CN114361079A - 刷洗装置、晶圆、三维存储器及存储系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种刷洗装置、晶圆、三维存储器及存储系统，刷洗装置用于刷洗晶圆，刷洗装置用于刷洗晶圆，刷洗装置包括：晶圆驱动部，晶圆驱动部与晶圆驱动连接以驱动晶圆转动；清洗刷组件，清洗刷组件包括多组清洗刷，多组清洗刷沿预定方向间隔布置，各组清洗刷均包括分别位于晶圆的相对两侧且绕自身轴线可转动地设置的两个清洗刷，以清洗晶圆的相应的表面；其中，预定方向平行于晶圆的表面。本发明的刷洗装置解决了现有技术中用于刷洗晶圆的刷洗装置无法将晶圆的边缘的表面刷洗干净的问题。

Description

刷洗装置、晶圆、三维存储器及存储系统

技术领域

本发明涉及半导体晶圆成型技术领域，具体而言，涉及一种刷洗装置、晶圆、三维存储器及存储系统。

背景技术

晶圆，是生产半导体集成电路所采用的载体，多指单晶硅圆片，其形状为圆形，在晶圆上可加工制作成各种电路元件结构，以财务具有特定功能的集成电路产品。

随着集成电路制造技术的飞速发展，集成电路的特征尺寸不断减小，在小小的一片晶圆上，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，相邻层的半导体器件通过金属互连结构实现电连接，以在具有特定面积的晶圆上增加半导体器件的数量，提高半导体器件的集成度。

在集成电路的制作过程中，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，简称CMP)等平坦化工艺将材料层去除部分厚度，以在控制各个材料层厚度的同时，提高各个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。

而且，半导体晶圆表在经过化学机械研磨后往往需要通过刷洗装置的清洗刷等来刷洗，以去除化学机械研磨工程中在半导体晶圆表面形成的研磨残留。

现有技术中，刷洗半导体晶圆的刷洗工艺包括：在晶圆的相组两侧分别设置一个圆柱形的刷子，这两个刷子横跨晶圆的待刷洗表面，且刷子的轴线在半导体晶圆上的投影穿过半导体晶圆的旋转中心。并设置了供液管路来向晶圆表面喷射清洗液，当晶圆在转动的过程中，刷子下压给半导体晶圆表面施加一定的压力，从而全方位地刷洗半导体晶圆表面。

但是，晶圆的边缘与清洁刷的接触的时间比晶圆的中部与清洁刷的接触的时间要短，而且由于清洁刷与晶圆的表面之间时呈一定夹角设置的，清洁刷只有一端会与晶圆的边缘的紧密接触，无法进行较好地刷洗，因此晶圆的边缘的表面上容易残留未被刷洗的微粒。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种刷洗装置、晶圆、三维存储器及存储系统，以解决现有技术中用于刷洗晶圆的刷洗装置无法将晶圆的边缘的表面刷洗干净的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的第一方面，提供了一种刷洗装置，刷洗装置用于刷洗晶圆，刷洗装置包括：晶圆驱动部，晶圆驱动部与晶圆驱动连接以驱动晶圆转动；清洗刷组件，清洗刷组件包括多组清洗刷，多组清洗刷沿预定方向间隔布置，各组清洗刷均包括分别位于晶圆的相对两侧且绕自身轴线可转动地设置的两个清洗刷，以清洗晶圆的相应的表面；其中，预定方向平行于晶圆的表面。

进一步地，各组清洗刷中的两个清洗刷之间呈V型夹角设置，的V型夹角的开口端的宽度为0.3mm至0.6mm；和/或清洗刷的长度大于或等于晶圆的直径。

进一步地，多组清洗刷包括第一组清洗刷和第二组清洗刷，第一组清洗刷位于第二组清洗刷远离刷洗装置的支撑基面的一侧。

进一步地，第一组清洗刷中的各个清洗刷的转动轴线在晶圆的表面上的投影与晶圆的表面的圆心之间的距离为L1，其中，L1小于L2；和/或L1的取值为0mm；和/或第二组清洗刷中的各个清洗刷的转动轴线在晶圆的表面上的投影与晶圆的表面的圆心之间的距离为L2，其中，L2的取值范围为65mm至85mm。

进一步地，各个清洗刷均包括刷杆，刷杆为圆柱形杆体，刷杆的外周面上设置有用于与晶圆的表面接触以对其进行刷洗的多个刷洗部。

进一步地，刷洗装置包括供液装置，以用于向晶圆的表面喷射清洗液。

进一步地，供液装置包括位于多组清洗刷的上方的第一供液部；和/或供液装置包括穿设在清洗刷的刷杆中的第二供液部，刷杆上设置有用于供清洗液流出的喷射孔。

进一步地，供液装置包括供液管路和设置在供液管路上的喷头，供液管路用于向喷头供应清洗液，喷头用于向晶圆的表面喷射清洗液。

进一步地，晶圆驱动部包括多个可转动的驱动轮，多个驱动轮环绕晶圆的周向间隔布置，且各个驱动轮均与晶圆的外表面接触，以通过多个驱动轮的转动来驱动晶圆转动。

根据本发明的第二方面，提供了一种晶圆，晶圆采用上述的刷洗装置来进行加工。

根据本发明的第三方面，提供了一种三维存储器，包括由上述的晶圆制作而成的半导体器件。

根据本发明的第四方面，提供了一种存储系统，包括存储控制器和上述的三维存储器，三维存储器被配置为存储数据，存储控制器耦合到三维存储器并被配置为控制三维存储器。

应用本发明的技术方案，本发明的刷洗装置用于刷洗晶圆，刷洗装置包括：晶圆驱动部，晶圆驱动部与晶圆驱动连接以驱动晶圆转动；清洗刷组件，清洗刷组件包括多组清洗刷，多组清洗刷沿预定方向间隔布置，各组清洗刷均包括分别位于晶圆的相对两侧且绕自身轴线可转动地设置的两个清洗刷，以清洗晶圆的相应的表面；其中，预定方向平行于晶圆的表面。这样，本发明的刷洗装置通过增设更多的清洗刷以对晶圆的不同位置处的表面进行刷洗，避免了晶圆的边缘的表面上容易残留未被刷洗的微粒的现象，解决了现有技术中用于刷洗晶圆的刷洗装置无法将晶圆的边缘的表面刷洗干净的问题。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供组本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成组本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的刷洗装置的实施例的结构示意图；

图2示出了图1所示的刷洗装置的侧视图；以及

图3示出了图1所示的刷洗装置的清洗刷和晶圆的接触示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、晶圆；20、晶圆驱动部；21、驱动轮；201、第一驱动轮；202、第二驱动轮；30、清洗刷组件；301、第一组清洗刷；302、第二组清洗刷；31、刷杆；32、刷洗部；40、供液装置；41、供液管路；401、第一供液管路；402、第二供液管路；42、喷头；50、清洗液；601、第一接触面；602、第二接触面。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1至图3所示，本发明提供了一种刷洗装置，刷洗装置用于刷洗晶圆10，刷洗装置包括：晶圆驱动部20，晶圆驱动部20与晶圆10驱动连接以驱动晶圆10转动；清洗刷组件30，清洗刷组件30包括多组清洗刷，多组清洗刷沿预定方向间隔布置，各组清洗刷均包括分别位于晶圆10的相对两侧且绕自身轴线可转动地设置的两个清洗刷，以清洗晶圆10的相应的表面；其中，预定方向平行于晶圆10的表面。

本发明的刷洗装置用于刷洗晶圆10，刷洗装置包括：晶圆驱动部20，晶圆驱动部20与晶圆10驱动连接以驱动晶圆10转动；清洗刷组件30，清洗刷组件30包括多组清洗刷，多组清洗刷沿预定方向间隔布置，各组清洗刷均包括分别位于晶圆10的相对两侧且绕自身轴线可转动地设置的两个清洗刷，以清洗晶圆10的相应的表面；其中，预定方向平行于晶圆10的表面。这样，本发明的刷洗装置通过增设更多的清洗刷以对晶圆的不同位置处的表面进行刷洗，避免了晶圆的边缘的表面上容易残留未被刷洗的微粒的现象，解决了现有技术中用于刷洗晶圆的刷洗装置无法将晶圆的边缘的表面刷洗干净的问题。

优选地，各组清洗刷中的两个清洗刷之间呈V型夹角设置，V型夹角的开口端的宽度为0.3mm至0.6mm，即在形成V型夹角的开口端的位置处，两个清洗刷之间的间隔为0.3mm至0.6mm；和/或清洗刷的长度大于或等于晶圆10的直径。

具体地，沿远离各个清洗刷的驱动端的方向，各个清洗刷的转动轴线与相应的晶圆10的表面之间的距离逐渐增大。

如图1至图3所示，多组清洗刷包括第一组清洗刷301和第二组清洗刷302，第一组清洗刷301位于第二组清洗刷302远离刷洗装置的支撑基面的一侧。

具体地，刷洗装置的支撑基面为与地面类似的水平面，第一组清洗刷301位于第二组清洗刷302上方。

第一组清洗刷301中的各个清洗刷的转动轴线在晶圆10的表面上的投影与晶圆10的表面的圆心之间的距离为L1，第二组清洗刷302中的各个清洗刷的转动轴线在晶圆10的表面上的投影与晶圆10的表面的圆心之间的距离为L2，其中，L1小于L2，以通过第一组清洗刷301和第二组清洗刷302分别对晶圆10的表面的不同位置处进行刷洗。

优选地，L1的取值为0mm；和/或，L2的取值范围为65mm至85mm。

进一步优选地，L2的取值为75mm。

如图2所示，各个清洗刷均包括刷杆31，刷杆31为圆柱形杆体，刷杆31的外周面上设置有用于与晶圆10的表面接触以对其进行刷洗的多个刷洗部32。

具体地，各个刷洗部32包括多条尼龙刷丝。

本发明的晶圆10的外径为D1，清洗刷的外径为D2，其中，D2小于D1。

优选地，各个清洗刷与晶圆10之间的接触面为沿相应的清洗刷的长度方向延伸的条形接触面，接触面的宽度小于D2/2；和/或清洗刷的转动轴线与相应的晶圆10的表面之间的距离为L3，其中，L3小于D2/2。

如图3所示，第一组清洗刷301中各个清洗刷和晶圆10之间的第一接触面601为沿相应的清洗刷的长度方向延伸的条形接触面，第一接触面601的宽度为B1，其中，B1小于D2/2。

如图3所示，第二组清洗刷302中各个清洗刷和晶圆10之间的第二接触面602为沿相应的清洗刷的长度方向延伸的条形接触面，第二接触面602的长度小于第一接触面601的长度，第二接触面602的宽度为B2，其中，B2小于D2/2。

进一步优选地，多组清洗刷中的其中一组清洗刷中的各个清洗刷和晶圆10之间的接触面覆盖晶圆10的圆心，即该接触面的宽度的二分之一大于相应的清洗刷的转动轴线在晶圆10的表面上的投影与晶圆10的表面的圆心之间的距离，以在晶圆10转动过程中，确保晶圆10的中心部位于始终与相应的清洗刷接触以被刷洗，从而保证对晶圆10的表面的刷洗效果。

本发明的刷洗装置包括供液装置40，以用于向晶圆10的表面喷射清洗液。供液装置40包括位于多组清洗刷的上方的第一供液部；和/或供液管路41包括穿设在清洗刷的刷杆31中的第二供液部，刷杆31上设置有用于供清洗液流出的喷射孔。

如图1和图2所示，供液装置40包括供液管路41和设置在供液管路41上的喷头42，供液管路41用于向喷头42供应清洗液，喷头42用于向晶圆10的表面喷射清洗液。其中，供液管路41包括分别位于晶圆10的相对两侧的第一供液管路401和第二供液管路402，第一供液管路401和第二供液管路402上均设置有多个喷头42，以分别向晶圆10的两个表面喷射清洗液。

如图1和图2所示，在本发明的供液装置40的第一个实施例中，供液装置40包括第一供液部，第一供液部的供液管路41包括分别位于晶圆10的相对两侧的第一供液管路401和第二供液管路402，第一供液管路401和第二供液管路402均位于多组清洗刷的上方，且第一供液管路401和第二供液管路402上的喷头42分别朝向晶圆10的两个表面设置，以分别向晶圆10的两个表面喷射清洗液。其中，图1和图2中的清洗液50即为供液装置40的第一供液部的喷头42所喷射的清洗液。

在本发明的供液装置40的第二个实施例中，供液装置40包括第二供液部，第二供液部的供液管路41包括分别位于晶圆10的相对两侧的第三供液管路和第四供液管路，第三供液管路和第四供液管路分别穿设在相对设置的两个清洗刷的刷杆31中，各个清洗刷的刷杆31上均设置有用于供清洗液流出的喷射孔，第三供液管路和第四供液管路上的喷头42分别通过相应的清洗刷的刷杆31上喷射孔来向相应的晶圆10的表面喷射清洗液。

在本发明的供液装置40的第三个实施例中，供液装置40包括第一供液部和第二供液部，第一供液部的供液管路41包括分别位于晶圆10的相对两侧的第一供液管路401和第二供液管路402，第二供液部的供液管路41包括分别位于晶圆10的相对两侧的第三供液管路和第四供液管路；其中，在第一供液部中，第一供液管路401和第二供液管路402均位于多组清洗刷的上方，且第一供液管路401和第二供液管路402上的喷头42分别朝向晶圆10的两个表面设置，以分别向晶圆10的两个表面喷射清洗液；在第二供液部中，第三供液管路和第四供液管路分别穿设在相对设置的两个清洗刷的刷杆31中，各个清洗刷的刷杆31上均设置有用于供清洗液流出的喷射孔，第三供液管路和第四供液管路上的喷头42分别通过相应的清洗刷的刷杆31上喷射孔来向相应的晶圆10的表面喷射清洗液。

本发明的晶圆驱动部20包括多个可转动的驱动轮21，多个驱动轮21环绕晶圆10的周向间隔布置，且各个驱动轮21均与晶圆10的外表面接触，以通过多个驱动轮21的转动来驱动晶圆10转动。其中，晶圆驱动部20可采用两个或三个或三个以上的驱动轮21，驱动轮21的数量的增加能够提高晶圆10在转动时的稳定性。

在本发明的图1和图2所示的实施例中，多个驱动轮21包括一个第一驱动轮201和两个第二驱动轮202，其中，第一驱动轮201位于晶圆10的转动轴线的正下方，即第一驱动轮201的转动轴线与晶圆10的转动轴线之间的最短连线平行于竖直方向，以向晶圆10提供竖直向上的支撑力；两个第二驱动轮202的沿水平方向间隔布置在晶圆10的相对两侧，且两个第二驱动轮202的转动轴线之间的最短连线位于第一驱动轮201的转动轴线与晶圆10的转动轴线之间，以分别从晶圆10的相对两侧对晶圆10提供支撑力，三个驱动轮21共同作用，有效地保证了晶圆10在转动时的稳定性，进而保证了本发明的刷洗装置对晶圆10的刷洗效果。

本发明提供了一种晶圆，晶圆采用上述的刷洗装置来进行加工。

本发明提供了一种三维存储器，包括由上述的晶圆制作而成的半导体器件。

本发明还提供了一种存储系统，包括存储控制器和上述的三维存储器，三维存储器被配置为存储数据，存储控制器耦合到三维存储器并被配置为控制三维存储器。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

本发明的刷洗装置用于刷洗晶圆10，刷洗装置包括：晶圆驱动部20，晶圆驱动部20与晶圆10驱动连接以驱动晶圆10转动；清洗刷组件30，清洗刷组件30包括多组清洗刷，多组清洗刷沿预定方向间隔布置，各组清洗刷均包括分别位于晶圆10的相对两侧且绕自身轴线可转动地设置的两个清洗刷，以清洗晶圆10的相应的表面；其中，预定方向平行于晶圆10的表面。这样，本发明的刷洗装置通过增设更多的清洗刷以对晶圆的不同位置处的表面进行刷洗，避免了晶圆的边缘的表面上容易残留未被刷洗的微粒的现象，解决了现有技术中用于刷洗晶圆的刷洗装置无法将晶圆的边缘的表面刷洗干净的问题。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相组布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。组于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要组其进行进一步讨论。

在本申请的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为组本申请保护范围的限制；方位词“内、外”是指相组于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相组术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相组术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且组这里所使用的空间相组描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于组相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为组本申请保护范围的限制。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，组于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种刷洗装置，其特征在于，所述刷洗装置用于刷洗晶圆(10)，所述刷洗装置包括：

晶圆驱动部(20)，所述晶圆驱动部(20)与所述晶圆(10)驱动连接以驱动所述晶圆(10)转动；

清洗刷组件(30)，所述清洗刷组件(30)包括多组清洗刷，所述多组清洗刷沿预定方向间隔布置，各组所述清洗刷均包括分别位于所述晶圆(10)的相对两侧且绕自身轴线可转动地设置的两个清洗刷，以清洗所述晶圆(10)的相应的表面；

其中，所述预定方向平行于所述晶圆(10)的表面。

2.根据权利要求1所述的刷洗装置，其特征在于，

各组所述清洗刷中的两个所述清洗刷之间呈V型夹角设置，所述的V型夹角的开口端的宽度为0.3mm至0.6mm；和/或

所述清洗刷的长度大于或等于所述晶圆(10)的直径。

3.根据权利要求1所述的刷洗装置，其特征在于，所述多组清洗刷包括第一组清洗刷(301)和第二组清洗刷(302)，所述第一组清洗刷(301)位于所述第二组清洗刷(302)远离所述刷洗装置的支撑基面的一侧。

4.根据权利要求3所述的刷洗装置，其特征在于，所述第一组清洗刷(301)中的各个所述清洗刷的转动轴线在所述晶圆(10)的表面上的投影与所述晶圆(10)的表面的圆心之间的距离为L1，所述第二组清洗刷(302)中的各个所述清洗刷的转动轴线在所述晶圆(10)的表面上的投影与所述晶圆(10)的表面的圆心之间的距离为L2；其中，

L1小于L2；和/或

L1的取值为0mm；和/或

L2的取值范围为65mm至85mm。

5.根据权利要求1所述的刷洗装置，其特征在于，各个所述清洗刷均包括刷杆(31)，所述刷杆(31)为圆柱形杆体，所述刷杆(31)的外周面上设置有用于与所述晶圆(10)的表面接触以对其进行刷洗的多个刷洗部(32)。

6.根据权利要求1所述的刷洗装置，其特征在于，所述刷洗装置包括供液装置(40)，以用于向所述晶圆(10)的表面喷射清洗液。

7.根据权利要求6所述的刷洗装置，其特征在于，

所述供液装置(40)包括位于所述多组清洗刷的上方的第一供液部；和/或

所述供液装置(40)包括穿设在所述清洗刷的刷杆(31)中的第二供液部，所述刷杆(31)上设置有用于供清洗液流出的喷射孔。

8.根据权利要求7所述的刷洗装置，其特征在于，

所述供液装置(40)包括供液管路(41)和设置在所述供液管路(41)上的喷头(42)，所述供液管路(41)用于向所述喷头(42)供应清洗液，所述喷头(42)用于向所述晶圆(10)的表面喷射清洗液。

9.根据权利要求1所述的刷洗装置，其特征在于，所述晶圆驱动部(20)包括多个可转动的驱动轮(21)，多个所述驱动轮(21)环绕所述晶圆(10)的周向间隔布置，且各个所述驱动轮(21)均与所述晶圆(10)的外表面接触，以通过多个所述驱动轮(21)的转动来驱动所述晶圆(10)转动。

10.一种晶圆，其特征在于，所述晶圆采用权利要求1至9中任一项所述的刷洗装置来进行加工。

11.一种三维存储器，其特征在于，包括由权利要求10所述的晶圆制作而成的半导体器件。

12.一种存储系统，其特征在于，包括存储控制器和权利要求11所述的三维存储器，所述三维存储器被配置为存储数据，所述存储控制器耦合到所述三维存储器并被配置为控制所述三维存储器。

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