CN1568536A - 控制单晶片清洗系统的电化腐蚀效应的设备和方法 - Google Patents

控制单晶片清洗系统的电化腐蚀效应的设备和方法 Download PDF

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Abstract

提供了一种控制单晶片清洗系统的电化腐蚀作用的设备及方法。在一个实施例中，提供了一种单晶片清洗系统中将电化腐蚀效应减至最小的方法。此方法首先在晶片表面上施用含有腐蚀抑制剂的清洗化学制剂。而后，将晶片表面暴露于清洗化学制剂一段时间。接下来，更新清洗化学制剂及晶片表面的界面处的浓度梯度。而后，同时施用清洗剂及干燥剂以去除清洗化学制剂。其中在腐蚀抑制剂浓度被稀释至不足以提供腐蚀保护之前，干燥剂使晶片表面干燥。

Description

控制单晶片清洗系统的电化腐蚀效应的设备和方法
技术领域
本发明一般涉及半导体制造，更具体地涉及电化腐蚀减至最小的单晶片清洗系统用清洗方法及设备。
背景技术
在两种不同种类的金属经电解质耦合的环境中会引起电化腐蚀。原电池中的一种金属变成阳极，比其通常腐蚀的快。而另一种金属变成阴极，比其通常腐蚀的慢。图1显示了现有技术基本原电池的图100。将两种不同种类的金属104及106经由电解质102耦合。阳极106贡献电子并且腐蚀速度增大，而阴极104的腐蚀速度降低。
使用于半导体中的金属导线通常由不同种类的金属，如铜/钽(Cu/Ta)或铜/氮化钽(Cu/TaN)构成。在加工操作，如蚀刻及化学机械平面化(CMP)后的清洗操作期间，不同种类的金属经由电解质(如水基清洗剂或半水基清洗剂中的水)而电接触。结果，其中一种金属的腐蚀加速，因而有器件发生故障的可能。图2说明了现有技术的图110，描绘出不同种类的金属形成原电池的一个实例。图110说明了一种双镶嵌结构，其中沟道120具有一通孔122向下至铜金属化线112。衬里114沿3个侧面围绕铜金属化线112，作为铜扩散屏障。介电层118通常是位于屏障116上的低K介电质。如图110中可见，通孔122稍微不对齐铜金属化线112。结果，露出了两种不同种类的金属，即铜金属化线112的铜及衬里114，因为衬里114通常为用于双镶嵌应用的钽或氮化钽。一旦各个分离的线路中露出的不同金属经由电解质接触，未与金属化线112接触的第二金属线(未示出)上的另外的不对齐通孔也会导致形成原电池的可能性。应理解，通孔不一定要不对齐，因为铜会与衬底124的不同区域中暴露的第二金属接触。因此在清洗及冲洗操作期间，即使是完全对齐结构中的不同金属也会经由电解质而接触。此外，虽然图110中示出了双镶嵌结构，但利用铝的传统金属化处理也会有产生原电池的可能性。
在清洗操作期间，衬底暴露于清洗化学制剂。在单晶片清洗操作的情况中，将清洗化学制剂配制成快速作用且成分的化学计量对于清洗化学性能很关键。例如，用于单晶片清洗操作的半水性清洗化学制剂通常含有去除有机材料的溶剂、增强蚀刻处理中暴露于溅镀的表面的金属污染物去除性能的螯合剂、及钝化敏感表面(特别是易受腐蚀的表面)的表面活性剂。用于通孔蚀刻应用的市售单晶片清洗化学制剂的实例包括来自Ohio，Dublin的Ashland Inc.的NE-89及来自CA，Hayward的KKCTechnology Inc.的EKC 640。
将单晶片清洗操作用的清洗化学制剂的表面活性剂配制成帮助改善难以进人的对象(如通孔及触点)的润湿，必要的时候控制电化效应，然而，若将表面活性剂稀释，则其钝化能力降低或失效，因而使衬底更易受到电化腐蚀效应的破坏。例如，将清洗化学制剂涂在衬底上而后再以去离子(DI，de-ionized)水冲洗掉的情况，水作用为电解质而引发电化腐蚀。电化腐蚀可能发生在冲洗的头几秒内，此时在冲洗清洗化学制剂时清洗化学制剂及表面活性剂开始受到稀释。清洗化学制剂的稀释破坏了保护衬底表面免受腐蚀的化学平衡。因为表面活性剂浓度由冲洗稀释而改变，当稀释的表面活性剂浓度不足以抑制腐蚀时，半导体衬底易受到腐蚀。
图3显示了一个现有技术图，显示了在清洗操作期间自衬底126上的高点形成的不同浓度梯度区域。衬底126以箭头134的方向旋转。区域128描绘出含有由喷嘴或其它输送机构(未示出)涂在衬底126上的清洗化学制剂的区域。为了从衬底126上冲洗掉清洗化学制剂，在衬底旋转时，将DI水经由朝向衬底126外缘的喷嘴(未示出)喷洒至衬底126上。当将DI水喷洒在衬底126上时，在衬底126上将形成不同梯度的区域。区域130含有清洗化学制剂及DI水的混合物，这是当DI水开始喷洒在衬底126上时形成的。一段时间之后，足够的DI水喷洒在衬底126上，清洗化学制剂被置换，形成了仅含有DI水的区域132。虽然图3提供了冲洗处理一瞬间的快照，应理解，区域132及130的边缘移向衬底126的边缘，如箭头136所示。DI水冲洗持续直到最后从衬底126上清除了所有的清洗化学制剂。
如上所述，区域130含有清洗化学制剂及DI水的混合物。因此，清洗化学制剂起作用的化学平衡已经偏移。作为DI水稀释表面活性剂的结果，表面活性剂的腐蚀保护作用失效，使得衬底126受到电化腐蚀。如上所述，腐蚀作用，特别是电化腐蚀，可在数秒内发生。
鉴在前述，有需要提供一种从衬底上冲洗清洗化学制剂的设备及方法，以保护衬底的暴露金属免受电化腐蚀。
发明内容
广泛而言，本发明通过提供一种能快速地从半导体衬底表面去除清洗化学制剂的设备和方法来满足这些需要。应理解，本发明可以许多方式实现，包括装置、系统、设备、或方法。本发明的几个实施例说明如下。
在一个实施例中，提供了一种在单晶片清洗系统中将电化腐蚀效应减至最小的方法。此方法首先把含有腐蚀抑制剂的清洗化学制剂涂在晶片表面上。而后，将晶片表面暴露于清洗化学制剂一段时间。接下来，将清洗化学制剂及晶片表面的界面处的浓度梯度更新。而后，同时施用清洗剂及干燥剂，以去除清洗化学制剂，其中在腐蚀抑制剂浓度稀释到不足以抑制腐蚀的程度之前干燥剂使晶片表面干燥。
在另一个实施例中，提供了一种快速干燥半导体衬底表面的方法。此方法首先把含有表面活性剂的清洗化学制剂涂在半导体衬底表面上。而后，将半导体衬底表面暴露于清洗化学制剂一段固定时间。接下来，对半导体衬底表面同时施用清洗剂及干燥剂，以去除清洗化学制剂，其中干燥剂防止清洗剂形成的清洗化学制剂稀释区域在半导体衬底的表面上持续足以使衬底发生腐蚀的时间。
在另一个实施例中，提供了一种半导体衬底表面上残留物的单晶片冲洗的化学排序方法。该化学排序方法配置为保持清洗化学制剂及半导体衬底表面残留物的界面处的浓度梯度。此方法首先把清洗化学制剂涂在半导体衬底表面上。而后，使清洗化学制剂与残留物反应。接下来，去除清洗剂以使半导体衬底免受腐蚀。而后，重复上述施用、反应及去除步骤，更新浓度梯度，以更有效地去除半导体衬底表面上的残留物。
在另一个实施例中，提供了一种在单晶片清洗系统中将电化腐蚀效应减至最小同时保持清洗化学制剂与晶片上残留物的界面处浓度梯度的方法。此方法首先把含有腐蚀抑制剂的清洗化学制剂涂在晶片表面上。而后，将晶片表面暴露于清洗化学制剂一段时间。接下来，将清洗化学制剂及晶片表面的界面处的浓度梯度更新。而后，用清洗化学制剂对晶片进行冲洗，同时以干燥剂干燥，以去除清洗化学制剂并干燥晶片。
在另一个实施例中，提供了一种清洗单个衬底的系统。此系统包括用于支承衬底的主轴，主轴配置为旋转衬底。包括其上具有一层清洗化学制剂的衬底表面。同时包括位于衬底表面上的第一喷嘴。第一喷嘴配置为在衬底旋转时将清洗剂涂在衬底表面上。同时包括位于衬底表面上的第二喷嘴。第二喷嘴配置为在第一喷嘴施用清洗剂时把干燥剂涂在衬底表面上。包括分配臂，第一及第二喷嘴牢固地连接在分配臂上。分配臂配置为在衬底旋转时及第一及第二喷嘴分别施用清洗剂及干燥剂时在衬底表面上方从衬底中心径向地前进至衬底边缘。将衬底表面快速地干燥，以减少衬底表面暴露而腐蚀。可加入其他配置以提高冲洗及干燥的速度，如加入多个喷嘴对。
由以下的详细说明，结合附图，可以清楚地理解本发明的其它方面及优点。
附图说明
由以下的详细说明，结合附图，可以清楚地理解本发明，其中相似的标号标示相似的结构组件。
图1是基本原电池的背景技术图。
图2是背景技术图，描绘了不同金属可形成原电池的一个实例。
图3是背景技术图，描绘了清洗操作期间衬底上方自高点形成的不同浓度梯度区域。
图4说明了根据本发明一个实施例的示例性干燥系统。
图5提供了根据本发明一个实施例的位于衬底上方的分配喷嘴的详图。
图6说明了根据本发明一个实施例的清洗剂及干燥剂冲击在衬底表面上以去除清洗化学制剂层的区域中衬底表面的详图。
图7说明了提供根据本发明一个实施例的衬底及清洗化学制剂层的界面的详图。
图8说明了一流程图，描绘了根据本发明一个实施例在单晶片清洗系统中将电化腐蚀效应减至最小的方法。
图9说明了一流程图，描绘了根据本发明一个实施例的对半导体衬底上的残留物进行单晶片冲洗的化学排序方法。
具体实施方式
本发明提供了一种单晶片清洗操作期间从半导体衬底表面去除清洗化学制剂而不使衬底遭受腐蚀效应的方法及装置。此外，此方法及装置提供了在清洗操作期间更有效的方式来去除残留物而不增加清洗化学制剂的消耗。然而，对于本领域技术人员，很显然本发明可以脱离全部或部分的这些细节而实施。在其它情况中，没有对公知的处理操作进行详细说明，以不混淆本发明。
本发明的实施例提供了施用并从半导体衬底上去除清洗剂而不使衬底受到电化腐蚀效应的方法及设备。在一个实施例中，去除施用到半导体衬底的精确配制的清洗化学制剂，使得减小清洗化学制剂成分的稀释。在另一实施例中，清洗化学制剂包括表面活性剂以抑制腐蚀。如本文中使用，表面活性剂也称为腐蚀抑制剂。通过从衬底表面快速去除清洗化学制剂来抵消清洗剂的稀释效应，由此从半导体衬底表面去除清洗化学制剂。在冲洗处理期间，通过衬底表面的快速干燥，半导体保持不受腐蚀。
此外，在另一实施例中提供了一种在单晶片冲洗期间从半导体衬底表面更有效地去除清洗化学制剂的方法及设备。通过去除清洗化学制剂与残留物反应形成的边界层，在半导体衬底的表面上维持清洗化学制剂及要去除的残留物之间的浓度梯度，使单晶片清洗方法用的快速作用配方清洗化学制剂的性能最佳。更明确而言，通过化学排序处理更新清洗化学制剂以保持浓度梯度，将清洗化学制剂及残留物交互作用产生的反应物质的阻滞效应减至最小。更新处理可包括从衬底表面去除清洗化学制剂并以新鲜清洗化学制剂置换或持续循环清洗化学制剂以保持浓度梯度，如下将更详细说明。
图4说明了根据本发明一个实施例的示例性干燥系统140。干燥系统140包括中空主轴142，其配置为夹持衬底148且位于滴水盘150之内和之上。分配臂152位于衬底148上表面上方。分配臂152由分配臂支撑杆154支撑，其机械式连接(未示出)至位于分配臂驱动轴箱156内的分配臂驱动轴(未示出)。以钩(finger)158将衬底148固定至中空主轴142上。将中空主轴142配置为旋转，其转动衬底148。主轴电机160配置为提供旋转能量，以驱动皮带162施加至中空主轴142，其旋转在钩158中锁定到中空主轴142上的衬底148。
中空主轴142、钩158及衬底148周围是喷洒挡板164。喷洒挡板164配置为把来自冲洗及干燥处理的任何液体容纳到中空主轴142周围的区域。在本发明的一个实施例中，喷洒挡板164配置为具有一个门(未示出)，其磁性地连接至一个半圆气动系统，使得可以横向接近中空主轴142，以插入和取出衬底148。
在本发明的另一个实施例中，将清洗剂及干燥剂同时施用在衬底148的上表面。在一个实施例中由喷嘴166施用清洗剂，由喷嘴168施用干燥剂。清洗剂的实例包括去离子水(DIW)及异丙醇。干燥剂的实例包括异丙醇(IPA)、IPA蒸汽、加热的氮气(N2)、以及其它惰性气体或化学制剂蒸汽。一些干燥剂产生副产物或造成过量蒸汽，其可收集在滴水盘150内。提供排气管170以释放气态化学制剂或蒸汽，并提供排水管172以排出冲洗及干燥剂的任何液体残留物。
分配臂152提供了经由分配喷嘴166及168向中空主轴122上位于钩126中地衬底148供应清洗剂及干燥剂的通道。从分开的储槽(未示出)供应干燥剂及清洗剂，并途经分配臂152分别供应至分配喷嘴168及166。喷嘴166及168把干燥剂及清洗剂流引导至衬底148的上表面。
在一个实施例中，分配臂152在衬底148表面和上方的位置由分配臂控制器(未示出)及包含在分配臂驱动轴箱156内的分配臂驱动轴(未示出)控制。分配臂驱动轴机械地连接至分配臂支撑杆154，分配臂支撑杆154提供驱动轴及分配臂152之间的直接机械连接，以确定分配臂152的位置。分配臂152配置为以分配臂支撑杆154为中心旋转，以移动分配臂152，并在衬底上表面上径向地移动分配喷嘴166及168。在本发明的一个实施例中，从衬底的中心区域向衬底周围区域沿旋转衬底的径向分配清洗剂及干燥剂。所以上分配臂110从中心区域朝外向周围区域沿旋转衬底的表面移动。在另一实施例中，喷嘴166及168的位置使得随着分配臂152在衬底148的表面上移动，干燥剂跟着清洗剂直接涂在衬底表面上。如下将更加详细说明，在单晶片清洗操作中，与清洗剂同时施加干燥剂并使得衬底148的表面快速干燥可以保护衬底免受腐蚀。可以理解，图4只是作为该设备一个实施例的示例，并不是限制性的。
图5提供了根据本发明一个实施例的位于衬底148上方的分配喷嘴166及168的详图。分配臂152在衬底148上方一个平面中径向沿横跨衬底表面的路径运动，如箭头180所示。所以，当衬底148绕其轴旋转时，喷嘴166及168在衬底148的表面上引导清洗剂流及干燥剂流。通过冲洗清洗化学制剂并立即干燥衬底148的表面，清洗化学制剂的腐蚀抑制剂不会在不能抑制腐蚀效应的稀释状态中保留在衬底148的表面上。由于电化腐蚀可以在数秒内发生，所以因为衬底如上所述的处理，立即干燥减少或避免了腐蚀效应的发生。
图6说明了根据本发明一个实施例，在清洗剂182及干燥剂184喷在衬底148表面上以去除清洗化学制剂层188的区域中，衬底148表面的详图。通过分配喷嘴166施加清洗剂182，同时通过分配喷嘴168施加干燥剂184。在一个实施例中，喷嘴166及168定位为使得从喷嘴166及168出来的液体流190及192分别与衬底148的表面成一角度且与分配臂的运动方向180处于同一平面。在干燥剂184之前将清洗剂182施用在旋转衬底148的上表面，同时从衬底148的中心区域朝向衬底148的周围区域移动。将清洗剂配置为冲洗衬底148的表面以去除清洗化学制剂层188。在一个实施例中，清洗剂为DIW。将干燥剂配制为使其降低清洗剂的表面张力并增强液体及残留物的运动，从而快速地干燥衬底表面而不在衬底148的表面上保持清洗化学层的稀释区域。
应理解，通过图6所示的同时施用干燥剂184及清洗剂182，将衬底表面快速地干燥使得含有清洗化学制剂及清洗剂182的混合物的区域减至最少。另外，通过同时施用清洗剂182及干燥剂184，将衬底表面快速地干燥。所以即使形成了清洗化学制剂的稀释区域，其快速地干燥而不会发生腐蚀效应。
图7是根据本发明一个实施例的衬底148及清洗化学制剂层188之间的界面194的详图。衬底表面196含有来自先前操作(如在一个实施例中是蚀刻或CMP)的残留物。在单晶片清洗操作期间，施用在衬底表面196上的清洗化学制剂配置为快速溶解残留物而得以从衬底表面冲洗残留物。清洗化学制剂通常包含至少一种溶剂以溶解有机材料、溶解金属的聱合剂及抑制腐蚀的表面活性剂。如上所述，针对单晶片冲洗工艺对清洗化学制剂进行精确配制以快速作用。小心地配制半水性清洗化学制剂的PH值、化学物质的浓度及水的浓度以提供理想的冲洗结果。此外，在数秒内发生界面194处的反应。
所以，在图7的界面194处，当清洗化学制剂溶解或与来自先前操作的残留物反应时，化学平衡偏移，从而阻滞清洗化学制剂的活性。发生在界面194处的化学反应所形成的反应物会降低清洗化学制剂的活性化学制剂及与清洗化学制剂反应的残留物之间的浓度梯度。所以，在本发明的另一实施例中，使用化学排序方法来更新浓度梯度。如参照图9所述，该化学排序操作包括施用清洗化学制剂至衬底一段特定时间，参照图4-6如上所述，快速地去除清洗化学制剂，并重复上述施用及去除。在此实施例中，虽然施加清洗化学制剂施用至少两次，使用的清洗化学制剂的绝对量未增加。例如，施加清洗化学制剂施用两次，每次施加使用的清洗化学制剂量是施用一次(如参照图9解释)时的一半。在另一实施例中，将清洗化学制剂循环，即当其自衬底表面去除时，将其收集并再施加到衬底表面。应理解当将清洗化学制剂持续喷洒在衬底表面时，浓度梯度大致保持固定。
图8显示了流程图198，描述了根据本发明一个实施例在单晶片清洗系统中将电化腐蚀效应减至最小的方法。流程图198从操作200开始，在此将清洗化学制剂施加到晶片(也称为半导体衬底)上。在一个实施例中，清洗化学制剂中含有抑制腐蚀用的表面活性剂。在另一实施例中，表面活性剂保护晶片免受电化腐蚀。本领域技术人员应理解，在批量应用中可连续地将清洗化学制剂浇或洒在晶片上。而后方法前进到操作202，在此在规定的一段时间内将晶片暴露于清洗化学制剂。在一个实施例中，将单晶片清洗方法的清洗化学制剂设计成溶解残留物，持续约30秒至约一分钟的时间。而后，方法进行至操作204，在此将浓度梯度更新。此处，在一个实施例中，通过连续喷洒清洗化学制剂至晶片表面上将清洗化学制剂及晶片表面的界面处残留物之间的梯度更新。在另一实施例中，当连续喷洒的清洗化学制剂流出旋转晶片的表面时将其收集并再循环。例如，图4的滴水盘可收集清洗化学制剂以进行再循环。在另一实施例中，经由化学排序方法将浓度梯度更新，其中将清洗化学制剂浇或洒在衬底上一段时间而后去除。而后将新鲜清洗化学制剂再次施加到衬底上以更新浓度梯度。
图8的方法而后前进至操作206，在此同时将清洗剂及干燥剂施用到晶片表面上以去除清洗化学制剂。在操作206中，快速地去除清洗化学制剂，即使得表面活性剂的稀释区域无法在晶片上保留一段使得晶片发生腐蚀的时间。在一个实施例中，如图4-6所示施用清洗剂及干燥剂。在另一实施例中，清洗剂为DIW，或任何可置换和去除清洗化学制剂的其它液体(如异丙醇)中的一种，而干燥剂为IPA、IPA蒸汽、氮气、加热的氮气或其它情性气体中的任一种。
图9显示了流程图208，描绘了根据本发明一个实施例的对半导体衬底上的残留物进行单晶片冲洗的化学排序方法。此方法以操作210开始，将清洗化学制剂施用在半导体衬底上的表面。在一个实施例中，清洗化学制剂为来自Ohio，Dublin，Ashland Inc.的NE-14及NE-89以及来自CA，Hayward，EKC Technology，Inc.的EKC 640中的一种。在另一实施例中，在蚀刻或CMP处理(其在半导体衬底表面上留下残留物)之后应用该单晶片清洗方法。而后方法前进到操作212，使清洗化学制剂与半导体衬底表面上的残留物反应。此处，在规定的一段时间内清洗化学制剂留在晶片表面上以溶解残留物。在一个实施例中，该规定的时间段为约30秒至约一分钟。
流程图208的方法而后前进至操作214，在此快速地去除清洗化学制剂以使半导体衬底免受腐蚀。在一个实施例中，如图4-6所示快速地去除清洗化学制剂，其中同时将清洗剂及干燥剂施用在晶片表面上以去除清洗化学制剂。该方法而后前进到操作216，在此重复操作210、212及214。通过重复操作210、212及214将浓度梯度更新，所以清洗化学制剂的活性不会由清洗化学制剂与半导体衬底表面之间界面处的反应物而降低。如参照图7所述，由界面处发生的化学反应形成的反应物降低了清洗化学制剂的活性化学制剂及与清洗化学制剂反应的残留物之间的浓度梯度。因此，清洗化学制剂最有效的化学平衡受此累积而发生偏移。
通过更新清洗化学制剂，最佳的化学平衡重新建立。在一个实施例中，流程208的方法大致消耗与单次施用方法相同量的清洗化学制剂。更明确而言，若单次施用方法消耗约10ml至约100ml，则对清洗化学制剂一次性去除并再施用的化学排序操作每次施用仅消耗一半的量，即约5ml至约50ml。所以，清洗化学制剂消耗的绝对量不增加。此外，流程图208的单晶片清洗方法的时间总量大致与单次施用清洗化学制剂相同。因为更新了浓度梯度，对于化学排序方法的每次施用清洗化学制剂的停驻时间累计大致等于单次施用停驻时间。例如，对于将清洗化学制剂施用而后去除、再施用的化学排序操作而言，处理时间大致等于单次施用清洗化学制剂的处理时间。亦即，将化学排序用的清洗化学制剂施用两次，然而，每次施用时间约为单次施用的停驻时间的一半，因为在化学排序期间在施用之间将梯度更新。所以，总处理时间保持大致相近。
应理解，可多于两次施用清洗化学制剂。例如，在一个实施例中可将清洗化学制剂施用三次或更多次。在此实施例中，清洗化学制剂的消耗量以及处理时间与单次施用比较保持大致相近，在另一实施例中，可将清洗化学制剂连续地施用至半导体衬底的表面。在此，当从衬底表面去除时，将洒或浇在衬底表面上的清洗化学制剂再循环。在此实施例中可将浓度梯度持续更新。
在本发明的另一实施例中，利用图4-6的装置将清洗化学制剂施用至衬底上。在此，将清洗化学制剂与干燥剂同时施用至衬底表面上，即清洗化学制剂置换清洗剂。例如首先将清洗化学制剂施用至衬底上并暴露于衬底一段时间。在此如上述可将清洗化学制剂浇、洒或连续喷洒及再循环一段时间。在连续喷洒方式中，在一个实施例中将清洗化学制剂再循环以连续地更新浓度梯度。暴露时期完成后，利用参照图4-6所述的装置从晶片上冲洗掉清洗化学制剂。在一个实施例中，清洗化学制剂作为清洗剂置换DI水或任何用来置换和去除清洗化学制剂的液体。
对于上述清洗化学制剂置换清洗剂的实施例，应理解可以容易地收集清洗化学制剂并视需要再循环。因而，因为未用DI水或其它清洗剂稀释清洗化学制剂，从而可将清洗化学制剂再循环及再利用，所以可减少废物流出量。再者，因未用清洗剂稀释清洗化学制剂，所以可将电化腐蚀效应减至最小。所以，将清洗化学制剂的表面活性剂或腐蚀抑制剂所建立的化学平衡保持并更新以控制电化腐蚀效应。
以上为了便于理解的目的对本发明进行了详细说明，但应该理解，在所附权利要求的范围内，可进行某些改变及改进。因此，应将这些实施例认为是示例性而非限制性的，且本发明不限于本文中所提的细节，而可以在所附权利要求的范围及等同物范围内进行各种修改。

Claims (14)

1.一种用于在单晶片清洗系统中将电化腐蚀作用减至最小的方法，该方法包括以下步骤：
在晶片表面上施用含有腐蚀抑制剂的清洗化学制剂；
使晶片表面暴露于清洗化学制剂一段时间；
更新清洗化学制剂及晶片表面的界面处的浓度梯度；及
同时施用清洗剂及干燥剂以去除清洗化学制剂，其中在腐蚀抑制剂的浓度稀释至不足以提供腐蚀保护的水平之前，干燥剂使晶片表面干燥。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述的清洗剂为去离子水。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述的干燥剂为异丙醇。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述的干燥剂减小清洗剂的表面张力。
5.根据权利要求1所述的方法，其中在衬底旋转的同时，在衬底的表面上从衬底中心至衬底边缘径向地施用清洗剂及干燥剂。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述的更新进一步包括：
当将清洗化学制剂从晶片表面去除时，收集清洗化学制剂；以及
把收集的清洗化学制剂再次施用到晶片表面上。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述的清洗化学制剂包含半水性溶液中的溶剂及螯合剂。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述的时间段为约30秒至约一分钟。
9.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
保持半导体衬底表面上清洗化学制剂和残留物之间基本上恒定的浓度梯度。
10.根据权利要求1所述的方法，其中暴露半导体衬底表面进一步包括：
旋转半导体衬底；
连续加入清洗化学制剂到半导体衬底表面上；
收集从半导体衬底旋转出来的清洗化学制剂；及
对加到半导体衬底表面上的清洗化学制剂进行再循环。
11.一种单衬底清洗系统，此系统包括：
主轴，用于支承衬底，该主轴配置为旋转衬底；
衬底表面，其具有位于其上的清洗化学制剂层；
第一喷嘴，位于衬底表面上方，第一喷嘴配置为在衬底旋转时把清洗剂施用在衬底表面上；
第二喷嘴，位于衬底表面上方，第二喷嘴配置为在第一喷嘴施用清洗剂时把干燥剂施用在衬底表面上；
分配臂，第一及第二喷嘴牢固地连接在分配臂上，分配臂配置为在衬底旋转时以及在第一及第二喷嘴分别施用清洗剂及干燥剂时，在衬底表面上方从衬底中心到衬底边缘沿径向前进，其中干燥衬底表面以减小衬底的腐蚀。
12.根据权利要求11所述的系统，其中所述的清洗化学制剂包含半水性溶液中的溶剂及螯合剂。
13.根据权利要求11所述的系统，其中所减小的腐蚀为电化腐蚀。
14.根据权利要求11所述的系统，其中所述的干燥剂减小所述清洗剂的表面张力。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1923381B (zh) * 2005-08-30 2012-06-27 东京毅力科创株式会社 基板清洗装置和基板清洗方法
CN104916736A (zh) * 2014-03-11 2015-09-16 台积太阳能股份有限公司 用于从太阳能电池板上的多晶材料去除非键合化合物的方法
CN114737199A (zh) * 2022-03-28 2022-07-12 成都泰美克晶体技术有限公司 一种sc圆片腐蚀清洗系统

Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7527698B2 (en) * 1998-09-23 2009-05-05 Interuniversitair Microelektronica Centrum (Imec, Vzw) Method and apparatus for removing a liquid from a surface of a substrate
JP3892792B2 (ja) * 2001-11-02 2007-03-14 大日本スクリーン製造株式会社 基板処理装置および基板洗浄装置
US20030192570A1 (en) * 2002-04-11 2003-10-16 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for wafer cleaning
US20060003570A1 (en) * 2003-12-02 2006-01-05 Arulkumar Shanmugasundram Method and apparatus for electroless capping with vapor drying
JP4390616B2 (ja) * 2004-04-27 2009-12-24 Ｎｅｃエレクトロニクス株式会社 洗浄液及び半導体装置の製造方法
KR100634374B1 (ko) * 2004-06-23 2006-10-16 삼성전자주식회사 기판을 건조하는 장치 및 방법
JP2006114884A (ja) * 2004-09-17 2006-04-27 Ebara Corp 基板洗浄処理装置及び基板処理ユニット
TWI286353B (en) * 2004-10-12 2007-09-01 Tokyo Electron Ltd Substrate processing method and substrate processing apparatus
US7521374B2 (en) * 2004-11-23 2009-04-21 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for cleaning semiconductor substrates
US20060253643A1 (en) * 2005-05-04 2006-11-09 Delkin Devices, Inc. Memory with isolated master boot record
KR100640979B1 (ko) * 2005-06-22 2006-11-02 동부일렉트로닉스 주식회사 반도체 소자의 금속배선 형성방법
JP4527660B2 (ja) 2005-06-23 2010-08-18 東京エレクトロン株式会社 基板処理方法及び基板処理装置
US20070051389A1 (en) * 2005-09-02 2007-03-08 Jalal Ashjaee Method and apparatus for substrate rinsing
US7691206B2 (en) * 2005-09-08 2010-04-06 United Microelectronics Corp. Wafer cleaning process
US7935242B2 (en) * 2006-08-21 2011-05-03 Micron Technology, Inc. Method of selectively removing conductive material
CN101542684B (zh) * 2006-10-02 2013-10-23 兰姆研究股份公司 从盘形物品的表面清除液体的装置和方法
JP5143498B2 (ja) 2006-10-06 2013-02-13 東京エレクトロン株式会社 基板処理方法、基板処理装置、プログラムならびに記録媒体
JP4922329B2 (ja) * 2009-03-25 2012-04-25 株式会社東芝 半導体基板の洗浄装置および半導体基板の洗浄方法
US8950414B2 (en) * 2009-07-31 2015-02-10 Tokyo Electron Limited Liquid processing apparatus, liquid processing method, and storage medium
JP4927158B2 (ja) * 2009-12-25 2012-05-09 東京エレクトロン株式会社 基板処理方法、その基板処理方法を実行させるためのプログラムを記録した記録媒体及び基板処理装置
US9673037B2 (en) * 2011-05-31 2017-06-06 Law Research Corporation Substrate freeze dry apparatus and method
JP5693439B2 (ja) * 2011-12-16 2015-04-01 東京エレクトロン株式会社 基板処理装置、基板処理方法および記憶媒体
US10879087B2 (en) * 2017-03-17 2020-12-29 Toshiba Memory Corporation Substrate treatment apparatus and manufacturing method of semiconductor device
JP2023137995A (ja) * 2022-03-18 2023-09-29 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 基板処理装置
JP2024036246A (ja) * 2022-09-05 2024-03-15 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 基板処理装置

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100230753B1 (ko) * 1991-01-23 1999-11-15 도꾜 일렉트론 큐슈리미티드 액도포 시스템
TW263531B (zh) * 1992-03-11 1995-11-21 Mitsubishi Gas Chemical Co
US6228561B1 (en) * 1996-02-01 2001-05-08 Tokyo Electron Limited Film forming method and film forming apparatus
US6265781B1 (en) * 1996-10-19 2001-07-24 Micron Technology, Inc. Methods and solutions for cleaning polished aluminum-containing layers, methods for making metallization structures, and the structures resulting from these methods
JPH10144650A (ja) * 1996-11-11 1998-05-29 Mitsubishi Electric Corp 半導体材料の洗浄装置
TW382749B (en) * 1996-12-24 2000-02-21 Tokyo Electron Ltd Liquid supplying device
US6247479B1 (en) * 1997-05-27 2001-06-19 Tokyo Electron Limited Washing/drying process apparatus and washing/drying process method
US6159291A (en) * 1997-08-11 2000-12-12 Dainippon Screen Mfg. Co., Ltd. Substrate treating apparatus
JPH11176798A (ja) * 1997-12-08 1999-07-02 Toshiba Corp 基板洗浄・乾燥装置及び方法
US6328814B1 (en) 1999-03-26 2001-12-11 Applied Materials, Inc. Apparatus for cleaning and drying substrates
JP3485103B2 (ja) * 2001-04-19 2004-01-13 セイコーエプソン株式会社 Ｍｏｓ型トランジスタ及びその製造方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1923381B (zh) * 2005-08-30 2012-06-27 东京毅力科创株式会社 基板清洗装置和基板清洗方法
CN104916736A (zh) * 2014-03-11 2015-09-16 台积太阳能股份有限公司 用于从太阳能电池板上的多晶材料去除非键合化合物的方法
CN104916736B (zh) * 2014-03-11 2017-09-29 台湾积体电路制造股份有限公司 从太阳能电池板上的多晶材料去除非键合化合物的方法
CN114737199A (zh) * 2022-03-28 2022-07-12 成都泰美克晶体技术有限公司 一种sc圆片腐蚀清洗系统
CN114737199B (zh) * 2022-03-28 2023-06-27 成都泰美克晶体技术有限公司 一种sc圆片腐蚀清洗系统

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Publication number Publication date
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JP2005521234A (ja) 2005-07-14
TW550667B (en) 2003-09-01
WO2003007348A2 (en) 2003-01-23
AU2002318307A1 (en) 2003-01-29

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