[发明专利]刷洗装置

说明书

公开了一种刷洗装置，包括：机架；一对刷子，所述一对刷子可旋转地设置在机架上以将所述晶圆夹在它们之间刷洗晶圆表面，同时在晶圆上产生驱动所述晶圆转动的扭矩；控制装置，用于根据驱动所述晶圆转动的扭矩调整一对刷子之间的间距，使驱动所述晶圆转动的扭矩维持不变。本发明实施例提供的刷洗装置，通过监测刷子旋转产生的扭矩来调节刷子之间的间距，保证刷子在刷洗过程中不会由于刷洗晶圆数量的增加而导致刷子扭转产生的扭矩不变，提高清洗效果，实现刷子转速、晶圆转速、刷洗效率和刷洗效果之间的最佳匹配。

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，特别涉及用于在晶圆化学机械抛光(CMP)工艺之后的刷洗装置。

背景技术

随着平面型闪存存储器的发展，半导体的生产工艺取得了巨大的进步。但是最近几年，平面型闪存的发展遇到了各种挑战：物理极限，现有显影技术极限以及存储电子密度极限等。在此背景下，为解决平面闪存遇到的困难以及最求更低的单位存储单元的生产成本，各种不同的三维(3D)闪存存储器结构应运而生，例如3DNOR(闪存和3DNAND闪存。

同时，为了提高三维(3D)闪存存储器的性能，要求三维(3D)闪存存储器的尺寸日益减小，而由于尺寸日益减小的三维(3D)闪存存储器的多层互连或填充深度较大的沉积过程导致了晶圆(Wafer)表面过大的起伏，降低了整个晶圆上线宽的一致性。因此，在三维(3D)闪存存储器结构的制作过程中，往往要采用化学机械研磨工艺(Chemical MechanicalPolish，CMP)对晶圆表面进行平坦化处理，然而晶圆CMP工艺后表面残留有机化合物、颗粒和金属杂质等表面污物，而表面污物将影响晶圆的下一道工艺，进而严重损害晶圆的性能和可靠性。为此，需要在CMP工艺后对晶圆进行刷洗以除去其表面污物。

目前清洗装置主要采用双面机械刷洗(Brush Scrubbing)，清洗过程中，晶圆置于两个刷子中间，通过控制两个刷子中心轴，带动两个刷子旋转，刷洗晶圆表面。如图1所示，目前使用的是刷子间距固定的清洁方式，随着刷子刷洗晶圆的数量增加，刷子本身会有磨耗，导致两个刷子不是完全接触到晶圆表面，而导致后续的清洗效果不佳，从而降低了晶圆的良率。如图2a和图2b所示，随着刷洗晶圆数量的增加，刷子产生的驱动晶圆的扭矩逐渐变小，同时晶圆上留下的颗粒数量变多，清洗效果不佳。本方案中，以刷子的使用寿命为刷洗晶圆数量达到5000为例进行说明，实际中刷子寿命的刷洗晶圆数量不受此限制。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种刷洗装置，可以解决刷洗过程中刷子由于刷洗晶圆的数量增加导致驱动晶圆旋转的扭矩变小进而导致清洗效果不佳等问题。

根据本发明的一方面，提供一种刷洗装置，包括：

机架；

支架，设置在所述机架上，用于放置晶圆；

一对刷子，所述一对刷子可旋转地设置在机架上以将晶圆夹在它们之间刷洗晶圆表面，同时在晶圆上产生驱动所述晶圆转动的扭矩；

控制装置，用于根据驱动所述晶圆转动的扭矩调整一对刷子之间的间距。

优选地，所述一对刷子为圆柱状刷子，其中，所述一对刷子的轴线相互平行。

优选地，所述刷子为多孔性海绵刷，包括刷子主体以及位于刷子主体表面上的多个突起。

优选地，所述刷洗装置还包括：

驱动装置，用于驱动刷子旋转；

传感器，用于监测刷子旋转产生的驱动所述晶圆转动的扭矩。

优选地，当监测到驱动所述晶圆转动的扭矩小于预设值时，所述控制装置调节所述一对刷子之间的间距使驱动所述晶圆转动的扭矩达到预设范围。

优选地，所述预设范围的最小值不低于所述预设值。