CN103084349A

CN103084349A - 晶片清洗方法

Info

Publication number: CN103084349A
Application number: CN2011103446843A
Authority: CN
Inventors: 陈亚威; 简志宏; 张蔚
Original assignee: CSMC Technologies Corp
Current assignee: CSMC Technologies Corp
Priority date: 2011-11-03
Filing date: 2011-11-03
Publication date: 2013-05-08

Abstract

本发明实施例公开了一种晶片清洗方法，该方法包括：提供晶片，所述晶片上具有金属层间介质；将所述晶片置于旋转的转盘上；采用喷水装置将去离子水以水柱的形式喷在晶片上，且所述水柱与晶片接触的位置在距离晶片中心为第一半径的圆内，但水柱与晶片接触的位置不在晶片中心；所述第一半径小于晶片半径。采用本发明所提供的晶片清洗方法，可解决现有技术中对晶片清洗后易于在晶片中心位置处的金属层间介质上产生缺陷的问题，从而可减小器件的失效率。

Description

晶片清洗方法

技术领域

本发明涉及半导体器件制作工艺技术领域，更具体地说，涉及一种晶片清洗方法。

背景技术

半导体器件制造过程可分为前段工艺和后段工艺，前段工艺中主要在晶片上形成晶体管、电容或电阻等相应器件，后段工艺主要将前段工艺中形成的器件通过金属相连，即主要形成金属互连。在后段工艺中形成金属互连时，常需要在晶片上形成金属层以及在相邻金属层之间形成金属层间介质(InterMetal Dielectric，IMD)。

所述金属层间介质一般是在特定的腔体内通过化学气相沉积工艺而形成的，在形成金属层间介质后，所述金属层间介质上难免会残留一些因腔体污染而造成的颗粒或杂质，为了去除所述颗粒或杂质，在形成金属层间介质后常采用去离子水对晶片表面进行清洗。

参考图1，图1为采用去离子水清洗晶片过程的照片示意图，在清洗过程中，晶片被放置在特定的转盘上，并随着转盘的旋转而旋转，喷水装置将去离子水以水柱的形式喷到晶片的中心，喷到晶片中心的去离子水在晶片的旋转下迅速向四周散开，进而可将晶片表面的颗粒或杂质清洗干净。

但是，采用现有技术在对晶片进行清洗之后，晶片中心位置处常会因水柱与金属层间介质之间形成的静电荷而对金属层间介质造成缺陷，参考图2和图3，图2中示出了位于晶片中心位置处金属层间介质上的缺陷(方框所圈部分)，图3为对图2中方框所圈部分中某些缺陷的局部放大图，图中凹坑即为水柱与金属层间介质之间形成的静电荷穿过所述金属层间介质后而留下的缺陷，这些缺陷会使得金属层间介质和金属层之间产生漏电，进而导致器件失效。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种晶片清洗方法，以解决清洗后在晶片中心位置处的金属层间介质上产生缺陷的问题，进而减小器件的失效率。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种晶片清洗方法，该方法包括：

提供晶片，所述晶片上具有金属层间介质；

将所述晶片置于旋转的转盘上；

采用喷水装置将去离子水以水柱的形式喷在晶片上，且所述水柱与晶片接触的位置在距离晶片中心为第一半径的圆内，但水柱与晶片接触的位置不在晶片中心；所述第一半径小于晶片半径。

优选的，上述方法中，所述水柱与晶片接触的位置在由距离晶片中心分别为第二半径和第三半径的同心圆所构成的圆环内；其中，所述第三半径小于第二半径，所述第二半径不大于第一半径。

优选的，上述方法中，所述第三半径为0.4cm，所述第二半径为0.6cm。

优选的，上述方法中，所述水柱与晶片表面所成的角度小于90度。

优选的，上述方法中，所述水柱与晶片表面所成的角度为60度。

优选的，上述方法中，所述晶片的旋转速度为1000转/分钟。

优选的，上述方法中，对晶片进行清洗的时间为40秒。

优选的，上述方法中，所述喷水装置包括喷水管及与设置在喷水管上的喷嘴；所述去离子水从喷水装置的喷嘴被以水柱的形式喷到晶片上。

从上述技术方案可以看出，本发明所提供的晶片清洗方法包括：提供晶片，所述晶片上具有金属层间介质；将所述晶片置于旋转的转盘上；采用喷水装置将去离子水以水柱的形式喷在晶片上，且所述水柱与晶片接触的位置在距离晶片中心为第一半径的圆内，但水柱与晶片接触的位置不在晶片中心；所述第一半径小于晶片半径。由于水柱与晶片接触的位置在距离晶片中心为第一半径的圆内，但不在晶片中心，又由于晶片在清洗过程中是旋转的，因此，水柱与晶片上的金属层间介质之间产生的静电荷不会处于晶片上某一特定的位置，从而不会因静电荷的积累而导致晶片上某一特定位置(例如晶片中心)处产生缺陷，故采用本发明所提供的清洗方法可解决现有技术中在清洗后易于在晶片中心位置处的金属层间介质上产生缺陷的问题，从而可减小器件的失效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中采用去离子水清洗晶片过程的照片示意图；

图2为采用现有工艺对晶片进行清洗后晶片上的缺陷示意图；

图3为图2中方框所圈部分中某些缺陷的局部放大图；

图4为本发明实施例所提供的一种晶片清洗方法的流程示意图；

图5为采用本发明所提供的方法对晶片进行清洗时的照片示意图；

图6为本发明实施例所提供的晶片清洗过程中水柱被喷到晶片上的位置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

正如背景技术部分所述，现有技术中在对晶片进行清洗过程中，常通过喷水装置将去离子水喷到晶片的中心，被喷到晶片中心的去离子水在晶片的旋转下迅速由晶片中心向四周散开，进而对晶片表面进行清洗。但清洗后常会在晶片中心的金属层间介质上造成缺陷。

发明人研究发现：现有技术中之所以将去离子水喷到晶片的中心，是为了使得所述去离子水能够从晶片中心均匀地向四周散开，进而可对晶片表面进行均匀清洗。但由此产生的严重问题为：当去离子水以水柱的形式被喷到晶片上时，所述水柱会与晶片上水柱所接触到的金属层间介质之间产生静电荷，虽然清洗过程中晶片不断旋转，但是晶片中心位置却没有发生变化，从而使得被喷到晶片上的水柱与晶片上金属层间介质之间的接触位置没有发生变化，因此，所述水柱与晶片中心位置处的金属层间介质之间产生的静电荷将不断累积，当所述静电荷累积到一定程度时，其将会穿透所述晶片中心位置处的金属层间介质，进而在晶片中心位置处的金属层间介质上产生缺陷。

为了解决清洗后晶片中心位置处的金属层间介质上产生缺陷的问题，本发明提出了一种晶片清洗方法，该方法在清洗过程中使由喷水装置所产生的水柱不被喷到晶片的中心，而是喷到晶片上中心以外的区域，这样随着晶片的旋转，水柱与晶片上的金属层间介质之间的接触位置将不再是一个固定的点，而是一个圆，该圆上的点在与所述水柱接触的过程中均会产生静电荷，但这些静电荷不会被累积到一起，从而可避免因静电荷累积而导致在金属层间介质上产生缺陷的问题。采用此方法虽然对清洗过程中的均匀性会有一定的影响，但通过增加清洗时间同样可以将晶片表面的颗粒或杂质清洗干净，重要的是，采用此方法可避免在晶片上的金属层间介质上形成缺陷，进而可减小器件的失效率。

下面结合附图详细描述本发明所提供的晶片清洗方法。

参考图4，图4为本发明实施例所提供的一种晶片清洗方法的流程示意图，该方法具体包括如下步骤：

步骤S1：提供晶片，所述晶片上具有金属层间介质。

晶片，也可称衬底(一般为硅衬底)，在半导体器件制造过程中，首先在晶片上形成了晶体管、电容或电阻等相应器件，之后在所述相应器件上形成了金属层，并在金属层上形成了金属层间介质(一般为氧化硅)。

步骤S2：将所述晶片置于旋转的转盘上。

步骤S3：采用喷水装置将去离子水以水柱的形式喷在晶片上，且所述水柱与晶片接触的位置在距离晶片中心为第一半径的圆内，但水柱与晶片接触的位置不在晶片中心；所述第一半径小于晶片半径。

所述喷水装置包括与水源相连的喷水管(或称喷枪)，所述喷水管上设置有喷嘴，水源中的去离子水沿喷水管并经喷嘴以水柱的形式被喷到晶片上，参考图5，所述水柱被喷到晶片上的位置不再是传统工艺中的晶片中心，而是在偏离晶片中心的位置上，即：所述水柱与晶片接触的位置在距离晶片中心为第一半径的圆内，但水柱与晶片接触的位置不在晶片中心；所述第一半径小于晶片半径。

由喷水装置将水柱喷到晶片上时，由于水柱与晶片的接触点不是晶片中心，因此，随着晶片的转动，水柱与晶片的接触点也在变化，但这些变化的接触点能够构成一个以晶片中心为圆心的圆，这些接触点处的金属层间介质在与所述水柱接触的时候均会产生静电荷，但由于这些点是分立的，因此，所产生的静电荷不会被积累在一处，从而避免了因静电荷积累而造成的金属层间介质上的缺陷。

一般情况下，所述晶片直径为20cm。考虑到晶片在转动过程中，其上点的线速度不尽相同，越是靠近晶片边缘的点，其线速度越小，因此，如果水柱与晶片的接触位置越靠近晶片边缘，则所喷的去离子水将越容易扩散至晶片边缘，而不易于扩散到晶片中心，这就使得去离子水扩散到晶片表面的量不均匀，且使得清洗效率降低。因此，在具体实施过程中，应尽量避免使水柱与晶片表面的接触位置靠近晶片边缘，而是应该在靠近晶片中心的位置处，这样，才会提高清洗的效率及均匀性。

考虑到水柱与晶片的接触位置在距离晶片中心较近时，这些接触点所构成的圆的周长较短，这就使静电荷将汇聚在一个较小的区域内，从而也不易于静电荷的释放，因此，较优的方案，可以使得所述水柱与晶片的接触位置在距离晶片中心相对较远的位置处。

参考图6，图6中示出了晶片半径R₀，距离晶片中心为第二半径R₁的圆与距离晶片中心为第三半径R₂的圆为同心圆，在这两个同心圆所构成的圆环内，就是本发明所提供的较优的水柱与晶片上的接触位置。所述第三半径R₂小于第二半径R₁。所述第三半径R₂可限制水柱与晶片的接触位置过于接近晶片中心，所述第二半径R₁又可限制水柱与晶片的接触位置远离晶片中心，因此，使水柱被喷到晶片上这两个同心圆所构成的圆环内时，不仅可解决在晶片中心处的金属层间介质上所产生的缺陷问题，而且还可以尽可能地提高清洗效率及清洗均匀性。

本发明所提供的晶片清洗方法，在清洗过程中，所述水柱应该是以一定的倾斜角度而被喷到晶片上的，即：所述水柱与晶片表面所成的角度小于90度。较优的，可以控制所述水柱与晶片表面所成的角度为60度。所述水柱以倾斜的角度被喷到晶片上，利于晶片的金属层间介质上颗粒或杂质的清洗。

在清洗过程中，所述晶片的旋转速度为1000转/分钟。

本发明实施例中设置所述第三半径R₂为0.4cm，第二半径R₁为0.6cm，且控制清洗时间为40s。对晶片清洗完成后，检测晶片中心位置处金属层间介质上的缺陷个数，结果发现：晶片中心位置处金属层间介质上的缺陷个数为0，而采用现有工艺对晶片进行清洗后，晶片中心位置处的金属层间介质上的缺陷个数在100～200之间。

综上可知，本发明所提供的晶片清洗方法，在清洗过程中，使水柱与晶片接触的位置不在晶片中心，而是在靠近晶片中心的一个圆环区域内，从而可避免在晶片中心位置处的金属层间介质上产生缺陷，进而可减小器件的失效率。而且，使水柱与晶片接触的位置在靠近晶片中心位置处，而非在靠近晶片边缘位置处，这样可以提高清洗的效率及均匀性。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种晶片清洗方法，其特征在于，包括：

提供晶片，所述晶片上具有金属层间介质；

将所述晶片置于旋转的转盘上；

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述水柱与晶片接触的位置在由距离晶片中心分别为第二半径和第三半径的同心圆所构成的圆环内；其中，所述第三半径小于第二半径，所述第二半径不大于第一半径。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第三半径为0.4cm，所述第二半径为0.6cm。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述水柱与晶片表面所成的角度小于90度。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述水柱与晶片表面所成的角度为60度。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述晶片的旋转速度为1000转/分钟。

7.根据权利要求1～6任一项所述的方法，其特征在于，对晶片进行清洗的时间为40秒。

8.根据权利要求1～6任一项所述的方法，其特征在于，所述喷水装置包括喷水管及与设置在喷水管上的喷嘴；所述去离子水从喷水装置的喷嘴被以水柱的形式喷到晶片上。