專利名稱：清洗晶圓的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種清洗晶圓的方法，特別是涉及一種清洗嵌在金屬層上的粒子的方法。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體工藝包含利用多次的化學(xué)或是物理方式將集成電路制作在半導(dǎo)體基底上，然而在半導(dǎo)體工藝中，常會(huì)在晶圓表面產(chǎn)生污染物。 因此在半導(dǎo)體工藝中，最頻繁的工藝步驟就是晶圓清洗。晶圓清洗的目的乃是為了去除附著于晶圓表面上的有機(jī)化合物、金屬雜質(zhì)或微粒(Particle)等污染物。這些污染物對(duì)于產(chǎn)品后續(xù)工藝的影響非常大。金屬雜質(zhì)的污染會(huì)造成P_n接面的漏電、縮減少數(shù)載子的生命期、降低柵極氧化層的雪崩電壓。微粒的附著則會(huì)影響光刻工藝圖案轉(zhuǎn)移的真實(shí)性，甚至造成電路結(jié)構(gòu)的短路。因此，在晶圓清洗制程中，必須有效的去除附著于晶圓表面的有機(jī)化合物、金屬雜質(zhì)以及微粒，同時(shí)在清洗后晶圓表面必須無自然氧化層(NativeOxide)存在，且表面粗糙度要極小。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供了一種清洗晶圓的方法，其可更有效地清理晶圓上不需要的粒子。根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施例，一種清洗晶圓的方法，包含以下步驟首先將一晶圓放置在一清洗槽中，然后，進(jìn)行一第一清洗步驟以超音波液體潤(rùn)洗晶圓，其中超音波液體被施加一超音波能量，在進(jìn)行第一清洗步驟之后，進(jìn)行一第二清洗步驟以刷洗晶圓，最后干燥晶圓。根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例，一種清洗晶圓的方法，包含以下步驟首先，將一晶圓放置在一清洗槽中，其中晶圓包含一金屬層，多個(gè)粒子嵌入金屬層的一表面，接著，進(jìn)行一第一清洗步驟以超音波液體潤(rùn)洗晶圓，其中超音波液體被施加一超音波能量，進(jìn)行所述第一清洗步驟之后，進(jìn)行一第二清洗步驟以刷洗晶圓，最后干燥晶圓。為讓本發(fā)明的上述目的、特征及優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉優(yōu)選實(shí)施方式，并配合所附圖式，作詳細(xì)說明如下。然而如下的優(yōu)選實(shí)施方式與圖式僅供參考與說明用，并非用來對(duì)本發(fā)明加以限制者。


圖I為根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施例所繪示的晶圓清洗槽的示意圖。圖2繪示的是本發(fā)明的清洗晶圓的方法流程圖。圖3繪示的是一剛完成金屬工藝階段的晶圓示意圖。圖4至圖7為本發(fā)明的清洗方式和傳統(tǒng)清洗方式的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)圖。其中，附圖標(biāo)記說明如下
10晶圓清洗槽12晶圓14晶圓平臺(tái)16刷子18液體噴嘴20超音波液體噴嘴22金屬層24粒子30第一清洗步驟40第二清洗步驟50最后步驟241上部分242下部分
具體實(shí)施例方式雖然本發(fā)明以實(shí)施例揭露如下，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟習(xí)此技藝者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)以后附的權(quán)利要求所界定者為準(zhǔn)，且為了不致使本發(fā)明的精神晦澀難懂，一些習(xí)知結(jié)構(gòu)與制程步驟的細(xì)節(jié)將不再于此揭露。同樣地，圖示所表示為實(shí)施例中的裝置示意圖但并非用以限定裝置的尺寸，特別是，為使本發(fā)明可更清晰地呈現(xiàn)，部分組件的尺寸可能放大呈現(xiàn)于圖中。再者，多個(gè)實(shí)施例中所揭示相同的組件者，將標(biāo)示相同或相似的符號(hào)以使說明更容易且清晰。圖I為根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施例所繪示的晶圓清洗槽的示意圖。圖2繪示的是本發(fā)明清洗晶圓的方法流程圖。請(qǐng)參閱圖1，一晶圓清洗槽10用于清洗晶圓12,晶圓清洗槽10包含一晶圓平臺(tái)14用于支撐晶圓12并且旋轉(zhuǎn)晶圓12，一刷子16例如一 PVA刷子和至少一液體噴嘴18皆放置于晶圓平臺(tái)14的上方，液體噴嘴18的數(shù)量可以隨著不同需求而調(diào)整。舉例而言，如圖I所示，于晶圓平臺(tái)14上方的相對(duì)兩側(cè)可以放置兩個(gè)液體噴嘴18。另外，一超音波液體噴嘴20亦設(shè)置在晶圓平臺(tái)14上方。請(qǐng)同時(shí)參閱圖I和圖2，下文將配合圖示敘述本發(fā)明的清洗晶圓的方法。首先提供一晶圓12，然后將晶圓12放置于圖I所繪示的晶圓清洗槽10中，接著進(jìn)行一第一清洗步驟30，第一清洗步驟30包含超音波清洗，詳細(xì)來說，在進(jìn)行第一清洗步驟30時(shí)，由超音波液體噴嘴20射出超音波液體以潤(rùn)洗晶圓12，在潤(rùn)洗的同時(shí)利用晶圓平臺(tái)14旋轉(zhuǎn)晶圓12，超音波液體在接觸到晶圓12之前已被施以超音波能量，而超音波能量的頻率較佳介于1.4MHz至I. 6MHz之間，超音波液體可以為去離子水，另外，晶圓12較佳可以在整個(gè)第一清洗步驟30都處于旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)。在進(jìn)行第一清洗步驟30時(shí)，除了由超音波液體噴嘴20射出的超音波液體之外，也可以選擇性地分別由兩個(gè)液體噴嘴18射出清洗液體以補(bǔ)助潤(rùn)洗晶圓12的表面，清洗液體可以為去離子水，由兩個(gè)液體噴嘴18射出的清洗液體未被施加超音波能量。另外，根據(jù)不同的需求，液體噴嘴18可以配合開啟或關(guān)閉，以控制清洗液體是否射出。在第一清洗步驟30完成之后，進(jìn)行一第二清洗步驟40以刷子16刷洗晶圓12，刷子16可以為以PVA所制作的刷子，然后，在最后步驟50，晶圓12被施以旋轉(zhuǎn)干燥。本發(fā)明的清洗步驟適合用于所有需要清洗的晶圓，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，剛完成金屬工藝階段的晶圓最適合使用前述圖I和圖2所揭露的清洗方式。圖3繪示的是一剛完成金屬工藝階段的晶圓示意圖，其中相同的組件將以相同的符號(hào)標(biāo)不。如圖3所不,一晶圓12包含一金屬層22于晶圓12的表面上,金屬層22可以為銅鋁合金、鋁或是其它金屬，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，金屬層22為銅鋁合金，金屬層22的形成方式可以為化學(xué)氣相沉積法、物理氣相沉積法或是其它的工藝方式。因?yàn)殂~鋁合金的性質(zhì)，在完成金屬層22后會(huì)有許多粒子24嵌入在金屬層22的表面，嵌入的粒子24大多是銅鋁合金粒子，詳細(xì)來說，至少有一嵌入的粒子24具有一上部分241突出于金屬層22的表面，并且具有一下部分242埋入于金屬層22中，因此，金屬層22的表面變得粗糙不平整，以致于影響到后續(xù)形成在金屬層22的材料層的平坦度。為了使晶圓12得到最佳的清洗，可以對(duì)圖3中具有粒子24的晶圓12施以本發(fā)明的清洗晶圓的方法，請(qǐng)參閱圖I至圖3，首先，將具有粒子24的晶圓12置入晶圓清洗槽10中，在進(jìn)行第一清洗步驟30時(shí)，由超音波液體噴嘴20射出的超音波液體和由液體噴嘴18射出的清洗液體同時(shí)潤(rùn)洗晶圓12，潤(rùn)洗的同時(shí)利用晶圓平臺(tái)14旋轉(zhuǎn)晶圓12，其中超音波液體是被施以超音波能量，而清洗液體則沒有被施以超音波能量，超音波能量的頻率較佳介于I. 4MHz至I. 6MHz之間，超音波液體和清洗液體可以為去離子水。第一清洗步驟30較佳可以進(jìn)行20秒，而晶圓在第一清洗步驟30清洗時(shí)的旋轉(zhuǎn)速度較佳為3000rpm。此時(shí)，在晶圓12上的粒子24的結(jié)構(gòu)被超音波能量破壞。在第一清洗步驟30完成之后，進(jìn)行第二清洗步驟40以刷子16刷洗粒子24的上部分241，也就是粒子24突出于金屬層22表面的部分，刷洗的時(shí)間約為20秒，此時(shí)晶圓12的旋轉(zhuǎn)速度為3000rpm，在刷洗時(shí)，刷子16接觸金屬層22的表面，之后粒子24即從金屬層22的表面被移除。然后，于最后步驟50，晶圓12利用旋轉(zhuǎn)約15秒使其干燥。至此，本發(fā)明的清洗晶圓的方法業(yè)已完成。圖4至圖7為本發(fā)明的清洗方式和傳統(tǒng)清洗方式的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)圖。圖4顯示分別使用本發(fā)明的清洗方式和傳統(tǒng)的清洗方式時(shí)，在第一金屬層上具有損壞的晶粒的芯片的數(shù)量?？v軸代表在第一金屬層上具有損壞的晶粒的芯片的數(shù)量，而橫軸代表芯片是用本發(fā)明的清洗方式或傳統(tǒng)的清洗方式進(jìn)行清洗。另外，使用傳統(tǒng)的清洗方式進(jìn)行數(shù)據(jù)量測(cè)時(shí)，檢測(cè) 數(shù)量為39，平均值為66. 74，標(biāo)準(zhǔn)值為96. 15，四分位數(shù)間距為28. 5，而四分位數(shù)間距可以有Q1、Q2、Q3、Q4，(介于Q3 Ql范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)值總和)/ (介于Q3 Ql范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù))的數(shù)值為32. 33 ;使用本發(fā)明的清洗方式進(jìn)行數(shù)據(jù)量測(cè)時(shí)，檢測(cè)數(shù)量為25，平均值為6. 78，標(biāo)準(zhǔn)值為3. 78，四分位數(shù)間距為5.5，(介于Q3 Ql范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)值總和)/ (介于Q3 Ql范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù))的數(shù)值為5. 28。如圖4所示，使用本發(fā)明的清洗方式可有效減少在第一金屬層上具有損壞的晶粒的芯片的數(shù)量。第一金屬層的厚度約為4000埃，另外，第一金屬層的過程溫度為150°C。圖5顯示分別使用本發(fā)明的清洗方式和傳統(tǒng)的清洗方式時(shí)，在一芯片的第一金屬層上的缺陷數(shù)量?？v軸代表在一芯片的第一金屬層上的缺陷數(shù)量，而橫軸代表芯片是用本發(fā)明的清洗方式或傳統(tǒng)的清洗方式進(jìn)行清洗。另外，使用傳統(tǒng)的清洗方式進(jìn)行數(shù)據(jù)量測(cè)時(shí)，檢測(cè)數(shù)量為39，平均值為337. 99，標(biāo)準(zhǔn)值為1305. 24，四分位數(shù)間距為32. 5，而四分位數(shù)間距可以有Ql、Q2、Q3、Q4，(介于Q3 Ql范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)值總和)/ (介于Q3 Ql范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù))的數(shù)值為35. 71 ;使用本發(fā)明的清洗方式進(jìn)行數(shù)據(jù)量測(cè)時(shí)，檢測(cè)數(shù)量為25，平均值為8. 6，標(biāo)準(zhǔn)值為5. 18，四分位數(shù)間距為7. 0，(介于Q3 Ql范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)值總和)/(介于Q3 Ql范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù))的數(shù)值為7.04。如圖5所示，使用本發(fā)明的清洗方式可有效減少一芯片的第一金屬層上的缺陷數(shù)量。圖6顯示分別使用本發(fā)明的清洗方式和傳統(tǒng)的清洗方式時(shí)，在第二金屬層上具有損壞的晶粒的芯片的數(shù)量?？v軸代表在第二金屬層上具有損壞的晶粒的芯片的數(shù)量，而橫軸代表芯片是用本發(fā)明的清洗方式或傳統(tǒng)的清洗方式進(jìn)行清洗。另外，使用傳統(tǒng)的清洗方式進(jìn)行數(shù)據(jù)量測(cè)時(shí)，檢測(cè)數(shù)量為38，平均值為33. 03，標(biāo)準(zhǔn)值為44. 31，四分位數(shù)間距為20.0，而四分位數(shù)間距可以有叭、02、03、04，(介于Q3 Ql范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)值總和)/(介于Q3 Ql范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù))的數(shù)值為24. 25 ;使用本發(fā)明的清洗方式進(jìn)行數(shù)據(jù)量測(cè)時(shí)，檢測(cè)數(shù)量為28，平均值為27. 91，標(biāo)準(zhǔn)值為26. 71，四分位數(shù)間距為25. 5，(介于Q3 Ql范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)值總和)/(介于Q3 Ql范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù))的數(shù)值為19.27。如圖6所示，使用本發(fā)明的清洗方式可有效減少在第二金屬層上具有損壞的晶粒的芯片的數(shù)量。第二金屬層的厚度約為10500埃，另外，第二金屬層的過程溫度為440°C。圖7顯示分別使用本發(fā)明的清洗方式和傳統(tǒng)的清洗方式時(shí)，在一芯片的第二金屬層上的缺陷數(shù)量?？v軸代表在一芯片的第二金屬層上的缺陷數(shù)量，而橫軸代表芯片是用本 發(fā)明的清洗方式或傳統(tǒng)的清洗方式進(jìn)行清洗。另外，使用傳統(tǒng)的清洗方式進(jìn)行數(shù)據(jù)量測(cè)時(shí)，檢測(cè)數(shù)量為38，平均值為76. 68，標(biāo)準(zhǔn)值為155. 89，四分位數(shù)間距為36. 5，而四分位數(shù)間距可以有Q1、Q2、Q3、Q4，(介于Q3 Ql范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)值總和)/(介于Q3 Ql范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù))的數(shù)值為32. 73 ;使用本發(fā)明的清洗方式進(jìn)行數(shù)據(jù)量測(cè)時(shí)，檢測(cè)數(shù)量為28，平均值為56. 13，標(biāo)準(zhǔn)值為138. 52，四分位數(shù)間距為38. 5，(介于Q3 Ql范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)值總和)/(介于Q3 Ql范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù))的數(shù)值為24.91。如圖7所示，使用本發(fā)明的清洗方式可有效減少一芯片的第二金屬層上的缺陷數(shù)量。本發(fā)明的主要特征在于先完成超音波清洗晶圓的步驟之后，再利用刷子刷洗晶圓，如此一來，可以縮短清洗的時(shí)間，同時(shí)也使清洗結(jié)果更佳。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，凡依本發(fā)明權(quán)利要求所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.一種清洗晶圓的方法，其特征在于，包含 將晶圓放置在清洗槽中； 進(jìn)行第一清洗步驟，以超音波液體潤(rùn)洗所述晶圓，所述超音波液體被施加一超音波能量; 進(jìn)行所述第一清洗步驟之后，進(jìn)行第二清洗步驟，刷洗所述晶圓；以及 干燥所述晶圓。
2.如權(quán)利要求I所述的清洗晶圓的方法，其特征在于，超音波液體為去離子水。
3.如權(quán)利要求I所述的清洗晶圓的方法，其特征在于，超音波能量的頻率介于I.4MHz至 I. 6MHz。
4.如權(quán)利要求I所述的清洗晶圓的方法，其特征在于，清洗槽包含晶圓平臺(tái)，用于旋轉(zhuǎn)晶圓。
5.如權(quán)利要求I所述的清洗晶圓的方法，其特征在于，一金屬層設(shè)置于晶圓的表面上。
6.如權(quán)利要求I所述的清洗晶圓的方法，其特征在于，第二清洗步驟包含利用旋轉(zhuǎn)的刷子刷洗晶圓。
7.如權(quán)利要求I所述的清洗晶圓的方法，其特征在于，在干燥所述晶圓時(shí)利用轉(zhuǎn)旋所述晶圓來使所述晶圓干燥。
8.一種清洗晶圓的方法，其特征在于，包含 將晶圓放置在清洗槽中，所述晶圓包含金屬層，多個(gè)粒子嵌入金屬層的表面； 進(jìn)行第一清洗步驟，以超音波液體潤(rùn)洗晶圓，所述超音波液體被施加一超音波能量； 進(jìn)行第一清洗步驟之后，進(jìn)行第二清洗步驟，刷洗所述晶圓；以及 干燥所述晶圓。
9.如權(quán)利要求8所述的清洗晶圓的方法，其特征在于，金屬層包含銅鋁合金。
10.如權(quán)利要求8所述的清洗晶圓的方法，其特征在于，進(jìn)行第二清洗步驟之后，粒子由金屬層的表面移除。
11.如權(quán)利要求8所述的清洗晶圓的方法，其特征在于，粒子中的至少一個(gè)粒子具有一個(gè)上部分突出金屬層的表面，并且具有一個(gè)下部分埋入在金屬層中。
12.如權(quán)利要求8所述的清洗晶圓的方法，其特征在于，超音波液體是去離子水。
13.如權(quán)利要求8所述的清洗晶圓的方法，其特征在于，超音波能量的頻率介在I.4MHz至I. 6MHz之間。
14.如權(quán)利要求8所述的清洗晶圓的方法，其特征在于，清洗槽包含晶圓平臺(tái)，用于旋轉(zhuǎn)所述晶圓。
15.如權(quán)利要求8所述的清洗晶圓的方法，其特征在于，第二清洗步驟包含利用旋轉(zhuǎn)的刷子刷洗所述晶圓。
16.如權(quán)利要求8所述的清洗晶圓的方法，其特征在于，在干燥晶圓時(shí)是利用轉(zhuǎn)旋晶圓來使晶圓干燥。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種清洗晶圓的方法，包含以下步驟首先，將一晶圓放置在一清洗槽中，其中晶圓包含一金屬層，多個(gè)粒子嵌入金屬層的一表面，然后，進(jìn)行一第一清洗步驟以超音波液體潤(rùn)洗晶圓，其中超音波液體被施加一超音波能量，進(jìn)行第一清洗步驟之后，進(jìn)行一第二清洗步驟以刷洗晶圓，最后干燥晶圓。
文檔編號(hào)B08B7/04GK102773231SQ20111035077
公開日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2011年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月12日
發(fā)明者劉獻(xiàn)文, 劉立中, 陳逸男 申請(qǐng)人:南亞科技股份有限公司