CN111069115A - 一种cmp后清洗方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一实施方式提供了一种CMP后清洗方法，包括将PVA清洗刷在浸泡液中进行浸泡处理；以及使用浸泡后的PVA清洗刷对晶片进行清洗；其中，所述浸泡液为四甲基氢氧化铵和NH3·H2O的混合溶液。本发明一实施方式的方法，通过浸泡液对PVA清洗刷进行处理，可使PVA清洗刷表面的ζ‑电位为负，而污染物颗粒表面也带负电，电性相反可以避免颗粒物粘附在清洗刷表面对晶片造成二次污染。
Description
技术领域
本发明涉及化学机械研磨(CMP)后的清洗，具体为一种CMP后清洗方法。
背景技术
晶片制造中，随着图形尺寸的缩小和堆叠层数的增加，越先进的工艺就需要更多的CMP步骤。但CMP由于用到研磨液等耗材，研磨结束后往往会有纳米级的颗粒和残留黏附在晶片表面，这些污染物需在晶片进入下一步制造工艺前移除掉，以避免对后续工艺产生不利影响。
目前，被业界广泛接受的方法是在CMP后清洗中使用PVA刷对晶片表面进行清洗，通过调节刷子的间距和转速，使刷子与晶片表面直接接触，用物理力的方式把表面的颗粒物带走，以达到清洗效果。
然而，通过物理接触去除晶片表面颗粒和残留的方式，可能会使污染物附着在刷子上，对晶片造成二次污染。
发明内容
本发明的一个主要目的在提供一种CMP后清洗方法，包括将PVA清洗刷在浸泡液中进行浸泡处理；以及使用浸泡后的PVA清洗刷对晶片进行清洗；其中，所述浸泡液为四甲基氢氧化铵和NH3·H2O的混合溶液。
根据本发明一实施方式，所述浸泡液中，四甲基氢氧化铵的质量百分含量为0.030～0.033％。
根据本发明一实施方式，所述浸泡液中，四甲基氢氧化铵的质量百分含量为0.0315％。
根据本发明一实施方式，所述浸泡液中，NH3·H2O的质量百分含量为0.95～1.05％。
根据本发明一实施方式，所述浸泡液中，NH3·H2O的质量百分含量为1％。
根据本发明一实施方式，所述浸泡处理的时间为30分钟～1.5小时。
根据本发明一实施方式，所述浸泡处理的时间为1小时。
本发明一实施方式的方法，通过浸泡液对PVA清洗刷进行处理，可使PVA清洗刷表面的ζ-电位为负，而污染物颗粒表面也带负电，电性相反可以避免颗粒物粘附在清洗刷表面对晶片造成二次污染。
附图说明
通过结合附图考虑以下对本发明的优选实施例的详细说明，本发明的各种目标、特征和优点将变得更加显而易见。附图仅为本发明的示范性图解，并非一定是按比例绘制。在附图中，同样的附图标记始终表示相同或类似的部件。其中：
图1A为未经处理的PVA清洗刷清洗晶片时的结构示意图；
图1B为本发明一实施方式的经浸泡处理的PVA清洗刷清洗晶片时的结构示意图；
图2A为经图1A的清洗刷清洗后的晶片表面的结构示意图；
图2B为经图1B的清洗刷清洗后的晶片表面的结构示意图；
图3为本发明一实施方式的经浸泡处理的PVA清洗刷的结构示意图；
图4A为图1A的清洗刷清洗后的示意图；
图4B为图1B的清洗刷清洗后的示意图；
图5为本发明实施例1、对比例1至3的接触角测试图；
图6A为应用例中未经浸泡处理的清洗刷的出水量稳定性图；
图6B为应用例中实施例1的经浸泡处理的清洗刷的出水量稳定性图。
具体实施方式
体现本发明特征与优点的典型实施方式将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施方式上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。
本发明一实施方式提供了一种CMP后清洗方法，通过对PVA(聚乙烯醇)清洗刷先进行浸泡预处理，再用于清洗晶片，既能够有效地清除污染物，又可以避免污染物黏附在清洗刷上。
本发明一实施方式的CMP后清洗方法，包括：
将PVA清洗刷在浸泡液中进行浸泡处理；以及
使用浸泡后的PVA清洗刷对晶片进行清洗；
其中，所述浸泡液为四甲基氢氧化铵(TMAH)和NH3·H2O的混合水溶液。
本发明一实施方式的浸泡液呈碱性，在碱性条件下，PVA表面的ζ-电位(ZetaPotential)为负，颗粒物表面也带负电，电性相反可以避免颗粒物粘附在清洗刷表面造成二次污染。
如图1A、1B所示，经本发明一实施方式浸泡处理后的清洗刷30较未经处理的清洗刷20更加柔软，与晶片10表面接触面积更大，同样的应力条件下，晶片10表面单位面积承受的压强较小，更不容易造成刮伤。
如图2A、2B所示，经本发明一实施方式浸泡处理后的清洗刷30清洗后的晶片较未经浸泡的清洗刷20清洗的晶片，表面污染物更少，晶片更加清洁。
于一实施方式中，TMAH在浸泡液中的质量百分含量为0.0315±0.0015％，例如0.03％、0.0315％、0.033％等。
于一实施方式中，NH3·H2O在浸泡液中的质量百分含量为1±0.05％，例如0.95％、1％、1.05％等。
于一实施方式中，浸泡液的配制方法包括将TMAH的水溶液和氨水溶液按照质量比1:1的比例混合制得。
于一实施方式中，浸泡液的配制方法包括将质量浓度为0.063±0.003％的TMAH水溶液与质量浓度为2±0.1wt％的氨水进行混合。
于一实施方式中，清洗刷在浸泡液中浸泡的时间可以为30分钟～2小时，例如40分钟、60分钟、80分钟、100分钟等。
PVA清洗刷是一种高分子聚合物海绵，在干态下是一种弹性模量较大的硬质材料，吸水后柔软细腻；其制造过程要经过发泡、注模、脱模、裁切等阶段，往往会伴随着产生一些副产物，这些副产物在CMP后清洗过程中容易脱落出来，并可能导致晶片表面刮伤，影响清洗效果。
于一实施方式中，TMAH具有表面活性剂的性质，PVA清洗刷通过包含TMAH浸泡液的浸泡可以改善表面的亲水性和弹性模量，有利于制造过程中产生的副产物的排出，使PVA清洗刷各部分均一性更好，缩短作业间歇的时间。
浸泡液中的TMAH具有表面活性剂的性质，可以看作其有一个亲水基团和一个疏水基团，经浸泡处理后的清洗刷的结构如图3所示，表面具有亲水基团，使得其亲水性更佳，有利于清洗过程中的副产物排出；另外，通过对清洗刷进行浸泡预处理可以缩短刷子上机后做活化(Break-in)的时间，使其拥有更好的均匀性。具体如图4A、4B所示，清洗刷清洗过程中，刷子内部会通有去离子水，未经处理的清洗刷(图4A所示)在某些区域水流量很小或几乎为0；而经过处理后的清洗刷(图4B所示)，因为浸泡处理可以促进其生产过程中的副产物排出，因此出现上述水流量很小或几乎为0的可能性更低。由于活化需要上机后再做，此时机台无法生产，因此清洗刷的浸泡预处理可以提高机台的有效生产时间。
于一实施方式中，浸泡后的清洗刷***，在比较小的应力下就可以有比较大的真实接触面积，可以实现在比较大的刷子间隙下进行有效清洗，确保清洗效果的同时减少出现刮伤的风险。
本发明一实施方式的浸泡液可同时对多个清洗刷进行浸泡处理，进一步提高了清洗效率。
以下，结合具体实施例对本发明一实施方式的CMP后清洗方法做进一步说明。
实施例1
将质量浓度为0.063％的TMAH水溶液与质量浓度为2％的氨水按照1:1的比例进行混合，制得浸泡液；
将PVA清洗刷置于浸泡液中浸泡1小时后取出，将浸泡处理后的PVA清洗刷标记为S1，对其进行接触角(Contact Angle)、ζ-电位的测试，关于接触角的测试具体结果参见图5，ζ-电位的测试结果为负。
实施例2
将质量浓度为0.06％的TMAH水溶液与质量浓度为2％的氨水按照1:1的比例进行混合，制得浸泡液；
将PVA清洗刷置于浸泡液中浸泡0.5小时后取出，对其进行接触角(ContactAngle)的测试，结果显示，接触角约为23°，ζ-电位的测试结果为负。
实施例3
本实施例与实施例1的步骤、条件等基本相同，区别在于：将质量浓度为0.055％的TMAH水溶液与质量浓度为2％的氨水按照1:1的比例进行混合，制得浸泡液，PVA清洗刷经浸泡处理后所测得的接触角约为25°，ζ-电位的测试结果为负。
实施例4
本实施例与实施例1的步骤、条件等基本相同，区别在于：将质量浓度为0.07％的TMAH水溶液与质量浓度为2％的氨水按照1:1的比例进行混合，制得浸泡液，PVA清洗刷经浸泡处理后所测得的接触角约为22°，ζ-电位的测试结果为负。
实施例5
本实施例与实施例1的步骤、条件等基本相同，区别在于：将质量浓度为0.06％的TMAH水溶液与质量浓度为1.8％的氨水按照1:1的比例进行混合，制得浸泡液，PVA清洗刷经浸泡处理后所测得的接触角约为25°ζ-电位的测试结果为负。
实施例6
本实施例与实施例1的步骤、条件等基本相同，区别在于：将质量浓度为0.06％的TMAH水溶液与质量浓度为2.2％的氨水按照1:1的比例进行混合，制得浸泡液，PVA清洗刷经浸泡处理后所测得的接触角约为24°ζ-电位的测试结果为负。
对比例1
本例与实施例1的步骤、条件等基本相同，区别在于：所使用的浸泡液是质量浓度为1％的氨水，浸泡处理后的PVA清洗刷标记为D1，相关测试结果参见图5。
对比例2
本例与实施例1的步骤、条件等基本相同，区别在于：所使用的浸泡液是由质量浓度为1％的氨水和0.01％的EDTA组成，浸泡处理后的PVA清洗刷标记为D2，相关测试结果参见图5。
对比例3
本例与实施例1的步骤、条件等基本相同，区别在于：所使用的浸泡液是由质量浓度为1％的氨水、0.0315％的TMAH和0.01％的EDTA组成，浸泡处理后的PVA清洗刷标记为D3，相关测试结果参见图5。
应用例
分别将实施例1的经浸泡处理的清洗刷和与之相同的未进行浸泡处理的清洗刷做如下处理：
将清洗刷分成10个区域，以450ml/min的流量通入去离子水，1min后统计不同区域流出的水量，重复5次，取最大值和最小值，相关统计数值参见图6A、6B。
可以看出经过实施例1预处理的刷子各个区域出水量更加均匀，每个区域的出水量最大值和最小值差别不大。而在清洗过程中，水流量大清洗效果有可能更好，但并不是越大越好，更重要的是在清洗刷各个区域都能提供稳定均匀的出水量，这样才可以使整个晶圆具有良好的清洗效果。
图5的数据显示，PVA清洗刷经本发明实施例1的TMAH+NH3·H2O浸泡液处理后，与对比例1至3的NH3·H2O浸泡液、NH3·H2O+EDTA浸泡液、TMAH+NH3·H2O+EDTA浸泡液处理相比，具有更小的接触角，表明实施例1的浸泡处理后的PVA清洗刷更软，具有更大的接触面积，可以实现在比较大的刷子间隙下进行有效清洗，确保清洗效果的同时减少出现刮伤的风险。
除非特别限定，本发明所用术语均为本领域技术人员通常理解的含义。
本发明所描述的实施方式仅出于示例性目的，并非用以限制本发明的保护范围，本领域技术人员可在本发明的范围内作出各种其他替换、改变和改进，因而，本发明不限于上述实施方式，而仅由权利要求限定。
Claims (7)
1.一种CMP后清洗方法，包括：
将PVA清洗刷在浸泡液中进行浸泡处理；以及
使用浸泡后的PVA清洗刷对晶片进行清洗；
其中，所述浸泡液为四甲基氢氧化铵和NH3·H2O的混合溶液。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述浸泡液中，四甲基氢氧化铵的质量百分含量为0.030～0.033％。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述浸泡液中，四甲基氢氧化铵的质量百分含量为0.0315％。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述浸泡液中，NH3·H2O的质量百分含量为0.95～1.05％。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述浸泡液中，NH3·H2O的质量百分含量为1％。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述浸泡处理的时间为30分钟～1.5小时。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述浸泡处理的时间为1小时。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200428 |
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