CN1402311A - 清洗具有接触孔或介层洞的芯片清洗装置与方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种清洗具有接触孔或介层洞的芯片清洗装置与方法，其中芯片清洗装置至少包括固定装置、转动装置以及喷水装置。固定装置用以将芯片固定住，使得芯片具有接触孔或介层洞的表面朝下；转动装置设于固定装置的上方且与其连接，用以使固定装置旋转；喷水装置设于固定装置的下方，用以将水由下方往上喷洗芯片的表面。本发明的装置与方法，克服了公知技术存在的缺陷，可降低自然气化物残留在接触孔或介层洞内的机率，而且可增进芯片表面上缺陷的去除能力。

Description

清洗具有接触孔或介层洞的芯片清洗装置与方法

技术领域

本发明为一种清洗具有接触孔(contact hole)或介层洞(via hole)的芯片(晶圆)清洗装置与方法，尤指一种可将欲洗净的芯片表面朝下放置以洗净此芯片表面的装置与方法。

背景技术

在超大规模集成电路(ULSI)制程中，芯片在进入高温炉管进行扩散或氧化热制程前、进行化学气相沉积薄膜前、或进行薄膜蚀刻后，均必须经过化学洗净(chemical cleaning)、去离子清洗(DI water rinse)、及干燥(drying)等步骤，才能使芯片表面达到高洁净度(cleanliness)的要求。因此，芯片洗净技术是影响芯片厂制造合格率(yield)、元件品质及可靠度的重要因素之一。其中，洗净的目的主要是用来清除芯片表面的脏污(contamination)，如微粒(particle)、有机物(organic)和无机物金属离子(metalions)等。

目前使用的洗净技术，可大致分为湿式化学洗净技术和物理洗净技术两种。湿式化学洗净技术中以RCA化学洗净技术制程最为常用，其洗净程式为：以SC1配方洗净→QDR(quick down rinse；快速冲洗)→以SC2配方洗净→QDR→最后冲洗(final rinse)。

物理洗净技术则主要是以物理作用来清洗芯片，而不使用任何化学品。芯片经由真空吸盘(vacuum chuck)被固定在刷洗机内，以刷子在高速旋转的芯片表面上来回刷洗，同时用去离子水喷洗芯片表面，以去除微粒的污染。

在上述芯片的洗净制程中，都使用去离子水冲洗或喷洗芯片的程序。请参阅图1，显示传统以去离子水清洗芯片的装置示意图。此装置包括一真空吸盘22，一转轴24和一喷洗头26。真空吸盘22以真空方式将一芯片10固定住。转轴24设于真空吸盘22的下方并与该真空吸盘22连接，以转动该真空吸盘22。藉由转轴24的高速旋转可使芯片10在真空吸盘22上高速旋转。喷洗头26设于真空吸盘22的上方，用以将去离子水由上方往下(依箭号A、B的方向行进)喷洗芯片10的表面。此外，在使用物理洗净技术来洗净芯片的情况下，通常在以去离子水喷洗芯片10的同时，还设有一刷子(未示于图)来回刷洗芯片10的表面。即高速旋转的芯片10同时被去离子水喷洗以及被刷子刷洗。

以下说明当图1的芯片10具有如图2所示的构造时的情况。请见图2，显示具有介层洞的芯片的剖面示意图。芯片10具有一基底12，一金属层14，一介电层16，如氧化材料所组成。介层洞30位于介电层16内，以蚀刻方式定义出。当图2所示的芯片10以图1所示的方式，将芯片10的具有介层洞30的表面S朝上放置，使用去离子水进行喷洗时，由于重力作用，水气很容易残留在介层洞30内，而导致自然氧化物(native oxide)40在介层洞30内生成，进而影响元件的特性。此外，由于重力和水流喷洗的角度，在芯片表面上产生的缺陷(defect)在被水溅起后很容易再掉回到芯片表面上，而发生缺陷残留在芯片表面上的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种清洗具有接触孔或介层洞的芯片清洗装置和方法，以降低自然氧化物残留在接触孔或阶层洞内的机率，而且可增进芯片表面上缺陷的去除能力。

为了完成本发明的目的，本发明提供的一种清洗具有接触孔或介层洞的芯片清洗装置至少包括固定装置、转动装置以及喷水装置。固定装置用以将芯片固定住，使得芯片具有接触孔或介层洞的表面朝下；转动装置设在固定装置的上方且与其连接，用以使固定装置旋转；喷水装置设于固定装置的下方，用以将水由下方往上喷洗芯片的表面。

本发明提供的一种清洗具有接触孔或介层洞的芯片的清洗方法至少包括下列步骤：首先，提供具有接触孔或介层洞的芯片；然后，将芯片具有接触孔或介层洞的表面朝下放置；最后，将水由下方往上喷洗芯片表面。

本发明的具体实施方案是：一种清洗具有接触孔或介层洞的芯片清洗装置，包括：

一第一臂和一第二臂；

一固定装置，设置在该第一臂上，用以将该芯片固定住，使得芯片的具有接触孔或介层洞的表面朝下；

一转动装置，设于该固定装置的上方且与其连接，用以使该固定装置旋转；以及

一喷水装置，以位于该固定装置下方的方式设置于该第二臂上，用以将水由下方往上喷洗芯片的该表面。

该固定装置为一真空吸盘。

该喷水装置为一喷洗头。

该喷水装置为一高音速喷嘴。

所述的清洗具有接触孔或介层洞的芯片清洗装置，还包括：

一震荡器，设置于该第二臂上且与该高音速喷嘴连接：以及

一高音速控制器，与该震荡器连接。

一种清洗具有接触孔或介层洞的芯片清洗方法，至少包括：

提供一基底；

该基底表面至少形成一介电层；

蚀刻该介电层以形成接触孔或介层洞；

将该基底的具有接触孔或介层洞的表面朝重力方向放置；以及

将水依反重力方向喷洗该基底的表面。

该水为去离子水。

本发明的优点和特点是：由于将具有接触孔或介层洞的芯片表面朝下放置，将水由下方往上喷洗芯片表面，在水喷入介层洞中时，水会因重力作用而立刻往下落下，因此，水气不容易残留在介层洞内，从而克服了公知技术中存在的缺陷，可降低自然氧化物残留在接触孔或介层洞内的机率。此外，在芯片表面上产生的缺陷在被水喷起后，会由于水的重力作用，立刻随水一同掉落，如此，缺陷不致于残留在芯片表面上，可增进芯片表面上缺陷的去除能力。本发明结构简单，工作可靠，清洗洁净度高。

附图说明

图1表示传统上清洗具有接触孔或阶层洞的芯片清洗装置示意图；

图2表示具有阶层洞的芯片的剖面示意图；

图3表示本发明的清洗具有接触孔或阶层洞的芯片清洗装置的第一实施例的外观示意图；

图4表示本发明的清洗具有接触孔或阶层洞的芯片清洗装置的第一实施例的局部示意图；

图5表示本发明的清洗具有接触孔或阶层洞的芯片清洗装置的第二实施例的外观示意图。

附图标图号说明22、真空吸盘   24、转轴    26、喷洗头    10、芯片   12、基底   14、金属层16、介电层     30、介层洞  40、自然氧化物  52、固定装置    54、转动装置56、喷水装置   61、右臂    62、左臂        71、供水装置72、管路       81、震荡器  82、高音速喷嘴  83、高音速控制器90、基座       100、200、芯片清洗装置      S、具有介层洞30的表面

具体实施方式

为了使本发明的上述和其他目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举优选的实施例，并配合附图，作详细说明如下。第一实施例

请参阅图3、4，它们表示本发明的清洗具有接触孔或介层洞的芯片清洗装置100的第一实施例的示意图，其中图3显示本实施例的芯片清洗装置100的外观示意图，而图4显示本实施例的芯片清洗装置100的局部示意图。

如图3、4所示，标号90代表一基座，在基座90内可设置芯片清洗装置100的元件；基座90内分别设有一右臂61和一左臂62，在右臂61前端设有一固定装置52，固定装置52可为一真空吸盘，以真空方式将如图2所示的具有介层洞30的芯片10固定住，使得具有介层洞30的表面S朝下。一转动装置54设于固定装置52的上方且与固定装置相连接，用以使固定装置52旋转。

在左臂62前端设有一喷水装置56(图中显示一喷洗头)，其相对于固定装置52的关系为位于下方，用以将水由下方往上喷洗芯片10的表面S(即，具有介层洞30的表面)。喷水装置56经由一管路72而与一供水装置71连接，此供水装置71可供应去离子水。

为了方便说明起见，本实施例以具有介层洞的芯片作例子，对于具有接触孔的芯片的情况相同，在此省略其说明。

如上所述，芯片10的放置方式为，芯片10的具有介层洞30的表面S朝向重力方向，且水是沿反重力方向喷洗芯片的表面S。如此，水柱会以图4所示箭号C、D的方向行进。水柱喷到芯片表面S后，会因重力作用而往下行进。因此，在水喷入介层洞30中时，水会因重力作用而立刻往下落下，因此，水气不容易残留在介层洞30内，而可降低自然氧化物残留在接触孔或介层洞内的机率。此外，在芯片表面上产生的缺陷在被水喷起后，会由于水的重力作用，立刻随水一同掉落，如此，缺陷不致于残留在芯片表面上，可增进芯片表面上缺陷的去除能力。第二实施例

图5为显示本发明的芯片洗净装置200的第二实施例的外观示意图，其中本实施例中的固定装置52、转动装置54、喷水装置56、供水装置71、管路72、右臂61、左臂62、基座90等元件的构成与设置方式均与第一实施例相同，在此标以相同的符号且省略其说明。

本实施例与第一实施例不同处在于：增设一震荡器(oscillator)81、一高音速喷嘴(megasonic nozzle)82以及一高音速控制器(megasoniccontroller)83。

高音速控制器83用以在去离子水洗净芯片10表面时，激发去离子水的分子而可进行超音速洗净(ultrasonic cleaning)；震荡器81设置于左臂62上，其作为高音速喷嘴82与高音速控制器83的震荡传递装置；高音速喷嘴82代替第一实施例中的喷水装置，其设置于左臂62上且经由震荡器81与高音速控制器83连接。

籍由上述构成，从高音速喷嘴82喷出的去离子水，可对芯片10表面进行超音速洗净；由于本实施例的其他构成均与第一实施例相同，因此在水喷入介层洞30中时，水会因重力作用而立刻往下落下，因此，水气不容易残留在介层洞30内，而可降低自然氧化物残留在接触孔或介层洞内的机率。此外，在芯片表面上产生的缺陷在被水喷起后，会由于水的重力作用，立刻随水一同掉落，如此，缺陷不致于残留在芯片表面上，可增进芯片表面上缺陷的去除能力。

虽然本发明已以优选实施例说明如上，但其并非用以限定本发明，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内，当可作更动与修饰，因此本发明的保护范围以权利要求书所界定的范围为准。

Claims (7)

1、一种清洗具有接触孔或介层洞的芯片清洗装置，其特征在于：

包括：

一第一臂和一第二臂；

一固定装置，设置在该第一臂上，用以将该芯片固定住，使得芯片的具有接触孔或介层洞的表面朝下；

一转动装置，设于该固定装置的上方且与其连接，用以使该固定装置旋转；以及

一喷水装置，以位于该固定装置下方的方式设置于该第二臂上，用以将水由下方往上喷洗芯片的该表面。

2、如权利要求1所述的清洗具有接触孔或介层洞的芯片清洗装置，其特征在于：该固定装置为一真空吸盘。

3、如权利要求1或2所述的清洗具有接触孔或介层洞的芯片清洗装置，其特征在于：该喷水装置为一喷洗头。

4、如权利要求1或2所述的清洗具有接触孔或介层洞的芯片清洗装置，其特征在于：该喷水装置为一高音速喷嘴。

5、如权利要求4所述的清洗具有接触孔或介层洞的芯片清洗装置，其特征在于：

包括：

一震荡器，设置于该第二臂上且与该高音速喷嘴连接：以及

一高音速控制器，与该震荡器连接。

6、一种清洗具有接触孔或介层洞的芯片清洗方法，其特征在于：至少包括：

提供一基底；

该基底表面至少形成一介电层；

蚀刻该介电层以形成接触孔或介层洞；

将该基底的具有接触孔或介层洞的表面朝重力方向放置；以及

将水依反重力方向喷洗该基底的表面。

7、如权利要求6所述的清洗具有接触孔或介层洞的芯片清洗装置，其特征在于：该水为去离子水。

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