移除晶片上的顆粒的方法

2024-01-19 03:22:15 3

專利名稱：移除晶片上的顆粒的方法
技術領域：
本發明涉及一種半導體元件的工藝方法，且特別涉及一種移除晶片上的 顆粒的方法。
背景技術：
在進行半導體工藝時，通常會有各種顆粒(particle or defect)沉降在晶片 表面上。沉降在晶片表面上的顆粒將可能導致元件無法運作，造成成品率上 的問題。因此，去除沉降在晶片表面上的顆粒一直是值得重視的問題。舉例 來說，在65納米以下的工藝中，為能降低接觸電阻，提升熱穩定性，改善 漏電流與缺陷問題，在矽化鎳中通常會加入鉑。然而，目前在進行自動對準 矽化工藝之後去除未反應的鎳柏金屬後，在晶片的表面上仍殘留有許多的顆 粒。由於去除未反應的鎳鉑金屬後的最終清洗程序是在溼法清洗站(wet station)中以批式旋轉(batch spin)的方式利用固定的轉數一次處理25至50片 的晶片，因此，其所能去除顆粒的能力非常有限且會有不均勻的問題，其移 除顆粒的效果不佳。

發明內容
本發明就是在提供一種方法，其可以有效移除晶片上的顆粒，減少顆粒 的數目，增加工藝的成品率。
本發明提出 一 種移除晶片上的顆粒的方法，用於矽化金屬工藝的移除未 反應的金屬層步驟之後的晶片。此方法包括進行至少兩個階段中間清洗程 序，各階段中間清洗程序包括先進行高速旋轉晶片的步驟，再進行低速旋轉 晶片的步驟。
依照本發明實施例所述，上述的移除晶片上的顆粒的方法中，同一個階 段的中間清洗程序中的高速旋轉晶片的步驟以及低速旋轉晶片的步驟中的 馬達旋轉的方向相同。
依照本發明實施例所述，上述的移除晶片上的顆粒的方法中，相鄰兩階段的中間清洗程序的馬達旋轉的方向不同。
依照本發明實施例所述，上述的移除晶片上的顆粒的方法中，高速旋轉
晶片的步驟的晶片旋轉的速率為100至300rpm。
依照本發明實施例所述，上述的移除晶片上的顆粒的方法中，低速旋轉 晶片的步驟的晶片旋轉的速率為20至100rpm。
依照本發明實施例所述，上述的移除晶片上的顆粒的方法中，進行高速 旋轉晶片的步驟的時間為5秒至30秒。
依照本發明實施例所述，上述的移除晶片上的顆粒的方法中，進行低速 旋轉晶片的步驟的時間為5秒至30秒。
依照本發明實施例所述，上述的移除晶片上的顆粒的方法中，高速旋轉 晶片的步驟的轉速是低速旋轉晶片的步驟的轉速的3倍至10倍。
依照本發明實施例所述，上述的移除晶片上的顆粒的方法中，低速旋轉 晶片的步驟包括第一低速旋轉晶片的步驟與第二低速旋轉晶片的步驟，其中 第二低速旋轉晶片的步驟的轉速低於第一低速旋轉晶片的步驟者。
依照本發明實施例所述，上述的移除晶片上的顆粒的方法中，第一低速 旋轉晶片的步驟的轉速是第二低速旋轉晶片的步驟的轉速的2倍至5倍。
依照本發明實施例所述，上述的移除晶片上的顆粒的方法中，進行高速 旋轉晶片的步驟之前還包括進行初始設定旋轉晶片的步驟。
依照本發明實施例所述，上述的移除晶片上的顆粒的方法中，是以35rpm
的加速度達到進行高速旋轉晶片的步驟的轉速。
依照本發明實施例所述，上述的移除晶片上的顆粒的方法中，是以3 Orpm
的速度降低到進行低速旋轉晶片的步驟的轉速。
依照本發明實施例所述，上述的移除晶片上的顆粒的方法中，各階段中 至少有 一 階段所通入的清洗液包括去離子水。
依照本發明實施例所述，上述的移除晶片上的顆粒的方法中，各階段中 至少有一階段是先在腔室側邊噴灑熱去離子水並在清洗腔室中心噴灑冷去 離子水，再於清洗腔室側邊與清洗腔室中心同時噴灑熱去離子水。
依照本發明實施例所述，上述的移除晶片上的顆粒的方法中，熱去離子 水的溫度為攝氏50度至100度。
依照本發明實施例所述，上述的移除晶片上的顆粒的方法中，冷去離子 水的溫度為室溫。依照本發明實施例所述，上述的移除晶片上的顆粒的方法中，各階段中 至少有 一 階段所通入的清洗液包括化學品。
依照本發明實施例所述，上述的移除晶片上的顆粒的方法中，在進行各 階段中間清洗程序時還同時進行超聲波振蕩。
依照本發明實施例所述，上述的移除晶片上的顆粒的方法還包括最終清 洗程序。
依照本發明實施例所述，上述的移除晶片上的顆粒的方法中，最終清洗
程序是通入攝氏50度至IOO度的去離子水清洗。
依照本發明實施例所述，上述的移除晶片上的顆粒的方法中，至少兩個 階段中間清洗程序是在溼法洗滌站中進行。
依照本發明實施例所述，上述的移除晶片上的顆粒的方法中，多階段中 間清洗程序與該最終清洗程序可以在溼法洗滌站中採用批式或是單片式旋 轉法來施行的。
本發明的方法可以有效移除晶片上的顆粒，減少顆粒的數目，增加工藝 的成品率。
為讓本發明的上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉優 選實施例，並配合附圖，作詳細說明如下。


圖1是依據本發明實施例所繪示的移除晶片上的顆粒的方法的流程圖。 圖2是依據本發明實施例所繪示的多階段中間清洗步驟的實施示意圖。 附圖標記說明
10、 20:步驟 100、 200、 300、 400:階段
102:初始設定步驟 104:高速旋轉晶片步驟
106、 106a、 106b:低速旋轉晶片步驟
具體實施例方式
本發明的移除顆粒的方法，用於矽化金屬工藝的移除未反應的金屬層步 驟之後的晶片，或最終矽化物生成後尚有前層殘留氧化物的晶片。例如已形 成鎳鉑合金層以及氮化鈦阻擋層的晶片，在進行第一次退火工藝形成矽化鎳 鉑合金層之後，先移除氮化鈦層，再移除未反應的鎳鉑合金層之後，尚未進行第二次退火工藝之前，或進行第二次退火工藝之後，可進行本發明的清洗 工藝，以移除晶片上的顆粒，例如是金屬顆粒或是氧化物顆粒等，以提升工 藝的成品率。此外，本發明的移除顆粒的方法，也用於化學氣相沉積工藝之 後去除工藝在晶片上所引的發顆粒。
圖1是依據本發明實施例所繪示的移除晶片上的顆粒的方法的流程圖。 圖2是依據本發明實施例所繪示的多階^R中間清洗步驟的實施示意圖。 請參照圖1，本實施例的移除顆粒的方法包括先進行多階段中間清洗程
序(intermediate rinse process) 10， 再進行最終清洗程序(final rinse process) 12。 多階段中間清洗程序10與最終清洗程序20可以在溼法洗滌站(wet station) 中採用批式(batch)或是單片式(single wafer)旋轉法(spin method)來施行的。
請參照圖1與2,多階段中間清洗程序10的階段例如是2階段至-10階 段，或4見實際的需要而定。在本實施例中，以4個階段，100、 200、 300、 400舉例說明的，但並不以此為限。各中間清洗階段100、 200、 300、 400 包括先進行高速旋轉晶片的步驟104,再進行低速旋轉晶片的步驟106。高 速旋轉晶片的步驟104可提供機械力以移除顆粒；低速旋轉晶片的步驟106 則可提供化學勢能(chemical potential force)來分開顆粒與晶片。
高速旋轉晶片的步驟104的晶片旋轉的速率為100至300rpm，進行的 時間為5秒至30秒。低速旋轉晶片的步驟106的晶片旋轉的速率為20至 lOOrpm，進行的時間為5秒至30秒。高速旋轉晶片的步驟104的轉速是低 速旋轉晶片的步驟106的轉速的3倍至10倍，或高速旋轉晶片的步驟104 的轉速與低速旋轉晶片的步驟106的轉速的差為60至280rpm。在一實施例 中，低速旋轉晶片的步驟106包括第一低速旋轉晶片的步驟106a與第二低 速旋轉晶片的步驟106b，或更多步驟。第二低速旋轉晶片的步驟106b的轉 速低於第一低速旋轉晶片的步驟106a的轉速。第一低速旋轉該晶片的步驟 106a的轉速是第二低速旋轉該晶片的步驟106b的轉速的2倍至5倍，或第 一低速旋轉晶片的步驟106a的轉速與第二低速旋轉晶片的步驟106b的轉速 的差為30至80rpm。
通常，在進行高速旋轉晶片的步驟104之前會先進行初始設定旋轉晶片 的步驟102,以使晶片先達到一定的轉速。在一實施例中，初始設定旋轉晶 片的步驟102的晶片轉速為120rpm,時間為5秒；高速旋轉晶片的步驟104 的晶片轉速為300rpm，時間為10秒；第一低速旋轉晶片的步驟106a的晶片轉速為60rpm，時間為15秒；第二低速旋轉晶片的步驟106a的晶片轉速 為20rpm，時間為10秒。在一實施例中，是以20至50 rpm例如是35rpm 的加速度自初始設定旋轉晶片的步驟102達到進行高速旋轉晶片的步驟104 的轉速，再以20至40 rpm例如是30rpm的速度由高速旋轉晶片的步驟104 的轉速達到進行低速旋轉晶片的步驟106a的轉速。
中間清洗程序IO之中任一階段IOO、 200、 300、 400的清洗時間為1至 60分鐘例如是IO分鐘。在一實施例中，中間清洗程序IO之中任一階段100、 200、 300、 400包括三個步驟第一步驟的晶片轉速為300rpm;進行的時間 為3分鐘，之後，進行第二步驟，減速到180rpm，進行的時間為3分鐘， 其後，進行第三步驟，減速到60rpm,進行的時間為4分鐘。
在此實施例中，是以各中間清洗階段100、 200、 300、 400中的各步驟 102、 104、 106施行的轉速與時間均相同來表示的。然而，本發明並不以此 為限。在各中間清洗階段100、 200、 300、 400中的各步驟102、 104、 106 施行的轉速與時間可以相同或相異。
在本實施例中，在同一個中間清洗階段如100、 200、 300或400中的各 步驟102、 104、 106裡，用以控制晶片旋轉的馬達的旋轉方向相同，以使各 步驟102、 104、 106裡的晶片沿同一方向旋轉，例如是順時針旋轉或是逆時 針旋轉；但在相鄰兩階段如階段100和200,或階段200和300中用以控制 晶片旋轉的馬達旋轉的方向相異。例如在階段100的各步驟中，馬達為正向 旋轉，各步驟102、 104、 106裡的晶片順時針旋轉；在階段200的各步驟中， 馬達為反向旋轉，各步驟102、 104、 106裡的晶片逆時針旋轉；在階段300 的各步驟中，馬達為正向旋轉，各步驟102、 104、 106裡的晶片順時針旋轉； 在階段400的各步驟中，馬達為反向旋轉，各步驟102、 104、 106裡的晶片 逆時針旋轉。
在進行各中間清洗階段100、 200、 300或400時，所提供的清洗液可以 是化學品或是去離子水。在一實施例中，是在前階段例如是中間清洗階段100 和200中通入化學品作為清洗液；再於後階段如中間清洗階段300和400中 通入去離子水作為清洗液。在另一實施例中，是在全部的中間清洗階段100、 200、 300、 400使用去離子水作為清洗液。化學品例如是氨水和雙氧水的混 合液(APM, NH4ON:H202:H20)。去離子水包括冷去離子水以及熱去離子水。 冷去離子水的溫度例如是室溫。熱去離子水是指高於室溫的去離子水，例如是攝氏50度至100度。清洗液除了可以自清洗腔室的中心的處噴灑之外， 還可由腔室側邊噴灑的。在一實施例中，以去離子作為清洗液時，是先在腔 室的中心處噴灑冷去離子水並在腔室側邊(side bowl)處噴灑熱去離子水，以 防止顆粒在腔室側邊處遇冷而沉降(condensation)的問題，之後，再於腔室中 心與腔室側邊同時噴灑熱去離子水，以提升移除顆粒的均勻度、移除率與效 率。
在一實施例中，在進行各階段中間清洗程序10時的各步驟102、 104、 106或選#^生在步驟102、 104、 106中的其中一個或兩個步驟中在還同時進 行振蕩，例如是超聲波振蕩，以提升顆粒的移除率或效率。
在進行多階段中間清洗程序IO之後，也可以進行最終清洗程序20。最 終清洗程序20可以使用熱去離子水清洗，以提升顆粒的移除率或效率。熱 去離子水的溫度為攝氏50度至100度。
本發明在進行中間多階段清洗步驟時，使用低轉速可使得所通入的清洗 液體在晶片的表面上形成較厚的液體膜層，在一實施例中，例如是低轉速為 20rpm，液體膜層厚度為IOO微米，使殘留在晶片上的顆粒通過表面張力浮 到液體膜的上表面；使用高轉速則可將晶片上的顆粒甩出。此外，在相鄰兩 階段清洗步驟中，晶片的旋轉方向不同則有助於殘留的顆粒脫離晶片表面。
另一方面，在進行最終清洗程序時使用熱去離子水，則可避免顆粒沉降 在晶片上或清洗腔室的壁面上，提升顆粒的移除率或效率。
綜合以上所述，本發明可以以極低的成本有效率地減少晶片上的顆粒數 目，提升工藝的成品率。
雖然本發明已以優選實施例披露如上，然其並非用以限定本發明，本領 域技術人員在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，因 此本發明的保護範圍當視後附的權利要求所界定的為準。
權利要求
1. 一種移除晶片上的顆粒的方法，用於矽化金屬工藝的移除未反應的金屬層步驟之後的晶片，包括進行至少兩個階段中間清洗程序，各階段中間清洗程序包括先進行高速旋轉晶片的步驟，再進行低速旋轉晶片的步驟。
2. 如權利要求1所述的移除晶片上的顆粒的方法，其中同一個階段的中 間清洗程序中的該高速旋轉晶片的步驟以及該低速旋轉晶片的步驟中的馬 達旋轉的方向相同。
3. 如權利要求1所述的移除晶片上的顆粒的方法，其中相鄰兩階段的中 間清洗程序的馬達旋轉的方向不同。
4. 如權利要求1所述的移除晶片上的顆粒的方法，其中該高速旋轉晶片 的步驟的該晶片旋轉的速率為100至300rpm。
5. 如權利要求1所述的移除晶片上的顆粒的方法，其中該低速旋轉晶片 的步驟的該晶片旋轉的速率為20至100rpm。
6. 如權利要求1所述的移除晶片上的顆粒的方法，其中進行該高速旋轉 晶片的步驟的時間為5秒至30秒。
7. 如權利要求1所述的移除晶片上的顆粒的方法，其中進行該低速旋轉 晶片的步驟的時間為5秒至30秒。
8. 如權利要求1所述的移除晶片上的顆粒的方法，其中該高速旋轉晶片 的步驟的轉速是該低速旋轉晶片的步驟的轉速的3倍至10倍。
9. 如權利要求1所述的移除晶片上的顆粒的方法，其中該低速旋轉晶片 的步驟包括第一低速旋轉晶片的步驟與第二低速旋轉晶片的步驟，其中該第 二低速旋轉晶片的步驟的轉速低於該第一低速旋轉晶片的步驟者。
10. 如權利要求1所述的移除晶片上的顆粒的方法，其中該第一低速 旋轉該晶片的步驟的轉速是該第二低速旋轉該晶片的步驟的轉速的2倍至5 倍。
11. 如權利要求1所述的移除晶片上的顆粒的方法，其中進行高速旋 轉晶片的步驟之前還包括進行初始設定旋轉晶片的步驟。
12. 如權利要求1所述的移除晶片上的顆粒的方法，其中是以20至 50rpm的加速度達到進行該高速旋轉晶片的步驟的轉速。
13. 如權利要求1所述的移除晶片上的顆粒的方法，其中是以20至 40rpm的速度降低到進行該低速旋轉晶片的步驟的轉速。
14. 如權利要求1所述的移除晶片上的顆粒的方法，其中各階段中至 少有 一 階段所通入的清洗液包括去離子水。
15. 如權利要求1所述的移除晶片上的顆粒的方法，其中各階段中至 少有一階段是先在腔室側邊噴灑熱去離子水並在清洗腔室中心噴灑冷去離子水，再於清洗腔室側邊與清洗腔室中心同時噴灑熱去離子水。
16. 如權利要求15所述的移除晶片上的顆粒的方法，其中該熱去離子 水的溫度為攝氏50度至100度。
17. 如權利要求15所述的移除晶片上的顆粒的方法，其中該冷去離子 水的溫度為室溫。
18. 如權利要求1所述的移除晶片上的顆粒的方法，其中各階段中至 少有 一 階段所通入的清洗液包括化學品。
19. 如權利要求1所述的移除晶片上的顆粒的方法，其中在進行各階 段中間清洗程序時還同時進行超聲波振蕩。
20. 如權利要求1所述的移除晶片上的顆粒的方法，還包括最終清洗 程序。
21. 如權利要求20所述的移除晶片上的顆粒的方法，其中最終清洗程 序是通入攝氏50度至IOO度的去離子水清洗。
22. 如權利要求1所述的移除晶片上的顆粒的方法，其中至少兩個階 段中間清洗程序是在溼法洗滌站中進行。
23. 如權利要求20所述的移除晶片上的顆粒的方法，其中該多階段中 間清洗程序與該最終清洗程序可以在溼法洗滌站中採用批式或是單片式旋 專爭法來施4亍的。
全文摘要
本發明公開了一種移除晶片上的顆粒的方法，用於矽化金屬工藝的移除未反應的金屬層步驟之後或最終矽化物生成後尚有前層殘留氧化物的晶片，也可用於去除化學氣相沉積工藝之後引發顆粒的晶片。此方法包括進行至少兩個階段中間清洗程序，各階段中間清洗程序包括先進行高速旋轉晶片的步驟，再進行低速旋轉晶片的步驟。
文檔編號H01L21/67GK101419903SQ200710167138
公開日2009年4月29日 申請日期2007年10月24日 優先權日2007年10月24日
發明者何念葶, 劉安淇, 謝朝景, 賴國智, 陳意維, 黃寶增 申請人:聯華電子股份有限公司