[發明專利]多晶硅化學機械研磨后的清洗方法

在審

• 申請號: 201510091873.2
• 申請日: 2015-02-28
• 公開（公告）號: CN104681414A
• 公開（公告）日: 2015-06-03
• 發明（設計）人: 秦海燕;李儒興;程君
• 申請（專利權）人: 上海華虹宏力半導體制造有限公司
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 鄭瑋

技術領域

本發明涉及半導體制造領域，尤其涉及一種多晶硅化學機械研磨后的清洗方法。

背景技術

晶圓表面的多晶硅在空氣中容易被氧化并生成自然氧化層，所述氧化層達到飽和后的厚度約40埃。由于在蝕刻工藝中多晶硅與氧化硅的蝕刻速率相差很大(其速率比可達幾十比一)，因此雖然多晶硅表面氧化層的厚度很薄，但也會對蝕刻工藝造成很大的影響，氧化層越厚，蝕刻后對應區域的多晶硅也越厚，CD(線寬)也越大。

晶圓上多晶硅薄膜在化學機械研磨(CMP)后需要進行清洗工藝，以去除殘留的研磨物等，清洗過程對多晶硅表面氧化層的形成具有較大的影響，如果清洗后多晶硅表面生成的氧化層厚度不均勻，將導致蝕刻工藝后的多晶硅源線的線寬不穩定，不同晶圓表面的氧化層厚度的差異導致晶片間CD存在較大差異，同晶圓不同位置的氧化層厚度的差異會導致晶圓內CD存在較大差異。這都將影響晶圓的整體良率以及性能，使不同晶圓之間或芯片之間存在較大的性能差異。

以應用材料公司的Mirra-Mesa機臺為例，Mesa為清洗裝置，多晶硅在化學機械研磨后的清洗過程分為四個步驟：

(1)顆粒物清洗，采用一定的清洗劑對晶圓表面進行清洗，用于去除大部分的來自化學機械研磨過程的大污染物顆粒；

(2)第一道刷洗(Brush?1)，采用一定的清洗劑以及超純水清洗配合刷子對晶圓表面進行刷洗，使用清洗劑刷洗用于去除殘留在晶圓表面較小的污染物顆粒，再用超純水刷洗是為了進一步去除污染物顆粒以及去除殘留在晶圓表面的化學藥劑，例如氨水，以免影響后續工藝；

(3)第二道刷洗(Brush?2)，采用超純水配合刷子對晶圓表面進行刷洗，第二道刷洗采用超純水進行刷洗的目的一方面為了去除晶圓表面的化學藥劑，另一方面是為了達到再次清洗去除殘留顆粒的目的；

(4)旋轉潤濕干燥(Spin?rinse?dry)，潤濕劑為超純水，用于對晶圓表面做最后的清洗，然后對晶圓進行干燥。

Brush?1和Brush2采用的刷子材質為多孔柔軟的聚乙烯醇(PVA)。在超純水的刷洗時間，PVA材質的刷子及清洗劑的配比對多晶硅表面氧化層的形成有顯著的影響。

在Brush?1和Brush2的超純水刷洗過程中，因為使用旋轉刷洗的方式，晶圓中心區域與刷子始終處于接觸狀態，導致中心區域溫度升高，從而使多晶硅與超純水中的溶解的氧反應速度加快，甚至由于溫度升高的關系導致晶圓中心表面上生成的氧化層厚度大于在空氣中的飽和值，在這種條件下晶圓中心會形成較厚的氧化層，即便晶圓在空氣中長期放置也無法解決晶圓片內氧化層厚度不同的問題，進而導致后續刻蝕形成的CD不均勻。

發明內容

本發明的目的在于提供一種多晶硅化學機械研磨后的清洗方法，能夠解決清洗后晶圓表面的氧化層厚度不均勻的問題，進而避免刻蝕工藝導致形成的CD不均勻。

為了實現上述目的，本發明提出了一種多晶硅化學機械研磨后的清洗方法，用于對晶圓表面多晶硅進行化學機械研磨后對晶圓進行清洗，包括以下步驟：

顆粒物清洗，采用清洗劑對所述晶圓表面進行清洗；

第一道刷洗，先采用氨水配合刷子對所述晶圓進行刷洗，再采用超純水配合刷子對所述晶圓進行刷洗；

第二道刷洗，先采用氨水配合刷子對所述晶圓進行刷洗，再采用超純水配合刷子對所述晶圓進行刷洗；

干燥處理，對所述晶圓進行干燥。

進一步的，在所述第一道刷洗中，采用氨水進行刷洗的時間范圍是5s～30s。

進一步的，在所述第一道刷洗中，采用超純水進行刷洗的時間范圍是15s～50s。

進一步的，在所述第二道刷洗中，采用氨水進行刷洗的時間范圍是5s～30s。

進一步的，在所述第二道刷洗中，采用超純水進行刷洗的時間范圍是15s～50s。

進一步的，所述刷子為多孔聚乙烯醇。

進一步的，在所述顆粒物清洗中，所述清洗劑為氨水、雙氧水和超純水的混合溶液。

進一步的，所述顆粒物清洗為兆聲波清洗。

進一步的，在所述第二道刷洗后，對所述晶圓進行干燥處理前，還包括多次刷洗，多次所述刷洗與所述第一道刷洗或第二道刷洗相同。

進一步的，在所述第二道刷洗或多次刷洗后，對所述晶圓進行干燥處理前，還包括潤濕步驟，所述潤濕步驟為采用超純水對所述晶圓進行沖洗。