CN102403199A

CN102403199A - 用于晶圆表面颗粒去除的方法

Info

Publication number: CN102403199A
Application number: CN2010102880807A
Authority: CN
Inventors: 王志高; 简志宏
Original assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp
Current assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp; Semiconductor Manufacturing International Beijing Corp
Priority date: 2010-09-17
Filing date: 2010-09-17
Publication date: 2012-04-04

Abstract

本发明提供了一种晶圆表面颗粒去除的方法。所述方法将在暗盒中的晶圆通过晶圆表面颗粒去除模块的处理，该处理过程在所述晶圆等待晶圆传送盒内其它晶圆处理时进行。一片晶圆传入所述晶圆表面颗粒去除模块的下部晶圆承载装置，在晶圆表面的上方设置上部电荷分布装置，由所述晶圆表面颗粒去除模块中的电荷发生和控制装置在所述晶圆表面颗粒去除模块中的上部电荷分布装置释放电荷，利用静电的吸附功能将晶圆表面颗粒吸附到上部电荷分布装置，将所述晶圆传出晶圆表面颗粒去除模块，传到晶圆传送盒内。释放所述晶圆表面颗粒去除模块中吸附的表面颗粒。本发明全部增加的生产时间仅是一个晶圆传送盒中最后一片晶圆通过晶圆表面颗粒去除模块的时间，对表面颗粒的吸附率高，有利于提高良品率，降低成本。

Description

用于晶圆表面颗粒去除的方法

技术领域

本发明涉及半导体制造工艺领域，尤其涉及一种利用静电吸附去除晶圆表面颗粒的方法。

背景技术

随着对超大规模集成电路的集成度和性能的需求逐渐增加，器件的特征尺寸为适应更高集成度和更高性能的要求不断缩小，控制表面污染的需要变得越来越关键，对晶圆的清洗技术要求也越来越高。在半导体集成电路制造过程中，表面颗粒污染是良率损失的重要因素之一。因此必须去除晶圆上的表面颗粒。

表面颗粒是指在晶圆制造过程中引入晶圆的任何危害微芯片成品率及电学性能的不希望有的物质。所述表面颗粒包括但不限于颗粒、金属杂质、有机物污染及氧化物等。其中所述颗粒是指能粘附在晶圆表面的小物体，如聚合物、光致抗蚀剂和蚀刻杂质等；所述金属杂质包括但不限于金属化合物、可动离子污染物(MIC)等；所述有机物污染是指那些包含碳的物质，几乎总是同碳自身及氢结合在一起，有时也和其他元素结合在一起；所述氧化物是指晶圆的表面被曝露于室温下的空气或含溶解氧的去离子水氧化。所述表面颗粒的来源包括但不限于环境(空气、人、厂房、水、工艺用化学品等)粉尘、生产设备(设备摩擦、设备反应腔内薄膜的剥离、自动化的晶圆装卸和传送、机械操作、真空环境的抽取和排放等)。晶圆制造的每个阶段，包括增层、光刻、掺杂、热处理等，都造成晶圆表面的污染。

为了减少良率损失，在很多容易发生此类问题的制造站点之后，设置有清洗站点，用来去除表面颗粒污染。现有的晶圆表面颗粒清洗技术包括通过化学(如液体清洁)、声学(如超声波)、和机械(如刷子)等的方法对整片晶圆进行清洗。但是由于加入了这种额外的站点，使得晶圆制造的周期增加，成本上升。

因此，需要一种方法，在不需要增大晶圆制造周期的情况下，能有效地对晶圆进行处理以去除晶圆的表面颗粒，从而提高生产效率，降低成本。

发明内容

在本发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

为了有效地利用该片处理后的晶圆的等待时间，提高器件的良品率和生产效率，降低成本，本发明提供了一种利用此段时间去除晶圆表面颗粒的方法，即静电吸附晶圆的表面颗粒。所述方法适用于非批量生产的站点，包括但不限于离子注入区、化学气相沉积区、物理气相沉积区、刻蚀区等。在上述非批量生产的站点中，在处理过的晶圆等待其它晶圆处理的时间内，将在暗盒中的晶圆通过晶圆表面颗粒去除模块的处理，所述模块利用静电具有吸附微小颗粒能力的原理，吸附落在已经完成处理的晶圆的表面颗粒。所述模块与上述站点整合在一起，而并非独立的晶圆生产站点。

一片晶圆传入所述晶圆表面颗粒去除模块的下部晶圆承载装置，在晶圆表面的上方设置上部电荷分布装置，由所述晶圆表面颗粒去除模块中的电荷发生和控制装置在所述晶圆表面颗粒去除模块中的上部电荷分布装置释放电荷，利用静电的吸附功能将晶圆表面颗粒吸附到上部电荷分布装置，将所述晶圆传出晶圆表面颗粒去除模块，传到晶圆传送盒内。释放所述晶圆表面颗粒去除模块中吸附的表面颗粒。

进一步的，所述晶圆在传入晶圆表面颗粒去除模块的下部晶圆承载装置之前处于等待处理的状态。

进一步的，所述晶圆表面颗粒去除模块包含下部晶圆承载装置，用于承载需要处理的晶圆。

进一步的，所述晶圆表面颗粒去除模块包含所述上部电荷分布装置，用于吸附所述晶圆上的表面颗粒。

进一步的，所述晶圆表面颗粒去除模块包含所述电荷发生和控制装置，用于发生和控制电荷。

进一步的，所述晶圆表面颗粒去除模块包含还上部表面颗粒清洗装置，用于对所述上部电荷分布装置进行清洗。

进一步的，在去除表面颗粒的过程中，所述下部晶圆承载装置带动晶圆沿顺时针方向转动。

进一步的，在去除表面颗粒的过程中，所述下部晶圆承载装置带动晶圆沿逆时针方向转动。

进一步的，所述晶圆的转速为100-1000转/分钟。

进一步的，在去除表面颗粒的过程中，所述晶圆相对于所述下部晶圆承载装置静止不动。

根据本发明利用处理后的晶圆的等待时间的晶圆表面颗粒去除的方法，全部增加的生产时间仅是一个晶圆传送盒中最后一片晶圆通过晶圆表面颗粒去除模块的时间，对表面颗粒的吸附率高，有利于提高良品率和生产效率，降低成本。

本发明额外的功能和优点将在如下的说明中阐述，还有部分通过描述是显而易见的，或由本发明的实践可以得知。通过在书面的描述、权利要求书和附图中一同指出的结构，将实现并获得本发明的优点

可以理解的是，无论是上述的总体描述还是如下的详细描述都是示例性和解释性的，并且旨在提供对要求权利的本发明进一步的解释。

附图说明

本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。在附图中：

图1示出了根据本发明一个实施例的晶圆表面颗粒去除模块在晶圆处理设备中的位置；

图2A示出了根据本发明一个实施例的晶圆表面颗粒去除模块的结构。

图2B示出了根据本发明另一个实施例的晶圆表面颗粒去除模块的结构。

图2C示出了根据本发明又一个实施例的晶圆表面颗粒去除模块的结构。

图3示出了根据本发明一个实施例的晶圆表面颗粒去除的方法流程图。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

为了彻底了解本发明，将在下列的描述中提出详细的描述，以便说明本发明是如何利用晶圆的等待时间来去除晶圆表面颗粒。显然，本发明的施行并不限定于半导体领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

在半导体晶圆的制造工艺线中，通常每个晶圆盒会装载25片左右的晶圆在工艺线中传送。除了炉管和酸槽区的站点通常为批量生产之外，大多数其他站点对晶圆的处理都是一片一片的单独进行。即，一个晶圆盒到达设备之后，某一片或某几片在处理时，其它晶圆则处于等待状态；当该片或该几片晶圆处理之后，同样需要等待对其它晶圆的处理。为了有效地利用该片处理后的晶圆的等待时间，提高器件的良品率和生产效率，降低成本，本发明提供了一种利用此段时间去除晶圆表面颗粒的方法。

在晶圆制造中，非批量生产的站点设备，如离子注入区、化学气相沉积区、物理气相沉积区、刻蚀区等，都可以加入一个用静电去除晶圆表面颗粒的模块(以下称为晶圆表面颗粒去除模块)。具体生产实施中，可以根据处理的良率损失的程度决定，如果晶圆的表面颗粒很少或者不影响良率时，可以跳过所述晶圆表面颗粒去除模块。某些重点的站点设备，如化学气相沉积的界电层沉积等，可以加上晶圆表面颗粒去除模块。

图1示出了晶圆表面颗粒去除模块102在晶圆处理设备中的位置，所述模块102位于晶圆处理的暗盒(chamber)101和承载晶圆传送盒(FOUP)的装载端口103之间。当一片晶圆在暗盒101中完成处理之后，在等待其它晶圆处理时，将其转入晶圆表面颗粒去除模块102中。经过晶圆表面颗粒去除模块102的处理后，在将其转入承载晶圆传送盒(FOUP)的装载端口103，以便将所述晶圆载入晶圆传送盒。

根据本发明的一个实施例，图2A示出了晶圆表面颗粒去除模块200的结构。晶圆表面颗粒去除模块200包括：下部晶圆承载装置201，上部电荷分布装置202，电荷发生和控制装置203和上部表面颗粒清洗装置(未示出)。电荷发生和控制装置203包括第一开关204、第二开关205、第三开关206和电源207。其中第二开关205和电源207串联，组成的串联电路和第三开关206并联，组成的并联电路接地并且通过第一开关204与下部晶圆承载装置201相联。

当晶圆未进入晶圆表面颗粒去除模块200时，电荷发生和控制装置203中的第一开关204、第二开关205、第三开关206全部断开。然后，将晶圆传送入所述晶圆表面颗粒去除模块200的下部晶圆承载装置201，接通电荷发生和控制装置203中的第一开关204，第二开关205，由电荷发生和控制装置203在上部电荷分布装置202释放电荷，此处产生正电荷或负电荷均可，图中所示的产生正电荷的情形。接着，下部晶圆承载装置201带动晶圆沿顺时针方向(从晶圆上方俯视)转动。晶圆转动可以使得表面颗粒的吸附率提高。晶圆的转速例如但不限于为100-1000转/分钟，并且可以根据具体实施情况视晶圆表面的条件而改变。

为了防止晶圆本身携带的电荷而与上部电荷分布装置202形成放电现象，下部晶圆承载装置201能够导电并且接地。根据静电具有吸附微小颗粒的功能，晶圆的表面颗粒会被吸附到上部电荷分布装置202上面。随后，将晶圆传送出晶圆表面颗粒去除模块200，传到晶圆传送盒的装载端口。

接下来，断开模块中的第二开关205，接通模块中的第一开关204和第三开关206，上部电荷分布装置202中的电荷导出，电荷被释放后，因为没有静电的吸引，上部电荷分布装置202上面吸附的颗粒就被释放到合适的区域中，所述合适的区域包括但不限于常规的容器。完成一片晶圆的表面颗粒处理过程。

根据本发明的另一个实施例，当晶圆传送入所述晶圆表面颗粒去除模块200的下部晶圆承载装置201时，下部晶圆承载装置201也可以带动晶圆沿逆时针方向(从晶圆上方俯视)转动。图2B示出了这种情况。在图2B中的部件与图2A相同或相类似，在此不再赘述。

在图2B中，由电荷发生和控制装置203在上部电荷分布装置202释放负电荷。

根据本发明的又一个实施例，当晶圆传送入所述晶圆表面颗粒去除模块200的下部晶圆承载装置201时，下部晶圆承载装置201也可以保持静止不动。图2C示出了这种情况。在图2C中的部件与图2A相同或相类似，在此不再赘述。

当所述上部电荷分布装置202吸附的表面颗粒积累到一定量时，需要在上部表面颗粒清洗装置中对其自身做彻底的清洗。在清洗之前将电荷发生和控制装置203的电荷释放掉，即断开模块中的第二开关205，接通模块中的第一开关204和第三开关206，上部电荷分布装置202中的电荷导出，所述清洗方法可以为常规清洗方法，例如但不限于晶圆湿法清洗。

图3示出了根据本发明一个实施例的晶圆表面颗粒去除的方法流程图300。所述表面颗粒去除方法的流程为：在步骤301中，晶圆在所在站点内的处理完成，等待其他晶圆的处理。在步骤302中，一片晶圆传入所述晶圆表面颗粒去除模块的下部晶圆承载部分，下部晶圆承载部分可以带动晶圆转动，也可以保持静止。晶圆转动可以使得表面颗粒的吸附率提高。晶圆的转速例如但不限于为100-1000转/分钟，并且可以根据具体实施情况视晶圆表面的条件而改变，下部晶圆承载部分能够导电并且接地。在步骤303中，电荷发生和控制部分在上部电荷分布装置释放电荷。根据静电具有吸附微小颗粒的功能，晶圆的表面颗粒会被吸附到上部电荷分布装置上面。随后，在步骤304中，该晶圆传出晶圆表面颗粒去除模块，传到晶圆传送盒的装载端口。最后，在步骤305中，上部电荷分布装置中的电荷导出，电荷被释放后，因为没有静电的吸引，上部电荷分布装置上面吸附的颗粒就被释放到合适的区域中，所述合适的区域包括但不限于常规的容器。完成一片晶圆的表面颗粒去除过程。

优选地，所述上部电荷分布装置释放的电荷，可以是正电荷也可以是负电荷。优选地，电压大小可以根据各晶圆生产站点的特征调节。所吸附的晶圆的表面颗粒大小可达到0.05-10微米之间，某些站点中对直径0.1微米以上的表面颗粒的吸附率最高可达到95％。

本发明所述的晶圆表面颗粒去除过程，由具体处理条件决定。优选地，如果晶圆上面的表面颗粒很少或者不影响良品率时，可以忽略所述去除过程。

本发明的优点在于，所述晶圆表面颗粒去除模块集成在上述的工艺站点之中，利用了晶圆等待同盒内的其他晶圆处理的时间，使用该模块去除晶圆的表面颗粒，不会明显增加产品的生产时间，对于生产线而言，全部增加的生产时间，是仅一盒晶圆中最后一片的清洗时间。

根据由上所述的实施例处理的晶圆可应用于多种集成电路(IC)中。根据本发明的IC例如是存储器电路，如随机存取存储器(RAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、静态RAM(SRAM)、或只读存储器(ROM)等等。根据本发明的IC还可以是逻辑器件，如可编程逻辑阵列(PLA)、专用集成电路(ASIC)、合并式DRAM逻辑集成电路(掩埋式DRAM)或任意其他电路器件。根据本发明的IC芯片可用于例如用户电子产品，如个人计算机、便携式计算机、游戏机、蜂窝式电话、个人数字助理、摄像机、数码相机、手机等各种电子产品中，尤其是射频产品中。

本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

Claims

1.一种用于晶圆表面颗粒去除的方法，所述方法包括下列步骤：

a)将晶圆传入晶圆表面颗粒去除模块中；

b)由所述晶圆表面颗粒去除模块中的电荷发生和控制装置释放电荷；

c)将所述晶圆传出所述晶圆表面颗粒去除模块；

d)释放所述晶圆表面颗粒去除模块中吸附的表面颗粒。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述晶圆在传入晶圆表面颗粒去除模块的下部晶圆承载装置之前处于等待处理的状态。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述晶圆表面颗粒去除模块包含下部晶圆承载装置，用于承载需要处理的晶圆。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述晶圆表面颗粒去除模块包含所述上部电荷分布装置，用于吸附所述晶圆上的表面颗粒。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述晶圆表面颗粒去除模块包含所述电荷发生和控制装置，用于发生和控制电荷。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述晶圆表面颗粒去除模块包含还上部表面颗粒清洗装置，用于对所述上部电荷分布装置进行清洗。

7.如权利要求3所述的方法，其特征在于，在去除表面颗粒的过程中，所述下部晶圆承载装置带动晶圆沿顺时针方向转动。

8.如权利要求3所述的方法，其特征在于，在去除表面颗粒的过程中，所述下部晶圆承载装置带动晶圆沿逆时针方向转动。

9.如权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述晶圆的转速为100-1000转/分钟。

10.如权利要求3所述的方法，其特征在于，在去除表面颗粒的过程中，所述晶圆相对于所述下部晶圆承载装置静止不动。