TWI252528B - Method for cleaning wafer - Google Patents

Description

1252528 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明提供一種半導體晶圓的清洗方法，尤指一種具 有更快速且有效之半導體晶圓的清洗方法。 【先前技術】 由於在半導體製程中，半導體晶圓常須反覆地經過各 種化學氣相沈積（chemical vapor deposition，CVD)、乾银刻 (dry etch)、或化學機械研磨（chemical mechanical polishing， CMP)等製程，使得半導體晶片表面往往會殘留有金屬或有 機物等污染微粒(particle)，而且半導體晶片的矽基底表面 也非常谷易氧化形成自然氧化層（native 0>^如），進而影響 到半導體產品的品質。因此半導體晶片在製造的過程中需 要經過多次清洗(clean)製程，以去除這些外界污染物以及 自然氧化層’維持半導體晶圓的表面潔淨度(surface cleanliness) 〇 一般而言，清洗製程可概分為乾式及濕式清洗，其中 濕式清洗法為較常用的清洗方法。其步驟係先利用一含氡 ✓谷劑（fluorine based solvent)、一胺類溶劑（amine based 1252528 solvent)或是至少一化學品（chemical)來進行一濕式清洗 (wet cleaning)製程，再進行一洗濯（rinse)製程以及一乾燥 (dry)製程。舉例來說，在半導體製程中大量使用的微影與 蝕刻製程，便常使用光阻溶劑，例如Ash-land或EKC廠商 所生產之ACT-935、EKC-270等光阻溶劑。然後於定義晶 圓表面圖案並去除光阻之後，再利用N-甲基洛酮 (N-Methyl-Pyrolidone，NMP)以及水等溶液來沖洗晶圓並去 除殘留之光阻溶劑。而在完成前述之晶圓清洗程序後，必 須快速地將晶圓表面的水份去除，以避免殘留於晶圓表面 的水份中的溶氧與晶圓表面的石夕原子發生氧化反應而造成 晶片的缺陷，並且避免產生水痕。相關半導體晶片的清洗 方法可參考如美國專利US-5,516730號等（題目為：APrior art cleaning method of removing small particles on the surface of the semiconductor wafer ;發明人為：Piro〇z 等 人）〇 如岫所述，在半導體製程中，由於半導體晶圓經常反 覆地經過各種製程，使得半導體晶片表面往往會殘留有金 屬或有機物料染微粒，造成晶片品質下降，因此往择有 一清洗過程將晶圓上之殘留物去除。如第丨圖所示，第i 圖為智知清洗晶圓方法之示意圖。清洗製程中會先使伟化 學樂απ清洗晶圓殘留物，再使用去離子水洗濯晶圓12， 1252528 .去除晶圓12上之清洗液，同時利用—旋轉器14之高速旋 .轉所產生之離心力將洗濯之去離子水1〇去除，但由於旋轉 中心之轉速較弱且去離子水10與晶圓12之表 大，往往在晶圓12之圓心部分會有殘留有水珠16，^因 晶圓12與水珠16之接觸角18小，而使得晶圓12上之水 珠16不易去除’如第2圖所示’第2圖為第t圖晶圓放大 示意圖。這些殘留乾涸於晶圓12上的水珠16便會形成水 春潰(water mark)，進而造成晶圓12發生局部氧化、異常介 面、腐敍專之缺陷，嚴重降低後續製程的潔淨度與良率。 因此過去有人想藉由提高旋轉器丨4之速度來去除水 珠16。但在晶圓12高速旋轉的結果，往往會累積電荷於 晶圓12表面上形成靜電，並吸附空氣中的粒子(particle)， 造成晶圓12的表面潔淨度下降，而且旋轉器會因高速影響 而容易受損降低使用週期。另外，也有人因為晶圓12有較 •大之疏水性，因此藉由四曱基氫氧化銨 (tetra-methyl-ammonium hydroxide，TNAH )來改變晶圓 12表面之性質，但由於使用高濃度之四甲基氫氧化銨又會 造成成本提升，不符合經濟效應。因此為減少成本，另外 有人使用少量之四曱基氫氧化銨來洗濯，再配合通入有溫 度之氮氣來使晶圓12在旋轉時較快乾燥，但此法又產生另 一問題，因為氮氣容易有微顆粒產生，反而造成晶圓12表 面不乾淨問題產生。 1252528 簡單總結上述各種習知洗濯的方法，以去離子水洗濯 方法受限於晶圓與去離子水之表面張力、旋轉器之轉速及 靜電因素影響，對於先進製程而言並不適合，而使用四曱 基氫氧化銨以及通入有溫度之氮氣則造成成本過高以及微 顆粒造成晶圓表面不乾淨問題產生。因此必須發展一套更 有效率且能降低成本之晶圓清洗製程。 _ 【發明内容】 因此本發明之主要目的在於提供一種具有有更快速且 有效之半導體晶圓的清洗方法，以解決上述習知半導體晶 圓清洗的問題。 根據本發明之申請專利範圍，係揭露一種清洗晶圓的 方法，用來去除化學機械研磨後的殘餘物。本發明係先利 用一清洗刷清洗化學機械研磨後之晶圓表面的殘餘物，接 著進行一清洗過程，此過程係利用一旋轉方式，並配合以 一 τ型管喷出一混合清洗液沖洗前述之清洗刷處理後的晶 • 圓表面，最後再進行一烘烤製程。 由於本發明之半導體晶圓的清洗方法，係採用化學水 溶液改變晶圓與去離子水的表面張力，使殘留於晶圓之水 1252528 溶液更容易被移除，不但可以減少傳統清洗晶圓之高成 本，而且降低微粒子或有機溶液殘留，因此能更有效清洗 晶圓，以提高產能。 為了使貴審查委員能更近一步了解本發明之特徵及 技術内容，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖。然 而所附圖式僅供參考與輔助說明用，並非用來對本發明加 •以限制者。 【實施方式】 請參考第3圖，第3圖為本發明清洗晶圓方法示意圖。 本發明以化學機械研磨製程為例，在晶圓30經過化學研磨 後會有殘留金屬或有機物等污染微粒於晶圓30上，造成晶 圓30品質降低，因此本發明提供以下步驟來進行研磨後之 胃晶圓30的清洗方法。首先提供一清洗刷（圖未示）先將經 過化學研磨後之晶圓30上的殘留物去除，接著進行一清洗 過程，清洗晶圓3 0表面，最後再進行一烘烤製程（圖未 . 示）。 在清洗過程中，本發明係先利用一 T型管32，其中T 型管32之一端銜接一去離子水供給源，用來提供去離子水 1252528 34，另一端則銜接一化學溶液供給源，用來提供化學溶液 36。其中，化學溶液36係為一高揮發化學溶液，例如異丙 醇、丙酮或四氫呋喃等高揮發性之溶液，且T型管32另包 含有一控制閥38，可視需要來調整化學溶液36之流量， 用來控制去離子水34與化學溶液36混合後之混合清洗液 40的濃度。如此，本發明便可以利用T型管32將適當濃 度的混合清洗液40喷出至清洗刷處理後之晶圓30的表面 _上進行清洗，然後在混合清洗液40清洗晶圓30時，再配 合利用旋轉器42之高速旋轉將晶圓30上之混合清洗液40 加以去除。 由於本發明之清洗液40為高揮發化學溶液36與去離 子水34之混合液有較高親水性質，例如異丙醇水溶液、丙 酮水溶液或四氫呋喃水溶液，因此不但改變了混合清洗液 • 40與晶圓30之表面張力，使得喷在晶圓30之中心部分之 混合清洗液44與晶圓30之表面張力小且接觸角46大，所 以混合清洗液44會攤在晶圓30上，使得晶圓30圓心部分 • 之混合清洗液44少，因此容易利用旋轉器42將晶圓30圓 心部分之混合清洗液44去除，而不會因旋轉器42轉速不 足等問題造成混合清洗液44殘留在晶圓30上，如第4圖 所示，第4圖為第3圖之晶圓放大示意圖。最後再進行一 11 1252528 烘烤製程，完成晶圓之清洗。 由上述可知，由於清洗液是化學溶液與去離子水之混 合液，其不但可以控制清洗液之濃度，而且更能有效地去 除清洗液並潔淨晶圓，避免單純使用去離子水清洗所造成 晶圓之圓心部分殘留有去離子水的現象，因此本發明能減 少化學溶液之用量以及避免使用氮氣造成晶圓污染。 綜合上述說明，相較習知的清洗晶圓之方法，本發明 清洗晶圓之方法使用之清洗液為化學溶液與去離子水之混 合液，可以有效降低晶圓與清洗液之表面張力，使得殘留 於晶圓之圓心部分之清洗液溶液更容易去除，以提高晶圓 之潔淨度。因此，本發明不但可減少傳統清洗晶圓之高成 本，而且能降低微粒子或有機溶液殘留，並進一步增加旋 鲁轉器之使用週期。 以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請 專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範 圍。 12 1252528 【圖式簡單說明】 第1圖為習知清洗晶圓方法之示意圖。 第2圖為習知晶圓放大示意圖。 第3圖為本發明清洗晶圓方法之示意圖。 第4圖為本發明晶圓放大示意圖。 【主要元件符號說明】 10 去離子水 12 晶圓 14 旋轉器 16 水珠 18 接觸角 30 晶圓 32 T型管 34 去離子水 36 化學溶液 38 控制閥 40 混合清洗液 42 旋轉器 44 混合清洗液 46 接觸角 13

Claims (1)

1252528 十、申請專利範圍： 1. 一種清洗晶圓的方法，用來去除化學機械研磨後的殘餘 物，該方法包含有： 利用一清洗刷清洗化學機械研磨後之該晶圓表面的殘 餘物； 進行一清洗過程，該清洗過程係利用一旋轉方式，並 配合一 T型管喷出一混合清洗液來沖洗該清洗刷處理後之 •該晶圓的表面；以及 進行一烘烤製程。 .2·如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該混合清洗液 係為一高揮發化學溶液與一去離子水之混合液。 3.如申請專利範圍第2項所述之方法，其中該T型管一端 ®銜接該高揮發化學溶液供給源，另一端接該去離子水供給 源0 4. 如申請專利範圍第3項所述之方法，其中該T型管另包 含有一控制閥。 5. 如申請專利範圍第4項所述之方法，其中該控制閥係用 14 1252528 來凋節該高揮發化學溶液以及該去離子水的混合比例，以 進一步控制該混合清洗液之濃度。 6·如申請專利範圍第5項所述之方法，其中該高揮發化學 溶液係包含有異丙醇水溶液、丙酮水溶液或四氫呋喃水溶 液等。 種清洗晶圓的方法，該方法包含有： 利用一高親水性之混合清洗液來沖洗一旋轉之 晶 面;以及 圓表 進行一烘烤製程。 申月專利耗圍第7項所述之方法，其中該混合清洗液 係供給以一 T型管。 9·如申請專利範圍第8 係為-叙方法，其巾該混合清洗液 q禪ubg液與—去離子水之混合液。 1〇·如申請專利範圍第9項 銜接該高揮發化學溶液供給:之方^^^型管一端 源。 ，N另一知接違去離子水供給 15 1252528 11. 如申請專利範圍第8項所述之方法，其中該τ型管另包 含有一控制閥。 12. 如申請專利範圍第11項所述之方法，其中該控制閥係 用來調節該高揮發化學溶液以及該去離子水的混合比例， 以進一步控制該混合清洗液之濃度。 Β 13.如申請專利範圍第12項所述之方法，其中該高揮發化 學溶液係包含有異丙醇水溶液、丙S同水溶液或四氳σ夫喃水 溶液等。 十一、圖式：

16