[發明專利]刷洗裝置

在審

• 申請號: 201910033408.1
• 申請日: 2019-01-14
• 公開（公告）號: CN109887862A
• 公開（公告）日: 2019-06-14
• 發明（設計）人: 黃振偉;王昭欽
• 申請（專利權）人: 長江存儲科技有限責任公司
• 主分類號: H01L21/67
• 分類號: H01L21/67
• 代理公司: 北京成創同維知識產權代理有限公司 11449
• 代理人: 蔡純;高青

公開了一種刷洗裝置，包括：機架；一對刷子，所述一對刷子可旋轉地設置在機架上以將所述晶圓夾在它們之間刷洗晶圓表面，同時在晶圓上產生驅動所述晶圓轉動的扭矩；控制裝置，用于根據驅動所述晶圓轉動的扭矩調整一對刷子之間的間距，使驅動所述晶圓轉動的扭矩維持不變。本發明實施例提供的刷洗裝置，通過監測刷子旋轉產生的扭矩來調節刷子之間的間距，保證刷子在刷洗過程中不會由于刷洗晶圓數量的增加而導致刷子扭轉產生的扭矩不變，提高清洗效果，實現刷子轉速、晶圓轉速、刷洗效率和刷洗效果之間的最佳匹配。

技術領域

本發明涉及半導體制造領域，特別涉及用于在晶圓化學機械拋光(CMP)工藝之后的刷洗裝置。

背景技術

隨著平面型閃存存儲器的發展，半導體的生產工藝取得了巨大的進步。但是最近幾年，平面型閃存的發展遇到了各種挑戰：物理極限，現有顯影技術極限以及存儲電子密度極限等。在此背景下，為解決平面閃存遇到的困難以及最求更低的單位存儲單元的生產成本，各種不同的三維(3D)閃存存儲器結構應運而生，例如3DNOR(閃存和3DNAND閃存。

同時，為了提高三維(3D)閃存存儲器的性能，要求三維(3D)閃存存儲器的尺寸日益減小，而由于尺寸日益減小的三維(3D)閃存存儲器的多層互連或填充深度較大的沉積過程導致了晶圓(Wafer)表面過大的起伏，降低了整個晶圓上線寬的一致性。因此，在三維(3D)閃存存儲器結構的制作過程中，往往要采用化學機械研磨工藝(Chemical MechanicalPolish，CMP)對晶圓表面進行平坦化處理，然而晶圓CMP工藝后表面殘留有機化合物、顆粒和金屬雜質等表面污物，而表面污物將影響晶圓的下一道工藝，進而嚴重損害晶圓的性能和可靠性。為此，需要在CMP工藝后對晶圓進行刷洗以除去其表面污物。

目前清洗裝置主要采用雙面機械刷洗(Brush Scrubbing)，清洗過程中，晶圓置于兩個刷子中間，通過控制兩個刷子中心軸，帶動兩個刷子旋轉，刷洗晶圓表面。如圖1所示，目前使用的是刷子間距固定的清潔方式，隨著刷子刷洗晶圓的數量增加，刷子本身會有磨耗，導致兩個刷子不是完全接觸到晶圓表面，而導致后續的清洗效果不佳，從而降低了晶圓的良率。如圖2a和圖2b所示，隨著刷洗晶圓數量的增加，刷子產生的驅動晶圓的扭矩逐漸變小，同時晶圓上留下的顆粒數量變多，清洗效果不佳。本方案中，以刷子的使用壽命為刷洗晶圓數量達到5000為例進行說明，實際中刷子壽命的刷洗晶圓數量不受此限制。

發明內容

鑒于上述問題，本發明的目的在于提供一種刷洗裝置，可以解決刷洗過程中刷子由于刷洗晶圓的數量增加導致驅動晶圓旋轉的扭矩變小進而導致清洗效果不佳等問題。

根據本發明的一方面，提供一種刷洗裝置，包括：

機架；

支架，設置在所述機架上，用于放置晶圓；

一對刷子，所述一對刷子可旋轉地設置在機架上以將晶圓夾在它們之間刷洗晶圓表面，同時在晶圓上產生驅動所述晶圓轉動的扭矩；

控制裝置，用于根據驅動所述晶圓轉動的扭矩調整一對刷子之間的間距。

優選地，所述一對刷子為圓柱狀刷子，其中，所述一對刷子的軸線相互平行。

優選地，所述刷子為多孔性海綿刷，包括刷子主體以及位于刷子主體表面上的多個突起。

優選地，所述刷洗裝置還包括：

驅動裝置，用于驅動刷子旋轉；

傳感器，用于監測刷子旋轉產生的驅動所述晶圓轉動的扭矩。

優選地，當監測到驅動所述晶圓轉動的扭矩小于預設值時，所述控制裝置調節所述一對刷子之間的間距使驅動所述晶圓轉動的扭矩達到預設范圍。

優選地，所述預設范圍的最小值不低于所述預設值。