专利名称：晶片清洗工艺以及形成开口的方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体工艺，特别是涉及一种自晶片上去除残余的聚合物的方法。
背景技术：
在半导体工艺中，一材料层的图案化工艺通常包括形成图案化光致抗蚀剂的光刻步骤，以及其后以图案化光致抗蚀剂为掩模的蚀刻步骤。由于光致抗蚀剂为有机物，所以在蚀刻步骤结束后，基底上常会残留一些成分为聚合物的蚀刻残余物，其将造成许多问题。例如，在镶嵌开口(damascene opening)的工艺中，即常有蚀刻残余的聚合物形成在开口的侧壁上，影响后续工艺。如在半导体工艺中，若该聚合物未以适当方法加以去除，其将影响后续的金属填充工艺，并因此而降低金属内连线的品质。
为解决聚合物残留的问题，现有技术为在蚀刻步骤结束后，以湿式清洁法(wet clean)去除基底上残留的聚合物，其利用含界面活性剂的溶液来清洗基底。然而，对采用金属硬掩模层的镶嵌开口工艺而言，其基底(晶片)上的镶嵌开口侧壁上的聚合物却常有清洁不完全的情形，致使金属内连线的品质大受影响，而令产品的成品率大幅降低。
发明内容
本发明的目的就是在提供一种晶片清洗工艺，可以有效的清除在进行蚀刻工艺之后，残留于晶片表面上的聚合物。
本发明的再一目的是提供一种形成开口的方法，可以有效清理经由进行一蚀刻工艺以形成一开口之后，在晶片表面上所残留的聚合物，并且具有优选的清洗稳定性。
本发明提出一种晶片清洗工艺，适用于在一晶片上进行一蚀刻工艺之后进行。其中晶片具有一晶片圆心、一晶片半径以及一晶片边缘。而此方法包括以一喷嘴传导一清洗溶液至晶片上方，且同时喷嘴以晶片圆心为一中心，沿着一移动路径，于晶片圆心的附近上方来回移动。
依照本发明的优选实施例所述的一种晶片清洗工艺，其中喷嘴沿移动路径，在以晶片圆心向四周的晶片边缘延伸约0％-30％的该晶片半径所形成的一区域中，来回移动。
又依照本发明的优选实施例所述的一种晶片清洗工艺，其中优选的是喷嘴沿移动路径，在以晶片圆心向四周的晶片边缘延伸约0％至5％的该晶片半径所形成的一区域中，来回移动。
依照本发明的优选实施例所述的一种晶片清洗工艺，其中当该喷嘴传导该清洗溶液至该晶片上方的同时，该晶片以该晶片圆心为一旋转中心，进行一自转动作。
依照本发明的优选实施例所述的一种晶片清洗工艺，其中上述的自转动作包括一顺时钟自转动作以及一逆时钟自转动作。
另外，本发明提出一种形成开口的方法，适用于一晶片，此晶片上有一介电层与一硬掩模层，且此晶片具有一晶片圆心、一晶片半径以及一晶片边缘，其中硬掩模层位于介电层上方。而此方法包括先进行一蚀刻工艺图案化硬掩模层与介电层，以于介电层中形成一开口。之后，进行一晶片清洗工艺，于晶片上方以一喷嘴喷洒一清洗溶液，且同时喷嘴以晶片圆心为一中心，沿着一移动路径，于晶片圆心的附近上方来回移动。
依照本发明的优选实施例所述的一种形成开口的方法，其中喷嘴沿移动路径，在以晶片圆心向四周的晶片边缘延伸约0％-30％的晶片半径所形成的一区域中，来回移动。
依照本发明的优选实施例所述的一种晶片清洗工艺，其中优选的是喷嘴沿移动路径，在以晶片圆心向四周的晶片边缘延伸约0％至5％的晶片半径所形成的一区域中，来回移动。
依照本发明的优选实施例所述的一种晶片清洗工艺，其中当该喷嘴传导该清洗溶液至该晶片上方的同时，该晶片以该晶片圆心为一旋转中心，进行一自转动作。
依照本发明的优选实施例所述的一种晶片清洗工艺，其中上述的自转动作包括一顺时钟自转动作以及一逆时钟自转动作。
依照本发明的优选实施例所述的一种晶片清洗工艺，其中开口包括一沟槽、一介层孔以及一金属镶嵌开口。
依照本发明的优选实施例所述的一种晶片清洗工艺，其中硬掩模层包括一金属硬掩模层，而其材料包括氮化钛。
本发明中，经由一系列的实验数据证明，喷洒清洗溶液的喷嘴无须在晶片上方进行大范围的来回移动，而仅需在晶片圆心上方的小范围(以晶片圆心为中心，向四周的晶片边缘延伸至约0％至30％的晶片半径的区域)中移动，就可以获得优选的晶片清洗效果，且每次晶片清洗结果稳定。因此可以解决现有残留聚合物清洗不易的问题。
为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，以下配合附图以及优选实施例，以更详细地说明本发明。
图1A至图1C绘示一双金属镶嵌开口工艺的剖面简图。
图2A绘示一晶片清洗工艺的上视简图。
图2B为一清洗喷嘴的移动速度与距离关系示意图。
图3绘示在晶片清洗工艺中，当喷嘴的移动是以晶片圆心为中心，向四周的晶片边缘延伸至约80％的晶片半径，做来回移动时，在多片晶片上发现的缺陷数统计图。
图4绘示在晶片清洗工艺中，当喷嘴的移动是以晶片圆心为中心，向四周的晶片边缘延伸至约30％的晶片半径，做来回移动时，在多片晶片上发现的缺陷数统计图。
简单符号说明100基底110介电层120硬掩模层122、124中间层130图案化光致抗蚀剂层150a介层孔预开口150介层孔160沟槽170双金属镶嵌开口180聚合物
190晶片清洗工艺200晶片200a晶片圆心200b晶片边缘202清洗管套件202a喷嘴202b端点204移动路径具体实施方式
本优选实施例以双金属镶嵌开口的蚀刻步骤后的聚合物去除步骤为例，其并非用以限制本发明的范围。
图1A至图1C绘示一双金属镶嵌开口工艺的剖面简图。首先，请参照图1A，提供一基底100，此基底100具有多个元件(未绘示)。在基底100上形成介电层110，此介电层110的材料例如是氧化硅或硅基(silicon-based)低介电常数材料，如含氢的硅酸盐类(hydrogen silsesquioxane，HSQ)、含甲基的硅酸盐类(methylsesquioxane，MSQ)等等。接着在介电层110上方形成硬掩模层120，其材料例如是氮化硅或金属等。当硬掩模层120是一金属硬掩模(metal hard mask)层，而其材料为氮化钛(TiN)等金属时，其上下通常形成有中间层(intermediate layer)122及124，例如是无机介电层，其具有阻障及增加附着力等功效。
然后，定义硬掩模层120并蚀刻部份介电层110，以在介电层110中形成介层孔预开口150a，其位在预定形成介层孔的位置。
接着，请参照图1B，在硬掩模层120上方形成用以定义沟槽的图案化光致抗蚀剂层130，再以光致抗蚀剂层130为掩模，使用蚀刻法再次定义硬掩模层120，并蚀刻介电层110，以将介层孔预开口150a加深为介层孔150，同时在介层孔150的上方形成沟槽160。之后，移除光致抗蚀剂层130。此介层孔150与沟槽160则为一双金属镶嵌开口170，其侧壁形成有蚀刻工艺所残留的聚合物180。
请参照图1C、2A以及2B，图2A绘示一晶片清洗工艺的上视简图，图2B为一清洗喷嘴的移动速度与距离关系示意图。如图1C、2A与2B所示，为了清洗因为进行蚀刻工艺而在开口170的侧壁上形成的残留聚合物180，因此必需进行一晶片清洗工艺190，以在晶片200(包含基底100)上方喷洒清洗溶液，洗去残留聚合物180。此晶片清洗工艺190例如是使用含有界面活性剂的水溶液。此溶液中所添加的界面活性剂例如是四级铵盐。
再者，请参照图2A与图2B，上述的清洗溶液会由一清洗管套件202导入位于清洗管套件202端点的一喷嘴202a，并由喷嘴202a沿着一移动路径204在晶片200上方喷洒清洗溶液以进行晶片清洗工艺190。如图2A所示，此移动路径204是以晶片圆心200a为中心，在晶片圆心200a两侧的晶片边缘200b之间来回移动。此外，在进行晶片清洗工艺190的同时，为提高清洗效率以及清洗溶液的分布均匀性，晶片200以晶片圆心200a为旋转中心，做一顺时钟自转动作或是逆时钟自转动作。在本实施例中，此移动路径204以清洗管套件202的相对于喷嘴202a的另一端202b为移动中心，以清洗管套件202的长度(也就是喷嘴202a与端点202b之间的距离)为半径，在晶片200上方画出一弧形作为移动路径204。然而，在本发明中，喷嘴的移动路径的定义并不受限于上述的弧形移动路径204。也就是，在实际应用上，喷嘴的移动路径只要是以晶片圆心为中心，在晶片上方，沿着与晶片表面上，进行来回的移动即可。
请参照图2B，在本发明中，喷嘴202a以晶片圆心200a为中心，在晶片圆心200a四周的晶片半径的约30％的区域中，来回移动。由图2B可知，当喷嘴位在晶片圆心200a向晶片边缘200b延伸约30％的晶片半径处时，喷嘴202a的移动速度为零。随着喷嘴202a越来越接近晶片圆心200a上方，喷嘴202a的移动速度提高，当喷嘴202a越过晶片圆心200a上方时，喷嘴202a的移动速度达到高点，之后，随着喷嘴202a远离晶片圆心200a，喷嘴202a的移动速度递减至零。其中，喷嘴202a的移动范围，可以是以晶片圆心200a为中心，向晶片边缘200b延伸约0％至30％的晶片半径区域中，来回反复移动，而优选的是以晶片圆心200a为中心，向晶片边缘200b延伸约0％至5％的晶片半径区域中，来回反复移动。
继之，请参照图3与图4，图3绘示在晶片清洗工艺中，当喷嘴的移动是以晶片圆心为中心，向四周的晶片边缘延伸至约80％的晶片半径，做来回移动时，在多片晶片上发现的缺陷数统计图，而图4绘示在晶片清洗工艺中，当喷嘴的移动是以晶片圆心为中心，向四周的晶片边缘延伸至约30％的晶片半径，做来回移动时，在多片晶片上发现的缺陷数统计图。相较于图3的每一晶片上的缺陷数，图4中每一晶片上所发现的缺陷数均偏低，且显示喷嘴仅在晶片圆心上方附近做来回移动所产生的清洗效果稳定。
综上所述，本发明的晶片清洗工艺中，喷洒清洗溶液的喷嘴无须在晶片上方进行大范围(以晶片圆心为中心，向四周的晶片边缘延伸至约80％的晶片半径的区域)的来回移动，仅需在晶片圆心上方的小范围(以晶片圆心为中心，向四周的晶片边缘延伸至约0％至30％的晶片半径的区域)中移动，就可以获得优选的晶片清洗效果，且每次晶片清洗结果稳定。因此可以解决现有残留聚合物清洗不易的问题。
虽然本发明以优选实施例揭露如上，然而其并非用以限定本发明，本领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围应当以后附的权利要求所界定者为准。
权利要求
1.一种晶片清洗工艺，适用于在一晶片上进行一蚀刻工艺之后进行，其中该晶片具有一晶片圆心、一晶片半径以及一晶片边缘，该方法包括以一喷嘴传导一清洗溶液至该晶片上方，且同时该喷嘴以该晶片圆心为一中心，沿着一移动路径，于该晶片圆心的附近上方来回移动。
2.如权利要求1所述的晶片清洗工艺，其中该喷嘴沿该移动路径，在以该晶片圆心向四周的该晶片边缘延伸约0％-30％的该晶片半径所形成的一区域中，来回移动。
3.如权利要求1所述的晶片清洗工艺，其中该喷嘴沿该移动路径，在以该晶片圆心向四周的该晶片边缘延伸约0％至5％的该晶片半径所形成的一区域中，来回移动。
4.如权利要求1所述的晶片清洗工艺，其中当该喷嘴传导该清洗溶液至该晶片上方的同时，该晶片以该晶片圆心为一旋转中心，进行一自转动作。
5.如权利要求4所述的晶片清洗工艺，其中该自转动作包括一顺时钟自转动作。
6.如权利要求4所述的晶片清洗工艺，其中该自转动作包括一逆时钟自转动作。
7.一种形成开口的方法，适用于一晶片，该晶片上有一介电层与一硬掩模层，且该晶片具有一晶片圆心、一晶片半径以及一晶片边缘，其中该硬掩模层位于该介电层上方，而该方法包括进行一蚀刻工艺图案化该硬掩模层与该介电层，以于该介电层中形成一开口；以及进行一晶片清洗工艺，于该晶片上方以一喷嘴喷洒一清洗溶液，且同时该喷嘴以该晶片圆心为一中心，沿着一移动路径，于该晶片圆心的附近上方来回移动。
8.如权利要求7所述的形成开口的方法，其中该喷嘴沿该移动路径，在以该晶片圆心向四周的该晶片边缘延伸约0％-30％的该晶片半径所形成的一区域中，来回移动。
9.如权利要求7所述的形成开口的方法，其中该喷嘴沿该移动路径，在以该晶片圆心向四周的该晶片边缘延伸约0％至5％的该晶片半径所形成的一区域中，来回移动。
10.如权利要求7所述的形成开口的方法，其中当该喷嘴传导该清洗溶液至该晶片上方的同时，该晶片以该晶片圆心为一旋转中心，进行一自转动作。
11.如权利要求10所述的形成开口的方法，其中该自转动作包括一顺时钟自转动作。
12.如权利要求10所述的形成开口的方法，其中该自转动作包括一逆时钟自转动作。
13.如权利要求7所述的形成开口的方法，其中该开口包括一沟槽、一介层孔以及一金属镶嵌开口。
14.如权利要求7所述的形成开口的方法，其中该硬掩模层包括一金属硬掩模层。
15.如权利要求14所述的形成开口的方法，其中该金属硬掩模层的材料包括氮化钛。
全文摘要
一种晶片清洗工艺，适用于在一晶片上进行一蚀刻工艺之后进行。其中晶片具有一晶片圆心、一晶片半径以及一晶片边缘。而此方法包括以一喷嘴传导一清洗溶液至晶片上方，且同时喷嘴以晶片圆心为一中心，沿着一移动路径，于晶片圆心的附近上方来回移动。
文档编号H01L21/3105GK1937171SQ20051010978
公开日2007年3月28日 申请日期2005年9月20日 优先权日2005年9月20日
发明者陈博仁 申请人:联华电子股份有限公司