CN101419903B - 移除晶片上的颗粒的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种移除晶片上的颗粒的方法，用于硅化金属工艺的移除未反应的金属层步骤之后或最终硅化物生成后尚有前层残留氧化物的晶片，也可用于去除化学气相沉积工艺之后引发颗粒的晶片。此方法包括进行至少两个阶段中间清洗程序，各阶段中间清洗程序包括先进行高速旋转晶片的步骤，再进行低速旋转晶片的步骤。
Description
技术领域
本发明涉及一种半导体元件的工艺方法，且特别涉及一种移除晶片上的颗粒的方法。
背景技术
在进行半导体工艺时，通常会有各种颗粒(particle or defect)沉降在晶片表面上。沉降在晶片表面上的颗粒将可能导致元件无法运作，造成成品率上的问题。因此，去除沉降在晶片表面上的颗粒一直是值得重视的问题。举例来说，在65纳米以下的工艺中，为能降低接触电阻，提升热稳定性，改善漏电流与缺陷问题，在硅化镍中通常会加入铂。然而，目前在进行自动对准硅化工艺之后去除未反应的镍铂金属后，在晶片的表面上仍残留有许多的颗粒。由于去除未反应的镍铂金属后的最终清洗程序是在湿法清洗站(wetstation)中以批式旋转(batch spin)的方式利用固定的转数一次处理25至50片的晶片，因此，其所能去除颗粒的能力非常有限且会有不均匀的问题，其移除颗粒的效果不佳。
发明内容
本发明就是在提供一种方法，其可以有效移除晶片上的颗粒，减少颗粒的数目，增加工艺的成品率。
本发明提出一种移除晶片上的颗粒的方法，用于硅化金属工艺的移除未反应的金属层步骤之后的晶片。此方法包括进行至少两个阶段中间清洗程序，各阶段中间清洗程序包括先进行高速旋转晶片的步骤，再进行低速旋转晶片的步骤。
本发明还提出一种移除晶片上的颗粒的方法，用于硅化金属工艺的移除未反应的金属层步骤之后的晶片，包括：进行至少两个阶段中间清洗程序，各阶段中间清洗程序的转速与时间相同并包括先进行高速旋转晶片的步骤，再进行低速旋转晶片的步骤，其中进行高速旋转晶片的步骤之前还包括进行初始设定旋转晶片的步骤。
依照本发明实施例所述，上述的移除晶片上的颗粒的方法中，同一个阶段的中间清洗程序中的高速旋转晶片的步骤以及低速旋转晶片的步骤中的马达旋转的方向相同。
依照本发明实施例所述，上述的移除晶片上的颗粒的方法中，相邻两阶段的中间清洗程序的马达旋转的方向不同。
依照本发明实施例所述，上述的移除晶片上的颗粒的方法中，高速旋转晶片的步骤的晶片旋转的速率为100至300rpm。
依照本发明实施例所述，上述的移除晶片上的颗粒的方法中，低速旋转晶片的步骤的晶片旋转的速率为20至100rpm。
依照本发明实施例所述，上述的移除晶片上的颗粒的方法中，进行高速旋转晶片的步骤的时间为5秒至30秒。
依照本发明实施例所述，上述的移除晶片上的颗粒的方法中，进行低速旋转晶片的步骤的时间为5秒至30秒。
依照本发明实施例所述，上述的移除晶片上的颗粒的方法中，高速旋转晶片的步骤的转速是低速旋转晶片的步骤的转速的3倍至10倍。
依照本发明实施例所述，上述的移除晶片上的颗粒的方法中，低速旋转晶片的步骤包括第一低速旋转晶片的步骤与第二低速旋转晶片的步骤，其中第二低速旋转晶片的步骤的转速低于第一低速旋转晶片的步骤者。
依照本发明实施例所述，上述的移除晶片上的颗粒的方法中，第一低速旋转晶片的步骤的转速是第二低速旋转晶片的步骤的转速的2倍至5倍。
依照本发明实施例所述，上述的移除晶片上的颗粒的方法中，进行高速旋转晶片的步骤之前还包括进行初始设定旋转晶片的步骤。
依照本发明实施例所述，上述的移除晶片上的颗粒的方法中，是以35rpm的速度达到进行高速旋转晶片的步骤的转速。
依照本发明实施例所述，上述的移除晶片上的颗粒的方法中，是以30rpm的速度降低到进行低速旋转晶片的步骤的转速。
依照本发明实施例所述，上述的移除晶片上的颗粒的方法中，各阶段中至少有一阶段所通入的清洗液包括去离子水。
依照本发明实施例所述，上述的移除晶片上的颗粒的方法中，各阶段中至少有一阶段是先在腔室侧边喷洒热去离子水并在清洗腔室中心喷洒冷去离子水，再于清洗腔室侧边与清洗腔室中心同时喷洒热去离子水。
依照本发明实施例所述，上述的移除晶片上的颗粒的方法中，热去离子水的温度为摄氏50度至100度。
依照本发明实施例所述，上述的移除晶片上的颗粒的方法中，冷去离子水的温度为室温。
依照本发明实施例所述，上述的移除晶片上的颗粒的方法中，各阶段中至少有一阶段所通入的清洗液包括化学品。
依照本发明实施例所述，上述的移除晶片上的颗粒的方法中，在进行各阶段中间清洗程序时还同时进行超声波振荡。
依照本发明实施例所述，上述的移除晶片上的颗粒的方法还包括最终清洗程序。
依照本发明实施例所述，上述的移除晶片上的颗粒的方法中，最终清洗程序是通入摄氏50度至100度的去离子水清洗。
依照本发明实施例所述，上述的移除晶片上的颗粒的方法中，至少两个阶段中间清洗程序是在湿法洗涤站中进行。
依照本发明实施例所述，上述的移除晶片上的颗粒的方法中，多阶段中间清洗程序与该最终清洗程序可以在湿法洗涤站中采用批式或是单片式旋转法来施行的。
本发明的方法可以有效移除晶片上的颗粒，减少颗粒的数目，增加工艺的成品率。
为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合附图，作详细说明如下。
附图说明
图1是依据本发明实施例所绘示的移除晶片上的颗粒的方法的流程图。
图2是依据本发明实施例所绘示的多阶段中间清洗步骤的实施示意图。
附图标记说明
10、20：步骤 100、200、300、400：阶段
102：初始设定步骤 104：高速旋转晶片步骤
106、106a、106b：低速旋转晶片步骤
具体实施方式
本发明的移除颗粒的方法，用于硅化金属工艺的移除未反应的金属层步骤之后的晶片，或最终硅化物生成后尚有前层残留氧化物的晶片。例如已形成镍铂合金层以及氮化钛阻挡层的晶片，在进行第一次退火工艺形成硅化镍铂合金层之后，先移除氮化钛层，再移除未反应的镍铂合金层之后，尚未进行第二次退火工艺之前，或进行第二次退火工艺之后，可进行本发明的清洗工艺，以移除晶片上的颗粒，例如是金属颗粒或是氧化物颗粒等，以提升工艺的成品率。此外，本发明的移除颗粒的方法，也用于化学气相沉积工艺之后去除工艺在晶片上所引的发颗粒。
图1是依据本发明实施例所绘示的移除晶片上的颗粒的方法的流程图。
图2是依据本发明实施例所绘示的多阶段中间清洗步骤的实施示意图。
请参照图1，本实施例的移除颗粒的方法包括先进行多阶段中间清洗程序(intermediate rinse process)10，再进行最终清洗程序(final rinse process)12。多阶段中间清洗程序10与最终清洗程序20可以在湿法洗涤站(wet station)中采用批式(batch)或是单片式(single wafer)旋转法(spin method)来施行的。
请参照图1与2，多阶段中间清洗程序10的阶段例如是2阶段至-10阶段，或视实际的需要而定。在本实施例中，以4个阶段，100、200、300、400举例说明的，但并不以此为限。各中间清洗阶段100、200、300、400包括先进行高速旋转晶片的步骤104，再进行低速旋转晶片的步骤106。高速旋转晶片的步骤104可提供机械力以移除颗粒；低速旋转晶片的步骤106则可提供化学势能(chemical potential force)来分开颗粒与晶片。
高速旋转晶片的步骤104的晶片旋转的速率为100至300rpm，进行的时间为5秒至30秒。低速旋转晶片的步骤106的晶片旋转的速率为20至100rpm，进行的时间为5秒至30秒。高速旋转晶片的步骤104的转速是低速旋转晶片的步骤106的转速的3倍至10倍，或高速旋转晶片的步骤104的转速与低速旋转晶片的步骤106的转速的差为60至280rpm。在一实施例中，低速旋转晶片的步骤106包括第一低速旋转晶片的步骤106a与第二低速旋转晶片的步骤106b，或更多步骤。第二低速旋转晶片的步骤106b的转速低于第一低速旋转晶片的步骤106a的转速。第一低速旋转该晶片的步骤106a的转速是第二低速旋转该晶片的步骤106b的转速的2倍至5倍，或第一低速旋转晶片的步骤106a的转速与第二低速旋转晶片的步骤106b的转速的差为30至80rpm。
通常，在进行高速旋转晶片的步骤104之前会先进行初始设定旋转晶片的步骤102，以使晶片先达到一定的转速。在一实施例中，初始设定旋转晶片的步骤102的晶片转速为120rpm，时间为5秒；高速旋转晶片的步骤104的晶片转速为300rpm，时间为10秒；第一低速旋转晶片的步骤106a的晶片转速为60rpm，时间为15秒；第二低速旋转晶片的步骤106a的晶片转速为20rpm，时间为10秒。在一实施例中，是以20至50rpm例如是35rpm的速度自初始设定旋转晶片的步骤102达到进行高速旋转晶片的步骤104的转速，再以20至40rpm例如是30rpm的速度由高速旋转晶片的步骤104的转速达到进行低速旋转晶片的步骤106a的转速。
中间清洗程序10之中任一阶段100、200、300、400的清洗时间为1至60分钟例如是10分钟。在一实施例中，中间清洗程序10之中任一阶段100、200、300、400包括三个步骤：第一步骤的晶片转速为300rpm；进行的时间为3分钟，之后，进行第二步骤，减速到180rpm，进行的时间为3分钟，其后，进行第三步骤，减速到60rpm，进行的时间为4分钟。
在此实施例中，是以各中间清洗阶段100、200、300、400中的各步骤102、104、106施行的转速与时间均相同来表示的。然而，本发明并不以此为限。在各中间清洗阶段100、200、300、400中的各步骤102、104、106施行的转速与时间可以相同或相异。
在本实施例中，在同一个中间清洗阶段如100、200、300或400中的各步骤102、104、106里，用以控制晶片旋转的马达的旋转方向相同，以使各步骤102、104、106里的晶片沿同一方向旋转，例如是顺时针旋转或是逆时针旋转；但在相邻两阶段如阶段100和200，或阶段200和300中用以控制晶片旋转的马达旋转的方向相异。例如在阶段100的各步骤中，马达为正向旋转，各步骤102、104、106里的晶片顺时针旋转；在阶段200的各步骤中，马达为反向旋转，各步骤102、104、106里的晶片逆时针旋转；在阶段300的各步骤中，马达为正向旋转，各步骤102、104、106里的晶片顺时针旋转；在阶段400的各步骤中，马达为反向旋转，各步骤102、104、106里的晶片逆时针旋转。
在进行各中间清洗阶段100、200、300或400时，所提供的清洗液可以是化学品或是去离子水。在一实施例中，是在前阶段例如是中间清洗阶段100和200中通入化学品作为清洗液；再于后阶段如中间清洗阶段300和400中通入去离子水作为清洗液。在另一实施例中，是在全部的中间清洗阶段100、200、300、400使用去离子水作为清洗液。化学品例如是氨水和双氧水的混合液(APM，NH4ON:H2O2:H2O)。去离子水包括冷去离子水以及热去离子水。冷去离子水的温度例如是室温。热去离子水是指高于室温的去离子水，例如是摄氏50度至100度。清洗液除了可以自清洗腔室的中心的处喷洒之外，还可由腔室侧边喷洒的。在一实施例中，以去离子作为清洗液时，是先在腔室的中心处喷洒冷去离子水并在腔室侧边(side bowl)处喷洒热去离子水，以防止颗粒在腔室侧边处遇冷而沉降(condensation)的问题，之后，再于腔室中心与腔室侧边同时喷洒热去离子水，以提升移除颗粒的均匀度、移除率与效率。
在一实施例中，在进行各阶段中间清洗程序10时的各步骤102、104、106或选择性在步骤102、104、106中的其中一个或两个步骤中在还同时进行振荡，例如是超声波振荡，以提升颗粒的移除率或效率。
在进行多阶段中间清洗程序10之后，也可以进行最终清洗程序20。最终清洗程序20可以使用热去离子水清洗，以提升颗粒的移除率或效率。热去离子水的温度为摄氏50度至100度。
本发明在进行中间多阶段清洗步骤时，使用低转速可使得所通入的清洗液体在晶片的表面上形成较厚的液体膜层，在一实施例中，例如是低转速为20rpm，液体膜层厚度为100微米，使残留在晶片上的颗粒通过表面张力浮到液体膜的上表面；使用高转速则可将晶片上的颗粒甩出。此外，在相邻两阶段清洗步骤中，晶片的旋转方向不同则有助于残留的颗粒脱离晶片表面。
另一方面，在进行最终清洗程序时使用热去离子水，则可避免颗粒沉降在晶片上或清洗腔室的壁面上，提升颗粒的移除率或效率。
综合以上所述，本发明可以以极低的成本有效率地减少晶片上的颗粒数目，提升工艺的成品率。
虽然本发明已以优选实施例披露如上，然其并非用以限定本发明，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定的为准。
Claims (22)
1.一种移除晶片上的颗粒的方法，用于硅化金属工艺的移除未反应的金属层步骤之后的晶片，包括：
进行至少两个阶段中间清洗程序，各阶段中间清洗程序的转速与时间相同并包括先进行高速旋转晶片的步骤，再进行低速旋转晶片的步骤，其中进行高速旋转晶片的步骤之前还包括进行初始设定旋转晶片的步骤。
2.如权利要求1所述的移除晶片上的颗粒的方法，其中同一个阶段的中间清洗程序中的该高速旋转晶片的步骤以及该低速旋转晶片的步骤中的马达旋转的方向相同。
3.如权利要求1所述的移除晶片上的颗粒的方法，其中相邻两阶段的中间清洗程序的马达旋转的方向不同。
4.如权利要求1所述的移除晶片上的颗粒的方法，其中该高速旋转晶片的步骤的该晶片旋转的速率为100至300rpm。
5.如权利要求1所述的移除晶片上的颗粒的方法，其中该低速旋转晶片的步骤的该晶片旋转的速率为20至100rpm。
6.如权利要求1所述的移除晶片上的颗粒的方法，其中进行该高速旋转晶片的步骤的时间为5秒至30秒。
7.如权利要求1所述的移除晶片上的颗粒的方法，其中进行该低速旋转晶片的步骤的时间为5秒至30秒。
8.如权利要求1所述的移除晶片上的颗粒的方法，其中该高速旋转晶片的步骤的转速是该低速旋转晶片的步骤的转速的3倍至10倍。
9.如权利要求1所述的移除晶片上的颗粒的方法，其中该低速旋转晶片的步骤包括第一低速旋转晶片的步骤与第二低速旋转晶片的步骤，其中该第二低速旋转晶片的步骤的转速低于该第一低速旋转晶片的步骤者。
10.如权利要求9所述的移除晶片上的颗粒的方法，其中该第一低速旋转该晶片的步骤的转速是该第二低速旋转该晶片的步骤的转速的2倍至5倍。
11.如权利要求1所述的移除晶片上的颗粒的方法，其中是以20至50rpm的速度达到进行该高速旋转晶片的步骤的转速。
12.如权利要求1所述的移除晶片上的颗粒的方法，其中是以20至40rpm的速度降低到进行该低速旋转晶片的步骤的转速。
13.如权利要求1所述的移除晶片上的颗粒的方法，其中各阶段中至少有一阶段所通入的清洗液包括去离子水。
14.如权利要求1所述的移除晶片上的颗粒的方法，其中各阶段中至少有一阶段是先在腔室侧边喷洒热去离子水并在清洗腔室中心喷洒冷去离子水，再于清洗腔室侧边与清洗腔室中心同时喷洒热去离子水。
15.如权利要求14所述的移除晶片上的颗粒的方法，其中该热去离子水的温度为摄氏50度至100度。
16.如权利要求15所述的移除晶片上的颗粒的方法，其中该冷去离子水的温度为室温。
17.如权利要求1所述的移除晶片上的颗粒的方法，其中各阶段中至少有一阶段所通入的清洗液包括化学品。
18.如权利要求1所述的移除晶片上的颗粒的方法，其中在进行各阶段中间清洗程序时还同时进行超声波振荡。
19.如权利要求1所述的移除晶片上的颗粒的方法，还包括最终清洗程序。
20.如权利要求19所述的移除晶片上的颗粒的方法，其中最终清洗程序是通入摄氏50度至100度的去离子水清洗。
21.如权利要求1所述的移除晶片上的颗粒的方法，其中至少两个阶段中间清洗程序是在湿法洗涤站中进行。
22.如权利要求19所述的移除晶片上的颗粒的方法，其中该多阶段中间清洗程序与该最终清洗程序可以在湿法洗涤站中采用批式或是单片式旋转法来施行的。
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