[发明专利]增强的晶片清洗方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体晶片清洗和干燥，更具体而言，涉及在蚀刻或灰化操作之后从晶片表面更为有效地去除残余物的设备和技术。

背景技术

众所周知，在半导体芯片制造工艺中，如果执行了将在晶片表面上留下不想要的残余物的制造操作时，必须对晶片进行清洗和干燥。等离子蚀刻操作和灰化操作可能在衬底的表面上留下不想要的残余物。例如，在后双重金属镶嵌清洗中，在这些操作之后，在衬底表面上仍然会残留有机和无机残余物。有机残余物可能是光致抗蚀剂的残留或者可能是由用于在蚀刻过程中保护所形成的特征的侧壁的反应物有意生成的，而无机残余物可能是由溅射操作导致的残余物或者是下部金属互连层的氧化物。如果不去除，那么这些不需要的残余材料和颗粒尤其可能在晶片表面引起缺陷，以及在金属化特征之间引起不适当的相互作用。在一些情况下，这样的缺陷可能使后续的金属互连层在金属线内导致孔穴或者使其产生高电阻，甚至导致在当前和前面的金属层之间的接触界面内产生孔穴，因而使晶片上的器件变得无法工作。为了避免由丢弃带有故障器件的晶片而造成的无谓的损失，必须在留下了不需要的残余物的制造操作之后充分清洗晶片。

图1是利用分配清洗剂的喷淋系统的单晶片清洗系统的简化示意图。通过喷嘴14将清洗流体散布到晶片10上。通常在喷洒流体的同时旋转晶片10。由区域12表示的清洗流体的最初散布的分布是不均匀的。此外，在晶片10的旋转导致的离心力的作用下，由于晶片中央的流体速度较低，因而晶片的中央区域与衬底/流体界面处的流体的低质量传递相关。但是，晶片10的边缘区域由于流体的速度较高，因而与高质量传递相关。对于晶片10表面上的清洗流体而言，在最初散布期间并非在整个晶片上均匀分布直到所述流体在整个衬底上均匀分布为止的滞留时间将进一步损伤清洗的一致性。也就是说，最初施加了清洗流体的晶片10的中央区域具有高滞留时间，而边缘区域则具有低滞留时间。因而，如果衬底对所施加的流体的活性即滞留时间敏感，那么滞留时间较高的区域可能倾向于损伤位于残余物下面的层，即互连电介质材料，滞留时间较低的区域可能无法适当清除残余物。

因此，需要一种允许在不损坏下层的情况下均匀清洗后蚀刻(post etch)残余物的方法和设备。

发明内容

概括地讲，本发明通过提供一种清洗和干燥设备而满足了这些需求，所述设备能够从衬底表面清除不想要的残余物，又不会对其上沉积了残余物的层造成不利影响。应当认识到，可以以多种方式实现本发明，包括作为过程、设备、系统、装置或方法。下文描述了本发明的几个发明的实施例。

在一个实施例中，提供了一种在单晶片清洗系统中去除后处理(post processing)残余物的方法。所述方法开始于向设置于衬底之上的近程头(proximity head)提供第一流体。之后，在所述衬底表面和所述近程头的相对表面之间形成所述第一流体的弯月面。对所述第一流体加热，并使所述衬底在所述近程头下线性移动。

在另一个实施例中，提供了一种在单晶片清洗系统中去除后蚀刻残余物的方法。所述方法开始于向设置于衬底之上的近程头提供流体。之后，在所述衬底表面和所述近程头的相对表面之间形成所述流体的弯月面。对所述流体加热，并使在所述衬底的表面上的所述流体保持小于30秒的基本恒定的滞留时间。

在又一实施例中，提供了一种单晶片清洗系统。所述清洗系统包括流体源和在操作上连接至所述流体源的近程头。所述系统还包括衬底支撑件，其被配置为支撑设置于其上的衬底。所述衬底支撑件能够使所述衬底在所述近程头下移动，以在所述近程头和所述衬底的相对表面之间形成流体的弯月面。包括控制器。所述控制器与所述衬底支撑件通信。所述控制器通过所述衬底支撑件的移动限定了所述流体的弯月面在所述衬底表面上的滞留时间。

通过下文中结合附图的详细说明，本发明的其他方面和优点将变得显而易见，所述附图借助实例说明了本发明的原理。

附图说明

通过下文中结合附图的详细说明，本发明将更易于理解。为了简化这一说明，采用类似的附图标记表示类似的结构元件。

图1示出了在离心旋转、漂洗和干燥(SRD)清洗及干燥过程中晶片上的清洗流体的移动。

图2A示出了根据本发明的一个实施例的晶片清洗和干燥系统的顶视图，所述系统带有近程头，所述近程头具有跨越晶片108的直径延伸的水平构造。

图2B示出了根据本发明的一个实施例的晶片清洗和干燥系统的侧视图，所述系统带有近程头，所述近程头具有跨越晶片的直径延伸的水平构造。