专利名称：减少球状缺陷的方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明属于半导体制造技术领域，具体属于减少等离子干法刻蚀后、刻蚀副产物
清洗之中形成的球状缺陷的方法及其装置。
背景技术：
晶圆制造工艺技术中，为了得到集成电路所需要的图形，必须将光刻胶上的图形 转移到晶圆上，完成这一图形转换的方法之一就是将未被光刻胶掩蔽的部分通过选择性刻 蚀去掉。刻蚀的方法包括干法刻蚀和湿法刻蚀。干法刻蚀作为常用的刻蚀方式，具有各向 异性度好、适用于小尺寸刻蚀的特点。 图1所示为等离子干法刻蚀的示意图。在干法刻蚀的过程中，通常在晶圆所处的 腔室中有某种气体电离产生的等离子体，等离子体中的活性自由基对晶圆表面产生物理的 或者化学性的选择性刻蚀。在现有干法刻蚀工艺技术中，晶圆通常通过刻蚀设备的腔室中 的静电吸盘吸附，同时，刻蚀完成后，通过在静电吸盘上加适当的反向电压(静电吸盘电源 的电压翻转，dechuck)，静电吸盘上的电荷分布变反，从而可以中和图l所示的晶圆上的电 荷。然而，由于晶圆上的电荷的多少难以把握，静电吸盘电源的加载的反向电压的大小也难 以把握，因此，在现有技术中这种去除静电荷的方法并不能对所有晶圆完整去除静电荷。
同时，我们也应该注意到，干法刻蚀过程后，往往会在晶圆表面残留聚合体 (polymer)等副产物(与干法刻蚀的介质、干法刻蚀的气体、光刻胶等有关系)，例如在铜互 连双大马士革后端的制程中，沟槽和通孔(trench/via)干法刻蚀完成以后，会在表面形成 聚合物副产物。在干法刻蚀完成、以及去除光刻胶以后、需要一步去除副产物的过程，该过 程主要通过采用清洗液清洗去除。然而，在清洗过程后，我们会发现，晶圆表面经常会出现 颗粒凝结，形成球状杂质附着芯片上，这种副效应被称作球状缺陷(ball defect)。这些球 状缺陷难以清除，广泛分布于芯片表面，严重影响了工艺制程的可靠性及成品率。因此迫切 需要减少球状缺陷(ball defect)的方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种减少球状缺陷的方法及其装置。 为解决上述技术问题，本发明提供的一种减少球状缺陷的方法，用于对晶圆进行
等离子干法刻蚀之后，包括对所述半导体晶圆进行静电消除步骤。 作为较佳实施例，在对所述半导体晶圆进行静电消除后，还包括步骤使用清洗液 清洗去除晶圆表面等离子干法刻蚀工艺中产生的副产物；在对所述半导体晶圆进行静电消 除之前，还包括步骤对半导体晶圆进行电荷释放。其中，电荷释放工艺在等离子刻蚀设备 的腔室中进行。 根据本发明所提供的减少球状缺陷的方法，其中，采用电离空气对准半导体晶圆 表面进行吹洗的方法对半导体晶圆进行静电消除。所述吹洗时间范围为30秒到lmin。
本发明同时提供一种减少球状缺陷的装置，该发明装置包括一个以上用于静电消
3除的电离空气吹洗设备。 根据本发明所提供的减少球状缺陷的装置，其中，所述装置还包括用于传输晶圆 至所述电离空气吹洗设备的吹洗区的传输设备。所述电离空气吹洗设备固定，所述传输设 备包括用于将晶圆移动至所述电离空气吹洗设备的吹洗区域的机械传送臂，机械传送臂末 端设置有用于定位晶圆的托盘。所述晶圆置于电离空气吹洗设备的气流出口的正下方进行 静电电荷消除。 本发明的技术效果是通过在等离子干法刻蚀完成后、晶圆表面聚合物清洗之前 增加静电消除步骤，能大大减少清洗过程中残留的静电电荷吸附清洗液中的碳硅元素形成 杂质造成球状缺陷的现象，从而有效提高晶圆制程中的成品率和可靠性。
图1是静电吸盘释放电荷解除吸附芯片的示意图； 图2是清洗去除刻蚀副产物过程中球状缺陷的形成原理图； 图3是减少球状缺陷的方法的一个实施例； 图4所示为电离空气消除静电的原理示意图； 图5是减少球状缺陷的方法的又一个实施例； 图6是本发明用于减少球状缺陷的装置的实施例示意图； 图7是本发明实施例的效果示意图。
具体实施例方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步 的详细描述。 图2所示为清洗去除刻蚀副产物过程中球状缺陷的形成原理图。发明人认为，由
于经过等离子干法刻蚀后的晶圆表面具有残留静电荷，在对刻蚀副产物进行清洗去除时，
由于所用的清洗液包含有C、 Si、 0等离子，这些残留的静电电荷会吸附清洗液中的C、 Si、 0
离子，在芯片表面的静电电荷分布处成核，形成颗粒凝结，也即球状缺陷。 根据球状缺陷的形成原理，本发明提出了减少球状缺陷的方法。图3所示为减少
球状缺陷的方法的一个实施例。如图3所示，该实施例方法包括步骤 S110，提供等离子干法刻蚀完毕后的半导体晶圆。 以在铜互连后端工艺中的沟槽/通孔刻蚀过程为例，需要在半导体晶圆上的层间 介质层上进行等离子干法刻蚀形成构成/通孔刻蚀，该等离子干法刻蚀过程的刻蚀时间相 对比较长，直至通孔打开至铜线上的盖帽层(Cap Layer,同时也是刻蚀终止层)，由于长时 间的刻蚀，等离子体会同时对光刻胶作用，会在盖帽层表面形成不需要的副产物。
S120，将所述半导体晶圆进行静电消除。 在该实施例中，静电消除是通过利用电离空气对准半导体晶圆表面进行吹洗实 现，图4所示为电离空气消除静电的原理示意图，空地可以通过高压形成电离空气，电离空 气气流吹向带有静电电荷的晶圆表面；电离空气里有正电荷和负电荷，其中负电荷与晶圆 上的正性静电荷中和，正电荷与晶圆上的正性静电荷相互排斥，因此晶圆上的正性静电荷 能大大减少。该实施例中，吹洗时间范围为30秒到lmin，电离空气的气流速度不能过大，以晶圆所能承受得气流压力为限。该发明中，静电的消除方法不限于通过电离空气吹洗的方 法，还可以是用带电的洗液冲洗等方法。 S130传输至清洗槽，清洗液冲洗去除干法刻蚀副产物。 在该实施例中，通过传输设备的机械传送臂将晶圆置于电离空气下吹洗后，将晶 圆传输至用于去除聚合物的清洗槽中，所述聚合物为等离子干法刻蚀的副产物。其中清洗 槽中有清洗液，通过用清洗液对晶圆冲洗，可以溶解去除表面的刻蚀副产物，而不对其他表 面物质清洗去除。在此过程中，由于静电荷已经得到消除，在晶圆表面的球状缺陷将大大减 少或者不会存在。该实施例中，清洗液可以是一种带碱性和有机成分的溶液，包含有C、Si、 0等离子。 至此，减少球状缺陷的方法已经完成。此后可以对晶圆进一步去离子水清洗等，准 备进行其他工艺步骤。 图5所示为减少球状缺陷的方法的又一个实施例。如图5所示，该实施例包括步 骤 S110，提供等离子干法刻蚀完毕后的半导体晶圆。 S112，将离子刻蚀完毕后的半导体晶圆在等离子刻蚀设备的腔室中进行电荷释 放。 在该步骤中，利用现有的Dechuck技术，在半导体晶圆离开等离子刻蚀设备的腔
室之前，进行电荷释放。因此半导体晶圆上的大量电荷得以释放。但由于Dechuck过程中
翻转电压的大小难以设置精准，所以只能对电荷粗略释放，不可避免在半导体晶圆上仍旧
残留静电荷。通过S112这个步骤，出腔后的半导体晶圆上的静电荷大大减少，有利于后续
S113步骤中提高去除静电荷的效果，从而使该方法减少球状缺陷的效果更加明显。 —般情况下，在电荷释放完毕后，从腔室中取出的晶圆上的光刻胶需要通过干法去除。 S120，将所述半导体晶圆进行静电消除。 S130传输至清洗槽，清洗液冲洗去除干法刻蚀副产物。 该实施例与图3所示实施例的主要区别在于在S110和S120之间增加了 S112步
骤，从而有利于去除静电荷，减少球状缺陷的效果更加明显。 本发明同时提供一种用于减少球状缺陷的装置。 图6所示为本发明用于减少球状缺陷的装置的实施例示意图。如图6所示，该设 备用于减少球状缺陷的对晶圆进行静电荷消除步骤，装置包括传输设备io和用于静电消 除的电离空气吹洗设备20。其中，电离空气吹洗设备20在本实施例中为3个，其数量不受 本发明实施例显示。电离空气吹洗设备20能够通过通电压产生电离空气。传输设备10包 括机械传送臂40，机械传送臂末端设置有用于定位晶圆的托盘(图中未示出)，晶圆30置 于托盘上。该设备的使用状态如图6所示，机械传送臂将晶圆置于电离空气吹洗设备20之 下，晶圆能够在电离空气吹洗设备的吹洗区域进行吹洗，晶圆最好置于电离空气吹洗设备 的气流出口的正下方，从而完成晶圆上静电荷消除。然后从右向左将晶圆传输过去，进一步 把晶圆传输至清洗槽(图中未示出)。整个设备置于常压空气中，传输设备10为大气传输 模式。电离空气吹洗设备20，使用高压电离空气，形成两种极性相反的静电离子，并随着气 流吹洗晶圆表面。
经过本发明图3所示实施例的方法以及图6所示实施的设备相结合使用后，晶圆 在等离子干法刻蚀、清洗之后其效果对比如图7所示。为了对比明显，在实验中，采取两组 芯片分别使用不同的Dechuck制程参数(芯片B、 D的静电释放较为彻底，其残留电荷较芯 片A、 C少)，使用了本发明所述方法，芯片C以及芯片D相比现有制程，其球状缺陷基本消 除，剩余为其他杂质，与dechuck制程的残留电荷数量关系不大，对比数据如下；由此可见， 本发明产生了显著的效果。 在不偏离本发明的精神和范围的情况下还可以构成许多有很大差别的实施例。应 当理解，除了如所附的权利要求所限定的，本发明不限于在说明书中所述的具体实施例。
权利要求
一种减少球状缺陷的方法，用于对晶圆进行等离子干法刻蚀之后，其特征在于，包括对所述半导体晶圆进行静电消除。
2. 根据权利要求l所述的方法，其特征在于，还包括使用清洗液清洗去除晶圆表面等 离子干法刻蚀工艺中产生的副产物。
3. 根据权利要求1或者2所述的方法，其特征在于，对所述半导体晶圆进行静电消除之 前还包括对半导体晶圆进行电荷释放。
4. 根据权利要求1或者2所述的方法，其特征在于，采用电离空气对准半导体晶圆表面 进行吹洗的方法对半导体晶圆进行静电消除。
5. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述吹洗时间范围为30秒到lmin。
6. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，电荷释放工艺在等离子刻蚀设备的腔室 中进行。
7. —种用于减少球状缺陷的装置，其特征在于，包括一个以上用于静电消除的电离空 气吹洗设备。
8. 根据权利7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括用于传输晶圆至所述电离空 气吹洗设备的吹洗区的传输设备。
9. 根据权利8所述的装置，其特征在于，所述电离空气吹洗设备固定，所述传输设备包 括用于将晶圆移动至所述电离空气吹洗设备的吹洗区域的机械传送臂，机械传送臂末端设 置有用于定位晶圆的托盘。
10. 根据权利9所述的装置，其特征在于，所述晶圆置于电离空气吹洗设备的气流出口 的正下方进行静电电荷消除。
全文摘要
一种减少球状缺陷的方法及其装置，属于半导体制造技术领域。减少球状缺陷的方法是通过在等离子干法刻蚀完成后，对半导体晶圆进行静电消除。减少球状缺陷的装置包括用于静电消除的电离空气吹洗设备。通过消除静电荷，能大大减少清洗过程中残留的静电电荷吸附清洗液中的碳硅元素形成杂质造成球状缺陷的现象，从而有效提晶圆制程中的成品率和可靠性。
文档编号H01L21/00GK101752209SQ20081020733
公开日2010年6月23日 申请日期2008年12月19日 优先权日2008年12月19日
发明者俞海明, 徐立, 曾德强, 李世梁 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司