用于清潔包含凹口的晶片邊緣的方法
【專(zhuān)利摘要】在一種用于去除晶片邊緣(包括從所述晶片的所述邊緣中的凹口)處的金屬的方法中，將水滴到或者以其他方式供應(yīng)到晶片的面朝上的鍍金屬的前面上，同時(shí)旋轉(zhuǎn)晶片。以一流率將金屬蝕刻劑(比如硫酸)提供到晶片的背面上，所述流率是水流率的數(shù)倍。所述蝕刻劑在晶片的邊緣以及凹口之上流動(dòng)，并且流動(dòng)到晶片的前面上的環(huán)形邊緣上，或者所述蝕刻劑在晶片的邊緣處擴(kuò)散到水中。去除鍍?cè)诎伎谥械慕饘伲词顾霭伎诰哂写笥谂懦齾^(qū)的寬度的徑向深度?？烧{(diào)整水和蝕刻劑的流率，以及轉(zhuǎn)速，以提供靜態(tài)水膜，其中蝕刻劑擴(kuò)散到所述水膜的外部邊緣內(nèi)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于清潔包含凹口的晶片邊緣的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明的領(lǐng)域是用于清潔工件或基板(比如半導(dǎo)體材料晶片)的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]在處理半導(dǎo)體材料晶片或者類(lèi)似的基板時(shí)，晶片上形成微型裝置(比如微電子電路)的面或表面被稱(chēng)為前面或者裝置面。另一面被稱(chēng)為晶片的背面或底面。一般說(shuō)來(lái)，通常將一或多個(gè)金屬層或膜或其他導(dǎo)體層或膜施加到晶片的前面上。在這個(gè)工藝期間，金屬還可到達(dá)晶片邊緣上。為了避免下游污染，以及出于其他原因，用蝕刻工藝去除邊緣上的金屬，以在晶片的前面上形成環(huán)形的邊緣排除區(qū)或區(qū)域，所述環(huán)形的邊緣排除區(qū)或區(qū)域通常從邊緣向內(nèi)延伸
[0003]通常通過(guò)旋轉(zhuǎn)晶片同時(shí)將一或多種蝕刻劑和/或其他液體或氣體施加到晶片上來(lái)執(zhí)行蝕刻工藝。參看圖3和圖4，許多晶片20在晶片邊緣24中具有凹口 22，凹口 22指示晶片材料的特定晶向。根據(jù)SEMI (半導(dǎo)體工業(yè)標(biāo)準(zhǔn))設(shè)置凹口的尺寸，凹口具有1.25mm的徑向深度。在金屬施加步驟期間，金屬沉積到凹口上或者凹口中。通常，凹口中的金屬必須與排除區(qū)中的金屬一起去除。這存在工程困難。
[0004]本發(fā)明的目的是提供用于從晶片或其他工件的邊緣(包括從晶片的邊緣中的一或多個(gè)凹口)去除鍍的金屬的方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明一方面提供一種用于處理具有金屬鍍膜的晶片的方法，包括:將所述晶片放置到處理器中的轉(zhuǎn)子中或轉(zhuǎn)子上；旋轉(zhuǎn)所述晶片；以第一流率將去離子水施加到所述晶片的面朝上的前面上；以第二流率將蝕刻劑施加到所述晶片的面朝下的背面上，其中所述第二流率至少是所述第一流率的五倍，所述蝕刻劑在具有凹口的所述晶片的邊緣處擴(kuò)散到所述水中，并且所述蝕刻劑從所述凹口去除所述金屬鍍膜。
[0006]如以上所述的方法，其中所述晶片可包括形成在所述晶片的所述前面上的排除區(qū)，所述排除區(qū)具有1.5_或更小的寬度。
[0007]如以上所述的方法，其中所述第二流率可至少是所述第一流率的20倍。
[0008]如以上所述的方法，其中所述金屬鍍膜可包括具有至少0.5微米厚度的銅膜，并且所述蝕刻劑可包括硫酸，所述第二流率可超過(guò)450毫升/分鐘，以及可以500-1200轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)所述晶片。
[0009]如以上所述的方法，其中所述晶片可具有300mm的直徑，并且所述去離子水可于所述晶片的所述前面上在所述晶片的所述邊緣的0.7毫米內(nèi)形成水膜邊界線，并且所述蝕刻劑可圍繞所述晶片的所述邊緣流動(dòng)并且流動(dòng)到所述晶片的所述前面上，在所述前面處所述蝕刻劑接觸所述邊界線。
[0010]如以上所述的方法，其中所述邊緣排除區(qū)可具有比1.25mm小的寬度。
[0011]如以上所述的方法，其中所述金屬鍍膜可在所述晶片上具有均勻厚度。
[0012]如以上所述的方法，其中所述金屬鍍膜可包括通過(guò)濕式接觸環(huán)電鍍到所述晶片上的銅膜。
[0013]如以上所述的方法，其中所述凹口可具有比所述排除區(qū)的寬度大的徑向深度。
[0014]如以上所述的方法，其中可選擇所述第一流率、所述第二流率以及轉(zhuǎn)速，以于所述晶片的所述前面上在所述蝕刻劑與所述水之間產(chǎn)生靜態(tài)環(huán)形邊界。
[0015]本發(fā)明另一方面提供一種用于處理在晶片邊緣處的凹口中具有金屬膜的所述晶片的方法，包括:旋轉(zhuǎn)所述晶片；以第一流率將第一液體施加到所述晶片的面朝上的前面上；以第二流率將第二液體施加到所述晶片的面朝下的背面上，其中所述第二液體包括金屬蝕刻劑，并且所述第二液體圍繞所述晶片的邊緣并且在所述凹口之上流動(dòng)，并且所述第二液體流動(dòng)到所述晶片的所述前面上的環(huán)形外部邊緣上，其中所述蝕刻劑從所述凹口去除金屬鍍膜；以及控制所述第一流率、所述第二流率以及轉(zhuǎn)速，以于所述晶片的所述前面上在所述蝕刻劑與所述第一液體之間產(chǎn)生靜態(tài)環(huán)形邊界。
[0016]如以上所述的方法，其中所述第一液體可包括水，并且所述第二流率可以是所述第一流率的5-15倍。
[0017]如以上所述的方法，其中所述凹口中的所述金屬膜可具有0.5微米到3微米的厚度。
[0018]如以上所述的方法，其中所述排除區(qū)可具有1-1.5mm的寬度。
[0019]本發(fā)明再一方面提供一種用于處理在凹口中具有金屬鍍膜的晶片的方法，包括:執(zhí)行凹口清潔步驟，所述凹口清潔步驟包括:旋轉(zhuǎn)所述晶片；以第一流率將水施加到所述晶片的面朝上的前面上；以第二流率將蝕刻劑施加到所述晶片的面朝下的背面上，所述第二流率至少是所述第一流率的五倍，其中所述蝕刻劑在所述凹口之上流動(dòng)并且流到所述晶片的所述前面上，并且所述蝕刻劑從所述凹口去除金屬鍍膜；以及執(zhí)行單獨(dú)的蝕刻工藝以在所述晶片的所述前面上產(chǎn)生邊緣排除區(qū)，所述邊緣排除區(qū)具有小于1.5mm的寬度；且其中所述凹口清潔步驟或者所述單獨(dú)的蝕刻工藝可在另一工藝之前執(zhí)行。
[0020]如以上所述的方法，其中所述第二流率可至少是所述第一流率的25倍。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1是現(xiàn)有技術(shù)的用于蝕刻晶片的處理器的透視圖。
[0022]圖2是在圖1中圖示的處理器的頂視圖。
[0023]圖3是現(xiàn)有技術(shù)的具有凹口的晶片的不意圖。
[0024]圖4是在圖3中圖示的凹口的放大圖。

【具體實(shí)施方式】
[0025]為了最大化來(lái)自晶片的產(chǎn)量，在圖4中AA處顯示的排除區(qū)的寬度日益最小化。在過(guò)去常常使用2mm的邊緣排除區(qū)。因?yàn)楦鶕?jù)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)圖4中的凹口深度BB是1.25mm,所以隨著2_的排除區(qū)輕易地實(shí)現(xiàn)了從凹口清潔金屬，因?yàn)樵谖g刻工藝期間蝕刻劑將會(huì)完全地移動(dòng)到凹口中和凹口之上。
[0026]目前，排除區(qū)AA的寬度可以是僅1.5mm、1.25mm或甚至更小。這表明凹口深度如今可能超過(guò)排除區(qū)AA的寬度，如圖4中所圖示的。測(cè)試顯示當(dāng)排除區(qū)AA的寬度減小時(shí)，在蝕刻期間在凹口處去除金屬變得更困難。隨著1.25mm或更小的特定的排除區(qū)AA，當(dāng)使用已知的蝕刻技術(shù)時(shí)，可能無(wú)法從凹口 22充分地去除或者清潔金屬鍍膜或金屬種晶層。因?yàn)榻饘馘兡け冉饘俜N晶層更厚，所以從凹口去除金屬鍍膜比從凹口去除種晶層難得多。
[0027]如今已經(jīng)開(kāi)發(fā)出用于從凹口去除或者清潔掉金屬的新方法，其中甚至具有1.50mm、1.25mm、1.0mm或更小的排除區(qū)?？梢酝ㄟ^(guò)下列步驟執(zhí)行所述方法:
[0028]A.將晶片20放置到蝕刻處理器(比如在圖1和圖2中圖示的處理器10)中，其中晶片的裝置面或前面26面朝上。
[0029]B.在前面26上形成液體薄膜。可通過(guò)將處理器10的去離子(DI)水?dāng)[臂18安置在晶片的中心位置之上并將DI水滴到晶片上，同時(shí)還旋轉(zhuǎn)晶片20來(lái)執(zhí)行這個(gè)步驟。
[0030]C.將蝕刻劑施加到旋轉(zhuǎn)的晶片的(面朝下的)背面。可根據(jù)待蝕刻的金屬或者其他材料來(lái)選擇蝕刻劑。例如，包括硫酸、過(guò)氧化氫和水的蝕刻劑可用于蝕刻銅。蝕刻劑徑向向外移動(dòng)，以便使蝕刻劑接觸晶片的整個(gè)周邊，包括凹口 22。蝕刻劑還在邊緣24之上或者圍繞邊緣24移動(dòng)到晶片的頂面26的外部0.3mm到0.7mm周邊上，在周邊處蝕刻劑接觸在步驟B中形成的前面的DI水膜。蝕刻劑擴(kuò)散到前面的水膜中并蝕刻凹口中的金屬膜。這使得能夠在蝕刻頂面上的排除區(qū)AA之前局部地去除凹口 22處的金屬，而不管所述排除區(qū)的寬度。通常在單獨(dú)的蝕刻工藝中產(chǎn)生排除區(qū)，可在凹口清潔步驟之前或之后執(zhí)行所述單獨(dú)的蝕刻工藝。因此，隨著用于形成排除區(qū)的單獨(dú)的排除區(qū)形成蝕刻工藝，可特定地設(shè)計(jì)凹口清潔工藝以用于清潔凹口。
[0031]討論
[0032]下面的論述是針對(duì)300mm直徑的晶片。在所描述的方法中，將蝕刻劑僅施加到晶片的面朝下的背面，將DI水施加到前面26?？烧{(diào)整的變量是背側(cè)蝕刻劑流率、晶片轉(zhuǎn)速(RPM)以及前面DI水滴流率。
[0033]滴在前面上的DI水的體積流量可以足夠低，以使得DI水膜實(shí)質(zhì)上是靜態(tài)膜。例如，隨著300mm直徑的晶片和26毫升/分鐘的DI水前面流率，在前面上形成水膜的水的體積(JI X150X150X膜厚度)比每分鐘流動(dòng)的液體體積(在本實(shí)例中是26mL)大。因此，水膜可以是實(shí)質(zhì)上靜態(tài)的，同時(shí)蝕刻劑圍繞邊緣24移動(dòng)并且移動(dòng)到頂面上，所述蝕刻劑在頂面上接觸水膜的外部邊緣。在蝕刻劑與水膜之間的靜態(tài)邊界處，蝕刻劑擴(kuò)散到水膜的外部圓周邊緣內(nèi)。
[0034]正面DI水流率可在從10-60毫升/分鐘或者20_40毫升/分鐘的范圍內(nèi)。施加到背面(通常在晶片背面的中心處)的蝕刻劑的流率是前面DI水的流率的至少五倍、十倍、二十倍或四十倍。
[0035]可調(diào)整或平衡DI水和蝕刻劑的流率，以及轉(zhuǎn)速，以于晶片的前面上在蝕刻劑與水之間提供靜態(tài)環(huán)形邊界。也就是說(shuō)，在工藝期間蝕刻劑與水鄰接的圓周可以是固定的并且不會(huì)徑向地向內(nèi)或者向外移動(dòng)。
[0036]在以上描述的工藝的改良方案中，可通過(guò)蝕刻從凹口去除金屬，并且可從形成在晶片的前面26上的排除區(qū)AA去除金屬，而無(wú)需使用任何前面DI水滴。然而，這可能會(huì)導(dǎo)致凹口處過(guò)度的和不規(guī)則的向內(nèi)蝕刻出口(etch egress)。如果這個(gè)蝕刻出口在特定應(yīng)用中是容許的，那么可在沒(méi)有前面DI水滴的情況下執(zhí)行所述工藝，例如使用450-850毫升/分鐘或者550-750毫升/分鐘的硫酸標(biāo)準(zhǔn)稀釋液的背側(cè)蝕刻劑流率，以及900-1300轉(zhuǎn)/分鐘或者1000-1200轉(zhuǎn)/分鐘的晶片轉(zhuǎn)速。或者，蝕刻劑流率可被減小到300毫升/分鐘或者350毫升/分鐘，并且轉(zhuǎn)速可被減小到400-600轉(zhuǎn)/分鐘，同樣不需要向前面26上施加DI水或者其他流體。
[0037]在使用前面DI水滴的情況中，可使用10-60毫升/分鐘或者20_30毫升/分鐘或者24-28毫升/分鐘的DI水流率，背面蝕刻劑流率按比例地增大到至少5倍或者10倍，以及更典型地增大到20倍、30倍或者40倍，并且晶片旋轉(zhuǎn)速度為300-1100轉(zhuǎn)/分鐘或者400-1000轉(zhuǎn)/分鐘。使用下列參數(shù)的測(cè)試結(jié)果已表明從凹口完全地去除金屬:
[0038]1.650毫升/分鐘的背面蝕刻劑流率；零的前面DI水滴速率，以及1100轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速。
[0039]2.650暈升/分鐘的背面蝕刻劑流率；26暈升/分鐘的前面DI水滴速率，以及500
轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速。
[0040]3.525毫升/分鐘的背面蝕刻劑流率；26毫升/分鐘的前面DI水滴速率，以及500轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速。
[0041]4.350毫升/分鐘的背面蝕刻劑流率；零的前面DI水滴速率，以及500轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速。在這些測(cè)試中，已通過(guò)小于60秒(通常是約5-10秒或者5-20秒內(nèi))的蝕刻從凹口去除鍍的銅。
[0042]測(cè)試結(jié)果還表明使用350毫升/分鐘的背面蝕刻劑流率；26毫升/分鐘的前面DI水滴速率以及1100轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速無(wú)法從凹口去除金屬。
[0043]前面的DI水滴幫助防止不慎向排除區(qū)AA的內(nèi)側(cè)蝕刻金屬膜。
[0044]所描述的方法用于使用濕式-接觸環(huán)技術(shù)鍍的晶片，其中相對(duì)厚的金屬膜被鍍?cè)诰恼麄€(gè)頂表面26之上以及凹口中。這些類(lèi)型的晶片可在凹口上具有厚度為0.5微米到3微米或更厚的金屬膜，因?yàn)樵诰吘壧庡儗雍穸葲](méi)有減小(與用密封接觸環(huán)鍍的晶片相反——在使用密封接觸環(huán)的情況中在凹口中僅有具有例如0.1微米或更小厚度的種晶層)。
[0045]如在這里所使用的，金屬鍍膜表示通過(guò)電化學(xué)方法或者無(wú)電(electro less)方法鍍到晶片上的金屬膜，而非使用其他技術(shù)施加到晶片上的種晶層。
【權(quán)利要求】
1.一種用于處理具有金屬鍍膜的晶片的方法，包括: 將所述晶片放置到處理器中的轉(zhuǎn)子中或轉(zhuǎn)子上； 旋轉(zhuǎn)所述晶片； 以第一流率將去離子水施加到所述晶片的面朝上的前面上； 以第二流率將蝕刻劑施加到所述晶片的面朝下的背面上，其中所述第二流率至少是所述第一流率的五倍，所述蝕刻劑在具有凹口的所述晶片的邊緣處擴(kuò)散到所述水中，并且所述蝕刻劑從所述凹口去除所述金屬鍍膜。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述晶片包括形成在所述晶片的所述前面上的排除區(qū)，所述排除區(qū)具有1.5_或更小的寬度。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第二流率至少是所述第一流率的20倍。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述金屬鍍膜包括具有至少0.5微米厚度的銅膜，并且所述蝕刻劑包括硫酸，所述第二流率超過(guò)450毫升/分鐘，以及以500-1200轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)所述晶片。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中所述晶片具有300mm的直徑，并且所述去離子水于所述晶片的所述前面上在所述晶片的所述邊緣的0.7毫米內(nèi)形成水膜邊界線，并且所述蝕刻劑圍繞所述晶片的所述邊緣流動(dòng)并且流動(dòng)到所述晶片的所述前面上，在所述前面處所述蝕刻劑接觸所述邊界線。
6.如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述邊緣排除區(qū)具有比1.25mm小的寬度。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述金屬鍍膜在所述晶片上具有均勻厚度。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述金屬鍍膜包括通過(guò)濕式接觸環(huán)電鍍到所述晶片上的銅膜。
9.如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述凹口具有比所述排除區(qū)的寬度大的徑向深度。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其中選擇所述第一流率、所述第二流率以及轉(zhuǎn)速，以于所述晶片的所述前面上在所述蝕刻劑與所述水之間產(chǎn)生靜態(tài)環(huán)形邊界。
11.一種用于處理在晶片邊緣處的凹口中具有金屬膜的所述晶片的方法，包括: 旋轉(zhuǎn)所述晶片； 以第一流率將第一液體施加到所述晶片的面朝上的前面上； 以第二流率將第二液體施加到所述晶片的面朝下的背面上，其中所述第二液體包括金屬蝕刻劑，并且所述第二液體圍繞所述晶片的邊緣并且在所述凹口之上流動(dòng)，并且所述第二液體流動(dòng)到所述晶片的所述前面上的環(huán)形外部邊緣上，其中所述蝕刻劑從所述凹口去除金屬鍍膜；以及 控制所述第一流率、所述第二流率以及轉(zhuǎn)速，以于所述晶片的所述前面上在所述蝕刻劑與所述第一液體之間產(chǎn)生靜態(tài)環(huán)形邊界。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中所述第一液體包括水，并且所述第二流率是所述第一流率的5-15倍。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，其中所述凹口中的所述金屬膜具有0.5微米到3微米的厚度。
14.如權(quán)利要求11所述的方法，其中所述排除區(qū)具有1-1.5mm的寬度。
15.一種用于處理在凹口中具有金屬鍍膜的晶片的方法，包括: 執(zhí)行凹口清潔步驟，所述凹口清潔步驟包括:旋轉(zhuǎn)所述晶片；以第一流率將水施加到所述晶片的面朝上的前面上；以第二流率將蝕刻劑施加到所述晶片的面朝下的背面上，所述第二流率至少是所述第一流率的五倍，其中所述蝕刻劑在所述凹口之上流動(dòng)并且流到所述晶片的所述前面上，并且所述蝕刻劑從所述凹口去除金屬鍍膜；以及 執(zhí)行單獨(dú)的蝕刻工藝以在所述晶片的所述前面上產(chǎn)生邊緣排除區(qū)，所述邊緣排除區(qū)具有小于1.5mm的寬度；且其中所述凹口清潔步驟或者所述單獨(dú)的蝕刻工藝可在另一工藝之前執(zhí)行。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中所述第二流率至少是所述第一流率的25倍。
【文檔編號(hào)】H01L21/02GK104377115SQ201410400325
【公開(kāi)日】2015年2月25日 申請(qǐng)日期:2014年8月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月14日
【發(fā)明者】凱爾·M·漢森, 喬·E·彼得森 申請(qǐng)人:應(yīng)用材料公司