专利名称：晶片清洗方法
技术领域：
本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种晶片清洗方法。
背景技术：
随着超大规模集成电路的迅速发展，芯片的集成度越来越高，元器 件的尺寸越来越小，因器件的高密度、小尺寸引发的各种效应对各步工 艺制作结果的影响日益突出，对各步工艺的要求也随之越来越严格，如 对生产中晶片的清洗要求就越来越高。
以光刻显影后的清洗为例，在半导体制造过程中，光刻工艺处于中 心的地位，是当前集成电路生产中最重要的工艺步骤。所谓光刻是一个 利用光刻掩膜版将设计的结构图形转移到晶片上的工艺过程，其具体可 以包括涂布光刻胶、曝光、显影、烘干等多个步骤。其中，曝光后，受 到曝光光线照射的区域的光刻胶会发生变化，在显影时应被清洗去除， 以在衬底上形成与光刻掩膜版对应的光刻胶图形。
然而，实际生产中，尤其器件尺寸较小时，常发现清洗后应去除的 曝光区域的光刻胶仍会有部分残留，使得在衬底上形成的光刻图形与掩
膜版上的图形出现不一致，导致生产成品率的下降。尤其在进入90nm工 艺以后，需采用193nm的光刻胶，其的特点是显影快，但溶水性差，这就 使得显影后在已曝光区域残留部分光刻胶的问题更为突出。
图l为现有的显影后进行晶片清洗的示意图，如图1所示，现有的在 曝光显影后采用的清洗方法是利用一个喷嘴110从晶片101中心上方向下 喷洒去离子水102，同时，令晶片沿一定方向旋转，以清洗去除晶片IOI 上已曝光区域的光刻胶的方法。其中，针对上述显影后已曝光区域残留 部分光刻胶难以清洗去除的问题，现有方法中，主要采用的是延长显影 后对晶片的清洗时间的方法，但其一方面没有明显的改进效果，另一方 面也延长了工艺时间。
图2为显影后利用现有的晶片清洗方法清洗后的器件剖面图，如图2
所示，显影后，在衬底201上形成了光刻胶图形202,但是，由于清洗效 果不佳或光刻胶溶水性较差，在清洗后的曝光区域内仍有部分应被去除 的光刻胶203未被清洗去除，仍会残留在衬底表面，其会导致衬底上形成 的光刻胶图形与掩膜版上的不一致，影响后续工艺的正常进行，进而导 致生产的成品率下降。
图3为显影后利用现有的清洗方法清洗后的晶片表面示意图，如图3 所示，清洗后，在对衬底301进行的检测中发现，在晶片的表面存在大量 缺陷302，进一步检测发现，这些缺陷是因曝光区域内仍残留有部分光刻 胶未被清洗去除而导致的。
为此，于2006年6月28日授权的公告号为CN1261826C的中国专利提 出了一种新的清洗剂组合物，其由多种有机溶剂组成，可以有效改善上 述显影后的清洗方法中易残留部分已曝光、应被去除的光刻胶的问题， 但是，由于该专利采用的化学清洗剂成本较高，该方法并不利于推广应 用。
发明内容
本发明提供一种晶片清洗方法，其可以提高清洗效率，并改善现有 的晶片清洗方法清洗效果不佳的现象，如可以改善在显影后的晶片清洗 中易在曝光区域内残留部分光刻胶的问题。
本发明提供的一种晶片清洗方法，包括步骤
令晶片进行第一旋转；
从所述晶片中心上方及位于所述晶片中段上方的第一位置组向所 述晶片喷洒去离子水； 停止所述第一旋转； 令所述晶片进行第二旋转；
从位于所述晶片中段上方及所述晶片边缘内侧上方的第二位置组
向所述晶片喷洒去离子水； 停止去离子水的喷洒； 停止所述第二旋转。
其中，所述第二旋转的转速可以低于所述第一旋转的转速。 其中，令所述晶片停止第一旋转前，还可以包括步骤 停止去离子水的喷洒。
可选地，所述第一旋转的转速在1500rmp至2000rmp之间，所述第 二旋转的转速在1000至1500rmp之间。
可选地，从第一位置组向晶片喷洒去离子水时，从所述晶片中心上 方喷洒的去离子水的流量等于从位于所述晶片中段上方喷洒的去离子 水的流量。
可选地，从第一位置组向晶片喷洒去离子水时所述去离子水的总流 量在1500至2500ml/min之间。
可选地，从第二位置组向晶片喷洒去离子水时，从位于所述晶片中 段上方喷洒的去离子水的流量与从所述晶片边缘内侧上方喷洒的去离 子水的流量间的比值在2: 1至4: 1之间。
可选地，从第二位置组向晶片喷洒去离子水时所述去离子水的总流 量在1500至2500ml/min之间。
可选地，所述从第二位置组向晶片喷洒去离子水的持续时间在10 秒至30秒之间。
其中，在停止所述第二旋转之后，还可以进行第三旋转，且所述第 三旋转的转速高于所述第二旋转的转速。
其中，在令晶片进行第一旋转之前，还可以包括步骤 对所述晶片进行显影操作。与现有技术相比，本发明具有以下优点
本发明的晶片清洗方法，不4叉采用了两步清洗的方法，而且在每一 步的清洗中还利用两个喷嘴分别从两个不同的位置对晶片进行清洗第 一步清洗中，分别由晶片中心上方及晶片中段上方向晶片喷洒去离子 水；第二步清洗中，分别由晶片中段上方及所述晶片边缘内侧上方向晶
片喷洒去离子水。采用本发明的清洗方法，不仅可以扩大去离子水直接 冲洗的覆盖面，提高清洗的力度，而且也改善了晶片清洗的均匀性。对 于显影后的晶片清洗而言，更可以有效避免现有清洗方法中易在曝光区 域内残留部分光刻胶的问题。
图1为现有的显影后清洗晶片的示意图2为显影后利用现有的清洗方法清洗后的器件剖面图3为显影后利用现有的清洗方法清洗后的晶片表面示意图4为本发明具体实施例的晶片清洗方法的流程图5为说明本发明具体实施例中清洗晶片的第一位置组的示意图6为说明本发明具体实施例中清洗晶片的第二位置组的示意图7为显影后利用本发明的晶片清洗方法清洗后的器件剖面图8为显影后利用本发明的晶片清洗方法清洗后的晶片表面示意图。
具体实施例方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合 附图对本发明的具体实施方式
做详细的说明。
本发明的处理方法可以被广泛地应用于各个领域中，并且可利用许 多适当的材料制作，下面是通过具体的实施例来加以说明，当然本发明 并不局限于该具体实施例，本领域内的普通技术人员所熟知的一般的替
换无疑地涵盖在本发明的保护范围内。
其次，本发明利用示意图进行了详细描述，在详述本发明实施例时， 为了便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，不 应以此作为对本发明的限定，此外，在实际的制作中，应包含长度、宽 度及深度的三维空间尺寸。
随着集成电路的发展，器件尺寸的缩小， 一方面对工艺要求越来越 高，另一方面在工艺制作的过程中还会产生一些新的问题需要克服。如， 显影后的清洗过程中应将晶片曝光区域内的光刻胶清洗去除，但随着器 件集成度的增大、尺寸的缩小，常会出现清洗后在曝光区域内仍残留部 分光刻胶的问题。为解决这一问题，本发明提出了一种新的晶片清洗方 法，改善了晶片清洗的效果。
图4为本发明具体实施例的晶片清洗方法的流程图，下面结合图4 对本发明的具体实施例进行详细介绍。
首先，令晶片进行第一旋转(S401)。本实施例中，所述晶片为显 影后的晶片，此时通常是利用显影设备同时对晶片进行清洗，即，利用 该显影设备在晶片表面喷洒显影液后，再利用该设备的样品台带动其上 吸附的晶片进行第一旋转，将其上的显影液甩出晶片。该第一旋转为高 速旋转，转速可以在1500rmp至2000rmp之间，如为1700rmp。
接着，从晶片中心上方及位于所述晶片中段上方的第一位置组向所 述晶片喷洒去离子水(S402)。在本发明的其它实施例中，也可以针对 其它晶片进行清洗，此时，不再需要利用第一旋转将显影液甩出，该第 一旋转仅是作为在该第一位置组的正式清洗前的准备工作，此时，S401 步骤与本步喷洒去离子水之间的时间间隔可以设置得较短，甚至也可以 令该S401及S402步骤同时进行，即在晶片开始第一旋转的同时开始对 晶片喷洒去离子水。
图5为说明本发明具体实施例中清洗晶片的第一位置组的示意图，
如图5所示，与传统的清洗方法不同，本步清洗中，是从晶片501上方
两个不同的位置--晶片中心上方及位于晶片中段上方(第 一位置组
510)对晶片进行去离子水502的喷洒的，本实施例中，位于晶片中心 上方是指位于距所述晶片圆心的投影距离在晶片半径的1/4区域范围 内，位于晶片中段上方是指位于距晶片边缘(或晶片圆心)的投影距离 为晶片半径的1/4至3/4区域内，如为距晶片边缘的投影距离为晶片半 径的l/2的位置处。本实施例中，采用两个喷嘴从两个位置对晶片同时 进行去离水的喷洒，可以扩大去离子水直接冲洗的覆盖面，提高清洗的 效率及力度。
本实施例中，两个喷嘴A/v第一位置组向晶片喷洒去离子水的总流量 在1500至2500ml/min之间，如为2000ml/min,且可以将从所述晶片中 心上方喷洒的去离子水的流量设置得与从位于所述晶片中段上方喷洒 的去离子水的流量相同。在本发明的其它实施例中，也可以将两个位置 喷洒的去离子水的流量设置得不相同，但其需要在至少一个喷嘴上设置 一个可调节流量的流量调节阀。
再接着，可以停止该第一位置组的去离子水的喷洒(S403)，然后， 停止所述第一旋转(S404)，再令所述晶片进行第二旋转(S405 ),并从 位于所述晶片中段上方及所述晶片边缘内侧上方的第二位置组向所述 晶片喷洒去离子水(S406)。
图6为说明本发明具体实施例中清洗晶片的第二位置组的示意图， 如图6所示，本步清洗中，将用于喷洒去离子水的喷嘴向晶片边缘的方 向进行了移动，改为由第二位置组520向晶片501喷洒去离子水，如图 6所示，分别由位于晶片501中段上方及晶片501边缘内侧上方两个位 置对晶片进行去离子水502的喷洒，本实施例中，位于晶片中段上方的 位置是指位于距晶片边缘投影距离为晶片半径的1/4至3/4区域间的某 一位置，如为距晶片边缘投影距离为半径的1/2的位置处。位于晶片501
边缘内侧的上方的位置是指位于距晶片边缘的投影距离为晶片半径的
1/4至1/8区域间的某一位置，如距晶片边缘投影距离为晶片半径的1/6
的位置处。
本发明中利用了两个喷嘴同时对晶片进行去离子水的喷洒，该两个 喷嘴间的距离既可以为固定的，也可以为可调整的。如可以将二者间的
距离固定设置为晶片半径的1/4，这样，位于第一位置组时， 一个喷嘴 位于晶片圆心上方时(属于晶片中心上方)，另一喷嘴就位于距离晶片 中心为晶片半径1/4的位置上方(属于晶片中段上方)；在第二位置组 时，可以将两个喷嘴同时向晶片外缘移动，令一个喷嘴位于距离晶片边 缘为晶片半径1/2的位置上方(属于晶片中段上方)，另一喷嘴则会位 于距离晶片边缘为半径1/4的位置上方(属于晶片边缘内侧上方)。
另外，具体的喷嘴的位置设置还可以根据制作不同类型的器件时， 晶片上图形的不同而不同，如可以将两喷嘴中的至少一个喷嘴在至少一 次清洗中设置为对准难以清洗去除光刻胶的区域，以重点加大对该区域 的清洗力度。
采用本发明的两个喷嘴从两个位置组对晶片分别进行去离水喷洒 的晶片清洗方法，不仅可以扩大去离子水直接冲洗的覆盖面，提高清洗 的力度，还可以改善晶片清洗的均匀性。对于显影后的晶片的清洗而言， 其还可以有效避免现有清洗方法中易在曝光区域内残留部分光刻胶的 问题。
注意到，由于在进行第二旋转时，喷洒去离子水的位置移动到了更 接近于晶片外圈的第二位置组，这样，在相同转速下的线速度会增大， 为了防止在线速度过大的情况下喷洒的去离子水损坏晶片上的图形，本 实施例中将第二旋转的转速设置得低于第 一旋转的转速，具体地可以设 置在1000至1500rmp之间，如1300rmp。
当然，也可以采取将去离子水的流量降^f氐的方式来防止晶片上图形
的损坏，如在从第二位置组向晶片喷洒去离子水时，可以将从位于所述 晶片中段上方喷洒的去离子水的流量与从所述晶片边缘内侧上方喷洒
的去离子水的流量间的比值设置在2: l至4: l之间，如为7: 3。至于 在第二位置组时去离子水的总流量，则既可以设置得比第一位置组时的 小，也可以保持基本不变，如仍可以设置在1500至2500ml/min之间， 如1800ml/min。
本实施例中，从第二位置组对晶片进行清洗的过程可以设置在10 至30秒之间，如为15秒、20秒等。
另外，在本发明的其它实施例中，也可以在完成第一位置组的晶片 清洗步骤后，先停止去离子水的喷洒，再降低晶片的转速，令其直接由 第 一旋转状态直接转换为第二旋转状态。
在本发明的其它实施例中，还可以在完成第一位置组的晶片清洗步 骤后，不停止去离子水的喷洒，而令晶片停止第一旋转，直接将两个喷 嘴由第一位置组移至第二位置组，再令晶片进行第二旋转，开始下一阶 段的晶片清洗。
当在第二位置组的清洗结束后，可以先停止去离子水的喷洒 (S407),再停止第二旋转(S408),这样，可以在停止喷洒去离子水后， 停止第二旋转之前，利用第二旋转将晶片上残留的去离子水甩干。
另外，也可以在停止喷洒去离子水后，直接对第二旋转进行提速， 令晶片以更高转速的第三旋转状态进行旋转(或者先停止第二旋转，再 进行更高转速的第三旋转)，以提高晶片上残留去离子水的甩干程度。 该第三旋转的转速可以与第 一旋转的转速相同。
图7为显影后利用本发明的晶片清洗方法清洗后的器件剖面图，如图 7所示，虽然衬底701上形成的光刻图形702的大小各不相同，但在显影并 采用了本发明的清洗方法对晶片进行清洗后，各光刻胶图形702的曝光区 域内，应被去除的光刻胶已被去除干净。
图8为显影后利用本发明的晶片清洗方法清洗后的晶片表面示意图，
如图8所示，清洗后，在对衬底801进行的检测中发现，与传统的晶片清
洗方法相比，因晶片表面曝光区域内应被去除的光刻胶未被清洗去除而
导致的缺陷已明显减少。根据图7和图8可知，采用本发明的晶片清洗方 法后，确保了在衬底701上形成的光刻胶图形702与掩膜版上的一致，提 高了生产的成品率。
本发明中对显影后的清洗喷嘴进行了改进，由传统的一个清洗喷嘴 改为了两个，该两个喷嘴间的距离既可以为固定的，也可以为可调整的。 如可以将二者间的距离设置为晶片半径的1/4。另外，为了避免对晶片
的边缘部位进行去离子水喷洒时，因其线速度较大而导致晶片上图形的 损坏，还可以在两个喷嘴上设置流量调节阔(或者仅在其中一个喷嘴上 设置流量调节阀)，以实现两个喷嘴的去离子水喷洒流量的不同。
另外，注意到两个喷嘴的停止位置除了传统的晶片中心位置及离开 晶片的位置外，还多了一个中间位置，因此，在设计时对喷嘴的移动模 式也要进行相应的修改，需要增加一个喷嘴停止位。
本发明的上述实施例是针对显影后的晶片进行的清洗，在本发明的 其它实施例中，也可将本发明的方法应用于其它的清洗工艺中，其具体 实施步骤与思路均和本发明的上述实施例相似，在本发明实施例的启示 下，这一应用的延伸对于本领域普通技术人员而言是易于理解和实现 的，在此不再赘述。
本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明， 任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能 的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的 范围为准。
权利要求
1、一种晶片清洗方法，其特征在于，包括步骤令晶片进行第一旋转；从所述晶片中心上方及位于所述晶片中段上方的第一位置组向所述晶片喷洒去离子水；停止所述第一旋转；令所述晶片进行第二旋转；从位于所述晶片中段上方及所述晶片边缘内侧上方的第二位置组向所述晶片喷洒去离子水；停止去离子水的喷洒；停止所述第二旋转。
2、 如权利要求1所述的清洗方法，其特征在于所述第二旋转的 转速低于所述第 一旋转的转速。
3、 如权利要求1所述的清洗方法，其特征在于，令所述晶片停止 第一旋转前，还包括步骤停止去离子水的喷洒。
4、 如权利要求1所述的清洗方法，其特征在于所述第一旋转的 转速在1500rmp至2000rmp之间。
5、 如权利要求1所述的清洗方法，其特征在于所述第二旋转的 转速在1000至1500rmp之间。
6、 如权利要求1所述的清洗方法，其特征在于从第一位置组向 晶片喷洒去离子水时，从所述晶片中心上方喷洒的去离子水的流量等于 从位于所述晶片中段上方喷洒的去离子水的流量。
7、 如权利要求1或6所述的清洗方法，其特征在于从第一位置 组向晶片喷洒去离子水时所述去离子水的总流量在1500至2500ml/min之间。
8、 如权利要求1所述的清洗方法，其特征在于从第二位置组向 晶片喷洒去离子水时，从位于所述晶片中段上方喷洒的去离子水的流量 与从所述晶片边缘内侧上方喷洒的去离子水的流量间的比值在2: 1至 4: 1之间。
9、 如权利要求1或8所述的清洗方法，其特征在于从第二位置 组向晶片喷洒去离子水时所述去离子水的总流量在1500至2500ml/min之间。
10、 如权利要求1所述的清洗方法，其特征在于所述从第二位置 组向晶片喷洒去离子水的持续时间在10秒至30秒之间。
11、 如权利要求1所述的清洗方法，其特征在于在停止所述第二 旋转之后，还进行了第三旋转，且所述第三旋转的转速高于所述第二旋 转的转速。
12、 如权利要求1所述的清洗方法，其特征在于在令晶片进行第 一旋转之前，还包括步骤对所述晶片进行显影操作。
全文摘要
本发明公开了一种晶片清洗方法，包括步骤令晶片进行第一旋转；从所述晶片中心上方及位于所述晶片中段上方的第一位置组向所述晶片喷洒去离子水；停止所述第一旋转；令所述晶片进行第二旋转；从位于所述晶片中段上方及所述晶片边缘内侧上方的第二位置组向所述晶片喷洒去离子水；停止去离子水的喷洒；停止所述第二旋转。采用本发明的清洗方法，扩大了去离子水对晶片进行直接冲洗的覆盖面，提高了清洗的力度，同时，也改善了晶片清洗的均匀性。
文档编号B08B3/10GK101391254SQ20071004621
公开日2009年3月25日 申请日期2007年9月17日 优先权日2007年9月17日
发明者刘志成, 王向东, 峰 高, 高俊涛 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司