刷洗(scrubber 清洗)是讓 PVA(聚乙烯醇)製的海綿狀刷子接觸晶圓表面並旋轉,一面供應藥液一面以物理方式刷除微粒的清洗方法。標準用於 CMP 後的殘留研磨液去除(CMP 後清洗),一般以清洗模組形式整合於 CMP 設備中。
之所以使用 PVA 刷,是因為它多孔且柔軟,能在不刮傷晶圓表面的情況下接觸。一般認為刷子並非直接接觸表面,而是透過一層薄薄的藥液膜將力傳遞給微粒,同時刷子本身也擔負保持並帶走微粒的角色。為了防止刷子上保持的微粒轉移到下一片晶圓的「交叉污染」,處理循環中會納入刷子本身的清洗(刷子沖洗)。
藥液的選擇取決於去除對象與底層材料。在氧化膜表面,為使微粒與表面帶同號電荷而靜電相斥,會使用鹼性藥液(稀氨水等);在銅導線表面,為在抑制腐蝕的同時去除有機殘留物,則使用含檸檬酸等錯合劑的藥液。CMP 研磨液的磨粒(二氧化矽・氧化鈰)會牢固附著於表面,因此化學剝離力與機械力兩者都不可或缺。
課題在於刷子劣化與刮傷的產生。PVA 會隨使用而堵塞並失去彈性,是需要定期更換的耗材零件。此外,若刷子夾入堅硬異物,就會成為在晶圓整面劃出刮痕的原因。在銅導線這類柔軟表面上,即使輕微接觸也可能形成缺陷,因此壓入量與轉速的管理十分重要。
與 Megasonic 或二流體等非接觸方式相比,刷洗的物理力較強,對於 CMP 研磨液殘留物這類「頑固污垢」而言是較為可靠的方法。因此即使在微縮化已進展的今日,它仍持續作為 CMP 後清洗的核心而被使用。