專利名稱：蝕刻和清洗方法及所用的蝕刻和清洗設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件制作的蝕刻和清洗方法及所用的蝕刻和清洗設(shè)備，特別涉及從半導(dǎo)體晶片中清除不必要或不希望有的雜質(zhì)的蝕刻和清洗方法及用于實(shí)現(xiàn)該刻蝕和清洗方法的刻蝕和清洗設(shè)備。
在半導(dǎo)體晶片上制作半導(dǎo)體器件的過(guò)程中，通常使用不同的蝕刻方法從晶片清除不必要或不希望有的雜質(zhì)以及使用不同的清洗方法清洗附著在晶片或器件上的污染物。在這些情況中，需要清除存在晶片正面圓周區(qū)域上、晶片背面圓周區(qū)域上或晶片端面的不必要或不要求的雜質(zhì)。
這里，“端面”意思是位于晶片正面和背面之間的端面并近似于圓周。正面圓周區(qū)域意思是在器件區(qū)域和端面之間的晶片正面的區(qū)域。器件區(qū)域是晶片正面的一區(qū)域，在該區(qū)域內(nèi)，形成了所要求的半導(dǎo)體器件?！氨趁鎴A周區(qū)域”意思是晶片的背面區(qū)域，在這個(gè)區(qū)域內(nèi)存在要被清除的不必要或不希望有的雜質(zhì)。
在最近幾年，銅(Cu)已經(jīng)被用來(lái)作為布線或內(nèi)部連接材料而不再使用鋁(Al)，因?yàn)殂~的導(dǎo)電率比鋁高。在這種情況中，銅布線基本形成在二氧化硅膜的槽內(nèi)，它們是通過(guò)下列步驟實(shí)現(xiàn)的，即，在二氧化硅膜內(nèi)形成槽的步驟，通過(guò)電鍍?cè)诙趸枘ど闲纬摄~膜的步驟，以及通過(guò)化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)除去銅薄膜留下在槽內(nèi)的銅薄膜步驟。這個(gè)方法稱為鑲嵌處理。
下面，對(duì)于銅布線的鑲嵌處理進(jìn)行詳細(xì)解釋。
首先，通過(guò)已知方法，在二氧化硅膜內(nèi)形成含有一個(gè)圖案的槽，用于所要求的布線，其中，二氧化硅膜形成在單晶硅晶片或基底上。其次，由金屬例如鉭和氮化鉭構(gòu)成的隔離金屬膜形成在二氧化硅上并由濺射覆蓋槽。隔離金屬膜防止銅原子擴(kuò)散進(jìn)入二氧化硅膜。再次，一個(gè)晶種膜通過(guò)濺射形成在隔離金屬膜上。最后，通過(guò)電鍍，布線銅膜形成在晶種銅膜上。
在通過(guò)電鍍形成布線銅膜的最后一步中，環(huán)形的阻擋元件被放置在晶片的正面以環(huán)繞器件區(qū)域，適當(dāng)?shù)碾婂円后w或溶液被注入到阻擋元件內(nèi)。在這時(shí)，存在電鍍液體從阻擋元件泄漏的可能性。如果發(fā)生了液體泄漏，布線銅膜不僅形成在器件區(qū)域也形成在晶片的正面圓周區(qū)域。因此，形成在正面圓周區(qū)域的布線銅膜是不必要的并應(yīng)該清除。不必要的銅膜在隨后的處理中應(yīng)力圖與二氧化硅分離，由于在此處的應(yīng)力污染了半導(dǎo)體器件的生產(chǎn)線，因?yàn)殡婂冦~膜與二氧化硅膜的弱的粘著。結(jié)果，不需要的銅膜需要被清除。
而且，在CMP處理完成之后，單晶硅晶片被銅膜磨光產(chǎn)生的銅的廢物污染。由于隨后的熱處理，銅的廢物力圖擴(kuò)散進(jìn)二氧化硅膜和單晶硅晶片中，嚴(yán)重地影響在器件區(qū)域形成的半導(dǎo)體器件的性能。因?yàn)殂~的廢物粘附在正面和背面圓周區(qū)域上及晶片的端面，所以，清除銅的廢物是很困難的。因此，銅廢物需要由清洗清除。
當(dāng)單晶硅晶片的直徑是8英寸時(shí)，在器件區(qū)域的邊緣和晶片的端面之間的距離基本上設(shè)定如大約5毫米。為擴(kuò)展器件區(qū)域，比較好的是盡可能擴(kuò)展在晶片上形成的二氧化硅膜(在膜中形成銅布線)，直到二氧化硅膜的邊緣和晶片端面之間的距離減少到1.5毫米至2.0毫米。然而，在這個(gè)情況中，當(dāng)晶種銅膜在整個(gè)晶片上由濺射淀積到隔離金屬膜上以便覆蓋整個(gè)二氧化硅膜時(shí)，它不僅力圖覆蓋晶片的器件區(qū)域也力圖覆蓋晶片的正面和背面的圓周區(qū)域和端面。因此，如果進(jìn)入到環(huán)形阻擋部件內(nèi)的電鍍液體或溶液泄漏出來(lái)，在晶種膜上力圖形成的布線銅膜不僅形成在器件區(qū)域也形成在正面和背面的圓周區(qū)域內(nèi)和端面。
因?yàn)椴季€銅膜形成在晶種銅膜上，所以它不能分離或剝離。然而，在晶片端面上存在的布線銅膜力圖在半導(dǎo)體器件制作系統(tǒng)中的運(yùn)輸過(guò)程期間附著在晶片傳送裝置上和/或機(jī)器人臂上。這意味著在晶片正面和背面圓周區(qū)域和端面區(qū)域上存在的布線銅膜需要在晶片被傳送到下一工序前清除干凈。
此外，清除上述布線銅膜需要好的可控制性。這是因?yàn)槎趸枘ず投嗣嬷g的距離短到只有1.5毫米至2.0毫米。上述產(chǎn)生在CMP中的銅污染清洗也需要類似的好的可控制性。
為清除上面說(shuō)明的不要求或不需要的銅膜或污染，已經(jīng)研制出許多種蝕刻和清洗的方法并已經(jīng)公開(kāi)，

圖1和圖2示出了兩個(gè)例子。
在圖1所示的現(xiàn)有技術(shù)的清洗和蝕刻方法中，具有蝕刻阻抗特性的保護(hù)膜112選擇性地形成在半導(dǎo)體晶片110的正面110A，以覆蓋其上形成的整個(gè)器件區(qū)域。然后，具有膜112的晶片110整個(gè)地浸入存儲(chǔ)在適當(dāng)容器113內(nèi)的蝕刻溶液114中，從而，選擇性地蝕刻晶片110的暴露區(qū)域。因此，清洗了暴露區(qū)域。之后，膜112從晶片110移去。
蝕刻溶液114可以被使用，該溶液是氟化氫(HF)、過(guò)氧化氫(H2O2)和水(H2O)的混合物并常常叫做“氟一過(guò)氧化氫混合物(FPM)”。
在圖2所示的現(xiàn)有技術(shù)的清洗和蝕刻方法中，當(dāng)半導(dǎo)體晶片110上下運(yùn)動(dòng)時(shí)，晶片110通過(guò)適當(dāng)?shù)男D(zhuǎn)裝置在水平面旋轉(zhuǎn)。在這個(gè)狀態(tài)中，蝕刻溶液114(例如FPM)向下注入晶片110的背面110B的中心。同時(shí)，保護(hù)氣體115(如氮?dú)?，N2)向上注入進(jìn)晶片110的正面110A的中心。
因此，在背面110B上注入的溶液114沿著背面110B向外流到晶片110的端面110C，然后，沿著垂直端面110C流動(dòng)，最后，從端面110C落下。部分溶液到達(dá)正面110A的圓周，然后，從圓周處落下。
因此，注入到正面110A的保護(hù)氣體保證器件區(qū)域不接觸蝕刻溶液114。溶液114選擇性地蝕刻背面110B、端面110C和正面110A的圓周，所以清洗了它們。
在圖1所示的現(xiàn)有技術(shù)的清洗和蝕刻方法中，有一個(gè)缺點(diǎn)。用于保護(hù)膜112所需要某些裝置將不形成在晶片110的正面110A的圓周內(nèi)。而且，基本要求是形成在器件區(qū)域內(nèi)的布線和半導(dǎo)體器件不能由從正面110A移去保護(hù)膜112而損害。然而，實(shí)現(xiàn)它是很困難的。如果保護(hù)膜是由抗蝕材料制成，則增加許多必需的處理步驟。
在圖2所示的現(xiàn)有技術(shù)的清洗和蝕刻方法中，向晶片110背面110B流動(dòng)的蝕刻溶液由晶片110的旋轉(zhuǎn)速度和注入正面110A的保護(hù)氣體115的流動(dòng)速率控制。因此，可控制性是低的。
此外，流動(dòng)溶液114的圓環(huán)邊緣趨向于波動(dòng)或搖動(dòng)，該波動(dòng)由溶液114與氣體115的接觸或碰撞并延伸到晶片的邊緣所確定。結(jié)果，溶液114可能在某個(gè)位置上到達(dá)器件區(qū)域以蝕刻它們。另外，溶液114在某個(gè)位置上沒(méi)有與正面110A的圓周接觸，留下不需要的雜質(zhì)。
結(jié)果，圖2所示的現(xiàn)有技術(shù)的清洗和蝕刻方法不能夠應(yīng)用到器件區(qū)域的邊緣和晶片的端面之間的距離短于1.5毫米至2.0毫米的情況中。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種蝕刻方法和蝕刻設(shè)備，它能夠有效地清除存在于半導(dǎo)體晶片上的不需要的雜質(zhì)而不會(huì)損壞器件區(qū)域。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種蝕刻方法和蝕刻設(shè)備，它能夠有效地清除存在于半導(dǎo)體晶片上的不需要的雜質(zhì)并具有好的控制性。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種蝕刻方法和蝕刻設(shè)備，它能夠有效地清除存在于半導(dǎo)體晶片上的不需要的雜質(zhì)，即使器件區(qū)域的邊緣和晶片的端面之間的距離短于大約1.5毫米至2.0毫米。
本發(fā)明的另一目的是提供一種清洗方法和清洗設(shè)備，它能夠有效地清洗半導(dǎo)體晶片而不會(huì)損壞器件區(qū)域。
本發(fā)明的另一目的是提供一種清洗方法和清洗設(shè)備，它能夠有效地清洗半導(dǎo)體晶片并具有好的可控制性。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種清洗方法和清洗設(shè)備，它能夠有效地清洗半導(dǎo)體晶片，即使器件區(qū)域的邊緣和晶片的端面之間的距離短于大約1.5毫米至2.0毫米。
從下面的論述中，上述目的與其它沒(méi)有特別提到的目的，對(duì)本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員將變得很清楚。
按照本發(fā)明的第一方面，提供了一個(gè)蝕刻設(shè)備，該設(shè)備包括(a)用于固定半導(dǎo)體晶片和在水平面旋轉(zhuǎn)晶片的旋轉(zhuǎn)裝置；在晶片的正面有器件區(qū)域和正面圓周區(qū)域的晶片；正面圓周區(qū)域放置在器件區(qū)域的外部；以及(b)向晶片的正面圓周區(qū)域噴射蝕刻液體的邊緣噴嘴。
從邊緣噴嘴噴射的蝕刻液體有選擇性地把存在于晶片正面圓周區(qū)域內(nèi)的不需要的雜質(zhì)蝕刻出去。
按照本發(fā)明的第一方面的蝕刻設(shè)備，當(dāng)在水平面旋轉(zhuǎn)晶片時(shí)，邊緣噴嘴向晶片的正面圓周區(qū)域噴射蝕刻液體。因此，由于晶片旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力，噴射到正面圓周區(qū)域的蝕刻液體沒(méi)有進(jìn)入晶片的器件區(qū)域。結(jié)果，存在于晶片的正面圓周區(qū)域的不需要的雜質(zhì)被有效地清除而沒(méi)有損害晶片的器件區(qū)域。
此外，蝕刻液體的噴射由晶片的旋轉(zhuǎn)速度和液體的流動(dòng)速率所控制，因此，蝕刻操作能夠具有很好的可控制性來(lái)完成。這意味著，即使器件區(qū)域的邊緣和晶片的端面之間的距離短于大約1.5毫米至2.0毫米。存在于晶片上的不需要的雜質(zhì)能夠有效地被清除。
按照本發(fā)明第一方面優(yōu)選的蝕刻設(shè)備的實(shí)施例中，從邊緣噴嘴噴射的蝕刻液體具有沿著晶片的旋轉(zhuǎn)方向定向的噴射方向或者靠近液體與晶片的正面圓周區(qū)域的接觸點(diǎn)形成的晶片切線向外的噴射方向。
按照本發(fā)明第一方面另一個(gè)優(yōu)選的蝕刻設(shè)備的實(shí)施例中，提供附加的后噴嘴。后噴嘴向晶片的背面中心噴射蝕刻液體。從后噴嘴噴射的蝕刻液體把存在于晶片背面的不需要的雜質(zhì)蝕刻出去。在這個(gè)實(shí)施例中，有一個(gè)附加的優(yōu)點(diǎn)，不僅存在于晶片正面圓周區(qū)域的雜質(zhì)而且存在于晶片背面的雜質(zhì)同時(shí)被清除。
按照本發(fā)明第一方面另一個(gè)優(yōu)選的蝕刻設(shè)備的實(shí)施例中，提供附加的正面噴嘴。正面噴嘴向晶片的正面中心噴射保護(hù)液體。從正面噴嘴噴射的保護(hù)液體覆蓋晶片的器件區(qū)域，以從邊緣噴嘴噴射的蝕刻液體中保護(hù)器件區(qū)域。在這個(gè)實(shí)施例中，有一個(gè)附加的優(yōu)點(diǎn)，器件區(qū)域可以避免來(lái)自邊緣噴嘴噴射的蝕刻液體的損害，即使部分蝕刻液體從正面圓周區(qū)域躍進(jìn)器件區(qū)域。
按照本發(fā)明第一方面另一個(gè)優(yōu)選的蝕刻設(shè)備的實(shí)施例中，提供附加的后噴嘴和正面噴嘴。后噴嘴向晶片的背面中心噴射蝕刻液體。從后噴嘴噴射的蝕刻液體把存在于晶片背面的不需要的雜質(zhì)蝕刻出去。正面噴嘴向晶片的正面中心噴射保護(hù)液體。從正面噴嘴噴射的保護(hù)液體覆蓋晶片的器件區(qū)域，以從邊緣噴嘴噴射的蝕刻液體中保護(hù)器件區(qū)域。
按照本發(fā)明第一方面另一個(gè)優(yōu)選的蝕刻設(shè)備的實(shí)施例中，從邊緣噴嘴噴射的蝕刻液體是射束狀的。在這個(gè)實(shí)施例中，附加的優(yōu)點(diǎn)是可控制性進(jìn)一步得到改善。
如果旋轉(zhuǎn)裝置能夠固定半導(dǎo)體晶片和在水平面旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)裝置可以是任何形式。然而，優(yōu)選旋轉(zhuǎn)裝置可以是下述形式之一。
旋轉(zhuǎn)裝置可以是滾輪夾盤型，旋轉(zhuǎn)裝置包括沿著晶片的端面排列的滾輪。滾輪與晶片的端面接觸以固定晶片并同步旋轉(zhuǎn)。
旋轉(zhuǎn)裝置可以是銷釘夾盤型，旋轉(zhuǎn)裝置包括由支撐件支撐的銷釘并沿著晶片的端面排列。銷釘與晶片的端面接觸以固定晶片并與支撐件同步旋轉(zhuǎn)。
旋轉(zhuǎn)裝置可以是銷釘夾盤型，旋轉(zhuǎn)裝置包括由支撐件支撐的第一復(fù)數(shù)銷釘和第二復(fù)數(shù)銷釘。第一復(fù)數(shù)銷釘和第二復(fù)數(shù)銷釘交替地沿著晶片的端面排列。第一復(fù)數(shù)銷釘和第二復(fù)數(shù)銷釘交替地與晶片的端面接觸以固定晶片并與支撐件同步旋轉(zhuǎn)。
旋轉(zhuǎn)裝置可以是銷釘夾盤型，旋轉(zhuǎn)裝置包括由支撐件支撐的第一復(fù)數(shù)銷釘和第二復(fù)數(shù)銷釘。第一復(fù)數(shù)銷釘沿著晶片的端面排列。第二復(fù)數(shù)銷釘沿著晶片的端面排列。在一個(gè)周期內(nèi)第一復(fù)數(shù)銷釘與晶片的端面接觸以固定晶片并與支撐件同步旋轉(zhuǎn)。在另一個(gè)周期內(nèi)第二復(fù)數(shù)銷釘與晶片的端面接觸以固定晶片并與支撐件同步旋轉(zhuǎn)。
按照本發(fā)明的第二方面，提供了清洗設(shè)備，該設(shè)備包括(a)用于固定半導(dǎo)體晶片和在水平面旋轉(zhuǎn)晶片的旋轉(zhuǎn)裝置；在晶片的正面有器件區(qū)域和正面圓周區(qū)域的晶片；正面圓周區(qū)域位于器件區(qū)域的外部；以及(b)向晶片的正面圓周區(qū)域噴射清洗液體的邊緣噴嘴。
從邊緣噴嘴噴射的清洗液體有選擇性地把存在于晶片正面圓周區(qū)域內(nèi)的不需要的雜質(zhì)清除。
按照本發(fā)明的第二方面的清洗設(shè)備，當(dāng)在水平面旋轉(zhuǎn)晶片時(shí)，邊緣噴嘴向晶片的正面圓周區(qū)域噴射清洗液體。因此，由于晶片旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力，噴射到正面圓周區(qū)域的清洗液體沒(méi)有進(jìn)入晶片的器件區(qū)域。結(jié)果，存在于晶片的正面圓周區(qū)域的不需要的雜質(zhì)被有效地清除而沒(méi)有損害晶片的器件區(qū)域。
此外，清洗液體的噴射由晶片的旋轉(zhuǎn)速度和液體的流動(dòng)速率所控制，因此，清洗操作能夠以很好的控制性來(lái)完成。這意味著，即使器件區(qū)域的邊緣和晶片的端面之間的距離短于大約1.5毫米至2.0毫米。存在于晶片上的不需要的雜質(zhì)能夠有效地被清除。
按照本發(fā)明第二方面優(yōu)選的清洗設(shè)備的實(shí)施例中，從邊緣噴嘴噴射的清洗液體具有沿著晶片的旋轉(zhuǎn)方向定向的噴射方向或者靠近液體與晶片的正面圓周區(qū)域的接觸點(diǎn)形成的晶片切線向外的噴射方向。
按照本發(fā)明第二方面另一個(gè)優(yōu)選的清洗設(shè)備的實(shí)施例中，提供附加的后噴嘴。后噴嘴向晶片的背面中心噴射清洗液體。從后噴嘴噴射的清洗液體把存在于晶片背面的不需要的雜質(zhì)清除。在這個(gè)實(shí)施例中，有一個(gè)附加的優(yōu)點(diǎn)，不僅存在于晶片正面圓周區(qū)域的雜質(zhì)而且存在于晶片背面的雜質(zhì)同時(shí)被清除。
按照本發(fā)明第二方面另一個(gè)優(yōu)選的清洗設(shè)備的實(shí)施例中，提供附加的正面噴嘴。正面噴嘴向晶片的正面中心噴射保護(hù)液體。從正面噴嘴噴射的保護(hù)液體覆蓋晶片的器件區(qū)域，以從邊緣噴嘴噴射的清洗液體中保護(hù)器件區(qū)域。在這個(gè)實(shí)施例中，有一個(gè)附加的優(yōu)點(diǎn)，器件區(qū)域可以避免來(lái)自邊緣噴嘴噴射的清洗液體的損害，即使部分清洗液體從正面圓周區(qū)域躍進(jìn)器件區(qū)域。
按照本發(fā)明第二方面另一個(gè)優(yōu)選的清洗設(shè)備的實(shí)施例中，提供附加的后噴嘴和正面噴嘴。后噴嘴向晶片的背面中心噴射清洗液體。從后噴嘴噴射的清洗液體把存在于晶片背面的不需要的雜質(zhì)清除。正面噴嘴向晶片的正面中心噴射保護(hù)液體。從正面噴嘴噴射的保護(hù)液體覆蓋晶片的器件區(qū)域，以從邊緣噴嘴噴射的清洗液體中保護(hù)器件區(qū)域。
按照本發(fā)明第二方面另一個(gè)優(yōu)選的清洗設(shè)備的實(shí)施例中，從邊緣噴嘴噴射的清洗液體是射束狀的。在這個(gè)實(shí)施例中，附加的優(yōu)點(diǎn)是控制性進(jìn)一步得到改善。
也按照本發(fā)明第二方面的清洗設(shè)備，如果旋轉(zhuǎn)裝置能夠固定半導(dǎo)體晶片和在水平面旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)裝置可以是任何形式。然而，優(yōu)選旋轉(zhuǎn)裝置可以是與本發(fā)明第一方面論述的蝕刻設(shè)備相同的形式之一。
按照本發(fā)明的第三方面，提供了一種蝕刻方法，該方法包括步驟(a)在水平面旋轉(zhuǎn)半導(dǎo)體晶片，在晶片的正面有器件區(qū)域和正面圓周區(qū)域的晶片；正面圓周區(qū)域位于器件區(qū)域的外部；以及(b)由邊緣噴嘴向晶片的正面圓周區(qū)域噴射蝕刻液體，從而有選擇性地把存在于正面圓周區(qū)域內(nèi)的不需要的雜質(zhì)蝕刻出去。
按照本發(fā)明的第三方面的蝕刻方法，因?yàn)榕c本發(fā)明第一方面論述的蝕刻設(shè)備相同的原因，存在于晶片的正面圓周區(qū)域的不需要的雜質(zhì)被有效地清除而沒(méi)有損害晶片的器件區(qū)域。而且，蝕刻操作能夠具有很好的可控制性來(lái)完成。因此，，即使器件區(qū)域的邊緣和晶片的端面之間的距離短于大約1.5毫米至2.0毫米，存在于晶片上的不需要的雜質(zhì)能夠有效地被清除。
按照本發(fā)明第三方面優(yōu)選的蝕刻方法的實(shí)施例中，從邊緣噴嘴噴射的蝕刻液體具有沿著晶片的旋轉(zhuǎn)方向定向的噴射方向或者靠近液體與晶片的正面圓周區(qū)域的接觸點(diǎn)形成的晶片切線向外的噴射方向。
按照本發(fā)明第三方面另一個(gè)優(yōu)選的蝕刻方法的實(shí)施例中，由后噴嘴向晶片的背面中心噴射蝕刻液體，從而，把存在于晶片背面的不需要的雜質(zhì)蝕刻出去。在這個(gè)實(shí)施例中，有一個(gè)附加的優(yōu)點(diǎn)，不僅存在于晶片正面圓周區(qū)域的雜質(zhì)而且存在于晶片背面的雜質(zhì)同時(shí)被清除。
按照本發(fā)明第三方面另一個(gè)優(yōu)選的蝕刻方法的實(shí)施例中，由正面噴嘴向晶片的正面中心噴射保護(hù)液體，從而，覆蓋晶片的器件區(qū)域，以從邊緣噴嘴噴射的蝕刻液體中保護(hù)器件區(qū)域。在這個(gè)實(shí)施例中，有一個(gè)附加的優(yōu)點(diǎn)，器件區(qū)域可以避免來(lái)自邊緣噴嘴噴射的蝕刻液體的損害，即使部分蝕刻液體從正面圓周區(qū)域躍進(jìn)器件區(qū)域。
按照本發(fā)明第三方面另一個(gè)優(yōu)選的蝕刻方法的實(shí)施例中，由后噴嘴向晶片的背面中心噴射蝕刻液體，從而，把存在于晶片背面的不需要的雜質(zhì)蝕刻出去，并且，由正面噴嘴向晶片的正面中心噴射保護(hù)液體，從而覆蓋晶片的器件區(qū)域，以從邊緣噴嘴噴射的蝕刻液體中保護(hù)器件區(qū)域。
按照本發(fā)明第三方面另一個(gè)優(yōu)選的蝕刻方法的實(shí)施例中，從邊緣噴嘴噴射的蝕刻液體是射束狀的。在這個(gè)實(shí)施例中，附加的優(yōu)點(diǎn)是可控制性進(jìn)一步得到改善。
按照本發(fā)明的第四方面，提供了清洗方法，該方法包括步驟(a)在水平面旋轉(zhuǎn)半導(dǎo)體晶片；在晶片的正面有器件區(qū)域和正面圓周區(qū)域的晶片；正面圓周區(qū)域位于器件區(qū)域的外部；以及(b)由邊緣噴嘴向晶片的正面圓周區(qū)域噴射清洗液體，從而有選擇性地把存在于晶片正面圓周區(qū)域內(nèi)的不需要的雜質(zhì)清除。
按照本發(fā)明的第四方面的清洗方法，因?yàn)榕c本發(fā)明第二方面論述的清洗設(shè)備相同的原因，存在于晶片的正面圓周區(qū)域的不需要的雜質(zhì)被有效地清除而沒(méi)有損害晶片的器件區(qū)域。清洗操作也能夠以很好的控制性來(lái)完成。因此，即使器件區(qū)域的邊緣和晶片的端面之間的距離短于大約1.5毫米至2.0毫米。存在于晶片上的不需要的雜質(zhì)能夠有效地被清除。
按照本發(fā)明第四方面優(yōu)選的清洗方法的實(shí)施例中，從邊緣噴嘴噴射的清洗液體具有沿著晶片的旋轉(zhuǎn)方向定向的噴射方向或者靠近液體與晶片的正面圓周區(qū)域的接觸點(diǎn)形成的晶片切線向外的噴射方向。
在按照本發(fā)明第四方面另一個(gè)優(yōu)選的清洗方法的實(shí)施例中，由后噴嘴向晶片的背面中心噴射清洗液體，從而，把存在于晶片背面的不需要的雜質(zhì)清除。在這個(gè)實(shí)施例中，有一個(gè)附加的優(yōu)點(diǎn)，不僅存在于晶片正面圓周區(qū)域的雜質(zhì)而且存在于晶片背面的雜質(zhì)同時(shí)被清除。
按照本發(fā)明第四方面另一個(gè)優(yōu)選的清洗方法的實(shí)施例中，由正面噴嘴向晶片的正面中心噴射保護(hù)液體，從而，覆蓋晶片的器件區(qū)域，以從邊緣噴嘴噴射的清洗液體中保護(hù)器件區(qū)域。在這個(gè)實(shí)施例中，有一個(gè)附加的優(yōu)點(diǎn)，器件區(qū)域可以避免來(lái)自邊緣噴嘴噴射的清洗液體的損害，即使部分清洗液體從正面圓周區(qū)域躍進(jìn)器件區(qū)域。
按照本發(fā)明第四方面另一個(gè)優(yōu)選的清洗方法的實(shí)施例中，由后噴嘴向晶片的背面中心噴射清洗液體，從而，把存在于晶片背面的不需要的雜質(zhì)清除，并且由正面噴嘴向晶片的正面中心噴射保護(hù)液體，從而覆蓋晶片的器件區(qū)域，以從邊緣噴嘴噴射的清洗液體中保護(hù)器件區(qū)域。
在按照本發(fā)明第四方面另一個(gè)優(yōu)選的清洗方法的實(shí)施例中，從邊緣噴嘴噴射的清洗液體是射束狀的。在這個(gè)實(shí)施例中，附加的優(yōu)點(diǎn)是控制性進(jìn)一步得到改善。
為了容易地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，現(xiàn)結(jié)合附圖論述本發(fā)明。
圖1是一個(gè)現(xiàn)有技術(shù)的半導(dǎo)體晶片蝕刻和清洗方法的示意圖。
圖2是另一個(gè)現(xiàn)有技術(shù)對(duì)半導(dǎo)體晶片蝕刻和清洗方法的示意圖。
圖3是按照本發(fā)明第一實(shí)施例設(shè)置的蝕刻和清洗裝置的平面示意圖。
圖4是按照?qǐng)D3第一實(shí)施例設(shè)置的設(shè)備的側(cè)視圖。
圖5是在按照?qǐng)D3的第一實(shí)施例中的裝置中使用的晶片固定結(jié)構(gòu)的透視圖。
圖6是圖5所示的晶片固定結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。
圖7是在按照本發(fā)明第二實(shí)施例的蝕刻和清洗設(shè)備中使用的另一個(gè)晶片固定結(jié)構(gòu)的透視圖。
圖8是圖7所示的晶片固定結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。
圖9是在按照本發(fā)明第三實(shí)施例的蝕刻和清洗設(shè)備中使用的另一個(gè)晶片固定結(jié)構(gòu)的透視圖。
圖10是圖9所示的晶片固定結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。
圖11是使用鑲嵌處理形成銅布線步驟的流程圖，在圖中，使用了本發(fā)明第一至第三實(shí)施例之一的蝕刻和清洗設(shè)備。
圖12A至12F是在半導(dǎo)體晶片上形成銅布線步驟的局部橫截面圖，按照本發(fā)明第四實(shí)施例，每一步分別包括蝕刻方法和清洗方法。
圖13是在FPM的銅和二氧化硅之間的蝕刻選擇性的合成物依賴性的圖表。
圖14A至14F是在半導(dǎo)體晶片上形成銅布線步驟的局部橫截面圖，按照本發(fā)明第五實(shí)施例，每一步分別包括蝕刻方法和清洗方法。
圖15A至15F是按照本發(fā)明第六實(shí)施例的在半導(dǎo)體晶片上形成銅布線步驟的局部橫截面圖，每一步分別包括蝕刻方法和清洗方法。
圖16是半導(dǎo)體晶片的橫截面圖，該圖示出了在按照本發(fā)明的蝕刻和清洗方法中使用的晶片的各種區(qū)域。
圖17是半導(dǎo)體晶片的橫截面圖，該圖示出了在按照本發(fā)明的蝕刻和清洗方法中使用的蝕刻或清洗液體和保護(hù)液體的流動(dòng)狀態(tài)。
本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例將在下面結(jié)合附圖詳細(xì)描述。
本發(fā)明第一實(shí)施例按照第一實(shí)施例的蝕刻和清洗設(shè)備表示在圖3和圖4中。當(dāng)蝕刻液體注入時(shí)，這個(gè)設(shè)備適合于作為蝕刻設(shè)備；當(dāng)清洗液體注入時(shí)，這個(gè)設(shè)備適合于作為清洗設(shè)備。顯示在圖3和圖4的蝕刻和清洗設(shè)備包括正面噴嘴14，用于向圓形單晶硅晶片10的正面10A的正面中心P1噴射保護(hù)液體LP；背面噴嘴16，用于向晶片10的背面10B的背面中心P2噴射蝕刻液體LE或清洗液體LC；邊緣噴嘴18，用于向晶片10的邊緣噴射蝕刻或清洗液體LE或LC。
如圖16所示，晶片10具有平的正面10A、平的背面10B和沿著正面10A和背面10B之間的晶片10圓周延伸的端面10C。晶片10在正面10A內(nèi)還有一個(gè)器件區(qū)域10D。各種各樣的半導(dǎo)體器件和單元及它們的布線形成在器件區(qū)域10D內(nèi)。正面圓周區(qū)域10E(近似圓環(huán)形)形成在正面10A并沿著器件區(qū)域10D和端面10C之間的端面10C延伸。
在晶片10的背面10B上形成了背面圓周區(qū)域10F，被清除的不需要或不要求的雜質(zhì)呈現(xiàn)在該區(qū)域。類似于正面圓周區(qū)域10E，背面圓周區(qū)域10F近似于圓環(huán)形。相對(duì)于晶片10，改變噴嘴14、16和18的位置和角度取決于晶片10的尺寸或直徑。例如，處理晶片10直徑為150毫米、200毫米或300毫米，下面的設(shè)置是比較好的。如果采用這些設(shè)置，本發(fā)明的目的能夠容易地實(shí)現(xiàn)。
回到圖3和圖4，正面噴嘴14的末端與晶片10的正面10A的高度H1比較好的是設(shè)置為10毫米至100毫米。背面噴嘴16的末端與晶片10的背面10B的高度H2比較好的是設(shè)置為10毫米至100毫米.邊緣噴嘴18的末端與正面10A的高度H3比較好的是設(shè)置為5毫米至50毫米。在這個(gè)實(shí)施例中，H1設(shè)置為50毫米，H2設(shè)置為50毫米，H3設(shè)置為10毫米。
正面噴嘴14的末端與晶片10的正面中心P1的距離L1比較好的是設(shè)置為70毫米至200毫米。背面噴嘴16的末端與晶片10的背面中心P2的距離L2比較好的是設(shè)置為70毫米至200毫米。邊緣噴嘴18的末端與點(diǎn)P3(噴嘴18的縱向軸與晶片10的正面10A的交叉點(diǎn))的距離L3比較好的是設(shè)置為在1毫米至50毫米的范圍內(nèi)。在這些范圍內(nèi)，本發(fā)明的目的可以容易地實(shí)現(xiàn)。在這個(gè)實(shí)施例中，L1設(shè)置為120毫米，L2設(shè)置為120毫米，L3設(shè)置為10毫米。
正面噴嘴14與正面10A的角度θ1最好設(shè)置為在15°至60°范圍內(nèi)。背面噴嘴16與背面10B的角度θ2最好設(shè)置為在15°至60°范圍內(nèi)。邊緣噴嘴18與正面10A的角度θ3最好設(shè)置為10°至50°范圍內(nèi)。
在點(diǎn)P3(噴嘴18的縱向軸與端面10C(即晶片10C的邊緣)的交叉點(diǎn))，邊緣噴嘴18與晶片10的切線20角度θ4最好設(shè)置為在0°至90°范圍內(nèi)。在這個(gè)實(shí)施例中，θ4設(shè)置為45°。角度θ4的值以這種方式確定，即從噴嘴18噴射的蝕刻或清洗液體LE或LC沒(méi)有從正面圓周區(qū)域10E流入。
保護(hù)液體LP從正面噴嘴14向晶片10的正面中心P1發(fā)射。在操作期間，因?yàn)榫?0在水平面以一定的速度旋轉(zhuǎn)，液體LP受到由旋轉(zhuǎn)引起的離心力的影響。因此，液體LP沿著正面10A從中心P1附近向外流動(dòng)，覆蓋了整個(gè)器件區(qū)域10D，以便從來(lái)自邊緣噴嘴18噴射的蝕刻或清洗液體LE或LC的中保護(hù)器件區(qū)域。液體LP的流動(dòng)狀態(tài)顯示在圖7中。
蝕刻或清洗液體LE或LC從邊緣噴嘴18向正面圓周區(qū)域10E或晶片10的邊緣噴射。因此，液體LE或LC有選擇性地與晶片的正面圓周區(qū)域10E接觸。由于旋轉(zhuǎn)引起的定向噴射和離心力，液體LE或LC沒(méi)有進(jìn)入器件區(qū)域10D并沿著端面10C落下，如圖17所示。此外，因?yàn)閺恼鎳娮?4噴射的保護(hù)液體LP覆蓋整個(gè)器件區(qū)域14D，確保了器件區(qū)域14D與液體LE或LC分離。
蝕刻或清洗液體LE或LC也從背噴嘴16被噴射，該噴射是噴向晶片10的背面中心P2。因此，液體LE或LC能夠與整個(gè)背面10B接觸。由于晶片10的旋轉(zhuǎn)引起的的離心力，液體LE或LC沿著背面10B從中心P2向外流動(dòng)并落在端面10C附近，如圖17所示。
從上面論述看出，由于離心力的影響，從正面噴嘴14噴射的保護(hù)液體LP自動(dòng)地從正面中心P1向晶片的邊緣流動(dòng)。因此，液體LP的流動(dòng)狀態(tài)可以任意改變，如果它提供了所要求的覆蓋或保護(hù)器件區(qū)域10D的功能。例如，可以噴射液體LP以形成射束狀、適當(dāng)?shù)慕孛鏍罨蛏刃汀㈧F狀。這對(duì)于從背噴嘴16噴射蝕刻或清洗液體LE或LC是很適用的。
從邊緣噴嘴18噴射蝕刻或清洗液體LE或LC的噴射狀態(tài)需要與晶片10的正面圓周區(qū)域10E和端面10C的接觸具有符合要求的控制性，實(shí)現(xiàn)這個(gè)控制性必須使液體LE或LC與器件區(qū)域10D沒(méi)有接觸。從這個(gè)觀點(diǎn)，例如，可以噴射蝕刻或清洗液體LE或LC形成直徑為0.5毫米至2.0毫米的窄束狀?？梢匝刂?0的邊緣延伸噴射形成適當(dāng)?shù)慕孛鏍罨蛏刃?，或有選擇地向區(qū)域10E的一部分噴射霧狀。
按照第一實(shí)施例的蝕刻/清洗設(shè)備包括晶片旋轉(zhuǎn)機(jī)械裝置，如圖5和6所示。這個(gè)機(jī)械裝置(滾輪夾盤型)包括連接到對(duì)應(yīng)旋轉(zhuǎn)軸24的四個(gè)滾輪22。滾輪22在相同水平面沿著晶片10的圓周以相等的間隔排列。當(dāng)晶片10被固定時(shí)，晶片10與放置在水平面的滾輪22的凹槽26接合。由于這些滾輪22的同步旋轉(zhuǎn)，晶片10在水平面以特定的速度旋轉(zhuǎn)，如圖5和圖6所示。
滾輪22的數(shù)量在這個(gè)實(shí)施例中是4個(gè)。然而，這是沒(méi)有限制的。滾輪最好設(shè)置為3到8個(gè)。
圖5和6的晶片固定機(jī)械裝置，在操作期間，滾輪22不總是在相同的位置上與晶片10的端面10C接觸。因此，按照本發(fā)明隨后的論述，優(yōu)選的這個(gè)機(jī)械裝置用于晶片10的蝕刻和清洗方法，其中，整個(gè)端面10C受蝕刻或清洗動(dòng)作的影響。并且，在操作期間，因?yàn)闈L輪22和軸24的位置是固定的，所以從后噴嘴16噴射的蝕刻或清洗液體LE或LC被軸24阻擋或停止的可能性是沒(méi)有的。這意味著出現(xiàn)一個(gè)附加的優(yōu)點(diǎn)，即蝕刻或清洗液體LE或LC有效地與晶片10的背面10B接觸。
盡管邊緣噴嘴18的數(shù)目在第一實(shí)施例中是一個(gè)，對(duì)此沒(méi)有限制。根據(jù)需要噴嘴18的數(shù)目可以是兩個(gè)或更多。
按照?qǐng)D3至圖6的第一實(shí)施例的蝕刻/清洗設(shè)備，提供了圖5和圖6的晶片固定機(jī)械裝置，用于在水平面固定晶片10并用于以特定的旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)晶片10。并且提供正面噴嘴14，用于向晶片10的正面中心P1噴射保護(hù)液體LP；提供背面噴嘴16，用于向晶片10的背面中心P2噴射蝕刻或清洗液體LE或LC；提供邊緣噴嘴18，用于向晶片10的邊緣噴射蝕刻或清洗液體LE或LC。
此外，控制從邊緣噴嘴18噴射的蝕刻或清洗液體LE或LC與旋轉(zhuǎn)晶片10的正面圓周區(qū)域10E的接觸，并在同時(shí)，控制從后噴嘴16噴射的蝕刻或清洗液體LE或LC全部或部分地與同一晶片10的背10B的接觸?？刂茝恼鎳娮?4噴射的保護(hù)液體LP以覆蓋晶片10的整個(gè)器件區(qū)域10D，以便從邊緣噴嘴18噴射的蝕刻或清洗液體LE或LC中保護(hù)整個(gè)器件區(qū)。
因此，晶片10的正面圓周區(qū)域10E、端面10C和背面10B能夠有效地被蝕刻或清洗以便清除存在于晶片10上的不需要或不希望有的污染雜質(zhì)，而沒(méi)有在晶片10的器件區(qū)域10D內(nèi)對(duì)半導(dǎo)體器件或單元和布線附加任何損害。
因此，因?yàn)橐砸后w束狀或扇形狀從邊緣噴嘴18向正面圓周區(qū)域10E噴射蝕刻或清洗液體LE或LC，所以，液體LE或LC與區(qū)域10E的接觸點(diǎn)能以合適的高精度設(shè)置。結(jié)果，器件區(qū)域10D能夠向晶片10的邊緣或端面10C擴(kuò)展，從而，使得區(qū)域10E(即區(qū)域10D和10E之間的距離)的寬度盡可能的短(如大約1.5毫米至2.0毫米)。
優(yōu)選的蝕刻液體LE、清洗液體LC和保護(hù)液體LP公開(kāi)在后面的例子中。
本發(fā)明第二實(shí)施例圖7和圖8示出了使用在第二實(shí)施例中的蝕刻/清洗設(shè)備的晶片固定機(jī)械裝置，該裝置是一個(gè)變形的裝置。第二實(shí)施例裝置的其他結(jié)構(gòu)與圖3至圖6第一實(shí)施例的裝置相同。因此，為簡(jiǎn)化說(shuō)明書，省略了相同結(jié)構(gòu)的解釋。
如圖7和圖8所示，晶片固定機(jī)械裝置是銷釘夾盤型，該裝置包括與旋轉(zhuǎn)支撐件28連接在一起的4個(gè)銷釘30。銷釘30沿著支撐件28的圓周邊緣以相等的間隔排列。每一個(gè)銷釘30有一個(gè)放置晶片10的邊緣并與之接合的凹穴30A。晶片10被放置并固定在銷釘30的4個(gè)凹穴30A上。晶片10在水平面隨著支撐件28的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)，如圖7和圖8所示。
銷釘30的數(shù)目這個(gè)實(shí)施例中是4個(gè)。然而，這是沒(méi)有限制的，可以選取任何數(shù)目。最好設(shè)置3至8個(gè)。
根據(jù)圖7和圖8的晶片固定機(jī)械裝置，不象在第一實(shí)施例中圖5和圖6的機(jī)械裝置，在操作期間，每一個(gè)銷釘在相同的位置上保持與晶片10的端面10C和背面10B接觸。因此，出現(xiàn)一個(gè)問(wèn)題，即被銷釘30覆蓋的端面10C的部分沒(méi)有被蝕刻或清洗。為避免這個(gè)問(wèn)題，比較好的是在操作期間，在晶片固定機(jī)械裝置的夾持力瞬間放松或釋放時(shí)，同時(shí)，旋轉(zhuǎn)速度被降低一點(diǎn)。因此，由于慣性的影響，旋轉(zhuǎn)的晶片10可以在固定位置上移動(dòng)。
晶片10的旋轉(zhuǎn)可以暫時(shí)停止以便用適當(dāng)?shù)臋C(jī)械手(未示出)或其它類似的裝置從銷釘30提起晶片10。在這種情況下，能夠移動(dòng)或改變晶片10的固定位置。此外，在圖7和圖8中提供了兩種銷釘夾持型晶片固定機(jī)械裝置用于支撐晶片。在這種情況下，第一種機(jī)械裝置用于固定晶片10，第二種機(jī)械裝置也用于固定晶片10。因此，晶片10可以在它的固定位置上被移動(dòng)。
不必說(shuō)，第二實(shí)施例的裝置具有與第一實(shí)施例相同的優(yōu)點(diǎn)。
此外，圖7和圖8的晶片固定機(jī)械裝置可以與圖5和圖6所示的機(jī)械裝置組合。在這種情況下，在蝕刻或清洗處理的前半程期間，滾輪22可以與晶片10的端面10C接觸，然后，在處理的后半程期間，銷釘30與位于滾輪不同固定位置的端面10C接觸，反之亦然。因此，在同一處理過(guò)程期間，旋轉(zhuǎn)的晶片10可以在它的固定位置上移動(dòng)或改變而不需要專門移動(dòng)晶片10固定位置的裝置。
本發(fā)明第三實(shí)施例圖9和圖10示出了使用在第三實(shí)施例中的蝕刻/清洗設(shè)備的晶片固定機(jī)械裝置，該裝置是另一個(gè)變形裝置。第三實(shí)施例裝置的其他結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施例的裝置相同。因此，為簡(jiǎn)化說(shuō)明書，省略了相同結(jié)構(gòu)的解釋。
如圖9和圖10所示，類似于第二實(shí)施例，晶片固定機(jī)械裝置是銷釘夾盤型。該裝置包括與旋轉(zhuǎn)支撐件38連接在一起的4個(gè)銷釘40和4個(gè)銷釘41。銷釘40和41沿著支撐件38的圓周邊緣以相等的間隔交替排列。每一個(gè)銷釘40有一個(gè)放置晶片10的邊緣并與之接合的凹穴40A。每一個(gè)銷釘41有一個(gè)放置晶片10的邊緣并與之接合的類似的凹穴41A。當(dāng)晶片10被旋轉(zhuǎn)時(shí)，晶片10被放置并固定在銷釘40和41的8個(gè)凹穴40A和41A上。晶片10在水平面隨著支撐件38的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)，如圖9和圖10所示。
銷釘40或41的數(shù)目在這個(gè)實(shí)施例中是4個(gè)。然而，這是沒(méi)有限制的，可以選取任何數(shù)目。最好設(shè)置3個(gè)。
根據(jù)圖9和圖10的晶片固定機(jī)械裝置，不象在第二實(shí)施例中圖7和圖8的機(jī)械裝置，在蝕刻或清洗處理的前半程期間，4個(gè)銷釘40與晶片10的端面10C接觸，然后，在處理的后半程期間，4個(gè)銷釘41與端面10C接觸。因此，在同一處理過(guò)程期間，旋轉(zhuǎn)的晶片10可以在它的固定位置上移動(dòng)或改變。有一個(gè)附加的優(yōu)點(diǎn)，即不需要專門的裝置用于移動(dòng)晶片10的固定位置。
不必說(shuō)，第三實(shí)施例的裝置具有與第一實(shí)施例相同的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明第四實(shí)施例圖11示出使用鑲嵌處理形成銅布線的處理流程，圖12A至12F分別示出處理步驟，該步驟包括第四實(shí)施例的蝕刻方法和清洗方法。這個(gè)處理方法可以用在上面解釋的第一至第三實(shí)施例的蝕刻/清洗設(shè)備中的任何一個(gè)。
在這個(gè)處理方法中，不必說(shuō)形成了許多銅布線。然而，為描述簡(jiǎn)單，只解釋了布線之一并且舉例說(shuō)明。
在步驟S1中，形成布線槽。清楚地顯示在圖12A，二氧化硅膜34由已知的方法形成在單晶硅晶片10的正面10A上。形成的二氧化硅膜34覆蓋整個(gè)器件區(qū)域10D并橫向地從區(qū)域10D凸起。因此，二氧化硅膜34的圓周或邊緣定位在正面圓周區(qū)域10E內(nèi)。在這個(gè)實(shí)施例中，正面圓周區(qū)域10E的寬度設(shè)置為大約5毫米。
然后，由已知的方法將布線槽36形成在將位于器件區(qū)域內(nèi)的二氧化硅膜34內(nèi)。這個(gè)階段的狀態(tài)由圖12A示出。
在步驟S2形成隔離金屬膜和晶鐘銅膜。隔離金屬膜用于阻止銅原子擴(kuò)散進(jìn)入二氧化硅膜34和/或晶片10。晶種銅膜用于形成電鍍的晶種。
具體地說(shuō)，如圖12B所示，晶片10被放置在濺射系統(tǒng)的晶片臺(tái)31上之后，通過(guò)濺射由鉭、氨氮或類似的化學(xué)物質(zhì)構(gòu)成的隔離金屬膜38形成在二氧化硅膜上以覆蓋槽36。隨后，通過(guò)濺射晶鐘銅膜40形成在隔離金屬膜38上以覆蓋槽。這個(gè)階段的狀態(tài)如圖12B所示。
在圖12B中的參考數(shù)字33表示用于防止濺射物質(zhì)被淀積在晶片10的正面圓周區(qū)域10E和端面10C的防護(hù)環(huán)。在濺射處理期間，防護(hù)環(huán)33放置在晶片臺(tái)31上。
在步驟S3，布線銅膜由電鍍形成。具體地說(shuō)，環(huán)形阻擋件(即所謂O型環(huán)，未示出)放置在二氧化硅膜上，在晶種銅膜40上形成空間。然后，適當(dāng)?shù)碾婂円后w或溶液注入該空間，從而，在膜40上形成布線銅膜42，如圖12C所示。
在這個(gè)階段，電鍍液體通常從O型環(huán)泄漏出去。因此，不需要的銅膜44被形成在圓周區(qū)域10E內(nèi)的二氧化硅膜34上。這個(gè)膜44很容易與膜34分離，因此，對(duì)于生產(chǎn)線，膜44將是一個(gè)污染物。結(jié)果，在到下一步處理之前，必須清除膜44。
在步驟S4，不需要的銅膜44由使用上面解釋的第一、第二或第三實(shí)施例的蝕刻/清洗設(shè)備蝕刻清除。因?yàn)槲g刻液體LE被供給，所以上面解釋的蝕刻/清洗設(shè)備就作為蝕刻設(shè)備。
具體地說(shuō)，首先，含有膜34、38、40、42和44的晶片10由晶片固定機(jī)械裝置在水平面固定。其次，從正面噴嘴14向晶片10的正面中心P1噴射保護(hù)液體LP，并覆蓋整個(gè)器件區(qū)域10D。作為保護(hù)液體LP，任何對(duì)銅沒(méi)有蝕刻作用的的液體都可以作為保護(hù)液體，例如純水或有機(jī)酸水溶液。比較好的像有機(jī)酸溶液、乙二酸溶液、檸檬酸溶液、丙二酸溶液或類似的溶液。液體的濃度最好設(shè)定為0.001％至5％。這是因?yàn)檫@些溶液容易得到、容易清除并對(duì)器件區(qū)域10D沒(méi)有損害。
在這個(gè)實(shí)施例中，使用純水作為保護(hù)液體LP。
在噴射保護(hù)液體的同時(shí)，從邊緣噴嘴18向晶片10的邊緣噴射蝕刻液體LE，并覆蓋整個(gè)正面圓周區(qū)域10E。作為蝕刻液體LE，使用具有大的蝕刻選擇性的液體(Cu/SiO2)，因?yàn)樵诙趸枘?4被防止被蝕刻的同時(shí)，存在于區(qū)域10E內(nèi)的不需要的銅膜44需要有選擇地被蝕刻。
作為蝕刻液體LE，最好使用任何含有H2O2的酸或堿溶液。例如最好是FPM(HF/H2O2/H2O)，SPM(H2SO4/H2O2/H2O)，HPM(HCl/H2O2/H2O)，氮?dú)溥^(guò)氧化氫水溶液(HNO3/H2O2/H2O)，APM(NH4OH/H2O2/H2O)，濃氮酸(HNO3)或類似的溶液。這是因?yàn)檫@些液體在銅和二氧化硅之間提供了滿意的高蝕刻選擇性，并且，它們很容易得到。
提供高蝕刻選擇性的這些溶液具有下面適當(dāng)?shù)某煞帧?br> HF∶H2O2∶H2O＝1-10∶1-20∶100H2SO4∶H2O2∶H2O＝1-10∶1-20∶100HCl∶H2O2∶H2O＝1-10∶1-20∶100HNO3∶H2O2∶H2O＝1-10∶1-20∶100NH4OH∶H2O2∶H2O＝1-10∶1-20∶100HNO3＝30％-80％作為一個(gè)例子，F(xiàn)PM蝕刻選擇性(Cu/SiO2)的合成依賴性顯示在圖13中。從這個(gè)圖看出，F(xiàn)PM的蝕刻選擇性(Cu/SiO2)在HF∶H2O2∶H2O＝1∶10∶100的合成物系數(shù)最大約250。
在第四個(gè)實(shí)施例中，使用FPM作為從邊緣噴嘴18噴射的蝕刻液體。
當(dāng)晶片10通過(guò)晶片固定機(jī)械裝置在水平面旋轉(zhuǎn)時(shí)，純水(即保護(hù)液體LP)從正面噴嘴14噴射出來(lái)，F(xiàn)PM(即蝕刻液體LE)從邊緣噴嘴18噴射出來(lái)。由于離心力的影響，注入到晶片10正面中心P1附近的純水自動(dòng)地沿著正面10A向晶片10的邊緣擴(kuò)展，從而覆蓋了整個(gè)器件區(qū)域10D。由于離心力的影響，在正面圓周區(qū)域10E內(nèi)注入的FPM沿著正面區(qū)域10A向晶片10的邊緣移動(dòng)，從而與整個(gè)區(qū)域10E接觸。因此，由于晶片10的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，即使從噴嘴18噴射的FPM稍微向器件區(qū)域10D返回或躍入一點(diǎn)，因?yàn)榧兯年P(guān)系，F(xiàn)PM沒(méi)有與器件區(qū)域10D接觸的可能性。結(jié)果，防止了FPM損害布線銅膜42和二氧化硅膜34。
此外，F(xiàn)PM從邊緣噴嘴18以射束狀噴射出去。因此，F(xiàn)PM束狀與正面10A的接觸點(diǎn)可以恰當(dāng)?shù)卣{(diào)整，該調(diào)整具有滿意的控制性并在區(qū)域10E內(nèi)完成了不需要銅膜44的適當(dāng)清除。這個(gè)階段的狀態(tài)顯示在圖12D中，其中銅膜44整個(gè)被清除，放置在器件區(qū)域10D外面的膜38、40和42的邊緣被清除。
在步驟S5，在器件區(qū)域10D內(nèi)剩下的布線銅膜42被已知方法退火，從而改善了膜42的質(zhì)量。
在步驟S6，有選擇地從而氧化硅模34的槽36清除布線銅膜42、晶種銅膜40和隔離金屬膜38的凸起，完成一個(gè)CMP處理。因此，如圖12E所示，銅布線形成在槽36內(nèi)，同時(shí)，晶種銅膜40和隔離金屬膜38被流在槽36中。
通過(guò)這個(gè)CMP處理，磨光廢物48附著在圓周區(qū)域10E內(nèi)的正面10A上、晶片10的端面10C和背面10B上。在這個(gè)實(shí)施例中，廢物48由銅和隔離金屬構(gòu)成。
在步驟S7，使用上面解釋的第一、第二、第三實(shí)施例的蝕刻/清洗設(shè)備清除磨光廢物48。由于提供清洗液體Lc，所以蝕刻/清洗設(shè)備作為清洗設(shè)備。
具體地說(shuō)，首先，晶片10固定在晶片固定機(jī)械裝置上。其次，當(dāng)晶片10通過(guò)晶片固定機(jī)械裝置在水平面旋轉(zhuǎn)時(shí)，純水(即保護(hù)液體LP)從正面噴嘴14向晶片10的正面中心P1噴射。在同時(shí)，F(xiàn)PM(即清洗液體LC)從邊緣噴嘴18向晶片10的邊緣噴射，以覆蓋整個(gè)正面圓周區(qū)域10E和FPM從背噴嘴16向晶片10的背面中心P2噴射，以覆蓋整個(gè)背面10B。
由于離心力的影響，注入到正面中心P1附近的純水沿著正面10A向外流動(dòng)，從而覆蓋和保護(hù)了整個(gè)器件區(qū)域10D。由于離心力的影響，注入到正面圓周區(qū)域10E的FPM沿著正面10A向晶片10的邊緣移動(dòng)并從那下落，清除了存在于區(qū)域10E內(nèi)的和端面10C上的磨光廢物48。因此，正面區(qū)域10E和端面10C完全清洗干凈。
另一方面，由于離心力的影響，注入到背面中心P2附近的FPM沿著背面10B向外流動(dòng)并從那下落。清除了存在于背面10B上的磨光廢物48。因此，晶片10的背面10B完全清洗干凈。
在清洗步驟S7期間，由于器件區(qū)域10D完全被純水覆蓋。由于晶片10的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，即使從噴嘴18噴射的FPM稍微向器件區(qū)域10D返回一點(diǎn)，F(xiàn)PM沒(méi)有與器件區(qū)域10D接觸的可能性。結(jié)果，防止了FPM損害布線銅膜46和二氧化硅膜34。
清洗步驟S7之后的狀態(tài)完全顯示在圖12F中。
作為清洗液體LC，類似于蝕刻液體LE，最好使用任何含有H2O2的酸或堿溶液。這是因?yàn)镠2O2具有很好的清洗銅的磨光廢物的功能。例如，最好是SPM、HPM、氮氧過(guò)氧化氫水溶液、APM或濃氮酸(HNO3)。這些溶液很容易得到、容易清除并沒(méi)有對(duì)器件區(qū)域產(chǎn)生損害。
作為保護(hù)液體LP，除純水之外，任何對(duì)銅沒(méi)有溶解作用的有機(jī)酸水溶液都可以作為保護(hù)液體，例如，可以使用乙二酸溶液、檸檬酸溶液、丙二酸溶液或類似的溶液。有機(jī)酸溶液的濃度最好設(shè)定為0.001％至5％。
本發(fā)明第五實(shí)施例圖14A至14F分別示出使用鑲嵌處理形成銅布線的處理步驟，該步驟包括第五實(shí)施例的蝕刻方法和清洗方法。這個(gè)處理方法可以使用在上面解釋的第一至第三實(shí)施例的蝕刻/清洗設(shè)備中的任何一個(gè)。
在第五實(shí)施例中，為擴(kuò)展器件區(qū)域14D，區(qū)域10D的圓周橫向地向外移動(dòng)，從而與第四實(shí)施例相比較減小了正面圓周區(qū)域10E的寬度。其它情況與上面論述的第四實(shí)施例相同。
圖11的步驟S1顯示在圖14A中。二氧化硅膜34由已知的方法形成在單晶硅晶片10的正面10A上。形成的二氧化硅膜34覆蓋整個(gè)器件區(qū)域10D并從區(qū)域10D稍微凸起。因此，二氧化硅膜34的圓周定位在正面圓周區(qū)域10E內(nèi)。在這個(gè)實(shí)施例中，正面圓周區(qū)域10E的寬度設(shè)置為大約2毫米。
然后，布線槽36形成在二氧化硅膜34內(nèi)，由已知的方法定位在器件區(qū)域10D內(nèi)。這個(gè)階段的狀態(tài)由圖14A示出。
在步驟S2，如圖14B所示，晶片10被放置在濺射系統(tǒng)的晶片臺(tái)31′上。晶片臺(tái)31′的尺寸比使用在第四實(shí)施例的晶片臺(tái)31小。然后，由鉭、氨氮或類似的化學(xué)物質(zhì)構(gòu)成的隔離金屬膜38形成在二氧化硅膜上，使用防護(hù)環(huán)33(未示出)通過(guò)濺射覆蓋槽36。隨后，通過(guò)濺射在隔離金屬膜38上形成晶種銅膜40以覆蓋槽而沒(méi)有使用防護(hù)環(huán)。這個(gè)階段的狀態(tài)如圖14B所示。
從圖14B看出，不像第四實(shí)施例，晶種銅膜40覆蓋整個(gè)端面10C和部分背面10B。這是因?yàn)檎鎴A周區(qū)域的寬度10E非常短并且沒(méi)有使用防護(hù)環(huán)。
在步驟S3，環(huán)形阻擋件(即所謂O型環(huán)，未示出)設(shè)置在晶種銅膜40上，在膜40上形成空間。然后，適當(dāng)?shù)碾婂円后w或溶液注入該空間，從而，通過(guò)電鍍?cè)谀?0上形成布線銅膜42，如圖14C所示。
在這個(gè)階段，由于電鍍液體泄漏，不需要的銅膜44被附加地形成在圓周區(qū)域10E內(nèi)的晶種銅膜40上，如圖14C所示。這個(gè)膜40在器件區(qū)域10D內(nèi)可能影響半導(dǎo)體器件的性能并可能是污染物，結(jié)果，必須在進(jìn)入下一處理過(guò)程之前將其清除掉。
在步驟S4，首先，晶片10由上面解釋的第一、第二、或第三實(shí)施例的蝕刻/清洗設(shè)備的晶片固定機(jī)械裝置固定，它在水平面旋轉(zhuǎn)。
其次，純水(即保護(hù)液體LP)從正面噴嘴14向旋轉(zhuǎn)的晶片10的正面中心P1噴射，并覆蓋整個(gè)器件區(qū)域10D。與此同時(shí)，F(xiàn)PM(即蝕刻液體LE)從邊緣噴嘴18向晶片10的邊緣噴射，覆蓋了整個(gè)正面圓周區(qū)域10E。而且，F(xiàn)PM從背噴嘴16向晶片10的背面中心P2噴射，覆蓋了整個(gè)背面10B。因此，存在于正面圓周區(qū)域10E、端面10C上和在背面圓周區(qū)域10F內(nèi)的布線銅膜40全部被清除，并且在同時(shí)，位于器件區(qū)域10D外的晶種銅膜40全部被清除。在這個(gè)階段的狀態(tài)顯示在圖14D中。
在步驟S5，剩下的布線銅膜42由已知方法退火，從而改善了膜42的質(zhì)量。
在步驟S6，有選擇地從二氧化硅模34的槽36清除布線銅膜42、晶種銅膜40和隔離金屬膜38的凸起，完成一個(gè)CMP處理。因此，如圖14E所示，銅布線46形成在槽36內(nèi)，同時(shí)，晶種銅膜40和隔離金屬膜38被留在槽36中。
通過(guò)這個(gè)CMP處理，磨光廢物48附著在圓周區(qū)域10E內(nèi)的正面10A上、晶片10的端面10C和背面10B上，如圖14E所示。在這個(gè)實(shí)施例中，廢物48由銅和隔離金屬構(gòu)成。
在步驟S7，使用上面解釋的第一、第二、第三實(shí)施例的蝕刻/清洗設(shè)備清除磨光廢物。
具體地說(shuō)，首先，晶片10固定在晶片固定機(jī)械裝置上。其次，當(dāng)晶片10通過(guò)晶片固定機(jī)械裝置在水平面旋轉(zhuǎn)時(shí)，純水(即保護(hù)液體LP)從正面噴嘴14向晶片10的正面中心P1噴射，覆蓋整個(gè)器件區(qū)域10D。在這時(shí)，最好臨時(shí)地注入適當(dāng)?shù)挠袡C(jī)酸到器件區(qū)域10D清除存在于器件區(qū)域10D上的銅廢物48。
在與純水噴射的同時(shí)，F(xiàn)PM(即清洗液體LC)從邊緣噴嘴18向晶片10的邊緣噴射，以覆蓋整個(gè)正面圓周區(qū)域10E和FPM從背噴嘴16向晶片10的背面中心P2噴射，以覆蓋整個(gè)背面10B。
注入到晶片10的正面中心P1附近的純水向外流動(dòng)，從而覆蓋和保護(hù)了整個(gè)器件區(qū)域10D。注入到晶片10的邊緣附近FPM向外移動(dòng)并從那降落，清除了存在于正面圓周區(qū)域10E內(nèi)的和端面10C上的磨光廢物48。注入到晶片10的背面中心P2附近的FPM向外流動(dòng)并從那降落。清除了存在于背面10B上的磨光廢物。因此，晶片10的正面圓周區(qū)域10E、端面10C和背面10B全部被清除干凈而沒(méi)有損害器件區(qū)域10D。在這個(gè)階段的狀態(tài)顯示在圖14F中。
在CMP處理完成之后，晶片10可用一種附加處理步驟整個(gè)清洗，即把晶片10整個(gè)浸入清洗溶液或?qū)⒕?0刷干凈。
本發(fā)明第六實(shí)施例圖15A至15F分別示出使用鑲嵌處理形成銅布線的處理流程，該步驟包括第六實(shí)施例的蝕刻方法和清洗方法。這個(gè)處理方法可以使用在上面解釋的第一至第三實(shí)施例的蝕刻/清洗設(shè)備中的任何一個(gè)。
在第六實(shí)施例中，不像第五實(shí)施例，隔離金屬膜38和晶種銅膜40兩者被形成，部分地覆蓋晶片10的背面10B。類似于第五實(shí)施例，區(qū)域10D的圓軸與第四實(shí)施例相比較向外移動(dòng)，從而擴(kuò)展了器件區(qū)域14D并減小了正面圓周區(qū)域10E的寬度。
在圖11的步驟S1，顯示在圖15A，二氧化硅膜34由已知的方法形成在單晶硅晶片10的正面10A上。形成的二氧化硅膜34覆蓋整個(gè)器件區(qū)域10D并稍微從區(qū)域10D凸起。因此，二氧化硅膜34的圓周定位在正面圓周區(qū)域10E內(nèi)。在這個(gè)實(shí)施例中，正面圓周區(qū)域10E的寬度設(shè)置為大約2毫米。
然后，由已知的方法在將定位于器件區(qū)域14D內(nèi)的二氧化硅膜34內(nèi)形成布線槽36。這個(gè)階段的狀態(tài)由圖15A示出。
在步驟S2，如圖15B所示，通過(guò)濺射將由Ta、TaN或TaOx構(gòu)成的隔離金屬膜38形成在二氧化硅膜上以覆蓋槽36。隨后，并通過(guò)濺射將晶種銅膜40形成在隔離金屬膜38上以覆蓋槽36。這個(gè)階段的狀態(tài)如圖15B所示。
從圖15B看出，隔離金屬膜38和晶種銅膜40兩者延伸到晶片10的背面10B。這種狀態(tài)可以由濺射引起而沒(méi)有使用防護(hù)環(huán)33，并將正面圓周區(qū)域10E的寬度設(shè)置的很窄。
在步驟S3，O型環(huán)(未示出)設(shè)置在晶種銅膜40上，在膜40上形成空間。然后，適當(dāng)?shù)碾婂円后w或溶液注入該空間，通過(guò)電鍍，在膜40上形成布線銅膜42，如圖15C所示。
在這個(gè)階段，由于電鍍液體的泄漏，不需要的銅膜44被附加地形成在圓周區(qū)域10E內(nèi)的晶種銅膜40上。
在步驟S4，使用上面解釋的第一、第二或第三實(shí)施例的蝕刻/清洗設(shè)備，晶片10在水平面旋轉(zhuǎn)。其次，純水從正面噴嘴14向旋轉(zhuǎn)晶片10的正面中心P1噴射，覆蓋整個(gè)器件區(qū)域10D。與此同時(shí)，F(xiàn)PM從邊緣噴嘴18向晶片10的邊緣噴射，F(xiàn)PM與整個(gè)正面圓周區(qū)域10E接觸。此外，F(xiàn)PM從背噴嘴16向晶片10的背面中心P2噴射，F(xiàn)PM與整個(gè)背面10B接觸。因此，存在與正面圓周區(qū)域10E內(nèi)的、端面10C上的和在背面圓周區(qū)域10F內(nèi)的不需要的銅膜44全部被清除，同時(shí)，位于器件區(qū)域10D外部的晶種銅膜40也全部被清除。
為了清除由鉭、氨氮或構(gòu)成的隔離金屬膜38使用氫氟酸(HF)而不是FPM作為蝕刻液體LE。隨后，位于器件區(qū)域10D外部的隔離金屬膜38與清除銅膜40和44相同的方法被清除。這個(gè)階段的狀態(tài)顯示在圖15D中。
在步驟S5，用已知的方法對(duì)剩下的布線銅膜42進(jìn)行退火，從而改善了膜42的質(zhì)量。
在步驟S6，有選擇地清除氧化硅膜34的槽36中的布線銅膜42、晶種銅膜40和隔離金屬膜38的凸起，完成一個(gè)CMP處理。因此，如圖15E所示，銅布線46形成在槽36內(nèi)，同時(shí)，晶種銅膜40和隔離金屬膜38被留在槽36中。
通過(guò)這個(gè)CMP處理，磨光廢物48附著在圓周區(qū)域10E內(nèi)的正面10A上、晶片10的端面10C和背面10B上，如圖15E所示。
在步驟S7，使用上面解釋的第一、第二、第三實(shí)施例的蝕刻/清洗設(shè)備清除磨光廢物48。具體地說(shuō)，首先，晶片10固定在晶片固定機(jī)械裝置上。其次，當(dāng)晶片10在水平面旋轉(zhuǎn)時(shí)，純水從正面噴嘴14向晶片10的正面中心P1噴射，覆蓋整個(gè)器件區(qū)域10D。與此同時(shí)，F(xiàn)PM從邊緣噴嘴18向晶片10的邊緣噴射，將與整個(gè)正面圓周區(qū)域10E接觸；FPM從背噴嘴16向晶片10的背面中心P2噴射，將與整個(gè)背面10B接觸。因此，晶片10的正面圓周區(qū)域10E、端面10C和背面10B完全被清洗干凈。這個(gè)階段的狀態(tài)顯示在圖15F。
上面解釋的第四到第六實(shí)施例，銅布線46形成在二氧化硅膜34的槽36內(nèi)。然而，本發(fā)明沒(méi)有這個(gè)限制。如果對(duì)于半導(dǎo)體晶片至少需要蝕刻和清洗處理中的一個(gè)，它可以應(yīng)用到其中任何一個(gè)情況。例如，本發(fā)明可以應(yīng)用到由Pt、Ir、IrC或其它類似的物質(zhì)構(gòu)成的金屬布線或金屬電極形成在介質(zhì)膜上。本發(fā)明也可以應(yīng)用到在另一個(gè)膜上形成由BST、PZT或其它類似的物質(zhì)構(gòu)成的鐵電體膜的情況。
已經(jīng)論述了本發(fā)明優(yōu)選的形式?？梢岳斫猓瑢?duì)于本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，沒(méi)有離開(kāi)本發(fā)明的精神，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行修改是顯而易見(jiàn)的。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍單獨(dú)地由下面的權(quán)利要求所確定。
權(quán)利要求
1.蝕刻設(shè)備，包括(a)用于固定半導(dǎo)體晶片和在水平面旋轉(zhuǎn)所述晶片的旋轉(zhuǎn)裝置；在所述晶片的正面有器件區(qū)域和正面圓周區(qū)域；所述正面圓周區(qū)域位于所述器件區(qū)域的外部；以及(b)向所述晶片的正面圓周區(qū)域噴射蝕刻液體的邊緣噴嘴；其中，從所述邊緣噴嘴噴射的所述蝕刻液體有選擇性地把存在于所述晶片正面圓周區(qū)域內(nèi)的不需要的雜質(zhì)蝕刻出去。
2.按權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征是從所述的邊緣噴嘴噴射的所述蝕刻液體具有沿著所述晶片的旋轉(zhuǎn)方向定向的噴射方向或者靠近所述液體與所述晶片的正面圓周區(qū)域的接觸點(diǎn)形成的所述晶片切線向外的噴射方向。
3.按權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征是進(jìn)一步包括向所述晶片的背面中心噴射蝕刻液體的背面噴嘴；其中，從所述的背面噴嘴噴射的所述的蝕刻液體把存在與所述的晶片背面的不需要的雜質(zhì)蝕刻出去。
4.按權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征是進(jìn)一步包括向所述晶片的正面中心噴射保護(hù)液體的正面噴嘴；其中，從所述的正面噴嘴噴射的所述的保護(hù)液體覆蓋所述晶片的所述器件區(qū)域，以保護(hù)從所述的邊緣噴嘴噴射的所述的蝕刻液體進(jìn)入器件區(qū)域。
5.按權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征是進(jìn)一步包括向所述晶片的背面中心噴射蝕刻液體的背面噴嘴和向所述晶片的正面中心噴射保護(hù)液體的正面噴嘴；其中，從所述的背面噴嘴噴射的所述的蝕刻液體把存在與所述晶片的背面的不需要的雜質(zhì)蝕刻出去，從所述正面噴嘴噴射的所述保護(hù)液體覆蓋所述晶片的器件區(qū)域，以保護(hù)器件區(qū)域免受自所述邊緣噴嘴噴射的蝕刻液體影響。
6.按權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征是從所述邊緣噴嘴噴射的所述蝕刻液體是射束狀。
7.按權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征是旋轉(zhuǎn)裝置是滾輪夾盤型，所述的裝置包括沿所述晶片端面排列的滾輪，所述的滾輪與所述晶片端面接觸以固定所述晶片并與之同步旋轉(zhuǎn)。
8.按權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征是所述的旋轉(zhuǎn)裝置是銷釘夾盤型，所述的裝置包括由支撐件支撐的銷釘，并沿著所述晶片的端面排列，所述的銷釘與所述晶片的端面接觸以固定所述的晶片并與支撐件同步旋轉(zhuǎn)。
9.按權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征是所述的旋轉(zhuǎn)裝置是銷釘夾盤型，所述的裝置包括由支撐件支撐的第一復(fù)數(shù)銷釘和第二復(fù)數(shù)銷釘；其中，所述的第一復(fù)數(shù)銷釘和第二復(fù)數(shù)銷釘交替地沿所述晶片的端面排列；所述的第一復(fù)數(shù)銷釘和第二復(fù)數(shù)銷釘交替地與所述晶片的端面接觸，以固定所述的晶片并與所述的支撐件同步旋轉(zhuǎn)。
10.按權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征是所述的旋轉(zhuǎn)裝置包括由支撐件支撐的第一復(fù)數(shù)銷釘和第二復(fù)數(shù)銷釘；其中，所述的第一復(fù)數(shù)銷釘沿所述晶片的端面排列，所述的第二復(fù)數(shù)銷釘沿所述晶片的端面排列；其中，在一個(gè)周期內(nèi)所述的第一復(fù)數(shù)銷釘與所述晶片的端面接觸，以固定所述的晶片并與所述的支撐件同步旋轉(zhuǎn)，在另一個(gè)周期內(nèi)所述的第二復(fù)數(shù)銷釘與所述晶片的端面接觸，以固定所述的晶片并與所述的支撐件同步旋轉(zhuǎn)，
11.按權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征是所述邊緣噴嘴的末端與一點(diǎn)的距離設(shè)置為1毫米至50毫米，所述該點(diǎn)是所述噴嘴的縱向軸與所述晶片的正面的交叉點(diǎn)，邊緣噴嘴與所述晶片的切線的角度在所述的點(diǎn)設(shè)置為0°至90°。
12.按權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其特征是所述的背面噴嘴的末端與所述晶片的背面中心的距離設(shè)置為在70毫米至200毫米的范圍內(nèi)，所述的背面噴嘴與所述晶片的背面的角度設(shè)置為在15°至60°范圍內(nèi)的一個(gè)值。
13.按權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征是所述的正面噴嘴的末端與所述晶片的正面中心的距離設(shè)置為在70毫米至200毫米范圍內(nèi)的一個(gè)值，所述的正面噴嘴與所述晶片的正面的角度設(shè)置為在15°至60°范圍內(nèi)的一個(gè)值。
14.清洗設(shè)備，包括(a)用于固定半導(dǎo)體晶片和在水平面旋轉(zhuǎn)所述晶片的旋轉(zhuǎn)裝置；在所述晶片的正面有器件區(qū)域和正面圓周區(qū)域；所述正面圓周區(qū)域位于器件區(qū)域的外部；以及(b)向所述晶片的正面圓周區(qū)域噴射清洗液體的邊緣噴嘴；其中，從邊緣噴嘴噴射的所述清洗液體有選擇性地把存在于所述晶片正面圓周區(qū)域內(nèi)的不需要的雜質(zhì)清除。
15.按權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其特征是從所述的邊緣噴嘴噴射的所述清洗液體具有沿著所述晶片的旋轉(zhuǎn)方向定向的噴射方向或者靠近所述液體與所述晶片的正面圓周區(qū)域的接觸點(diǎn)形成的所述晶片切線向外的噴射方向。
16.按權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其特征是進(jìn)一步包括向所述晶片的背面中心噴射清洗液體的背面噴嘴；其中，從所述的背面噴嘴噴射的所述的清洗液體把存在與所述的晶片背面的不需要的雜質(zhì)清除。
17.按權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其特征是進(jìn)一步包括向所述晶片的正面中心噴射保護(hù)液體的正面噴嘴；其中，從所述的正面噴嘴噴射的所述的保護(hù)液體覆蓋所述晶片的所述器件區(qū)域，以保護(hù)從所述的邊緣噴嘴噴射的所述的清洗液體進(jìn)入器件區(qū)域。
18.按權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其特征是進(jìn)一步包括向所述晶片的背面中心噴射清洗液體的背面噴嘴和向所述晶片的正面中心噴射保護(hù)液體的正面噴嘴；其中，從所述的背面噴嘴噴射的所述的清洗液體把存在與所述晶片的背面的不需要的雜質(zhì)清除干凈，從所述正面噴嘴噴射的所述保護(hù)液體覆蓋所述晶片的器件區(qū)域，以從所述邊緣噴嘴噴射的清洗液體中保護(hù)器件區(qū)域。
19.按權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其特征是從所述邊緣噴嘴噴射的所述清洗液體是射束狀。
20.按權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其特征是旋轉(zhuǎn)裝置是滾輪夾盤型，所述的裝置包括沿所述晶片端面排列的滾輪，所述的滾輪與所述晶片端面接觸以固定所述晶片并與之同步旋轉(zhuǎn)。
21.按權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其特征是所述的旋轉(zhuǎn)裝置是銷釘夾盤型，所述的裝置包括由支撐件支撐的銷釘，并沿著所述晶片的端面排列，所述的銷釘與所述晶片的端面接觸以固定所述的晶片并與支撐件同步旋轉(zhuǎn)。
22.按權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其特征是所述的旋轉(zhuǎn)裝置是銷釘夾盤型，所述的裝置包括由支撐件支撐的第一復(fù)數(shù)銷釘和第二復(fù)數(shù)銷釘；其中，所述的第一復(fù)數(shù)銷釘和第二復(fù)數(shù)銷釘交替地沿所述晶片的端面排列；其中，所述的第一復(fù)數(shù)銷釘和第二復(fù)數(shù)銷釘交替地與所述晶片的端面接觸，以固定所述的晶片并與所述的支撐件同步旋轉(zhuǎn)。
23.按權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其特征是所述的旋轉(zhuǎn)裝置包括由支撐件支撐的第一復(fù)數(shù)銷釘和第二復(fù)數(shù)銷釘；其中，所述的第一復(fù)數(shù)銷釘沿所述晶片的端面排列，所述的第二復(fù)數(shù)銷釘沿所述晶片的端面排列；其中，在一個(gè)周期內(nèi)所述的第一復(fù)數(shù)銷釘與所述晶片的端面接觸，以固定所述的晶片并與所述的支撐件同步旋轉(zhuǎn)，在另一個(gè)周期內(nèi)所述的第二復(fù)數(shù)銷釘與所述晶片的端面接觸，以固定所述的晶片并與所述的支撐件同步旋轉(zhuǎn)。
24.按權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其特征是所述邊緣噴嘴的末端與一點(diǎn)的距離設(shè)置為1毫米至50毫米范圍內(nèi)的一個(gè)值，所述的一點(diǎn)是所述噴嘴的縱向軸與所述晶片的正面的交叉點(diǎn)，所述邊緣噴嘴與所述晶片的切線的角度在所述的點(diǎn)處設(shè)置為0°至90°范圍內(nèi)的一個(gè)值。
25.按權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其特征是所述的背面噴嘴的末端與所述晶片的背面中心的距離設(shè)置為70毫米至200毫米范圍內(nèi)的一個(gè)值，所述的背面噴嘴與所述晶片的背面的角度設(shè)置為在15°至600范圍內(nèi)的一個(gè)值。
26.按權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其特征是所述的正面噴嘴的末端與所述晶片的正面中心的距離設(shè)置為在70毫米至200毫米范圍內(nèi)的一個(gè)值，所述的正面噴嘴與所述晶片的正面的角度設(shè)置為15°至60°范圍內(nèi)的一個(gè)值。
27.蝕刻方法，包括步驟(a)在水平面旋轉(zhuǎn)半導(dǎo)體晶片；在所述晶片的正面有器件區(qū)域和正面圓周區(qū)域；所述正面圓周區(qū)域放置在器件區(qū)域的外部；以及(b)由邊緣噴嘴向所述晶片的正面圓周區(qū)域噴射蝕刻液體，從而有選擇性地把存在于所述晶片正面圓周區(qū)域內(nèi)的不需要的雜質(zhì)蝕刻出去。
28.按權(quán)利要求27所述的方法，其特征是從所述的邊緣噴嘴噴射的所述蝕刻液體具有沿著所述晶片的旋轉(zhuǎn)方向定向的噴射方向或者靠近所述液體與所述晶片的正面圓周區(qū)域的接觸點(diǎn)形成的所述晶片切線向外的噴射方向。
29.按權(quán)利要求27所述的方法，其特征是由背面噴嘴向所述晶片的背面中心噴射蝕刻液體，從而把存在于所述的晶片背面的不需要的雜質(zhì)蝕刻出去。
30.按權(quán)利要求27所述的方法，其特征是由正面噴嘴向所述晶片的正面中心噴射保護(hù)液體，從而覆蓋所述晶片的所述器件區(qū)域，以從所述的邊緣噴嘴噴射的所述的蝕刻液體中保護(hù)器件區(qū)域。
31.按權(quán)利要求27所述的方法，其特征是由背面噴嘴向所述晶片的背面中心噴射蝕刻液體，從而把存在于所述晶片的背面的不需要的雜質(zhì)蝕刻出去，由正面噴嘴向所述晶片的正面中心噴射保護(hù)液體，從而覆蓋所述晶片的器件區(qū)域，以從所述邊緣噴嘴噴射的蝕刻液體中保護(hù)器件區(qū)域。
32.按權(quán)利要求27所述的方法，其特征是從所述邊緣噴嘴噴射的所述蝕刻液體是射束狀。
33.按權(quán)利要求27所述的方法，其特征是使用含有H2O2的酸性或堿性溶液作為所述的蝕刻溶液。
34.按權(quán)利要求27所述的方法，其特征是所述的不需要的雜質(zhì)是銅；其中，所述的蝕刻液體從下述液體中選擇一種FPM(HF/H2O2/H2O)，SPM(H2SO4/H2O2/H2O)，HPM(HCl/H2O2/H2O)，氮?dú)溥^(guò)氧化氫水溶液(HNO3/H2O2/H2O)，APM(NH4OH/H2O2/H2O)，濃氮酸(HNO3)。
35.按權(quán)利要求34所述的方法，其特征是二氧化硅膜形成在所述晶片的正面；其中，蝕刻液體有下列組份HF∶H2O2∶H2O＝1-10∶1-20∶100H2SO4∶H2O2∶H2O＝1-10∶1-20∶100HCl∶H2O2∶H2O＝1-10∶1-20∶100HNO3∶H2O2∶H2O＝1-10∶1-20∶100NH4OH∶H2O2∶H2O＝1-10∶1-20∶100HNO3＝30％-80％。
36.按權(quán)利要求34所述的方法，其特征是二氧化硅膜形成在所述晶片的正面；其中，蝕刻液體是具有下列組份的FPMHF∶H2O2∶H2O＝1∶10∶100。
37.按權(quán)利要求27所述的方法，其特征是使用純水或有機(jī)酸水溶液作為保護(hù)液體。
38.按權(quán)利要求37所述的方法，其特征是所述的有機(jī)酸水溶液是從下述所選之一乙二酸溶液、檸檬酸溶液、丙二酸溶液；其中，所述的有機(jī)酸水溶液的濃度為0.001％至5％。
39.按權(quán)利要求27所述的方法，其特征是所述的不需要的雜質(zhì)是Ta、TaN或TaOx，其中，使用氫氟酸(HF)作為蝕刻液體。
40.清洗方法，包括步驟(a)在水平面旋轉(zhuǎn)半導(dǎo)體晶片；在所述晶片的正面有器件區(qū)域和正面圓周區(qū)域；所述正面圓周區(qū)域位于器件區(qū)域的外部；以及(b)由邊緣噴嘴向所述晶片的正面圓周區(qū)域噴射清洗液體，從而有選擇性地把存在于所述晶片正面圓周區(qū)域內(nèi)的不需要的雜質(zhì)清除。
41.按權(quán)利要求40所述的方法，其特征是從所述的邊緣噴嘴噴射的所述清洗液體具有沿著所述晶片的旋轉(zhuǎn)方向定向的噴射方向或者靠近所述液體與所述晶片的正面圓周區(qū)域的接觸點(diǎn)形成的所述晶片切線向外的噴射方向。
42.按權(quán)利要求40所述的方法，其特征是由背面噴嘴向所述晶片的背面中心噴射清洗液體，從而把存在于所述的晶片背面的不需要的雜質(zhì)蝕刻出去。
43.按權(quán)利要求40所述的方法，其特征是由正面噴嘴向所述晶片的正面中心噴射保護(hù)液體，從而覆蓋所述晶片的所述器件區(qū)域，以從所述的邊緣噴嘴噴射的所述的清洗液體中保護(hù)器件區(qū)域。
44.按權(quán)利要求40所述的方法，其特征是由背面噴嘴向所述晶片的背面中心噴射清洗液體，從而把存在于所述晶片的背面的不需要的雜質(zhì)清除，由正面噴嘴向所述晶片的正面中心噴射保護(hù)液體，從而覆蓋所述晶片的器件區(qū)域，以從所述邊緣噴嘴噴射的清洗液體中保護(hù)器件區(qū)域。
45.按權(quán)利要求40所述的方法，其特征是從所述邊緣噴嘴噴射的所述清洗液體是射束狀。
46.按權(quán)利要求40所述的方法，其特征是使用含有H2O2的酸性或堿性溶液作為所述的清洗溶液。
47.按權(quán)利要求40所述的方法，其特征是所述的不需要的雜質(zhì)是銅；其中，所述的清洗液體從下述液體中選擇一種FPM(HF/H2O2/H2O)，SPM(H2SO4/H2O2/H2O)，HPM(HCl/H2O2/H2O)，氮?dú)溥^(guò)氧化氫水溶液(HNO3/H2O2/H2O)，APM(NH4OH/H2O2/H2O)，濃氮酸(HNO3)。
48.按權(quán)利要求40所述的方法，其特征是使用純水或有機(jī)酸水溶液作為保護(hù)液體。
49.按權(quán)利要求48所述的方法，其特征是所述的有機(jī)酸水溶液是從下述所選之一乙二酸溶液、檸檬酸溶液、丙二酸溶液；其中，所述的有機(jī)酸溶液的濃度為0.001％至5％。
全文摘要
提供一種蝕刻/清洗設(shè)備。該設(shè)備具有好的控制性并使得有選擇性地清除存在于半導(dǎo)體晶片上的不需要的雜質(zhì)而沒(méi)有損害器件區(qū)域成為可能。裝置包括:(a)用于固定半導(dǎo)體晶片和在水平面旋轉(zhuǎn)所述晶片的旋轉(zhuǎn)裝置;在晶片的正面有器件區(qū)域和正面圓周區(qū)域;正面圓周區(qū)域放置在器件區(qū)域的外部;以及(b)向晶片的正面圓周區(qū)域噴射蝕刻/清洗液體的邊緣噴嘴。
文檔編號(hào)H01L21/02GK1267904SQ0010299
公開(kāi)日2000年9月27日 申請(qǐng)日期2000年3月14日 優(yōu)先權(quán)日1999年3月15日
發(fā)明者山崎進(jìn)也, 青木秀充 申請(qǐng)人:日本電氣株式會(huì)社