CN101209450A - 一种以高密相流体去除基板表面污染物的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种以高密相流体去除基板表面污染物的方法，包含提供一压力容器步骤、提供一基板步骤、提供一高密相溶液步骤、进行基板喷洗作业步骤、进行基板污染物去除作业步骤、进行浸润冲洗基板表面步骤及进行基板取出作业步骤，通过本发明的实施运用，能有效达到溶剂进入基板凹槽内部，且使得清洗溶剂与污染物接触呈现均匀状，以提升基板去除污染物的效果。

Description

一种以高密相流体去除基板表面污染物的方法

技术领域

本发明有关于一种以高密相流体去除基板的表面污染物的方法，尤其是有关于一种能有效提高基板的残留物去除效果的以高密相流体去除基板的表面污染物的方法。

背景技术

目前普遍所使用的超临界流体的物理性质是介于气、液相之间，如其粘度接近于气体，密度接近于液体，因密度高，可输送较气体更多的流体；因粘度低，输送时所须的功率则较液体为低。又如，扩散系数高于液体10至100倍，也即质量传递阻力远较液体为小，因此在质量传递上较液体为快。此外，超临界流体更有如气体几无表面张力，因此很容易渗入到多孔性组织中。

由于大部分的超临界流体在常压下均属气态，因此在使用后只要减压即会变回气相，而和其它固、液相的物质分离，具有容易回收再使用的优点，且由于超临界流体具有低表面张力、低粘度、高密度、以及高扩散性的独特性质，尤其可操控的溶剂般特性，使其成为有机及水性溶剂的最佳环保替代品。而目前许多气体包括二氧化碳、氨(Ammonia)、氦(Helium)、氩(argon)、氙(Xenon)或氧化亚氮(Nitrous oxide)，或前述气体的组合均可做为超临界流体，由于二氧化碳具有无毒、无色、无臭、不燃性、无腐蚀性、不需废水处理、对人体无害、对环境友善及易于达到临界点(Pc＝73.8bar，Tc＝31.1℃)等制作优点，因而最常被使用。

目前半导体工业在进行离子植入或蚀刻等制程中，会运用光阻以作为保护基板不需离子植入或蚀刻的区域，此时，会于遮护光阻层表面形成一层不易移除的硬壳，又在蚀刻制程中，会在蚀刻渠道侧壁形成一光阻残留物及蚀刻残留物的混合物，此一混合物因具有极强的结合力而不容易去除，而现有技术是将基板上的光阻及光阻残留物，先以等离子灰化后，再以湿式剥离液剥离，但现有技术会有着化学品排放法规限制，及纯水与溶剂成本不断增加的缺点而尚不完善，而在新一代制程中，在发展至65、45纳米制程时，由于线宽缩小、深宽比加大，再加上晶圆具有渠沟或高深宽比结构时，由于液体表面张力大，不易进入结构内部加以清洗且更不易干燥，目前的湿式洗净制作过程已经无法满足第二代产品的洗净要求。超临界流体有如气体，几无表面张力，且使用后只要减压即会变回气相，而和其它固、液相的物质分离，容易回收再使用，因此以二氧化碳超临界流体为清净剂的制作工艺确实可克服前述使用水溶液的问题。因此，现有技术还有以超临界流体二氧化碳、胺、溶剂等依一定比例泵入压力容器后，通过循环泵及循环回路的不断循环作用使二氧化碳、胺、溶剂持续与光阻或光阻残留物接触，强化将其自基板去除的效果，但其超临界二氧化碳、胺、溶剂并未充分混合，有着胺及溶剂不易被带入基板凹槽内部，及溶剂与光阻或残留物接触时呈现不均匀的分布，所以去除效果不佳。

因此，针对上述的基板去除效果不佳问题，是有着化学溶剂不易被带入基板凹槽内部，及溶剂与光阻或残留物接触时呈现不均匀的劣势。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种以高密相流体去除基板表面残留物的方法，用以解决现有去除基板的表面残留物的方法，因溶剂不易被带入基板凹槽内部，导致基板去除残留物的效果不佳的缺点，同时也克服现有技术的清洗溶剂与残留物接触时呈不均匀，使基板表面残留物的清洗效果无法提高的缺点。

为了实现上述目的，本发明提供了一种以高密相流体去除基板表面污染物的方法，其特点在于，包含以下步骤：提供一压力容器，该压力容器包含一本体及上盖，用以形成一密闭空间；提供一基板，该基板表面具有污染物且置放于该压力容器内；提供一高密相溶液，该高密相溶液承置于一高密相溶液供应装置且由高密相溶剂及反应剂形成，并运用一连接于该压力容器的压力控制器作压力控制作动借以升降压该压力容器；进行基板喷洗作业，将该高密相溶液经过一该压力容器内的喷嘴导入压力容器中，借压力差形成微细化反复喷洗该基板表面；进行基板污染物去除作业，将高密相溶液保持与该基板接触，并进行压力容器内的压力升降作业，借以去除该污染物的至少一部分；以及进行冲洗基板表面，用以洁净该基板污染物。

上述以高密相流体去除基板表面污染物的方法，其特点在于，该基板为晶圆、半导体基板、光电元件或平板状的玻璃、石英、陶瓷或金属。

上述以高密相流体去除基板表面污染物的方法，其特点在于，该基板的该污染物为光阻外层形成的硬壳。

上述以高密相流体去除基板表面污染物的方法，其特点在于，该基板的该污染物为光阻、光阻残留物、蚀刻残留物、光阻残留物、蚀刻残留物、微粒或氧化物，或其混合物。

上述以高密相流体去除基板表面污染物的方法，其特点在于，该高密相溶剂为超临界二氧化碳。

上述以高密相流体去除基板表面污染物的方法，其特点在于，该高密相溶剂进一步包含一共溶剂，用以提高该高密相溶剂对该反应剂的溶解度。

上述以高密相流体去除基板表面污染物的方法，其特点在于，该共溶剂为醇类、醚类、烷基卤化物、烷烃、烯烃、腈类、氨类、芳香族化合物、硅氧烷、丙酮、碳酸丙酯或其组合。

上述以高密相流体去除基板表面污染物的方法，其特点在于，该反应剂为胺类、四级铵盐或四级铵碳化物等。

上述以高密相流体去除基板表面污染物的方法，其特点在于，该进行基板喷洗作业步骤，是在该压力容器外设有一蓄压槽，使该高密相溶液经过该压力容器内的喷嘴导入该压力容器中，借压力差形成微细化反复喷洗该基板表面。

上述以高密相流体去除基板表面污染物的方法，其特点在于，该进行基板污染物去除作业步骤，进行压力容器内的压力升降作业是运用该压力控制器作升压、持压、降压、持压等的反复操作动作。

上述以高密相流体去除基板表面污染物的方法，其特点在于，该进行基板喷洗作业步骤及该进行污染物去除作业步骤，其前后顺序可对调，并可进行一次或一次以上反复操作。

上述以高密相流体去除基板表面污染物的方法，其特点在于，该压力容器还包含一与该压力容器连接的循环泵，使该高密相溶液不断进行循环清洗基板表面增加对污染物去除效果。

上述以高密相流体去除基板表面污染物的方法，其特点在于，该进行基板污染物去除作业步骤，是运用一喷嘴喷发高密相溶液持续与该基板接触，借以增加去除效果。

上述以高密相流体去除基板表面污染物的方法，其特点在于，该高密相溶液的相态为超临界态、亚临界态或液态。

上述以高密相流体去除基板表面污染物的方法，其特点在于，该进行冲洗基板表面步骤，可包含在溶剂中加入共溶剂以增加对污染物或残留在基板反应剂的洁净效果。

上述以高密相流体去除基板表面污染物的方法，其特点在于，该方法还包含一进行基板取出作业步骤，将该压力容器进行泄除压力以取出该基板。

本发明具备如下所述的显著功效：

1、与现有去除基板表面残留物方法相比，因将溶剂进行细微化状态，具有更易均匀分布在基板表面及带入基板凹槽内部，且又溶剂浓度高因而更有效的去除光阻或残留物。

2、因将溶剂进行细微化状态，能更易与高密相溶液互溶，而进入基板表面及凹槽内部，以达到去除基板光阻及残留物的效果。

3、因将溶剂进行细微化状态，在最后进行冲洗的过程中，更易将基板表面或凹槽内部被高密相流冲离带走。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为本发明以高密相流体去除基板的表面污染物的压力容器示意图；及

图2为本发明以高密相流体去除基板的表面污染物的方法流程示意图。

其中，附图标记：

S1         以高密相流体去除基板表面污染物的方法

步骤S10    提供一压力容器

步骤S20    提供一基板

步骤S30    提供一高密相溶液

步骤S40    进行基板喷洗作业

步骤S50    进行基板污染物去除作业

步骤S60    进行浸润冲洗基板表面

步骤S70                   进行基板取出作业

10压力容器                11本体

12上盖                    20基板

30高密相溶液供应装置      31高密相溶液

32蓄压槽                  33压力控制器

34喷嘴                    40循环泵

具体实施方式

请参阅图1图2，本发明为一种以高密相流体去除基板表面污染物的方法，此以高密相流体去除基板表面污染物的方法S1，包含步骤S10，提供一压力容器；步骤S20，提供一基板；步骤S30，提供一高密相溶液；步骤S40，进行基板喷洗(Spray)作业；步骤S50，进行基板污染物去除作业；步骤S60，进行浸润冲洗(Rinse)基板表面；步骤S70，及进行基板取出作业步骤。

请再参阅图1及图2，本发明是一种以高密相流体去除基板表面污染物的方法，此以高密相流体去除基板表面污染物的方法S1，是先进行步骤S10，提供一压力容器，此压力容器10包含一本体11及一上盖12，且通过本体11及上盖12以形成一密闭空间，再进行步骤S20，提供一基板，是将此表面具有污染物的基板20置放于压力容器10内，再者，步骤S30，提供一高密相溶液，此高密相溶液31承置于一高密相溶液供应装置30，且此高密相溶液31由高密相溶剂(solvent)及反应剂(reagent)形成，此高密相溶液31为一高密相流体，此高密相溶液31的相态为超临界态、亚临界态或液态，在本实施例中，此高密相溶液31为超临界二氧化碳，并运用一连接于压力容器10的压力控制器33，进行压力控制作动借以加压压力容器10，当然此压力控制器33作压力控制还能升压、持压、降压、持压等的反复作动，并且，步骤S40，进行基板喷洗作业，将上述高密相溶液31经过一压力容器10内的喷嘴34导入压力容器10中，并通过压力容器10与喷嘴34间的压力差，以形成微细化并反复喷洗此基板20表面，更具体而言，由于压力容器10外设有蓄压槽32，而使高密相溶液31经过压力容器10内的喷嘴34导入压力容器10中，并通过压力差形成微细化反复喷洗基板表面，且由于上述反应剂系藉由破坏污染物化学键结，来瓦解聚合物及降低污染物与基板间的结合力，达到自基板表面去除残留物，而压力差能使溶液改变浓度并喷洗基板表面，借以增加对基板表面污染物去除效果，后续，步骤S50，进行基板污染物去除作业，是将高密相溶液31保持与基板20接触，或者运用喷嘴34喷发高密相溶液31持续与基板20接触，借以增加去除效果，并进行压力容器10的压力升降作业，借以去除基板20表面的至少一部分污染物，此对于压力容器进行升、降压操作，由于升压时可使超临界态的溶液渗入污染物内部，降压使超临界态的溶液自污染物内部膨胀而破坏污染物结构，后来，步骤S60，进行浸润冲洗基板表面，用以洁净基板20表面的污染物，最后，步骤S70，进行基板取出作业步骤，将压力容器10进行泄除压力并取出基板20，进而完成高密相溶液31去除基板20表面污染物，而上述的压力容器10还包含一与压力容器10连接的循环帮浦40，以使高密相溶液31不断进行循环清洗基板表面，增加对污染物去除效果。

本发明是一种以高密相流体去除基板表面污染物的方法，上述基板20为晶圆、半导体基板、光电元件或平板状的玻璃、石英、陶瓷或金属，且基板的污染物为光阻外层形成的硬壳，又此污染物为光阻、光阻残留物、蚀刻残留物、光阻残留物、蚀刻残留物、微粒或氧化物，或其混合物。

本发明是一种以高密相流体去除基板表面污染物的方法，上述高密相溶液31进一步包含一共溶剂(co-solvent)，用以提高高密相溶剂对反应剂的溶解度，且此共溶剂为甲醇(alcohols)、醚(ethers)、烷基卤化物(alkylhalides)、烷烃(alkanes)、烯属烃(alkenes)、腈类(nitriles)、氨基化合物(amides)、芳香族的复合物(aromatic compounds)、硅氧烷(siloxanes)、丙酮(acetone)、碳酸丙酯(PCO3)或其组合者，而此反应剂为胺类(amine)、四级铵盐(tetraalkyl ammonium bicarbonate)或四级铵碳化物(tetraalkylammonium carbonate)。

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (16)

1.一种以高密相流体去除基板表面污染物的方法，其特征在于，包含以下步骤：

提供一压力容器，该压力容器包含一本体及上盖，用以形成一密闭空间；

提供一基板，该基板表面具有污染物且置放于该压力容器内；

提供一高密相溶液，该高密相溶液承置于一高密相溶液供应装置且由高密相溶剂及反应剂形成，并运用一连接于该压力容器的压力控制器作压力控制作动借以升降压该压力容器；

进行基板喷洗作业，将该高密相溶液经过一该压力容器内的喷嘴导入压力容器中，借压力差形成微细化反复喷洗该基板表面；

进行基板污染物去除作业，将高密相溶液保持与该基板接触，并进行压力容器内的压力升降作业，借以去除该污染物的至少一部分；以及

进行冲洗基板表面，用以洁净该基板污染物。

2.根据权利要求1所述的以高密相流体去除基板表面污染物的方法，其特征在于，该基板为晶圆、半导体基板、光电元件或平板状的玻璃、石英、陶瓷或金属。

3.根据权利要求1所述的以高密相流体去除基板表面污染物的方法，其特征在于，该基板的该污染物为光阻外层形成的硬壳。

4.根据权利要求1所述的以高密相流体去除基板表面污染物的方法，其特征在于，该基板的该污染物为光阻、光阻残留物、蚀刻残留物、光阻残留物、蚀刻残留物、微粒或氧化物，或其混合物。

5.根据权利要求1所述的以高密相流体去除基板表面污染物的方法，其特征在于，该高密相溶剂为超临界二氧化碳。

6.根据权利要求1所述的以高密相流体去除基板表面污染物的方法，其特征在于，该高密相溶剂进一步包含一共溶剂，用以提高该高密相溶剂对该反应剂的溶解度。

7.根据权利要求6所述的以高密相流体去除基板表面污染物的方法，其特征在于，该共溶剂为醇类、醚类、烷基卤化物、烷烃、烯烃、腈类、氨类、芳香族化合物、硅氧烷、丙酮、碳酸丙酯或其组合。

8.根据权利要求1所述的以高密相流体去除基板表面污染物的方法，其特征在于，该反应剂为胺类、四级铵盐或四级铵碳化物等。

9.根据权利要求1所述的以高密相流体去除基板表面污染物的方法，其特征在于，该进行基板喷洗作业步骤，是在该压力容器外设有一蓄压槽，使该高密相溶液经过该压力容器内的喷嘴导入该压力容器中，借压力差形成微细化反复喷洗该基板表面。

10.根据权利要求1所述的以高密相流体去除基板表面污染物的方法，其特征在于，该进行基板污染物去除作业步骤，进行压力容器内的压力升降作业是运用该压力控制器作升压、持压、降压、持压等的反复操作动作。

11.根据权利要求1所述的以高密相流体去除基板表面污染物的方法，其特征在于，该进行基板喷洗作业步骤及该进行污染物去除作业步骤，其前后顺序可对调，并可进行一次或一次以上反复操作。

12.根据权利要求1所述的以高密相流体去除基板表面污染物的方法，其特征在于，该压力容器还包含一与该压力容器连接的循环泵，使该高密相溶液不断进行循环清洗基板表面增加对污染物去除效果。

13.根据权利要求1所述的以高密相流体去除基板表面污染物的方法，其特征在于，该进行基板污染物去除作业步骤，是运用一喷嘴喷发高密相溶液持续与该基板接触，借以增加去除效果。

14.根据权利要求1所述的以高密相流体去除基板表面污染物的方法，其特征在于，该高密相溶液的相态为超临界态、亚临界态或液态。

15.根据权利要求1所述的以高密相流体去除基板表面污染物的方法，其特征在于，该进行冲洗基板表面步骤，可包含在溶剂中加入共溶剂以增加对污染物或残留在基板反应剂的洁净效果。

16.根据权利要求1所述的以高密相流体去除基板表面污染物的方法，其特征在于，该方法还包含一进行基板取出作业步骤，将该压力容器进行泄除压力以取出该基板。

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