[发明专利]利用弯液面的蚀刻后晶片表面清洁

说明书

背景技术

半导体芯片加工是一个包括一系列协同的精确操作的复 杂过程。众所周知，在所述这些操作的不同步骤中，半导体基层(例 如半导体晶片)的表面形成包含微粒、有机材料、金属杂质(例如 铜、铝、钛、钨等)和本征氧化物(例如二氧化硅)的残留层污染。

作为制造过程的结果所导致的晶片污染的一个例子可以 从图1A中看出，该图显示了运用在半导体晶片100上的等离子蚀刻 过程。半导体晶片100位于等离子蚀刻腔内。半导体晶片100的表面 覆盖光致抗蚀剂材料104，以阻止晶片表面的区域被蚀刻。蚀刻是 一种公知的方法，用于从晶片表面去除材料以产生与集成电路(IC) 设计一致的微细图案。等离子体110被引导到半导体晶片100的表面 以在晶片上启动蚀刻。晶片表面未被光致抗蚀剂材料104保护的区 域被等离子体110蚀刻以在半导体基层的氧化层中形成沟槽结构。 未被光致抗蚀剂材料104保护的区域显示作为等离子蚀刻的结果， 蚀刻材料102的羽状物形成。所述羽状物倾注蚀刻材料到晶片表面 和被蚀刻的沟槽的侧部。该材料然后能与晶片上的其他污染物相互 作用来形成污染膜(即蚀刻后残余)。

在等离子蚀刻后，光致抗蚀剂材料104通过称为灰化的步 骤被去除，从而剥去晶片表层的光致抗蚀剂材料。图1B显示了晶片 表面上的污染物，作为等离子蚀刻后和完成灰化操作的结果。如图 1B所示，晶片具有各种污染材料120，包括蚀刻后残余，剩余的光 致抗蚀剂材料，溅射金属以及金属氧化物。

这些污染物的去除是生产IC中的重大步骤，这是因为晶 片表面的污染物引起IC缺陷从而导致IC可靠性的降低甚至失效。因 此，从晶片表面去除污染物对于每个晶片所存在的装置产生最高效 益是非常必要的。

专有的化学配方可用来去除蚀刻后残余。然而，足额购 买这些配方用于大规模晶片生产是昂贵的。另外，这些专有化学物 通常要经过几分钟才能有效去除晶片表面上的污染物。这一延误会 导致较低的晶片产出，从而增加在上下文提到的大规模晶片生产中 使用这些配方的费用。过去也使用过非专有的清洗化学制品来清洗 晶片。然而，保留在晶片表面上的污染物的数量仍然高得无法接受， 除非对清洁晶片表面提供长加工时间。这同样与达到高产能晶片生 产的目的是相反的。因此如前所述，需要提供一种去除蚀刻后残余 化学物质的方法，能及时有效清洗晶片的表面。

发明内容

宽泛地说，本发明提供了一种用以从晶片表面去除污染 物的改进的清洗方法来满足上述需要。应当意识到，本发明可通过 多种手段实现，包括系统、装置和方法。下面将描述本发明的几个 创新的实施方式。

在一个方案中设计了一种清洗半导体晶片的方法。先提 供包括多个源入口和多个源出口的接近头。接着将接近头设在靠近 晶片表面处。将接近头设在靠近晶片表面处之后，通过多个源入口 将氧化剂溶液提供到晶片表面。氧化剂溶液在晶片表面上的一种或 多种污染物材料上形成氧化层。通过所述多个源出口将所述氧化剂 溶液从晶片表面去除。然后，通过所述多个源入口提供清洗溶液到 晶片表面。该清洗溶液配置为能将晶片表面上的所述氧化层随同一 种或多种污染物材料充分去除。通过所述多个源出口将清洗溶液从 晶片表面去除。

在另一个方案中的清洗半导体晶片的方法，先提供用于 去除晶片表面上的一种或多种污染物材料的第一清洗溶液到晶片 表面。从晶片表面去除所述第一清洗溶液随同一种或多种污染物材 料的至少一部分。接下来，提供氧化剂溶液到晶片表面。氧化剂溶 液在残留污染物材料上形成氧化层。氧化剂溶液再从晶片表面去除 掉。接着，提供第二清洗溶液到晶片表面。所述第二清洗溶液配置 为能充分去除氧化层与残留污染物材料。将第二清洗溶液从晶片表 面去除。

在另一个方案中设计了另一种清洗半导体晶片的方法。 提供包括多个源入口和多个源出口的接近头。将接近头设在靠近晶 片表面处。接着，通过所述多个源入口提供用以去除晶片表面上的 一种或多种污染物材料的第一清洗溶液到晶片表面。通过所述多个 源出口将所述第一清洗溶液随同所述一种或多种污染物材料的至 少一部分去除。然后，通过所述多个源入口将氧化剂溶液提供到晶 片表面。氧化剂溶液在残留污染物材料上形成氧化层。氧化剂溶液 通过多个源入口被去除掉。通过所述多个源入口将第二清洗溶液提 供到晶片。该第二清洗溶液配置为能将晶片表面上的所述氧化层随 同残留的污染物材料充分去除。通过所述多个源出口将第二清洗溶 液从晶片表面去除。