晶圆表面的清洗装置和清洗方法制造方法及图纸

本发明专利技术揭示了一种晶圆表面的清洗装置，包括：清洗刷、喷头和电极。清洗刷设置在晶圆表面附近，清洗刷上具有数个刷头，清洗刷转动，刷头与晶圆表面接触。喷头向晶圆表面喷射碱性清洗液。电极设置在晶圆表面附近，电极的极性与晶圆表面的颗粒所带电荷的极性相反。本发明专利技术还揭示了一种晶圆表面的清洗方法，包括：在晶圆表面附近设置电极，电极的极性与晶圆表面的颗粒所带电荷的极性相反。向晶圆表面喷射碱性清洗液。旋转清洗刷，清洗刷设置在晶圆表面附近，清洗刷上具有数个刷头，刷头与晶圆表面接触。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造工艺，更具体地说，涉及晶圆的清洗工艺。
技术介绍
晶圆在经过化学机械研磨后要进行清洗，在清洗后会发现晶圆上在芯片的铜线上经常会沾污颗粒，而旁边的介质层未发现颗粒。如图1a和图1b所示，揭示了晶圆100在经过化学机械研磨后残留颗粒的示意图。其中图1b是图1a的局部放大图。参考图1b，颗粒102存在于铜线104上，而在介质层106上不沾污颗粒。经检测发现，这些颗粒的主要成分是二氧化硅。二氧化硅在一定的环境中会呈胶体并凝结在铜线上，凝结后的二氧化硅难以清洗，所以会在铜线上留下颗粒。
技术实现思路
本专利技术旨在提出一种能够减少铜线上沾污颗粒的清洗工艺。根据本专利技术的一实施例，提出一种晶圆表面的清洗装置，包括：清洗刷、喷头和电极。清洗刷设置在晶圆表面附近，清洗刷上具有数个刷头，清洗刷转动，刷头与晶圆表面接触。喷头向晶圆表面喷射碱性清洗液。电极设置在晶圆表面附近，电极的极性与晶圆表面的颗粒所带电荷的极性相反。在一个实施例中，刷头的截面由底部向顶部逐渐缩小。在一个实施例中，刷头的截面是梯形或者半圆形。在一个实施例中，数个刷头交错排列。在一个实施例中，喷头向晶圆表面喷射的碱性清洗液的pH值为8-10。在一个实施例中，晶圆表面的颗粒带负电，电极带正电。根据本专利技术的一实施例，提出一种晶圆表面的清洗方法，包括：在晶圆表面附近设置电极，电极的极性与晶圆表面的颗粒所带电荷的极性相反；向晶圆表面喷射碱性清洗液；旋转清洗刷，清洗刷设置在晶圆表面附近，清洗刷上具有数个刷头，刷头与晶圆表面接触。在一个实施例中，向晶圆表面喷射的碱性清洗液的pH值为8-10。在一个实施例中，晶圆表面的颗粒带负电，电极带正电。在一个实施例中，刷头的截面是梯形或者半圆形，数个刷头交错排列。本专利技术的晶圆表面的清洗装置和清洗方法，使用碱性清洗液，碱性清洗液创造的碱性环境能够使得二氧化硅颗粒不形成胶体且带负电，结合改进的清洗刷和带正电的电极，能够较容易地将二氧化硅颗粒从晶圆表面清洗掉。附图说明本专利技术上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变的更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：图1a和图1b揭示了晶圆在经过化学机械研磨后残留颗粒的示意图。图2揭示了二氧化硅的电位与酸碱环境的关系图。图3揭示了根据本专利技术的一实施例的晶圆表面的清洗装置的结构图。图4a和图4b揭示了根据本专利技术的一实施例的晶圆表面的清洗装置中清洗刷的结构图。图5a和图5b揭示了现有技术中的清洗装置中清洗刷的结构图。具体实施方式如上面所介绍的，铜线上的沾污颗粒的主要成分是二氧化硅，二氧化硅形成胶体并凝结后站在铜线上形成颗粒。研究发现，二氧化硅的颗粒稳定性与其电位，也称为Zeta电位存在直接的对应关系：在Zeta电位在0～-5mv时，二氧化硅会产生胶体并出现凝结或聚集；在Zeta电位在-10mv～-30mv时，二氧化硅的状态处于不稳定状态；在Zeta电位在-30mv～-40mv时，二氧化硅具有一般的稳定性；在Zeta电位在-40mv～-60mv时，二氧化硅具有较好的稳定性。同时，研究还发现二氧化硅的Zeta电位与其所述的溶液的酸碱性也具有直接的关联。图2揭示了二氧化硅的电位与酸碱环境的关系图。其中横坐标是所处环境的pH值，纵坐标是Zeta电位，单位是mv。如图2所示，在酸性环境中，Zeta电位在0mv～-40mv之间，在此状态下二氧化硅的稳定性不是最佳。在碱性环境中，尤其在pH值8-10的范围内，Zeta电位在-40mv～-60mv之间，二氧化硅具有较佳的稳定性，不易产生胶体并凝结，因此不会粘在铜线上，比较容易去除。在现有技术中，常用的清洗液是柠檬酸，因此在清洗的过程中二氧化硅颗粒处于酸性环境中，如图2所示，酸性环境不利于二氧化硅的稳定性，不利于清洗。因此在本专利技术中，使用碱性清洗液替代柠檬酸，使得二氧化硅能够处于碱性的环境中。此外，在碱性环境中二氧化硅颗粒具有较低的Zeta电位，相对携带有较多的电荷，于是，本专利技术还利用电极产生电场，借助与电场力来帮助去除二氧化硅。图3揭示了根据本专利技术的一实施例的晶圆表面的清洗装置的结构图。参考图3所示，该晶圆表面的清洗装置包括：清洗刷302、喷头304和电极306。清洗刷302设置在晶圆301的表面附近，清洗刷302上具有数个刷头，清洗刷转动，刷头与晶圆表面接触。本专利技术的清洗刷302的结构也与现有技术中的清洗刷有所不同。图4a和图4b揭示了根据本专利技术的一实施例的晶圆表面的清洗装置中清洗刷的结构图。图5a和图5b揭示了现有技术中的清洗装置中清洗刷的结构图。如图4a和4b所示，清洗刷302上具有数个刷头321。如图4a所示，刷头的截面有底部向顶部逐渐缩小。在一个实施例中，刷头321的截面是梯形或者半圆形。在现有技术中，刷头的截面通常是呈方形，如图5a所示。如图4b所示，清洗刷302上的数个刷头321交错排列，交错排列的优势在于当清洗刷302转动时，不同行的刷头321之间不存在空隙，能进行全面的清洗。而现有技术中的不同行的刷头是互相对齐，这样，刷头之间始终存在空隙，容易形成清洗中的疏漏区域。需要说明的是，图4b着重于展示刷头321的布置方式，并非关注刷头的形状，虽然在图4b中以方形表示刷头，并不代表本专利技术中的刷头的形状是方形。回到图3所示，喷头304向晶圆301的表面喷射碱性清洗液。在一个实施例中，喷头向晶圆表面喷射的碱性清洗液的pH值为8-10。如前面所述的，在pH值8-10的范围内，二氧化硅的Zeta电位在-40mv～-60mv之间，二氧化硅具有较佳的稳定性，且携带较多的负电荷。电极306设置在晶圆表面附近，电极的极性与晶圆表面的颗粒所带电荷的极性相反。在碱性环境中，晶圆表面的二氧化硅颗粒带负电，电极306带正电。在清洗液为碱性的情况下，在碱性环境下，晶圆表面也带负电，二氧化硅颗粒也带负电。晶圆表面与二氧化硅颗粒产生斥力，而电极是带正电，电极与二氧化硅颗粒产生吸力，在这些电场力的作用下，二氧化硅颗粒能够更容易地离开晶圆表面被清洗。本专利技术还提出一种晶圆表面的清洗方法，包括：在晶圆表面附近设置电极，所述电极的极性与晶圆表面的颗粒所带电荷的极性相反。在一个实施例中，晶圆表面的颗粒带负电，电极带正电。向晶圆表面喷射碱性清洗液。在一个实施例中，向晶圆表面喷射的碱性清洗液的pH值为8-10。旋转清洗刷，清洗刷设置在晶圆表面附近，清洗刷上具有数个刷头，刷头与晶圆表面接触。刷头的截面是梯形或者半圆形，数个刷头交错排列。本专利技术的晶圆表面的清洗装置和清洗方法，使用碱性清洗液，碱性清洗液创造的碱性环境能够使得二氧化硅颗粒不形成胶体且带负电，结合改进的清洗刷和带正电的电极，能够较容易地将二氧化硅颗粒从晶圆表面清洗掉。上述实施例是提供给熟悉本领域内的人员来实现或使用本专利技术的，熟悉本领域的人员可在不脱离本专利技术的专利技术思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，因而本专利技术的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种晶圆表面的清洗装置，其特征在于，包括：清洗刷，设置在晶圆表面附近，清洗刷上具有数个刷头，清洗刷转动，刷头与晶圆表面接触；喷头，向晶圆表面喷射碱性清洗液；电极，设置在晶圆表面附近，所述电极的极性与晶圆表面的颗粒所带电荷的极性相反。

【技术特征摘要】
1.一种晶圆表面的清洗装置，其特征在于，包括：清洗刷，设置在晶圆表面附近，清洗刷上具有数个刷头，清洗刷转动，刷头与晶圆表面接触；喷头，向晶圆表面喷射碱性清洗液；电极，设置在晶圆表面附近，所述电极的极性与晶圆表面的颗粒所带电荷的极性相反。2.如权利要求1所述的晶圆表面的清洗装置，其特征在于，所述刷头的截面由底部向顶部逐渐缩小。3.如权利要求2所述的晶圆表面的清洗装置，其特征在于，所述刷头的截面是梯形或者半圆形。4.如权利要求1所述的晶圆表面的清洗装置，其特征在于，所述数个刷头交错排列。5.如权利要求1所述的晶圆表面的清洗装置，其特征在于，所述喷头向晶圆表面喷射的碱性清洗液的pH值为8-10。6.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨贵璞，王坚，王晖，
申请(专利权)人：盛美半导体设备上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31