CN102592965A

CN102592965A - 半导体工艺中的清洗方法

Info

Publication number: CN102592965A
Application number: CN2011100034521A
Authority: CN
Inventors: 蔡宗洵
Original assignee: United Microelectronics Corp
Current assignee: United Microelectronics Corp
Priority date: 2011-01-10
Filing date: 2011-01-10
Publication date: 2012-07-18

Abstract

一种半导体工艺中的清洗方法，此清洗方法包括下述步骤：首先提供半导体基板。提供水雾持续第一期间以对半导体基板进行清洗。同时于第一期间的起始点或起始点之前，在基板上形成水膜，并维持此水膜，时间长度持续约第二期间，并且使第二期间与第一期间至少部分重叠，用来缓冲水雾所带来的影响。通过同步地提供水雾与水膜来提升半导体基板表面静电移除效果，避免对半导体晶片上电路图案的损伤。

Description

半导体工艺中的清洗方法

技术领域

本发明涉及一种半导体工艺中的清洗方法，且特别是涉及一种改善静电堆积的半导体工艺中的清洗方法。

背景技术

半导体工艺中所产生的静电以及工艺所产生的污染物粒子及金属污染物不但会吸附于半导体晶片表面造成污染，而且更会引发电荷大量累积，破坏元件图案使其变形，甚至有因快速放电而点燃有机溶液引起火花或爆炸的危险。因此，半导体的每一个工艺，通常都需要清洗步骤，晶片经过清洗后可去除因工艺所产生的粒子及金属的污染物，进而使完成的集成电路良率提高。

然而，传统以清水冲洗的清洗方式，对于先进工艺的晶片表面冲击过大，容易造成元件图案的损坏。因此必须改采用水雾来清洗晶片表面。图1为根据已知的半导体晶片工艺步骤所绘示的水雾清洗步骤的示意图。已知的水雾清洗方法主要是利用喷嘴102混合氮气喷出水雾104来清洗半导体表面106。

然而，在与晶片半导体表面106接触瞬间，喷出的水雾104易引发先前工艺中累积的电荷108产生类似火山爆发的静电荷喷发现象，造成半导体晶片上集成电路图案的损伤和变形。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的就是在提供一种半导体工艺中的清洗方法，其改善了静电堆积的问题。

本发明提出一种半导体工艺中的清洗方法，此清洗方法包括下述步骤：首先提供半导体基板。提供水雾持续第一期间以对半导体基板进行清洗。同时于第一期间的起始点或起始点之前，在基板上形成水膜，并维持此水膜，时间长度持续约第二期间，并且使第二期间与第一期间至少部分重叠，用来缓冲水雾所带来的影响。

在本发明的实施例中，上述半导体基板可为晶片。

在本发明的实施例中，上述半导体基板可为旋转式半导体基板，此旋转式半导体基板的转速可为2000～30rpm。

在本发明的实施例中，清洗半导体基板的途径可为自距离半导体基板中心15毫米(mm)处开始，在半导体基板中心与距离半导体基板边缘3毫米处(mm)之间来回清洗。

在本发明的实施例中，上述水雾由氮气源雾化第一去离子水形成。

在本发明的实施例中，上述氮气源的流量可为5～100公升/分(l/min)。

在本发明的实施例中，上述形成水雾的第一去离子水流量可为10～300毫升/分(ml/min)。

在本发明的实施例中，上述水膜可由第二去离子水覆盖于半导体基板所形成。

在本发明的实施例中，上述水膜中还包括低电阻气体溶于水膜之中。

在本发明的实施例中，上述低电阻气体可为二氧化碳。

在本发明的实施例中，上述形成水膜的第二去离子水流量可为1500毫升/分(ml/min)。

在本发明的实施例中，上述形成该水膜的第二去离子水流量可随时间递减。

在本发明的实施例中，上述形成水膜的第二去离子水流量大于形成水雾的第一去离子水流量。

在本发明的实施例中，上述水雾的喷出点和水膜的喷出点之间距离小于3厘米。

在本发明的实施例中，上述第二期间可为20微秒(μsecond)～200秒。

在本发明的实施例中，上述第二期间实质小于第一期间。

在本发明的实施例中，上述第二期间与第一期间同步。

在本发明的实施例中，上述第一期间之前还包括进行化学清洗过程。

本发明提出的半导体工艺中的清洗方法，是于第一期间喷出水雾来清洗半导体基板，同时于此第一期间起始点或之前，在半导体上形成水膜，并维持此水膜，时间长度持续约第二期间，并且使第二期间与第一期间至少部分重叠，用来缓冲水雾所带来的影响，进而避免半导体表面出现静电爆炸现象，降低对半导体晶片上图案的损伤。

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根据已知的半导体晶片在工艺步骤，绘示进行水雾清洗步骤的清洗方法示意图。

图2根据本发明的实施例绘示半导体工艺的清洗方法示意图。

附图标记说明

102、202：水雾喷嘴 104、208：水雾

106、206：半导体基板 108、212：静电荷

204：流体喷嘴 210：水膜

具体实施方式

在半导体工艺中化学清洗可有效地去除在芯片表面的各式污染源，常用的化学清洗过程包括标准化的第一步清洗(Standard Clean 1)与标准化的第二步清洗(Standard Clean 2)。标准化的第一步清洗主要应用弱碱微蚀刻晶片表层，将附着于晶片表面的微粒子去除，同时也去除部分有机污染物和金属离子。而标准化的第二步清洗，则主要应用于金属离子的去除。

于化学清洗后，为移除化学洗洗过程所利用的化学品或是累积的静电荷，须以去离子水进行清洗过程，但已知的清洗方法以水雾清洗晶片表面的接触瞬间，喷出的水雾易使先前累积的静电荷产生类似火山爆发的喷发现象，造成半导体晶片上集成电路图案的损伤和变形。于是本发明提出一种半导体工艺中的清洗方法，避免了静电荷产生喷发的问题。

图2为本发明的实施例中半导体工艺中的水雾清洗方法示意图。请参照图2，在本实施例中使用水雾喷嘴202和流体喷嘴204来进行半导体工艺中的清洗，首先提供半导体基板206，使其旋转。其中，半导体基板206可为晶片，而晶片的旋转转速约为2000～30转(rpm)。

控制水雾喷嘴202喷出水雾208，持续第一期间以清洗半导体基板206，其中水雾喷嘴202中包含氮气源，其流量约为5～100公升/分，此氮气源可使第一去离子水雾化形成水雾，而第一去离子水的流量约为10～300毫升/分，将水雾喷向半导体基板206表面偏离其几何中心一小段距离的位置上。在本实施例中，水雾喷嘴202的位置可自半导体基板206上距几何中心15毫米(mm)处开始清洗，经过晶片中心处，再移往距晶片圆周边缘3毫米(mm)处，并在上述空间中来回清洗。

使用水雾208清洁晶片表面的优点为，一方面可去除之前化学清洗和前工艺附着在半导体基板表面的粒子、粉尘以及金属污染，另一方面又可避免洗剂以水柱的方式喷向半导体基板206表面，挟带太大冲击力造成半导体基板206表面上已形成的电路图案损毁。

但若单独使用水雾喷嘴202清洗半导体基板206，水雾208在开始接触半导体基板206的几毫秒内，会引起来自于前一工艺或前一化学清洗所累积的静电荷212，产生类似火山爆发的静电荷212喷发，易使半导体基板206表面的电路图案损伤变形。因此本发明的实施例，即是控制流体喷嘴204，当水雾喷嘴202开始喷出水雾208的第一期间的起始点或第一期间起始点之前，在半导体基板206上，以第二去离子水形成水膜210，利用流体喷嘴204喷出，并使形成水膜210的第二去离子水保持一定流量，且时间长度持续约第二期间，此第二期间约为20微秒～200秒。其中，第二期间会与水雾喷嘴202开始喷出水雾208的第一期间的起始点重叠。

详细来说，形成上述水膜的目的在于，使之前化学清洗和前工艺所产生的静电荷212随着水膜的生成而移除，故静电荷212不会持续累积，避免当水雾208喷向半导体基板206表面时引起静电荷212的喷发而爆炸，造成其上电路图案的损伤、变形。也就是说，当水雾208开始接触半导体基板206时，水膜210即必须与水雾208同时存在。

又由于，累积在半导体基板206表面的大部分静电，可能从水雾208接触半导体基板206的第一期间起始点开始的20微秒至数秒钟内，即被水膜210所移除。因此，维持水膜210的第二期间只要能够与水雾208接触半导体基板206的第一期间起始点重叠，即可防止类似火山爆发的静电荷212喷发。因此，维持水膜210的第二期间可以较水雾208持续喷出的第一期间短；可以较第一期间长；也可以和水雾208持续喷出的第一期间一样长。在本实施例之中，第二期间与第一期间同步。

另外，值得注意的是，当水雾喷嘴202单位时间喷出的水流速较大时，代表水雾喷嘴202喷出的水体积较多、水深较高，相对地粒子清洗能力会变差，会使半导体基板206表面粒子移除速率下降。故为了要使粒子移除速率不致下降，同时也不使前一工艺或前一化学清洗所累积的静电荷212在半导体基板206产生类似火山爆发的静电荷212喷发。优选的方式是，维持水雾喷嘴202喷出水雾208的起始流速，并在水雾喷嘴202喷出水雾208的第一期间，即同时控制流体喷嘴204，在半导体基板206表面形成水膜210。除此之外，也可以在水雾208接触半导体基板206的第一期间起始点开始的数秒钟之后，逐渐降低水雾喷嘴202喷出水雾208的流量，或逐渐降低由流体喷嘴204流出的第二去离子水的流量，以让水膜210的厚度自第一期间的起始点开始，慢慢随着时间逐渐递减，以达到增进水雾208移除粒子能力的效果。

在本实施例中，水雾喷嘴202和流体喷嘴204彼此相距的距离约小于3厘米，在本实施例中，此距离约为18～20毫米(mm)；而水膜210是由流体喷嘴204所喷出的去离子水所形成。其中，水膜210的体积实质大于水雾喷嘴202所喷出水雾208的总体积。在水膜210的润洗保护下，静电荷212会被水膜210牵引带离，而不会引起静电荷212在半导体基板表面206形成爆发。

且为降低电荷累积引发爆炸的情况，流体喷嘴204所喷出水中，还包含加入低电阻气体使其溶于此水膜210之中。加入低电阻气体的目的，是在使静电荷212更容易随着流动的水膜210离开，不致堆积，减少静电荷212在半导体基板206产生类似火山爆发的静电荷212喷发，降低对其表面电路图案的损伤。在本实施例中，流体喷嘴204是采用去离子水，再加入低电阻气体，例如二氧化碳使其溶于此水膜210之中，利用低电阻气体可使静电荷212更容易被移除。

综上所述，本发明提出的半导体工艺中的清洗方法，是在水雾喷嘴喷出水雾清洗此半导体基板的第一期间的起始点或起始点之前，控制流体喷嘴于半导体表面上形成水膜，并维持此水膜，时间长度持续约第二期间，并且使第二期间与第一期间至少部分重叠，用来缓冲水雾所带来的影响，通过此水膜带走静电荷，改善半导体静电荷堆积的问题，进而避免引起其表面静电爆炸现象，降低对半导体晶片上图案的损伤。

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，任何本领域一般技术人员，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权利要求所界定为准。

Claims

1.一种半导体工艺中的清洗方法，包括：

提供半导体基板；

提供水雾持续第一期间，以对该半导体基板进行清洗；以及

于该第一期间的起始点或之前，在该基板上形成水膜，并维持该水膜达第二期间，用来缓冲该水雾，其中该第二期间与该第一期间至少部分重叠。

2.如权利要求1所述的半导体的制造方法，其中该半导体基板为晶片。

3.如权利要求1所述的半导体的制造方法，其中该半导体基板为旋转式半导体基板，该旋转式半导体基板的转速为2000～30rpm。

4.如权利要求1所述的半导体的制造方法，其中清洗该半导体基板的途径为自距离该半导体基板中心15毫米处开始，在该半导体基板中心与距离该半导体基板边缘3毫米处之间来回清洗。

5.如权利要求1所述的半导体的制造方法，其中该水雾由氮气源雾化第一去离子水形成。

6.如权利要求5所述的半导体的制造方法，其中该氮气源的流量为5～100公升/分。

7.如权利要求5所述的半导体的制造方法，其中形成该水雾的该第一去离子水流量为10～300毫升/分。

8.如权利要求5所述的半导体的制造方法，其中该水膜是由第二去离子水覆盖于该半导体基板所形成。

9.如权利要求1所述的半导体的制造方法，其中该水膜中还包括低电阻气体溶于该水膜之中。

10.如权利要求9所述的半导体的制造方法，其中该低电阻气体为二氧化碳。

11.如权利要求8所述的半导体的制造方法，其中形成该水膜的该第二去离子水流量为1500毫升/分。

12.如权利要求8所述的半导体的制造方法，其中形成该水膜的该第二去离子水流量可随时间递减。

13.如权利要求8所述的半导体的制造方法，其中形成该水膜的该第二去离子水流量大于形成该水雾的该第一去离子水流量。

14.如权利要求8所述的半导体的制造方法，其中该水雾的喷出点和该水膜的喷出点之间距离小于3厘米。

15.如权利要求1所述的半导体的制造方法，其中该第二期间为20微秒～200秒。

16.如权利要求1所述的半导体的制造方法，其中该第二期间小于该第一期间。

17.如权利要求1所述的半导体的制造方法，其中该第二期间与该第一期间同步。

18.如权利要求1所述的半导体的制造方法，其中于该第一期间之前还包括进行化学清洗过程。