大體上，本發(fā)明關于制造集成電路與半導體裝置的領域，并且更特別的是，關于在拋光(polish)后清潔半導體晶圓。

背景技術：

諸如cpu、儲存裝置、asic(特定應用集成電路)及類似的先進集成電路的制作，需要根據(jù)已指定電路布局，在給定芯片面積上形成大量電路元件。在各式各樣的電子電路中，場效晶體管代表一種重要類型的電路元件，其實質決定此等集成電路的效能。大體上，目前經實踐用于形成場效晶體管的制程技術有多種，其中，就許多類型的復雜電路系統(tǒng)而言，mos晶體管鑒于運作速度及/或功率消耗及/或成本效益等特性優(yōu)越，是目前最有前途的方法其中一者。舉例來說，在使用mos技術的復雜集成電路的制作期間，例如n通道晶體管及/或p通道晶體管等數(shù)百萬晶體管是在包括結晶半導體層的襯底上形成。小型化及電路密度提升代表需求持續(xù)成長。

半導體晶圓典型為制作有所欲集成電路設計的多個復制物，其往后將會分開并施作成個別芯片。晶圓通常是分層建構，電路的一部分建立于第一層級上，而傳導貫孔經施作而連接至此電路的下一個層級。在此晶圓上將此電路的各層蝕刻后，將氧化物層放下，使此貫孔得以通過，但包覆前一個電路層級的其余部分。此電路的各層可能對此晶圓建立或添增不均勻性，必須在產生下一個電路層之前，先將此晶圓平滑化。

化學機械平坦化/拋光(cmp)是一種已確立技術，用于平坦化空白晶圓及之后添加的各材料層?？捎玫腸mp系統(tǒng)通常稱為晶圓拋光機，常使用使此晶圓與拋光墊接觸的轉動晶圓載體，此拋光墊在待平坦化晶圓表面的平面中轉動。諸如化學拋光劑或含微磨擦物的漿料的拋光流體涂敷至此拋光墊以拋光此晶圓。此晶圓載體接著按壓此晶圓抵靠此轉動拋光墊，并且轉動以拋光并且平坦化此晶圓。

在此拋光并平坦化運作后，此晶圓載體自此拋光墊提起并保留于用于傳送此晶圓及晶圓載體的輸送器中。此晶圓載體的外部表面及此晶圓的面部典型是以在此運作期間移離此晶圓表面的殘余拋光流體與材料來涂布。漿料與拋光墊是使晶圓的表面受污染的來源。

cmp后的晶圓清潔是關鍵問題。晶圓清潔不足而導致在之后的處理期間(例如，最終刷清潔的進一步拋光步驟出現(xiàn))例如刮損等主要缺陷。這些污染物典型為使用去離子水(diw)來移除。舉例而言，頭對徑向清洗系統(tǒng)包含此輸送器上所包括的固定洞孔。此晶圓載體在保留于此輸送器中時，此等洞孔圍繞晶圓載體的上部分。此等洞孔透過管路連至diw供應器，其經加壓以將diw從此等洞孔噴出，并且噴到此晶圓載體的外表面上。

然而，現(xiàn)有的站間清洗利用特定表面張力將例如漿料粒子的粒子移除并不可靠。有鑒于此，本發(fā)明提供一種新的后拋光晶圓清潔，相比于現(xiàn)有技術，以更可靠的方式從晶圓表面移除污染物。

技術實現(xiàn)要素：

以下介紹本發(fā)明的簡化概要，以便對本發(fā)明的一些態(tài)樣有基本的了解。本概要并非本發(fā)明的詳盡概述。用意不在于指認本發(fā)明的重要或關鍵要素，或敘述本發(fā)明的范疇。目的僅在于以簡化形式介紹一些概念，作為下文更詳細說明的引言。

大體上，本文中所揭示的主題關于在拋光程序之后，尤其是在cmp步驟之后，清潔半導體晶圓的表面。

提供一種用于半導體晶圓處理的設備，其包括經組配用于拋光此半導體晶圓的表面的拋光級、經組配用于清潔此半導體晶圓的此表面的清洗級以及與此清洗級連接并且經組配用于供應至少去離子水與惰性氣體的混合物至此清洗級的混合器。

此外，提供一種清潔半導體晶圓的表面的方法，其包括將該半導體晶圓移動至晶圓處理設備的清洗級、供應至少去離子水(diw)與惰性氣體的混合物至該清洗級以及在該清洗級中以已供應的該混合物清洗該半導體晶圓的該表面。

再者，提供一種用于清潔已拋光半導體晶圓的表面的后拋光清潔方法，其包括以包含去離子水(diw)與已加壓惰性氣體的清洗流體清洗該已拋光半導體晶圓的該表面。

在所有上述實施例中，該混合物可包含附加組分，例如co2，而該惰性氣體可包含或由已加壓n2所組成。根據(jù)特定實施例，該混合物可由該diw與該惰性氣體所組成。該半導體晶圓可以是一種soi晶圓，其具有半導體襯底、形成于該半導體襯底上的埋置型氧化物層以及形成于該埋置型氧化物層上的半導體層。該半導體晶圓可包含諸如fdsoifet的fdsoi裝置。

附圖說明

本發(fā)明可搭配附圖參照以下說明來了解，其中相似的附圖標記表示相似的元件，并且其中：

圖1展示一種設備，其包含拋光站以及供應有diw與惰性氣體的混合物的清洗站；以及

圖2展示晶圓處理的流程圖，其包括通過diw與惰性氣體的混合物進行晶圓清潔。

盡管本文中揭示的主題易受各種修改及替代形式影響，其特定具體實施例仍已在附圖中舉例展示，并且于本文中詳述。然而，應了解的是，本文中特定具體實施例的說明用意不在于將本發(fā)明限制于所揭示的特定形式，相反地，如隨附權利要求書所界定，用意在于涵蓋落于本發(fā)明的精神及范疇內的所有修改、均等例及替代方案。

具體實施方式

下面說明本發(fā)明的各項說明性具體實施例。為了澄清，本說明書中并未說明實際實作態(tài)樣的所有特征。當然，將會領會旳是，在開發(fā)任何此實際具體實施例時，必須做出許多實作態(tài)樣特定決策才能達到開發(fā)者的特定目的，例如符合系統(tǒng)有關及業(yè)務有關的限制條件，這些限制條件會隨實作態(tài)樣不同而變。此外，將會領會的是，此一開發(fā)努力可能復雜且耗時，雖然如此，仍會是受益于本發(fā)明的本領域技術人員的例行工作。

以下具體實施例經充分詳述而使本領域技術人員能夠利用本發(fā)明。要理解的是，其它具體實施例基于本發(fā)明將顯而易見，并且可施作系統(tǒng)、結構、程序或機械變更而不脫離本發(fā)明的范疇。在以下說明中，提出特定數(shù)值細節(jié)是為了得以透徹理解本發(fā)明。然而，將顯而易見的是，本發(fā)明的具體實施例無需此等特定細節(jié)也可予以實踐。為了避免混淆本發(fā)明，一些眾所周知的電路、系統(tǒng)組態(tài)、結構組態(tài)以及程序步驟將不詳細揭示。

本發(fā)明現(xiàn)將參照附圖來說明。各種結構、系統(tǒng)及裝置在圖式中只是為了闡釋而繪示，為的是不要因本領域技術人員眾所周知的細節(jié)而混淆本發(fā)明。雖然如此，仍將附圖包括進來以說明并闡釋本發(fā)明的說明性實施例。本文中使用的字組及詞組應了解并詮釋為與本領域技術人員了解的字組及詞組具有一致的意義。詞匯或詞組的特殊定義(也就是與本領域技術人員了解的通常或慣用意義不同的定義)，用意不在于通過本文詞匯或詞組的一致性用法提供暗示。就一詞匯或詞組用意在于具有特殊意義的方面來說，即有別于本領域技術人員了解的意義，此一特殊定義應會按照為此詞匯或詞組直接且不含糊地提供此特殊定義的定義方式，在本說明書中明確提出。

如完整閱讀本申請案后對本領域技術人員將會顯而易見者，本方法適用于各種技術，例如：nmos、pmos、cmos等。本文中所述的技巧與技術可用于制作mos集成電路裝置，包括nmos集成電路裝置、pmos集成電路裝置以及cmos集成電路裝置。

本發(fā)明提供一種用于晶圓cmp與清潔的設備。圖1繪示此一設備100的一實施例。圖1的設備100包含用于在設備100中引進待處理晶圓的加載埠101。在設備100中提供用于晶圓傳送的機器人(晶圓機械手)102。此晶圓通過機器人102移送至通過手段(干至濕區(qū))103。在通過手段103的另一側，提供用于將此晶圓進一步傳送至輸入站105及頭加載/卸載站106的另一機器人(濕式機器人)104。

設備100更包含用于晶圓拋光的第一107、第二108以及第三109拋光級(站)。舉例而言，拋光級107、108、109可以是cmp站。第一拋光級107可包含第一拋光墊與第一晶圓載體，第二拋光級108可包含第二拋光墊與第二晶圓載體，而第三拋光級109可包含第三拋光墊與第三晶圓載體。此等晶圓載體可經組配用于在拋光級107、108與109之間連續(xù)移送晶圓。拋光級107、108與109可經組配用以移除布置于待處理晶圓上的一或多層(圖未示)。舉例而言，此一或多層可包含此晶圓上形成的阻障層、介電層(例如：氧化物或氮化物的層)、金屬層(例如：銅、鋁、鉭、鈦及/或鎢的層)或任何其它層其中之一或多者。設備100可包含另外多個拋光級，而此等另外的拋光級之一者可包含拋光墊，用于前一個拋光級中所處理的晶圓的拋光或表面調態(tài)。

設備100更可包含第一拋光級107下游處的第一后拋光清潔站(第一清洗級)107a、第二拋光級108下游處的第二后拋光清潔站(第二清洗級)108a以及第三拋光級109下游處的第三后拋光清潔站(第三清洗級)109a。在拋光級107、108及109其中一者中的拋光步驟之后，可分別在后拋光清潔站107a、108a及109a其中一者中進行清洗步驟。舉例而言，在第一拋光級107中，平坦化或移除此晶圓的第一層，并在第一后拋光清潔站107a清洗產生的晶圓，且隨后在第二拋光級108中處理此晶圓等。

后拋光清潔站107a、108a、109a可通過混合器170來饋入。去離子水(deionizedwater，diw)是自diw供應器190供應至混合器170，而惰性氣體是自惰性氣體供應器180供應至混合器170。此diw具有約為6的ph值。混合器170可以是文氏混合器(venturimixer)。文氏混合器容許以有效率的方式混合液體與氣體，在本例中為diw與惰性氣體?？蓽蚀_調整混合率。diw與惰性氣體是在混合器170中混合，并且供應至后拋光清潔站107a、108a、109a，以便通過此diw與此惰性氣體的混合物實行晶圓清潔。惰性氣體可包含或由氮氣或稀有氣體所組成。鑒于diw可按較低壓力供應至混合器170，惰性氣體可按較高壓力供應。產生的混合物可視為高壓清洗流體。diw相比于現(xiàn)有的清洗，是通過惰性氣體加速。所涉及的典型壓力為130-280kpa，氣體流率大約為10-30l/min。此清洗流體中可包括其它組分，例如co2。

與所屬技術領域相反的是，此清洗不是僅通過清洗diw來進行，而是diw與惰性氣體的混合物。藉此，即使是重度固定污染粒子，例如出于拋光漿料的苯并三唑(benzotriazole，bta)粒子，也可在進行拋光程序后直接移離晶圓表面。利用diw與惰性氣體的后拋光清洗容許移除金屬與離子粒子。通過改良型晶圓清潔，相比于所屬技術領域，交叉污染可顯著降低。最重要的是，可避免后續(xù)進行拋光步驟或進行后續(xù)刷清潔時移送晶圓至刷清潔站后因晶圓表面上的污染物所造成的刮損。

應注意的是，亦可供應diw與惰性氣體的混合物至拋光級。添加diw與惰性氣體的混合物可有利于防止剩余漿料粒子在晶圓表面上燥化。

在通過上述拋光與后拋光清潔站其中之一或多者的處理之后，可經由輸出站111及(濕式)機器人104將此晶圓移送至刷清潔站的清潔輸入站113。晶圓清潔與燥化站114至117包含于此設備中以供刷清潔與燥化之用。此晶圓可通過機器人102移送至晶圓輸出埠119，此已清潔與已燥化晶圓可于此處離開設備100。

圖2中繪示例示性晶圓處理的程序流程。提供晶圓10，此晶圓可以是soi晶圓，其包含半導體主體襯底、形成于該主體襯底上的埋置型氧化物層以及形成于該埋置型氧化物層上的半導體層。此半導體襯底可以是硅襯底，尤其是單晶硅襯底。其它材料可用于形成半導體襯底，舉例如鍺、硅鍺、磷酸鎵、砷化鎵等。此埋置型氧化物層可包含二氧化硅、氮化硅或任何其它合適的材料。此半導體層可由任何適當?shù)陌雽w材料所構成，諸如硅、硅/鍺、硅/碳、其它ii-vi族或iii-v族半導體組分及類似者。此半導體層可包含大量的硅，原因在于高集成密度的半導體裝置可基于硅進行量產來形成，理由是可用性已增強且過去數(shù)十年已開發(fā)建置良好的制程技術。然而，任何其它適當?shù)陌雽w材料都可使用，例如，含有其它諸如鍺、碳及類似者的等電子組分的硅基礎材料?？稍诖司A上形成集成電路的圖型。特別的是，此晶圓可包含多個全空乏(fullydepleted，fd)soi裝置，例如fdsoifet。

此晶圓經受第一cmp程序20。在第一cmp程序中，可將金屬或遮罩層移離此晶圓。在完成第一cmp程序20之后，進行第一晶圓清潔30。第一晶圓清潔30包含利用diw與例如n2氣體的惰性氣體的混合物高壓清洗此晶圓。在完成第一晶圓清潔30之后，進行第二cmp程序40，舉例而言，用于平坦化介電層。在完成第二cmp程序40之后，進行第二晶圓清潔50。類似于第一晶圓清潔30，第二晶圓清潔50包含利用diw與例如n2氣體的惰性氣體的混合物高壓清洗此晶圓?？蛇M行另外的cmp與清洗步驟?？傊司A可經受n次cmp與清洗步驟。在完成第n次cmp與清洗步驟60之后，此晶圓進行刷清潔70。要注意的是，可在第二晶圓清潔50之步驟與刷清潔70之步驟間實行第三cmp程序，然后進行第三晶圓清潔。由于先前已通過diw與惰性氣體的高壓混合物進行有效率的清潔，此刷清潔程序中可大幅避免產生刮損。

在此背景下，也應注意以下事項。就多層級互連的建立，銅已變?yōu)榉浅Ｖ匾牟牧?。然而，銅線常在現(xiàn)有的cmp與清潔處理之后展現(xiàn)缺陷。此進而在此等銅線上方沉積的后續(xù)層的平坦化造成問題，因為這些層此時可能是在平面性差的表面上沉積。隔離的銅線或相鄰于開路的銅線易于損壞。如本文中所教示，利用diw與惰性氣體，通過晶圓清潔，可解決或至少緩和這些問題。

半導體晶圓的整體處理可包括在半導體襯底上方形成介電層、在此介電層內蝕刻多個溝槽，以及在此介電層與此等溝槽上方形成阻障層。這些已知程序亦可包括在此阻障層上方形成銅晶種層以及在此銅晶種層上方形成銅層，使得此銅晶種層的一部分及此銅層的一部分亦布置于此等溝槽中。在這些已知程序中，通過相對此晶圓轉動的拋光墊的手段，可在第一及/或第二cmp程序20與40期間，移除部分此晶圓上方的銅層、銅晶種層及阻障層。此晶圓亦可相對此轉動的拋光墊轉動。此晶圓上拋光與各個層接觸的拋光墊的側邊可布置漿料組成物，其中此漿料組成物有助于此等層的拋光及/或氧化。舉例而言，一個拋光墊可在第一cmp程序20期間用于移除(多個)銅層，而另一拋光墊可在第二cmp程序期間用于移除阻障層。

應注意的是，圖2中展示的程序流程中可能進行另外的步驟。舉例而言，可進行另外的cmp與清洗步驟。舉例而言，可進行一或多個拋光步驟及燥化步驟。此外，在利用包含diw與惰性氣體的清洗流體進行晶圓清潔程序之后，可進行此晶圓的超音波振蕩處理。舉例而言，具有適當ph值的超音波振蕩槽進一步移除粒子及金屬與離子污染物。超音波振蕩清潔槽可通過在此超音波振蕩槽箱填充諸如nh4oh的清潔液并施加250瓦特等級的超音波振蕩功率來完成。可在此超音波振蕩清潔槽之前與之后新增快速清潔周期以改善結果。也可包括超音波振蕩清洗槽。超音波振蕩清洗槽包含在此箱填充諸如diw的清洗液并且施加250瓦特等級的超音波振蕩功率。

在此超音波振蕩槽(若有所欲者)之后，可例如使用濕式移送將此晶圓移送至洗滌器進行刷清潔70。此晶圓在等待刷清潔時可存放于diw溶液中。此洗滌器含有用于晶圓存放的盒子，于此處以diw或其它先前適當?shù)幕瘜W品不斷地噴涂晶圓。此洗滌器可含有用于洗滌此晶圓表面的刷子。此晶圓與此刷子兩者都可在添加諸如nh4oh及/或diw的受控制ph溶液時轉動?？墒褂闷渌瘜W品取代nh4oh，較佳是具有類似于與cmp程序20及40期間使用的漿料的ph值。各晶圓的正面與背面都可使用不同洗滌站來刷清潔。必要時，可在刷清潔后使用低濃度hf噴涂移除金屬污染物。在完成刷清潔程序70之后，可將此晶圓移送至可對其進行旋轉燥化的旋轉燥化站。之后，此晶圓已準備好進行后續(xù)處理或測試。

結果是，提供一種用于晶圓拋光與清潔的設備及一種在晶圓拋光后進行晶圓清潔的方法。特別的是，本文中所揭示的晶圓清潔可整合于22nmfdsoi技術中。

以上所揭示的特定具體實施例僅具有說明性，因為本發(fā)明可采用對受益于本文教示的本領域技術人員顯而易見的不同但均等方式來修改并且實踐。舉例而言，以上所提出的程序步驟可按照不同順序來進行。再者，除了權利要求中所述外，未意圖限制于本文所示構造或設計的細節(jié)。因此，證實可改變或修改以上揭示的特定具體實施例且所有此類變例全都視為在本發(fā)明的范疇及精神內。要注意的是，本說明書中及所附權利要求中諸如“第一”、“第二”、“第三”或“第四”等用以說明各種程序或結構的用語只是當作此類步驟/結構的節(jié)略參考在使用，不必然隱喻此類步驟/結構有依排定順序來進行/形成。當然，取決于精準的權利要求用語，此類程序的順序可或可不需要排序。因此，本文尋求的保護如權利要求書中所提。