力的浪费。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种晶圆清洗装置及其清洗方法，用于解决现有技术中清洗刷得不到及时清理，容易在待清洗晶圆表面形成刮痕，进而影响晶圆质量的问题，以及定期更换清洗刷导致的工作效率低，造成人力财力的浪费的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种晶圆清装置，用于清洗进行化学机械抛光工艺后的待清洗晶圆表面，所述待清洗晶圆清洗装置至少包括：第一清洗刷及第二清洗刷；

所述第一清洗刷适于对所述待清洗晶圆进行刷洗；

所述第二清洗刷与所述第一清洗刷平行设置，适于对所述第一清洗刷进行清洗。

作为本发明的晶圆清洗装置的一种优选方案，所述第二清洗刷位于所述第一清洗刷远离所述待清洗晶圆的最大行程处，所述第一清洗刷运动至距离所述待清洗晶圆的最远处时，所述第一清洗刷的表面与所述第二清洗刷的表面相接触。

作为本发明的晶圆清洗装置的一种优选方案，所述第一清洗刷及所述第二清洗刷均包括刷轴及套设于所述刷轴外围刷筒；所述刷筒的外表面设有凸点结构。

作为本发明的晶圆清洗装置的一种优选方案，所述刷轴的长度大于刷筒的长度，所述第一清洗刷刷筒的长度大于待清洗晶圆的直径，所述第二清洗刷刷筒的长度大于或等于所述第一清洗刷刷筒的长度。

作为本发明的晶圆清洗装置的一种优选方案，所述第一清洗刷的数量为两个，所述两个第一清洗刷分别位于所述待清洗晶圆的两侧。

作为本发明的晶圆清洗装置的一种优选方案，所述第二清洗刷的数量为一个，所述第二清洗刷位于靠近所述待清洗晶圆正面的一侧。

作为本发明的晶圆清洗装置的一种优选方案，所述晶圆清洗装置还包括两条第一喷液管，所述两条第一喷液管分别设于待清洗晶圆正反面斜上方，且每一条所述第一喷液管上设有至少一个第一喷嘴。

作为本发明的晶圆清洗装置的一种优选方案，所述晶圆清洗装置还包括第二喷液管，所述第二喷液管与所述第二清洗刷相平行，且所述第二喷液管上设有至少一个第二喷嘴。

作为本发明的晶圆清洗装置的一种优选方案，所述晶圆清洗装置还包括：

清洗槽；

晶圆转动装置，位于所述清洗槽中，适于固定并带动所述待清洗晶圆转动；

驱动装置，适于驱动所述第一清洗刷、所述第二清洗刷及所述晶圆转动装置转动。

本发明还提供一种晶圆清洗装置的清洗方法，所述晶圆清洗装置的清洗方法至少包括以下步骤：

将待清洗晶圆置于晶圆转动装置上；

晶圆转动装置带动所述待清洗晶圆转动，位于所述待清洗晶圆正反面斜上方的第一喷液管喷洒清洗液或去离子水至所述待清洗晶圆的表面；

第一清洗刷转动并压紧所述待清洗晶圆的表面对所述待清洗晶圆的表面进行刷洗；

对所述待清洗晶圆刷洗完成后，所述第一清洗刷离开所述待清洗晶圆表面，并与一第二清洗刷相接触；

所述第二清洗刷相对于所述第一清洗刷反向旋转，对所述第一清洗刷进行清洗。

作为本发明的晶圆清洗装置的清洗方法的一种优选方案，所述第二清洗刷对所述第一清洗刷进行清洗的同时，位于所述第二清洗刷下方的第二喷液管喷洒去离子水至所述第二清洗刷的表面以对所述第二清洗刷进行冲洗。

如上所述，本发明的晶圆清洗装置及其清洗方法，具有以下有益效果：在所述晶圆清洗装置中同时设置第一清洗刷及第二清洗刷，所述第一清洗刷对一片待清洗晶圆刷洗完毕后，所述第二清洗刷对所述第一清洗刷进行清洗，在不影响对晶圆刷洗过程的情况下，可以对所述第一清洗刷进行刷洗，能够及时清除粘附在所述第一清洗刷表面的污垢，避免在对待清洗晶圆刷洗的过程中对待清洗晶圆造成刮伤；从而即保证了刷洗的质量，提高了工作效率，又延长了所述第一清洗刷的使用寿命，节约了生产成本。

附图说明

图1显示为现有技术中的晶圆清洗装置的立体示意图。

图2显示为现有技术中的晶圆清洗装置的正视图。

图3显示为本发明的晶圆清洗装置中第一清洗刷对晶圆进行刷洗的结构示意图。

图4显示为本发明的晶圆清洗装置中第二清洗刷对第一清洗刷进行清洗的结构示意图。

图5显示为图4的右视图。

图6显示为本发明的晶圆清洗装置的清洗方法的流程图。

元件标号说明

10清洗刷

101凸点结构

11喷管

12清洗槽

13晶圆转动装置

14待清洗晶圆

20第一清洗刷

21第二清洗刷

22凸点结构

23刷轴

24刷筒

25第一喷液管

26第二喷液管

27清洗槽

28晶圆转动装置

29待清洗晶圆

210驱动装置

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

请参阅图3至图6。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

请参阅图3至图5，本发明提供一种晶圆清洗装置，用于清洗进行化学机械抛光工艺后的待清洗晶圆29表面，所述晶圆清洗装置至少包括：第一清洗刷20及第二清洗刷21；

所述第一清洗刷20适于对所述待清洗晶圆29进行刷洗；

所述第二清洗刷21与所述第一清洗刷20平行设置，适于对所述第一清洗刷20进行清洗。

作为示例，所述第一清洗刷20可以左右移动，当需要对所述待清洗晶圆29进行刷洗时，所述第一清洗刷20移动至所述待清洗晶圆29的表面对其进行刷洗，如图3所示；对该所述待清洗晶圆29刷洗完毕后，所述第一清洗刷20远离所述待清洗晶圆29，并与所述第二清洗刷21相接触，如图4所示。

作为示例，所述第二清洗刷21位于所述第一清洗刷20左右运动轨迹的一侧，以在不阻碍所述第一清洗刷20左右运动的同时，确保所述第二清洗刷21能够与所述第一清洗刷20相接触，进而对所述第一清洗刷20进行清洗。优选地，本实施例中，所述第二清洗刷21位于所述第一清洗刷20远离所述待清洗晶圆29的最大行程处，即所述第一清洗刷20运动至距离所述待清洗晶圆29的最远处时，所述第一清洗刷20的表面与所述第二清洗刷21的表面相接触。

作为示例，所述第一清洗刷20及所述第二清洗刷21均包括刷轴23及套设于所述刷轴23外围刷筒24；所述刷筒24的外表面设有凸点结构22。在所述刷筒24的表面设置所述凸点结构22，可以增强所述第一清洗刷20及所述第二清洗刷21的清洗能力。

作为示例，所述刷轴23的长度大于刷筒24的长度，所述第一清洗刷20的刷筒24的长度大于待清洗晶圆29的直径，以确保所述第一清洗刷20对所述待清洗晶圆29的整个表面均能够进行刷洗；所述第二清洗刷21的刷筒24的长度大于或等于所述第一清洗刷20的刷筒24的长度，以确保所述第二清洗刷21能够对所述第一清洗刷20的刷筒24的整个表面均能够进行清洗；优选地，本实施中，所述第二清洗刷21的刷筒24的长度等于所述第一清洗刷20的刷筒24的长度。在一示例中，如图5所示，所述第一清洗刷20的尺寸、形状及材料均与所述第二清洗刷21的尺寸、形状及材料完全相同，以便于所述第一清洗刷20及所述第二清洗刷21安装及清洗。

作为示例，所述第一清洗刷20的数量为两个，所述两个第一清洗刷20分别位于所述待清洗晶圆29正反面的两侧，以分别对所述待清洗晶圆29的正反面进行刷洗。

需要说明的是，所述待清洗晶圆29的正面是指形成有器件结构的一面，所述待清洗晶圆29的背面是指未形成有器件结构的一面。

作为示例，所述第二清洗刷21的数量可以为一个，所述第二清洗刷21位于靠近所述待清洗晶圆29正面的一侧。当然，所述第二清洗刷21的数量也可以为两个，所述两个第二清洗刷21分别位于所述待清洗晶圆29的两侧，以分别对所述两个第一清洗刷20进行清洗。

作为示例，所述晶圆清洗装置还包括两条第一喷液管25，所述两条第一喷液管25分别设于待清洗晶圆29正反面斜上方，且每一条所述第一喷液管25上设有至少一个第一喷嘴。所述第一喷液管25喷出液体的方向对准所述待清洗晶圆29，且所述第一喷液管25喷出的液体可以全面覆盖所述待清洗晶圆29的正面及反面。

作为示例，所述晶圆清洗装置还包括第二喷液管26，所述第二喷液管26与所述第二清洗刷21相平行，且所述第二喷液管26上设有至少一个第二喷嘴。所述第二喷液管26喷出液体的方向朝向所述第二清洗刷21的方向，且所述第二喷液管26喷出的液体可以全面覆盖所述第二清洗刷21的表面。

作为示例，所述晶圆清洗装置还包括：清洗槽27；晶圆转动装置28，位于所述清洗槽27中，适于固定并带动所述待清洗晶圆29转动；驱动装置210，适于驱动所述第一清洗刷20、所述第二清洗刷21及所述晶圆转动装置28转动。

作为示例，所述晶圆转动装置28可以如图3及图4所示由至少两个固定抓手(较佳的为三个)固定所述待清洗晶圆29，或为弧形固定轴固定所述待清洗晶圆29，在清洗过程中，所述晶圆转动装置28固定所述待清洗晶圆29，并以经过所述待清洗晶圆29中心的垂线为轴转动，从而使所述待清洗晶圆29平稳地自身旋转。

本发明的晶圆清洗装置，通过在所述晶圆清洗装置中同时设置第一清洗刷及第二清洗刷，所述第一清洗刷对一片待清洗晶圆刷洗完毕后，所述第二清洗刷对所述第一清洗刷进行清洗，在不影响对晶圆刷洗过程的情况下，可以对所述第一清洗刷进行刷洗，能够及时清除粘附在所述第一清洗刷表面的污垢，避免在对待清洗晶圆刷洗的过程中对待清洗晶圆造成刮伤；从而即保证了刷洗的质量，提高了工作效率，又延长了所述第一清洗刷的使用寿命，节约了生产成本。

本发明还提供一种晶圆清洗装置的清洗方法，所述晶圆清洗装置的清洗方法至少包括以下步骤：

s1：将待清洗晶圆置于晶圆转动装置上；

s2：晶圆转动装置带动所述待清洗晶圆转动，位于所述待清洗晶圆正反面斜上方的第一喷液管喷洒清洗液或去离子水至所述待清洗晶圆的表面；

s3：第一清洗刷转动并压紧所述待清洗晶圆的表面对所述待清洗晶圆的表面进行刷洗，如图3所示；

s4：对所述待清洗晶圆刷洗完成后，所述第一清洗刷离开所述待清洗晶圆表面，并与一第二清洗刷相接触；

s5：所述第二清洗刷相对于所述第一清洗刷反向旋转，对所述第一清洗刷进行清洗，如图4所示。

作为示例，所述第二清洗刷对所述第一清洗刷进行清洗的同时，位于所述第二清洗刷下方的第二喷液管喷洒去离子水至所述第二清洗刷的表面以对所述第二清洗刷进行冲洗。

综上所述，本发明提供一种晶圆清洗装置及其清洗方法，用于清洗进行化学机械抛光工艺后的待清洗晶圆表面，所述晶圆清洗装置包括：第一清洗刷及第二清洗刷；所述第一清洗刷适于对所述待清洗晶圆进行刷洗；所述第二清洗刷与所述第一清洗刷平行设置，适于对所述第一清洗刷进行清洗。通过在所述晶圆清洗装置中同时设置第一清洗刷及第二清洗刷，所述第一清洗刷对一片待清洗晶圆刷洗完毕后，所述第二清洗刷对所述第一清洗刷进行清洗，在不影响对晶圆刷洗过程的情况下，可以对所述第一清洗刷进行刷洗，能够及时清除粘附在所述第一清洗刷表面的污垢，避免在对待清洗晶圆刷洗的过程中对待清洗晶圆造成刮伤；从而即保证了刷洗的质量，提高了工作效率，又延长了所述第一清洗刷的使用寿命，节约了生产成本。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。