[发明专利]单片式晶片清洁工艺

说明书

技术领域

本发明关于一种单片式晶片清洁工艺，尤指一种于一灰化反应槽内操作的干式清洁工艺，其中该干式清洁工艺在晶片维持在顶起状况下进行，用以移除晶片表面的高分子物质微粒。

背景技术

超大型集成电路(VLSI)、极大型集成电路(ULSI)或微机电系统(MEMS)的制作是利用一半导体基底，如硅晶片，并反复经历数百道的薄膜沉积、氧化、光刻、蚀刻与掺杂等不同工艺加以形成。在蚀刻反应的过程中，难免会产生些副产物，例如高分子物质微粒，这些高分子物质微粒会粘附在晶片表面，因此，在蚀刻工艺完成后，通常会进行一清洁工艺将该些高分子物质微粒自晶片表面移除，确保所制作的MOS元件的电性表现，以利后续其他工艺的施行。

请参考图1，图1为一习知半导体工艺的流程示意图，该半导体工艺包含一光刻工艺、一蚀刻工艺、一灰化工艺以及一湿式清洁工艺。如图1所示，习知半导体工艺通常包含下列步骤：

步骤10：进行一光刻工艺，在一晶片表面的一薄膜上形成一光阻图案；

步骤12：在一蚀刻反应槽内进行一蚀刻工艺，以该光阻图案为硬掩模，移除未被该光阻图案遮盖的该薄膜；

步骤14：进行一灰化工艺，在高温环境下通入高温氧气到蚀刻反应槽中，以移除该光阻图案；

步骤16：进行一湿式清洁工艺，将晶片浸泡在至少一盛有清洁药剂的清洁溶液槽内，目的是要移除粘附在晶片表面(包括在晶面、晶背与晶边上等区域)的高分子物质微粒，然后再利用去离子水(DI water)冲洗晶片，完成晶片的湿式清洁工艺。

上述步骤16的湿式清洁工艺为习知常用的清洁晶片的方法，然而由于清洁溶液槽内的清洁药剂浓度会随着浸泡次数而改变，因此对于不同批次的晶片而言，后一批次的晶片的清洁效果往往较前一批次的晶片的清洁效果来的差，造成了工艺品质控制不易。对于小尺寸晶片而言，由于工艺线宽较宽且元件集成度不高，因此利用湿式清洁工艺清洁晶片为一可接受的量产作法。然而随着12寸晶片厂的建构，由于工艺线宽不断缩小且元件集成度不断提升，必须以单片式方法进行清洁方能确保晶片的清洁效果。

承上所述，大尺寸晶片由于对工艺精密度的要求更为严格，因此必需采取单片式方式进行清洁工艺方能确保清洁效果，然而若利用一般旋转的湿式清洁工艺清洁晶片，便会造成晶片的晶背与晶边的上仍残留有高分子物质(polymer)或有机化合物(organic component)等微粒，不但洗洁效果不佳，而且这些残留的高分子物质微粒更是后续反应槽(chamber)的污染来源，严重影响后续工艺品质与成品率。

近来，美国专利号第6,235,640号揭露了一种以干式清洁工艺清洗晶片的方法，在同一蚀刻反应槽内，同时蚀刻以形成接触洞并移除用于蚀刻工艺的光阻图案。请参考美国专利号第6,235,640号，Ebel在图4中揭露了一种蚀刻暨光阻灰化的工艺方法，包含以下步骤：

步骤402：工艺开始；

步骤404：在一等离子体反应槽中进行一蚀刻主工艺，蚀穿一氧化层(oxide layer)并停止于一硅层(silicon layer)；

步骤406：在同一等离子体反应槽中通入包含碳氟化合物(fluorocarbon)及氧气之蚀刻气体，以进行一软式蚀刻(soft etch)和光阻剥除(stripping)工艺；以及

步骤408：工艺结束。

另外请参考美国专利号第6,235,640号图5，Ebel更进一步说明该光阻剥除工艺的子步骤，包含：

步骤500：工艺开始；

步骤502：进行一重度轰击(high bombardment)工艺；

步骤504：分离欲蚀刻的一基底(substrate)及承载该基底的吸盘；

步骤506：利用吸盘上的顶针(pin)顶起该基底；

步骤508：工艺结束。

如美国专利号第6,235,640号第4栏第45行至第5栏第9行的说明，在蚀刻工艺中，将欲蚀刻的一基底置于一蚀刻反应槽的一晶片载具(carrier)上，例如一静电吸盘(electrostatic chuck)；接着如第6栏第4-19行所述，在进行光阻剥除时利用顶针顶起该基底，使得该基底自该静电吸盘脱离，由于被顶起的该基底与该静电吸盘并未紧密接触，此时该基底的温度较顶起前来的高，将可更有效率地进行光阻剥除工艺。