CN104658963B - 一种开孔的清洗方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种开孔的清洗方法。在所述开孔的清洗方法中，包括将表面形成有开孔的晶圆相对于水平面呈第一角度倾斜放置；之后，向所述晶圆的表面喷涂清洗液，并使所述晶圆在其所在的平面上，绕中心旋转。其中，将表面形成有开孔的晶圆相对于水平面呈第一角度倾斜放置，并向所述晶圆的表面喷涂清洗液时，倾斜的表面使得清洗液更容易进入开孔内部，之后使得所述晶圆在其倾斜的平面上绕中心旋转，从而使得在开孔内部的清洗液在开孔中翻动，提高开孔侧壁的清洗效率；同时晶圆在倾斜的平面上绕中心旋转，不断实现开孔内部，以及晶圆表面的清洗液更替，从而提高晶圆表面以及开孔的清洗效率。

Description

一种开孔的清洗方法

技术领域

本发明涉及半导体制备领域，尤其是涉及一种开孔的清洗方法。

背景技术

随着集成电路制造技术的发展，集成电路的集成度不断增加，为此，现有集成电路制造工艺中，通过多层的金属互连线结构设计，从而在有限的单位面积连线空间内，提高集成电路中器件的集成度。

所述多层金属互连线结构包括，堆叠于半导体衬底表面的多层金属层，以及相邻金属层之间的介质层。其中，不同两层金属层之间，通过贯穿该两层金属层间对应介质层的通孔，并向所述通孔内填充金属材料而形成的插塞实现电连接。

其中，在插塞的形成工艺中，在通孔形成后，需要对通孔进行清洗，以清除在刻蚀工艺中附着于通孔侧壁以及底部的副产物，从而提高后续在通孔中形成的插塞的性能。

随着集成电路集成度不断提高，用于填充金属以形成插塞的连接孔的尺寸不断减小，而深度不断增加，即通孔的深宽比（AR）不断增加。如在45nm制程的集成电路中，通孔的深宽比已大于8:1。且可预见地，随着半导体制程的不断减小，通孔的深宽比必然不断增大。而随着通孔的深宽比的不断增加，导致对于通孔的清洗工艺越发困难，通孔清洗质量的降低，直接影响后续形成插塞的质量，进而影响最终形成的集成电路的性能。如若通孔清洗不净，直接影响向所述通孔内填充的金属的纯度，进而影响插塞的导电性，从而影响最终形成的集成电路的响应速度。

为此，如何提高通孔的清洗质量是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种开孔的清洗方法，以提高晶圆中通孔的清洗质量。

为解决上述问题，本发明提供一种开孔的清洗方法，包括：

将表面形成有开孔的晶圆相对于水平面呈第一角度倾斜放置；

向所述晶圆的表面喷涂清洗液；

使所述晶圆在其所在的平面上，绕中心旋转。

可选地，所述第一角度大于0度，小于等于10度。

可选地，所述第一角度为5～10度。

可选地，所述晶圆内的开孔的深宽比大于或等于5。

可选地，所述晶圆的转速为1000～5000转/分钟。

可选地，所述清洗液的喷涂流量为50～300ml/min。

可选地，在所述晶圆清洗过程中，由第二角度至所述第一角度之间持续调整晶圆与水平面的倾斜角度。

可选地，一次所述晶圆由第二角度调整至所述第一角度的周期为5～20秒。

可选地，在所述晶圆清洗过程中，间隔调整所述晶圆与水平面的倾斜角度为第二角度和第一角度。

可选地，一次所述晶圆在第一角度或是在第二角度时旋转的周期为10～30秒。

可选地，所述晶圆在第一角度的平面上旋转的时间，与在第二角度的平面上旋转的时间比值为0.5～2。

可选地，所述第二角度小于第一角度。

可选地，所述第二角度为0～5度。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

将表面形成有开孔的晶圆相对于水平面呈第一角度倾斜放置，并向所述晶圆的表面喷涂清洗液时，倾斜的表面使得清洗液更容易进入开孔内部，之后使得所述晶圆在其倾斜的平面上绕中心旋转，从而使得在开孔内部的清洗液在开孔中翻动，提高开孔侧壁的清洗效率；同时晶圆在倾斜的平面上绕中心旋转，不断实现开孔内部，以及晶圆表面的清洗液更替，从而提高晶圆表面以及开孔的清洗效率。

进一步可选地，所述第一角度为5～10度，在上述范围内，既可使清洗液顺利进入开孔，提高对于开孔侧壁以及底部的清洗效果，同时，可合理控制清洗液在晶圆表面以及开孔内的流动速率，控制开孔内的清洗液的更换速率，从而提高开孔侧壁以及底部清洗效果。

进一步可选地，在晶圆清洗过程中，晶圆的表面与水平面的倾斜角度在第一角度和第二角度之间不断间隔调整或是晶圆的表面与水平面的倾斜角度由第二角度至第一角度之间持续调整。所述第二角度小于第一角度，所述第二角度为0～5度，第一角度可选为5～10度。上述技术方案可加强清洗液对于开孔中各个部位的清洗力度，从而提高晶圆内开孔的清洗效率。

附图说明

图1是现有技术中的一种清洗晶圆通孔的示意图；

图2至图7是本发明实施例提供的一种开孔的清洗方法的示意图。

具体实施方式

正如背景技术所述，在集成电路发展过程中，集成电路的集成度不断提高，集成电路中器件的尺寸不断减小，对于器件的质量不断提高。如在多层金属互连线结构中的插塞的尺寸也不断减小，对于插塞的导电性能等要求却越发严格。

然而，基于在集成电路形成过程中，用于形成插塞的通孔的深宽比也不断增大，对于通孔的清洗难度越来越大。分析其原因，参考图1所示，清洗液20的分子之间具有表面张力，在通孔中还有空气，若开孔11的开口口径若过小，基于清洗液20的张力和开孔11中的空气作用，在通孔11的开口处形成阻隔，从而清洗过程中，清洗液20直接由通孔上方流过而很难进入开孔11的深处，进而无法高效地清除开孔11内的副产物。

针对上述现有晶圆内开孔清洗缺陷，本发明提供了一种开孔的清洗方法。在晶圆清洗过程中，将晶圆相对于水平面倾斜放置，从而使得清洗液能顺利进入晶圆的开孔内；之后晶圆绕其中心旋转，使得清洗液有在开孔内翻转，从而提高晶圆开孔的清洗效率。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图，以栅极的形成方法中的刻蚀工艺为例，对本发明的具体实施例做详细的说明。

附图2～7是本实施例提供的一种开孔的清洗方法的示意图。所述开孔的清洗方法的具体过程包括：

参考附图2所示，提供一个表面形成有开孔210的晶圆200，并将所述晶圆200放置在晶圆支撑装置100的承载表面上，并调整所述支撑装置100的承载表面使得所述晶圆200与水平平面呈第一角度α倾斜。

之后，在所述晶圆200的开设有开孔210的表面喷涂清洗液300。

本实施例中，所述晶圆200可包含了半导体衬底，以及沉积于半导体衬底表面的薄膜层，所述开孔210开设于所述薄膜层内。如在金属互连线的制备工艺中，所述开孔210可为用于形成金属插塞的通孔。所述晶圆200的材料，结构并不会限制本发明的保护范围。

所述晶圆支撑装置100可为支撑平台、吸盘或其他各类支撑结构，其并不限定本发明的保护范围。本实施例中，所述晶圆支撑装置100为吸盘，所述晶圆200背面吸附在吸盘上，晶圆200的开设有所述开孔210的上表面朝上。

所述第一角度α可为0°＜α＜90°任一角度，其根据后续需要喷射于所述晶圆200表面的清洗液300，以及晶圆200的结构决定。如清洗液300的粘稠度越大，所述晶圆200的表面粗糙度越大，所述第一角度α越大。

本实施例中，可选地，所述第一角度α为0°＜α≤10°，再进一步地，α优选为5～10°。在该角度下，结合参考图3所示，向所述晶圆200表面喷涂清洗液300后，可使得所述清洗液300较为匀速的由晶圆200上翘的一端流向下坠的一端，且克服所述清洗液300的表面张力，部分清洗液310缓慢流入所述通孔210中，避免所述清洗液300过快流动而造成清洗液300直接由开孔210上方划过，无法进入开孔210内。若所述第一角度α过小（本实施中，如小于5°），可能所述清洗液300无法进入所述开孔210中，若所述第一角度α过大（如大于10°），则可能使得所述清洗液300在晶圆表面流动过快，不仅使得清洗液300无法进入开孔210中，同时还造成清洗液300浪费。当然所述第一角度具体数值根据晶圆表面以及清洗液粘度等条件以作精确选择。

之后，参考图4所示，使所述晶圆200绕其中心旋转。

参考图5所示，在旋转过程中，基于离心力作用，位于所述晶圆200表面的清洗液清洗流经晶圆200的上表面，而位于所述开孔210内的清洗液310在开孔210内翻转，清洗所述开孔210的侧壁及底部。

本实施例中，在所述晶圆200旋转过程中，持续向所述晶圆200的表面喷涂清洗液300，以使得所述晶圆200上的清洗液不断更新。

本实施例中，所述晶圆200的转速为1000～5000转/分钟，所述晶圆200表面开设的开孔210的深宽比大于或等于5。

在晶圆200清洗过程中，若晶圆200转速过慢，无法实现清洗液300及时更新，使得先喷涂在晶圆200上的清洗液300无法及时离开晶圆200表面以及开孔210，致使后来喷涂的清洗液300无法地进入开孔210中，从而降低了清洗效率；而所转速过快，则使得开孔210内的清洗液310基于离心力作用，附着于开孔210的侧壁上，也无法离开开孔210内，同样致使新的清洗液无法进入开孔210，而位于晶圆200表面的清洗液则迅速离开晶圆200表面，这样不仅无法高效清洗晶圆200表面和开孔210，而且还会造成清洗液300的浪费。

本实施例中，在上述转速条件下，实现清洗液300在晶圆300表面以及开孔210中以适当的流速流动，从而确保实现晶圆200表面以及开孔210高效清洗，并避免清洗液300浪费，实现清洗液300高效利用。其具体转速数值可根据开孔210的深宽比、晶圆200的表面的倾斜角度（第一角度α）的数值、晶圆200表面的粗糙度、清洗液300的粘度以及开孔210的深宽比等实现情况确定。

本实施例中，所述清洗液300的喷涂流量为50～300ml/min。所述清洗液300的喷涂速率同样影响所述晶圆200上的清洗液更新速率。本实施例中，所述清洗液300的喷涂速率与所述晶圆200的旋转速度向配合，从而提高所述晶圆200的表面和开孔210的清洗效率。

本实施例中，在所述晶圆200清洗过程中，可间隔调整所述晶圆200与水平面的倾斜角度为第二角度和第一角度。即，在所述晶圆200位于第一角度的平面上旋转特定时间后，将所述晶圆200与水平面的倾斜角度调整为第二角度；在晶圆200位于第二角度的平面上旋转特定时间后，再调整所述晶圆200与水平面倾斜角度为第一角度。

本实施例中，可选地，所述第二角度小于第一角度，且所述第二角度为0°～5°，所述第二角度优选为0°。且所述晶圆200在第一角度的平面上旋转的时间，与在第二角度的平面上旋转的时间比值为0.5～2。即，在所述晶圆200以第一角度倾斜状旋转一定时间后，在调整为水平面旋转。而所述晶圆200在第一角度倾斜状平面旋转的时间，与水平面旋转的时间的比值为0.5～2。

上述技术方案中，在所述晶圆200在第一角度的倾斜片面旋转过程中，开孔210内的清洗液310在离心力作用下，更容易流出，而新的清洗液也更容易进入开孔210中，从而充分完成开孔210内的清洗液更新。而在水平旋转过程中，开孔210内的清洗液310翻转更充分，从而提高清洗液310对于开孔210各个角落的清洗效率。

本实施例中，所述晶圆200在第一角度平面和第二角度平面上旋转的时间比值，以及调整周期与所述晶圆200倾斜角度、清洗液的喷涂速率以及开孔210的深宽比相配合，以提高晶圆200的开孔210以及表面的清洗效率。

具体地，本实施例中，所述晶圆200在第一角度和第二角度之间一次调整的周期为10～30秒。即，所述晶圆200在第一角度的平面上旋转10～30秒后，将所述晶圆200的倾斜角度调整为第二角度，之后在第二角度的平面旋转10～30秒后，再调整为第一角度，如此反复调整。在该时间周期既可及时完成开孔210内的清洗液的更新，又可提高清洗液的利用率，从而有效提高清洗液对于开孔210的清洗效率。

在本发明的其他实施例中，在晶圆200旋转清洗的过程中，在第一角度和第二角度之间，持续调整所述晶圆200的倾斜角度。即，在晶圆200旋转过程中，在所述晶圆200的倾斜角度为第一角度后，均速地减小所述晶圆200与水平面的倾斜角度，直至所述晶圆200与水平面的倾斜角度为第二角度；而在所述晶圆200与水平面的倾斜角度至第二角度后，反方向增大晶圆200与水平面的倾斜角度，直至所述倾斜角度回至第一角度……如此在第一角度和第二角度之间，重复地匀速调整所述晶圆200与水平面的倾斜角度。该技术方案同样可以及时完成开孔210内的清洗液的更新的同时，又可提高清洗液清洗开孔210的效率，并提高清洗液的利用率。

本实施例中，所述晶圆200由第一角度调整至第二角度的周期与所述晶圆200倾斜角度、清洗液的喷涂速率以及开孔210的深宽比相配合，以提高晶圆200的开孔210以及表面的清洗效率。

具体地，本实施例中，所述晶圆200由第一角度调整至第二角度的周期为5～20秒。即，所述晶圆200的倾斜角度有第一角度调整为第二角度（或由第二角度调整为第一角度）所消耗时间为5～20秒。所述第二角度小于第一角度，且所述第二角度为0～5°。所述第二角度优选为0°，即当所述晶圆200与水平面的倾斜角度为第二角度时，所述晶圆200处于水平面旋转。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (7)

1.一种开孔的清洗方法，其特征在于，包括：

将表面形成有开孔的晶圆相对于水平面呈第一角度倾斜放置，所述第一角度为5～10度；

向所述晶圆的表面喷涂清洗液，所述清洗液的喷涂流量为50～300ml/min；

使所述晶圆在其所在的平面上，绕中心旋转，所述晶圆的转速为1000～5000转/分钟；

在所述晶圆清洗过程中，由第二角度至所述第一角度之间持续调整晶圆与水平面的倾斜角度；其中，一次所述晶圆由第二角度调整至所述第一角度的周期为5～20秒。

2.如权利要求1所述的开孔的清洗方法，其特征在于，所述晶圆内的开孔的深宽比大于或等于5。

3.如权利要求1所述的开孔的清洗方法，其特征在于，在所述晶圆清洗过程中，间隔调整所述晶圆与水平面的倾斜角度为第二角度和第一角度。

4.如权利要求3所述的开孔的清洗方法，其特征在于，一次所述晶圆在第一角度或是在第二角度时旋转的周期为10～30秒。

5.如权利要求4所述的开孔的清洗方法，其特征在于，所述晶圆在第一角度的平面上旋转的时间，与在第二角度的平面上旋转的时间比值为0.5～2。

6.如权利要求1或3所述的开孔的清洗方法，其特征在于，所述第二角度小于第一角度。

7.如权利要求6所述的开孔的清洗方法，其特征在于，所述第二角度为0～5度。