晶圓清洗刷和晶圓清洗裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型所公開的晶圓清洗刷和晶圓清洗裝置，通過在刷軸所連接的第一馬達驅動所述刷桶沿晶圓表面第一方向移動的同時沿第一方向作左右擺動。當刷桶轉動的時候，晶圓表面會同時受到垂直向下及水平方向的摩擦作用，使得晶圓表面上的大多數顆粒可以沿著刷桶移動的方向離開晶圓，有效的去除晶圓表面的顆粒，提高了顆粒的清洗效率，進而提高了后續工序的產品良率；另外，本實用新型的晶圓清洗裝置，增設晶圓吸附裝置及第一噴水管，所述晶圓清洗刷及所述晶圓吸附裝置分別設置于晶圓的兩側以便對晶圓進行強化清洗；再結合設置于晶圓正上方做旋轉運動的所述第一噴水管對晶圓的沖洗，使得晶圓表面及邊緣均得到沖洗，有效的提高了晶圓清洗的效率。
【專利說明】晶圓清洗刷和晶圓清洗裝置
【技術領域】
[0001 ] 本實用新型涉半導體【技術領域】，尤其涉及一種晶圓清洗刷和晶圓清洗裝置。
【背景技術】
[0002]在晶圓制造廠中，隨著CMP工藝在多種應用中使用，如層間介質(ILD)、鎢塞制作和雙大馬氏革結構制作，對于晶圓的清洗工藝變得更加嚴格。
[0003]其中，在CMP工藝后對晶圓的清洗的重點是去除拋光工藝中帶來的所有玷污物。這些玷污物包括磨料顆粒、被拋光材料帶來的顆粒以及磨料中所帶來的化學玷污物。這些顆粒存留于晶圓表面的原因有:受壓力而機械性地嵌入晶圓表面、受靜電力的吸引力或原子力的排斥力而物理地粘附晶圓表面。
[0004]自從20世紀90年代初期，CMP工藝在晶圓制造廠中應用以來，CMP工藝后對晶圓的清洗方式從最初的用去離子水到進行兆聲波清洗，發展到用雙面洗擦毛刷(DSS)和去離子水對晶圓進行物理洗擦。當然，也出現了許多晶圓清洗裝置來滿足對CMP工藝后的晶圓進行清洗。
[0005]請參閱圖1-圖4，其中，圖1為現有的晶圓清洗裝置的立體結構示意圖；圖2為現有的晶圓清洗裝置的結構不意圖；圖3為現有的晶圓清洗刷和晶圓的配合不意圖；圖4為圖3的側視示意圖。現有的晶圓清洗裝置包括:三只滾輪110、一對晶圓清洗刷120和兩排設有若干用于沖洗晶圓130的晶圓清洗噴嘴141的供水管140。其中，所述晶圓130放置于滾輪110上，以便固定晶圓130的同時保持晶圓130的旋轉狀態；所述晶圓清洗刷120分別設置在晶圓130的正反面，且所述晶圓清洗刷120夾住晶圓130正反表面并對晶圓130正反表面進行滾動刷洗；兩排供水管140分別設置于晶圓斜上方。所述晶圓清洗刷120包括刷桶121和設置于刷桶121的圓周表面的刷毛122，且刷桶121上的刷毛122呈圓柱狀交錯橫向排列。當刷桶121轉動時，晶圓130表面會受到刷毛122垂直向下的摩擦作用，使得晶圓130表面上的顆粒在刷毛122的作用下沿晶圓130表面向下運動，來實現對晶圓正反表面的清洗。
[0006]但是，在上述晶圓清洗裝置使用后發現，晶圓表面仍然殘留有較多的顆粒，沒有有效的去除。因此，如何提供一種可以實現徹底清洗顆粒的晶圓清洗刷和清洗裝置是本領域技術人員亟待解決的一個技術問題。
實用新型內容
[0007]本實用新型的目的在于提供一種晶圓清洗刷和晶圓清洗裝置，以解決現有技術中的晶圓清洗刷和晶圓清洗裝置使用后，晶圓表面仍然殘留有較多的顆粒，沒有有效的去除的現象，致使后續工序的產品良率降低的問題。
[0008]為了解決上述技術問題，本實用新型提供一種晶圓清洗刷和晶圓清洗裝置，所述晶圓清洗刷包括:刷桶、設置于刷桶的圓周表面的刷毛、貫穿所述刷桶的刷軸及與所述刷軸連接的第一馬達；所述第一馬達驅動所述刷桶沿晶圓的第一表面的第一方向移動的同時沿第一方向作左右擺動。
[0009]可選的，在所述的晶圓清洗刷中，所述刷軸包括第一刷軸及與所述第一刷軸連接的第二刷軸；所述第一刷軸貫穿所述刷桶；所述第二刷軸與所述第一馬達連接。
[0010]可選的，在所述的晶圓清洗刷中，所述刷毛為圓柱形刷毛，所述圓柱形刷毛交錯橫向排列。
[0011]可選的，在所述的晶圓清洗刷中，所述刷毛采用柔性材料。
[0012]可選的，在所述的晶圓清洗刷中，所述刷毛采用聚乙烯醇。
[0013]本實用新型還提供一種晶圓清洗裝置，所述晶圓清洗裝置包括:之前所述的晶圓清洗刷、晶圓吸附裝置、第一噴水管及滾輪；其中，所述晶圓清洗刷及所述晶圓吸附裝置分別設置于晶圓的兩側；所述第一噴水管設置于晶圓正上方；所述滾輪設置于晶圓的邊緣。
[0014]可選的，在所述的晶圓清洗裝置中，所述晶圓吸附裝置包括:吸附盤、吸附片、固定盤、第二馬達及驅動桿；其中，所述吸附片黏貼在固定盤表面；所述驅動桿貫穿所述固定盤及所述固定盤表面的所述吸附片與所述吸附盤連接，所述第二馬達驅動所述吸附盤沿所述驅動桿運動。
[0015]可選的，在所述的晶圓清洗裝置中，所述第一噴水管上設置有若干晶圓清洗噴嘴。
[0016]可選的，在所述的晶圓清洗裝置中，所述第一噴水管為叉形管。
[0017]可選的，在所述的晶圓清洗裝置中，還包括第三馬達；所述第三馬達與所述第一噴水管連接。
[0018]可選的，在所述的晶圓清洗裝置中，所述第三馬達控制所述第一噴水管在所述晶圓正上方作旋轉運動。
[0019]可選的，在所述的晶圓清洗裝置中，所述刷軸包括第一刷軸及與所述第一刷軸連接的第二刷軸；所述第一刷軸貫穿所述刷桶；所述第二刷軸與所述第一馬達連接。
[0020]可選的，在所述的晶圓清洗裝置中，所述刷毛為圓柱形刷毛，所述圓柱形刷毛交錯橫向排列。
[0021]可選的，在所述的晶圓清洗裝置中，所述刷毛采用柔性材料。
[0022]可選的，在所述的晶圓清洗裝置中，所述刷毛采用聚乙烯醇。
[0023]在本實用新型所提供的晶圓清洗刷和晶圓清洗裝置中，通過在刷軸所連接的第一馬達驅動所述刷桶沿晶圓表面第一方向移動的同時沿第一方向作左右擺動。當刷桶轉動的時候，晶圓表面會同時受到垂直向下及水平方向的摩擦作用，使得晶圓表面上的大多數顆粒可以沿著刷桶移動的方向離開晶圓，相比現有的晶圓清洗刷和晶圓清洗裝置，較有效的去除晶圓表面的顆粒，提聞了顆粒的清洗效率，進而提聞了后續工序的廣品良率；另外，本實用新型的晶圓清洗裝置，增設晶圓吸附裝置及第一噴水管，所述晶圓清洗刷及所述晶圓吸附裝置分別設置于晶圓的兩側以便對晶圓正面進行強化清洗；再結合設置于晶圓正上方做旋轉運動的所述第一噴水管對晶圓的沖洗，使得晶圓表面及邊緣均得到沖洗，確保了晶圓清洗的效果，有效的提高了晶圓清洗的效率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0024]圖1為現有的晶圓清洗裝置的立體結構示意圖；
[0025]圖2為現有的晶圓清洗裝置的結構示意圖；[0026]圖3為現有的晶圓清洗刷和晶圓的配合示意圖；
[0027]圖4為圖3的側視示意圖；
[0028]圖5為本實用新型一實施例中晶圓清洗刷的結構示意圖；
[0029]圖6為本實用新型一實施例中晶圓清洗裝置的結構示意圖；
[0030]圖7為本實用新型一實施例中晶圓清洗刷和晶圓的配合示意圖；
[0031]圖8為本實用新型一實施例中晶圓吸附裝置的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0032]以下結合附圖和具體實施例對本實用新型提出的晶圓清洗刷和晶圓清洗裝置作進一步詳細說明。根據下面說明和權利要求書，本實用新型的優點和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本實用新型實施例的目的。
[0033]請重點參考圖5-圖8。圖5為本實用新型一實施例中晶圓清洗刷的結構示意圖，圖7為本實用新型一實施例中晶圓清洗刷和晶圓的配合不意圖。如圖5和圖7所不，所述晶圓清洗刷222包括:刷桶10、設置于刷桶10的圓周表面的刷毛101、貫穿所述刷桶10的刷軸11及與所述刷軸11連接的第一馬達12 ;所述第一馬達12驅動所述刷桶10沿晶圓I的第一表面的第一方向移動的同時沿第一方向作左右擺動。本實用新型實施例中，如圖7所示，所述的第一方向為沿晶圓I的第一表面豎直自上而下移動。
[0034]優選的，所述刷軸11包括第一刷軸13及與所述第一刷軸13連接的第二刷軸14 ；所述第一刷軸13貫穿所述刷桶10 ;所述第二刷軸14與所述第一馬達12連接。
[0035]優選的，所述刷毛101為圓柱形刷毛，所述圓柱形刷毛交錯橫向排列。
[0036]優選的，所述刷毛101采用柔性材料，在本實用新型具體實施例中所述刷毛101采用聚乙烯醇。聚乙烯醇(簡稱PVA)外觀為白色粉末，是一種用途相當廣泛的水溶性高分子聚合物，性能介于塑料和橡膠之間，它的用途可分為纖維和非纖維兩大用途，由于PVA具有獨特的強力粘接性、皮膜柔韌性、平滑性、耐油性、耐溶劑性、保護膠體性、氣體阻絕性、耐磨性以及經特殊處理具有的耐水性。因此，采用聚乙烯醇的圓柱形刷毛來刷晶圓1，即不影響晶圓I表面會被刮傷，又能徹底有效清洗晶圓。
[0037]圖6為本實用新型一實施例中晶圓清洗裝置的結構示意圖。如圖6所示，所述晶圓清洗裝置包括:晶圓清洗刷222、晶圓吸附裝置333及第一噴水管40及滾輪50 ;其中，所述晶圓清洗刷222及所述晶圓吸附裝置333分別設置于晶圓I的兩側；所述第一噴水管40設置于晶圓正上方；所述滾輪50設置于晶圓的邊緣。
[0038]本實用新型中的晶圓清洗裝置的使用原理:
[0039]請繼續參考圖6，當對待清洗晶圓進行清洗時，第一步，將晶圓I放置于所述滾輪50上；第二步，開啟第一噴水管40，對晶圓I表面及邊緣進行沖洗；第三步，使用晶圓吸附裝置333，吸附經過沖洗的晶圓I的第二表面，從而使晶圓I脫離滾軸50 ;第四步，將吸附固定有晶圓I的晶圓吸附裝置333靠近晶圓清洗刷222，對晶圓I的第一表面進行清洗；第五步，將清洗后的晶圓I放置到滾輪50上，再次開啟第一噴水管40對晶圓I表面及邊緣進行沖洗；第六步，完成對晶圓I的清洗，繼續下一工序。
[0040]具體的，在進行第四步時，晶圓清洗刷222及所述晶圓吸附裝置333分別設置于晶圓I的兩側，使得晶圓I被固定的同時進行了清洗操作；所述晶圓清洗刷222主要負責清洗晶圓第一表面，在晶圓第一表面進行清洗時，晶圓清洗刷的刷軸11通過與之連接的第一馬達12驅動所述刷桶10沿晶圓第一表面第一方向移動的同時沿第一方向作左右擺動；當刷桶10轉動的時候，晶圓第一表面會同時受到垂直向下及水平方向的摩擦作用，使得晶圓第一表面上的大多數顆粒可以沿著刷桶10移動的方向離開晶圓，相比現有的晶圓清洗刷和晶圓清洗裝置，較有效的去除晶圓表面的顆粒，提高了顆粒的清洗效率。
[0041]優選的，本實用新型中的晶圓清洗裝置還包括第三馬達42 ;所述第三馬達42與所述第一噴水管40連接，所述第三馬達42控制所述第一噴水管40在所述晶圓的正上方作旋轉運動；其中，所述第一噴水管40為叉形管，所述第一噴水管40上設置有若干晶圓清洗噴嘴41。
[0042]具體的，所述第一噴水管40在所述晶圓I正上方作旋轉運動的同時，噴灑沖洗晶圓表面的去離子水和檸檬酸的混合液，所述第一噴水管40的形貌為叉形，可以充分的沖洗晶圓I的表面及晶圓I的邊緣，結合所述晶圓清洗刷222對晶圓的清洗，相當于對晶圓I進行了強化清洗，進一步提高了顆粒的清洗效率，從而提高了后續工序中產品的良率。
[0043]圖8為本實用新型一實施例中晶圓吸附裝置的結構示意圖。如圖8所示，所述晶圓吸附裝置333包括:吸附盤20、吸附片21、固定盤22、第二馬達23及驅動桿24 ;其中，所述吸附片21黏貼在固定盤22表面；所述驅動桿24貫穿所述固定盤22及所述固定盤22表面的所述吸附片21與所述吸附盤20連接，所述第二馬達23驅動所述吸附盤20沿所述驅動桿24運動。較佳的，所述吸附盤20的直徑大于等于所述晶圓I的直徑，所述固定盤22的直徑等于所述吸附盤20的直徑，較好的實現晶圓吸附裝置333對晶圓I的吸附固定。
[0044]具體的，在所述第二馬達23的驅動下所述吸附盤20以真空吸附形式固定晶圓I的同時，通過固定盤22表面黏貼的吸附片21給晶圓I的第二表面一個反作用力，進一步固定了晶圓的位置；所述第二馬達23通過驅動桿24驅動所述吸附盤20與所述固定盤22疊加時，此時為晶圓固定得最穩固的時刻。
[0045]優選的，所述刷軸11包括第一刷軸13及與所述第一刷軸13連接的第二刷軸14 ；所述第一刷軸13貫穿所述刷桶10 ;所述第二刷軸14與所述第一馬達12連接。
[0046]優選的，所述刷毛101為圓柱形刷毛，所述圓柱形刷毛交錯橫向排列，有利于晶圓清洗刷222進行晶圓清洗時晶圓表面顆粒的移除。
[0047]優選的，所述刷毛101采用柔性材料；所述刷毛101采用聚乙烯醇。聚乙烯醇(簡稱PVA)外觀為白色粉末，是一種用途相當廣泛的水溶性高分子聚合物，性能介于塑料和橡膠之間，它的用途可分為纖維和非纖維兩大用途，由于PVA具有獨特的強力粘接性、皮膜柔韌性、平滑性、耐油性、耐溶劑性、保護膠體性、氣體阻絕性、耐磨性以及經特殊處理具有的耐水性。因此，采用聚乙烯醇的圓柱形刷毛來刷晶圓，即不影響晶圓表面會被刮傷，又能徹底有效清洗晶圓。
[0048]綜上，在本實用新型所提供的晶圓清洗刷和晶圓清洗裝置中，通過在刷軸所連接的第一馬達驅動所述刷桶沿晶圓表面第一方向移動的同時沿第一方向作左右擺動。當刷桶轉動的時候，晶圓表面會同時受到垂直向下及水平方向的摩擦作用，使得晶圓表面上的大多數顆粒可以沿著刷桶移動的方向離開晶圓，相比現有的晶圓清洗刷和晶圓清洗裝置，較有效的去除晶圓表面的顆粒，提聞了顆粒的清洗效率，進而提聞了后續工序的廣品良率；另夕卜，本實用新型的晶圓清洗裝置，增設晶圓吸附裝置及第一噴水管，所述晶圓清洗刷及所述晶圓吸附裝置分別設置于晶圓的兩側以便對晶圓正面進行強化清洗；再結合設置于晶圓正上方做旋轉運動的所述第一噴水管對晶圓的沖洗，使得晶圓表面及邊緣均得到沖洗，確保了晶圓清洗的效果，有效的提高了晶圓清洗的效率。
[0049]顯然，本領域的技術人員可以對實用新型進行各種改動和變型而不脫離本實用新型的精神和范圍。這樣，倘若本實用新型的這些修改和變型屬于本實用新型權利要求及其等同技術的范圍之內，則本實用新型也意圖包括這些改動和變型在內。
【權利要求】
1.一種晶圓清洗刷，其特征在于，包括:刷桶、設置于刷桶的圓周表面的刷毛、貫穿所述刷桶的刷軸及與所述刷軸連接的第一馬達；所述第一馬達驅動所述刷桶沿晶圓的第一表面的第一方向移動的同時沿第一方向作左右擺動。
2.如權利要求1所述的晶圓清洗刷，其特征在于，所述刷軸包括第一刷軸及與所述第一刷軸連接的第二刷軸；所述第一刷軸貫穿所述刷桶；所述第二刷軸與所述第一馬達連接。
3.如權利要求1所述的晶圓清洗刷，其特征在于，所述刷毛為圓柱形刷毛，所述圓柱形刷毛交錯橫向排列。
4.如權利要求3所述的晶圓清洗刷，其特征在于，所述刷毛采用柔性材料。
5.如權利要求3所述的晶圓清洗刷，其特征在于，所述刷毛采用聚乙烯醇。
6.一種晶圓清洗裝置，其特征在于，包括:如權利要求1所述的晶圓清洗刷、晶圓吸附裝置、第一噴水管及滾輪；其中，所述晶圓清洗刷及所述晶圓吸附裝置分別設置于晶圓的兩側；所述第一噴水管設置于晶圓正上方；所述滾輪設置于晶圓的邊緣。
7.如權利要求6所述的晶圓清洗裝置，其特征在于，所述晶圓吸附裝置包括:吸附盤、吸附片、固定盤、第二馬達及驅動桿；其中，所述吸附片黏貼在固定盤表面；所述驅動桿貫穿所述固定盤及所述固定盤表面的所述吸附片與所述吸附盤連接，所述第二馬達驅動所述吸附盤沿所述驅動桿運動。
8.如權利要求6所述的晶圓清洗裝置，其特征在于，所述第一噴水管上設置有若干晶圓清洗噴嘴。
9.如權利要求6所述的晶圓清洗裝置，其特征在于，所述第一噴水管為叉形管。
10.如權利要求6所述的晶圓清洗裝置，其特征在于，還包括第三馬達；所述第三馬達與所述第一噴水管連接。
11.如權利要求10所述的晶圓清洗裝置，其特征在于，所述第三馬達控制所述第一噴水管在所述晶圓正上方作旋轉運動。
12.如權利要求6所述的晶圓清洗裝置，其特征在于，所述刷軸包括第一刷軸及與所述第一刷軸連接的第二刷軸；所述第一刷軸貫穿所述刷桶；所述第二刷軸與所述第一馬達連接。
13.如權利要求6所述的晶圓清洗裝置，其特征在于，所述刷毛為圓柱形刷毛，所述圓柱形刷毛交錯橫向排列。
14.如權利要求6所述的晶圓清洗裝置，其特征在于，所述刷毛采用柔性材料。
15.如權利要求6所述的晶圓清洗裝置，其特征在于，所述刷毛采用聚乙烯醇。
【文檔編號】B08B7/04GK203803846SQ201420241889
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年5月12日 優先權日:2014年5月12日
【發明者】唐強, 馬智勇 申請人:中芯國際集成電路制造(北京)有限公司