[发明专利]一种化学机械研磨后的清洗装置

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，更具体地，涉及一种在化学机械研磨后的晶圆清洗时可防止在清洗过程中破片的清洗装置。

背景技术

化学机械研磨平坦化工艺(Chemical Mechanical Polishing，CMP)已成为推动半导体集成电路技术节点不断缩小的关键工艺。目前，CMP已经广泛应用在浅沟槽隔离(STI)平坦化、氧化物(例如层间介质层ILD)平坦化、钨塞(W-plug)平坦化、铜互连平坦化等工艺中。在化学机械平坦化工艺过程中，研磨液中的氧化物颗粒和研磨产物会不断地吸附在晶圆表面，虽然通过研磨头和研磨垫的自转，以及研磨头相对研磨垫中心的径向直线运动可以带走大部分研磨液和研磨产物，但在CMP工艺结束时，仍会有大量残余研磨液以及研磨产物吸附在晶圆表面上。如果不经过及时清洗，这些微粒就会凝结在晶圆表面并无法有效去除。因此，CMP后的清洗工艺非常重要，是提升晶圆良率的重要手段。

在化学机械研磨的主研磨过后，需要将晶圆放入清洗装置的兆声波水槽中进行旋转清洗。清洗时，晶圆被水槽中3个沿晶圆圆周分布设置的带有径向卡槽的滚筒所夹持并固定，滚筒带动晶圆旋转进行清洗。

现有CMP后清洗装置的水槽中的3个滚筒上用于固定晶圆的卡槽，是以固定的宽度沿滚筒的外圆周面加工而成的环形凹槽，3个滚筒上的卡槽处于相同的转动平面上。当晶圆经过热处理、铜电镀等工艺后，会发生一定的弯曲变形现象，而卡槽的宽度是固定的，比晶圆的厚度略宽一些。因此，具有一定变形量的晶圆加上其自身的厚度，实际平面高度将接近或者大于卡槽的宽度。当这样的晶圆被固定到滚筒卡槽内时，因具有轴向变形，将会受到来自卡槽的轴向反作用力。由于清洗时兆声波的作用，晶圆会产生振动，在自身变形力和卡槽轴向力的作用下，容易发生破片，导致晶圆报废，并且得花费时间清理机台。

由于晶圆在经过热处理等工艺后不可避免会发生变形现象，因此，现有CMP后清洗装置的水槽中的3个滚筒上具有的固定宽度的卡槽结构，已不能适应对变形晶圆的安全夹持要求，成为变形晶圆在兆声波清洗时容易因受力而发生碎片现象的问题来源。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种可调整对晶圆的夹持宽度的化学机械研磨后的清洗装置，通过将夹持晶圆的滚筒改进为可以轴向相对移动的二个套接的法兰形滚筒部分，用于夹持晶圆的二个所述滚筒部分的法兰形法兰口部之间的间距可以调节，使具有不同平面高度的各种变形晶圆都可以有合适的夹持宽度进行固定和清洗，避免了在滚筒夹持变形晶圆时，因晶圆的平面高度变大而对晶圆造成侧向挤压，从而解决了现有在化学机械研磨后的晶圆清洗时，由于滚筒限定的卡槽间距和晶圆变形后产生的平面高度变大之间不匹配，而导致的清洗过程中晶圆破片的问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种化学机械研磨后的清洗装置，包括兆声波水槽和所述水槽中设置的用于夹持并固定晶圆的滚筒，其特征在于，所述滚筒包括法兰形的第一滚筒部分和第二滚筒部分，二个所述滚筒部分通过其法兰形的法兰管部相互活动套接，在二个所述滚筒部分的法兰管套接面设有轴向移动导向结构，所述第一滚筒部分通过其法兰形的法兰口部外接滚筒转动驱动单元，所述第二滚筒部分通过其法兰形的法兰口部外接移动驱动单元；其中，所述滚筒移动驱动单元带动所述第二滚筒部分作与所述第一滚筒部分的轴向相对移动，并通过调整位移量，将所述晶圆的边部夹持和固定在二个所述滚筒部分的法兰形法兰口部之间，所述滚筒转动驱动单元带动所述第一滚筒部分作径向转动，同时，所述第一滚筒部分通过所述轴向移动导向结构带动所述第二滚筒部分作同步转动。

进一步地，相套接的二个所述滚筒部分法兰形的法兰管中，位于内侧的所述法兰管的长度大于位于外侧的所述法兰管的长度。

进一步地，位于内侧的所述法兰管的末端设有限位块。

进一步地，所述第一滚筒部分的法兰形法兰口部为中空结构，相套接的二个所述滚筒部分法兰形的法兰管中，位于内侧的所述法兰管的长度大于位于外侧的所述法兰管的长度，位于内侧的所述法兰管伸入所述第一滚筒部分的中空法兰形法兰口部内，其伸入部分的末端设有限位块。

进一步地，所述轴向移动导向结构为在二个所述滚筒部分的二个法兰管套接面分别对应设有的相配合的导槽和导块结构。

进一步地，所述相配合的导槽和导块结构为1～3组。

进一步地，所述第二滚筒部分通过其法兰形的法兰口部转动外接移动驱动单元。