CN1790623A - 单片式清洗工艺 - Google Patents

Abstract

一种单片式清洗工艺，首先提供一蚀刻晶片，且该蚀刻晶片的表面包含有一光致抗蚀剂图案。接着进行一灰化工艺，去除该光致抗蚀剂图案。随后顶起该蚀刻晶片，并对该蚀刻晶片进行一干式清洁工艺。

Description

单片式清洗工艺

技术领域

本发明涉及一种单片式晶片清洗工艺，尤其涉及一种在晶片维持在顶起状况下进行的干式清洁工艺。

背景技术

超大型集成电路(VLSI)、极大型集成电路(ULSI)或微机电系统(MEMS)的制作是利用一半导体衬底，如硅晶片，并反覆经历数百道的薄膜沉积、氧化、光刻、蚀刻与掺杂等不同工艺加以形成。以制备金属氧化物半导体(metal-oxide-semiconductor，MOS)晶体管元件的栅极结构为例，其是先在一晶片表面由下而上依序形成一栅极绝缘层、一多晶硅层以及一金属硅化物(polycide)层，再利用一光刻工艺形成一光致抗蚀剂图案以定义出栅极结构的位置，然后进行一蚀刻工艺将未被光致抗蚀剂图案覆盖的栅极绝缘层、多晶硅层与金属硅化物层去除，以形成栅极结构。然而由于进行完蚀刻工艺后，晶片的表面会残留蚀刻气体与被蚀刻的薄膜层所产生的反应物，如聚合物等，因此必须进行一清洗工艺以将晶片表面的残留物清除，以确保栅极结构的电性表现及后续工艺的进行。

请参考图1，图1为现有晶片清洗工艺的流程图。如图1所示，现有方法的流程如下所述：

步骤10：先利用一光刻工艺于薄膜上形成一光致抗蚀剂图案，接着进行一蚀刻工艺以定义出所需的薄膜图案；

步骤20：进行一灰化工艺，于高温下通入氧气，以去除晶片表面的光致抗蚀剂图案；以及

步骤30：进行一湿式清洁工艺，利用浸泡方式将晶片依序浸入至少一清洗溶液槽以去除晶片表面(包含有晶面、晶背与晶边)的聚合物，再利用去离子水(DI water)冲洗晶片，完成晶片的清洗工艺。

上述湿式清洁工艺为现有常用的清洗晶片的方法，然而由于清洗溶液槽内的清洗药剂浓度会随着浸泡次数而改变，因此对于不同批次的晶片而言，后一批次的晶片的清洁效果往往较前一批次的晶片的清洁效果为差，造成了工艺的品质控制不易。对于小尺寸的晶片而言，由于工艺线宽较宽且元件集成度不高，因此利用湿式清洁工艺清洗晶片为一可接受的量产作法。然而随着12寸晶片厂的建构，由于工艺线宽不断缩小且元件集成度不断提升，必须以单片式方法进行清洗方能确保晶片的清洁效果。

如上所述，大尺寸晶片由于对工艺精密度的要求更为严格，因此必需采取单片式方式进行清洗工艺方能确保清洁效果，然而若利用一般旋转的湿式清洁工艺清洗晶片，便会造成晶片的晶背与晶边之上仍残留有聚合物或有机化合物(organic component)等微粒，不但洗洁效果不佳，而且这些残留的高分子微粒更是后续工艺舱(chamber)的污染来源，严重影响后续工艺的品质与良率。

由上述可知，现有清洗晶片的方法显然有其缺限，有待于进一步的改善。鉴于此，申请人根据此等缺点及依据多年从事半导体工艺的相关经验，悉心观察且研究，提出改良的本发明。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种单片式干式清洗工艺，以解决现有技术无法克服的难题。

为解决上述问题，本发明提供一种单片式干式清洗工艺。首先提供一蚀刻晶片，且该蚀刻晶片的表面包含有一光致抗蚀剂图案。接着进行一灰化工艺，去除该光致抗蚀剂图案。随后顶起该蚀刻晶片，并对该蚀刻晶片进行一干式清洁工艺。

由于本发明的方法是于顶起蚀刻晶片的状况下进行干式清洁工艺，例如利用一氧气等离子轰击蚀刻晶片，因此可有效去除附着于蚀刻晶片的晶背与晶边的聚合物，以维持蚀刻晶片的洁净度。

为了让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举一优选实施例，并配合附图，作详细说明如下。然而如下的优选实施例与附图仅供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。

附图说明

图1为现有晶片清洗工艺的流程图；

图2与图3为本发明一优选实施例利用干式清洗工艺清洗晶片的方法示意图；

图4为本发明另一优选实施例利用干式清洁工艺清洗晶片的方法示意图。

具体实施方式

请参考图2与图3，图2与图3为本发明一优选实施例利用干式清洗工艺清洗晶片的方法示意图。如图2所示，首先将一进行完蚀刻工艺的晶片(下称蚀刻晶片)40载入一反应室42中，并利用一支撑载具44固定，其中蚀刻晶片40的表面包含有薄膜图案46与用以定义薄膜图案46的光致抗蚀剂图案48，此外，蚀刻晶片40的晶面、晶背与晶边上等不特定区域会残留有蚀刻工艺中所产生的有机化合物或聚合物50等微粒。接着进行一灰化(ashing)工艺，例如于100℃至300℃下，通入氧气、臭氧或利用氧-四氟化碳等离子、N2/O2等离子，去除蚀刻晶片40表面的光致抗蚀剂图案48。

如图3所示，当蚀刻晶片40表面的光致抗蚀剂图案48于灰化工艺中被去除后，接着利用支撑载具44的顶针(pin)52将蚀刻晶片40顶起，以原位(in-situ)进行一干式清洁工艺。其中于本实施例中，干式清洁工艺是将工艺温度控制于150℃至300℃之间并使反应室42维持在低压状态，同时利用一等离子，如一氧气等离子54，在蚀刻晶片40处于顶起的悬浮状况下全面性地轰击蚀刻晶片40，藉此氧气等离子54不仅可去除附着于蚀刻晶片40的晶面上的聚合物50，还可有效去除附着于晶背与晶边上的聚合物50，进而使蚀刻晶片40维持洁净，以利于后续工艺的进行。

由于本发明的主要特征是在蚀刻晶片40呈悬浮状态下进行一干式清洁工艺，以全面性地去除附着于晶背与晶边上的聚合物50，因此除上述实施例所揭示的利用氧气等离子54去除聚合物50的作法外，也可利用其他可去除聚合物的干式清洁方式。举例来说，于适当的高温下于反应室42内通入至少一反应气体(如氧气、臭氧等)，利用燃烧方式将附着于蚀刻晶片40的晶面、晶背与晶边上的聚合物50去除。另外，由于等离子本身是包含有通入气体的带电离子(charged ions)、原子团(radicals)、分子及电子等，因此本发明的干式清洁工艺亦可视去除聚合物的能力而利用通入气体的特定成分对蚀刻晶片40进行轰击，以使干式清洁工艺更有效率。

请参考图4，图4为本发明另一优选实施例利用干式清洁工艺清洗晶片的方法示意图，其中为便于说明，在图4与图3中相同的元件使用相同的标号。如图4所示，与上述实施例不同之处在于，本实施例的作法是利用原子团(radicals)轰击蚀刻晶片40，因此在进行干式清洁工艺时是于蚀刻晶片40的上方另设置有一滤片(filter)56，用以过滤氧气等离子54的其他成分而仅容许氧气等离子54的原子团58通过，藉以清除附着于蚀刻晶片40的晶面、晶背与晶边上的聚合物50。

综上所述，本发明的方法是在蚀刻晶片进行完灰化工艺之后，再利用一干式清洁工艺，将蚀刻晶片顶起并利用等离子轰击等方式将晶片表面于蚀刻工艺中所形成的聚合物去除，以确保蚀刻晶片的洁净度。至于灰化工艺本身亦为一干式工艺，其与本发明所揭示的干式清洁工艺的主要差异在于干式清洁工艺是于蚀刻晶片被顶起的状况下进行，且由于二者所欲去除的目标物分别为光致抗蚀剂图案与聚合物，因此工艺的参数(如反应温度、时间与反应气体的浓度等)可能有所不同。然而值得注意的是，本发明的干式清洁工艺亦可于一低压舱内，在蚀刻晶片于被顶起的状况下，利用单一等离子工艺以同时去除光致抗蚀剂图案与聚合物。除此之外，为确保蚀刻晶片的洁净度，亦可视需要于本发明的干式清洁工艺结束后，再进行一湿式清洁工艺，以进一步去除蚀刻晶片的晶背与晶边所残留的少量聚合物，由于此时蚀刻晶片的表面仅可能残留少量的聚合物，因此并不致产生现有方法中清洗药剂因与大量聚合物反应所导致的浓度变化的问题。

由于现有方法是利用湿式清洁工艺以清除聚合物，其清洁能力会随着清洗药剂的浓度变化而有所差异，因此对于讲究精细度的大尺寸晶片而言并非优选的方法。相较于现有技术，本发明的方法由于是利用干式清洁工艺，并于蚀刻晶片于被顶起的状态下进行，因此可有效去除附着于蚀刻晶片的晶背与晶边的聚合物，并维持稳定的清洁能力。

以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。

Claims (23)

1.一种单片式清洗工艺，其包括有：

提供一蚀刻晶片，且该蚀刻晶片的表面包含有一光致抗蚀剂图案；

进行一灰化工艺，去除该光致抗蚀剂图案；以及

顶起该蚀刻晶片，并对该蚀刻晶片进行一干式清洁工艺。

2.如权利要求1所述的工艺，其中该蚀刻晶片的表面、晶背与晶边残留有多个蚀刻后所产生的聚合物。

3.如权利要求2所述的工艺，其中该干式清洁工艺是用来去除该些聚合物。

4.如权利要求1所述的工艺，其中该干式清洁工艺是利用一反应气体加以实施。

5.如权利要求1所述的工艺，其中该干式清洁工艺是利用一氧气等离子加以实施。

6.如权利要求5所述的工艺，其中该氧气等离子包含有氧气的带电离子、原子团、分子及电子。

7.如权利要求6所述的工艺，其中在进行该干式清洁工艺时，是利用一设置于该蚀刻晶片上方的滤片，以容许该氧气等离子的该些原子团通过。

8.如权利要求1所述的工艺，其中该干式清洁工艺是于150℃至300℃下进行。

9.如权利要求1所述的工艺，其中该灰化工艺以及该干式清洁工艺是于一低压舱中原位进行。

10.如权利要求9所述的工艺，还包含有于该干式清洁工艺后进行一湿式清洁工艺。

11.如权利要求1所述的工艺，其中该蚀刻晶片是利用一承载基座的顶起功能加以顶起。

12.一种单片式干式清洗工艺，其包含有：

提供一晶片；以及

利用一承载基座的顶起功能顶起该晶片，并进行一干式清洁工艺。

13.如权利要求12所述的工艺，其中该晶片为一蚀刻晶片，且该蚀刻晶片的表面还包含有一光致抗蚀剂图案。

14.如权利要求13所述的工艺，其中该蚀刻晶片的表面、晶背与晶边残留有多个蚀刻后所产生的聚合物。

15.如权利要求14所述的工艺，其中该干式清洁工艺是用以去除该光致抗蚀剂图案以及该些聚合物。

16.如权利要求12所述的工艺，其中在进行该干式清洁工艺之前还包含有一灰化工艺，用以去除该光致抗蚀剂图案。

17.如权利要求16所述的工艺，其中该灰化工艺以及该干式清洁工艺是原位进行于一低压舱中。

18.如权利要求12所述的工艺，其中该干式清洁工艺是于150℃至300℃下进行。

19.如权利要求12所述的工艺，其中该干式清洁工艺是利用一反应气体加以实施。

20.如权利要求19所述的工艺，其中该干式清洁工艺还包含有一激发该反应气体以产生等离子的步骤。

21.如权利要求20所述的工艺，其中该等离子包含有该反应气体的带电离子、原子团、分子及电子。

22.如权利要求21所述的工艺，其中在进行该干式清洁工艺时，是利用一设置于该晶片上方的滤片，以容许该等离子的原子团通过。

23.如权利要求12所述的工艺，还包含有于该干式清洁工艺之后进行一湿式清洁工艺。

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