半导体晶圆的刷洗装置和刷洗方法

半导体晶圆的刷洗装置和刷洗方法
【专利摘要】本发明提供一种半导体晶圆的刷洗装置与刷洗方法。半导体晶圆的刷洗装置中，清洗刷与半导体晶圆的旋转中心相接触，且清洗刷的轴线在半导体晶圆上的投影位于非贯穿所述旋转中心的位置处。清洗刷与半导体晶圆的旋转中心相接触，可以在半导体晶圆清洗过程中，避免半导体晶圆中心被遗漏；清洗刷的轴线在半导体晶圆上的投影位于非贯穿所述旋转中心的位置处，避免使得所述半导体晶圆的旋转中心始终位于受压最大的位置处，同时提高半导体晶圆的旋转中心的散热速度，从而可以减少半导体晶圆旋转中心比其他部分产生更高的热量的问题，进而避免在半导体晶圆待刷洗表面的中心位置形成厚度过大氧化层造成半导体晶圆局部被过度氧化的缺陷。
【专利说明】半导体晶圆的刷洗装置和刷洗方法

【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体形成领域，尤其是涉及一种半导体晶圆的刷洗装置和刷洗方法。

【背景技术】
[0002]随着集成电路(简称IC)制造技术的飞速发展，集成电路的特征尺寸(CD)不断减小，在一片半导体晶圆上，半导体器件的数量不断增加。为了满足半导体器件数量增多的要求，在一片半导体晶圆上往往包括多层结构的半导体器件，而相邻层的半导体器件通过金属互连结构实现电连接，从而在特定面积的芯片上增加半导体器件数量，提高半导体器件的集成度。
[0003]在多层结构半导体器件制备过程中，需要在半导体衬底上沉积不同的材料层，并通过化学机械研磨(Chemical Mechanical polishing,CMP)等平坦化工艺去除部分厚度的材料层，以控制各材料层厚度的同时，提高各材料层的表面平整度，进而提高后续形成的半导体器件的性能。
[0004]而且,在CMP后往往会通过刷子刷洗半导体晶圆，以去除CMP在半导体晶圆表面形成的研磨残留。
[0005]参考图1所示，现有的刷洗半导体晶圆的工艺包括:
[0006]在半导体晶圆100CMP后的表面上放置一个圆柱形的刷子200，所述刷子200横跨所述半导体晶圆100待刷洗表面，且所述刷子200的轴线在半导体晶圆上的投影穿过半导体晶圆100的旋转中心。刷洗时，向半导体晶圆100表面喷射清洗液，转动半导体晶圆100，所述刷子200下压给半导体晶圆100表面施加一定的压力，从而全方位地刷洗半导体晶圆100表面。
[0007]然而，在实际操作过程中发现，在刷洗过程中，在半导体晶圆的局部区域，尤其是靠近半导体晶圆中心部位会出现严重的氧化现象。如图2所示，图2为同一片半导体晶圆在不同的刷洗工艺后表面变化示意图，其中，步骤S1、S2至S3半导体晶圆刷洗时间依此增力口。尤其在半导体晶圆的中心部分al处，随刷洗时间增加，半导体晶圆中心部分被氧化程度越发严重(图2中颜色越淡，被氧化越严重)。
[0008]在各类半导体器件制备工艺中，半导体晶圆表面的氧化差异会造成各种工艺缺陷，参考图3所示，如在存储器制备过程中，在相邻侧墙11之间的半导体衬底10之间形成多晶硅层12，并平坦化所述多晶硅层12表面后，会采用后刻蚀工艺(etch back)工艺，去除部分厚度的多晶娃层12,以形成特定结构的源线结构(source poly line)。但若在在刷洗过程中多晶硅层12上局部区域形成厚度较大的氧化层13后，基于氧化层的刻蚀速率与多晶硅刻蚀速率差异，使得后刻蚀工艺(etch back)工艺后形成的源线结构出现尺寸差异，从而影响后续形成的存储器性能。
[0009]为此，如何减小刷洗过程中，半导体晶圆的待刷洗表面局部过度氧化现象是本领域技术人员亟需解决的问题。


【发明内容】

[0010]本发明解决的问题是提供一种半导体晶圆的刷洗装置和刷洗方法，以减少半导体晶圆刷洗过程中，局部被过度氧化的缺陷。
[0011]为解决上述问题，本发明所提供一种半导体晶圆的刷洗装置，包括:
[0012]清洗架，用于放置半导体晶圆；
[0013]旋转控制装置，控制半导体晶圆以半导体晶圆的中心为旋转中心旋转；
[0014]清洗刷，用于刷洗半导体晶圆的待清洗表面，所述清洗刷与半导体晶圆的旋转中心相接触，且所述清洗刷的轴线在半导体晶圆上的投影位于非贯穿所述旋转中心的位置处。
[0015]可选地，所述清洗刷为圆筒状，且能够绕轴向旋转。
[0016]可选地，圆筒状清洗刷的两端延伸至所述待刷洗表面的边缘外侧。
[0017]可选地，所述清洗刷表面设置有喷水孔，用于在刷洗半导体晶圆的过程中喷射去离子水。
[0018]可选地，所述半导体晶圆为圆盘形，所述旋转控制装置包括至少两个转轮；
[0019]所述转轮的侧壁与所述半导体晶圆侧壁相切，并且所述至少两个转轮同向转动以驱动所述半导体晶圆绕半导体晶圆的中心旋转。
[0020]可选地，所述旋转控制装置包括两个转轮；
[0021]所述两个转轮的连线与所述清洗刷的轴线平行，且所述两个转轮的连线与清洗刷分别位于所述旋转中心的两侧。
[0022]可选地，所述清洗刷为圆筒状，所述清洗刷能够绕轴向旋转，且清洗刷绕轴向旋转对所述半导体晶圆产生的摩擦力朝向所述转轮。
[0023]可选地，所述清洗刷与半导体晶圆的接触面为长条形，且所述长条形的宽度为D2 ；
[0024]所述旋转中心到所述接触面长度方向轴线的距离为Dl，Dl与D2满足O< Dl ^ 0.5D2 的关系。
[0025]可选地，所述清洗刷与半导体晶圆的接触面为长条形，且所述长条形的宽度为D2 ；
[0026]所述旋转中心到所述接触面长度方向轴线的距离为Dl，Dl与D2满足
0.25D2 彡 Dl 彡 0.5D2。
[0027]本发明还提供了一种半导体晶圆的刷洗方法，包括:
[0028]提供半导体晶圆，所述半导体晶圆包括待刷洗表面，所述半导体晶圆的中心为旋转中心；
[0029]在半导体晶圆的待刷洗表面上放置清洗刷，使所述清洗刷与旋转中心相接触面，且使所述清洗刷轴线在半导体晶圆上的投影位于非贯穿所述旋转中心的位置处；
[0030]使半导体晶圆绕旋转中心自转，以通过清洗刷刷洗半导体晶圆的待刷洗表面。
[0031]与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点:
[0032]半导体晶圆的刷洗装置中，清洗刷的轴线在半导体晶圆上的投影位于非贯穿所述旋转中心的位置处，且清洗刷与半导体晶圆的旋转中心相接触。在半导体晶圆的刷洗装置刷洗半导体晶圆过程中，清洗刷与半导体晶圆的旋转中心相接触，可在半导体晶圆清洗过程中，避免半导体晶圆中心被遗漏；在半导体晶圆刷洗过程中，清洗刷的轴线位置处施加半导体晶圆的压力最大，且相应清洗刷的轴线位置对应的半导体晶圆表面散热难度最大，清洗刷的轴线在半导体晶圆上的投影，位于非贯穿所述旋转中心的位置处，使得所述半导体晶圆的旋转中心偏向所述清洗刷的轴线一侧，即，避免使得所述半导体晶圆的旋转中心始终位于受压力最大的位置处，同时提高半导体晶圆的旋转中心的散热速度，从而可以减少半导体晶圆旋转中心比其他部分产生更高的热量的问题，进而避免在半导体晶圆待刷洗表面的中心位置形成厚度过大氧化层造成半导体晶圆局部被过度氧化的缺陷，继而改善后续半导体器件的制备工艺，提高最终制得的半导体器件的性能。
[0033]可选地，所述清洗刷为圆筒状，且在半导体晶圆刷洗过程中，控制所述清洗刷绕轴向旋转。清洗刷旋转可不断改变清洗刷与半导体晶圆的接触面，一方便基于清洗刷旋转可提高清除刷洗半导体晶圆表面杂质的效率，另一方面可有效散发半导体晶圆与清洗刷摩擦而产生的热量，避免过高的温度使半导体晶圆被迅速氧化的问题。
[0034]可选地，驱动晶圆转动的旋转控制装置包括两个转轮；所述两个转轮的连线与所述清洗刷的轴线平行，且所述两个转轮的连线与清洗刷分别位于所述旋转中心两侧；且洗半导体晶圆过程中，所述清洗刷能够绕轴向旋转，且清洗刷绕轴向旋转对所述半导体晶圆产生的摩擦力朝向所述转轮。上述技术方案可提高所述清洗刷和晶圆摩擦力，以提高刷洗力度；同时使得所述清洗刷提供晶圆朝向转轮的力，实现半导体晶圆在转轮至清洗刷方向上的平衡，从而提闻提闻晶圆旋转的稳定性。

【专利附图】

【附图说明】
[0035]图1现有的半导体晶圆刷洗工艺的结构示意图；
[0036]图2为采用现有半导体晶圆刷洗工艺进行刷洗后的半导体晶圆的电镜图；
[0037]图3为采用现有半导体晶圆刷洗工艺刷洗后的一半导体器件的结构图；
[0038]图4至图6为本发明半导体晶圆的刷洗方法一实施例的结构示意图；
[0039]图7为本发明半导体晶圆的刷洗方法另一实施例的结构示意图；
[0040]图8为本发明半导体晶圆的刷洗方法又一实施例的结构示意图；
[0041]图9为现有的半导体晶圆刷洗工艺和本发明半导体晶圆的刷洗方法刷洗后的半导体晶圆的电镜图对比图。

【具体实施方式】
[0042]正如【背景技术】中所述，在半导体晶圆刷洗工艺后，会在半导体晶圆旋转中心区域出现较严重的氧化现象，造成半导体晶圆局部区域差异，从而对后续半导体制备工艺造成不利影响。分析其原因，继续如图1所示:
[0043]现有的刷洗工艺中，刷子200轴线在半导体晶圆100上的投影会穿过半导体晶圆100的旋转中心,并随着半导体晶圆转动有序而全方位刷洗半导体晶圆100表面。但在实际操作中，半导体晶圆100的中心始终位于刷子的轴线在晶圆的投影上，且刷子200始终向半导体晶圆100表面施加压力。且在实践操作中，刷子200的轴线位置处施加半导体晶圆100的压力最大，刷子20的轴线位置对应的半导体晶圆表面散热难度也最大。为此在施压、旋转状态下在半导体晶圆100中心点区域会产生较大的热量，加速半导体晶圆100被氧化速度，因而，如图2所示，相较于半导体晶圆100的其他区域，半导体晶圆100的中心区域更易被氧化而形成氧化层，且随着时间刷洗增加，产生的热量增加，半导体晶圆100的中心区域氧化程度递增。
[0044]为此，本发明提供了一种半导体晶圆的刷洗装置和刷洗方法。半导体晶圆的刷洗装置包括:清洗架，用于放置半导体晶圆；旋转控制装置，控制半导体晶圆以半导体晶圆的中心为旋转中心旋转；清洗刷，用于刷洗半导体晶圆的待清洗表面，其中，所述清洗刷的轴线在半导体晶圆上的投影位于非贯穿所述旋转中心的位置处，使用时，所述清洗刷与半导体晶圆的旋转中心相接触。
[0045]在采用所述半导体晶圆的刷洗装置刷洗半导体晶圆过程中，清洗刷与半导体晶圆的旋转中心相接触，可在半导体晶圆清洗过程中，避免半导体晶圆中心被遗漏；清洗刷的轴线在半导体晶圆上的投影，位于非贯穿所述旋转中心的位置处，使得所述半导体晶圆旋转中心偏向所述清洗刷轴线的一侧，以避免使得所述半导体晶圆的旋转中心始终位于受压最大的位置处，同时提高半导体晶圆的旋转中心的散热速度，从而减小半导体晶圆刷洗过程中，所述半导体晶圆待刷洗表面的旋转中心比其他部分产生更高的热量的问题，进而避免半导体晶圆待刷洗表面的旋转中心位置更易被氧化，形成厚度过大氧化层造成半导体晶圆局部被过度氧化的缺陷，继而改善后续半导体器件的制备工艺，提高最终制得的半导体器件的性能。
[0046]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图，以金属互连结构的形成方法为实施例对本发明的具体实施例作详细的说明。
[0047]图4和图6为本发明半导体晶圆刷洗装置刷洗半导体晶圆时一实施例的结构示意图。其中，图6是图4中半导体晶圆刷洗装置刷洗半导体晶圆时的侧面结构示意图。
[0048]本实施例提供的半导体晶圆的刷洗装置包括:
[0049]清洗架(图中未示出)，用于放置半导体晶圆；
[0050]旋转控制装置，用于控制半导体晶圆以半导体晶圆的中心为旋转中心旋转；
[0051]清洗刷400，用于刷洗半导体晶圆的待清洗表面。所述清洗刷与半导体晶圆的旋转中心相接触，且所述清洗刷400的轴线在半导体晶圆上的投影位于非贯穿所述旋转中心的位置处。
[0052]使用时，所述清洁刷400的表面贴合在所述半导体晶圆300的表面。在所述半导体晶圆300与清洁刷400之间形成长条形的接触面700。
[0053]本实施例中，所述接触面700的轴线(即所述清洁刷400的轴线位于所述半导体晶圆上投影的轴线)位于非贯穿所述旋转中心的位置处，即所述接触面700的轴线偏向所述半导体晶圆300的圆心(即，半导体晶圆的旋转中心)的一侧。
[0054]本实施例中，所述长条形的接触面700的宽度为D2，所述半导体晶圆300的圆心O与所述待刷洗表面310的接触面700的轴线的距离为Dl，Dl < 0.5D20从而使得清洗刷400与所述待刷洗表面310的接触面700覆盖所述半导体晶圆300的圆心0，且所述清洗刷400与半导体晶圆300的接触面700的轴线不经过所述半导体晶圆300的圆心O。
[0055]进一步可选地，所述半导体晶圆300的圆心与所述清洗刷400的轴线的位置关系为0.25D2 ^ Dl ^ 0.5D20在该距离范围内，既可确保刷洗待刷洗表面310的效果，同时减少造成半导体晶圆300圆心处被过度氧化缺陷。
[0056]可选地，本实施例中，所述清洗刷400为圆筒状，且能够绕轴向旋转，提高半导体晶圆300的刷洗效率。
[0057]此外，清洗刷400旋转可不断改变清洗刷400与半导体晶圆300的相接触的表面，可有效散发半导体晶圆300与清洗刷400摩擦而产生的热量，避免过高的温度使半导体晶圆300被迅速氧化的问题。
[0058]进一步可选地，在所述清洗刷400表面设置有喷水孔(图中未显示)。在刷洗半导体晶圆300的过程中，用于喷射去离子水，以加快半导体晶圆300表面散热。
[0059]可选地，所述清洗刷400的尺寸大于所述半导体晶圆300的尺寸，所述清洗刷400的两端延伸至所述待清洗表面外侧。
[0060]值得注意的事，在除本实施例外的其他实施例中，所述清洗刷400也可为仅具有一个平面结构刷洗面的刷子，刷洗半导体晶圆过程中，所述刷洗面贴附在所述半导体晶圆300的待刷洗表面上。
[0061]本实施例中，所述旋转控制装置包括安装在所述清洗架上的两个转轮510和520。
[0062]参考图4，现有的半导体晶圆多为圆盘形，使用时，所述转轮510和520的侧壁与所述半导体晶圆300的侧壁相切，所述转轮510和520同向旋转(均为顺时针或逆时针)，从而带动所述半导体晶圆300旋转。
[0063]可选地，所述转轮510和520之间的连线与圆筒状的所述清洗刷400的轴向平行，且所述两个转轮510和520的连线与所述清洗刷400分别位于所述旋转中心O的两侧。上述技术方案使得转轮510(520)和清洗刷分别在所述半导体晶圆300旋转中心的相对两侧施加力，以有效提高半导体晶圆300旋转时的稳定性。
[0064]进一步可选地，所述清洗刷400能够绕轴向旋转，且轴向旋转对所述半导体晶圆300产生的摩擦力朝向所述转轮510和520，具体的，参考图5，所述半导体晶圆300顺时针绕A向旋转，所述清洗刷400沿B向旋转，在所述清洗刷400转动过程中，产生有清洗刷400朝向所述转轮510和520方向的摩擦力Fl，从而提高所述清洗刷400和晶圆300摩擦力，进而提高刷洗力度；同时使得所述清洗刷400提供晶圆朝向转轮510和520的力，而转轮510和520施加晶圆一个与Fl相反的力，实现晶圆300在转轮510 (和520)至清洗刷400方向上的平衡，从而提闻提闻晶圆旋转的稳定性。
[0065]相应地，本发明还提供一种半导体晶圆的刷洗方法。下面再次结合图4至图6，以一实施例具体阐述本发明的技术方案。
[0066]本实施例半导体晶圆刷洗方法包括:
[0067]提供半导体晶圆300，所述半导体晶圆300可绕半导体晶圆300的中心旋转。
[0068]所述半导体晶圆300包括半导体基底，或是半导体基底和设置于所述半导体基底内的如晶体管等半导体元器件。
[0069]本实施例中，所述半导体基底为硅基底，但在其他实施例中，所述半导体基底还可为锗、锗硅、砷化镓基底或绝缘体上硅基底，常见的半导体基底均可作为本实施例中的半导体基底，所述半导体基底材料及结构并不限定本发明的保护范围。
[0070]本实施例中，所述半导体晶圆300为圆盘形，包括待刷洗表面310、与所述待刷洗表面310位置相对的背面(图中未显示)，以及位于所述待刷洗表面310和背面之间的为环形结构的侧壁；所述待刷洗表面310为圆盘形。
[0071]除本实施例外的其他实施例中，所述半导体晶圆300还可以为矩形、正多边形，以及其他任意规则或不规侧形状，所述半导体晶圆300的结构并不限定本发明的保护范围。
[0072]提供半导体晶圆之后，所述方法还包括所述半导体晶圆300放置在清洗架上，露出待刷洗表面。
[0073]所述清洗架包括旋转控制装置，从而控制所述半导体晶圆300绕旋转中心旋转，以提高清洗效率。继续参考图4，本实施例中，所述旋转控制装置包括转轮510和520。本实施例中，所述转轮510和520的侧壁与圆盘形的半导体晶圆300的侧壁相切，所述转轮510和520同向旋转(均为顺时针或逆时针)，从而带动所述半导体晶圆300旋转，此外，所述转轮510和520的侧壁与所述半导体晶圆300摩擦，能起到清洗所述半导体晶圆300侧壁的作用。
[0074]将所述清洗刷400置于所述半导体晶圆300的待刷洗表面310上方，且与所述待刷洗表面310相接触，以在所述半导体晶圆300旋转时，刷洗所述待刷洗表面310不同部位。
[0075]其中，所述清洗刷400的轴线在半导体晶圆上的投影位于非贯穿所述旋转中心的位置处，即，所述清洗刷400与待刷洗表面310的接触面覆盖所述圆心，且所述清洗刷400的位置偏向于所述半导体晶圆的圆心(即，半导体晶圆的旋转中心)的一侧。
[0076]结合参考图4和5所示，本实施例中，所述清洗刷400为圆筒状。所述清洗刷400放置在所述半导体晶圆300的待刷洗表面310上，同时向所述待刷洗表面310施加适当的压力。
[0077]本实施例中，所述清洗刷400与所述待刷洗表面310的接触面700为长条形结构。本实施例中，所述长条形的接触面700的宽度为D2，所述清洗刷400的轴线在所述半导体晶圆300的投影(即所述接触面700沿长度方向的轴线)与所述半导体晶圆300的圆心O的距离为D1，D1 ( 0.5D20从而使得清洗刷400与所述待刷洗表面310的接触面700覆盖所述半导体晶圆300的圆心0，且所述清洗刷400与半导体晶圆300的接触面700的轴线不经过所述半导体晶圆300的圆心O。
[0078]所述清洗刷400与待刷洗表面310的接触面700覆盖半导体晶圆300的圆心0，以在半导体晶圆300旋转过程中，确保半导体晶圆300的中心部位于与清洗刷400接触而被刷洗，提高待刷洗表面310的刷洗效果。
[0079]在所向所述待刷洗表面310施加适当的压力后，所述清洗刷300轴线位置对应的半导体晶圆300受的压力最大，且基于轴线位于所述接触面700的中心位置处，所述清洗刷300轴线位置对应的半导体晶圆300的待刷洗表面310的散热性最差。本实施例中，所述半导体晶圆300的圆心O位于清洗刷300的轴线的一侧，即，避免使得所述半导体晶圆的旋转中心始终位于受压最大的位置处，避免待刷洗表面310的圆心O处始终处于最高压的摩擦状态，同时提高半导体晶圆300的圆心O处的散热速度，从而缓解所述晶圆300旋转过程中在晶圆300的中心处所产生的热量，减小半导体晶圆300的待刷洗表面310中心位置相比于待刷洗表面310其他部位产生更高的热量的问题，进而避免在半导体晶圆300的待刷洗表面310的中心位置形成厚度过大氧化层造成半导体晶圆局部被过度氧化的缺陷。
[0080]进一步可选地，所述半导体晶圆300的圆心与所述清洗刷400的轴线的位置关系为0.25XD2 ^ Dl ^ 0.5XD2。在该距离范围内，既可确保刷洗待刷洗表面310的效果，同时减少造成半导体晶圆300圆心处被过度氧化缺陷。
[0081 ] 本实施例中，沿所述清洗刷400轴线延伸方向，所述清洗刷400两端延伸至所述半导体晶圆300的待刷洗表面310的外侧，从而确保在半导体晶圆300旋转过程中，所述清洗刷300可刷洗所述待刷洗表面310各个部位。
[0082]本实施例中，在所述半导体晶圆300旋转同时，向所述半导体晶圆300的待刷洗表面310喷射清洗液600，以提高清洗所述半导体晶圆300的效率。
[0083]本实施例中，在所述半导体晶圆300旋转同时，所述清洗刷400绕轴向旋转。从而在刷洗半导体晶圆300时，不断改变清洗刷400与半导体晶圆300的接触面700，一方面可除去半导体晶圆300的待刷洗表面310上的杂质，提高半导体晶圆300清洗效率；另一方面可缓解清洗刷400同一部位长时间与半导体晶圆300摩擦而产生的热量，以降低半导体晶圆300的待刷洗表面310被氧化程度。
[0084]可选地，本实施例中，在所述清洗刷400的表面设置有喷水孔(图中未显示)，在清洗半导体晶圆300的过程中，所述喷水孔用于喷射去离子水，在清洗半导体晶圆300同时，加快半导体晶圆300和清洗刷400冷却，降低清洗刷400与所述待刷洗表面310的接触面快速升温而造成待刷洗表面310被氧化程度。此外，上述技术方案还可缓解所述清洗刷400基于与半导体晶圆300摩擦受损程度。
[0085]继续参考图1，在本实施例中，设置于所述半导体晶圆300两侧的转轮510和520不仅用于驱动所述半导体晶圆300转动，并清洗所述半导体晶圆300的侧壁，而且可通过调节所述两个转轮510和520之间的距离，以调节所述半导体晶圆300的圆心O与所述清洗刷400的轴线之间的距离。
[0086]可选地，所述转轮510和520之间的连线与圆筒状的所述清洗刷400的轴线平行，且所述清洗刷400的轴线与所述两个转轮510和520的连线分别位于所述旋转中心O的两侦U。这样可以使得在所述半导体晶圆300旋转中心的相对两侧施加力，从而有效提高半导体晶圆300旋转时的稳定性。
[0087]参考图7所示，在本发明的另一实施例中，可在所述半导体晶圆300的背面同样可设置另一清洗刷410，在清洗半导体晶圆300过程中，该另一清洗刷410可有效清洗所述半导体晶圆300的背面的同时，起支撑半导体晶圆300的作用。可选地，该另一清洗刷410与位于半导体晶圆300的待刷洗表面310上的清洗刷400位置对应设置，即所述清洗刷400和410以所述半导体晶圆300为镜面呈镜像对称。
[0088]可选地，所述清洗刷410的转速与所述清洗刷400相近，且所述清洗刷410轴向旋转对所述半导体晶圆300产生的摩擦力朝向所述转轮510和520。具体的，参考图7，所述半导体晶圆300顺时针绕A向旋转，所述清洗刷410沿C向旋转，进而提高所述半导体晶圆300旋转的稳定性。但本发明对于所述另一清洗刷410的结构不作限定。
[0089]在图4至图6所示的实施例中，所述旋转控制装置仅包括两个转轮，但在其他实施例中，所述旋转控制装置可包括大于或等于3个所述转轮，各个转轮设置在所述晶圆300周边，且各转轮侧壁与晶圆300相切，从而控制所述晶圆300旋转。如图8为本发明另一实施例的结构示意图中，在所述半导体晶圆300的周侧设有3个转轮530、540和550。增加转轮的数量可有效提高半导体晶圆旋转的稳定性。
[0090]参考图9，图9为现有的半导体晶圆刷洗工艺和本发明半导体晶圆的刷洗方法刷洗后的半导体晶圆的电镜图。其中，最上方电镜图显示的是刚经CMP研磨，且未经刷洗的半导体晶圆表面结构、第二张电镜图显示的是经现有的刷洗工艺后的半导体晶圆表面结构、第三电镜图和第四张电镜图显示的是采用本发明半导体晶圆的刷洗方法实施例1的工艺刷洗后的半导体晶圆表面结构，其中，第三张电镜图中，Dl = 0.4XD2，第四张电镜图中，Dl=0.1XD2。其中，D2为清洗刷与半导体晶圆的接触面700的宽度，Dl为所述清洗刷的轴线在所述半导体晶圆上投影至所述半导体晶圆的旋转中心的距离。
[0091]其中，最上方的电镜图中，所述半导体晶圆300的待刷洗表面310的颜色最深，其中700为待刷洗表面310中心部位，在待刷洗表面310残留有CMP之后的杂质；对比后面的电镜图，可知在刷洗工艺后，有效清除了半导体晶圆表面的杂质，且待刷洗表面310在刷洗过程中稍有被氧化，因而待刷洗表面310变浅；但第二张电镜图所示(Dl = O)，待刷洗表面310的中心部位730与周边部位相比，颜色泛白明显，说明中心部位以严重被氧化。而与第二张电镜图(Dl = O)相比，第三张电镜图(D1 = 0.4D2)中待刷洗表面310的中心部位710，和第四张电镜图(Dl = 0.1D2)中待刷洗表面310的中心部位720的颜色较深，被氧化程度较低，说明采用本发明半导体晶圆的刷洗方法在有效清除杂质同时，可抑制待刷洗表面310中心部位被严重氧化。
[0092]再对比第三张电镜图(Dl = 0.4D2)和第四张电镜图(Dl = 0.1D2)，第三张电镜图(Dl = 0.4D2)中的中心部位710的颜色比图9d中的中心部位720的颜色更深，接近于未刷洗的半导体晶圆的中心部位700，说明第三张电镜图(Dl = 0.4D2)中的半导体晶圆300的待刷洗表面310的中心部位氧化程度最低，第三张电镜图(Dl = 0.4D2)对应的半导体晶圆的刷洗方法的技术方案，可更好地有助于抑制刷洗半导体晶圆过程中，半导体晶圆待刷洗表面310中心部位被氧化。
[0093]虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
【权利要求】
1.一种半导体晶圆的刷洗装置，其特征在于，包括: 清洗架，用于放置半导体晶圆； 旋转控制装置，控制半导体晶圆以半导体晶圆的中心为旋转中心旋转； 清洗刷，用于刷洗半导体晶圆的待清洗表面，所述清洗刷与半导体晶圆的旋转中心相接触，且所述清洗刷的轴线在半导体晶圆上的投影位于非贯穿所述旋转中心的位置处。
2.如权利要求1所述的半导体晶圆的刷洗装置，其特征在于，所述清洗刷为圆筒状，且能够绕轴向旋转。
3.如权利要求2所述的半导体晶圆的刷洗装置，其特征在于，圆筒状清洗刷的两端延伸至所述待刷洗表面的边缘外侧。
4.如权利要求1所述的半导体晶圆的刷洗装置，其特征在于，所述清洗刷表面设置有喷水孔，用于在刷洗半导体晶圆的过程中喷射去离子水。
5.如权利要求1所述的半导体晶圆的刷洗装置，其特征在于，所述半导体晶圆为圆盘形，所述旋转控制装置包括至少两个转轮； 所述转轮的侧壁与所述半导体晶圆侧壁相切，并且所述至少两个转轮同向转动以驱动所述半导体晶圆绕半导体晶圆的中心旋转。
6.如权利要求5所述的半导体晶圆的刷洗装置，其特征在于，所述旋转控制装置包括两个转轮； 所述两个转轮的连线与所述清洗刷的轴线平行，且所述两个转轮的连线与清洗刷分别位于所述旋转中心的两侧。
7.如权利要求6所述的半导体晶圆的刷洗装置，其特征在于，所述清洗刷为圆筒状，所述清洗刷能够绕轴向旋转，且清洗刷绕轴向旋转对所述半导体晶圆产生的摩擦力朝向所述转轮。
8.如权利要求1所述的半导体晶圆的刷洗装置，其特征在于，所述清洗刷与半导体晶圆的接触面为长条形，且所述长条形的宽度为D2 ； 所述旋转中心到所述接触面长度方向轴线的距离为D1，D1与D2满足O < Dl < 0.5D2的关系。
9.如权利要求1所述的半导体晶圆的刷洗装置，其特征在于，所述清洗刷与半导体晶圆的接触面为长条形，且所述长条形的宽度为D2 ； 所述旋转中心到所述接触面长度方向轴线的距离为Dl，Dl与D2满足0.25D2 彡 Dl 彡 0.5D2。
10.一种半导体晶圆的刷洗方法，其特征在于，包括: 提供半导体晶圆，所述半导体晶圆包括待刷洗表面，所述半导体晶圆的中心为旋转中心； 在半导体晶圆的待刷洗表面上放置清洗刷，使所述清洗刷与旋转中心相接触面，且使所述清洗刷轴线在半导体晶圆上的投影位于非贯穿所述旋转中心的位置处； 使半导体晶圆绕旋转中心自转，以通过清洗刷刷洗半导体晶圆的待刷洗表面。
【文档编号】H01L21/67GK104174601SQ201410352938
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年7月23日 优先权日:2014年7月23日
【发明者】秦海燕, 李儒兴, 石强 申请人:上海华虹宏力半导体制造有限公司