稀释设备和方法技术

一种用来制备从半导体晶片清除残留物的由二种液体组成的溶液的稀释装置（１００）和方法。各个液体在过滤器（１３０）中被组合成所希望的溶液。不密封的泵（１４１，１４２）由公共马达（１４３）驱动，以便在溶液的流速变化时，以它们各自流速的恒定比率泵压各个液体。用电导计（１６６）来测量溶液的电导率以确定浓度。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及到集成电路，更确切地说是涉及到制备通过过滤器来用以从集成电路清除残留物的溶液。半导体工艺正在生产着含有更多的尺寸更小而几何图形更精细的晶体管的集成电路。这类器件的精确重复性要求晶片表面高度平整且其上的颗粒和其它残留物很少。因此，凡是需要精确图形的地方，大多数制造工艺都包括表面整平步骤。例如，化学机械抛光(CMP)步骤常常被用来抛去覆盖着留下的钨塞的钨层或用来整平使互连层彼此隔离的层间介电(ILD)材料。用悬浮在pH值为1.8-3.8的水溶液中的氧化铝颗粒组成的悬浮液来对晶片表面进行机械抛光。但水溶液的低的pH值在氧化铝颗粒中产生与晶片相反的Z电位，从而产生使许多氧化铝颗粒吸附到晶片表面的吸引力。这些颗粒造成光刻缺陷和晶片沾污，会导致集成电路失效。为了改变Z电位的极性并减小吸引力，采用pH值设定为大约12.0的清洗液来清除颗粒。通常，重量比浓度为2％的氢氧化铵溶液可提供清除颗粒用的正确的pH值。对浓度的控制是重要的。太低的浓度不能充分地提高pH值，从而由于颗粒Z电位的改变不恰当而无法清除颗粒。太高的浓度则得到的溶液更具腐蚀性，能够腐蚀诸如用来通过窗口而填充中间层的钨塞之类的晶片材料。市面上可购到重量比浓度为30％的氢氧化铵。现有技术工艺借助于用去离子(DI)水手工稀释30％的氢氧化铵而在大容量储存罐中得到2％的浓度，其中用手工混合并储存直至使用。但手工混合和手工倾倒这种浓烈的基液，对处置这种化学品的人和工作在储存罐区域的人的安全是有害的。而且，氨气是高度挥发性的。当氨气从溶液蒸发时，不仅对安全的损害增加，而且清洗液中的氢氧化铵浓度也明显下降，使稀释过的溶液的pH值下降到可接受水平以下。因此，需要一种对用来从半导体晶片清除残留物的氢氧化铵进行稀释的设备和方法，此方法应能减少蒸发并避免使周围人员暴露于有害化学品的危险中。附图说明图1是集成电路制造设备的流程图；图2是氢氧化铵稀释装置图。集成电路制造工序包含将材料引入晶片或晶片表面的许多步骤以及清除材料的其他一些步骤。例如，光刻步骤就包含将光抗蚀剂淀积在晶片表面上、对光抗蚀剂进行显影并清除未被显影的部位以形成用于后续各加工步骤的晶片暴露部位的几何形状图形。当这些步骤完成时，清除其余的光抗蚀剂。这种光刻步骤是一类例子，其中所有的原先淀积的材料都是为防止制得有缺陷的器件而必须清除的残留物。同样，层间介电层之类的二氧化硅层被淀积或生长在晶片上，并用光抗蚀剂层形成图形。光抗蚀剂暴露部位中的二氧化硅被选择性地腐蚀以提供在互连层之间实现连接的窗口。在上述的每个例子中，加工步骤都包含从晶片清除不需要的材料以防止集成电路出现缺陷或失效。这种不需要的材料称为残留物，包括诸如清洗步骤的非淀积步骤引入的颗粒或其它杂质之类的先前各步骤遗留的不需要的材料以及当前步骤的材料。在集成电路制造工艺(包括从晶片清除残留物)中使用各种溶液。由于半导体器件制造过程中要求高等级的清洁度以及某些加工材料的性质独特，故在制造厂内借助于组合二种或更多种液体而制作这种溶液往往是有优点的。在本专利技术中，溶液至少包含不固定液体的均匀混合物，其性质不固定，即可以改变。例如，溶液可包括真溶液、乳化液和悬浮液之类。图1示出了包括化学机械抛光(CMP)设备10、晶片擦洗器20和氢氧化铵(NH4OH)稀释装置100的集成电路制造系统中半导体晶片通过部分的流程。CMP设备10在入口11处接收送入的半导体晶片，并在出口12处得到抛光过的整平了的晶片。CMP设备是全自动的，晶片在CMP设备10中由设备中的控制单元所控制的机械手或相似的装置来处置。通常，送入的晶片在被接收之前要淀积一个互连介电层或将钨之类的金属以覆盖层的形式涂于通过介电层中窗口的层间塞。在淀积钨之后的整平情况下，用含有金属颗粒和硝酸铁之类的缓冲化学品的悬浮液来完成抛光。例如，典型的悬浮液包含与去离子水和作为缓冲剂的碘酸钾相混合的氧化铝颗粒。此悬浮液被加于称为主板的第一旋转板。氧化铝颗粒形成一个高度研磨性的悬浮液，以确保晶片以可确定的磨去特定量材料的速率加于旋转板。主板一旦被氧化铝悬浮液完全浸润，就用机械手将晶片面朝下压向旋转着的主板表面，借助于使晶片沿与主板相反的方向旋转而进行抛光。上述抛光步骤在晶片上留下碘酸钾、钨和氧化铝颗粒组成的残留物。这些材料是能够在晶片中引起缺陷的沾污物，导致形成不准确的几何图形、集成电路元件中的结构缺陷、或能够使集成电路失效的腐蚀损伤。在氧化铝颗粒的情况下，其硬度在晶片的表面上留下划痕，也能损伤集成电路。因此，在第一次抛光之后，要用去离子水冲洗晶片以清除碘酸钾和某些松散的氧化铝颗粒。其它的氧化铝颗粒由于其Z电位同晶片表面的Z电位极性相反，产生使颗粒粘附到晶片的吸引力，而仍然附着于晶片。在冲洗之后，晶片被传送到CMP 100中的二级转盘接受第二抛光步骤以便从晶片表面抛光划痕。这一步骤除了悬浮液颗粒是由NH4OH或氢氧化钾和去离子水溶液中的较软的二氧化硅所组成之外，与第一抛光步骤相似。氢氧化钾被用来提高悬浮液的pH值，以便氧化铝的Z电位与晶片表面上二氧化硅的Z电位具有相同的极性。从而减弱氧化铝对晶片的亲和力以易于清除氧化铝颗粒。在抛光之后，再用去离子水冲洗晶片，并在进一步加工之前一直保持湿润。晶片一旦干燥，则几乎不可能在不损伤晶片的情况下清除颗粒。成批的湿法抛光过的晶片从CMP设备10被传送到晶片擦洗器20。晶片被载入装片架24中，并用来自喷头22的去离子水保持湿润。借助于将晶片穿过由聚乙烯乙酸酯(PVA)之类的柔软泡沫材料组成并沿圆周含有小的突出物(未示出)的刷子26之间，对晶片进行擦洗。当晶片穿过时，刷子26旋转，使突出物适应晶片以便轻轻地擦去颗粒和其它残留物而不损伤表面。在水合过程中，刷子26带有高的水分，提供了自润滑以维持接触而不损伤晶片。在稀释装置100中制作2％的氢氧化铵溶液，且用阀门94控制滴于刷子26上以擦洗晶片。2％氢氧化铵的pH值约为12.0，这进一步修正了留在晶片上的氧化铝颗粒的Z电位，使刷子26更容易清除它们。对氢氧化铵浓度的控制是至关重要的，因为，如果浓度太低则对Z电位的修正不够，使氧化铝颗粒仍然维持对晶片的亲和力。若浓度太高，则钨塞之类的晶片材料被腐蚀。在二种情况下，都可能损伤晶片和造成器件失效。在一个工艺中，已确定1.5-2.5％的浓度范围适合于清除氧化铝颗粒和其它残留物而不会损伤晶片。可用滴注以外的其它方法将氢氧化铵溶液加于刷子26。例如，倘若来自分得很细的喷射颗粒的氨(NH3)的蒸发得到控制，从而防止溶液浓度的下降，不至于得到低的pH值，则可采用喷射方法。在擦洗大量晶片之后，颗粒状物质和其它残留物就积聚在刷子26中，其中有一些会被重新引入到晶片上。因此，用刷子28执行第二擦洗步骤，刷子28的组成与刷子26相似，但是更清洁，因为刷子26先前已清除了大部分残留物。在与说明刷子26的步骤相似的步骤中，阀门95控制着滴注到刷子28上的2％氢氧化铵溶液的流速。刷子26和28要经常用2％的氢氧化铵进行清洗以清除积聚的颗粒。晶片被移到旋转干燥器，此干燥器含有红外或相似热源30、喷嘴31和转盘32。借助于在转盘32上旋转晶片时，用通过喷嘴31所加的去离子水进行冲洗而清除留下的残留物。在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造集成电路的方法，其特征是通过过滤器（１３０）组合第一和第二液体（氢氧化铵和水），以制作一种溶液，用来从集成电路清除残留物。

【技术特征摘要】
US 1997-7-1 8867411．一种制造集成电路的方法，其特征是通过过滤器(130)组合第一和第二液体(氢氧化铵和水)，以制作一种溶液，用来从集成电路清除残留物。2．权利要求1的方法，其进一步特征是在过滤器的第一位置(132)处将第一液体引入过滤器；以及在高于第一位置的过滤器的第二位置(133)处，将第二液体引入过滤器。3．权利要求2的方法，其中的组合步骤包含下列步骤以第一流速将第一液体泵压穿过过滤器；以及以高于第一流速的第二流速将第二液体泵压穿过过滤器。4．权利要求3的方法，其中的组合步骤包含以第三流速制作稀释的氢氧化铵溶液的步骤，其进一步特征是当第三流速改变时，保持第二流速对第一流速的比率基本恒定。5．一种制造集成电路的设备，其特征是一个过滤器(130)，它带有分别接收第一和第二液体的第一和第二输入(132和133)以及提供用来从集成电路清除残留物的溶液的输出(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹姆斯A格鲁特戈德，詹姆斯F瓦奈尔，
申请(专利权)人：摩托罗拉公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]