晶圆清洗装置的制作方法

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种晶圆清洗装置。

背景技术

随着半导体制造技术日新月异，cmp(化学机械研磨)成为晶圆制造中实现多金属层和互连线的关键技术，通过化学机械研磨等平坦化工艺，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。晶圆经化学机械研磨工艺后，晶圆表面往往会残留研磨液和异物等，因此晶圆的清洗成为了一道非常重要且要求较高的工艺。

现在主流的化学机械研磨机台基本都自带清洗干燥功能，在晶圆清洗过程中我们会用到清洗刷对晶圆表面进行接触式清洗，但清洗刷使用一段时间后，清洗刷的表面会逐渐积累颗粒物，当颗粒物积累到一定程度时，会造成清洗刷对晶圆的清洗能力降低，甚至污染晶圆。因此，如何减少清洗刷的颗粒物积累，提高清洗刷的自清洗效率是有待解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种晶圆清洗装置，能够解决清洗刷使用过程中颗粒物积累的问题，提高清洗刷的自清洗能力，避免污染晶圆，保障晶圆的清洗效果。

为了达到上述目的，本发明提供了一种晶圆清洗装置，包括对称设置在一晶圆两侧的清洗组件，每个所述清洗组件包括刷体、第一管路及第二管路；所述第一管路及所述第二管路均设置于所述刷体内，且所述第一管路套设于所述第二管路外，所述刷体外壁上设置有沿轴向螺旋形分布的凹槽；所述第二管路上设置有若干沿轴向螺旋形分布的支管，所述支管穿过所述第一管路与所述凹槽的底部连通，所述第一管路中流经的清洗液对一晶圆进行清洗，所述第二管路中流经的清洗液通过所述支管流入所述凹槽内，以对所述刷体的外壁进行清洗。

可选的，所述第一管路的内壁与所述第二管路的外壁之间具有间隙。

可选的，所述第二管路沿其轴向的长度小于或等于所述第一管路沿其轴向的长度。

可选的，所述刷体的外壁上沿轴向设置有多列刷头，每列所述刷头具有多个分立的凸起部，相邻两列所述刷头中的凸起部交错排布。

可选的，所述凹槽的底部形状包括u形。

可选的，所述第一管路及第二管路中流经的清洗液均为去离子水。

可选的，所述晶圆清洗装置还包括驱动组件，所述驱动组件设置于所述清洗组件的一端，以驱动对称设置的两个所述清洗组件沿着相反的方向旋转。

可选的，所述晶圆清洗装置还包括喷射组件，所述喷射组件设置于每个所述清洗组件的上方，且所述喷射组件上设置有若干喷嘴，以喷射清洗化学品至所述晶圆上。

可选的，所述晶圆清洗装置还包括若干旋转组件，若干所述旋转组件与所述晶圆的外壁接触，以驱动所述晶圆旋转。

可选的，所述旋转组件为驱动转轮。

本发明的晶圆清洗装置中，清洗组件通过刷体表面螺旋分布的凹槽减少了表面异物的积累，螺旋形的结构增大了接触面积，而且有利于颗粒物脱离；同时通过与凹槽底部连通的若干支管，还可以进一步提高刷体的自清洗能力，从而提高对晶圆的清洗能力和延长刷体的使用寿命。

附图说明

图1为一种晶圆清洗装置的结构示意图；

图2a为本发明提供的清洗组件的结构主视图；

图2b为本发明提供的清洗组件的结构侧视图；

图3为本发明中凹槽的清洗工作示意图；

图4为本发明提供的清洗组件的工作示意图；

图5为本发明提供的晶圆清洗装置的结构示意图。

图中：100-清洗刷；200-输水管路；300-喷射管；400-晶圆；

10-清洗组件；11-刷体；111-凹槽；112-凸起部；12-第一管路；13-第二管路；131-支管；20-晶圆；30-喷射组件；31-喷嘴；40-旋转组件。

具体实施方式

下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述，本发明的优点和特征将更清楚。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例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

参阅图1，其为一种晶圆清洗装置的结构示意图，此晶圆清洗装置包括清洗刷100、输水管路200、喷射管300，清洗刷100对称设置于一晶圆400的两侧，所述晶圆400绕其轴线旋转，清洗刷100在夹紧所述晶圆400的同时也做旋转运动，且两侧的清洗刷100沿相反方向旋转；输水管路200设置于清洗刷100内，输水管路200用于输送去离子水，可以从清洗刷100的表面喷出；所述喷射管300位于晶圆400的两侧且设置于清洗刷100的上方，喷射管300中喷出清洗化学品至晶圆400表面；清洗晶圆400时，在清洗化学品和去离子水作用下，通过清洗刷100对晶圆400表面的接触摩擦实现清洗。然而，经过长期使用后，清洗刷100表面会堆积许多颗粒物，进而降低对晶圆400的清洁力度，甚至对晶圆400造成污染。

基于此，本发明提供了一种晶圆清洗装置，如图2a和图2b所示，包括对称设置在一晶圆20两侧的清洗组件10，每个所述清洗组件10包括刷体11、第一管路12及第二管路13；所述第一管路12及所述第二管路13均设置于所述刷体11内，且所述第一管路12套设于所述第二管路13外，所述刷体11外壁上设置有沿轴向螺旋形分布的凹槽111；所述第二管路13上设置有若干沿轴向螺旋形分布的支管131，所述支管131穿过所述第一管路12与所述凹槽111的底部连通，所述第一管路12中流经的清洗液对晶圆20进行清洗，所述第二管路13中流经的清洗液通过所述支管131流入所述凹槽111内，以对所述刷体11的外壁进行清洗。

进一步的，所述第一管路12的内壁与所述第二管路13的外壁之间具有间隙，以便清洗液能够从第一管路12与第二管路13之间的所述间隙中流通。所述第二管路13延其轴向的长度小于或等于所述第一管路12沿其轴向的长度，使得所述第一管路12包覆所述第二管路13。

所述刷体11的材料可以具有良好的透水性，例如是聚氨酯，所述刷体11的外壁上沿轴向设置有多列刷头，每列所述刷头具有多个分立的凸起部112，相邻两列所述刷头中的凸起部112交错排布，所述凸起部112上可以开设喷口，相应的所述第一管路12的外壁上设置有若干细小的通孔，所述通孔与所述喷口连通。当有清洗液流入第一管路12中时，由于所述第一管路12上的若干通孔与所述凸起部112上的喷口连通，因此，所述清洗液会通过所述第一管路12上的若干通孔流入所述刷体11上的若干凸起部112中，最终从所述凸起部112的喷口中喷出，从而对所述晶圆20进行清洗。或者，所述凸起部112上不设置喷口，当有清洗液流入第一管路12中时，经由所述第一管路12上的若干通孔喷出至刷体内壁上，由于刷体具有良好的透水性，也可以使清洗液透过刷体表面，从而对所述晶圆20进行清洗。这里，若干凸起部112相当于刷体11的刷毛，在对晶圆20进行清洗时，若干凸起部112与所述晶圆20表面接触并压紧晶圆20表面，通过与晶圆20表面的摩擦和清洗液的辅助清洗，以实现对晶圆20表面颗粒物的去除。

考虑到刷体11外壁的凸起部112在对晶圆20的清洗过程中，随着清洗时间的延长，凸起部112的周围会逐渐产生颗粒物的堆集，因此，在刷体11外壁上设置呈螺旋形布置的凹槽111，由于相邻两列所述刷头中的凸起部112交错排布，从而所述刷体11外壁的凸起部112大致呈螺旋形，所述凹槽111对应于所述凸起部112的分布呈螺旋形，布置在若干所述凸起部112的间隔处，从而可以减少表面异物的积累死角，另外螺旋形的结构增大了与晶圆20的接触面积，也有利于所述刷体11表面颗粒物的脱离。

较佳的，参阅图3，所述凹槽111的底部形状可以为u形。具体实施时，所述凹槽111的底部形状也可以为碟形或其他曲面形状，不限于此。

所述第二管路13上设置的若干沿轴向螺旋形分布的支管131，穿过所述第一管路12的外壁通向所述凹槽111，在所述凹槽111的底部形成支管孔，能够将通入第二管路13中的清洗液通过若干所述支管131喷出。凹槽111在刷体11外壁上沿多条螺旋线布置，且多条螺旋线的螺距相同，起始位置相差一设定角度，由图2中可见，本实施例中，布置了13条螺旋线，所述凹槽111沿着这些螺旋线分布。若干支管131沿所述第二管路13轴向呈螺旋形分布，且其螺距与所述凹槽111的螺距相同，使得在第二管路13上分布的若干支管131能够通向所述凹槽111。从所述第二管路13中流经的清洗液流入若干所述支管131，继而流入所述凹槽111，在对晶圆20进行清洗的同时，也对所述凹槽111进行了清洗，由于凹槽111呈螺旋形分布，则更有利于清洗液沿着凹槽111顺畅地流经所述刷体11的外壁，从而对凹槽111内积累的颗粒物进行清洗，进一步提高了刷体11外壁的自清洗能力。

优选的，所述第一管路及第二管路中流经的清洗液均为去离子水，采用去离子水对晶圆20表面进行辅助清洗，更有利于晶圆20表面颗粒物的脱落，具体实施时，清洗液也可以为其他液体，如双氧水与氨水等。

进一步的，所述清洗组件10对称设置于所述晶圆20的两侧，并夹紧所述晶圆20。通过清洗组件10夹紧所述晶圆20，使清洗组件10的凸起部112能够与晶圆20表面紧密接触，从而在晶圆20清洗过程中，在晶圆20自身旋转的同时，清洗组件10中刷体11的凸起部112与晶圆20表面形成有效的接触摩擦，以实现对晶圆20的清洗。

进一步的，所述晶圆清洗装置还包括驱动组件，所述驱动组件设置于所述清洗组件10的一端，以驱动对称设置的两个所述清洗组件10沿着相反的方向旋转。具体的，所述驱动组件可以为驱动马达，晶圆20两侧的清洗组件10各连接一驱动马达，在对晶圆20清洗时，对称设置的所述清洗组件10可以沿着相对的方向旋转或者相背离的方向旋转，优选的，参阅图4，所述清洗组件10在所述驱动马达的带动下以相同的转速沿着相对的方向旋转，有利于晶圆20的两侧受力均衡及提高对晶圆20的清洗效果。

进一步的，参阅图4及图5，所述晶圆清洗装置还包括喷射组件30，所述喷射组件30设置于每个所述清洗组件10的上方，且所述喷射组件30上沿其轴向设置有若干喷嘴31，以喷射清洗化学品至所述晶圆20上。具体的，所述喷射组件30可以为喷射管，喷射管的轴线平行于所述清洗组件10的轴线，且在喷射管的内部充入清洗化学品，喷射管的管壁上沿轴向均布设置若干喷嘴31，在晶圆20清洗过程中，若干所述喷嘴31将清洗化学品喷射至晶圆20的表面，有利于提高对晶圆20清洗的洁净度。所述清洗化学品可以为双氧水与氨水的结合，也可以为氢氟酸等。

进一步的，所述晶圆清洗装置还包括若干旋转组件40，若干所述旋转组件件40与所述晶圆20的外壁接触，以驱动所述晶圆20旋转。具体的，所述旋转组件40可以为驱动转轮，其数量可以为若干个，例如3个，设置成与所述晶圆20的底壁和侧壁接触，驱动转轮的旋转方向与晶圆20的旋转方向相反。晶圆20的旋转方向可以为顺时针或者逆时针，旋转速度大于10转/分钟。3个驱动转轮中，其中1个为连接马达的驱动转轮，由马达的转速控制晶圆20的转速；另2个驱动转轮无需连接马达，仅起到对所述晶圆20旋转的支撑作用。在对晶圆20清洗的过程中，晶圆20在旋转组件40的驱动下绕晶圆20的轴线旋转，以便清洗组件10能够清洗到晶圆20表面的各处。

综上，在本发明实施例提供的一种晶圆清洗装置中，通过刷体表面螺旋分布的凹槽减少了表面异物的积累，在刷体工作旋转的时候，螺旋形的结构增大了接触面积，而且有利于颗粒物脱离。同时通过与凹槽底部连通的第二管路的若干支管，还可以进一步提高刷体的自清洗能力，从而提高对晶圆的清洗能力和延长刷体的使用寿命。

上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。