抛光后线上清洗方法

专利名称：抛光后线上清洗方法
专利说明抛光后线上清洗方法 本发明是关于工件抛光后的清洗处理制程，详言之，是在同一机台上同时对工件作机化学抛光与表面微粒清洗的抛光后线上清洗方法。目前美国对于工件抛光专利部份有两大类，一类是调整机化学抛光反应机构的压力强弱来改变加工率，另一类是调整化学组成来维护抛光垫状态，但并无特别强调机化学抛光与抛光后清洗(工件表面)的关联技术。
抛光工件后的清洗处理制程，以刷除方式清洗表面微粒已是广为接受的制程。习知的机化学抛光(CMP)平坦化制程其装置如图4A上视图与图4B侧视图的示意图所示，是由一个用来进行晶圆研磨的研磨台4，及一个用来抓住被研磨晶圆1的握柄2所组成，其中握柄2将抓住晶圆1的背面，然后把晶圆1的正面压在铺有一层研磨垫5的研磨台4上，然后进行机化学抛光；在研磨时，用来帮助机化学抛光进行的化学助剂(亦称研浆，Slurry)3，将由延伸的一条输送管持续供应到研磨台4上。
图5为显示由图4的习知的机化学抛光平坦化制程其表面研磨作用情形的示意图，研磨台4上的研磨垫5(其与图4中的表现方向相反)，其与工件(晶圆)1之间充满化学助剂(研浆)3，正面压力8压迫研磨粒子10(如二氧化矽，SiO2)转动以速度9方向移动，而磨除晶圆1上的不平坦矽(Si)部份。
至于刷除工件的表面微粒清洗机构，如图6所示，一般皆以聚乙烯醇(poly vinylalcohol,PVA)、耐纶(Nylon)等特殊昂贵材质制成刷式滚轮6，配以特殊的清洗液7，适当的化学反应，刷除抛光工件(晶圆)1表面微粒。图7为显示习知的滚轮刷除式清洗制程其表面刷除作用情形的示意图。晶圆1上充满清洗液7，正面压力8压迫滚轮6上的刷毛6′在速度方向9移动，而刷除抛光的晶圆1表面上的微粒(研磨粒子)10等。
因此可知习知的清洗处理制程流程图是如图9所示，其于步骤S1′进行机化学抛光选取不易造成工件表面破坏的抛光布(细抛用)，以移除工件表面微粒，完成机化学抛光细抛动作后，接着于步骤S2′进行标准清洗处理(SC1)(NH4OH∶H2O2∶H2O=1∶4∶100)的湿式清洗(Wet cleaning)，而后进入步骤S3′将工件搬移至另一清洗机台，于步骤S4′加入适当清洗液，于步骤S5′进行滚轮刷除式清洗机构清洗，及最后于步骤S6′完成清洗工件。唯此种习知的以刷除方式清洗表面微粒的制程，除了滚轮刷材材料昂贵外，以另一机台进行清洗的制程，浪费空间及时间，且已抛光工件传送过程易有污染情事发生，皆为其不利之处。现将习知的以机化学抛光机加工机构与滚轮刷除式清洗机构的技术的特征比较于表(一)。表(一)
细审表(一)的滚轮刷除式清洗机构与机化学抛光机加工机构的比较可知，除了机台接触、工件材质、添加的化学液及加工施力不同外，其他方面在机械移除机构上几无二致。吾人因此可调整机化学抛光反应机构的压力强弱与不同接触工件材料配合，达到如滚轮刷除式清洗机构的加工移除目标－可忽略的工件表面层、碎屑、研磨粒子，以抛光机构进行清洗；即结合机化学抛光及刷除式清洗在同一机台进行，以节省空间、时间及避免工件污染。本发明的目的为提供一种结合机化学抛光及刷除式清洗在同一机台进行并可达到如滚轮刷除式清洗机构的加工移除目标，甚至更佳工件清洗表面品质的工件抛光后线上清洗方法。
本发明的另一目的为提供一种以机化学抛光机构进行清洗取代滚轮刷除式清洗机构的工件抛光后线上清洗方法。
本发明的又一目的是要提供一种节省空间、时间及避免工件污染的工件抛光后线上清洗方法。
本发明的工件抛光后线上清洗方法包括下列步骤于机化学抛光移除工件表面微粒，完成机化学抛光细抛动作；接着于同一台抛光机上加入适当清洗液，增加工件与抛光布间的滑润，减低其摩擦系数，并清洗稀释加工件表面；改变负载压力至适当，以避免机械力破坏工件表面；以轻微机化学抛光机构运作行表面微粒的清除，藉由抛光布刷除作用，使原本以移除工件表面层的加工机构转为移除工件表面的碎屑或研磨粒子；进行标准清洗处理(SC1)的湿式清洗；和完成清洗工件。
本发明的第一概念为于机化学抛光移除工件表面微粒，完成机化学抛光细抛动作后，直接在同一台抛光机上进行工件的清洗工作，以机化学抛光机构进行清洗取代滚轮刷除式清洗机构，不必再将工件转移至另一清洗机台，而能够达到如滚轮刷除式清洗机构的加工移除目标－可忽略的工件表面层、碎屑、研磨粒子，如此即可节省一台机器的费用、节省空间、节省时间，并可避免因搬移工件而可能遭致的污染。
本发明的第二概念为于机化学抛光移除工件表面微粒，完成机化学抛光细抛动作后，直接在同一台抛光机上进行工件的清洗工作，以机化学抛光机构进行清洗取代滚轮刷除式清洗机构，期能将研磨粒子和矽(Si)微粒带出晶圆的表面，而获致更佳品质的工件清洗表面。由下列的详细说明，配合所附图式，本发明的目的和优点将变得更为明了，各图中相同的参考号码是表示相对应的部分，其中

图1为本发明的抛光后线上清洗方法的制程流程图；图2为显示本发明的将机化学抛光与刷除式清洗在同一机台上进行的抛光后线上清洗表面磨除作用情形的示意图；图3为显示由图2的本发明将机化学抛光与刷除式清洗在同一机台上进行的清洗机构于清洗完成后的晶圆表面微粒分布情况及其数据；图4A为显示习知的机化学抛光平坦化制程机构的上视示意图；图4B为显示习知的机化学抛光平坦化制程机构的侧视示意图；图5为显示习知的机化学抛光平坦化制程其表面研磨作用情形的示意图；图6为显示习知的滚轮刷除式清洗机构的示意图；图7为显示习知的滚轮刷除式清洗制程其表面刷除作用情形的示意图8为显示由图7的习知滚轮刷除式清洗机构于清洗完成后的晶圆表面微粒分布情况及其数据；图9为图6所示的滚轮刷除式清洗机构的制程流程图。[图号说明]1晶圆 2握柄3研浆 4研磨台5研磨垫6滚轮6’刷毛7、7’清洗液8正面压力 9速度方向10研磨粒子 11矽(Si)微粒[较佳实施例的详细说明]本发明利用机化学抛光机加工机构于加工后，趁工件仍于加工机上，加入大量的清洗液，如硷液或界面活性剂，增加工件与抛光布间的滑润，减低其摩擦系数，并清洗稀释加工件表面，同时减轻加工压力，以避免机械力破坏工件表面，藉由抛光布刷除作用，使原本以移除工件表面层的加工机构转为移除工件表面的碎屑或研磨粒子，将机化学抛光与刷除式清洗在同一机台上进行，以节省抛光之后处理时程及花费。
本发明实施例的流程图如图1所示。其步骤为S1于机化学抛光选取不易造成工件表面破坏的抛光布(细抛用)，以移除工件表面微粒，完成机化学抛光细抛动作，接着于步骤S2于同一台抛光机上加入适当清洗液，增加工件与抛光布间的滑润，减低其摩擦系数，并清洗稀释加工件表面；于步骤S3改变负载压力至适当，以避免机械力破坏工件表面；于步骤S4以轻微机化学抛光机构运作行表面微粒的清除，即藉由抛光布刷除作用，使原本以移除工件表面层的加工机构转为移除工件表面的碎屑或研磨粒子；于步骤S5进行标准清洗处理(SC1)的湿式清洗，及最后于步骤S6完成清洗工件。
以上操作的清洗液的选择及机化学抛光机构运作压力要如何调整以避免对工件表面产生移除，其解决方法是完全以加工后工件要求为依归，只要清洗液的选择、机化学抛光机构运作能符合抛光后工件外形、清洁度及其他物理或化学特性的要求即可。范例说明
兹先将习知的滚轮刷除式清洗制程其表面刷除作用情形、以及本发明的将机化学抛光与刷除式清洗在同一机台上进行抛光后线上清洗表面磨除作用的情形，以图示方式予以比较说明。
已如前述的图7为显示习知的滚轮刷除式清洗制程其表面刷除作用情形的示意图。晶圆1上充满清洗液7，正面压力8压迫滚轮6上的刷毛6’在速度方向9移动，而刷除抛光的晶圆1表面上的微粒(研磨粒子)10等。
图8为显示由图7的习知滚轮刷除式清洗机构于清洗完成后，其晶圆表面微粒分布情况及其数据。其实施条件是设定如下工件200mm裸矽晶圆加入清洗液标准清洗处理(SC1)清洗施力2-4psi图2为显示本发明的将机化学抛光与刷除式清洗在同一机台上进行抛光后线上清洗表面磨除作用情形的示意图。研磨台4上的研磨垫5，其与晶圆1的间充满清洗液7’，正面压力8带动研磨粒子10和矽(Si)微粒11于速度方向9移动，而将研磨粒子10和矽(Si)微粒11带出晶圆1的表面。
图3为显示由图2的本发明实施范例将机化学抛光与刷除式清洗在同一机台上进行的清洗机构于清洗完成后的晶圆表面微粒分布情况及其数据。本范例的实施条件是设定如下工件200mm裸矽晶圆抛光液(研浆)Rodel Advansil 2000加入清洗液100mL NH4OH/15L H2O抛光施力170N清洗施力50N抛光机Peter Wolters ACl400(行星式)双面抛光机(亦可使用于单面抛光机)由比较图8与图3的结果可知，图8中由使用习知的滚轮刷除式清洗机构于清洗完成后，其晶圆表面保留的微粒数在大于0.12μm以上的有1559颗；而图3中由使用本发明的将机化学抛光与刷除式清洗在同一机台上进行的清洗机构于清洗完成后其晶圆表面保留的微粒数在大于0.12μm以上的仅有482颗，远少于1559颗。因此可证明本发明的将机化学抛光与刷除式清洗在同一机台上进行的清洗方法，其清洗完成后的晶圆表面品质要较习知者换一台机器用滚轮刷除方式清洗，其品质更佳；本发明的方法对小微粒的清除更有利。此外，如前所述的使用本发明的方法，尚可节省一台清洗机，因此节省金钱与空间；不必搬移工件至另一台机器上，因此节省时间；并避免工件遭受到污染。
本发明除了选用一般的抛光布外，尚可改变抛光布外形或改用其他材质，如PVA等，以作为抛光清洗两用布。不同的清洗液可达成不同的清洗效果，因此本发明并不限于仅使用硷液或界面活性剂，其他的酸液、氧化剂及有机溶液皆有可能作为清洗液，只要能与所选用抛光布共同作用，达到在一机台上同时作机化学抛光与表面微粒清洗。目前机化学抛光应用上最热门者为矽晶圆抛光，然本发明除了可应用于矽晶圆上外，其他如玻璃、陶瓷等基板皆可应用此机化学抛光及刷除式清洗在同一机台进行。
虽然本发明已藉实施例加以说明，但应了解在不违背本发明所附权利要求范围内所界定的广义精神和观点情况下，各种的变更方式或修饰，皆应属于本发明的范围。
权利要求
1．一种工件抛光后线上清洗方法，其特征在于该清洗方法包括下列步骤于机化学抛光移除工件表面微粒，完成机化学抛光细抛动作；于同一台抛光机上加入清洗液；改变负载压力至适当，以避免机械力破坏工件表面；以轻微机化学抛光机构运作行表面微粒的清除，藉由抛光布刷除作用，使原本以移除工件表面层的加工机构转为移除工件表面的碎屑或研磨粒子；进行湿式清洗，以及完成清洗工件。
2．如权利要求1所述的工件抛光后线上清洗方法，其特征在于其中于同一台抛光机上加入清洗液的步骤包括加入适当的清洗液，以增加工件与抛光布间的滑润、清洗稀释加工件表面的步骤。
3．如权利要求1所述的工件抛光后线上清洗方法，其特征在于其中于同一台抛光机上加入清洗液的步骤是加入硷液或界面活性剂。
4．如权利要求1所述的工件抛光后线上清洗方法，其特征在于其中于同一台抛光机上加入清洗液的步骤是加入酸液、氧化剂或有机溶液。
5．如权利要求1所述的工件抛光后线上清洗方法，其特征在于其中该抛光布是使用由聚乙烯醇(poly vinyl alcohol，PVA)制成的抛光清洗两用布。
6．如权利要求1所述的工件抛光后线上清洗方法，其特征在于其中该工件为晶圆、玻璃或陶瓷。
7．如权利要求1所述的工件抛光后线上清洗方法，其特征在于其中该进行湿式清洗的步骤是进行标准清洗处理(SC1)。
全文摘要
一种工件抛光后线上清洗方法,是调整机化学抛光反应机构的压力强弱与不同接触工件材料配合,以轻微机化学抛光机构运作进行表面微粒的清除,达到如滚轮刷除式清洗机构的加工移除目标—可忽略的工件表面层、碎屑、研磨粒子,并进而获致更佳品质的工件清洗表面;以抛光机构直接进行清洗,即结合机化学抛光及刷除式清洗在同一机台进行,以节省空间、时间及避免工件污染。
文档编号B08B1/04GK1300662SQ99126669
公开日2001年6月27日 申请日期1999年12月23日 优先权日1999年12月23日
发明者林宏彞, 洪长谷, 赖国智 申请人:财团法人工业技术研究院, 金敏精研股份有限公司