[发明专利]化学机械研磨后清洗方法以及化学机械研磨方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造方法，更具体地说，本发明涉及一种化学机械研磨后清洗方法、以及采用了该化学机械研磨后清洗方法的化学机械研磨方法。

背景技术

对于闪存产品，源极多晶硅会在化学机械研磨之后形成自然氧化层。随后可执行源极多晶硅的回蚀，该步骤对多晶硅和氧化物具有高选择性，具体地说大约是30∶1。即使少量的自然氧化层变化，也会极大地影响多晶硅的回蚀量，从而造成关键尺寸的偏差。

一般，在室温下的空气中，闪存多晶硅表面上的自然氧化层的生成非常迅速，很容易达到饱和，且很均匀。但是，当闪存的多晶硅表面被基于有机物的污染物(灰尘，沾污颗粒等)污染时，自然氧化层生长处理将收到极大的影响。

所以，源极多晶硅的化学机械研磨后清洗过程是源极多晶硅的回蚀关键尺寸控制的关键。

在现有技术中，化学机械研磨后清洗方法采用“兆声波清洗(Megasonic)”与“PVA(多孔状高聚物，聚乙烯醇)刷洗”的组合。

其中，兆声波清洗是由兆声波发生器发出的高频振荡信号，通过换能器转换成高频机械振荡而传播到介质，清洗溶剂中兆声波在清洗液中疏密相间的向前辐射，使液体流动而产生数以万计的微小气泡，存在于液体中的微小气泡(空化核)在声场的作用下振动，当声压达到一定值时，气泡迅速增长，然后突然闭合，在气泡闭合时产生冲击波，在其周围产生上千个大气压力，破坏不溶性污物而使它们分散于清洗液中。具体地说，兆声波清洗的机理是由高能(例如850kHz)频振效应并结合化学清洗剂的化学反应对晶圆片进行清洗。在清洗时由换能器发出波长约为1.5μm频率约为0.8MHz的高能声波。溶液分子在这种声波的推动下做加速运动，最大瞬时速度可达到30cm/s。因此，以高速的流体波连续冲击晶片表面，使抛光片表面附着的污染物和细小微粒被强制除去并进入到清洗液中。兆声波清洗抛光片可去掉晶片表面上小于0.2μm的粒子，起到超声波起不到的作用。这种方法能同时起到机械擦片和化学清洗两种方法的作用。

另一方面，PVA刷洗首先利用NH₄OH来清洗晶圆(NH₄OH同时对SIO₂具备一定的腐蚀性)，碱性的化学剂可以使沾污粒子与晶圆表面产生相斥的电性从而减小沾污粒子的附着力；此后，PVA刷洗通过刷子与晶圆的物理接触进行刷洗，从而清除晶圆上面的沾污粒子。

如图1所示，在上述PVA刷洗过程中，在将NH₄OH喷射在晶圆1上进行清洗的同时用刷子2刷晶圆1，因为化学和物理过程同时作用在晶圆1表面时对SIO₂的去处速率比单纯用化学或物理过程要快得多；而刷子2作用在晶圆1表面的各个半径位置的相对线速度是不同的，中间慢，边缘快，所以物理过程作用在晶圆1表面是不均匀的，这种方法会造成晶圆1表面的自然氧化层的厚度不均匀，从而影响后续回蚀过程的均匀性变差。在NH₄OH浸润和PVA刷子清洗前的氧化层是前道SC1和兆声清洗步骤中生成的(约为几个至几十埃的厚度)，一旦自然氧化层被NH₄OH浸润和PVA刷子清洗部分的去除(边缘处更易被去除)，新鲜的多晶硅表面会很快被后续的PVA刷子污染而覆盖一层有机物，从而影响多晶硅在空气中的自然氧化层的生长，并进一步影响后续的回蚀制程的刻蚀量而影响关键尺寸的均匀性(晶圆中间关键尺寸CD大，边缘关键尺寸CD小)。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在上述缺陷，提供一种能够保持晶圆表面的自然氧化层的厚度均匀性从而保护后续回蚀过程的均匀性的化学机械研磨后清洗方法、以及采用了该化学机械研磨后清洗方法的化学机械研磨方法。

根据本发明的第一方面，提供了一种化学机械研磨后清洗方法，其包括PVA刷洗步骤，所述PVA刷洗步骤包括：首先，利用NH₄OH浸润冲洗晶圆表面；随后，停止NH₄OH对晶圆的浸润冲洗；此后，使用刷子刷晶圆表面。

优选地，在上述化学机械研磨后清洗方法中，利用NH₄OH浸润冲洗晶圆表面可包括将NH₄OH喷射在晶圆表面。

优选地，在上述化学机械研磨后清洗方法中，利用NH₄OH浸润冲洗晶圆表面包括将晶圆浸泡在NH₄OH溶液中。

优选地，在上述化学机械研磨后清洗方法中，所述化学机械研磨后清洗方法采用了兆声波清洗步骤与PVA刷洗步骤的结合。