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。刻蝕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(pán)吸附，同時(shí)，刻蝕完成后，通過(guò)在靜電吸盤(pán)上加適當(dāng)?shù)姆聪螂妷?靜電吸盤(pán)電源 的電壓翻轉(zhuǎn)，dechuck)，靜電吸盤(pán)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(pán)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(pán)。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(pán)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(kāi)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(kāi)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(pán)(圖中未示出)，晶圓30置 于托盤(pán)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(shū)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(pán)。
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(kāi)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