CN103624032B - 一种晶片的单片清洗方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种晶片的单片清洗方法，该方法包括：用极性气体分子对经过干蚀刻的晶片进行等离子体处理，增高晶片表面的极性，以将晶片的表面由疏水性转变为亲水性；以及对晶片进行湿法清洗。由于使用本发明的晶片的单片清洗方法，晶片能够被液体非常良好地覆盖，且晶片表面上的聚合物转变为短链聚合物，更容易被清除，使得大大增加了湿法清洗过程中的清洗效果，减小了清洗后晶片上的氟残留。本发明的清洗方法不需要在湿法清洗的液体中增加特殊化学制剂就能改变晶片表面的极性。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种晶片的单片清洗方法。
背景技术
晶片的清洗一直是半导体制造工艺中一道非常重要的工序。半导体晶片在历经诸如刻蚀、剥离和切割等复杂的制造工艺过程中，会产生如非常细的粉尘以及刻蚀、腐蚀残留物等污染物，这些污染物会沉淀或者飞溅到晶片上并覆盖焊盘。随着集成电路的缩小，伴随而来的焊盘尺寸的减小造成对焊盘污染的敏感性增加，焊盘污染可能造成较差的焊盘抗拉强度和交叉的接合强度均匀性，这都会对整个晶片的质量造成相当严重的影响，因此在晶片制作完成后，对齐进行清洗一遍出去晶片和焊盘表面的污染物是非常重要的一项工艺步骤。通常，可采用批量清洗或单片清洗的方法对晶片进行清洗。单片清洗的方法由于清洗效果优异、清洗操作时间短，而成为业界通常采用的清洗方法。
然而，人们发现，对于疏水性晶片来说，由于在湿法清洗中晶片与液体之间的接触角较大，与通常清洗多次的批量清洗相比，单片清洗的方法后晶片上的氟残留要多很多。这是由于晶片与液体之间较大的接触角导致了液体在清洗过程中，液体仅部分地覆盖晶片表面，从而未被液体所覆盖的表面上将导致氟残留。而这影响了晶片的单片清洗的效果。
因此，需要提供一种晶片的单片清洗方法，以解决上述问题。
发明内容
为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，提供了一种晶片的单片清洗方法，其包括：用极性气体分子对经过干蚀刻的晶片进行等离子体处理，增高晶片表面的极性，以将该晶片的表面由疏水性转变为亲水性；以及对该晶片进行湿法清洗。
优选地，该等离子体处理包括NH3等离子体处理。
优选地，进行该NH3等离子体处理时，NH3的流量为30-200sccm，环境压力为30-60mtorr，电源功率为600-1000W，偏压功率为0-50W。
优选地，进行该NH3等离子体处理的时间为10-20s。
优选地，在对晶片进行湿法清洗之后，还包括：对晶片进行表面极性恢复处理，降低晶片的极性，以将晶片的表面由亲水性转变回疏水性。
优选地，该表面极性恢复处理包括N2等离子体处理。
优选地，进行该N2等离子体处理时，N2的流量为30-200sccm，环境压力为20-60mtorr，电源功率为500-1000W，偏压功率为0-100W。
优选地，进行该N2等离子体处理的时间为10-20s。
优选地，该干蚀刻是在干蚀刻室或灰化室中进行的。
优选地，该干蚀刻包括以基于碳、氟的气体对晶片进行蚀刻。
本发明具有以下技术效果：
本发明的晶片的单片清洗方法中，在对经过干刻蚀的晶片进行湿法清洗之前，先极性气体分子对其进行等离子体处理，增高晶片表面的极性，以将晶片的表面由疏水性转变为亲水性。这样，相对于疏水性晶片的情况，在之后的湿法清洗过程中，由于晶片表面具有亲水性，晶片与液体之间的接触角变小，使得晶片被液体非常良好地覆盖。并且，使用极性气体分子对晶片进行的等离子体处理，可以将晶片表面上的例如含有碳和氟的具有低极性的长链聚合物转化为具有高极性的短链聚合物，在湿法清洗中，短链聚合物更容易被液体清除。
综上，由于使用本发明的晶片的单片清洗方法，晶片能够被液体非常良好地覆盖，且晶片表面上的聚合物转变为短链聚合物，更容易被清除，使得大大增加了湿法清洗过程中的清洗效果，减小了清洗后晶片上的氟残留。
另外，使用本发明的晶片的单片清洗方法，在湿法清洗之前，用极性气体分子对晶片进行等离子处理，使得不需要在湿法清洗的液体中增加特殊化学制剂就能改变晶片表面的极性。
在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
以下结合附图，详细说明本发明的优点和特征。
附图说明
本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施方式及其描述，用来解释本发明的原理。在附图中，
图1示出了根据本发明的第一实施例的晶片的单片清洗方法的流程示意图；
图2示出了根据本发明的第二实施例的晶片的单片清洗方法的流程示意图；
图3示出了根据本发明的第三实施例的晶片的单片清洗方法的流程示意图；
图4示出了根据本发明的第三实施例的晶片的单片清洗方法的各步骤中晶片表面变化的示意图。
具体实施方式
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
为了彻底了解本发明，将在下列的描述中提出详细的结构。显然，本发明的施行并不限定于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。
如图1所示，根据本发明的用极性气体分子对经过干蚀刻的晶片进行等离子体处理第一实施例的晶片的单片清洗方法包括以下步骤：
步骤S101：用极性气体分子对经过干蚀刻的晶片进行等离子体处理；
步骤S102：对晶片进行湿法清洗。
其中在步骤S101中，通过使用该极性气体分子进行等离子体处理，将晶片表面的极性增高，以将晶片的表面由疏水性转变为亲水性。可以理解，在步骤S102的湿法清洗过程中，由于晶片表面已经从步骤S101中获得了亲水性，晶片与液体之间的接触角变小，从而液体能非常良好地覆盖晶片表面；并且，使用极性气体分子对晶片进行的等离子体处理，可以将晶片表面上的例如含有碳和氟的具有低极性的长链聚合物转化为具有高极性的短链聚合物，而在步骤S102的湿法清洗中，短链聚合物更容易被液体清除。
从上文所述可以了解，在本实施例中，由于在步骤S101中，晶片能够被液体非常良好地覆盖，且晶片表面上的聚合物转变为短链聚合物，更容易被清除，使得大大增加了步骤S102的湿法清洗的清洗效果，减小了清洗后晶片上的氟残留。
另外，本实施例的清洗方法中，在步骤S101中用极性气体分子对晶片进行等离子处理，使得不需要在步骤S102的湿法清洗中的液体中增加特殊化学制剂就能改变晶片表面的极性。
步骤S101中的该极性气体分子可以为例如NH3、HBr等。优选地，本实施例中，步骤S101的等离子体处理可以包括NH3(氨气)等离子体处理。NH3分子为极性分子，易进行等离子体处理，成本相对较低且容易获得。此外，由于在清洗之前，晶片经过了干蚀刻处理，表面的键存在键断裂现象，晶片上的低K材料层会出现损伤，而使用NH3进行等离子体处理，可以对低K材料层上的微孔起到封孔的作用，从而修复低K材料层的损伤，提高晶片的质量。
优选地，在进行NH3等离子体处理时，NH3的流量为30-200sccm，环境压力为30-60mtorr，电源功率为600-1000W，偏压功率为0-50W。在此条件下进行步骤S101，晶片表面的极性增高及晶片表面上的聚合物向短链聚合物的转变效果最好，从而清洗效果最好。
更优选地，在上述条件下进行NH3等离子体处理的时间为10-20s。
如图2所示，在根据本发明的第二实施例中，步骤S201和步骤S202分别与第一实施例中的步骤S101和第一实施例中的步骤S102相同，在此不再赘述。不同的是，本实施例中，在步骤S202之后还进行步骤S203：对晶片进行表面极性恢复处理，降低晶片的极性，以将晶片的表面由亲水性转变回疏水性。
因为在步骤S201中，晶片的表面由疏水性转变为亲水性，使得低K材料层的吸水性增高，而这将导致低K材料层的K值增高，进而导致其RC延迟，所以在步骤S202的湿法清洗之后，继续进行步骤S203，将晶片的表面由疏水性转变回亲水性，则可以防止低K材料层的吸水，避免其K值增高及其RC延迟。
优选地，步骤S203中的对晶片进行的表面极性恢复处理通过对晶片表面进行N2等离子体处理，从而在晶片表面形成一疏水性保护膜。其在晶片表面形成防水保护层，从而不仅防止低K材料层吸水，还防止了晶片上的铜表面的氧化。另外，位于铜表面上的该保护膜在之后的半导体工艺中会在晶种层形成过程中通过使用氩气的溅射工艺而被移除，所以该保护膜不会对晶片的结构和功能造成影响。
当进行N2等离子体处理时，优选地，N2的流量为30-200sccm，环境压力为20-60mtorr，电源功率为500-1000W，偏压功率为0-100W。在此条件下进行步骤S203，形成的保护膜质量最好。
更优选地，在上述条件下进行N2等离子体处理的时间为10-20s。
此外，本发明所提到的晶片的单片清洗方法针对经过干蚀刻的晶片。优选地，该干蚀刻是在干蚀刻室或灰化室中进行的。并且优选地，该干蚀刻包括以基于碳、氟的气体对晶片进行蚀刻。
如图3所示，优选地，根据本发明的第三实施例的晶片的单片清洗方法包括以下步骤：
步骤S301：对经过干蚀刻的晶片进行NH3等离子体处理。
步骤S302：对晶片进行湿法清洗。
步骤S303：对晶片进行N2等离子体处理。
此外，步骤S301之前的步骤S300(以基于碳和氟的气体对晶片进行干蚀刻)意指本发明的清洗方法之前，晶片经历的干蚀刻工艺，并非包括在本发明的清洗方法中。
如图4所示，晶片4表面在经历上述步骤S300后，表面沉积了由碳和氟构成的长链聚合物，此时晶片4表面的基团是低极性的，晶片4具有疏水性表面41。之后，晶片4在经历上述步骤S301后，表面的聚合物转变为高极性的短链聚合物基团，不仅与液体的接触角变小而具有亲水性表面42，该亲水性表面42上的短链聚合物还容易清除，方便之后步骤S302的清洗。在步骤S302的湿法清洗之后，晶片4的表面仍是亲水性的，接触角较小。再经历上述步骤S303，通过对晶片4进行N2等离子体处理，在晶片4表面形成一层很薄的含氮疏水性保护膜43，以防止低K材料层的吸水，避免其K值增高及其RC延迟，同时防止晶片4上的铜表面的氧化。
本实施例中，步骤S301中NH3的流量为30-200sccm，环境压力为30-60mtorr，电源功率为600-1000W，偏压功率为0-50W，处理时间为10-20s；步骤S303中N2的流量为30-200sccm，环境压力为20-60mtorr，电源功率为500-1000W，偏压功率为0-100W，处理的时间为10-20s。
本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。
Claims (9)
1.一种晶片的单片清洗方法，其特征在于，包括：
用极性气体分子对经过干蚀刻的晶片进行等离子体处理，增高所述晶片表面的极性，以将所述晶片的表面由疏水性转变为亲水性；以及
对所述晶片进行湿法清洗；
在对所述晶片进行湿法清洗之后，还包括：对所述晶片进行表面极性恢复处理，降低所述晶片的极性，以将所述晶片的表面由亲水性转变回疏水性。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述等离子体处理包括NH3等离子体处理。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，进行所述NH3等离子体处理时，所述NH3的流量为30-200sccm，环境压力为30-60mtorr，电源功率为600-1000W，偏压功率为0-50W。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，进行所述NH3等离子体处理的时间为10-20s。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述表面极性恢复处理包括N2等离子体处理。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，进行所述N2等离子体处理时，所述N2的流量为30-200sccm，环境压力为20-60mtorr，电源功率为500-1000W，偏压功率为0-100W。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，进行所述N2等离子体处理的时间为10-20s。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述干蚀刻是在干蚀刻室或灰化室中进行的。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述干蚀刻包括以基于碳、氟的气体对晶片进行蚀刻。
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