等離子體增強清洗裝置、系統(tǒng)及清洗晶圓的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種等離子體增強清洗裝置、系統(tǒng)及清洗晶圓的方法，采用具有小于晶圓直徑的等離子體增強清洗裝置對晶圓進行清洗，尤其是對氟殘留進行清洗，有利于熱量的迅速散發(fā)，且小面積清洗能夠保證清洗過的區(qū)域雜質(zhì)去除干凈，不需要進行濕法清洗，外圍管道能夠及時的將清洗的微粒和氟殘留排出，大大的提高了清洗的質(zhì)量，降低了邊緣效應(yīng)的影響，從而避免了清洗時對低K介質(zhì)層的破壞，極大的降低了清洗時的風(fēng)險。
【專利說明】等離子體增強清洗裝置、系統(tǒng)及清洗晶圓的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及集成電路制造領(lǐng)域，特別涉及一種等離子體增強清洗裝置及清洗晶圓 的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在半導(dǎo)體的制造過程中，不可避免的會有大量的微粒(particle)產(chǎn)生，通常這些 微粒會被設(shè)備中向下流通的氣流(downf low)給排出，但是仍然會有一些微粒吸附在晶圓的 表面，這些微粒通常都是需要去除的。
[0003]另一方面，在制程過程中，需要接觸到一些含氟的物質(zhì)，含氟物質(zhì)電離后產(chǎn)生的氟 離子會與氣體物質(zhì)結(jié)合并吸附到晶圓上，形成含氟殘留物。這些物質(zhì)則必須去除掉方可進 行后續(xù)的制程工藝，否則將會影響產(chǎn)品的質(zhì)量。
[0004]隨著器件本身尺寸和互連線距離的不斷縮小，各種微粒以及含氟殘留物(F-based residua)越來越成為殺傷良率的重要因素，能否高效的解決這一問題是一個巨大的業(yè)內(nèi)挑 戰(zhàn)。
[0005]現(xiàn)有工藝中常用方法為采用等離子體增強清洗，等離子體是一種中性，高能量的 離子化氣體，其能夠選擇性的去除相應(yīng)的微粒及含氟殘留物。如圖1所示，其為現(xiàn)有工藝中 等離子體增強清洗的示意圖?？梢?，現(xiàn)有工藝是在整個晶圓的表面同時進行全面積的等離 子體增強清洗，這種大面積的清洗方法不能夠達到一個較好的清洗效果，雜質(zhì)不易去除干 凈，通常還需要進行濕法清洗過程，同時，由于等離子體的溫度較高，全面積的清洗不能夠 及時散熱，邊緣效應(yīng)大。這都會對下方各層，尤其是低K介質(zhì)層產(chǎn)生很大的不良影響，甚至 破壞低K介質(zhì)層。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種等離子體增強清洗裝置及清洗晶圓的方法，以解決現(xiàn) 有技術(shù)中采用等離子體增強清洗時效率低且對低K介質(zhì)層有不良影響的問題。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種等離子體增強清洗裝置，包括:
[0008]一等離子體管道，用以傳輸?shù)入x子體，所述等離子體管道直徑小于待處理晶圓直 徑;
[0009]一外圍管道，用以傳輸清洗后物質(zhì)，所述外圍管道包圍所述等離子體管道。
[0010]進一步的，對于所述的等離子體增強清洗裝置，還包括一金屬絞線層，所述金屬絞 線層位于所述等離子體管道和所述外圍管道之間。
[0011]進一步的，對于所述的等離子體增強清洗裝置，所述金屬絞線層為圓筒狀。
[0012]進一步的，對于所述的等離子體增強清洗裝置，還包括一保護層，所述保護層位于 所述等離子體管道和金屬絞線層之間。
[0013]進一步的，對于所述的等離子體增強清洗裝置，所述保護層的厚度為0.01mnT2mm。
[0014]進一步的，對于所述的等離子體增強清洗裝置，所述外圍管道的形狀為環(huán)型筒狀。[0015]進一步的，對于所述的等離子體增強清洗裝置，所述外圍管道的內(nèi)徑為
0.外徑為 0.2mm?50mm。
[0016]進一步的，對于所述的等離子體增強清洗裝置，所述等離子體管道的形狀為圓筒 狀。
[0017]進一步的，對于所述的等離子體增強清洗裝置，所述等離子體管道的直徑為
0.1mm?5mm。
[0018]進一步的，對于所述的等離子體增強清洗裝置，其特征在于，所述外圍管道、等離 子體管道和金屬絞線層中心共線。
[0019]本發(fā)明提供一種等離子體增強清洗系統(tǒng)，包括:
[0020]如上所述的等離子體增強清洗裝置；
[0021]一反應(yīng)腔室；一等離子體發(fā)生器；
[0022]其中，所述離子體增強清洗裝置位于所述反應(yīng)腔室的內(nèi)部；所述反應(yīng)腔室具有內(nèi) 部接口、外部接口和排出口 ；所述離子體發(fā)生器的輸出端與反應(yīng)腔室的外部接口相連通，所 述等離子體管道與反應(yīng)腔室的內(nèi)部接口相連通，用于接收離子體發(fā)生器的輸出端提供的等 離子體，所述外圍管道與反應(yīng)腔室的排出口相連通，用于排出清洗后的物質(zhì)。
[0023]進一步的，對于所述的等離子體增強清洗系統(tǒng)，所述離子體增強清洗裝置的數(shù)量 大于等于一個。
[0024]本發(fā)明提供一種利用上述等離子體增強清洗裝置進行清洗晶圓的方法，其特征在 于，包括:
[0025]將待處理晶圓放置于所述離子體增強清洗裝置下方；
[0026]在所述等離子體管道中通入等離子體；
[0027]相對移動所述等離子體增強清洗裝置和晶圓。
[0028]進一步的，對于所述的清洗晶圓的方法，所述晶圓放置于所述離子體增強清洗裝 置下方0.1mm?50mm。
[0029]進一步的，對于所述的清洗晶圓的方法，所述等離子體包括:氮氣，二氧化碳，甲 燒，氧氣，氫氣中的一種或多種。
[0030]進一步的，對于所述的清洗晶圓的方法，所述等離子體的流量皆為 Isccm?lOOOsccm。
[0031]進一步的，對于所述的清洗晶圓的方法，所述等離子體增強清洗裝置和晶圓的相 對移動速度為lmm/s?200mm/s。
[0032]本發(fā)明提供一種利用上述等離子體增強清洗系統(tǒng)進行清洗晶圓的方法，其特征在 于，包括:
[0033]在所述反應(yīng)腔室內(nèi)載入待處理晶圓，并放置于所述離子體增強清洗裝置下方；
[0034]所述等離子體發(fā)生器產(chǎn)生等離子體，并通過反應(yīng)腔室的外部接口及內(nèi)部接口將等 離子體通入所述等離子體管道；
[0035]相對移動所述等離子體增強清洗裝置和晶圓。
[0036]進一步的，對于所述的清洗晶圓的方法，所述晶圓放置于所述離子體增強清洗裝 置下方0.1mm?50mm。
[0037]進一步的，對于所述的清洗晶圓的方法，所述等離子體包括:氮氣，二氧化碳，甲燒，氧氣，氫氣中的一種或多種。
[0038]進一步的，對于所述的清洗晶圓的方法，所述等離子體的流量皆為 Isccm-lOOOsccm。
[0039]進一步的，對于所述的清洗晶圓的方法，所述等離子體增強清洗裝置和晶圓的相對移動速度為lmm/s-200mm/s。
[0040]與現(xiàn)有技術(shù)相比，在本發(fā)明提供的等離子體增強清洗裝置及清洗晶圓的方法中， 采用具有小于晶圓直徑的等離子體增強清洗裝置對晶圓進行清洗，尤其是對氟殘留進行清洗，有利于熱量的迅速散發(fā)，且小面積清洗能夠保證清洗過的區(qū)域雜質(zhì)去除干凈，不需要進行濕法清洗，外圍管道能夠及時的將清洗的微粒和氟殘留排出，大大的提高了清洗的質(zhì)量， 降低了邊緣效應(yīng)的影響，從而避免了清洗時對低K介質(zhì)層的破壞，極大的降低了清洗時的風(fēng)險。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0041]圖1為現(xiàn)有工藝等離子體增強清洗的示意圖；
[0042]圖2為本發(fā)明實施例等離子體增強清洗裝置的剖面示意圖；
[0043]圖3為本發(fā)明實施例等離子體增強清洗裝置的俯視示意圖；
[0044]圖4為本發(fā)明實施例等離子體增強清洗裝置清洗晶圓的示意圖；
[0045]圖5為本發(fā)明實施例等離子體增強清洗系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0046]以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明提供的等離子體增強清洗裝置、系統(tǒng)及清洗晶圓的方法作進一步詳細說明。根據(jù)下面說明和權(quán)利要求書，本發(fā)明的優(yōu)點和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式，僅用以方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實施例的目的。
[0047]實施例一
[0048]請參考圖2，一種等離子體增強清洗裝置，用于清洗晶圓上的微粒及氟殘留物，其包括:
[0049]一外圍管道1，用作傳輸清洗后的物質(zhì)；一等離子體管道2，用作清洗時輸入等離子體的通道；一金屬絞線層3，用作產(chǎn)生一約束磁場，以便提高等離子體的清洗效率。其中， 所述外圍管道I包圍所述等離子體管道2 ;所述外圍管道I的直徑及等離子體管道的直徑小于待處理晶圓的直徑，所述金屬絞線層3位于所述外圍管道I與等離子體管道2之間。所述等離子體管道2可以與一輸入等離子體的管道(未示出)相連，所述外圍管道I可以與一輸出管道或排出端口(未示出)相連，其具體形狀，尺寸可根據(jù)待清洗晶圓做適應(yīng)性調(diào)整，此處不做限定。
[0050]所述外圍管道1、等離子體管道2和金屬絞線層3的形狀可以為筒狀，柱狀等。優(yōu)選的，所述外圍管道I為環(huán)型筒狀，即包括內(nèi)、外筒，所述內(nèi)筒嵌套于所述外筒中，所述外圍管道I的內(nèi)徑(即內(nèi)筒直徑)為0.1mnTlOmm,外徑(即外筒直徑)為0.2mm-50mm ;所述等離子體管道2和金屬絞線層3為圓筒狀，所述等離子體管道的直徑為0.lmnT5mm。
[0051]所述外圍管道I的材料可以為石英等絕緣物質(zhì)；所述等離子體管道2的材料可以為鈦、鉭、鎳、銅、鋁、鎢、銀、金中的一種或組合；所述金屬絞線層3的材料可以為銅、鋁、鎢、 銀、金中的一種或組合。
[0052]請參考如圖3所示的俯視圖，優(yōu)選的，所述外圍管道1、等離子體管道2和金屬絞線 層3中心共線。本發(fā)明所述的等離子體增強清洗裝置，還包括一保護層4，用于保護金屬絞 線層，防止被氧化等。所述保護層4位于所述等離子體管道2和金屬絞線層3之間。所述 保護層4的厚度為0.01mnT2mm。
[0053]本實施例提供一種利用上述等離子體增強清洗裝置進行清洗晶圓的方法。
[0054]請參考圖4，將待處理晶圓6放置于所述離子體增強清洗裝置5下方，所述晶圓6 表面具有各種微粒及氟殘留物12，具體的，所述晶圓6放置于所述離子體增強清洗裝置下 方 0.1mm?50mmo
[0055]在所述等離子體管道2中通入等離子體，所述等離子體經(jīng)一管道(未示出)通入所 述等離子體管道2，所述等離子體包括:氮氣(N2), 二氧化碳(CO2),甲烷(CH4),氧氣(O2)，氫 氣(H2)中的一種或多種,上述各種氣體的流量皆為lsccnTlOOOsccm。所述外圍管道I與一 排出管道相連通(未示出)。
[0056]在所述離子體增強清洗裝置的金屬絞線層3接入直流電以產(chǎn)生約束磁場，通入電 流強度可以為(Tiooa。
[0057]相對移動所述等離子體增強清洗裝置5和晶圓6，可以單獨移動所述等離子體 增強清洗裝置5或晶圓6，亦可兩者同時移動，優(yōu)選的，達到所述相對移動速度為Imm/ s?200mm/s。
[0058]由圖4可見，等離子體通過等離子體管道2到達晶圓6的表面，晶圓6表面的各種 微粒及氟殘留物12，經(jīng)等離子體接觸后，脫離晶圓6的表面，此時由于外圍管道I有著吸力， 將激發(fā)起來的微粒及氟殘留物12排送出去。本實施例中由于清洗面積小，能夠保證所清洗 過的區(qū)域雜質(zhì)都被去除，不需要進行傳統(tǒng)工藝中的濕法清洗。
[0059]請繼續(xù)參考圖4，等離子體增強清洗會使得等離子體管道2的下方出現(xiàn)一個高溫 區(qū)域8，然而由于本發(fā)明中等離子體增強清洗裝置5的尺寸很小，使得所述高溫區(qū)域8相比 晶圓6而言非常小，故其熱量可在一個較小的邊緣9中就能夠完全散發(fā)出去。
[0060]由上述分析可見，本實施例的清洗方法清洗很完全，能夠去除普通微粒和氟殘留 等難以去除的雜質(zhì)，不需要經(jīng)過濕法清洗過程，熱量影響也很小，故不會影響下方各層，尤 其是低K介質(zhì)層。
[0061]實施例二
[0062]請參考圖5，本發(fā)明提供一種等離子體增強清洗系統(tǒng)，包括:如上所述的等離子體 增強清洗裝置5，一反應(yīng)腔室11，一等離子體發(fā)生器10。其中，所述離子體增強清洗裝置5 位于所述反應(yīng)腔室11的內(nèi)部；所述反應(yīng)腔室11具有內(nèi)部接口、外部接口和排出口 ；所述離 子體發(fā)生器10的輸出端12與反應(yīng)腔室11的外部接口相連通，所述等離子體管道2通過一 管道13與反應(yīng)腔室的內(nèi)部接口相連通，用于接收離子體發(fā)生器10的輸出端12提供的等離 子體，所述外圍管道I通過另一管道14與反應(yīng)腔室11的排出口相連通，用于排出清洗后的 物質(zhì)。
[0063]本實施例所述的等離子體增強清洗系統(tǒng)，所述離子體增強清洗裝置5的數(shù)量大于
等于一個。[0064]本實施例提供一種上述等離子體增強清洗系統(tǒng)進行清洗晶圓的方法。本方法與實 施例一中的清洗晶圓的方法區(qū)別在于:所述等離子體發(fā)生器10產(chǎn)生等離子體，經(jīng)輸出端12 并通過反應(yīng)腔室11的外部接口及內(nèi)部接口將等離子體再通過一管道13進入所述等離子體 管道2。
[0065]本實施例具有與實施例一相同的清洗效果，此處不再描述。
[0066]上述兩個實施例提供的等離子體增強清洗裝置及清洗晶圓的方法中，采用具有小 于晶圓直徑的等離子體增強清洗裝置對晶圓進行清洗，尤其是對氟殘留進行清洗，有利于 熱量的迅速散發(fā)，且小面積清洗能夠保證清洗過的區(qū)域雜質(zhì)去除干凈，不需要進行濕法清 洗，外圍管道能夠及時的將清洗的微粒和氟殘留排出，大大的提高了清洗的質(zhì)量，降低了邊 緣效應(yīng)的影響，從而避免了清洗時對低K介質(zhì)層的破壞，極大的降低了清洗時的風(fēng)險。
[0067]顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神 和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之 內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包括這些改動和變型在內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種等離子體增強清洗裝置，其特征在于，包括:一等離子體管道，用以傳輸?shù)入x子體，所述等離子體管道直徑小于待處理晶圓直徑；一外圍管道，用以傳輸清洗后物質(zhì)，所述外圍管道包圍所述等離子體管道。
2.如權(quán)利要求1所述的等離子體增強清洗裝置，其特征在于，還包括一金屬絞線層，所述金屬絞線層位于所述等離子體管道和所述外圍管道之間。
3.如權(quán)利要求2所述的等離子體增強清洗裝置，其特征在于，所述金屬絞線層為圓筒狀。
4.如權(quán)利要求3所述的等離子體增強清洗裝置，其特征在于，還包括一保護層，所述保護層位于所述等離子體管道和金屬絞線層之間。
5.如權(quán)利要求4所述的等離子體增強清洗裝置，其特征在于，所述保護層的厚度為 0.01mnT2mmo
6.如權(quán)利要求1所述的等離子體增強清洗裝置，其特征在于，所述外圍管道的形狀為環(huán)型筒狀。
7.如權(quán)利要求6所述的等離子體增強清洗裝置，其特征在于，所述外圍管道的內(nèi)徑為0.外徑為 0.2mm-50mm。
8.如權(quán)利要求1所述的等離子體增強清洗裝置，其特征在于，所述等離子體管道的形狀為圓筒狀。
9.如權(quán)利要求8所述的等離子體增強清洗裝置，其特征在于，所述等離子體管道的直徑為0.1mm-5mm。
10.如權(quán)利要求2、任一項所述的等離子體增強清洗裝置，其特征在于，所述外圍管道、等離子體管道和金屬絞線層中心共線。`
11.一種等離子體增強清洗系統(tǒng)，其特征在于，包括:如權(quán)利要求廣10中的任一項所述的等離子體增強清洗裝置；一反應(yīng)腔室；一等離子體發(fā)生器；其中，所述離子體增強清洗裝置位于所述反應(yīng)腔室的內(nèi)部；所述反應(yīng)腔室具有內(nèi)部接口、外部接口和排出口 ；所述離子體發(fā)生器的輸出端與反應(yīng)腔室的外部接口相連通，所述等離子體管道與反應(yīng)腔室的內(nèi)部接口相連通，用于接收離子體發(fā)生器的輸出端提供的等離子體，所述外圍管道與反應(yīng)腔室的排出口相連通，用于排出清洗后的物質(zhì)。
12.如權(quán)利要求11所述的等離子體增強清洗系統(tǒng)，其特征在于，所述離子體增強清洗裝置的數(shù)量大于等于一個。
13.一種利用權(quán)利要求f 10任一項所述等離子體增強清洗裝置進行清洗晶圓的方法， 其特征在于，包括:將待處理晶圓放置于所述離子體增強清洗裝置下方；在所述等離子體管道中通入等離子體；相對移動所述等離子體增強清洗裝置和晶圓。
14.如權(quán)利要求13所述的清洗晶圓的方法，其特征在于，所述晶圓放置于所述離子體增強清洗裝置下方0.lmnT50mm。
15.如權(quán)利要求13所述的清洗晶圓的方法，其特征在于，所述等離子體包括:氮氣，二氧化碳，甲燒，氧氣，氫氣中的一種或多種。
16.如權(quán)利要求15所述的清洗晶圓的方法，其特征在于，所述等離子體的流量皆為 Isccm-lOOOsccm。
17.如權(quán)利要求13所述的清洗晶圓的方法，其特征在于，所述等離子體增強清洗裝置和晶圓的相對移動速度為lmm/s-200mm/s。
18.一種利用權(quán)利要求1f 12任一項所述等離子體增強清洗系統(tǒng)進行清洗晶圓的方法，其特征在于，包括:在所述反應(yīng)腔室內(nèi)載入待處理晶圓，并放置于所述離子體增強清洗裝置下方；所述等離子體發(fā)生器產(chǎn)生等離子體，并通過反應(yīng)腔室的外部接口及內(nèi)部接口將等離子體通入所述等離子體管道；相對移動所述等離子體增強清洗裝置和晶圓。
19.如權(quán)利要求18所述的清洗晶圓的方法，其特征在于，所述晶圓放置于所述離子體增強清洗裝置下方0.lmnT50mm。
20.如權(quán)利要求18所述的清洗晶圓的方法，其特征在于，所述等離子體包括:氮氣，二氧化碳，甲燒，氧氣，氫氣中的一種或多種。
21.如權(quán)利要求20所述的清洗晶圓的方法，其特征在于，所述等離子體的流量皆為 Isccm-lOOOsccm。
22.如權(quán)利要求18所述 的清洗晶圓的方法，其特征在于，所述等離子體增強清洗裝置和晶圓的相對移動速度為lmm/s-200mm/s。
【文檔編號】H01L21/02GK103456660SQ201210183524
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2012年6月5日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月5日
【發(fā)明者】張城龍, 王冬江, 張海洋 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司