[發(fā)明專利]化學(xué)機(jī)械研磨后清洗方法以及化學(xué)機(jī)械研磨方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210093921.8
• 申請(qǐng)日: 2012-03-31
• 公開（公告）號(hào): CN102626704B
• 公開（公告）日: 2017-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李儒興;李志國(guó)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海華虹宏力半導(dǎo)體制造有限公司
• 主分類號(hào): B08B7/04
• 分類號(hào): B08B7/04;H01L21/02
• 代理公司: 上海思微知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)31237
• 代理人: 鄭瑋

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造方法，更具體地說，本發(fā)明涉及一種化學(xué)機(jī)械研磨后清洗方法、以及采用了該化學(xué)機(jī)械研磨后清洗方法的化學(xué)機(jī)械研磨方法。

背景技術(shù)

對(duì)于閃存產(chǎn)品，源極多晶硅會(huì)在化學(xué)機(jī)械研磨之后形成自然氧化層。隨后可執(zhí)行源極多晶硅的回蝕，該步驟對(duì)多晶硅和氧化物具有高選擇性，具體地說大約是30∶1。即使少量的自然氧化層變化，也會(huì)極大地影響多晶硅的回蝕量，從而造成關(guān)鍵尺寸的偏差。

一般，在室溫下的空氣中，閃存多晶硅表面上的自然氧化層的生成非常迅速，很容易達(dá)到飽和，且很均勻。但是，當(dāng)閃存的多晶硅表面被基于有機(jī)物的污染物(灰塵，沾污顆粒等)污染時(shí)，自然氧化層生長(zhǎng)處理將收到極大的影響。

所以，源極多晶硅的化學(xué)機(jī)械研磨后清洗過程是源極多晶硅的回蝕關(guān)鍵尺寸控制的關(guān)鍵。

在現(xiàn)有技術(shù)中，化學(xué)機(jī)械研磨后清洗方法采用“兆聲波清洗(Megasonic)”與“PVA(多孔狀高聚物，聚乙烯醇)刷洗”的組合。

其中，兆聲波清洗是由兆聲波發(fā)生器發(fā)出的高頻振蕩信號(hào)，通過換能器轉(zhuǎn)換成高頻機(jī)械振蕩而傳播到介質(zhì)，清洗溶劑中兆聲波在清洗液中疏密相間的向前輻射，使液體流動(dòng)而產(chǎn)生數(shù)以萬計(jì)的微小氣泡，存在于液體中的微小氣泡(空化核)在聲場(chǎng)的作用下振動(dòng)，當(dāng)聲壓達(dá)到一定值時(shí)，氣泡迅速增長(zhǎng)，然后突然閉合，在氣泡閉合時(shí)產(chǎn)生沖擊波，在其周圍產(chǎn)生上千個(gè)大氣壓力，破壞不溶性污物而使它們分散于清洗液中。具體地說，兆聲波清洗的機(jī)理是由高能(例如850kHz)頻振效應(yīng)并結(jié)合化學(xué)清洗劑的化學(xué)反應(yīng)對(duì)晶圓片進(jìn)行清洗。在清洗時(shí)由換能器發(fā)出波長(zhǎng)約為1.5μm頻率約為0.8MHz的高能聲波。溶液分子在這種聲波的推動(dòng)下做加速運(yùn)動(dòng)，最大瞬時(shí)速度可達(dá)到30cm/s。因此，以高速的流體波連續(xù)沖擊晶片表面，使拋光片表面附著的污染物和細(xì)小微粒被強(qiáng)制除去并進(jìn)入到清洗液中。兆聲波清洗拋光片可去掉晶片表面上小于0.2μm的粒子，起到超聲波起不到的作用。這種方法能同時(shí)起到機(jī)械擦片和化學(xué)清洗兩種方法的作用。

另一方面，PVA刷洗首先利用NH₄OH來清洗晶圓(NH₄OH同時(shí)對(duì)SIO₂具備一定的腐蝕性)，堿性的化學(xué)劑可以使沾污粒子與晶圓表面產(chǎn)生相斥的電性從而減小沾污粒子的附著力；此后，PVA刷洗通過刷子與晶圓的物理接觸進(jìn)行刷洗，從而清除晶圓上面的沾污粒子。

如圖1所示，在上述PVA刷洗過程中，在將NH₄OH噴射在晶圓1上進(jìn)行清洗的同時(shí)用刷子2刷晶圓1，因?yàn)榛瘜W(xué)和物理過程同時(shí)作用在晶圓1表面時(shí)對(duì)SIO₂的去處速率比單純用化學(xué)或物理過程要快得多；而刷子2作用在晶圓1表面的各個(gè)半徑位置的相對(duì)線速度是不同的，中間慢，邊緣快，所以物理過程作用在晶圓1表面是不均勻的，這種方法會(huì)造成晶圓1表面的自然氧化層的厚度不均勻，從而影響后續(xù)回蝕過程的均勻性變差。在NH₄OH浸潤(rùn)和PVA刷子清洗前的氧化層是前道SC1和兆聲清洗步驟中生成的(約為幾個(gè)至幾十埃的厚度)，一旦自然氧化層被NH₄OH浸潤(rùn)和PVA刷子清洗部分的去除(邊緣處更易被去除)，新鮮的多晶硅表面會(huì)很快被后續(xù)的PVA刷子污染而覆蓋一層有機(jī)物，從而影響多晶硅在空氣中的自然氧化層的生長(zhǎng)，并進(jìn)一步影響后續(xù)的回蝕制程的刻蝕量而影響關(guān)鍵尺寸的均勻性(晶圓中間關(guān)鍵尺寸CD大，邊緣關(guān)鍵尺寸CD小)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在上述缺陷，提供一種能夠保持晶圓表面的自然氧化層的厚度均勻性從而保護(hù)后續(xù)回蝕過程的均勻性的化學(xué)機(jī)械研磨后清洗方法、以及采用了該化學(xué)機(jī)械研磨后清洗方法的化學(xué)機(jī)械研磨方法。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種化學(xué)機(jī)械研磨后清洗方法，其包括PVA刷洗步驟，所述PVA刷洗步驟包括：首先，利用NH₄OH浸潤(rùn)沖洗晶圓表面；隨后，停止NH₄OH對(duì)晶圓的浸潤(rùn)沖洗；此后，使用刷子刷晶圓表面。

優(yōu)選地，在上述化學(xué)機(jī)械研磨后清洗方法中，利用NH₄OH浸潤(rùn)沖洗晶圓表面可包括將NH₄OH噴射在晶圓表面。

優(yōu)選地，在上述化學(xué)機(jī)械研磨后清洗方法中，利用NH₄OH浸潤(rùn)沖洗晶圓表面包括將晶圓浸泡在NH₄OH溶液中。

優(yōu)選地，在上述化學(xué)機(jī)械研磨后清洗方法中，所述化學(xué)機(jī)械研磨后清洗方法采用了兆聲波清洗步驟與PVA刷洗步驟的結(jié)合。