CN1466173A - 金属电浆蚀刻后的晶圆清洗方法 - Google Patents

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Abstract

一种金属电浆蚀刻后的晶圆清洗方法，它包含有：提供一晶圆，其上有一裸露金属结构；将晶圆浸泡于一充满碱性溶液的第一清洗槽中；以及在完成第一清洗槽的浸泡后，将晶圆转移至一第二清洗槽中，以进行至少一个循环的热快速降液浸洗步骤。具有在集成电路制程中避免金属腐蚀的功效。

Description

金属电浆蚀刻后的晶圆清洗方法
技术领域
本发明是关于半导体晶圆的处理技术，特指一种金属电浆蚀刻后的晶圆清洗方法，即改良的湿式晶圆清洗制程，能有效降低晶圆上金属导线的腐蚀情形。
背景技术
众所周知，在半导体制程中，光阻扮演着将光罩上的图案转移至晶圆上的中间角色。一般，在黄光及电浆蚀刻步骤之后，光阻会先被去除，然后晶圆会通过许多道的湿式清洗制程，去除在黄光及电浆蚀刻步骤中，残留于晶圆表面上的电浆衍生物质。
湿式清洗制程通常包括以碱液清洗晶圆表面，伴随着多数次循环的“快速降液浸洗(quick dump rinse，以下简称为QDR)”制程。
QDR制程一般是在室温下，于一特制的QDR清洗槽中进行。在第一次循环时，晶圆经由自动传输系统放置于QDR清洗槽中，此时QDR清洗槽中已预先充满持续用二氧化碳气体吹泡的去离子水。二氧化碳气体使QDR清洗槽中的去离子水保持弱酸性，以中和前面碱液浸泡过程中，残留于晶圆表面的碱性溶液。接着，通过QDR清洗槽底部的排放系统，去离子水被快速排放掉。再进行第二次循环，新鲜的去离子水重新经由QDR清洗槽底部的进液系统注入QDR清洗槽，同时，在QDR清洗槽顶部有刷洗设备，以刷洗的方式，将去离子水由上注入QDR清洗槽。再重新注入去离子水的过程中，二氧化碳气体仍持续进行吹泡的动作。其主要缺陷在于：
传统的清洗制程会导致晶圆上暴露出来的金属导线的腐蚀。腐蚀会造成金属导线表面的坑洞或凹陷，最终导致电性问题，并降低晶圆制作的优良率。
腐蚀问题在制程线宽愈来愈小时，更显得严重而不可忽视。因此，如何降低金属在清洗过程中的腐蚀情形，的确是目前亟待解决的一个问题。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种金属电浆蚀刻后的晶圆清洗方法，达到在集成电路制程中避免金属腐蚀的目的。
本发明的另一目的是提供一种金属电浆蚀刻后的晶圆清洗方法，通过一种简易、有效、便宜的晶圆湿式清洗方法，达到将金属腐蚀情形降至最低，同时增加清洗效率的目的。
本发明的目的是这样实现的：一种金属电浆蚀刻后的晶圆清洗方法，其特征是：它包含有如下步骤：
(1)提供一晶圆，其上设有一裸露的金属结构；
(2)将该晶圆浸泡于一充满碱性溶液的第一清洗槽中；
(3)在完成该第一清洗槽的浸泡后，将该晶圆转移至一第二清洗槽中，以进行至少一个循环的热快速降液浸洗步骤。
该热快速降液浸洗步骤包含有以加热的去离子水由该第二清洗槽的底部注入该第二清洗槽。该热快速降液浸洗步骤另包含有以二氧化碳气体吹泡该去离子水，使该去离子水带弱酸性。注入该第二清洗槽的去离子水是加热至70-80℃之间。该碱性溶液是一胺类碱液。该热快速降液浸洗步骤是在无刷洗状态下进行。
本发明还提供一种金属电浆蚀刻后的晶圆清洗方法，其特征是：它包含有如下步骤：
(1)提供一晶圆，其上有一裸露金属结构；
(2)对该晶圆进行一批次湿式清洗制程，其包含有：进行一碱液浸泡步骤；进行一后碱液浸泡浸洗；进行至少一个循环的热快速降液浸洗步骤；以及以溢流方式进行一室温最后去离子水浸洗。
该热快速降液浸洗步骤是在一热快速降液浸洗的清洗槽中进行。该热快速降液浸洗步骤包含有以加热的去离子水由该热快速降液浸洗的清洗槽的底部注入该热快速降液浸洗的清洗槽内。注入该热快速降液浸洗的清洗槽的去离子水是加热至70-80℃之间。该碱性溶液是一胺类碱液。该后碱液浸泡浸洗是利用一N-甲基-2-吡咯烷酮溶液。该热快速降液浸洗步骤是在无刷洗状态下进行。该室温是介于20-30℃之间。
下面结合较佳实施例对本发明详细说明。
具体实施方式
本发明是提供一种能降低金属腐蚀的晶圆处理方法。由于腐蚀往往发生在金属表面，而产生空洞或凹陷。金属在晶圆表面可以为金属导线图案，或一金属薄膜，或其它金属结构。腐蚀情形发生较严重的是在金属含有少量铜份的铝合金。这是由于当含有铜的铝合金存在于水中时，腐蚀即会经由所谓的“镓凡尼电池(galvanic cell)”发生。
简单的说，镓凡尼电池是由两不同金属互相接触，以铝铜合金为例，铝即当作阳极，而铜当作阴极，腐蚀反应即在水中进行。
本发明的较佳实施例，晶圆上包含有一裸露的金属结构，其可以是一已定义完成的金属导线图案或金属薄膜。此金属结构是由铝铜合金所构成，其中铜含量介于0.01-0.5％之间，较佳为0.05％。
然而，需强调的是，此金属成分仅为一实施例，其它可能经由上述腐蚀机制产生腐蚀的金属成分，亦适用本发明的范畴。此金属结构是在沉积金属于晶圆上后，再以一黄光及电浆蚀刻制程定义完成。
在黄光及电浆蚀刻制程中用来做图案转移的光阻层是利用一氧气电浆将其移除，此步骤又称为氧气电浆灰化(plasma ashing)步骤。氧气电浆灰化比传统的湿式去光阻液较佳的原因在于：其是在一真空舱中进行，因此可以降低空气中微粒或金属污染物污染晶圆表面的机率。然而，氧气电浆灰化仅能去除有机成分的光阻层，对于在电浆蚀刻金属层的过程中所产生的电浆蚀刻残留物却无清洗作用。
晶圆接着被转移至一具有多数个清洗槽的批次湿式清洗站。首先，晶圆被转移至一第一清洗槽，其中第一清洗槽中注满有碱性溶液，例如，由EKC科技公司(EKC technology Inc.)所生产的EKC265碱性清洗溶液，可有效去除电浆蚀刻残留物。随后，晶圆被移出第一清洗槽，进入第二清洗槽，即所谓的QDR清洗槽。需注意的是：在第一清洗槽与第二清洗槽之间，可以设有一第三清洗槽，内呈有所谓的N-甲基-2-吡咯烷酮溶液(英文全名为N-methyl-2-pyrrolidone；NMP)，用以清洗晶圆。晶圆可在进入到QDR清洗槽之前，先在第三清洗槽进行浸泡清洗。如熟习该行业者所知，NMP可以去除残留于晶圆表面的有机相的碱性成分。
QDR清洗槽的槽体结构是与传统的QDR槽体类似，在此不多做赘述。
一般而言，QDR清洗槽的槽底安装有一快速排放系统及一进水系统，以及至少一组二氧化碳供气管，以供应吹泡去离子水所需的二氧化碳气体。
此外，QDR清洗槽的上部可安装有一刷洗系统，可将去离子水以刷洗方式清洗晶圆表面。
本发明，晶圆在进入到QDR清洗槽时，QDR清洗槽内已预先充满持续以二氧化碳吹泡的热去离子水。热去离子水的温度建议介于70-80℃之间。热去离子水可以在其供应来源端加热，或者通过管线保温套加热。由于将去离子水加热可以降低去离子水中的氧溶解度，因此可以有效降低腐蚀情形。由于本发明是利用加热的去离子水取代传统在QDR清洗槽中的室温去离子水，因此又称为“热QDR清洗制程”。
在第二循环的QDR清洗步骤之前，第二清洗槽的热去离子水先以快速排放系统排放出去。接着，新的热去离子水被供应进入第二清洗槽。此时，位于第二清洗槽上部的刷洗系统为关闭状态。事实上，依据本发明的清洗方法，在QDR清洗步骤中，位于第二清洗槽上部的刷洗系统一直保持关闭状态，而不使用。这是因为以刷洗方式将去离子水导入第二清洗槽，会带入许多空气中的氧气，使去离子水中的含氧量增加，而导致金属腐蚀情形恶化。热去离子水仅由第二清洗槽底部注入。同样地，在第二循环过程中，二氧化碳气体持续吹泡注入去离子水中，使去离子水带弱酸性。在完成第二循环之后，可以进行第三循环QDR清洗，其步骤与第二循环相同。
接着，在完成QDR清洗后，晶圆被移出第三清洗槽，并进入到第四清洗槽，内呈有干净的去离子水。在本发明的较佳实施例中，第四清洗槽内的去离子水是持续溢流，并保持在室温状态下，以配合后续的干燥步骤。其中，室温是指介于20-30℃左右。
简言之，本发明以“热QDR清洗制程”取代传统的常温QDR制程，可以将腐蚀情形降到最低。此外，本发明的“热QDR清洗制程”是在无刷洗状态下完成，以避免去离子水中氧含量的增加。
相比较于传统技术，本发明仅仅以简单的加热方式，将QDR清洗槽内的水温提高至70-80℃之间，即可有效降低金属腐蚀情形，同时提高晶圆清洗效能。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1、一种金属电浆蚀刻后的晶圆清洗方法，其特征是：它包含有如下步骤：
(1)提供一晶圆，其上设有一裸露的金属结构；
(2)将该晶圆浸泡于一充满碱性溶液的第一清洗槽中；
(3)在完成该第一清洗槽的浸泡后，将该晶圆转移至一第二清洗槽中，以进行至少一个循环的热快速降液浸洗步骤。
2、根据权利要求1所述的金属电浆蚀刻后的晶圆清洗方法，其特征是：该热快速降液浸洗步骤包含有以加热的去离子水由该第二清洗槽的底部注入该第二清洗槽。
3、根据权利要求1所述的金属电浆蚀刻后的晶圆清洗方法，其特征是：该热快速降液浸洗步骤另包含有以二氧化碳气体吹泡该去离子水，使该去离子水带弱酸性。
4、根据权利要求2所述的金属电浆蚀刻后的晶圆清洗方法，其特征是：注入该第二清洗槽的去离子水是加热至70-80℃之间。
5、根据权利要求1所述的金属电浆蚀刻后的晶圆清洗方法，其特征是：该碱性溶液是一胺类碱液。
6、根据权利要求1所述的金属电浆蚀刻后的晶圆清洗方法，其特征是：该热快速降液浸洗步骤是在无刷洗状态下进行。
7、一种金属电浆蚀刻后的晶圆清洗方法，其特征是：它包含有如下步骤：
(1)提供一晶圆，其上有一裸露金属结构；
(2)对该晶圆进行一批次湿式清洗制程，其包含有：进行一碱液浸泡步骤；进行一后碱液浸泡浸洗；进行至少一个循环的热快速降液浸洗步骤；以及以溢流方式进行一室温最后去离子水浸洗。
8、根据权利要求7所述的金属电浆蚀刻后的晶圆清洗方法，其特征是：该热快速降液浸洗步骤是在一热快速降液浸洗的清洗槽中进行。
9、根据权利要求7所述的金属电浆蚀刻后的晶圆清洗方法，其特征是：该热快速降液浸洗步骤包含有以加热的去离子水由该热快速降液浸洗的清洗槽的底部注入该热快速降液浸洗的清洗槽内。
10、根据权利要求9所述的金属电浆蚀刻后的晶圆清洗方法，其特征是：该注入该热快速降液浸洗的清洗槽的去离子水是加热至70-80℃之间。
11、根据权利要求7所述的金属电浆蚀刻后的晶圆清洗方法，其特征是：该碱性溶液是一胺类碱液。
12、根据权利要求7所述的金属电浆蚀刻后的晶圆清洗方法，其特征是：该后碱液浸泡浸洗是利用一N-甲基-2-吡咯烷酮溶液。
13、根据权利要求7所述的金属电浆蚀刻后的晶圆清洗方法，其特征是：该热快速降液浸洗步骤是在无刷洗状态下进行。
14、根据权利要求7所述的金属电浆蚀刻后的晶圆清洗方法，其特征是：该室温是介于20-30℃之间。
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