CN103915314B - 晶圆边缘清洗方法 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示了一种晶圆边缘清洗方法,该方法包括:令晶圆进行第一旋转,向所述晶圆边缘喷洒第一反应液;令所述晶圆进行第二旋转,向所述晶圆边缘喷洒第二反应液;以及用去离子水冲洗所述晶圆。采用本发明晶圆边缘清洗方法对所述晶圆边缘进行清洗,可以减少或去除现有技术中由于清洗晶圆边缘而形成的缺陷,从而提高良率。
Description
技术领域
本发明涉及集成电路制造领域,特别是涉及一种晶圆边缘清洗方法。
背景技术
在半导体制造的后段工艺中,镀铜工艺是最重要的步骤之一。镀铜工艺的步骤主要是先在整个晶圆(Wafer)的衬底表面镀一层铜籽层(Cu Seed),然后在所述铜籽层上进行电镀铜(ECP)工艺,由于电镀铜工艺的特性,在电镀铜工艺后,所述晶圆形成如图1和图2所示的结构,其中,图1为现有技术中进行电镀铜工艺后的晶圆结构的示意图,图2为图1沿剖开线A-A’的剖面图。所述衬底100的第一区101和第二区102位于晶圆边缘(Wafer Edge),所述衬底100的第一区101和第二区102的高度低于所述第三区103的高度,所述衬底100的第一区101位于所述衬底100的最外侧,所述第一区101的宽度大约为1mm~3mm,所述第一区101上仅具有铜籽层110;所述衬底100的第二区102位于所述第一区101的内侧,所述第二区102的宽度大约为1mm~3mm,所述第二区102上具有自下至上依次层叠的铜籽层110和过渡层120;所述衬底100的第三区103位于所述第二区102的内部,所述第三区103上具有自下至上依次层叠的铜籽层110和镀铜层130,所述第三区103内具有器件,所以所述第三区103的所述衬底100内具有若干凹槽105,所述镀铜层130在所述凹槽105内形成铜槽131。其中,过渡层120在电镀铜工艺中形成,其材料和镀铜层130的材料一样。
以下结合图3和图4a-图4c具体说明现有技术中晶圆边缘清洗方法,其中图3为图2中B区域的放大图。由图3可以看出,整个所述衬底100表面均被所述铜籽层110覆盖,在所述第二区102的衬底100上刚还具有过渡层120。由于在晶圆边缘具有用于作为标记的记号(Mark,记录每片晶圆的ID),所述记号160位于所述第一区101和第二区102处,所述记号160被所述铜籽层110和所述过渡层120覆盖,所以在电镀铜工艺后,化学机械抛光(CMP)之前,需要对晶圆边缘进行清洗,以露出所述记号160,保证后续工艺正常进行。
现有技术采用一步清洗法,即对晶圆边缘喷洒一次反应液并旋转所述晶圆,以去除所述第一区101上的所述铜籽层110,以及所述第二区102上的所述铜籽层110和所述过渡层120,以露出所述记号160。但由于所述晶圆旋转会使所述反应液旋转到所述第二区102边缘的所述第三区103上,在所述第三区103靠近所述第二区102的位置形成第四区104,所述第四区104上的镀铜层130与所述反应液发生反应以消耗部分所述镀铜层130。由于所述反应液与所述镀铜层130接触的时间较长,所述反应液与所述镀铜层130的反应不均匀,当所述第四区104内具有所述凹槽105时,使得所述反应液会进一步的和所述凹槽105内的所述铜槽131反应,以在所述铜槽131内形成孔洞132,如图4a所示。接着进行CMP工艺,将多余的所述镀铜层130所述铜籽层110去除,形成如图4b所示的结构,由于所述孔洞132的存在,在CMP工艺后,会使得所述铜槽131内具有所述孔洞132留下的凹点133,形成如图4c所示的缺陷,图4c为所述缺陷的扫描电子显微镜的图片。
因此,如何提供一种晶圆边缘清洗方法,减少或去除现有技术中由于清洗晶圆边缘而形成的缺陷,已成为本领域技术人员需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于,提供一种晶圆边缘清洗方法,可以减少或去除现有技术中由于清洗晶圆边缘而形成的缺陷。
为解决上述技术问题,本发明提供一种掩膜板固化处理方法,包括:
令晶圆进行第一旋转,从所述晶圆边缘上方向所述晶圆边缘喷洒第一反应液;
令所述晶圆进行第二旋转,从所述晶圆边缘上方向所述晶圆边缘喷洒第二反应液;以及
用去离子水冲洗所述晶圆。
进一步的,所述第一反应液的流速大于所述第二反应液的流速。
进一步的,所述第一反应液的流速为0.6ml/s~0.8ml/s。
进一步的,所述第二反应液的流速为0.1ml/s~0.3ml/s。
进一步的,在令晶圆进行第一旋转步骤之前,还包括:用去离子水对所述晶圆进行预冲洗。
进一步的,在令晶圆进行第一旋转步骤和令所述晶圆进行第二旋转步骤之间,还包括:用去离子水对所述晶圆进行间隔冲洗。
进一步的,在用去离子水冲洗所述晶圆步骤之后,还包括:令所述晶圆进行干燥旋转,所述干燥旋转的转速为1500rmp~3000rmp。
进一步的,所述第一反应液为双氧水以及硫酸的混合溶液。
进一步的,所述第二反应液为双氧水以及硫酸的混合溶液。
进一步的,所述第一旋转的转速为400rmp~600rmp。
进一步的,所述第二旋转的转速为400rmp~600rmp。
进一步的,所述晶圆边缘清洗方法用于:对所述晶圆进行镀铜工艺后,对所述晶圆边缘的清洗。
与现有技术相比,本发明提供的晶圆边缘清洗方法具有以下优点:
1、本发明提供的晶圆边缘清洗方法,令晶圆进行第一旋转,从所述晶圆边缘上方向所述晶圆边缘喷洒第一反应液,再令所述晶圆进行第二旋转,从所述晶圆边缘上方向所述晶圆边缘喷洒第二反应液,与现有技术相比,本发明采用分步的方法对所述晶圆边缘进行清洗,由此可以减少每一步中所述镀铜层与所述第一反应液或所述第二反应液的反应程度,从而减缓所述镀铜层的反应速率,使所述镀铜层的反应的均匀性提高,减少或避免在所述铜槽中形成所述孔洞,从而进一步的减少或避免在CMP工艺后,在所述铜槽内形成所述孔洞,提高良率。
2、本发明提供的晶圆边缘清洗方法,在令晶圆进行第一旋转步骤和令所述晶圆进行第二旋转步骤之间,用去离子水对所述晶圆进行间隔冲洗,清除所述晶圆表面残留的所述第一反应液,从而使得在令晶圆进行第一旋转步骤和令所述晶圆进行第二旋转步骤之间具有一反应的间隔,可以进一步的防止所述镀铜层的铜反应的过快,避免在所述铜槽内形成孔洞。
附图说明
图1为现有技术中进行电镀铜工艺后的晶圆结构的示意图;
图2为图1沿剖开线A-A’的剖面图;
图3为图2中B区域的放大图;
图4a-图4c为现有技术中晶圆边缘清洗方法形成缺陷的原理图;
图5为本发明一实施例中晶圆边缘清洗方法的流程图;
图6a-图6c为本发明一实施例中晶圆边缘清洗方法的示意图;
图7为本发明一实施例中晶圆边缘清洗方法与现有技术中晶圆边缘清洗方法的结果对比图;
图8为采用本发明一实施例中晶圆边缘清洗方法经CMP后晶圆的光学照片。
具体实施方式
下面将结合示意图对本发明的晶圆边缘清洗方法进行更详细的描述,其中表示了本发明的优选实施例,应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明,而仍然实现本发明的有利效果。因此,下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道,而并不作为对本发明的限制。
为了清楚,不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中,不详细描述公知的功能和结构,因为它们会使本发明由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开发中,必须做出大量实施细节以实现开发者的特定目标,例如按照有关系统或有关商业的限制,由一个实施例改变为另一个实施例。另外,应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的,但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。
在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书,本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是,附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例,仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
本发明的核心思想在于,提供一种晶圆边缘清洗方法,分步对所述晶圆边缘进行清洗,以提高清洗反应的均匀性,从而减少或避免缺陷的产生。
结合核心思想本发明的晶圆边缘清洗方法,包括以下步骤:
步骤S01,令晶圆进行第一旋转,向所述晶圆边缘喷洒第一反应液;
步骤S02,令所述晶圆进行第二旋转,向所述晶圆边缘喷洒第二反应液;
步骤S03,用去离子水冲洗所述晶圆。
以下请参考图5和图6a-图6c详细说明本发明的晶圆边缘清洗方法的具体过程,其中,图5为本发明一实施例中晶圆边缘清洗方法的流程图,图6a-图6c为本发明一实施例中晶圆边缘清洗方法的示意图。
在本实施例中,所述晶圆边缘清洗方法用于对所述晶圆进行电镀铜工艺后,对所述晶圆边缘的清洗,所以,需要提供如图1-图3所示的晶圆。
在进行步骤S01之前,较佳的,用去离子水对所述晶圆进行预冲洗,洗去所述晶圆表面由于电镀铜工艺而残留的硫酸铜,避免残留的硫酸铜对步骤S01和步骤S02的清洗反应造成影响。
接着,进行步骤S01,令晶圆进行第一旋转,向所述晶圆边缘喷洒第一反应液,如图6a所示。由于本实施例中,所述晶圆为进行电镀铜工艺后的晶圆,此时通常是利用电镀铜设备对所述晶圆进行清洗,即,利用该电镀铜设备在所述晶圆的衬底100上电镀铜后,再利用该设备的样品台带动其上吸附的晶圆进行第一旋转,向所述晶圆边缘喷洒第一反应液,在本实施例中,具有刻蚀图形的晶圆的正面向上放置,向正面的所述晶圆边缘喷洒第一反应液。
较佳的,在本实施例中,所述第一反应液的流速大于所述第二反应液的流速,由于所述第一反应液的流速较大,使得在步骤S01中,所述第一反应液在所述晶圆表面停留的时间较短,所以所述第一反应液与所述晶圆边缘表面的铜的第一反应较慢,第一反应速率均匀。优选的,所述第一反应液的流速为0.6ml/s~0.8ml/s,如0.7ml/s等,能较好的保证第一反应速率的均匀性,并控制第一反应速率不至于太慢。
在本步骤S01中,所述第一反应液会与所述过渡层120、所述第一区101的铜籽层110和所述第四区104的镀铜层130反应,由于所述铜籽层110很薄,所以所述第一区101的铜籽层110很容易即被清洗掉,露出所述第一区101的衬底100,并露出部分所述记号160。由于所述晶圆旋转,所以,所述第一反应液在离心力的作用下,在所述第一区101、第二区102和第四区104内流动,由于反应时间较短,所以所述第一反应液仅与部分所述过渡层120和所述第四区104的镀铜层130反应,形成如图6b所示的结构,位于所述第二区102的所述记号160并没有完全露出。由于所述第一反应液的流速较大,第一反应较慢,第一反应速率均匀,不会在所述铜槽131内形成孔洞132。
其中,所述第一反应液为可以与金属铜反应的化学液体,较佳的,所述第一反应液为双氧水以及硫酸的混合溶液,双氧水以及硫酸的混合溶液与铜的反应速率适中,并且反应的均匀性好,容易控制,形成的反应物为液体,容易清除。但所述第一反应液并不限于双氧水以及硫酸的混合溶液,如所述第一反应液为硝酸或双氧水与硫酸的混合溶液等,只要能与铜的反应,亦在本发明的思想范围之内。较佳的,所述第一旋转的转速为400rmp~600rmp(转每秒),可以控制所述反应液。其中,步骤S01的时间不做具体的限制,根据具体的工艺的不同而不同,如所述过渡层120和所述铜籽层110较厚,则步骤S01的时间较长,步骤S01的时间可以设置10秒到90秒,如20秒,30秒,60秒。
较佳的,在步骤S01和步骤S02之间,停止第一旋转和喷洒第一反应液,进行用去离子水对所述晶圆进行间隔冲洗,清除所述晶圆表面残留的所述第一反应液,从而使得在步骤S01和步骤S02之间具有一反应的间隔,可以进一步的防止所述镀铜层130的铜反应的过快,避免在所述铜槽131内形成孔洞132。
然后,进行步骤S02,令所述晶圆进行第二旋转,向所述晶圆边缘喷洒第二反应液。在本实施例中,所述第一反应液的流速大于所述第二反应液的流速,所以,所述第二反应液与所述晶圆边缘表面的铜的第二反应较快,可以进一步地去除所述过渡层120和所述第二区102上的铜籽层110,以使得所述记号160全部露出,同时,所述第二反应液与部分所述镀铜层130反应形成所述第四区104,形成如图6c所示的结构,所述第二区102上还剩余部分所述过渡层120和所述铜籽层110,但并不限于如图6c所示的结构,如所述第二区102上的所述过渡层120和所述铜籽层110全部被去除,只要能使得所述记号160全部露出,亦在本发明的思想范围之内。其中,所述第四区104的大小不做具体的限制,由所述第二旋转的转速和所述第二反应液的流速决定。
较佳的,所述第二反应液的流速为0.1ml/s~0.3ml/s,如0.7ml/s等,能较好的保证第二反应速率的均匀性,并控制第二反应速率不至于太快而在所述铜槽131内形成孔洞132。由于在步骤S01中,所述第一反应液已经去除了所述第一区101的铜籽层110和部分所述过渡层120,所以,步骤S02不会因为反应时间太久而在所述铜槽131内形成孔洞132。
其中,所述第二反应液为可以与金属铜反应的化学液体,较佳的,所述第二反应液为双氧水以及硫酸的混合溶液,双氧水以及硫酸的混合溶液与铜的反应速率适中,并且反应的均匀性好,容易控制,形成的反应物为液体,容易清除。但所述第二反应液并不限于双氧水以及硫酸的混合溶液,如所述第二反应液为硝酸或双氧水与硫酸的混合溶液等,只要能与铜的反应,亦在本发明的思想范围之内。较佳的,所述第二旋转的转速为400rmp~600rmp(转每秒),可以控制所述反应液。其中,步骤S02的时间不做具体的限制,根据具体的工艺的不同而不同,如所述过渡层120和所述铜籽层110较厚,则步骤S02的时间较长,步骤S02的时间可以设置10秒到90秒,如20秒,30秒,60秒。
随后,进行步骤S03,停止第二旋转和喷洒第二反应液,用去离子水冲洗所述晶圆,去除所述晶圆表面残留的所述第二反应液。
较佳的,在步骤S03之后,令所述晶圆进行干燥旋转,所述干燥旋转为快速旋转,所述干燥旋转的转速为1500rmp~3000rmp,以将所述晶圆表面的去离子水去除,使所述晶圆快速干燥,有利于提高所述晶圆的稳定性。
图7为本发明一实施例中晶圆边缘清洗方法与现有技术中晶圆边缘清洗方法的结果对比图,在图7中,横坐标代表晶圆的标号,纵坐标代表缺陷密度,纵坐标的单位为个/每平方厘米,横坐标中a点以左的晶圆采用现有技术中晶圆边缘清洗方法进行清洗,横坐标中a点以右的晶圆采用本实施例中晶圆边缘清洗方法进行清洗,由图7可以看出,采用现有技术中晶圆边缘清洗方法进行清洗的晶圆的缺陷密度平均为1.1个/每平方厘米,而采用本实施例中晶圆边缘清洗方法进行清洗的晶圆的缺陷密度平均为0.1个/每平方厘米,可见本实施例中晶圆边缘清洗方法很好的较少甚至去除了现有技术中由于清洗晶圆边缘而形成的缺陷。图8为采用本发明一实施例中晶圆边缘清洗方法经CMP后晶圆的光学照片,由图8可以看出,晶圆边缘没有明显的缺陷。
本发明的上述实施例是针对所述晶圆边缘清洗方法用于对所述晶圆进行电镀铜工艺后,对所述晶圆边缘的清洗,在本发明的其它实施例中,也可将本发明用于其它的晶圆边缘清洗工艺中,其具体实施步骤与思路和本发明的上述实施例相似,在本发明实施例的启示下,这一应用的延伸对本领域普通技术人员而言是易于理解和实现的,在此不再赘述。
综上所述,本发明提供一种晶圆边缘清洗方法,令晶圆进行第一旋转,从所述晶圆边缘上方向所述晶圆边缘喷洒第一反应液;令所述晶圆进行第二旋转,从所述晶圆边缘上方向所述晶圆边缘喷洒第二反应液;以及用去离子水冲洗所述晶圆。与现有技术相比,本发明提供的晶圆边缘清洗方法具有以下优点:
1、本发明提供的晶圆边缘清洗方法,令晶圆进行第一旋转,从所述晶圆边缘上方向所述晶圆边缘喷洒第一反应液,再令所述晶圆进行第二旋转,从所述晶圆边缘上方向所述晶圆边缘喷洒第二反应液,与现有技术相比,本发明采用分步的方法对所述晶圆边缘进行清洗,由此可以减少每一步中所述镀铜层与所述第一反应液或所述第二反应液的反应程度,从而减缓所述镀铜层的反应速率,使所述镀铜层的反应的均匀性提高,减少或避免在所述铜槽中形成所述孔洞,从而进一步的减少或避免在CMP工艺后,在所述铜槽内形成所述孔洞,提高良率。
2、本发明提供的晶圆边缘清洗方法,在令晶圆进行第一旋转步骤和令所述晶圆进行第二旋转步骤之间,用去离子水对所述晶圆进行间隔冲洗,清除所述晶圆表面残留的所述第一反应液,从而使得在令晶圆进行第一旋转步骤和令所述晶圆进行第二旋转步骤之间具有一反应的间隔,可以进一步的防止所述镀铜层的铜反应的过快,避免在所述铜槽内形成孔洞。
显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (11)
1.一种晶圆边缘清洗方法,包括:
令晶圆进行第一旋转,向所述晶圆边缘喷洒第一反应液;
令所述晶圆进行第二旋转,向所述晶圆边缘喷洒第二反应液;以及
用去离子水冲洗所述晶圆;
其中,所述第一反应液的流速大于所述第二反应液的流速,所述第一反应液在所述晶圆表面停留的时间比所述第二反应液在所述晶圆表面停留的时间短,所述第一反应液与所述晶圆边缘的第一反应比所述第二反应液与所述晶圆边缘的第二反应慢。
2.如权利要求1所述的晶圆边缘清洗方法,其特征在于,所述第一反应液的流速为0.6ml/s~0.8ml/s。
3.如权利要求1所述的晶圆边缘清洗方法,其特征在于,所述第二反应液的流速为0.1ml/s~0.3ml/s。
4.如权利要求1-3中任意一项所述的晶圆边缘清洗方法,其特征在于,在令晶圆进行第一旋转步骤之前,还包括:用去离子水对所述晶圆进行预冲洗。
5.如权利要求1-3中任意一项所述的晶圆边缘清洗方法,其特征在于,在令晶圆进行第一旋转步骤和令所述晶圆进行第二旋转步骤之间,还包括:用去离子水对所述晶圆进行间隔冲洗。
6.如权利要求1-3中任意一项所述的晶圆边缘清洗方法,其特征在于,在用去离子水冲洗所述晶圆步骤之后,还包括:令所述晶圆进行干燥旋转,所述干燥旋转的转速为1500rmp~3000rmp。
7.如权利要求1所述的晶圆边缘清洗方法,其特征在于,所述第一反应液为双氧水以及硫酸的混合溶液。
8.如权利要求1所述的晶圆边缘清洗方法,其特征在于,所述第二反应液为双氧水以及硫酸的混合溶液。
9.如权利要求1所述的晶圆边缘清洗方法,其特征在于,所述第一旋转的转速为400rmp~600rmp。
10.如权利要求1所述的晶圆边缘清洗方法,其特征在于,所述第二旋转的转速为400rmp~600rmp。
11.如权利要求1-3中任意一项所述的晶圆边缘清洗方法,其特征在于,所述晶圆边缘清洗方法用于:对所述晶圆进行镀铜工艺后,对所述晶圆边缘的清洗。
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