[发明专利]半导体晶圆的刷洗装置和刷洗方法有效

申请号：	201410352938.X	申请日：	2014-07-23
公开（公告）号：	CN104174601A	公开（公告）日：	2014-12-03
发明（设计）人：	秦海燕;李儒兴;石强	申请（专利权）人：	上海华虹宏力半导体制造有限公司
主分类号：	B08B1/04	分类号：	B08B1/04;B08B13/00;H01L21/67;H01L21/02
代理公司：	北京集佳知识产权代理有限公司 11227	代理人：	高静;骆苏华
地址：	201203 上海市浦东新***	国省代码：	上海;31
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摘要：
搜索关键词：	半导体刷洗装置方法
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【说明书】：

技术领域

本发明涉及半导体形成领域，尤其是涉及一种半导体晶圆的刷洗装置和刷洗方法。

背景技术

随着集成电路(简称IC)制造技术的飞速发展，集成电路的特征尺寸(CD)不断减小，在一片半导体晶圆上，半导体器件的数量不断增加。为了满足半导体器件数量增多的要求，在一片半导体晶圆上往往包括多层结构的半导体器件，而相邻层的半导体器件通过金属互连结构实现电连接，从而在特定面积的芯片上增加半导体器件数量，提高半导体器件的集成度。

在多层结构半导体器件制备过程中，需要在半导体衬底上沉积不同的材料层，并通过化学机械研磨(Chemical Mechanical polishing，CMP)等平坦化工艺去除部分厚度的材料层，以控制各材料层厚度的同时，提高各材料层的表面平整度，进而提高后续形成的半导体器件的性能。

而且，在CMP后往往会通过刷子刷洗半导体晶圆，以去除CMP在半导体晶圆表面形成的研磨残留。

参考图1所示，现有的刷洗半导体晶圆的工艺包括：

在半导体晶圆100CMP后的表面上放置一个圆柱形的刷子200，所述刷子200横跨所述半导体晶圆100待刷洗表面，且所述刷子200的轴线在半导体晶圆上的投影穿过半导体晶圆100的旋转中心。刷洗时，向半导体晶圆100表面喷射清洗液，转动半导体晶圆100，所述刷子200下压给半导体晶圆100表面施加一定的压力，从而全方位地刷洗半导体晶圆100表面。

然而，在实际操作过程中发现，在刷洗过程中，在半导体晶圆的局部区域，尤其是靠近半导体晶圆中心部位会出现严重的氧化现象。如图2所示，图2为同一片半导体晶圆在不同的刷洗工艺后表面变化示意图，其中，步骤S1、S2至S3半导体晶圆刷洗时间依此增加。尤其在半导体晶圆的中心部分a1处，随刷洗时间增加，半导体晶圆中心部分被氧化程度越发严重(图2中颜色越淡，被氧化越严重)。

在各类半导体器件制备工艺中，半导体晶圆表面的氧化差异会造成各种工艺缺陷，参考图3所示，如在存储器制备过程中，在相邻侧墙11之间的半导体衬底10之间形成多晶硅层12，并平坦化所述多晶硅层12表面后，会采用后刻蚀工艺(etch back)工艺，去除部分厚度的多晶硅层12，以形成特定结构的源线结构(source poly line)。但若在在刷洗过程中多晶硅层12上局部区域形成厚度较大的氧化层13后，基于氧化层的刻蚀速率与多晶硅刻蚀速率差异，使得后刻蚀工艺(etch back)工艺后形成的源线结构出现尺寸差异，从而影响后续形成的存储器性能。

为此，如何减小刷洗过程中，半导体晶圆的待刷洗表面局部过度氧化现象是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种半导体晶圆的刷洗装置和刷洗方法，以减少半导体晶圆刷洗过程中，局部被过度氧化的缺陷。

为解决上述问题，本发明所提供一种半导体晶圆的刷洗装置，包括：

清洗架，用于放置半导体晶圆；

旋转控制装置，控制半导体晶圆以半导体晶圆的中心为旋转中心旋转；

清洗刷，用于刷洗半导体晶圆的待清洗表面，所述清洗刷与半导体晶圆的旋转中心相接触，且所述清洗刷的轴线在半导体晶圆上的投影位于非贯穿所述旋转中心的位置处。

可选地，所述清洗刷为圆筒状，且能够绕轴向旋转。

可选地，圆筒状清洗刷的两端延伸至所述待刷洗表面的边缘外侧。

可选地，所述清洗刷表面设置有喷水孔，用于在刷洗半导体晶圆的过程中喷射去离子水。

可选地，所述半导体晶圆为圆盘形，所述旋转控制装置包括至少两个转轮；

所述转轮的侧壁与所述半导体晶圆侧壁相切，并且所述至少两个转轮同向转动以驱动所述半导体晶圆绕半导体晶圆的中心旋转。