CN102834182A - 在邻近基板表面处的受控流体混合情况下的微电子基板的湿处理 - Google Patents

Abstract

本发明提供用于在使用喷雾处理器工具处理微电子器件期间控制第一处理流体与第二处理流体之间的转变的方法及设备。

Description

在邻近基板表面处的受控流体混合情况下的微电子基板的湿处理

优先权

本非临时专利申请要求于2010年4月27日由Wagener等人提交的、题目为“WET PROCESSING OF MICROELECTRONIC SUBSTRATESWITH CONTROLLED MIXING OF FLUIDS PROXIMAL TO SUBSTRATESURFACES（在邻近基板表面处的受控流体混合情况下的微电子基板的湿处理）”、序列号为61/328,274的美国临时专利申请的权益，其中所述临时专利申请的全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及使用喷雾处理器工具处理微电子器件。更具体地，本发明涉及在使用喷雾处理器工具时在处理期间控制处理流体的混合，所述处理流体的混合可能发生于邻近基板表面处，以使得可能由于未受控制的混合所致的零件损坏最小化。

背景技术

微电子产业在制造多种微电子器件时依赖于多种处理方法。所述处理方法通常涉及湿式处理和干式处理中的一者或两者。微电子产业能够利用多种构造系统以执行这种处理。许多所述系统为喷雾处理器工具形式的。喷雾处理器工具一般是指如下工具：其中处理流体（比如，化学制品、清洗液体、气体及其组合）单独地或以一系列一个或多个步骤的组合方式喷射、浇铸，或以其他方式分配至微电子工件上。这与湿式工作台工具形成对比，在湿式工作台工具的情况中，在处理过程期间微电子工件浸渍于流体浴中。

在典型的喷雾处理器工具中，处理流体被分配或以其他方式喷射至（多个）微电子工件上，而所述微电子工件被支撑于喷雾处理器工具的处理腔室内。通常，在所述处理的一个或多个部分期间所述微电子工件绕一轴线旋转（spinning，自旋）。在单微电子工件系统中，该微电子工件通常围绕其自己的中心轴线旋转。可从明尼苏达州查斯卡的FSI国际公司（FSIInternational,Inc.,Chaska,MN）购得商标名称为

的此类型的示例性工具。在同时处理多个微电子工件的工具中，微电子工件通常被储存于保持器（亦称为卡匣）中，所述保持器被支撑于旋转的转台（亦称为台板）上。转台围绕其自己的中心轴线旋转，并且示意性地，保持器以行星方式在轨道上围绕转台的轴线旋转。可从明尼苏达州查斯卡的FSI国际公司购得商标名称分别为

和

的此类型的示例性工具。

用于喷雾处理器工具的典型方法包括涉及使微电子工件经受一个或多个湿式处理（比如，包括一个或多个化学处理、清洗处理，及其组合的湿式处理）的处理步骤。通常在完成了所需的湿式处理之后，对微电子工件进行干燥。例如，传统清洗及干燥程序涉及首先将清洗液体分配或以其他方式喷射至微电子工件上，所述微电子工件被支撑于旋转的转台上的一处理腔室中。停止清洗，接着将用以输送清洗液体的管件（plumping）置于处理腔室中。然后通常经由相同或不同的管件将干燥气体引入至腔室中，以干燥微电子工件。

根据示例性制造策略，使用光致抗蚀剂掩模以帮助在微电子基板上形成器件零件。随着微电子技术的进步，这些零件已趋向于变得更小。例如，一些当前的器件包括诸如具有纳米级尺寸的栅结构（gate structure）的零件。不幸地，在制造过程中较小的器件零件倾向于比那些较大、较坚固的零件易受损坏。需要开发在制造过程中有助于保护小器件零件的处理策略。

在光致抗蚀剂掩模已用于帮助制造零件之后，该掩模通常被移除。光致抗蚀剂掩模的移除是其中零件损坏成为问题的一种情形。已知的强清洁性（piranha，食人鱼蚀液）处理是用于从基板表面去除光致抗蚀剂残余物的策略。典型强清洁性组合物为通过组合至少包括硫酸和过氧化氢的成份所获得的水溶液。通常，所述成份被供应为浓缩的含水硫酸以及30重量百分比的含水过氧化氢。典型的强清洁性溶液通过在每体积的过氧化氢溶液中组合大约2体积份至大约10体积份的酸溶液而获得。亦可使用更稀释形式的溶液。通常使用热的强清洁性溶液，例如，大约60℃以上的温度，甚至大约80℃以上，甚至大约180℃的温度。强清洁性溶液从表面清洁有机化合物，诸如光致抗蚀剂残余物。该溶液亦倾向于使金属氧化及羟化，从而使所述金属呈现亲水性。在用此溶液清洁之后，用水充分清洗基板。然后可使该基板按需要经受进一步处理。

在其他说明性实践模式中，清洁组合物可包括一种或多种其他酸，诸如磷酸。另外，一些清洁化学品使用酸但不使用过氧化物。一些清洁化学品可以其他（多种）氧化剂取代过氧化氢。

不幸地，用于使用所述清洁化学品的传统策略可能会损坏器件零件。零件愈小，该危险变得愈大。其他处理亦造成类似的损坏器件零件的危险。这些其他情形的实例包括用于去除金属的王水（硝酸与盐酸的混合物）处理。因此，强烈需要改良的策略以保护器件零件在处理期间免于损坏。

发明内容

本发明通过控制和/或防止不同化学制品在邻近于处理中的微电子工件的表面处混合而显著地减少零件损坏。本发明至少部分地基于不同化学制品能够放热地混合的判断。若混合在邻近工件表面处发生，则此情况释放出能量，所述能量有可能损坏处理中的微电子工件上的精细零件。包括至少两个独立（相异）喷嘴的处理工具（下文中称之为多喷嘴系统）能够在多步骤处理的过程期间将至少两种不同的处理流体独立地分配在一个以上微电子工件上。所述工具尤其容易遭受化学制品在工件表面上放热地混合的危险，比如在从一个喷嘴分配化学制品时化学制品从另一个喷嘴滴落时可能出现这样的危险。因此，本发明的原理优选且有利地针对所述多喷嘴工具实施。

本发明提供不同策略来控制和/或防止化学制品在邻近工件表面处混合。根据一方法，本发明控制第一化学制品分配与第二化学制品分配之间的转变（transition，过渡），以避免来自第一喷嘴的一流体滴掉落在从第二喷嘴分配的第二流体的表面膜上。例如，在后续处理阶段中经由第二喷嘴分配清洗水的同时要防止来自化学制品分配的残余酸滴从第一喷嘴滴落到该工件表面上。这可通过在经由该第二喷嘴分配水之前对第一喷嘴施加吸力的一种模式实践此方法。在另一方面中，经由该第二喷嘴将第二流体引入到一工件上，同时在该第一喷嘴上保持吸力。根据另一策略，在该工件围绕其自己的中心轴线旋转的同时一般将该第二化学制品引入到该工件的中央，以有助于进一步避免损坏的危险。

在一方面中，本发明涉及一种处理微电子工件的方法，所述方法包括以下步骤：将微电子工件定位于包括第一分配喷嘴及第二分配喷嘴的处理腔室中，所述第一分配喷嘴和第二分配喷嘴被构造成独立地将一种或多种处理流体引导至所述微电子工件处；通过所述第一分配喷嘴将第一处理流体分配到所述处理腔室中；停止第一处理流体通过所述第一分配喷嘴到所述处理腔室中的分配；对所述第一分配喷嘴施加吸力；以及在对所述第一分配喷嘴施加吸力之后，通过所述第二分配喷嘴将第二处理流体分配到所述处理腔室中。

在另一方面中，本发明涉及一种处理微电子工件的方法，所述方法包括以下步骤：将微电子工件定位于包括第一分配孔和第二分配孔的处理腔室中，所述第一分配孔和第二分配孔被构造为独立地将一种或多种处理流体引导到所述微电子工件处；通过所述第一分配孔将第一处理流体分配至所述处理腔室中；对所述第一分配孔施加吸力；以及在对所述第一分配孔施加吸力之后，通过所述第二分配孔将第二处理流体分配至所述处理腔室中。

在另一方面中，本发明涉及一种处理微电子工件的方法，所述方法包括以下步骤：将微电子工件定位于包括第一喷嘴和不同于所述第一喷嘴的第二喷嘴的处理腔室中，所述第一喷嘴包括第一处理流体能够通过其分配至所述处理腔室中的至少一个孔，所述第二喷嘴包括第二处理流体能够通过其分配至所述处理腔室中的至少一个孔；以及对所述第一喷嘴和所述第二喷嘴中的一者或两者施加吸力，从而从所述第一喷嘴和所述第二喷嘴中的一者或两者的上游吸取各自的处理流体。

在另一方面中，本发明涉及一种处理微电子器件的方法，所述方法包括以下步骤：将微电子工件定位于包括第一分配喷嘴和第二分配喷嘴的处理腔室中，所述第一分配喷嘴和所述第二分配喷嘴被构造成独立地将一种或多种处理流体引导至所述微电子工件处；通过所述第一分配喷嘴将第一处理流体分配至所述处理腔室中；通过所述第二分配喷嘴将第二处理流体分配至所述处理腔室中；控制第一化学制品分配与第二化学制品分配之间的转变，以避免来自第一喷嘴的一流体的液滴掉落至从第二喷嘴分配的第二流体的表面膜上；以及控制分配第一处理流体与分配第二处理流体之间的转变，以避免来自所述第一喷嘴的第一处理流体的液滴掉落至所述微电子工件上的第二处理流体的表面膜上。

附图说明

并入本发明且构成本发明的一部分的附图示出了本发明的几个方面，并与示例性实施例的描述一起用于阐述本发明的原理。附图的简要说明如下：

图1至图3示意性地示出了根据本发明而估计的微爆（microburst）的概念。

图4示意性地示出了根据本发明能够使用的示例性设备。

图5至图12示意性地示出了能够由图4中示出的示例性设备执行的现有技术处理的步骤序列。

图13至图21示出了图4的设备如何能够用于执行根据本发明的包括受控混合的步骤序列。

具体实施方式

本文所描述的本发明的示例性实施例不旨在是详尽的或将本发明局限于以下详细描述中所揭示的精确形式。相反，选择并描述本文所描述的示例性实施例，是为了使得本领域的技术人员能够了解和理解本发明的原理及实践。

在代表性实施例中，理想地相对于以下类型的优选多喷嘴工具实践本发明，其中在所述多喷嘴工具中被处理的微电子工件围绕其自己的中心轴线旋转的类型。优选示例性多喷嘴工具包括喷杆（spray bar）形式的第一喷嘴，该第一喷嘴包含多个孔，第一处理流体通过所述多个孔分配在位于下方的旋转微电子工件的弦（chord）上。所述弦通常对应于所述微电子工件的直径或直径的一部分。多喷嘴工具还包括第二喷嘴，第二处理流体一般能够经由所述第二喷嘴被分配至位于下方的旋转微电子工件的中央。能够以连续方式、脉冲方式，或其组合独立地将第一和/或第二处理流体中的每一中分配为流。还能够独立地雾化每种流体以便将其分配为薄雾或喷雾。可经由喷嘴设计、经由两个或两个以上流之间的冲击等发生雾化。

通常，在这样一种处理的一个或多个部分期间所述微电子工件围绕轴线旋转。在单微电子工件系统中，所述单个微电子工件通常围绕其自己的中心轴线旋转。可从明尼苏达州查斯卡的FSI国际公司购得商标名称为

的此类型的示例性工具。在同时处理多个微电子工件的工具中，微电子工件通常可被储存于保持器（亦称为卡匣）中，所述保持器被支撑于旋转的转台（亦称为台板）上。转台围绕其自己的中心轴线旋转，并且示意性地，保持器在轨道上围绕转台的轴线旋转（以行星方式）。可从明尼苏达州查斯卡的FSI国际公司购得分别以

或

为商标名称的此类型的示例性工具。

在不希望以理论加以限定的情况下，能够提出基本原理以解释由本发明提供的在减少损坏方面的显著改良。已知的是，处理流体的某些组合在混合在一起时会以放热且高能的方式发生反应。在制造微电子器件的情形下，酸组合物及清洗水为此组合的实例。在特定实例中，含水硫酸（可选包括诸如过氧化氢、臭氧等氧化剂）与水以相当高能的方式混合。就在微电子工件的表面上所遇到的零件（feature，特征）的级而言，该能量以爆炸性爆裂的方式释放，该爆炸性爆裂在本文中被称为“微爆”。若微爆发生于邻近器件零件处，则爆炸波可损坏所述零件。

当从第一化学制品（比如，酸组合物）转变至第二化学制品（比如，水）时和/或如果一种化学制品的液滴掉落至另一化学制品的膜中的话，微爆的危险较高。在多喷嘴系统中，在从热的强清洁性溶液（硫酸与过氧化氢的含水混合物）转变至水的特定情况下，在经由不同喷嘴引入水的同时，从一个喷嘴分配的残余热酸可滴落至旋转的微电子工件表面上的薄水膜上。落在微电子工件表面上的热酸的点滴可能引起局部高能量反应，该反应可损坏邻近发生混合的位点的器件零件。若残余酸继续滴落至湿的微电子工件的表面上，则不仅在转变至清洗时危险可能继续，并且在清洗的过程期间危险还可能继续。若水滴在工件表面处与富酸混合，则亦可能发生微爆损坏。

图1至图3示意性地示出了微爆如何能损坏器件零件的概念。首先参照图1，微电子工件102一般包括支撑件104，该支撑件104通常包括半导体微电子晶圆。诸如氧化物层等可选的附加层（未示出）亦可根据传统实践并入支撑件104中。呈多晶硅栅的示意性形式的列零件（line features）106形成于支撑件104的表面上。列零件106的示例性实施例一般包括栅氧化物108、多晶硅电极110及介电层112。如图所示，水膜114覆盖在微电子工件表面上。热酸的点滴116示意性地示出为落向微电子工件102。

图2示意性地示出了在热酸的点滴116碰撞水膜114时发生的微爆115。由微爆115导致的爆炸波区117被示出为对列零件106造成冲击。

图3示出了微爆平息之后的爆炸波区117。已损坏的列零件119示出于爆炸波区117中。

从根据图1的微电子工件所获得的数据支持该微爆理论。在一个实验中，对包含有呈多晶硅栅形式的零件列的微电子工件进行研究。根据图5至图12，根据下文所描述的传统处理对这些工件进行处理。另外，在图5至图12中所示出的处理之后，工件经受SC1处理，之后是清洗及离心法脱水。SC 1处理包括以氢氧化铵、过氧化氢及水溶液处理。在执行传统处理（而没有本发明的受控制转变）之后，检验工件的表面是否有多晶硅栅损坏。在这些工件上检测到大约10个至20个损坏区域。大部分损坏都横越许多列。这些研究中的列零件具有5:1的纵横比，且为大约150nm高乘大约30nm宽。

对比而言，如图13至图20中所示出的，当对其他方面相同的微电子工件执行具有受控制转变的改良处理时，未检测到损坏区域。

在本发明的实践中可应用宽范围的处理流体作为第一处理流体或第二处理流体。所述处理流体包括氧化流体、蚀刻流体、清洗流体、抛光流体、及其组合等。示例性流体包括水；含水醇，比如异丙醇；包含一种或多种氧化剂的液体，比如包括臭氧、过氧化物、此等氧化剂的组合等的水；酸性液体，诸如含有HF的水、磷酸、硫酸、硝酸、HCl、乙醇酸、乳酸、乙酸、其组合等；碱性溶液，比如包括溶解的氢氧化铵的水、氨水、四甲基氢氧化铵、胆碱、及其组合等；缓冲溶液，比如氟化铵。可浓缩或稀释这些组合物。可将这些组合物提供于宽范围的温度下，包括溶液冷却、以室温供应、或加热的温度。

鉴于本文所述的微爆理论（不同化学制品在邻近微电子工件表面处的高能混合可能是零件损坏的至少部分原因，而本发明显著减少了零件损坏），在第一和第二处理流体以放热方式混合的环境中有利地实践本发明。例如当酸性组合物与其他水溶液（包括酸性相对较小的组合物或包括不同种类的酸的酸性混合物）混合时一般发生放热式混合。因此，例如，公知的强清洁性溶液一般包括溶解于水中的硫酸及过氧化氢。强清洁性溶液用于从微电子工件表面清洁有机残余物（比如光致抗蚀剂残余物）的一种应用。因为混合物为强氧化剂，所以该混合物将去除大部分有机物。强清洁性溶液还倾向于使许多表面羟化（例如，添加OH基），从而使其亲水（水相容）。强清洁性组合物还可用以蚀刻材料（比如，钴、镍、钛、钨、钽及铂）。

强清洁性溶液中的硫酸和/或过氧化氢的浓度可独立地自相对浓缩（例如，重量百分比高于30%）状态在宽范围内变化。亦可使用适度稀释的溶液，例如，包含有0.1以上至30重量百分比的特定成份的溶液。可使用极稀释的溶液，例如，包含有0.001以上至0.1重量百分比的该特定成份的溶液。亦可使用超稀释溶液，例如，大约每十亿重量份大约一重量份至0.001重量百分比的该成份。如本文所使用，组合物中的材料的重量百分比以溶液的总重量为基础。

硫酸组合物（无过氧化氢）及强清洁性组合物（包括硫酸及过氧化氢）倾向于与水以相当高能且放热的方式混合。随硫酸的相对浓度增加，混合时释放的能量倾向于变大。因此，在涉及硫酸/强清洁性处理与清洗处理之间的转变的多喷嘴工具中使用本发明是极有利的。清洗通常可发生于酸处理之前和/或之后。

图4示出了尤其适用于执行本发明的示例性设备10。出于说明目的，图4示意性地对应于

（明尼苏达州查斯卡的FSI国际公司）单微电子工件处理工具。设备10一般包括界定处理腔室14的外壳。微电子工件16被支撑于旋转夹盘18上。在多步骤处理中的至少一部分期间，工件绕轴线17旋转。

设备10包含有多个相异分配喷嘴22、24及26，这些喷嘴可独立地用以将流体分配至工件16上。如图所示的，喷嘴22包含喷杆且一般延伸跨越下面的工件16的弦的至少一部分。设备10被构造为使得所述弦大体上对应于工件16的半径的大部分。喷杆22包括多个孔28，通过所述多个孔28将（多种）流体经由喷杆大体上朝向工件16喷射。喷嘴24及26独立地用于将（多种）流体大体上分配至工件16的中央区域上。由于在流体分配期间工件16通常旋转的缘故，因此流体在被抛离周边以被收集以用于丢弃、再循环或其他用途之前，流体一般以径向向外的方式在工件表面上成膜。

示例性流体源31至39通过管线41至53耦接至喷嘴22、24和/或26。阀61至73用以控制流体至喷嘴22、24及26的流动。出于说明目的，源31至39包括冷（或室温）水、热水、氨水、过氧化氢、冷硫酸及热硫酸。冷（或室温）水、热水、过氧化氢及热硫酸的多个源可为相同或不同的。为了清晰的目的而将所述源示出为单独源。质量流控制器91至96用以帮助控制来自源31至35及源39的流体的流量。孔75用以帮助控制来自源38的热的浓（例如，96重量%）硫酸的流量。当修改以实践本发明的实施例时，设备还包括抽吸管线74，抽吸管线74用以帮助从喷嘴22和/或24抽吸化学制品。可以多种方式（未示出）产生吸力，但通过抽吸（aspiration，吸气）而提供吸力方便且可靠。用以产生吸力的其他手段包括使用真空泵等。

亦可在有效帮助从工具10的全部或部分抽吸化学制品的位置中提供额外抽吸管线27。有利地，可经由管线74将吸力施加至喷嘴24，而仍可经由喷嘴24及26分配化学制品。阀29及69帮助控制通过管线27及74的流体流。

图5至图12示出了图4的设备10可用以执行现有技术处理方法的步骤序列。从整体上看，该序列首先使用硫酸与过氧化氢的组合物以从微电子工件16去除光致抗蚀剂残余物。清洗阶段在酸处理之后。有利地，该处理被设计为使得微电子工件16的热冲击最小化。然而，根据本发明，在微电子工件表面处无受控制混合的情况下发生所述序列。在无受控制混合的情况下，该处理可导致对微电子工件表面上的较精细零件的损坏。图13至图20示出了图4的设备10如何用以执行包含有许多有利原理的本发明的示例性实践模式。对精细零件的损坏显著减少。在与该两个不同序列相关联的所有这些图中，示出了在特定步骤中所使用的（多个）管线及（多种）流体，而为了清晰的目的省略了未使用的其他管线以及源。

现将描述图5至图12中所示出的现有技术方法。所使用的硫酸为浓硫酸，且大约为96重量%（平衡水）。过氧化氢为30重量%的水溶液。在图5中，微电子工件16设置在旋转夹盘18上。将室温浓硫酸（例如，大约20℃）经由中央分配喷嘴24引入至微电子工件16上。此步骤会发生合适的时间，比如大约10秒。

在图6中，冷硫酸的分配停止。现将热的浓硫酸经由喷嘴22分配至旋转的微电子工件16上。冷酸可倾向于从喷嘴24滴落至微电子工件表面上。以虚线及浅交叉影线示出了喷嘴24以示意性地指示该滴落可能。由于冷酸仅与热酸混合，因此所述滴落不倾向于引起任何微爆问题。热酸加温至合适温度，比如150℃。在从孔75流至工件16的同时，热酸发生一些冷却，从而导致在工件表面处为大约130℃的温度。此步骤发生合适的时间，比如大约5秒。

在图7中，热硫酸的分配经由喷嘴22继续，但现与过氧化氢相组合地分配。热硫酸与过氧化氢可能可以高能方式混合。然而，此混合与微爆理论下的器件损坏无关，这是因为该混合发生于位于喷嘴22上游的管件内部。在混合物被分配且到达微电子工件16之前，此混合已充分。归因于混合的热，在此步骤期间温度可增加，比如增加至200℃。在典型处理中，浓硫酸含水过氧化氢的体积比为4:1。此步骤发生合适的时间周期，比如大约80秒。在此步骤的至少一部分期间仍可能发生或可能不发生残余冷酸从喷嘴24的滴落，但此情形未在图7中示出。

在图8中，热硫酸的分配经由喷嘴22继续，但过氧化氢不再与该酸混合。分配温度下降，比如下降至大约130℃。此步骤可发生合适的时间，比如大约5秒。

在图9中，发生从热硫酸溶液返回至室温硫酸溶液的转变。热硫酸经由喷嘴22的流动停止，且经由中央喷嘴24分配室温硫酸。喷嘴22包括一些残余热硫酸，如由虚线及浅交叉影线所示出的，但并非所有热硫酸溶液都从喷嘴22排出。残余热硫酸溶液中的一些可能滴落至工件表面上。由于热硫酸仅与类似但室温下的硫酸在邻近工件表面处混合，因此此情形也不会导致微爆理论下的问题。转变至室温的硫酸降低了工件表面处的温度，比如降低至大约20℃的温度。此步骤发生合适的时间周期，比如大约15秒。

在图10中，处理从酸分配转变至清洗水分配。这是微爆损坏的危险增加的阶段。经由中央分配喷嘴24将水（优选处于大约摄氏20°）分配至微电子工件16的中央。微电子工件表面上的酸溶液被清洗掉，且随着此清洗步骤继续合适的时间周期（比如，大约7秒）用以径向方式成膜的水膜加以替代。水处于合适温度，比如大约20℃。同时，残余热硫酸溶液可仍残留于喷嘴22中。此残余酸溶液可邻近微电子工件表面处滴落至膜中。可在所述滴落发生的位点处发生可能的微爆及相应零件的损坏。

在图11中，微爆损坏的危险继续。经由喷嘴24的水分配停止。替代地，水用以冲洗喷嘴22。此情况以至少两种方式产生微爆损坏的危险。第一，喷嘴22的冲洗首先将富酸溶液推出喷嘴22且推至工件16的富水表面上。此情况使得被冲洗的酸与水在微电子工件表面处发生混合。第二，由于在冲洗喷嘴22的初始阶段期间表面变得暂时性富酸，来自喷嘴24的残余水可滴落至该富酸表面上，在该富酸表面处酸与水的混合可导致微爆及相应的损坏。简言之，喷嘴22中的残余酸使造成微电子工件表面处的微爆损坏的潜在因素。此步骤的水分配发生合适的时间，比如大约21秒。在此步骤的末尾，微电子工件表面一般覆盖有薄层水且无残留任何酸。

在步骤12中，水冲过喷嘴22及24两者。因为微电子工件表面现一般覆盖有水，所以经分配的水在表面处仅与水混合。在此阶段实质上不存在微爆损坏的危险。

在执行上文所描述的步骤的序列之后，可按需要进一步处理或以其他方式处置微电子工件16。例如，根据一选项，微电子工件可经受包括SC1处理（含水氢氧化铵、含水过氧化氢及水的混合物）的所谓处理，继之以清洗及干燥。

图13至图20示出了如何使用本发明的原理改进图5至图12的设备10及处理以显著降低微爆损坏的危险。作为装备改进，设备10配备有抽吸管线74，使得可将吸力施加至管线以及流体耦接至此管线74的喷嘴22及24。

图13至图16一般示出了分别以与图5至图8中所示出的步骤相同的方式所执行的处理步骤。

图17中所示的处理步骤认识到，残留于喷嘴22中的残余热硫酸有可能滴落至微电子工件16上且引起微爆损坏。因此，在此步骤中，经由喷嘴22的热硫酸溶液的分配停止，且对喷嘴22施加吸力以便经由管线74去除残余酸溶液。此情形使喷嘴22通常基本完全干燥，使得酸点滴的危险最小化。在此步骤期间，尚未经由任何喷嘴将水分配至微电子工件上，从而使得酸点滴可能落下且在邻近微电子工件表面处与水混合的危险最小化。在此步骤的早期阶段中，由（多个）先前步骤所分配的酸溶液的膜有可能可残留于微电子工件表面上。因此，微电子工件最好继续旋转，以便使此残余膜变薄和/或如所期望的那样使表面无酸。此步骤发生合适的时间周期，比如大约5秒。微电子工件表面的温度在此步骤期间保持于大约130℃，或该表面可随着该微电子工件旋转而稍微冷却。

在图18中，示出了可选处理步骤，且可在需要时在图17中所示出的处理步骤之后使用该可选处理步骤。此可选步骤涉及分配相对冷的化学制品，比如冷硫酸和/或含水过氧化氢。所分配材料的温度最好小于大约60℃，优选小于大约50℃，更优选小于大约30℃。如图所示，开始经由中央喷嘴24的室温硫酸的分配，且保持对喷嘴22施加吸力以便去除管线74中的任何残余酸溶液。喷嘴22可包括一些残余热硫酸，如由虚线及浅交叉影线所示出的。转变至室温硫酸降低了工件表面处的温度，比如降低至大约20℃的温度。此步骤发生合适的时间周期，比如大约15秒。

在图19的接下来的步骤中，最好地，吸力继续被拉于喷嘴22上以继续使得酸液滴的危险最小化。事实上，除非另有注明，否则通常持续地维持此吸力，直至在图19中所示出的步骤的过程期间或该步骤的末尾停止为止。现经由喷嘴24安全地将水分配至微电子工件16的大体中央区域上。分配在中央的水可被视作产生流体波，所述流体波以径向向外方式在微电子工件表面上清洗。若在酸与水之间存在混合的热，则该混合的热会在相对大的体积上展开。就任何残余酸残留于微电子工件16的表面上而言，认为水的这种中央分配有助于使微爆损坏的危险最小化。此步骤发生合适的时间，比如大约20秒。水分配使工件16冷却至一温度，比如大约20℃。

图20中所示的可选步骤涉及继续图19的步骤中发生的分配及吸气，以及经由喷嘴26分配冷水或热水的额外步骤。这并非是必需的，但如果需要清洗可能存在于喷嘴26中的化学制品（来自先前步骤，该步骤未在此处加以描述）的情况下可进行所述可选步骤。可在此步骤期间或此步骤的末尾停止吸气。此步骤发生合适的时间，比如大约3秒。微电子工件处于与所分配的水的温度相对应的温度，比如大约20℃。

图21示出了水用以清洗喷嘴22以备微电子工件16和/或其他微电子工件的进一步处理的步骤。可选地，亦可在需要时继续清洗喷嘴24或26。如图所示，用水继续清洗喷嘴26。在喷嘴22中或在上游管件中可残留有极少量的酸，但微爆损坏的危险极低。因为如果一般存在如此少的酸（即便存在）的话，水也会在到达微电子工件表面之前容易地与任何此酸混合。

在执行图13至图21中所示的步骤的序列之后，可按需要进一步处理或以其他方式处置微电子工件16。例如，根据一选项，微电子工件可经受包括SC1处理的所谓处理，继之以清洗及干燥。

另外，如在属于Christenson等人且申请号为11/603,634的美国专利第7,592,264号中及2008年5月15日提交的属于DeKraker等人的共同未决美国专利申请第12/152,641号中所描述的，可在执行图13至图21中所示的步骤的序列时，伴有在分配硫酸与过氧化氢的混合物期间将水蒸气或蒸汽额外分配至处理腔室中。同样地，取决于所期望的处理结果，能够从2:1至10:1调整图7中所示的步骤期间所分配的浓硫酸与含水过氧化氢的体积比，其中10:1比率最适合于包括分配水蒸气或蒸汽的处理，而4:1最适合于不包括水蒸气或蒸汽的处理。另外，2:1或4:3的浓硫酸与含水过氧化氢的体积比最适合于目的为蚀刻金属（比如，铂）的处理。

以下专利文件以其全部内容且为了所有目的以引用的方式并入本文。

09年7月7日颁予Arne C.Benson等人且题目为SYSTEM ANDMETHOD FOR CARRYING OUT LIQUID AND SUB SEQUENT DRYINGTREATMENTS ON ONE OR MORE WAFERS（用于在一个或多个晶圆上执行液体处理及随后的干燥处理的系统和方法）的美国专利第7,556,697号。

07年2月1日公布的属于Alan D.Rose等人且题目为COMPACTDUCT SYSTEM INCORPORATING MOVEABLE AND NESTABLEBAFFLES FOR USE IN TOOLS USED TO PROCESSMICROELECTRONIC WORKPIECES WITH ONE OR MORETREATMENT FLUIDS（包含可移动且可嵌套挡板的用在通过一种或多种处理流体处理微电子工件的工具中的小型管道系统）的美国公开案第2007/0022948号。

07年10月25日公布的属于Jimmy D.Collins等人且题目为BARRIERSTRUCTURE AND NOZZLE DEVICE FOR USE IN TOOLS USED TOPROCESS MICROELECTRONIC WORKPIECES WITH ONE OR MORETREATMENT FLUIDS（用在通过一种或多种处理流体处理微电子工件的工具中的屏障结构和喷嘴装置）的美国公开号2007/0245954。

08年1月10日公布的属于Jimmy D.Collins等人且题目为BARRIERSTRUCTURE AND NOZZLE DEVICE FOR USE IN TOOLS USED TOPROCESS MICROELECTRONIC WORKPIECES WITH ONE OR MORETREATMENT FLUIDS（用在通过一种或多种处理流体处理微电子工件的工具中的屏障结构和喷嘴装置）的美国公开号2008/0008834。

08年11月20日公布的属于David DeKraker等人且题目为PROCESSFOR TREATMENT OF SUB STRATES WITH WATER VAPOR OR STEAM（用于使用水蒸汽和蒸汽处理基板的处理）的美国公开号2008/0283090。

09年2月12日公布的属于David DeKraker等人且题目为RINSINGMETHODOLOGIES FOR BARRIER PLATE AND VENTURICONTAINMENT SYSTEMS IN TOOLS USED TO PROCESSMICROELECTRONIC WORKPIECES WITH ONE OR MORETREATMENT FLUIDS（用于通过一种或多种处理流体处理微电子工件的工具中的屏障板和文丘里封闭系统的冲洗方法）的美国公开号2009/0038647。

09年11月12日公布的属于Jeffrey M.Lauerhaas等人且题目为TOOLS AND METHODS FOR PROCES SING MICROELECTRONICWORKPIECES USING PROCESS CHAMBER DESIGNS THAT EASILYTRANSITION BETWEEN OPEN AND CLOSED MODES OF OPERATION（使用在打开和关闭操作模式之间容易切换的处理腔室设计的处理微电子工件的工具和方法）的美国公开号2009/0280235。

09年9月22日颁予Kurt Karl Christenson且题目为PROCESS FORREMOVING MATERIAL FROM SUBSTRATES（用于从基板去除材料的处理）的美国专利第7,592,264号。

以上已参照本发明的若干示例性实施例描述了本发明。为了所有目的，本文所提及的任何专利或专利申请的全部公开内容在此以引用的方式并入。出于清晰地为了使真空沉积技术领域人员理解的目的，已提供前述公开内容。不应从前述公开内容施加不必要的限制。对本领域的技术人员来说将显而易见的是，在不脱离本发明范围的情况下可对本文所描述的示例性实施例进行改变。因此，本发明的范围不应局限于本文所描述的示例性结构及方法，而是仅由权利要求的语言所描述的结构及方法及要求保护的结构及方法的等效物来限制本发明的范围。

Claims (27)

1.一种处理微电子工件的方法，所述方法包括：

将微电子工件定位于包括第一分配喷嘴和第二分配喷嘴的处理腔室中，所述第一分配喷嘴和所述第二分配喷嘴被构造成独立地将一种或多种处理流体引导至所述微电子工件处；

通过所述第一分配喷嘴将第一处理流体分配至所述处理腔室中；

停止所述第一处理流体通过所述第一分配喷嘴向所述处理腔室中的分配；

对所述第一分配喷嘴施加吸力；以及

在对所述第一分配喷嘴施加吸力之后，通过所述第二分配喷嘴将第二处理流体分配至所述处理腔室中。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述微电子工件包括纵横比至少为5:1的零件。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一分配喷嘴包括多个孔。

4.根据权利要求3所述的方法，包括将所述第一处理分配至所述微电子工件的中央区域。

5.根据权利要求3所述的方法，其中，所述第一分配喷嘴定位于所述微电子工件上方且延伸跨越所述微电子工件的弦的至少一部分。

6.根据权利要求1所述的方法，包括在从所述第二分配喷嘴分配所述第二处理流体的至少一部分期间保持施加至所述第一分配喷嘴的吸力。

7.根据权利要求1所述的方法，包括至少在停止从所述第二分配喷嘴分配所述第二处理流体之前保持施加至所述第一分配喷嘴的吸力。

8.根据权利要求1所述的方法，包括在对所述第一分配喷嘴施加吸力之后，通过第三分配喷嘴分配第三处理流体。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述第三处理流体包括水。

10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一处理流体与所述第二处理流体以放热方式混合。

11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一处理流体包括酸，且所述第二处理流体包括与该酸以放热方式混合的流体。

12.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二处理流体包括水，且所述第一处理流体包括与该水以放热方式混合的流体。

13.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一处理流体包括酸，且所述第二处理流体包括水。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述酸包括含水酸。

15.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一处理流体和所述第二处理流体中的任一者或两者均包括一种或多种浓缩酸或稀释酸。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述酸包括硫酸、磷酸、盐酸及其组合中的任一种。

17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述酸包括硫酸。

18.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一处理流体和所述第二处理流体中的任一者或两者均包括一种或多种浓缩氧化剂或稀释氧化剂。

19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述氧化剂包括过氧化物、臭氧及其组合中的任一种。

20.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一处理流体和所述第二处理流体中的任一者或两者均包括一种或多种浓缩碱剂或稀释碱剂。

21.根据权利要求20所述的方法，其中，所述碱剂包括从包括氢氧化物、氨、胺及其组合中的任一种成份中衍生的试剂。

22.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一处理流体和所述第二处理流体中的任一者或两者均包括从包括铵和卤化物的成份中衍生的一种或多种浓缩剂或稀释剂。

23.根据权利要求22所述的方法，其中，所述卤化物包括氟化物。

24.根据权利要求1所述的方法，包括通过所述第一分配喷嘴分配在分配时处于大于约30℃的温度下的包含硫酸和可选过氧化氢的流体，通过所述第一分配喷嘴分配在分配时处于大于约30℃的温度下的硫酸，之后停止通过所述第一分配喷嘴分配在分配时处于大于约30℃的温度下的硫酸，且随后对所述第一分配喷嘴施加吸力，接着通过所述第二分配喷嘴分配处于小于约30℃的温度下的水。

25.一种处理微电子工件的方法，所述方法包括：

将所述微电子工件定位于包括第一分配孔和第二分配孔的处理腔室中，所述第一分配孔和所述第二分配孔被构造为独立地将一种或多种处理流体引导至所述微电子工件处；

通过所述第一分配孔将第一处理流体分配至所述处理腔室中；

对所述第一分配孔施加吸力；以及

在对所述第一分配孔施加吸力之后，通过所述第二分配孔将第二处理流体分配至所述处理腔室中。

26.一种处理微电子工件的方法，所述方法包括：

将微电子工件定位于包括第一喷嘴和不同于所述第一喷嘴的第二喷嘴的处理腔室中，所述第一喷嘴包括能够通过其将第一处理流体分配至所述处理腔室中的至少一个孔，所述第二喷嘴包括能够通过其将第二处理流体分配至所述处理腔室中的至少一个孔；以及

对所述第一喷嘴和所述第二喷嘴中的一者或两者施加吸力，从而从所述第一喷嘴和所述第二喷嘴中的一者或两者的上游吸取相应的处理流体。

27.一种处理微电子工件的方法，所述方法包括：

将微电子工件定位于包括第一分配喷嘴和第二分配喷嘴的处理腔室中，所述第一分配喷嘴和所述第二分配喷嘴被构造成独立地将一种或多种处理流体引导至所述微电子工件处；

通过所述第一分配喷嘴将第一处理流体分配至所述处理腔室中；

通过所述第二分配喷嘴将第二处理流体分配至所述处理腔室中；

控制第一化学制品分配与第二化学制品分配之间的转变，以避免来自第一喷嘴的一流体的液滴掉落至从第二喷嘴分配的第二流体的表面膜上；以及

控制分配所述第一处理流体与分配所述第二处理流体之间的转变，以避免来自所述第一喷嘴的所述第一处理流体的液滴掉落至所述微电子工件上的所述第二处理流体的表面膜上。

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