[发明专利]一种半导体晶圆蚀刻灰化后的清洗方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体晶圆制造工艺，具体涉及一种半导体晶圆蚀刻灰化后的清洗方法。

背景技术

在通常的半导体制造工艺中，通过在金属层上形成光致抗蚀剂的掩模，曝光后用等离子体刻蚀形成导电金属层的图案。  由于在金属层等离子体刻蚀中，使用很多的含卤气体，激发等离子体来刻蚀金属。在晶圆上，特别是刻蚀残余物中有很多含卤族元素的物质，这些卤元素，特别是含氯的物质在和水接触的过程中，会对金属造成严重的腐蚀。在pH较高的水中单独的OH-离子也会腐蚀金属。在用化学清洗液去除金属刻蚀后残余物的过程中，金属腐蚀是一个很普遍而且很严重的问题，会造成晶圆良率的下降。

因此，解决半导体晶圆蚀刻灰化后清洗过程中的金属腐蚀问题迫在眉睫。但现有的技术都存在各自的缺陷，不能从根本上解决此问题。如：专利文献US5175124先利用含胺的化学清洗液去清除晶圆上等离子体刻蚀产生的残余物，然后用加入CO₂的去离子水来清洗晶圆上的化学残留液，从而减少金属层上腐蚀的发生；专利文献US522637在溢流(Over Flow)装置的去离子水中通入CO₂，清洗含有化学清洗液的晶圆至少5分钟，来达到减少金属腐蚀的目的。这两项专利的主要策略是在去离子水中通入CO₂，使去离子水变弱酸性，降低氢氧根离子对金属的腐蚀。但是CO₂的加入速率难以有效的控制，并且这样并不能降低氯离子对金属的腐蚀，而氯离子的腐蚀才是半导体金属腐蚀的主要原因。又如：专利文献JP618191通过在水洗前加一步有机溶剂的清洗，来减少晶圆上氯元素及其它可以引起金属腐蚀的物质的含量，进而减少金属的腐蚀。但是有机溶剂增加了成本并且带来了环境问题，也不能从根本上去除含卤元素的刻蚀残余物。再如：专利文献US5533635通过把晶圆放入一个温度在150-250℃，充满四氟化碳和氧气的腔体内5-60秒，把含氯元素的刻蚀残余物转化成稳定的含氯聚合物，来防止金属腐蚀。这样很难把所有的氯都转化成稳定的形式，对降低氢氧根离子的浓度无效，也降低了机台的设备吞吐率，且操作复杂，难以执行。再如：专利文献CN1466173A在用碱性的化学清洗液去除刻蚀残余物以后，利用至少一个循环的热快速降液浸洗(QDR)来降低晶圆上氯的含量，减少对金属的腐蚀。其中去离子水的温度在70-80℃。随着温度的升高虽然可以加大化学清洗液的清洗效果，但是降低了CO₂的溶解度，不利于pH值的降低，也不能有效地降低氯元素的腐蚀，且操作复杂，难以执行。

发明内容

本发明的目的是从根本上解决半导体晶圆蚀刻灰化后清洗过程中的金属腐蚀问题，提供一种操作简易且效果显著的半导体晶圆蚀刻灰化后的清洗方法。

本发明的上述目的是通过下列技术方案来实现的：在用光阻清洗液去除晶圆上刻蚀残余物以后，用含有水溶性金属缓蚀剂的金属保护液清洗晶圆，之后甩干即可。

在本发明实例中，所述的水溶性金属缓蚀剂较佳的为聚羧酸类金属缓蚀剂。所述的聚羧酸类金属缓蚀剂为含羧基的均聚物及/或共聚物。在本发明的优选实例中，所述的含羧基的均聚物及/或共聚物选自下列中的一个或多个：聚马来酸酐(HPMA)、聚丙烯酸(PAA)、聚甲基丙烯酸、丙烯酸与马来酸共聚物、苯乙烯与丙烯酸共聚物、苯乙烯与马来酸共聚物、丙烯腈与马来酸共聚物和上述聚合物的铵盐、钾盐和钠盐。所述的含羧基的均聚物及/或共聚物在金属保护液中的重量百分比较佳的为0.001-10％。

在本发明实例中，所述的金属保护液还可另包含：其他腐蚀抑制剂、表面活性剂和/或螯合剂。

本发明实例中，所述的金属保护液处理步骤优选氮气鼓泡或喷淋清洗方式，时间较佳的为0.1到15分钟。

在本发明中，所述的光阻清洗液为本领域公知的一类常用试剂的统称，一般包括胺类、羟胺类或半水性清洗液。在本发明实例中，较佳的为半水性清洗液。所述的光阻清洗液处理步骤优选采用低温操作光阻清洗液，温度较佳的为室温至40℃，时间较佳的为0.5-30分钟。

本发明实例中，用金属保护液清洗晶圆后，可另加入一个步骤：用去离子水对晶圆进行清洗。其清洗的方式较佳的采用快速降液或者喷淋方式，时间较佳的为0.1到15分钟。

本发明实例中，甩干步骤较佳的在氮气下进行，转速较佳的为500～6000RPM，更佳的为500～3000RPM，最佳的为1000～2000RPM，时间较佳的为0.1～10分钟。