CN112974324B - 晶圆清洗刷及晶圆清洗装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种晶圆清洗刷及晶圆清洗装置。所述晶圆清洗刷包括：滚筒；刷头，凸设于所述滚筒表面，用于刷洗晶圆，所述刷头包括沿第一方向平行排列的多个子刷头，每个所述子刷头包括沿第二方向平行排布的多个凸起部，所述第一方向平行于所述滚筒的轴线方向，所述第二方向相对于所述第一方向倾斜预设角度。本发明避免了清洗液在所述晶圆表面的残留，提高了晶圆清洗效果，进而改善了半导体产品的良率。

Description

晶圆清洗刷及晶圆清洗装置
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种晶圆清洗刷及晶圆清洗装置。
背景技术
化学机械研磨(Chemical Mechanical Polishing，CMP)是半导体制造过程中的一种重要工艺步骤。化学机械研磨是一个通过化学反应过程和机械研磨过程共同作用的工艺。研磨过程中研磨头施加一定的压力在晶圆背面，使得晶圆正面紧贴研磨垫。研磨垫自身进行旋转，同时，且研磨头带动晶圆与所述研磨垫同方向旋转，使得晶圆正面与研磨垫表面产生机械摩擦。在研磨过程中，通过一系列复杂的机械和化学作用去除晶圆表面的一定厚度的膜层，从而达到晶圆平坦化的目的。
在化学机械研磨工序结束之后，通常需要对研磨后的晶圆进行清洗，以除去晶圆表面的研磨残留物。晶圆清洗通常是采用清洗刷对晶圆进行刷洗，清洗的效果对最终晶圆产品的良率影响很大。但是，当前的晶圆清洗效果较差，清洗工序结束之后经常还会在晶圆表面残留化学清洗液等杂质。化学清洗液结晶之后会在晶圆表面形成凸块，从而影响后续工序的正常进行。
因此，如何提高晶圆清洗效果，避免化学清洗液在晶圆表面的残留，是当前亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明提供一种晶圆清洗刷及晶圆清洗装置，用于解决现有技术中化学清洗液易在晶圆表面残留的问题，以改善晶圆清洗效果，提高产品良率。
为了解决上述问题，本发明提供了一种晶圆清洗刷，包括：
滚筒；
刷头，凸设于所述滚筒表面，用于刷洗晶圆，所述刷头包括沿第一方向平行排列的多个子刷头，每个所述子刷头包括沿第二方向平行排布的多个凸起部，所述第一方向平行于所述滚筒的轴线方向，所述第二方向相对于所述第一方向倾斜预设角度。
可选的，还包括：
第一调整结构，连接所述子刷头，用于旋转所述子刷头，以调整所述预设角度。
可选的，在沿所述第二方向上，相邻所述凸起部之间的第一间隔大于或者等于第一预设宽度，所述第一预设宽度为一个所述凸起部的截面宽度的1/3～1/2，所述凸起部的截面宽度为所述凸起部在所述滚筒表面的投影沿所述第二方向的宽度。
可选的，在沿所述第一方向上，相邻所述凸起部之间的第二间隔大于第二预设宽度，所述第二预设宽度为一个所述凸起部的截面宽度的1/3～1/2，所述凸起部的截面宽度为所述凸起部在所述滚筒表面的投影沿所述第二方向的宽度。
可选的，所述第一间隔小于或者等于所述第二间隔。
可选的，所述子刷头还包括：
导流部，位于相邻的两个所述凸起部之间，用于限定化学清洗液在所述滚筒上的流向。
可选的，所述导流部呈直线条状结构；
在沿所述第二方向上，所述导流部的相对两端分别与两个相邻的所述凸起部连接。
可选的，所述导流部的高度小于所述凸起部的高度。
可选的，所述凸起部与所述导流部的材料均为柔性材料。
可选的，所述预设角度为大于或者等于30度且小于或者等于60度。
可选的，同一所述子刷头中所有所述凸起部的高度均相同；
所述刷头中至少包括两种不同高度的所述凸起部。
可选的，还包括：
第二调整结构，连接所述凸起部，用于调整所述凸起部的高度。
可选的，还包括：
第三调整结构，连接所述子刷头，用于调整所述子刷头在所述滚筒表面的密度分布。
为了解决上述问题，本发明还提供了一种晶圆清洗装置，包括：
承载结构，用于承载待清洗的晶圆；
喷射结构，用于向所述晶圆表面喷射清洗液；
如上述任一项所述的晶圆清洗刷，用于刷洗所述晶圆。
本发明提供的晶圆清洗刷及晶圆清洗装置，通过在滚筒表面设置刷头，且所述刷头包括沿第一方向平行排列的多个子刷头，每个所述子刷头包括沿第二方向平行排布的多个凸起部，所述第一方向平行于所述滚筒的轴线方向，所述第二方向相对于所述第一方向倾斜预设角度，从而使得在所述滚筒转动清洗晶圆的过程中，所述晶圆表面的清洗液能够便捷的自相邻凸起部之间的间隔流出，避免了清洗液在所述晶圆表面的残留，提高了晶圆清洗效果，进而改善了半导体产品的良率。
附图说明
附图1是本发明具体实施方式中晶圆清洗刷的一截面示意图；
附图2是本发明具体实施方式的晶圆清洗刷中一子刷头的一截面示意图；
附图3是本发明具体实施方式的晶圆清洗刷中一子刷头的另一截面示意图；
附图4是本发明具体实施方式中晶圆清洗装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明提供的晶圆清洗刷及晶圆清洗装置的具体实施方式做详细说明。
当前在清洗晶圆的过程中，通过两个晶圆清洗刷夹住晶圆相对的两个表面，并利用晶圆清洗刷上的刷头与晶圆表面的摩擦实现刷洗。在刷洗的过程中，晶圆清洗刷和晶圆都会进行转动，即所述晶圆清洗刷和所述晶圆都会围绕各自的轴线自转。当前的晶圆清洗刷包括滚筒以及设置在滚筒表面的刷头，所述刷头包括沿所述滚筒的轴线方向排布的多圈子刷头，每一圈子刷头围绕而成的平面与所述滚筒的轴线垂直。这就导致在所述滚筒转动的过程中，所述晶圆表面总是会有清洗液的残留，特别是晶圆表面的边缘区域，清洗液残留的问题更加严重，从而影响晶圆清洗效果。
为了提高晶圆清洗效果，减少清洗液在晶圆表面的残留，本具体实施方式提供了一种晶圆清洗刷，附图1是本发明具体实施方式中晶圆清洗刷的一截面示意图，附图2是本发明具体实施方式的晶圆清洗刷中一子刷头的截面示意图，附图3是本发明具体实施方式的晶圆清洗刷中一子刷头的另一截面示意图。如图1、图2和图3所示，本具体实施方式提供的晶圆清洗刷，包括：
滚筒11；
刷头，凸设于所述滚筒11表面，用于刷洗晶圆10，所述刷头包括沿第一方向D1平行排列的多个子刷头12，每个所述子刷头12包括沿第二方向D2平行排布的多个凸起部121，所述第一方向D1平行于所述滚筒11的轴线方向，所述第二方向D2相对于所述第一方向D1倾斜预设角度。
具体来说，所述刷头凸设于所述滚筒11表面，且所述刷头包括沿第一方向D1平行排布的多个所述子刷头12，相邻所述子刷头12之间具有一间隔，使得相邻的所述子刷头12相互隔离(即不直接连接)。每个所述子刷头12包括沿第二方向平行排布的多个凸起部121，即所述子刷头12沿所述第二方向D2延伸。
在采用本具体实施方式提供的晶圆清洗刷清洗所述晶圆10的过程中，所述晶圆清洗刷的所述滚筒11沿图1中第一实线箭头R1所示的方向围绕其轴线自转，所述晶圆10表面的清洗液沿图1中第二实线箭头R2所示的方向进入所述滚筒11表面，并在所述滚筒11表面沿虚线箭头所示的方向流动。本具体实施方式通过将所述子刷头12的延伸方向(即所述第二方向D2)设置为相对于所述滚筒11的轴线方向倾斜预设角度，使得在所述子刷头12与所述晶圆10表面摩擦以清洗所述晶圆10的过程中，清洗液能够倾斜的流入所述晶圆清洗刷，即所述晶圆10表面的清洗液受到沿平行于所述滚筒11的轴线方向的第一摩擦力和沿垂直于所述滚筒11的轴线方向的第二摩擦力，在两个方向摩擦力的作用下，所述清洗液更容易从所述晶圆10表面去除，从而改善了所述晶圆清洗刷除去所述晶圆10表面清洗液的效果，避免了所述清洗液在所述晶圆10表面、尤其是所述晶圆10边缘的残留，实现了对所述晶圆10清洗效果的改善和清洗效率的提高。
所述预设角度为大于0度且小于90度。可选的，所述预设角度为大于或者等于30度且小于或者等于60度。例如30度、45度或者60度。
可选的，所述晶圆清洗刷还包括：
第一调整结构，连接所述子刷头12，用于旋转所述子刷头12，以调整所述预设角度。
在本具体实施方式中，所述第一方向D1平行于所述滚筒11的轴线方向，即多个所述子刷头12的排布方向是固定不变的，而所述预设角度则可以根据需要进行调节，即所述第二方向D2可以根据实际需要进行调整。所述第一调整结构可以包括驱动杆。具体来说，每一所述子刷头12的所有所述凸起部121可以与同一根驱动杆连接，随着所述清洗刷使用时间的延长或者待清洗的所述晶圆10表面上结构的限制，为了进一步提高清洗效果，可以通过人工手动调节或者马达自动驱动的方式通过所述驱动杆带动一个所述子刷头12上的所有所述凸起部121旋转，从而达到调整所述预设角度的目的。
可选的，在沿所述第二方向D2上，相邻所述凸起部121之间的第一间隔W1大于或者等于第一预设宽度，所述第一预设宽度为一个所述凸起部121的截面宽度W3的1/3～1/2，所述凸起部121的截面宽度为所述凸起部121在所述滚筒11表面的投影沿所述第二方向D2的宽度。
具体来说，通过限定每一所述子刷头12中相邻两个所述凸起部121之间的第一间隔W1大于或者等于第一预设宽度，所述第一预设宽度为一个所述凸起部121的截面宽度W3的1/3～1/2，所述凸起部121的截面宽度为所述凸起部121在所述滚筒11表面的投影沿所述第二方向D2的宽度，便于清洗液在所述晶圆清洗刷上流动，从而进一步改善所述晶圆清洗刷的清洗效果。
可选的，在沿所述第一方向D1上，相邻所述凸起部121之间的第二间隔W2大于第二预设宽度，所述第二预设宽度为一个所述凸起部121的截面宽度W3的1/3～1/2，所述凸起部的截面宽度W3为所述凸起部121在所述滚筒11表面的投影沿所述第二方向D2的宽度。
具体来说，通过限定两个所述子刷头12沿所述第一方向D1的间隔宽度，能够使得清洗液能够更加便捷的自相邻两个所述子刷头12之间流过，有助于进一步快速除去所述晶圆10表面的清洗液。
可选的，所述第一间隔小于或者等于所述第二间隔。
具体来说，通过限定所述第一间隔W1小于或者等于所述第二间隔W2，可以对所述清洗液在所述晶圆清洗刷表面的流动路径起到导向作用，从而有助于来自于所述晶圆10表面的清洗液尽快通过所述晶圆清洗刷排除至外界(即所述晶圆10和所述晶圆清洗刷之外的区域)。
可选的，所述子刷头12还包括：
导流部122，位于相邻的两个所述凸起部121之间，用于限定化学清洗液在所述滚筒11上的流向。
可选的，所述导流部122呈直线条状结构；
在沿所述第二方向D2上，所述导流部122的相对两端分别与两个相邻的所述凸起部121连接。
具体来说，通过在所述子刷头12中设置用于连接两个所述凸起部121的所述导流部122，从而能够将所述清洗液在所述晶圆清洗刷表面的流动路径限定在相邻的两个所述子刷头12之间，一方面，避免了清洗液的四处飞溅，减少了清洗液再次溅射至所述晶圆10表面的风险；另一方面，通过所述导流部122的导向作用，可以使得所述清洗液尽快离开所述晶圆清洗刷，防止了晶圆清洗刷对所述晶圆10的二次污染。
可选的，所述导流部122的高度H2小于所述凸起部121的高度H1。
具体来说，所述导流部122的高度H2为所述导流部122的顶面(即所述导流部背离所述滚筒11的表面)与所述导流部122的底面(即所述导流部与所述滚筒11接触的表面)之间的距离，即所述导流部122突出于所述滚筒11表面高度。所述凸起部121的高度H1为所述凸起部121的顶面(即所述凸起部121背离所述滚筒11的表面)与所述凸起部121的底面(即所述凸起部121与所述滚筒11接触的表面)之间的距离，即所述凸起部122突出于所述滚筒11表面的高度。通过将所述导流部122的高度H2设置为小于所述凸起部121的高度H1，使得在不妨碍所述凸起部121刷洗所述晶圆10的同时，也能够有效的对清洗液在所述滚筒11表面的流动路径进行导向。
本具体实施方式是以所述刷头上所有所述凸起部121的高度H1均相同为例进行说明。本领域技术人员也可以根据实际需要，在所述刷头上设置具有不同高度的所述凸起部121，可选的，同一所述子刷头12中所有所述凸起部121的高度均相同；
所述刷头中至少包括两种不同高度的所述凸起部121。
举例来说，位于所述滚筒11中部区域的所述子刷头12中的所有所述凸起部121的高度均大于位于所述滚筒11边缘区域的所述子刷头12中的所有所述凸起部121的高度。
可选的，多个所述子刷头12中的所述凸起部121的高度沿所述第一方向D1渐变。
举例来说，多个所述子刷头12中的所述凸起部121的高度沿所述第一方向D1逐渐增大或逐渐减小
在其他具体试试方式中，每一所述子刷头12中的所述凸起部121的高度可以不同，例如每一所述子刷头12中的多个所述凸起部121的高度沿所述第二方向D2逐渐增大或逐渐减小。
所述凸起部121的高度H1可以固定不变，也可以根据实际需要进行调整。可选的，所述晶圆清洗刷还包括：
第二调整结构，连接所述凸起部121，用于调整所述凸起部121的高度。
具体来说，由于随着使用时间的延长，所述凸起部121会发生磨损，为了避免已经发生磨损的所述凸起部121对所述晶圆10造成损伤，可以通过所述第二调整结构降低已发生磨损的所述凸起部121的高度，避免已发生磨损的所述凸起部121与所述晶圆10接触。判断所述凸起部121是否发生磨损的具体方式可以是，判断所述凸起部121的高度变化是否达到阈值，若是，则确认所述凸起部121发生磨损。
可选的，所述凸起部121与所述导流部122的材料均为柔性材料。
具体来说，通过限定所述凸起部121和所述导流部122的材料均为柔性材料(例如海绵)，可以避免对所述晶圆10造成刮伤，也便于通过注塑等工艺同步形成所述凸起部121和所述导流部122。
每一所述凸起部121在所述滚筒11表面的位置是可以是固定不变的，也可以根据实际需要进行调整。可选的，所述晶圆清洗刷还包括：
第三调整结构，连接所述子刷头12，用于调整所述子刷头12在所述滚筒11表面的密度分布。
所述子刷头12在所述滚筒11表面的密度分布是指，在沿所述滚筒11的轴线方向上，所述子刷头12在所述滚筒11表面的密度分布。具体来说，本领域技术人员也可以根据实际需要使得所述凸起部121与所述滚筒11活动连接，且通过一所述第三调整结构连接一所述子刷头12中的所有所述凸起部121，从而可以根据实际清洗需要(例如根据待清洗的所述晶圆10表面的污迹分布情况)同时移动一个所述子刷头12中的所有所述凸起部121，进而调整每一所述子刷头12在所述滚筒11表面的位置，实现对所述子刷头12在所述滚筒11表面位置和分布疏密情况的改变(即实现了对所述凸起部121在所述滚筒11表面的位置和分布疏密情况的改变)，例如针对污迹较多的部位、则增大所述凸起部121的排布密度，使得所述晶圆10表面能够实现均匀、彻底的清洗。
不仅如此，本具体实施方式还提供了一种晶圆清洗装置，附图4是本发明具体实施方式中晶圆清洗装置的结构示意图。本具体实施方式中提供的晶圆清洗刷的结构可参见图1-图3。如图-图4所示，所述晶圆清洗装置，包括：
承载结构41，用于承载待清洗的晶圆10；
喷射结构，用于向所述晶圆10表面喷射清洗液；
如上述任一项所述的晶圆清洗刷，用于刷洗所述晶圆10。
具体来说，如图3所示，所述承载结构41为滚轮，三个所述滚轮在承载所述晶圆10的同时，还能带动所述晶圆10沿图4中虚线箭头所示的方向围绕所述晶圆10的轴线自转。两个所述喷射结构设置于所述晶圆10相对的两个表面(即正面和背面)。每个所述喷射结构包括管道42和喷嘴43，所述管道42用于传输清洗液，所述喷嘴43用于将所述管道42内的所述清洗液喷射至所述晶圆10表面。两个所述晶圆清洗刷分别与所述晶圆10的正面和背面接触，以夹紧所述晶圆10。在清洗所述晶圆10的过程中，所述晶圆清洗刷沿图4中实线箭头所示的方向自转，通过所述晶圆清洗刷上的所述刷头与所述晶圆10表面的摩擦，实现对所述晶圆10的刷洗。
本具体实施方式提供的晶圆清洗刷及晶圆清洗装置，通过在滚筒表面设置刷头，且所述刷头包括沿第一方向平行排列的多个子刷头，每个所述子刷头包括沿第二方向平行排布的多个凸起部，所述第一方向平行于所述滚筒的轴线方向，所述第二方向相对于所述第一方向倾斜预设角度，从而使得在所述滚筒转动清洗晶圆的过程中，所述晶圆表面的清洗液能够便捷的自相邻凸起部之间的间隔流出，避免了清洗液在所述晶圆表面的残留，提高了晶圆清洗效果，进而改善了半导体产品的良率。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种晶圆清洗刷，其特征在于，包括：
滚筒；
刷头，凸设于所述滚筒表面，用于刷洗晶圆，所述刷头包括沿第一方向平行排列的多个子刷头，每个所述子刷头包括沿第二方向平行排布的多个凸起部，所述第一方向平行于所述滚筒的轴线方向，所述第二方向相对于所述第一方向倾斜预设角度；
所述子刷头还包括导流部，位于沿所述第二方向平行排布且相邻的两个所述凸起部之间，在沿所述第二方向上，所述导流部的相对两端分别与两个相邻的所述凸起部连接，所述导流部和所述凸起部均与所述滚筒表面接触，且所述导流部的高度小于所述凸起部的高度，所述导流部沿所述第一方向的宽度小于所述凸起部沿所述第一方向的宽度。
2.根据权利要求1所述的晶圆清洗刷，其特征在于，还包括：
第一调整结构，连接所述子刷头，用于旋转所述子刷头，以调整所述预设角度。
3.根据权利要求1所述的晶圆清洗刷，其特征在于，在沿所述第二方向上，相邻所述凸起部之间的第一间隔大于或者等于第一预设宽度，所述第一预设宽度为一个所述凸起部的截面宽度的1/3～1/2，所述凸起部的截面宽度为所述凸起部在所述滚筒表面的投影沿所述第二方向的宽度。
4.根据权利要求3所述的晶圆清洗刷，其特征在于，在沿所述第一方向上，相邻所述凸起部之间的第二间隔大于第二预设宽度，所述第二预设宽度为一个所述凸起部的截面宽度的1/3～1/2，所述凸起部的截面宽度为所述凸起部在所述滚筒表面的投影沿所述第二方向的宽度。
5.根据权利要求4所述的晶圆清洗刷，其特征在于，所述第一间隔小于或者等于所述第二间隔。
6.根据权利要求1所述的晶圆清洗刷，其特征在于，所述导流部呈直线条状结构。
7.根据权利要求1所述的晶圆清洗刷，其特征在于，所述凸起部与所述导流部的材料均为柔性材料。
8.根据权利要求1所述的晶圆清洗刷，其特征在于，所述预设角度为大于或者等于30度且小于或者等于60度。
9.根据权利要求1所述的晶圆清洗刷，其特征在于，同一所述子刷头中所有所述凸起部的高度均相同；
所述刷头中至少包括两种不同高度的所述凸起部。
10.根据权利要求1所述的晶圆清洗刷，其特征在于，还包括：
第二调整结构，连接所述凸起部，用于调整所述凸起部的高度。
11.根据权利要求1所述的晶圆清洗刷，其特征在于，还包括：
第三调整结构，连接所述子刷头，用于调整所述子刷头在所述滚筒表面的密度分布。
12.一种晶圆清洗装置，其特征在于，包括：
承载结构，用于承载待清洗的晶圆；
喷射结构，用于向所述晶圆表面喷射清洗液；
如权利要求1-11中任一项所述的晶圆清洗刷，用于刷洗所述晶圆。
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