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      晶片清洗方法及載具的制作方法

      文檔序號:6938316閱讀:335來源:國知局
      專利名稱:晶片清洗方法及載具的制作方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域,尤其是涉及一種晶片清洗方法及載具,適用 于化學(xué)機(jī)械研磨工藝的研磨前或研磨后清洗。
      背景技術(shù)
      隨著甚大規(guī)模集成電路工藝不斷發(fā)展,先進(jìn)的IC需要至少6層或者更多的金屬 布線層,每層之間由層間介質(zhì)隔開。建立器件結(jié)構(gòu)和多層內(nèi)連線必然會在層與層之間形 成臺階,為了消除表面起伏帶來的不良影響,化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)工藝被引入半導(dǎo)體制 造工藝,成為實(shí)現(xiàn)多層金屬層和互連線的主要平坦化技術(shù)。
      在化學(xué)機(jī)械研磨工藝時(shí),磨頭夾持晶片,將晶片的圖案面朝下,與拋光墊接 觸,拋光墊上噴灑磨料,利用磨料與晶片反應(yīng)生成一層相對容易去除的表面層,再利用 磨料中的研磨劑將生成的表面層機(jī)械地磨去。
      為了與研磨工藝相對應(yīng),研磨設(shè)備的晶片載入載出臺(Input/OutputStation)在設(shè)計(jì)時(shí),載具上的晶片圖案面(正面)朝下放置。
      現(xiàn)有技術(shù)中,在執(zhí)行化學(xué)機(jī)械研磨之前,為了去除前道工藝殘留在晶片背面的 顆粒污染、避免研磨時(shí)對晶片造成損傷,載具上方一般會設(shè)置噴頭,噴灑去離子水對晶 片背面進(jìn)行清洗,參見圖1所示。去離子水還能保持晶片處于濕潤狀態(tài),有利于后續(xù)夾 持晶片時(shí)保持夾持力。
      然而,噴灑在晶片背面的去離子水不可避免的會流到晶片正面并與晶片正面的 圖案接觸。去離子水有時(shí)會對晶片正面的圖案造成不良影響,尤其是當(dāng)后續(xù)進(jìn)行的是銅 材料的CMP工藝時(shí),去離子水會與化學(xué)性質(zhì)活躍的銅單質(zhì)反應(yīng),生成質(zhì)地疏松的銅氧化 物,在CMP工藝之后,銅氧化物被磨除,銅層上就會出現(xiàn)缺失,局部區(qū)域的銅層變薄, 腐蝕嚴(yán)重的區(qū)域上還會出現(xiàn)大塊凹坑,將嚴(yán)重影響器件的電阻率,甚至造成器件報(bào)廢。發(fā)明內(nèi)容
      本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)中在進(jìn)行晶片清洗時(shí),晶片正面的 圖案容易受腐蝕的不足,提供一種改良的晶片清洗方法。
      本發(fā)明所提出的晶片清洗方法為所述的晶片包括具有圖案的正面和與正面相 對的背面,晶片正面朝下放置,該方法包括用保護(hù)溶液自下而上對晶片正面進(jìn)行噴灑 并形成水膜,覆蓋晶片上待保護(hù)的圖案;用清洗溶液對晶片背面進(jìn)行噴灑。
      本發(fā)明還提出一種與上述清洗方法相對應(yīng)的載具,包括用于承載晶片的載體, 所述的晶片包括具有圖案的正面和與正面相對的背面,晶片正面朝下放置,其特征在 于,所述的載具還包括位于晶片上方用于向晶片背面噴灑清洗溶液的第一噴嘴以及 位于晶片下方用于向晶片正面噴灑保護(hù)溶液的第二噴嘴,保護(hù)溶液在晶片的正面形成水 膜。
      優(yōu)選的,所述的載具包括多個(gè)所述第二噴嘴,相鄰兩個(gè)第二噴嘴等間距的分布在一個(gè)圓錐形上,此圓錐形的軸心線與晶片的軸心線重合、圓錐形的錐底朝向晶片。
      所述的第二噴嘴優(yōu)選為八個(gè);所述圓錐形的錐頂角為80° 120° ;第二噴嘴 距離晶片的高度為70mm 80mm ;第二噴嘴到晶片的軸心線的距離為60mm 80mm。
      所述載體呈碗狀,載體的口部與晶片的邊緣接觸,在載體的底部設(shè)置有溶液 腔,上述第二噴嘴均與所述的溶液腔連通。
      所述的載具還包括保護(hù)溶液控制結(jié)構(gòu),所述的保護(hù)溶液控制結(jié)構(gòu)包括與溶液腔 連通的管路、設(shè)置在管路上的電磁閥、用于檢測晶片是否放置到載具上并對應(yīng)晶片的位 置操作所述電磁閥的控制器
      由于上述技術(shù)方案的實(shí)施,本發(fā)明具有如下優(yōu)勢保護(hù)溶液形成水膜覆蓋在晶 片的圖案上,保護(hù)溶液具有阻止晶片上具有化學(xué)活性的物質(zhì)被腐蝕的作用,能夠保護(hù)晶 片正面的圖案。即使有少量清洗溶液從晶片背面流到正面,也能夠被保護(hù)溶液稀釋,降 低清洗溶液的化學(xué)腐蝕性,保護(hù)晶片上圖案的完整性。


      通過附圖中所示的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的更具體說明,本發(fā)明的上述及其它目 的、特征和優(yōu)勢將更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標(biāo)記指示相同的部分。并未刻意 按實(shí)際尺寸等比例縮放繪制附圖,重點(diǎn)在于示出本發(fā)明的主旨。
      圖1為現(xiàn)有的載具立體圖2為本發(fā)明載具的主剖視圖3為圖2所示載具的俯視圖4為保護(hù)溶液控制結(jié)構(gòu)示意圖。
      具體實(shí)施方式
      實(shí)施例一
      在現(xiàn)有技術(shù)中,采用去離子水對晶片背面進(jìn)行噴灑容易造成晶片正面的損傷。 為了解決該問題,發(fā)明人提出一種改良的晶片清洗方案與現(xiàn)有技術(shù)相同的部分是,將 晶片具有圖案的面(正面)朝下放置在載具上,用清洗溶液對晶片的背面進(jìn)行噴灑;除此 之外,還用保護(hù)溶液自下而上對晶片正面進(jìn)行噴灑,保護(hù)溶液形成水膜,覆蓋晶片上的 圖案部分。
      采用上述技術(shù)方案,由于保護(hù)溶液形成水膜,覆蓋在晶片的圖案上,保護(hù)溶液 具有阻止晶片上具有化學(xué)活性的物質(zhì)被腐蝕的作用,能夠保護(hù)晶片正面的圖案。隔離溶 液形成足夠面積與厚度的水膜,即使有少量清洗溶液從晶片背面流到正面,也能夠被保 護(hù)溶液稀釋,降低清洗溶液的化學(xué)腐蝕性,保護(hù)晶片上圖案的完整性。該清洗方法尤其 適用于當(dāng)晶片處于CMP工藝的之前的較長等待過程,即使處于較為惡劣的環(huán)境(例如濕 度大、酸性強(qiáng)的環(huán)境)、或者等待時(shí)間久,去離子水從晶片背面流到正面,晶片上的圖案 也不會受到腐蝕。
      一般來說,晶片上較容易受腐蝕的器件是銅層,而用于防止銅層受腐蝕的保護(hù) 液體是銅腐蝕抑制劑(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。
      實(shí)施例二
      為了實(shí)現(xiàn)實(shí)施例一的清洗方法,本發(fā)明提出一種載具1,參見圖2、圖3,該載 具1包括用于承載正面朝下放置的晶片2的載體10、位于晶片2上方用于向晶片2背面噴 灑清洗溶液的第一噴嘴11、位于晶片2下方用于向晶片2正面噴灑保護(hù)溶液的第二噴嘴 12。保護(hù)溶液從第二噴嘴12中噴出,在晶片2的正面形成保護(hù)水膜。
      參見圖3,所述的載具1包括8個(gè)第二噴嘴12,參見圖2,相鄰兩個(gè)第二噴嘴12 等間距的分布在一個(gè)圓錐形上,此圓錐形的軸心線與晶片2的軸心線重合、圓錐形的錐 底朝向晶片2。這樣,保護(hù)溶液能夠更加均勻的噴灑在晶片2上,有利于在整片晶片2的 圖案面形成水膜、保護(hù)整片晶片。
      繼續(xù)參見圖2,上述圓錐形的錐頂角θ可以為80° 120°,第二噴嘴12距離 晶片2的高度H可以為70mm 80mm,第二噴嘴12到晶片2的軸心線的距離D可以為 60mm 8 Omm ο
      再進(jìn)一步來說,載體10呈碗狀,載體10的口部與晶片2的邊緣接觸,在載體10 的底部設(shè)置有溶液腔13,上述第二噴嘴12均與所述的溶液腔13連通,保護(hù)溶液流入溶液 腔13,再從第二噴嘴12中流出。
      實(shí)施例三
      在實(shí)施例二的基礎(chǔ)上,為了使得晶片2放置到載具1上之后就能得到有效保護(hù), 載具1上使用了保護(hù)溶液控制結(jié)構(gòu)14。該保護(hù)溶液控制結(jié)構(gòu)14包括與溶液腔13連通的 管路141、設(shè)置在管路141上的電磁閥142、用于檢測晶片2是否放置到載具1上并對應(yīng) 晶片2的位置操作所述電磁閥142的控制器143,當(dāng)晶片2放置到載具1上時(shí)控制器143 打開所述的電磁閥142,保護(hù)溶液開始從第二噴嘴12中噴出;當(dāng)晶片2離開載具1時(shí)控 制器143關(guān)閉所述的電磁閥142,截?cái)啾Wo(hù)溶液。
      所述的控制器143不必要限定為單獨(dú)的器件,可以為CMP設(shè)備本身的控制電 路,從該電路上引出信號線,當(dāng)晶片2加載到載具1上,CMP設(shè)備的運(yùn)行程序向信號線 發(fā)送打開電磁閥142的信號;當(dāng)晶片2離開載具1時(shí),CMP設(shè)備的運(yùn)行程序向信號線發(fā) 送關(guān)閉電磁閥142的信號。
      管路141上還可以設(shè)置有手動閥144用于手工開關(guān)管路141。
      本發(fā)明雖然以較佳實(shí)施例公開如上,但其并不是用來限定權(quán)利要求,任何本領(lǐng) 域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi),都可以做出可能的變動和修改,因此本發(fā) 明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以本發(fā)明權(quán)利要求所界定的范圍為準(zhǔn)。
      權(quán)利要求
      1.一種晶片清洗方法,所述的晶片包括具有圖案的正面和與正面相對的背面,晶片 正面朝下放置,該方法包括用保護(hù)溶液自下而上對晶片正面進(jìn)行噴灑并形成水膜,覆 蓋晶片上待保護(hù)的圖案;用清洗溶液對晶片背面進(jìn)行噴灑。
      2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于所述的保護(hù)溶液為1,2,3-苯并三唑 溶液。
      3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于所述的清洗溶液為去離子水。
      4.一種載具,包括用于承載晶片的載體,所述的晶片包括具有圖案的正面和與正面 相對的背面,晶片正面朝下放置,其特征在于,所述的載具還包括位于晶片上方用于 向晶片背面噴灑清洗溶液的第一噴嘴以及位于晶片下方用于向晶片正面噴灑保護(hù)溶液的 第二噴嘴,保護(hù)溶液在晶片的正面形成水膜。
      5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的載具,其特征在于所述的載具包括多個(gè)所述第二噴嘴, 相鄰兩個(gè)第二噴嘴等間距的分布在一個(gè)圓錐形上,此圓錐形的軸心線與晶片的軸心線重 合、圓錐形的錐底朝向晶片。
      6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的載具,其特征在于所述的第二噴嘴為八個(gè)。
      7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的載具,其特征在于所述圓錐形的錐頂角為80° 120°。
      8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的載具,其特征在于第二噴嘴距離晶片的高度為70mm 80mm ο
      9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的載具,其特征在于第二噴嘴到晶片的軸心線的距離為 60mm 80mmο
      10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的載具,其特征在于所述載體呈碗狀,載體的口部與晶片 的邊緣接觸,在載體的底部設(shè)置有溶液腔,上述第二噴嘴均與所述的溶液腔連通。
      11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的載具,其特征在于所述的載具還包括保護(hù)溶液控制結(jié) 構(gòu),所述的保護(hù)溶液控制結(jié)構(gòu)包括與溶液腔連通的管路、設(shè)置在管路上的電磁閥、用于 檢測晶片是否放置到載具上并對應(yīng)晶片的位置操作所述電磁閥的控制器。
      全文摘要
      本發(fā)明涉及晶片清洗方法及載具。晶片清洗方法為所述晶片包括具有圖案的正面和與正面相對的背面,晶片正面朝下放置,該方法包括用保護(hù)溶液自下而上對晶片正面進(jìn)行噴灑并形成水膜,覆蓋晶片上待保護(hù)的圖案;用清洗溶液對晶片背面進(jìn)行噴灑。保護(hù)溶液形成水膜覆蓋在晶片的圖案上,保護(hù)溶液具有阻止晶片上具有化學(xué)活性的物質(zhì)被腐蝕的作用,能夠保護(hù)晶片正面的圖案。即使有少量清洗溶液從晶片背面流到正面,也能夠被保護(hù)溶液稀釋,降低清洗溶液的化學(xué)腐蝕性,保護(hù)晶片上圖案的完整性。
      文檔編號H01L21/00GK102019280SQ200910195830
      公開日2011年4月20日 申請日期2009年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月17日
      發(fā)明者張斐堯, 程繼 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司
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