DE10118155A1 - Removal of solid particles from polished surface coated with dielectric, used in integrated circuit production, uses cleaning with brush and etching with liquid to loosen embedded particles and further cleaning - Google Patents
Removal of solid particles from polished surface coated with dielectric, used in integrated circuit production, uses cleaning with brush and etching with liquid to loosen embedded particles and further cleaningInfo
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfer nen von Rückstandsteilchen von einer polierten Oberfläche und insbesondere ein Verfahren zum Entfernen von Ceroxid- oder Zirkoniumdioxid-Rückstandsteilchen von einer polierten Wafer oberfläche.The present invention relates to a method for removal residue particles from a polished surface and in particular a process for removing cerium oxide or Zirconia residue particles from a polished wafer surface.
Gegenwärtig ist das chemisch-mechanische Polieren (CMP) das beliebteste umfassende Verfahren zum Ebenmachen für VLSI oder sogar für ULSI. Während eines Vorgangs des Ebenmachens mit CMP wird ein Reagenz oder eine Aufschlämmung einem Polier tisch zugeführt, während ein Wafer an einem darauf befindli chen Polierkissen gerieben wird. Somit wird der Wafer durch die mechanische Reibung und die chemische Reaktion zwischen dem Wafer und dem Kissen poliert.At present, chemical mechanical polishing (CMP) is that most popular comprehensive leveling process for VLSI or even for ULSI. During a leveling process with CMP becomes a reagent or a slurry a buff table fed while a wafer is on an on it Chen polishing pad is rubbed. Thus, the wafer is through the mechanical friction and the chemical reaction between polished the wafer and the pillow.
Nach dem Polieren könnten einige Rückstandsteilchen auf der Oberfläche des polierten Wafers zurückbleiben. Sie könnten von der Aufschlämmung oder dem Kissen stammen. Es wird ein Vorgang zum Entfernen jener Teilchen benötigt, um den Wafer vor einer Beschädigung durch diese Teilchen zu schützen. Der erste Schritt dieses Vorgangs ist ein Reinigen, wie ein Rei nigen mit einer Bürste, ein Sprühreinigen und eine Ultra schallreinigung. Während des Reinigens mit einer Bürste wird beispielsweise der Wafer gleichzeitig mit einer chemischen Flüssigkeit gespült und mit einer PVA-Bürste gebürstet. Die meisten der Teilchen werden im ersten Schritt entfernt. After polishing, some residue particles could be left on the Surface of the polished wafer remain. You could from the slurry or pillow. It will be a Process for removing those particles needed to the wafer protect against damage from these particles. The The first step in this process is cleaning, like a rice with a brush, spray cleaning and an ultra sound cleaning. While cleaning with a brush for example, the wafer at the same time as a chemical Flushed liquid and brushed with a PVA brush. The most of the particles are removed in the first step.
Der Rest der Teilchen wird während eines zweiten Schritts, dem Teilchenentfernungsvorgang, entfernt. Die Prozedur be steht darin den Wafer in einen Nasstisch (wet bench) zu tau chen, der eine flüssige Mischung von H2O2 und NH4OH oder H2O2 und HCl enthält. Die Teilchen werden entfernt und bleiben im Nasstisch zurück.The rest of the particles are removed during a second step, the particle removal process. The procedure is to immerse the wafer in a wet bench that contains a liquid mixture of H 2 O 2 and NH 4 OH or H 2 O 2 and HCl. The particles are removed and remain in the wet table.
Fig. 1 ist ein Flussdiagramm eines herkömmlichen Verfahrens zum Entfernen von Rückstandsteilchen auf einem Wafer, der mit einer Aufschlämmung poliert wurde, die Silicium oder Alumini um enthielt. Zuerst wird in Schritt 11 der Wafer mit einer Bürste und einer Flüssigkeit aus entionisiertem Wasser oder NH4OH gereinigt. Die Flüssigkeit aus entionisiertem Wasser oder NH4OH erhöht das Oberflächenpotenzial der Rückstands teilchen, was die abstoßenden Kräfte zwischen den Teilchen und der Waferoberfläche für eine Trennung stark genug macht. Zusammen mit der von der Bürste bereitgestellten mechanischen Kraft werden die meisten der Teilchen von der Waferoberfläche entfernt. Fig. 1 is a flowchart of a conventional method for removing residue particles on a wafer that has been polished with a slurry containing silicon or aluminum. First, in step 11, the wafer is cleaned with a brush and a liquid made of deionized water or NH 4 OH. The liquid of deionized water or NH 4 OH increases the surface potential of the residue particles, which makes the repulsive forces between the particles and the wafer surface strong enough for a separation. Along with the mechanical force provided by the brush, most of the particles are removed from the wafer surface.
Als zweites wird der Wafer in Schritt 12 in einen Nasstisch getaucht, der eine flüssige Mischung von H2O2 und NH4OH oder H2O2 und HC1 enthält. Der Rest der Teilchen wird entfernt und bleibt im Nasstisch zurück.Second, in step 12 , the wafer is immersed in a wet table that contains a liquid mixture of H 2 O 2 and NH 4 OH or H 2 O 2 and HC1. The rest of the particles are removed and remain in the wet table.
Das herkömmliche Verfahren kann erfolgreich Rückstandsteil chen entfernen, wenn es bei Wafern angewendet wird, die mit einer Aufschlämmung poliert wurden, die Silicium oder Alumi nium enthielt. Aufgrund ihrer hohen Effizienz beim Polieren gewinnen jedoch Aufschlämmungen oder Kissen, die Cer oder Zirkonium enthalten, mehr und mehr an Beliebtheit. Der Mecha nismus zum Beseitigen von Ceroxid- oder Zirkoniumdioxid-Teil chen unterscheidet sich sehr von dem für Silicimdioxid- oder Aluminiumoxid-Teilchen. Das herkömmliche Verfahren kann ins besondere beim Polieren mit einem festen Schleifmittel (fixed abrasive polish) nicht erfolgreich angewendet werden, bei dem die Ceroxid- oder Zirkoniumdioxid-Rückstandsteilchen sogar im Wafer stecken geblieben sein können. Die Reinigung mit der Bürste in Schritt 11 von Fig. 1 kann nur erfolgreich die Teilchen auf der Waferoberfläche entfernen, nicht jene, die tatsächlich im Wafer stecken geblieben sind. Das Tauchen des Wafers in den Nasstisch kann die stecken gebliebenen Teilchen entfernen, ist aber daher für den Nasstisch schädlich und viele Teilchen werden immer noch nicht entfernt.The conventional method can successfully remove residue particles when applied to wafers that have been polished with a slurry containing silicon or aluminum. However, due to their high efficiency in polishing, slurries or cushions containing cerium or zirconium are becoming increasingly popular. The mechanism for removing ceria or zirconia particles is very different from that for silica or alumina particles. The conventional method cannot be used successfully, in particular when polishing with a fixed abrasive polish, in which the cerium oxide or zirconium dioxide residue particles can even get stuck in the wafer. The brush cleaning in step 11 of Fig. 1 can only successfully remove the particles on the wafer surface, not those that are actually stuck in the wafer. Dipping the wafer into the wet table can remove the stuck particles, but is therefore harmful to the wet table and many particles are still not removed.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es die oben genannten Probleme zu lösen und ein Verfahren zum Entfernen von Rück standsteilchen von einer polierten Oberfläche bereitzustel len, das beim Polieren mit einem festem Schleifmittel unter Verwendung von Kissen angewendet werden kann, die Cer oder Zirkonium enthalten.The object of the present invention is the above Solve problems and a procedure to remove back to provide stand particles from a polished surface len, when polishing with a solid abrasive Use of pillows that can be applied to cerium or Zirconium included.
Um die oben genannte Aufgabe zu erfüllen umfasst das Verfah ren zum Entfernen von Rückstandsteilchen von einer polierten Oberfläche die Schritte: Bereitstellen eines Substrats, Aus bilden einer dielektrischen Schicht auf dem Substrat, Reini gen der dielektrischen Schicht auf dem Substrat mit einer Bürste und Anätzen mit einer Flüssigkeit, wenn die Rück standsteilchen in der dielektrischen Schicht stecken geblie ben sind, wodurch die Rückstandsteilchen gelöst und dann wie der auf der dielektrischen Schicht angeordnet werden, und weiteres Reinigen der dielektrischen Schicht, um die wieder angeordneten Rückstandsteilchen darauf zu entfernen.To accomplish the above task, the process involves to remove residue particles from a polished Surface the steps: providing a substrate, off form a dielectric layer on the substrate, Reini against the dielectric layer on the substrate with a Brush and etch with a liquid when the back Stand particles stuck in the dielectric layer ben, whereby the residue particles are dissolved and then how which are arranged on the dielectric layer, and further cleaning the dielectric layer to get the back remove the residue particles arranged on it.
Bei der vorliegenden Erfindung wird die dielektrische Schicht auf dem Substrat gleichzeitig mit einer Bürste gereinigt und angeätzt. Somit werden die festgehaltenen Teilchen gelöst und wieder auf der Oberfläche der dielektrischen Schicht angeord net.In the present invention, the dielectric layer cleaned on the substrate simultaneously with a brush and etched. Thus the captured particles are released and again arranged on the surface of the dielectric layer net.
Die vorliegende Erfindung wird aus der unten gegebenen aus führlichen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen ge nauer verstanden, die nur zur Veranschaulichung gegeben sind und für die vorliegende Erfindung nicht einschränkend sein sollen.The present invention is set forth in the below detailed description and the accompanying drawings ge understood more precisely, which are given only for illustration and are not limitative of the present invention should.
Fig. 1 ist ein Flussdiagramm eines herkömmlichen Verfahrens zum Entfernen von Rückstandsteilchen auf einem Wafer, der mit einer Aufschlämmung poliert wurde, die Sili cium oder Aluminium enthielt. Fig. 1 is a flowchart of a conventional method for removing residue particles on a wafer that has been polished with a slurry containing silicon or aluminum.
Fig. 2 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Entfernen von Rückstandsteilchen auf einem polierten Wafer ge mäß einer Ausführungsform der Erfindung. Fig. 2 is a flow diagram of a method for removing residual particles on a polished wafer accelerator as an embodiment of the invention.
Fig. 3A-3C sind Querschnittsansichten eines Wafers, der mit dem Verfahren zum Entfernen von Rückstandsteilchen auf einem polierten Wafer gemäß einer Ausführungsform der Erfindung bearbeitet wurde. Fig. 3A-3C are cross-sectional views of a wafer of an embodiment of the invention has been processed by the method for removing residual particles on a polished wafer according to.
Fig. 2 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Entfernen von Rückstandsteilchen auf einem polierten Wafer gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Zuerst wird in Schritt 21 ein Substrat (z. B. ein Siliciumwafer) mit einer polierten dielek trischen Schicht (z. B. einer Siliciumoxid- oder Silicium nitrid-Schicht) darauf 30 Sekunden lang mit einer Bürste und einer sauren Flüssigkeit, wie einer Fluorwasserstoffsäure flüssigkeit mit einer Konzentration von 1%, gereinigt. Die dielektrische Schicht wurde mit einem festen Schleifmittel, mit einem Ceroxid- oder Zirkoniumdioxid-Kissen, poliert. Fig. 2 is a flow diagram of a method for removing residual particles on a polished wafer according to an embodiment of the invention. First, in step 21, a substrate (e.g., a silicon wafer) with a polished dielectric layer (e.g., a silicon oxide or silicon nitride layer) is then coated with a brush and an acidic liquid such as hydrofluoric acid for 30 seconds liquid with a concentration of 1%, cleaned. The dielectric layer was polished with a solid abrasive, a ceria or zirconia pad.
Als nächstes wird in Schritt 22 das Substrat mit der dielek trischen Schicht weiter 20-30 Sekunden lang mit einer Bürste und einer alkalischen Flüssigkeit, wie einer Flüssigkeit mit 2,38% TMAH, einer Flüssigkeit mit 2% NH4OH oder einer ge mischten Flüssigkeit aus beiden, gereinigt.Next, in step 22, the substrate with the dielectric layer is further brushed with an alkaline liquid such as a 2.38% TMAH liquid, a 2% NH 4 OH liquid, or a mixed liquid for 20-30 seconds from both, cleaned.
Fig. 3A-3C sind Querschnittsansichten eines Wafers, der mit dem Verfahren zum Entfernen von Rückstandsteilchen auf einem polierten Wafer gemäß einer Ausführungsform der Erfindung be arbeitet wird. Fig. 3A-3C are cross-sectional views of a wafer, which uses the process for removing residual particles on a polished wafer according to an embodiment of the invention will be.
Siehe bitte Fig. 3A. Ein Siliciumwafer 3 mit einer Silicium oxidschicht 31 wurde mit einem festen Schleifmittel, mit ei nem Ceroxid-Kissen, poliert. Die sich ergebenden Rückstansteilchen (Ceroxid-Teilchen) 32a und 32b haften an der Siliciumoxid-Schicht 31 bzw. werden darin festgehalten.Please see Fig. 3A. A silicon wafer 3 with a silicon oxide layer 31 was polished with a solid abrasive, with a cerium oxide pad. The resulting residue particles (cerium oxide particles) 32 a and 32 b adhere to the silicon oxide layer 31 or are held therein.
Siehe bitte Fig. 3B, die den Siliciumwafer 3 mit einer Sili ciumoxidschicht 31 zeigt, die mit einer Bürste und einer Flourwasserstoffsäureflüssigkeit wie in Schritt 21 von Fig. 2 gereinigt wird. Von der Flourwasserstoffsäureflüssigkeit wird eine Tiefe von mehr als 30 Å der Siliciumoxid-Schicht ange ätzt. Zusammen mit der von der Bürste bereitgestellten mecha nischen Kraft werden die Ceroxid-Teilchen 32a und 32b von der Siliciumoxid-Schicht 31 gelöst. Daher werden einige der Cer oxid-Teilchen 32a und 32b wieder auf der Oberfläche der Sili ciumoxid-Schicht 31 angeordnet und werden die anderen vom Wafer 3 entfernt.Please see FIG. 3B, which shows the silicon wafer 3 with a silicon oxide layer 31 which is cleaned with a brush and a hydrofluoric acid liquid as in step 21 of FIG. 2. A depth of more than 30 Å of the silicon oxide layer is etched from the hydrofluoric acid liquid. Together with the mechanical force provided by the brush, the cerium oxide particles 32 a and 32 b are released from the silicon oxide layer 31 . Therefore, some of the cerium oxide particles 32 a and 32 b are again arranged on the surface of the silicon oxide layer 31 and the others are removed from the wafer 3 .
Siehe bitte Fig. 3C. Der Siliciumwafer 3 mit der Silicium oxid-Schicht 31 wird weiter 20-30 Sekunden lang mit einer Bürste und einer flüssigen Mischung aus einer Flüssigkeit mit 2,38% TMAH und einer Flüssigkeit mit 2% NH4OH gereinigt, wie Schritt 22 von Fig. 2. Da die Ceroxid-Teilchen 32a und 32b wieder auf der Oberfläche des Wafers 3 angeordnet sind und keines von ihnen festgehalten wird, können sie nun nur durch Reinigen mit einer Bürste vom Wafer 3 entfernt werden. Please see Fig. 3C. The silicon wafer 3 with the silicon oxide layer 31 is further cleaned for 20-30 seconds with a brush and a liquid mixture of a liquid with 2.38% TMAH and a liquid with 2% NH 4 OH, as step 22 of FIG. 2. Since the cerium oxide particles 32 a and 32 b are again arranged on the surface of the wafer 3 and none of them are held in place, they can now be removed from the wafer 3 only by cleaning with a brush.
Die Wirksamkeit des obigen Verfahrens wurde in einem Versuch nachgewiesen. Die ursprüngliche Anzahl der Rückstandsteilchen betrug 804. Nach dem ersten Reinigungsschritt mit einer Bürste waren 304 entfernt und 490 wieder angeordnet. Nach Be endigung des zweiten Reinigungsschritts mit einer Bürste blieben nur 30-40 Rückstandsteilchen auf der Waferoberfläche zurück. Die Rückstandsteilchen wurden somit erfolgreich ent fernt.The effectiveness of the above procedure was tested demonstrated. The original number of residue particles was 804. After the first cleaning step with a Brushes were 304 removed and 490 re-arranged. According to Be Completion of the second cleaning step with a brush only 30-40 residue particles remained on the wafer surface back. The residue particles were thus successfully removed removed.
Die vorhergehende Beschreibung der bevorzugten Ausführungs formen dieser Erfindung wurde zu Zwecken der Veranschauli chung und Beschreibung gegeben. Im Licht der obigen Lehre sind offensichtliche Modifikationen oder Änderungen möglich. Diese Ausführungsformen wurden gewählt und beschrieben, um die beste Darstellung der Prinzipien dieser Erfindung und ihre praktische Anwendung bereitzustellen, um es dadurch Fachleuten auf dem Gebiet zu ermöglichen, die Erfindung in verschiedenen Ausführungsformen und mit verschiedenen Modifi kationen zu nutzen, wie sie für die beabsichtigte besondere Anwendung geeignet sind. Alle solche Modifikationen und Ver änderungen liegen im Umfang der vorliegenden Erfindung, wie sie durch die beigefügten Ansprüche bestimmt ist, wenn sie entsprechend der Breite ausgelegt werden, auf die sie gerech terweise, gesetzlich und billigerweise Anspruch haben.The foregoing description of the preferred embodiment forms of this invention have been presented for purposes of illustration and description given. In the light of the above teaching obvious modifications or changes are possible. These embodiments were chosen and described to the best representation of the principles of this invention and to provide their practical application to it To enable those skilled in the art to practice the invention in different embodiments and with different modifi to use cations as intended for the special purpose Application are suitable. All such modifications and ver Changes are within the scope of the present invention, such as it is determined by the appended claims when they be designed according to the width to which they are fair tally, legally and reasonably.
Claims (17)
Bereitstellen eines Substrats;
Ausbilden einer dielektrischen Schicht auf dem Substrat;
Polieren der dielektrischen Schicht auf dem Substrat;
Reinigen der dielektrischen Schicht auf dem Substrat mit einer Bürste und Anätzen mit einer Flüssigkeit, wenn die Rückstandsteilchen in der dielektrischen Schicht stecken geblieben sind, wodurch die Rückstandsteilchen gelöst und dann wieder auf der dielektrischen Schicht angeord net werden; und
weiteres Reinigen der dielektrischen Schicht, um die wieder angeordneten Rückstandsteilchen darauf zu entfer nen.1. A method of removing residue particles from a polished surface comprising the steps of:
Providing a substrate;
Forming a dielectric layer on the substrate;
Polishing the dielectric layer on the substrate;
Cleaning the dielectric layer on the substrate with a brush and etching with a liquid when the residue particles are stuck in the dielectric layer, thereby loosening the residue particles and then repositioning them on the dielectric layer; and
further cleaning the dielectric layer to remove the re-arranged residue particles thereon.
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- 2001-04-11 DE DE10118155A patent/DE10118155A1/en not_active Ceased
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|---|---|
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| JP3578338B2 (en) | 2004-10-20 |
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