[發(fā)明專利]一種化學(xué)機械研磨后的清洗裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410228259.1
• 申請日: 2014-05-27
• 公開（公告）號: CN103985658B
• 公開（公告）日: 2016-10-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 丁弋;朱也方
• 申請（專利權(quán)）人: 上海華力微電子有限公司
• 主分類號: H01L21/67
• 分類號: H01L21/67
• 代理公司: 上海天辰知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31275
• 代理人: 吳世華;林彥之

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種在化學(xué)機械研磨后的晶圓清洗時可防止在清洗過程中破片的清洗裝置。

背景技術(shù)

化學(xué)機械研磨平坦化工藝(Chemical?Mechanical?Polishing，CMP)已成為推動半導(dǎo)體集成電路技術(shù)節(jié)點不斷縮小的關(guān)鍵工藝。目前，CMP已經(jīng)廣泛應(yīng)用在淺溝槽隔離(STI)平坦化、氧化物(例如層間介質(zhì)層ILD)平坦化、鎢塞(W-plug)平坦化、銅互連平坦化等工藝中。在化學(xué)機械平坦化工藝過程中，研磨液中的氧化物顆粒和研磨產(chǎn)物會不斷地吸附在晶圓表面，雖然通過研磨頭和研磨墊的自轉(zhuǎn)，以及研磨頭相對研磨墊中心的徑向直線運動可以帶走大部分研磨液和研磨產(chǎn)物，但在CMP工藝結(jié)束時，仍會有大量殘余研磨液以及研磨產(chǎn)物吸附在晶圓表面上。如果不經(jīng)過及時清洗，這些微粒就會凝結(jié)在晶圓表面并無法有效去除。因此，CMP后的清洗工藝非常重要，是提升晶圓良率的重要手段。

在化學(xué)機械研磨的主研磨過后，需要將晶圓放入清洗裝置的兆聲波水槽中進行旋轉(zhuǎn)清洗。清洗時，晶圓被水槽中3個沿晶圓圓周分布設(shè)置的帶有徑向卡槽的滾筒所夾持并固定，滾筒帶動晶圓旋轉(zhuǎn)進行清洗。

現(xiàn)有CMP后清洗裝置的水槽中的3個滾筒上用于固定晶圓的卡槽，是以固定的寬度沿滾筒的外圓周面加工而成的環(huán)形凹槽，3個滾筒上的卡槽處于相同的轉(zhuǎn)動平面上。當晶圓經(jīng)過熱處理、銅電鍍等工藝后，會發(fā)生一定的彎曲變形現(xiàn)象，而卡槽的寬度是固定的，比晶圓的厚度略寬一些。因此，具有一定變形量的晶圓加上其自身的厚度，實際平面高度將接近或者大于卡槽的寬度。當這樣的晶圓被固定到滾筒卡槽內(nèi)時，因具有軸向變形，將會受到來自卡槽的軸向反作用力。由于清洗時兆聲波的作用，晶圓會產(chǎn)生振動，在自身變形力和卡槽軸向力的作用下，容易發(fā)生破片，導(dǎo)致晶圓報廢，并且得花費時間清理機臺。

由于晶圓在經(jīng)過熱處理等工藝后不可避免會發(fā)生變形現(xiàn)象，因此，現(xiàn)有CMP后清洗裝置的水槽中的3個滾筒上具有的固定寬度的卡槽結(jié)構(gòu)，已不能適應(yīng)對變形晶圓的安全夾持要求，成為變形晶圓在兆聲波清洗時容易因受力而發(fā)生碎片現(xiàn)象的問題來源。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提供一種可調(diào)整對晶圓的夾持寬度的化學(xué)機械研磨后的清洗裝置，通過將夾持晶圓的滾筒改進為可以軸向相對移動的二個套接的法蘭形滾筒部分，用于夾持晶圓的二個所述滾筒部分的法蘭形法蘭口部之間的間距可以調(diào)節(jié)，使具有不同平面高度的各種變形晶圓都可以有合適的夾持寬度進行固定和清洗，避免了在滾筒夾持變形晶圓時，因晶圓的平面高度變大而對晶圓造成側(cè)向擠壓，從而解決了現(xiàn)有在化學(xué)機械研磨后的晶圓清洗時，由于滾筒限定的卡槽間距和晶圓變形后產(chǎn)生的平面高度變大之間不匹配，而導(dǎo)致的清洗過程中晶圓破片的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種化學(xué)機械研磨后的清洗裝置，包括兆聲波水槽和所述水槽中設(shè)置的用于夾持并固定晶圓的滾筒，其特征在于，所述滾筒包括法蘭形的第一滾筒部分和第二滾筒部分，二個所述滾筒部分通過其法蘭形的法蘭管部相互活動套接，在二個所述滾筒部分的法蘭管套接面設(shè)有軸向移動導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，所述第一滾筒部分通過其法蘭形的法蘭口部外接滾筒轉(zhuǎn)動驅(qū)動單元，所述第二滾筒部分通過其法蘭形的法蘭口部外接移動驅(qū)動單元；其中，所述滾筒移動驅(qū)動單元帶動所述第二滾筒部分作與所述第一滾筒部分的軸向相對移動，并通過調(diào)整位移量，將所述晶圓的邊部夾持和固定在二個所述滾筒部分的法蘭形法蘭口部之間，所述滾筒轉(zhuǎn)動驅(qū)動單元帶動所述第一滾筒部分作徑向轉(zhuǎn)動，同時，所述第一滾筒部分通過所述軸向移動導(dǎo)向結(jié)構(gòu)帶動所述第二滾筒部分作同步轉(zhuǎn)動。

進一步地，相套接的二個所述滾筒部分法蘭形的法蘭管中，位于內(nèi)側(cè)的所述法蘭管的長度大于位于外側(cè)的所述法蘭管的長度。

進一步地，位于內(nèi)側(cè)的所述法蘭管的末端設(shè)有限位塊。

進一步地，所述第一滾筒部分的法蘭形法蘭口部為中空結(jié)構(gòu)，相套接的二個所述滾筒部分法蘭形的法蘭管中，位于內(nèi)側(cè)的所述法蘭管的長度大于位于外側(cè)的所述法蘭管的長度，位于內(nèi)側(cè)的所述法蘭管伸入所述第一滾筒部分的中空法蘭形法蘭口部內(nèi)，其伸入部分的末端設(shè)有限位塊。

進一步地，所述軸向移動導(dǎo)向結(jié)構(gòu)為在二個所述滾筒部分的二個法蘭管套接面分別對應(yīng)設(shè)有的相配合的導(dǎo)槽和導(dǎo)塊結(jié)構(gòu)。

進一步地，所述相配合的導(dǎo)槽和導(dǎo)塊結(jié)構(gòu)為1～3組。

進一步地，所述第二滾筒部分通過其法蘭形的法蘭口部轉(zhuǎn)動外接移動驅(qū)動單元。