专利名称：化学机械研磨后清洗方法以及化学机械研磨方法
技术领域：
本发明涉及半导体制造方法，更具体地说，本发明涉及一种化学机械研磨后清洗方法、以及采用了该化学机械研磨后清洗方法的化学机械研磨方法。
背景技术：
对于闪存产品，源极多晶硅会在化学机械研磨之后形成自然氧化层。随后可执行源极多晶硅的回蚀，该步骤对多晶硅和氧化物具有高选择性，具体地说大约是30 I。即使少量的自然氧化层变化，也会极大地影响多晶硅的回蚀量，从而造成关键尺寸的偏差。一般，在室温下的空气中，闪存多晶硅表面上的自然氧化层的生成非常迅速，很容易达到饱和，且很均匀。但是，当闪存的多晶硅表面被基于有机物的污染物(灰尘，沾污颗粒等)污染时，自然氧化层生长处理将收到极大的影响。所以，源极多晶硅的化学机械研磨后清洗过程是源极多晶硅的回蚀关键尺寸控制的关键。在现有技术中，化学机械研磨后清洗方法采用“兆声波清洗(Megasonic) ”与“PVA(多孔状高聚物，聚乙烯醇)刷洗”的组合。其中，兆声波清洗是由兆声波发生器发出的高频振荡信号，通过换能器转换成高频机械振荡而传播到介质，清洗溶剂中兆声波在清洗液中疏密相间的向前辐射，使液体流动而产生数以万计的微小气泡，存在于液体中的微小气泡(空化核)在声场的作用下振动，当声压达到一定值时，气泡迅速增长，然后突然闭合，在气泡闭合时产生冲击波，在其周围产生上千个大气压力，破坏不溶性污物而使它们分散于清洗液中。具体地说，兆声波清洗的机理是由高能(例如850kHz)频振效应并结合化学清洗剂的化学反应对晶圆片进行清洗。在清洗时由换能器发出波长约为I. 5 μ m频率约为O. 8MHz的高能声波。溶液分子在这种声波的推动下做加速运动，最大瞬时速度可达到30cm/s。因此，以高速的流体波连续冲击晶片表面，使抛光片表面附着的污染物和细小微粒被强制除去并进入到清洗液中。兆声波清洗抛光片可去掉晶片表面上小于O. 2 μ m的粒子，起到超声波起不到的作用。这种方法能同时起到机械擦片和化学清洗两种方法的作用。另一方面，PVA刷洗首先利用NH4OH来清洗晶圆(NH4OH同时对SIO2具备一定的腐蚀性)，碱性的化学剂可以使沾污粒子与晶圆表面产生相斥的电性从而减小沾污粒子的附着力；此后，PVA刷洗通过刷子与晶圆的物理接触进行刷洗，从而清除晶圆上面的沾污粒子。如图I所示，在上述PVA刷洗过程中，在将NH4OH喷射在晶圆I上进行清洗的同时用刷子2刷晶圆1，因为化学和物理过程同时作用在晶圆I表面时对SIO2的去处速率比单纯用化学或物理过程要快得多；而刷子2作用在晶圆I表面的各个半径位置的相对线速度是不同的，中间慢，边缘快，所以物理过程作用在晶圆I表面是不均匀的，这种方法会造成晶圆I表面的自然氧化层的厚度不均匀，从而影响后续回蚀过程的均匀性变差。在NH4OH浸润和PVA刷子清洗前的氧化层是前道SCl和兆声清洗步骤中生成的(约为几个至几十埃的厚度)，一旦自然氧化层被NH4OH浸润和PVA刷子清洗部分的去除(边缘处更易被去除)，新鲜的多晶硅表面会很快被后续的PVA刷子污染而覆盖一层有机物，从而影响多晶硅在空气中的自然氧化层的生长，并进一步影响后续的回蚀制程的刻蚀量而影响关键尺寸的均匀性(晶圆中间关键尺寸CD大，边缘关键尺寸CD小)。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在上述缺陷，提供一种能够保持晶圆表面的自然氧化层的厚度均匀性从而保护后续回蚀过程的均匀性的化学机械研磨后 清洗方法、以及采用了该化学机械研磨后清洗方法的化学机械研磨方法。根据本发明的第一方面，提供了一种化学机械研磨后清洗方法，其包括PVA刷洗步骤，所述PVA刷洗步骤包括首先，利用NH4OH浸润冲洗晶圆表面；随后，停止NH4OH对晶圆的浸润冲洗；此后，使用刷子刷晶圆表面。 优选地，在上述化学机械研磨后清洗方法中，利用NH4OH浸润冲洗晶圆表面可包括将NH4OH喷射在晶圆表面。优选地，在上述化学机械研磨后清洗方法中，利用NH4OH浸润冲洗晶圆表面包括将晶圆浸泡在NH4OH溶液中。优选地，在上述化学机械研磨后清洗方法中，所述化学机械研磨后清洗方法采用了兆声波清洗步骤与PVA刷洗步骤的结合。优选地，所述化学机械研磨后清洗方法用于MOS晶体管的源极多晶硅的化学机械研磨后清洗。根据本发明的第二方面，提供了一种化学机械研磨后清洗方法，其特征在于采用了根据本发明第一方面所述的化学机械研磨后清洗方法。本发明先在用NH4OH浸润冲洗晶圆表面，待此步骤结束后再使用刷子刷晶圆，这样化学作用和物理作用分离的方法既达到了相同的清洗效果又不会对多晶硅表面已经形成的自然氧化层产生破坏，从而保证了较好的自然氧化层的均匀度，避免了对下一步的回蚀制程的不均匀性的影响。
结合附图，并通过参考下面的详细描述，将会更容易地对本发明有更完整的理解并且更容易地理解其伴随的优点和特征，其中图I示意性地示出了根据现有技术的PVA刷洗过程。图2示意性地示出了根据本发明实施例的PVA刷洗过程的流程图。需要说明的是，附图用于说明本发明，而非限制本发明。注意，表示结构的附图可能并非按比例绘制。并且，附图中，相同或者类似的元件标有相同或者类似的标号。
具体实施例方式为了使本发明的内容更加清楚和易懂，下面结合具体实施例和附图对本发明的内容进行详细描述。根据本发明实施例的化学机械研磨后清洗方法包括一种新颖的PVA刷洗步骤。
图2示意性地示出了根据本发明实施例的PVA刷洗过程的流程图。如图2所示，在根据本发明实施例的PVA刷洗步骤中，与现有技术中的在将NH4OH喷射在晶圆I上进行清洗的同时用刷子2刷晶圆I不同的是，本发明实施例将喷射NH4OH的步骤和用刷子2刷晶圆I的步骤完全分开。S卩，如图2所示，根据本发明的实施例，在PVA刷洗过程中，首先在步骤SI中利用NH4OH浸润冲洗晶圆表面。该步骤SI中，碱性的化学剂NH4OH可以使沾污粒子与晶圆表面产生相斥的电性从而减小沾污粒子的附着力。因此，可以看出的是，这个步骤SI是一个化学作用的过程。优选地，利用NH4OH浸润冲洗晶圆表面的步骤可通过将NH4OH喷射在晶圆表面的过程来实现，即利用NH4OH浸润冲洗晶圆表面可包括将NH4OH喷射在晶圆表面。但是，本领域普通技术人员可以理解的是，在本发明的另一实施例中，利用NH4OH浸润冲洗晶圆表面的步骤也可以通过将晶圆浸泡在NH4OH溶液中来实现。随后，在步骤S2中停止NH4OH对晶圆的浸润冲洗。最后，在步骤S3中，使用刷子刷晶圆表面；其中，通过刷子与晶圆的物理接触进行刷洗，从而清除晶圆上面的沾污粒子。可以看出的是，这是步骤S3是一个物理作用的过程。因此，本发明实施例的上述化学机械研磨后清洗方法先在用NH4OH浸润冲洗晶圆表面(非常均匀)，待此步骤结束后再使用刷子刷晶圆，这样化学作用和物理作用分离的方法即达到了相同的清洗效果又不会对多晶硅表面已经形成的自然氧化层产生破坏，从而保证了较好的自然氧化层的均匀度，避免了对下一步的回蚀制程的不均匀性的影响。上述化学机械研磨后清洗方法尤其适合于用于MOS晶体管的源极多晶硅的化学机械研磨后清洗。优选地，在本发明的化学机械研磨后清洗方法的一个优选实施例中，所述化学机械研磨后清洗方法采用了兆声波清洗步骤与PVA刷洗步骤的结合。即，本发明的化学机械研磨后清洗方法除了 PVA刷洗步骤之外，还执行兆声波清洗步骤。根据本发明的另一实施例，本发明还涉及采用了上述化学机械研磨后清洗方法的化学机械研磨方法。可以理解的是，虽然本发明 已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
权利要求
1.一种化学机械研磨后清洗方法，其特征在于包括PVA刷洗步骤，所述PVA刷洗步骤包括首先，利用NH4OH浸润冲洗晶圆表面；随后，停止NH4OH对晶圆的浸润冲洗；此后，使用刷子刷晶圆表面。
2.根据权利要求I所述的化学机械研磨后清洗方法，其特征在于，利用NH4OH浸润冲洗晶圆表面包括将NH4OH喷射在晶圆表面。
3.根据权利要求I或2所述的化学机械研磨后清洗方法，其特征在于，利用NH4OH浸润冲洗晶圆表面包括将晶圆浸泡在NH4OH溶液中。
4.根据权利要求I或2所述的化学机械研磨后清洗方法，其特征在于，所述化学机械研磨后清洗方法用于MOS晶体管的源极多晶硅的化学机械研磨后清洗。
5.根据权利要求I或2所述的化学机械研磨后清洗方法，其特征在于，所述化学机械研磨后清洗方法采用了兆声波清洗步骤与PVA刷洗步骤的结合。
6.一种化学机械研磨后清洗方法，其特征在于采用了根据权利要求I和2所述的化学机械研磨后清洗方法。
全文摘要
本发明提供了一种多晶硅化学机械研磨后清洗方法以及化学机械研磨方法。根据本发明的化学机械研磨后清洗方法包括包括PVA刷洗步骤，所述PVA刷洗步骤包括首先，利用NH4OH浸润冲洗晶圆表面；随后，停止NH4OH对晶圆的浸润冲洗；此后，使用刷子刷晶圆表面。本发明先在用NH4OH浸润冲洗晶圆表面，待此步骤结束后再使用刷子刷晶圆，这样化学作用和物理作用分离的方法既达到了相同的清洗效果又不会对多晶硅表面已经形成的自然氧化层产生破坏，从而保证了较好的自然氧化层的均匀度，避免了对下一步的回蚀制程的不均匀性的影响。
文档编号H01L21/02GK102626704SQ20121009392
公开日2012年8月8日 申请日期2012年3月31日 优先权日2012年3月31日
发明者李儒兴, 李志国 申请人:上海宏力半导体制造有限公司