專利名稱:減少球狀缺陷的方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域,具體屬于減少等離子干法刻蝕后、刻蝕副產(chǎn)物
清洗之中形成的球狀缺陷的方法及其裝置。
背景技術(shù):
晶圓制造工藝技術(shù)中,為了得到集成電路所需要的圖形,必須將光刻膠上的圖形 轉(zhuǎn)移到晶圓上,完成這一圖形轉(zhuǎn)換的方法之一就是將未被光刻膠掩蔽的部分通過(guò)選擇性刻 蝕去掉??涛g的方法包括干法刻蝕和濕法刻蝕。干法刻蝕作為常用的刻蝕方式,具有各向 異性度好、適用于小尺寸刻蝕的特點(diǎn)。 圖1所示為等離子干法刻蝕的示意圖。在干法刻蝕的過(guò)程中,通常在晶圓所處的 腔室中有某種氣體電離產(chǎn)生的等離子體,等離子體中的活性自由基對(duì)晶圓表面產(chǎn)生物理的 或者化學(xué)性的選擇性刻蝕。在現(xiàn)有干法刻蝕工藝技術(shù)中,晶圓通常通過(guò)刻蝕設(shè)備的腔室中 的靜電吸盤吸附,同時(shí),刻蝕完成后,通過(guò)在靜電吸盤上加適當(dāng)?shù)姆聪螂妷?靜電吸盤電源 的電壓翻轉(zhuǎn),dechuck),靜電吸盤上的電荷分布變反,從而可以中和圖l所示的晶圓上的電 荷。然而,由于晶圓上的電荷的多少難以把握,靜電吸盤電源的加載的反向電壓的大小也難 以把握,因此,在現(xiàn)有技術(shù)中這種去除靜電荷的方法并不能對(duì)所有晶圓完整去除靜電荷。
同時(shí),我們也應(yīng)該注意到,干法刻蝕過(guò)程后,往往會(huì)在晶圓表面殘留聚合體 (polymer)等副產(chǎn)物(與干法刻蝕的介質(zhì)、干法刻蝕的氣體、光刻膠等有關(guān)系),例如在銅互 連雙大馬士革后端的制程中,溝槽和通孔(trench/via)干法刻蝕完成以后,會(huì)在表面形成 聚合物副產(chǎn)物。在干法刻蝕完成、以及去除光刻膠以后、需要一步去除副產(chǎn)物的過(guò)程,該過(guò) 程主要通過(guò)采用清洗液清洗去除。然而,在清洗過(guò)程后,我們會(huì)發(fā)現(xiàn),晶圓表面經(jīng)常會(huì)出現(xiàn) 顆粒凝結(jié),形成球狀雜質(zhì)附著芯片上,這種副效應(yīng)被稱作球狀缺陷(ball defect)。這些球 狀缺陷難以清除,廣泛分布于芯片表面,嚴(yán)重影響了工藝制程的可靠性及成品率。因此迫切 需要減少球狀缺陷(ball defect)的方法。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種減少球狀缺陷的方法及其裝置。 為解決上述技術(shù)問(wèn)題,本發(fā)明提供的一種減少球狀缺陷的方法,用于對(duì)晶圓進(jìn)行
等離子干法刻蝕之后,包括對(duì)所述半導(dǎo)體晶圓進(jìn)行靜電消除步驟。 作為較佳實(shí)施例,在對(duì)所述半導(dǎo)體晶圓進(jìn)行靜電消除后,還包括步驟使用清洗液 清洗去除晶圓表面等離子干法刻蝕工藝中產(chǎn)生的副產(chǎn)物;在對(duì)所述半導(dǎo)體晶圓進(jìn)行靜電消 除之前,還包括步驟對(duì)半導(dǎo)體晶圓進(jìn)行電荷釋放。其中,電荷釋放工藝在等離子刻蝕設(shè)備 的腔室中進(jìn)行。 根據(jù)本發(fā)明所提供的減少球狀缺陷的方法,其中,采用電離空氣對(duì)準(zhǔn)半導(dǎo)體晶圓 表面進(jìn)行吹洗的方法對(duì)半導(dǎo)體晶圓進(jìn)行靜電消除。所述吹洗時(shí)間范圍為30秒到lmin。
本發(fā)明同時(shí)提供一種減少球狀缺陷的裝置,該發(fā)明裝置包括一個(gè)以上用于靜電消
3除的電離空氣吹洗設(shè)備。 根據(jù)本發(fā)明所提供的減少球狀缺陷的裝置,其中,所述裝置還包括用于傳輸晶圓 至所述電離空氣吹洗設(shè)備的吹洗區(qū)的傳輸設(shè)備。所述電離空氣吹洗設(shè)備固定,所述傳輸設(shè) 備包括用于將晶圓移動(dòng)至所述電離空氣吹洗設(shè)備的吹洗區(qū)域的機(jī)械傳送臂,機(jī)械傳送臂末 端設(shè)置有用于定位晶圓的托盤。所述晶圓置于電離空氣吹洗設(shè)備的氣流出口的正下方進(jìn)行 靜電電荷消除。 本發(fā)明的技術(shù)效果是通過(guò)在等離子干法刻蝕完成后、晶圓表面聚合物清洗之前 增加靜電消除步驟,能大大減少清洗過(guò)程中殘留的靜電電荷吸附清洗液中的碳硅元素形成 雜質(zhì)造成球狀缺陷的現(xiàn)象,從而有效提高晶圓制程中的成品率和可靠性。
圖1是靜電吸盤釋放電荷解除吸附芯片的示意圖; 圖2是清洗去除刻蝕副產(chǎn)物過(guò)程中球狀缺陷的形成原理圖; 圖3是減少球狀缺陷的方法的一個(gè)實(shí)施例; 圖4所示為電離空氣消除靜電的原理示意圖; 圖5是減少球狀缺陷的方法的又一個(gè)實(shí)施例; 圖6是本發(fā)明用于減少球狀缺陷的裝置的實(shí)施例示意圖; 圖7是本發(fā)明實(shí)施例的效果示意圖。
具體實(shí)施例方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚,下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步 的詳細(xì)描述。 圖2所示為清洗去除刻蝕副產(chǎn)物過(guò)程中球狀缺陷的形成原理圖。發(fā)明人認(rèn)為,由
于經(jīng)過(guò)等離子干法刻蝕后的晶圓表面具有殘留靜電荷,在對(duì)刻蝕副產(chǎn)物進(jìn)行清洗去除時(shí),
由于所用的清洗液包含有C、 Si、 0等離子,這些殘留的靜電電荷會(huì)吸附清洗液中的C、 Si、 0
離子,在芯片表面的靜電電荷分布處成核,形成顆粒凝結(jié),也即球狀缺陷。 根據(jù)球狀缺陷的形成原理,本發(fā)明提出了減少球狀缺陷的方法。圖3所示為減少
球狀缺陷的方法的一個(gè)實(shí)施例。如圖3所示,該實(shí)施例方法包括步驟 S110,提供等離子干法刻蝕完畢后的半導(dǎo)體晶圓。 以在銅互連后端工藝中的溝槽/通孔刻蝕過(guò)程為例,需要在半導(dǎo)體晶圓上的層間 介質(zhì)層上進(jìn)行等離子干法刻蝕形成構(gòu)成/通孔刻蝕,該等離子干法刻蝕過(guò)程的刻蝕時(shí)間相 對(duì)比較長(zhǎng),直至通孔打開至銅線上的蓋帽層(Cap Layer,同時(shí)也是刻蝕終止層),由于長(zhǎng)時(shí) 間的刻蝕,等離子體會(huì)同時(shí)對(duì)光刻膠作用,會(huì)在蓋帽層表面形成不需要的副產(chǎn)物。
S120,將所述半導(dǎo)體晶圓進(jìn)行靜電消除。 在該實(shí)施例中,靜電消除是通過(guò)利用電離空氣對(duì)準(zhǔn)半導(dǎo)體晶圓表面進(jìn)行吹洗實(shí) 現(xiàn),圖4所示為電離空氣消除靜電的原理示意圖,空地可以通過(guò)高壓形成電離空氣,電離空 氣氣流吹向帶有靜電電荷的晶圓表面;電離空氣里有正電荷和負(fù)電荷,其中負(fù)電荷與晶圓 上的正性靜電荷中和,正電荷與晶圓上的正性靜電荷相互排斥,因此晶圓上的正性靜電荷 能大大減少。該實(shí)施例中,吹洗時(shí)間范圍為30秒到lmin,電離空氣的氣流速度不能過(guò)大,以晶圓所能承受得氣流壓力為限。該發(fā)明中,靜電的消除方法不限于通過(guò)電離空氣吹洗的方 法,還可以是用帶電的洗液沖洗等方法。 S130傳輸至清洗槽,清洗液沖洗去除干法刻蝕副產(chǎn)物。 在該實(shí)施例中,通過(guò)傳輸設(shè)備的機(jī)械傳送臂將晶圓置于電離空氣下吹洗后,將晶 圓傳輸至用于去除聚合物的清洗槽中,所述聚合物為等離子干法刻蝕的副產(chǎn)物。其中清洗 槽中有清洗液,通過(guò)用清洗液對(duì)晶圓沖洗,可以溶解去除表面的刻蝕副產(chǎn)物,而不對(duì)其他表 面物質(zhì)清洗去除。在此過(guò)程中,由于靜電荷已經(jīng)得到消除,在晶圓表面的球狀缺陷將大大減 少或者不會(huì)存在。該實(shí)施例中,清洗液可以是一種帶堿性和有機(jī)成分的溶液,包含有C、Si、 0等離子。 至此,減少球狀缺陷的方法已經(jīng)完成。此后可以對(duì)晶圓進(jìn)一步去離子水清洗等,準(zhǔn) 備進(jìn)行其他工藝步驟。 圖5所示為減少球狀缺陷的方法的又一個(gè)實(shí)施例。如圖5所示,該實(shí)施例包括步 驟 S110,提供等離子干法刻蝕完畢后的半導(dǎo)體晶圓。 S112,將離子刻蝕完畢后的半導(dǎo)體晶圓在等離子刻蝕設(shè)備的腔室中進(jìn)行電荷釋 放。 在該步驟中,利用現(xiàn)有的Dechuck技術(shù),在半導(dǎo)體晶圓離開等離子刻蝕設(shè)備的腔
室之前,進(jìn)行電荷釋放。因此半導(dǎo)體晶圓上的大量電荷得以釋放。但由于Dechuck過(guò)程中
翻轉(zhuǎn)電壓的大小難以設(shè)置精準(zhǔn),所以只能對(duì)電荷粗略釋放,不可避免在半導(dǎo)體晶圓上仍舊
殘留靜電荷。通過(guò)S112這個(gè)步驟,出腔后的半導(dǎo)體晶圓上的靜電荷大大減少,有利于后續(xù)
S113步驟中提高去除靜電荷的效果,從而使該方法減少球狀缺陷的效果更加明顯。 —般情況下,在電荷釋放完畢后,從腔室中取出的晶圓上的光刻膠需要通過(guò)干法去除。 S120,將所述半導(dǎo)體晶圓進(jìn)行靜電消除。 S130傳輸至清洗槽,清洗液沖洗去除干法刻蝕副產(chǎn)物。 該實(shí)施例與圖3所示實(shí)施例的主要區(qū)別在于在S110和S120之間增加了 S112步
驟,從而有利于去除靜電荷,減少球狀缺陷的效果更加明顯。 本發(fā)明同時(shí)提供一種用于減少球狀缺陷的裝置。 圖6所示為本發(fā)明用于減少球狀缺陷的裝置的實(shí)施例示意圖。如圖6所示,該設(shè) 備用于減少球狀缺陷的對(duì)晶圓進(jìn)行靜電荷消除步驟,裝置包括傳輸設(shè)備io和用于靜電消 除的電離空氣吹洗設(shè)備20。其中,電離空氣吹洗設(shè)備20在本實(shí)施例中為3個(gè),其數(shù)量不受 本發(fā)明實(shí)施例顯示。電離空氣吹洗設(shè)備20能夠通過(guò)通電壓產(chǎn)生電離空氣。傳輸設(shè)備10包 括機(jī)械傳送臂40,機(jī)械傳送臂末端設(shè)置有用于定位晶圓的托盤(圖中未示出),晶圓30置 于托盤上。該設(shè)備的使用狀態(tài)如圖6所示,機(jī)械傳送臂將晶圓置于電離空氣吹洗設(shè)備20之 下,晶圓能夠在電離空氣吹洗設(shè)備的吹洗區(qū)域進(jìn)行吹洗,晶圓最好置于電離空氣吹洗設(shè)備 的氣流出口的正下方,從而完成晶圓上靜電荷消除。然后從右向左將晶圓傳輸過(guò)去,進(jìn)一步 把晶圓傳輸至清洗槽(圖中未示出)。整個(gè)設(shè)備置于常壓空氣中,傳輸設(shè)備10為大氣傳輸 模式。電離空氣吹洗設(shè)備20,使用高壓電離空氣,形成兩種極性相反的靜電離子,并隨著氣 流吹洗晶圓表面。
經(jīng)過(guò)本發(fā)明圖3所示實(shí)施例的方法以及圖6所示實(shí)施的設(shè)備相結(jié)合使用后,晶圓 在等離子干法刻蝕、清洗之后其效果對(duì)比如圖7所示。為了對(duì)比明顯,在實(shí)驗(yàn)中,采取兩組 芯片分別使用不同的Dechuck制程參數(shù)(芯片B、 D的靜電釋放較為徹底,其殘留電荷較芯 片A、 C少),使用了本發(fā)明所述方法,芯片C以及芯片D相比現(xiàn)有制程,其球狀缺陷基本消 除,剩余為其他雜質(zhì),與dechuck制程的殘留電荷數(shù)量關(guān)系不大,對(duì)比數(shù)據(jù)如下;由此可見(jiàn), 本發(fā)明產(chǎn)生了顯著的效果。 在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下還可以構(gòu)成許多有很大差別的實(shí)施例。應(yīng) 當(dāng)理解,除了如所附的權(quán)利要求所限定的,本發(fā)明不限于在說(shuō)明書中所述的具體實(shí)施例。
權(quán)利要求
一種減少球狀缺陷的方法,用于對(duì)晶圓進(jìn)行等離子干法刻蝕之后,其特征在于,包括對(duì)所述半導(dǎo)體晶圓進(jìn)行靜電消除。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法,其特征在于,還包括使用清洗液清洗去除晶圓表面等 離子干法刻蝕工藝中產(chǎn)生的副產(chǎn)物。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的方法,其特征在于,對(duì)所述半導(dǎo)體晶圓進(jìn)行靜電消除之 前還包括對(duì)半導(dǎo)體晶圓進(jìn)行電荷釋放。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的方法,其特征在于,采用電離空氣對(duì)準(zhǔn)半導(dǎo)體晶圓表面 進(jìn)行吹洗的方法對(duì)半導(dǎo)體晶圓進(jìn)行靜電消除。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法,其特征在于,所述吹洗時(shí)間范圍為30秒到lmin。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法,其特征在于,電荷釋放工藝在等離子刻蝕設(shè)備的腔室 中進(jìn)行。
7. —種用于減少球狀缺陷的裝置,其特征在于,包括一個(gè)以上用于靜電消除的電離空 氣吹洗設(shè)備。
8. 根據(jù)權(quán)利7所述的裝置,其特征在于,所述裝置還包括用于傳輸晶圓至所述電離空 氣吹洗設(shè)備的吹洗區(qū)的傳輸設(shè)備。
9. 根據(jù)權(quán)利8所述的裝置,其特征在于,所述電離空氣吹洗設(shè)備固定,所述傳輸設(shè)備包 括用于將晶圓移動(dòng)至所述電離空氣吹洗設(shè)備的吹洗區(qū)域的機(jī)械傳送臂,機(jī)械傳送臂末端設(shè) 置有用于定位晶圓的托盤。
10. 根據(jù)權(quán)利9所述的裝置,其特征在于,所述晶圓置于電離空氣吹洗設(shè)備的氣流出口 的正下方進(jìn)行靜電電荷消除。
全文摘要
一種減少球狀缺陷的方法及其裝置,屬于半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域。減少球狀缺陷的方法是通過(guò)在等離子干法刻蝕完成后,對(duì)半導(dǎo)體晶圓進(jìn)行靜電消除。減少球狀缺陷的裝置包括用于靜電消除的電離空氣吹洗設(shè)備。通過(guò)消除靜電荷,能大大減少清洗過(guò)程中殘留的靜電電荷吸附清洗液中的碳硅元素形成雜質(zhì)造成球狀缺陷的現(xiàn)象,從而有效提晶圓制程中的成品率和可靠性。
文檔編號(hào)H01L21/00GK101752209SQ20081020733
公開日2010年6月23日 申請(qǐng)日期2008年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月19日
發(fā)明者俞海明, 徐立, 曾德強(qiáng), 李世梁 申請(qǐng)人:中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司