专利名称：晶片清洗方法及载具的制作方法
技术领域：
本发明涉及半导体制造技术领域，尤其是涉及一种晶片清洗方法及载具，适用 于化学机械研磨工艺的研磨前或研磨后清洗。
背景技术：
随着甚大规模集成电路工艺不断发展，先进的IC需要至少6层或者更多的金属 布线层，每层之间由层间介质隔开。建立器件结构和多层内连线必然会在层与层之间形 成台阶，为了消除表面起伏带来的不良影响，化学机械研磨(CMP)工艺被引入半导体制 造工艺，成为实现多层金属层和互连线的主要平坦化技术。
在化学机械研磨工艺时，磨头夹持晶片，将晶片的图案面朝下，与抛光垫接 触，抛光垫上喷洒磨料，利用磨料与晶片反应生成一层相对容易去除的表面层，再利用 磨料中的研磨剂将生成的表面层机械地磨去。
为了与研磨工艺相对应，研磨设备的晶片载入载出台(Input/OutputStation)在设计时，载具上的晶片图案面(正面)朝下放置。
现有技术中，在执行化学机械研磨之前，为了去除前道工艺残留在晶片背面的 颗粒污染、避免研磨时对晶片造成损伤，载具上方一般会设置喷头，喷洒去离子水对晶 片背面进行清洗，参见图1所示。去离子水还能保持晶片处于湿润状态，有利于后续夹 持晶片时保持夹持力。
然而，喷洒在晶片背面的去离子水不可避免的会流到晶片正面并与晶片正面的 图案接触。去离子水有时会对晶片正面的图案造成不良影响，尤其是当后续进行的是铜 材料的CMP工艺时，去离子水会与化学性质活跃的铜单质反应，生成质地疏松的铜氧化 物，在CMP工艺之后，铜氧化物被磨除，铜层上就会出现缺失，局部区域的铜层变薄， 腐蚀严重的区域上还会出现大块凹坑，将严重影响器件的电阻率，甚至造成器件报废。发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中在进行晶片清洗时，晶片正面的 图案容易受腐蚀的不足，提供一种改良的晶片清洗方法。
本发明所提出的晶片清洗方法为所述的晶片包括具有图案的正面和与正面相 对的背面，晶片正面朝下放置，该方法包括用保护溶液自下而上对晶片正面进行喷洒 并形成水膜，覆盖晶片上待保护的图案；用清洗溶液对晶片背面进行喷洒。
本发明还提出一种与上述清洗方法相对应的载具，包括用于承载晶片的载体， 所述的晶片包括具有图案的正面和与正面相对的背面，晶片正面朝下放置，其特征在 于，所述的载具还包括位于晶片上方用于向晶片背面喷洒清洗溶液的第一喷嘴以及 位于晶片下方用于向晶片正面喷洒保护溶液的第二喷嘴，保护溶液在晶片的正面形成水 膜。
优选的，所述的载具包括多个所述第二喷嘴，相邻两个第二喷嘴等间距的分布在一个圆锥形上，此圆锥形的轴心线与晶片的轴心线重合、圆锥形的锥底朝向晶片。
所述的第二喷嘴优选为八个；所述圆锥形的锥顶角为80° 120° ；第二喷嘴 距离晶片的高度为70mm 80mm ；第二喷嘴到晶片的轴心线的距离为60mm 80mm。
所述载体呈碗状，载体的口部与晶片的边缘接触，在载体的底部设置有溶液 腔，上述第二喷嘴均与所述的溶液腔连通。
所述的载具还包括保护溶液控制结构，所述的保护溶液控制结构包括与溶液腔 连通的管路、设置在管路上的电磁阀、用于检测晶片是否放置到载具上并对应晶片的位 置操作所述电磁阀的控制器
由于上述技术方案的实施，本发明具有如下优势保护溶液形成水膜覆盖在晶 片的图案上，保护溶液具有阻止晶片上具有化学活性的物质被腐蚀的作用，能够保护晶 片正面的图案。即使有少量清洗溶液从晶片背面流到正面，也能够被保护溶液稀释，降 低清洗溶液的化学腐蚀性，保护晶片上图案的完整性。
通过附图中所示的本发明的优选实施例的更具体说明，本发明的上述及其它目 的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意 按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。
图1为现有的载具立体图2为本发明载具的主剖视图3为图2所示载具的俯视图4为保护溶液控制结构示意图。
具体实施方式
实施例一
在现有技术中，采用去离子水对晶片背面进行喷洒容易造成晶片正面的损伤。 为了解决该问题，发明人提出一种改良的晶片清洗方案与现有技术相同的部分是，将 晶片具有图案的面(正面)朝下放置在载具上，用清洗溶液对晶片的背面进行喷洒；除此 之外，还用保护溶液自下而上对晶片正面进行喷洒，保护溶液形成水膜，覆盖晶片上的 图案部分。
采用上述技术方案，由于保护溶液形成水膜，覆盖在晶片的图案上，保护溶液 具有阻止晶片上具有化学活性的物质被腐蚀的作用，能够保护晶片正面的图案。隔离溶 液形成足够面积与厚度的水膜，即使有少量清洗溶液从晶片背面流到正面，也能够被保 护溶液稀释，降低清洗溶液的化学腐蚀性，保护晶片上图案的完整性。该清洗方法尤其 适用于当晶片处于CMP工艺的之前的较长等待过程，即使处于较为恶劣的环境(例如湿 度大、酸性强的环境)、或者等待时间久，去离子水从晶片背面流到正面，晶片上的图案 也不会受到腐蚀。
一般来说，晶片上较容易受腐蚀的器件是铜层，而用于防止铜层受腐蚀的保护 液体是铜腐蚀抑制剂(corrosion inhibitor)，可以是ATA，3-amino-triazole,氨基三唑溶 液；BTA，1，2，3-苯并三唑溶液；AP，2-aminopyrimidine, 2-氨基嘧啶溶液等等。
实施例二
为了实现实施例一的清洗方法，本发明提出一种载具1，参见图2、图3，该载 具1包括用于承载正面朝下放置的晶片2的载体10、位于晶片2上方用于向晶片2背面喷 洒清洗溶液的第一喷嘴11、位于晶片2下方用于向晶片2正面喷洒保护溶液的第二喷嘴 12。保护溶液从第二喷嘴12中喷出，在晶片2的正面形成保护水膜。
参见图3，所述的载具1包括8个第二喷嘴12，参见图2，相邻两个第二喷嘴12 等间距的分布在一个圆锥形上，此圆锥形的轴心线与晶片2的轴心线重合、圆锥形的锥 底朝向晶片2。这样，保护溶液能够更加均勻的喷洒在晶片2上，有利于在整片晶片2的 图案面形成水膜、保护整片晶片。
继续参见图2，上述圆锥形的锥顶角θ可以为80° 120°，第二喷嘴12距离 晶片2的高度H可以为70mm 80mm，第二喷嘴12到晶片2的轴心线的距离D可以为 60mm 8 Omm ο
再进一步来说，载体10呈碗状，载体10的口部与晶片2的边缘接触，在载体10 的底部设置有溶液腔13，上述第二喷嘴12均与所述的溶液腔13连通，保护溶液流入溶液 腔13，再从第二喷嘴12中流出。
实施例三
在实施例二的基础上，为了使得晶片2放置到载具1上之后就能得到有效保护， 载具1上使用了保护溶液控制结构14。该保护溶液控制结构14包括与溶液腔13连通的 管路141、设置在管路141上的电磁阀142、用于检测晶片2是否放置到载具1上并对应 晶片2的位置操作所述电磁阀142的控制器143，当晶片2放置到载具1上时控制器143 打开所述的电磁阀142，保护溶液开始从第二喷嘴12中喷出；当晶片2离开载具1时控 制器143关闭所述的电磁阀142，截断保护溶液。
所述的控制器143不必要限定为单独的器件，可以为CMP设备本身的控制电 路，从该电路上引出信号线，当晶片2加载到载具1上，CMP设备的运行程序向信号线 发送打开电磁阀142的信号；当晶片2离开载具1时，CMP设备的运行程序向信号线发 送关闭电磁阀142的信号。
管路141上还可以设置有手动阀144用于手工开关管路141。
本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定权利要求，任何本领 域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发 明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。
权利要求
1.一种晶片清洗方法，所述的晶片包括具有图案的正面和与正面相对的背面，晶片 正面朝下放置，该方法包括用保护溶液自下而上对晶片正面进行喷洒并形成水膜，覆 盖晶片上待保护的图案；用清洗溶液对晶片背面进行喷洒。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的保护溶液为1，2，3-苯并三唑 溶液。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的清洗溶液为去离子水。
4.一种载具，包括用于承载晶片的载体，所述的晶片包括具有图案的正面和与正面 相对的背面，晶片正面朝下放置，其特征在于，所述的载具还包括位于晶片上方用于 向晶片背面喷洒清洗溶液的第一喷嘴以及位于晶片下方用于向晶片正面喷洒保护溶液的 第二喷嘴，保护溶液在晶片的正面形成水膜。
5.根据权利要求4所述的载具，其特征在于所述的载具包括多个所述第二喷嘴， 相邻两个第二喷嘴等间距的分布在一个圆锥形上，此圆锥形的轴心线与晶片的轴心线重 合、圆锥形的锥底朝向晶片。
6.根据权利要求5所述的载具，其特征在于所述的第二喷嘴为八个。
7.根据权利要求6所述的载具，其特征在于所述圆锥形的锥顶角为80° 120°。
8.根据权利要求6所述的载具，其特征在于第二喷嘴距离晶片的高度为70mm 80mm ο
9.根据权利要求6所述的载具，其特征在于第二喷嘴到晶片的轴心线的距离为 60mm 80mmο
10.根据权利要求6所述的载具，其特征在于所述载体呈碗状，载体的口部与晶片 的边缘接触，在载体的底部设置有溶液腔，上述第二喷嘴均与所述的溶液腔连通。
11.根据权利要求10所述的载具，其特征在于所述的载具还包括保护溶液控制结 构，所述的保护溶液控制结构包括与溶液腔连通的管路、设置在管路上的电磁阀、用于 检测晶片是否放置到载具上并对应晶片的位置操作所述电磁阀的控制器。
全文摘要
本发明涉及晶片清洗方法及载具。晶片清洗方法为所述晶片包括具有图案的正面和与正面相对的背面，晶片正面朝下放置，该方法包括用保护溶液自下而上对晶片正面进行喷洒并形成水膜，覆盖晶片上待保护的图案；用清洗溶液对晶片背面进行喷洒。保护溶液形成水膜覆盖在晶片的图案上，保护溶液具有阻止晶片上具有化学活性的物质被腐蚀的作用，能够保护晶片正面的图案。即使有少量清洗溶液从晶片背面流到正面，也能够被保护溶液稀释，降低清洗溶液的化学腐蚀性，保护晶片上图案的完整性。
文档编号H01L21/00GK102019280SQ200910195830
公开日2011年4月20日 申请日期2009年9月17日 优先权日2009年9月17日
发明者张斐尧, 程继 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司