專利名稱：單片式晶片清潔工藝的制作方法
技術領域：
本發明關于一種單片式晶片清潔工藝，尤指一種于一灰化反應槽內操作 的干式清潔工藝，其中該干式清潔工藝在晶片維持在頂起狀況下進行，用以 移除晶片表面的高分子物質微粒。
背景技術：
超大型集成電路(VLSI)、極大型集成電路(ULSI)或微機fe系統(MEMS) 的制作是利用一半導體基底，如硅晶片，并反復經歷數百道的薄膜沉積、氧 化、光刻、蝕刻與摻雜等不同工藝加以形成。在蝕刻反應的過程中，難免會 產生些副產物，例如高分子物質微粒，這些高分子物質微粒會粘附在晶片表 面，因此，在蝕刻工藝完成后，通常會進行一清潔工藝將該些高分子物質微 粒自晶片表面移除，確保所制作的MOS元件的電性表現，以利后續其他工 藝的施4亍。
請參考圖1，圖1為一習知半導體工藝的流程示意圖，該半導體工藝包 含一光刻工藝、 一蝕刻工藝、 一灰化工藝以及一濕式清潔工藝。如圖1所示， 習知半導體工藝通常包含下列步驟
步驟10:進行一光刻工藝，在一晶片表面的一薄膜上形成一光阻圖案；
步驟12:在一蝕刻反應槽內進行一蝕刻工藝，以該光阻圖案為硬掩模， 移除未被該光阻圖案遮蓋的該薄膜；
步驟14:進行一灰化工藝，在高溫環境下通入高溫氧氣到蝕刻反應槽中， 以移除該光阻圖案；
步驟16:進行一濕式清潔工藝，將晶片浸泡在至少一盛有清潔藥劑的清 潔溶液槽內，目的是要移除粘附在晶片表面(包括在晶面、晶背與晶邊上等 區域)的高分子物質^f鼓粒，然后再利用去離子水(DI water)沖洗晶片，完成晶 片的濕式清潔工藝。
上述步驟16的濕式清潔工藝為習知常用的清潔晶片的方法，然而由于 清潔溶液槽內的清潔藥劑濃度會隨著浸泡次數而改變，因此對于不同批次的
晶片而言，后一批次的晶片的清潔效果往往較前一批次的晶片的清潔效果來 的差，造成了工藝品質控制不易。對于小尺寸晶片而言，由于工藝線寬較寬 且元件集成度不高，因此利用濕式清潔工藝清潔晶片為 一 可接受的量產作 法。然而隨著12寸晶片廠的建構，由于工藝線寬不斷縮小且元件集成度不' 斷提升，必須以單片式方法進行清潔方能確保晶片的清潔效果。
承上所述，大尺寸晶片由于對工藝精密度的要求更為嚴格，因此必需采 取單片式方式進行清潔工藝方能確保清潔效果，然而若利用一般旋轉的濕式 清潔工藝清潔晶片，便會造成晶片的晶背與晶邊的上仍殘留有高分子物質
(polymer)或有機化合物(organic component)等微粒，不但洗潔效果不佳，而 且這些殘留的高分予物質微粒更是后續反應槽(chamber)的污染來源，嚴重影 響后續工藝品質與成品率。
近來，美國專利號第6，235，640號揭露了一種以干式清潔工藝清洗晶片 的方法，在同一蝕刻反應槽內，同時蝕刻以形成接觸洞并移除用于蝕刻工藝 的光阻圖案。請參考美國專利號第6,235,640號，Ebel在圖4中揭露了一種 蝕刻暨光阻灰化的工藝方法，包含以下步驟
步驟402:工藝開始；
步驟404:在一等離子體反應槽中進行一蝕刻主工藝，蝕穿一氧化層 (oxide layer)并停止于一石圭層(silicon layer);
步驟406:在同 一等離子體反應槽中通入包含碳氟化合物(fluorocarbon) 及氧氣之蝕刻氣體，以進行一軟式蝕刻(soft etch)和光阻剝除(stripping)工藝；
以及
步驟408:工藝結束。
另外請參考美國專利號第6,235,640號圖5, Ebel更進一步說明該光阻 剝除工藝的子步驟，包含
步驟500:工藝開始； .
步驟502:進行一重度轟擊(high bombardment)工藝；
步驟504:分離欲蝕刻的一基底(substrate)及承載該基底的吸盤；
步驟506:利用吸盤上的頂針(pin)頂起該基底；
步驟508:工藝結束。
如美國專利號第6,235,640號第4欄第45行至第5欄第9行的說明，在 蝕刻工藝中，將欲蝕刻的一基底置于一蝕刻反應槽的一晶片載具(carrier)上，
例如一靜電吸盤(electrostatic chuck);接著如第6欄第4-19行所述，在進行 光阻剝除時利用頂針頂起該基底，使得該基底自該靜電吸盤脫離，由于被頂 起的該基底與該靜電吸盤并未緊密接觸，此時該基底的溫度較頂起前來的 高，將可更有效率地進行光阻剝除工藝。
總結Ebd的工藝方法具有兩大特點。首先，該蝕刻和光阻剝除工藝是 于同一等離子體蝕刻反應槽中進行，且該基底置于一裝載有冷卻系統的晶片 載具上，例如一靜電吸盤，使得基底在蝕刻工藝中可以保持在低溫的狀態。 一般來說，進行蝕刻工藝的工藝溫度介于-20。C到60。C之間，以避免光阻圖 案在高溫環境下產生崩毀。其次，該光阻剝除工藝在該基底被頂起的狀態下 進行，因此與晶片載具分離的該基底可具有較高的溫度，更有利于光阻剝除 工藝的進行。

發明內容
因此本發明的一目的在于提供一種單片式晶片清潔工藝，是在一灰化反 應槽內操作，且在晶片被頂起且具有較低溫度的情況下，移除附著在晶片上
的高分子物質微粒。
為達上述目的，本發明提供一種單片式晶片清潔工藝，包含以下數個步 驟。首先，提供已蝕刻晶片(etched wafer),且該已蝕刻晶片的晶面包含有光 阻圖案，然后進行灰化工藝(ashing process),以去除該光阻圖案，最后頂起 (pin up)該蝕刻晶片以降低該已蝕刻晶片的溫度，并對該已蝕刻晶片進行干式 清潔工藝。
此外，本發明另提供一種單片式晶片清潔工藝，其包含以下步驟。首先， 提供已蝕刻晶片，且該已蝕刻晶片的晶面包含有光阻圖案，接著將該已蝕刻 晶片置于灰化反應槽內，并將該已蝕刻晶片置于該灰化反應槽內的熱墊板載 具上，然后進行灰化工藝，移除該光阻圖案，之后利用該熱墊板載具上的頂 針將該已蝕刻晶片頂起，保持該已蝕刻晶片在頂起狀況下，再進行干式清潔 工藝。 '
由于本發明的方法是于頂起已蝕刻晶片且已蝕刻晶片處于冷卻的狀況 下進行干式清潔工藝，因此可有效去除附著于已蝕刻晶片的晶背與晶邊的高 分子物質微粒，以維持已蝕刻晶片的潔凈度。
為讓本發明的上述目的、特征、和優點能更明顯易懂，下文特舉一較佳
實施方式，并配合所附圖式，作詳細說明如下。然而如下的較佳實施方式與 圖式僅供參考與說明用，并非用來對本發明加以限制者。


圖1為一習知半導體工藝的流程示意圖。
圖2-5是依據本發明的一較佳實施例所繪示的一干式清潔工藝的流程示
圖6為本發明另一較佳實施例利用干式清潔工藝清潔晶片的方法示意
主要元件符號說明
10、 12、 14、 16習知半導體工藝之力^呈步驟 40
42 灰化反應槽 44
46 薄膜圖案 48
50 高分子物質微粒 52
54 等離子體 56
58 原子團 60
已蝕刻晶片
熱墊板載具
光阻圖案
頂針
濾片
熱氧化保護層
具體實施例方式
請參考圖2-5,圖2-5是依據本發明的一較佳實施例所繪示的一干式清 潔工藝的流程示意圖。如圖2所示，首先將一完成蝕刻工藝的晶片(以下稱 已蝕刻晶片)40置于一灰化反應槽42的熱墊板載具(hot plate carrier)44上， 其中已蝕刻晶片40的晶面設有一薄膜圖案46與用以定義薄膜圖案46的一 光阻圖案48。灰化反應槽42的熱墊板載具44可對晶片40加熱，使得晶片 40的溫度維持在一定的范圍之內，之后將在后續的灰化工藝中，移除晶片 40晶面的光阻圖案48。可預見的是，已蝕刻晶片40表面殘留有許多蝕刻工 藝中無可避免的副產物，例如高分子物質微粒50附著在已蝕刻晶片40的晶 面、晶背與晶邊等區域上，已蝕刻晶片40表面因而遭受微粒污染。
如圖3所示，進行一灰化工藝，例如通入氧氣、聯胺(N2H》、臭氧等氣 體或利用氧-四氟化碳(02-CF4)等離子體、氮-氧(N2-02)等離子體，在150。C至 300°C的環境下，去除已蝕刻晶片40晶面的光阻圖案48。在本較佳實施例中， 灰化工藝的溫度將設定在250°C，線圈功率(RF power)為900瓦(Watt,以下
以W表示)及等離子體轟擊時間(RF time)則設定在20秒左右，灰化反應槽 42內的氣體壓力約為1.1托(Torr),氧氣及聯胺的流量分別為5000每分鐘標 準毫升(standard cubic centimeter per minute, 以下以 seem表示)以及 200sccm,在灰化工藝中，光阻圖案48將會被通入的該些等離子體所移除， 且灰化工藝的實施并不受限于本較佳實施例所述的反應參數。
如圖4所示，在灰化工藝完成后，利用熱墊板載具44的頂針52將已蝕 刻晶片40頂起，并在灰化反應槽42內原位(in-situ)進行一干式清潔工藝，例 如在灰化反應槽42內通入含氧氣或是含有聯胺的氣體，并施于一定的線圈 功率，以形成等離子體54,并進行該干式清潔工藝。
于本較佳實施例中，該干式清潔工藝的各項反應參數與前一步驟的灰化 工藝相同，其工藝溫度設定在25(TC,線圈功率為900 W，等離子體轟擊時 間則設定在20秒左右，灰化反應槽42內的氣體壓力約為1.1托，氧氣及聯 胺的流量分別為5000sccm表示以及200sccm,且該些反應參數可視需求調 整。等離子體54不僅可去除附著于已蝕刻晶片40的晶面上的高分子物質微 粒50，亦可有效去除附著于晶背與晶邊上的高分子物質微粒50。被頂起的 已蝕刻晶片40被頂針52頂起而自熱墊板載具40脫離，在干式清潔工藝中 被頂起的已蝕刻晶片40會逐漸降溫，其溫度會較在前一步灰化工藝時來的 更低。
除前述的優點外，在被頂起的已蝕刻晶片40背面將會開)成一熱氧化保 護層。如圖5所示，粘附于已蝕刻晶片40的晶面、晶背與晶邊的高分子物 質微粒50已被等離子體所移除。在已蝕刻晶片40被頂起的狀態下，已蝕刻 晶片40的晶背并未與熱墊板44完全接觸，因而暴露出來。在此情況下，在 干式清潔工藝進行的時候，已蝕刻晶片40的晶背會發生氧化，在已蝕刻晶 片40整個晶背上形成一熱氧化保護層60。相較于已蝕刻晶片40，熱氧化保 護層60具有較佳的抗堿性(alkali-resistant),因此可以保護已蝕刻晶片40的 晶背，免于遭受后續工藝中，例如濕式清潔工藝中所使用的堿性溶液的損害； 而且，完整而平滑的晶背可確保后續光刻工藝對準(alignment)的準確度。
上述的干式清潔工藝并不限以等離子體來清除高分子物質微粒50,其他 適用于移除高分子物質微粒50的方法都可適用于本發明。舉例來說，可通 入含有氧氣、臭氧或聯胺的氣體，而非前述實施例所用的等離子體，在高溫 下(例如在150。C到300。C的環境下)將黏附在晶面、晶背與晶邊的高分子物
質微粒50燃燒殆盡。此外，等離子體的主要成份包含帶電離子(charged ions)、 原子團(radicals)、分子及電子，因此在進行干式清潔工藝時時，亦可只選擇 其中的一部分來進行轟擊蝕刻晶片40,以便提高其清潔效率。
請參考圖6,圖6為本發明另一較佳實施例利用干式清潔工藝清潔晶片 的方法示意圖。為便于說明，圖6中與圖2-5相同的元件，將沿用圖2-5的 圖示符號。如圖6所示，與上述實施例不同之處在于，本實施例的作法是利 用原子團58轟擊已蝕刻晶片40,因此于進^f亍千式清潔工藝時于已蝕刻晶片 40的上方另設置有一濾片(filter)56,用以過濾等離子體54的其他成分而僅 容許等離子體54的原子團58通過，藉以清除附著于蝕刻晶片40的晶面、 晶背與晶邊上的高分子物質微粒50。
值得注意的是，進行千式清潔工藝的目的，是要在已蝕刻晶片被頂起時， 將粘著在晶面、晶背與晶邊上的高分子物質微粒移除。至于灰化工藝本身亦 為一干式工藝，用以去除蝕刻晶片晶面上的光阻圖案。然而，本發明的干式 清潔工藝亦可于一低壓艙內，在已蝕刻晶片于被頂起的狀況下，僅利用單一 等離子體工藝以同時去除光阻圖案與高分子物質微粒。除此之外，為確保已
蝕刻晶片的潔凈度，亦可視需要于本發明的干式清潔工藝結束后，再進行一 濕式清潔工藝，以進 一 步去除已蝕刻晶片之晶背與晶邊所殘留的少量高分子 物質微粒，由于此時已蝕刻晶片的表面僅可能殘留少量的高分子物質微粒， 因此并不致產生習知方法中清潔藥劑因與大量高分子物質微粒反應所導致 的濃度變化的問題。此外，在干式蝕刻工藝中將已蝕刻晶片頂起，除可略微 降低已蝕刻晶片的溫度外，亦可在已蝕刻晶片的晶背形成一熱氧化保護層以 保護晶背。
由于習知方法是利用濕式清潔工藝以清除高分子物質^:粒，其清潔能力 會隨著清潔藥劑的濃度變化而有所差異，因此對于講究精細度的大尺寸晶片 而言并非較佳的方法。相較于習知技術，本發明的方法由于是利用干式清潔 工藝，并于已蝕刻晶片于被頂起狀態下進行，因此可有效去除附著于已蝕刻 晶片的晶面、晶背與晶邊的高分子物質微粒，并維持穩定的清潔能力。與 Ebd所揭露的方法相比，Ebel的晶片被舉起后溫度會略為上升，而本發明在 灰化反應槽內進行干式蝕刻工藝時，被頂起的已蝕刻晶片的溫度反而較被頂 起前更低。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明權利要求所做的均等變 化與修飾，皆應屬本發明的涵蓋范圍。
權利要求
1.一種單片式晶片清潔工藝，其包含有提供一已蝕刻晶片，且該已蝕刻晶片的晶面包含有光阻圖案；進行灰化工藝，去除該光阻圖案；以及頂起該已蝕刻晶片以降低該已蝕刻晶片的溫度；并在該已蝕刻晶片冷卻時對被頂起的該已蝕刻晶片進行干式清潔工藝。
2. 如權利要求1所述的單片式晶片清潔工藝，其中該已蝕刻晶片于晶面、 晶背與晶邊上包含多個蝕刻后所產生的殘留高分子物質微粒。
3. 如權利要求2所述的單片式晶片清潔工藝，其中該干式清潔工藝用以 去除附著于該已蝕刻晶片的晶面、晶背與晶邊的該高分子物質微粒。
4. 如權利要求1所述的單片式晶片清潔工藝，其中該干式清潔工藝包含 氧氣等離子體工藝，其利用氧氣等離子體加以實施該干式清潔工藝。
5. 如權利要求4所述的單片式晶片清潔工藝，其中在該已蝕刻晶片被頂 起的狀態下，該氧氣等離子體工藝在該已蝕刻晶片背面形成氧化保護層。
6. 如權利要求4所述的單片式晶片清潔工藝，其中該氧氣等離子體包含 有氧氣的帶電離子、原子團、分子及電子。
7. 如權利要求6所述的單片式晶片清潔工藝，其中在進行該干式清潔工 藝時，利用設置于該已蝕刻晶片上方的濾片，以僅容許該氧氣等離子體的該 等原子團通過。
8. 如權利要求1所述的單片式晶片清潔工藝，其中該灰化工藝以及該干 式清潔工藝于同 一反應槽中原位進行。
9. 如權利要求8所述的單片式晶片清潔工藝，于該干式清潔工藝后，另 包含濕式清潔工藝。
10. 如權利要求1所述的單片式晶片清潔工藝，其中該已蝕刻晶片利用 一熱墊板載具的頂針將該蝕刻晶片頂起。
11. 一種單片式晶片清潔工藝，其包含有提供已蝕刻晶片，且該已蝕刻晶片的晶面包含有光阻圖案； 將該已蝕刻晶片置于灰化反應槽內，并將該已蝕刻晶片置于該灰化反應 槽內的熱墊板載具上；進行灰化工藝，移除該光阻圖案； 利用該熱墊板載具上的頂針將該已蝕刻晶片頂起；以及 在該已蝕刻晶片保持頂起狀態下，進行干式清潔工藝。
12. 如權利要求11所述的單片式晶片清潔工藝，其中該已蝕刻晶片的晶面、晶背與晶邊有多個高分子物質^L粒附著。
13. 如權利要求12所述分單片式晶片清潔工藝，其中該干式清潔工藝用以去除附著于該已蝕刻晶片的晶面、晶背與晶邊的該高分子物質微粒。
14. 如權利要求11所述的單片式晶片清潔工藝，其中該干式清潔工藝包 含氧氣等離子體工藝，其利用氧氣等離子體加以實施該干式清潔工藝。
15. 如權利要求14所述的單片式晶片清潔工藝，其中在該已蝕刻晶片被 頂起的狀態下，該氧氣等離子體工藝在該已蝕刻晶片背面形成氧化保護層。
16. 如權利要求14所述的單片式晶片清潔工藝，其中該氧氣等離子體包 含有氧氣的帶電離子、原子團、分子及電子。
17. 如權利要求16所述的單片式晶片清潔工藝，其中在進行該干式清潔 工藝時，利用設置于該已蝕刻晶片上方的濾片，以容許該氧氣等離子體的該 等原子團通過。
18. 如權利要求11所述的單片式晶片清潔工藝，其中該灰化工藝以及該 干式清潔工藝于同 一 反應槽中原位進行。
19. 如權利要求18所述的單片式晶片清潔工藝，在該干式清潔工藝后， 另包含濕式清潔工藝。
20. 如權利要求11所述的單片式晶片清潔工藝，其中利用該熱墊板載具 上的頂針將該蝕刻晶片頂起，使該已蝕刻晶片降溫。 '
全文摘要
一種單片式晶片清潔工藝，包含有下列步驟首先提供一已蝕刻晶片，該已蝕刻晶片的一晶面具有光阻圖案，接著進行灰化工藝以移除該光阻圖案，然后將該已蝕刻晶片頂起，使該已蝕刻晶片降溫，最后在該已蝕刻晶片保持頂起的狀態下，進行干式清潔工藝。
文檔編號H01L21/3065GK101369517SQ20071018491
公開日2009年2月18日 申請日期2007年10月29日 優先權日2007年8月13日
發明者廖琨垣 申請人:聯華電子股份有限公司