DE102018106643A1

DE102018106643A1 - Verfahren zum herstellen einer halbleitervorrichtung und verfahren zum reinigen eines substrats

Info

Publication number: DE102018106643A1
Application number: DE102018106643.0A
Authority: DE
Inventors: Chung-Chieh Lee
Original assignee: Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd
Current assignee: Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd
Priority date: 2017-11-22
Filing date: 2018-03-21
Publication date: 2019-05-23
Anticipated expiration: 2038-03-22
Also published as: DE102018106643B4

Abstract

Bei einem Verfahren zum Reinigen eines Substrats wird eine Lösung, die ein Größenmodifizierungsmaterial umfasst, auf einem Substrat aufgebracht, auf dem zu entfernende Partikel angeordnet sind. Größenmodifizierte Partikel, die eine größere Größe als die Partikel aufweisen, werden aus den Partikeln und dem Größenmodifizierungsmaterial erzeugt. Die größenmodifizierten Partikel werden von dem Substrat entfernt.

Description

VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht Priorität für die am 22. November 2017 eingereichte provisorische US-Patentanmeldung Nr. 62/590,181 , deren gesamte Offenbarung durch Bezugnahme in dieses Dokument aufgenommen wird.
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung und/oder von Flachbildschirmen und insbesondere Verfahren zum Reinigen von Wafern und/oder Substraten.
HINTERGRUND
Während der Herstellung von Halbleitervorrichtungen und/oder Flachbildschirmen verursachen verschiedene Prozesse wie Ätzen, Abscheiden und/oder Polieren Partikel und Fehler auf einem Halbleiterwafer, einem Glassubstrat oder anderen Substraten. Wenngleich verschiedene Reinigungsvorgänge durchgeführt werden, um die Fehler und/oder Partikel zu reduzieren, ist dies bei Partikeln im Nanometerbereich im Allgemeinen schwierig.
Figurenliste

1 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Reinigen eines Substrats gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.
2A, 2B und 2C stellen ein Verfahren zum Reinigen eines Substrats gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dar.
3A, 3B, und 3C stellen ein Verfahren zum Reinigen eines Substrats gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dar.
4A zeigt eine schematische Ansicht von Partikeln auf einem Substrat in Zusammenhang mit einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. 4B zeigt eine schematische Ansicht von Partikeln, die gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung mit einem Oberflächenmodifikator größenmodifiziert wurden. 4C zeigt eine schematische Ansicht von Partikeln, die gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung mit einem Polymer größenmodifiziert wurden. 4D zeigt eine schematische Ansicht von Partikeln, die gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung größenmodifiziert wurden.
5A zeigt eine schematische Ansicht eines Silanhaftvermittlers in Zusammenhang mit einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. 5B zeigt eine schematische Ansicht einer Oberflächenstruktur eines Partikels in Zusammenhang mit einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. 5C zeigt eine schematische Ansicht einer Oberflächenstruktur, nachdem ein Silanhaftvermittler zur Reaktion gebracht wurde, in Zusammenhang mit einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
6A zeigt eine chemische Struktur einer Polyacrylsäure, 6B zeigt eine chemische Struktur von Cellulose, und 6C zeigt eine chemische Struktur eines polymeren Tensids.
7A zeigt die Beziehung zwischen einer Partikelgröße (Durchmesser) von Originalpartikeln und einer Partikelentfernungseffizienz gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 7B und 7C zeigen die Beziehung zwischen einer Partikelgröße und einer Schergeschwindigkeit des Reinigungsfluids in Zusammenhang mit einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
8 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Reinigen eines Substrats gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.
9 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Reinigen eines Substrats gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.
10 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Reinigen eines Substrats gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.
11 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Reinigen eines Substrats gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.
12 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Reinigen eines Substrats gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt.
13 ist eine schematische Ansicht einer Reinigungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Es versteht sich, dass die folgende Offenbarung viele verschiedene Ausführungsformen oder Beispiele zum Implementieren verschiedener Merkmale der Erfindung bereitstellt. Konkrete Ausführungsformen von oder Beispiele für Komponenten und Anordnungen werden nachstehend beschrieben, um die vorliegende Offenbarung zu vereinfachen. Dies sind natürlich lediglich Beispiele und nicht als einschränkend zu verstehen. Beispielsweise sind Abmessungen von Elementen nicht auf den offenbarten Bereich oder die offenbarten Werte beschränkt, sondern können von Prozessbedingungen und/oder gewünschten Eigenschaften der Vorrichtung abhängen. Darüber hinaus kann in der nachstehenden Beschreibung die Ausbildung eines ersten Merkmals über oder auf einem zweiten Merkmal Ausführungsformen umfassen, bei denen das erste und das zweite Merkmal in direktem Kontakt ausgebildet sind, und kann auch Ausführungsformen umfassen, bei denen zusätzliche Merkmale ausgebildet sind, die derart zwischen dem ersten und dem zweiten Merkmal angeordnet sind, dass das erste und das zweite Merkmal eventuell nicht in direktem Kontakt sind. Der Einfachheit und Übersichtlichkeit halber können verschiedene Merkmale beliebig in verschiedenen Maßstäben gezeichnet sein. In den beiliegenden Zeichnungen können zum Zwecke der Vereinfachung einige Schichten/Merkmale weggelassen werden.
Ferner können in diesem Dokument räumlich relative Begriffe, beispielsweise „unter“, „darunter“, „unterer“, „über“, „oberer“ und dergleichen, zur Erleichterung der Beschreibung verwendet werden, um die Beziehung eines Elements oder Merkmals mit einem anderen Element(en) oder Merkmal(en), wie sie in den Figuren dargestellt ist, zu beschreiben. Die räumlich relativen Begriffe sollen zusätzlich zu der in den Figuren dargestellten Ausrichtung verschiedene Ausrichtungen der Vorrichtungen beim Gebrauch oder Betrieb umfassen. Die Vorrichtung kann anders ausgerichtet (um 90 Grad gedreht oder in anderen Ausrichtungen) sein, und die in diesem Dokument verwendeten räumlich relativen Bezeichnungen können gleichermaßen entsprechend ausgelegt werden. Darüber hinaus kann der Begriff „hergestellt aus“ entweder „umfassend“ oder „bestehend aus“ bedeuten. Ferner können bei dem folgenden Herstellungsverfahren ein oder mehrere zusätzliche Vorgänge in/zwischen den beschriebenen Vorgängen vorliegen, und die Reihenfolge von Vorgängen kann geändert werden. In der vorliegenden Offenbarung bedeutet, sofern nicht anders beschrieben, eine Formulierung „einer von A, B und C“ „A, B und/oder C“ (A, B, C, A und B, A und C, B und C oder A, B und C) und bedeutet nicht ein Element von A, ein Element von B und ein Element von C.
Verschiedene Reinigungsvorgänge wurden vorgeschlagen und werden in Halbleiterherstellungsvorgängen verwendet, um Partikel auf Wafern zu entfernen. Beispielsweise werden Strahlsprühverfahren oder Ultraschallreinigungsverfahren verwendet. Allerdings sind mit Kleinerwerden der Mindestmustergrößen sanftere Reinigungsvorgänge, die keine Schäden an hergestellten Mustern durch mechanische Kräfte verursachen, erforderlich. Darüber hinaus werden mit Kleinerwerden der minimalen Mustergrößen die Größen von von den Wafern zu entfernenden Partikeln ebenfalls kleiner.
Die hydrodynamische Widerstandskraft ist einer der wesentlichen Faktoren für wirksame Partikelreinigung oder -entfernung. Die hydrodynamische Widerstandskraft Ft ist eine Kraft, die auf ein Objekt (z.B. Partikel) in einem strömenden Fluid einwirkt und, wie unten gezeigt, zu dem Quadrat der Partikelgröße proportional ist.
$F t = \frac{C_{d} π ρ_{g} d^{2} V^{2}}{C_{c}}$
In Gleichung 1 ist d ein Partikeldurchmesser, ρ_g eine Fluiddichte, V eine relative Geschwindigkeit des Fluids in Bezug auf das Partikel, C_d ein Widerstandskoeffizient und C_c der Cunningham-Slip-Korrekturfaktor. Wenn die hydrodynamische Widerstandskraft Ft größer als eine Adhäsionskraft ist, die bewirkt, dass ein Partikel auf der Oberfläche des Wafers anhaftet, wird das Partikel durch das strömende Fluid von dem Wafer entfernt. Aus Gleichung 1 geht hervor, dass die hydrodynamische Widerstandskraft Ft auf Partikel im Nanometergrößenbereich rasch abnehmen würde, was eine niedrige Partikelentfernungseffizienz zur Folge hätte. Eine Möglichkeit, um die hydrodynamische Widerstandskraft zu erhöhen, wäre, die Fluidgeschwindigkeit (z.B. Tröpfchengeschwindigkeit) des Fluids von einer Sprühdüse zu erhöhen. Allerdings könnte, wie oben dargelegt, eine höhere Fluidgeschwindigkeit Schäden an hergestellten Mustern verursachen.
In der vorliegenden Offenbarung werden Methoden offenbart, um eine Partikelgröße (Durchmesser d) zu vergrößern, um die hydrodynamische Widerstandskraft Ft zu erhöhen. Durch Vergrößern der Partikelgröße kann eine Partikelentfernungseffizienz verbessert werden.
1 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Reinigen eines Substrats gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt. Es versteht sich, dass für weitere Ausführungsformen des Verfahrens zusätzliche Vorgänge vor, während und nach durch 1 dargestellten Prozessen vorgesehen werden können und einige der unten beschriebenen Vorgänge ersetzt oder weggelassen werden können.
Zunächst wird ein Wafer oder Substrat, auf dem zu entfernende Partikel vorhanden sind, hergestellt. Bei manchen Ausführungsformen umfasst das Substrat einen Halbleiterwafer oder ein Glassubstrat. Die Größen von manchen der Partikel sind kleiner als etwa 40 nm und liegen bei manchen Ausführungsformen im Bereich von etwa 0.1 nm bis etwa 40 nm. Die Partikel auf dem Substrat können Partikel umfassen, die Größen, die größer als etwa 40 nm sind, aufweisen. In S101 aus 1 wird ein Größenmodifizierungsvorgang durchgeführt. In dem Größenmodifizierungsvorgang werden die Größen der Partikel durch chemische Modifizierungen auf den Oberflächen der Partikel oder Wechselwirkung zwischen einem oder mehreren chemischen Wirkstoffen und den Partikeln vergrößert.
In S102 aus 1 wird, nachdem die Größen der Partikel vergrößert wurden, das Substrat mit einer geeigneten Reinigungslösung gereinigt oder gewaschen. Danach wird in S103 aus 1 ein Spülvorgang mittels vollentsalzten Wassers durchgeführt.
2A-3C zeigen ein Verfahren zum Reinigen eines Substrats gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Es versteht sich, dass für weitere Ausführungsformen des Verfahrens zusätzliche Vorgänge vor, während und nach durch 2A-3C dargestellten Prozessen vorgesehen werden können und einige der unten beschriebenen Vorgänge ersetzt oder weggelassen werden können. 2A-3C zeigen Details des durch 1 dargestellten Reinigungsvorgangs.
Wie in einer Querschnittsansicht auf 2A dargestellt ist, wird ein Substrat 10, auf dem zu entfernende Partikel 12 vorhanden sind, hergestellt. Das Substrat 10 umfasst einen Halbleiterwafer oder ein Glassubstrat bei manchen Ausführungsformen. Bei einer Ausführungsform wird ein Halbleiterwafer verwendet. Bei manchen Ausführungsformen ist das Substrat 10 hergestellt aus einem geeigneten Elementhalbleiter, beispielsweise aus Silizium, Diamant oder Germanium; einem geeigneten Legierungs- oder Verbindungshalbleiter, beispielsweise aus Gruppe-IV-Verbindungshalbleitern (Siliziumgermanium (SiGe), Siliziumcarbid (SiC), Siliziumgermaniumcarbid (SiGeC), GeSn, SiSn, SiGeSn), Gruppe-III-V-Verbindungshalbleitern (z.B. Galliumarsenid (GaAs), Indiumgalliumarsenid (InGaAs), Indiumarsenid (InAs), Indiumphosphid (InP), Indiumantimonid (InSb), Galliumarsenphosphid (GaAsP) oder Galliumindiumphosphid (GaInP)) oder dergleichen. Ferner kann das Substrat 10 eine Epitaxialschicht (Epi-Schicht), die zur Verbesserung der Leistung verspannt sein kann, und/oder eine Silizium-auf-Isolator(SOI)-Struktur umfassen. Bei anderen Ausführungsformen ist das Substrat 10 ein rechteckiges Glassubstrat für einen Flachbildschirm, beispielsweise eine Flüssigkristallanzeige (LCD) und eine organische Elektrolumineszenzanzeige. Bei manchen Ausführungsformen ist das Substrat 10 ein Glassubstrat für einen Sonnenkollektor.
Bei manchen Ausführungsformen sind eine oder mehrere Schichten 11 auf dem Substrat 10 angeordnet. Bei manchen Ausführungsformen sind eine oder mehrere der Schichten 11 gemustert. Bei anderen Ausführungsformen weisen die eine oder mehreren Schichten 11 keine Muster auf. Bei manchen Ausführungsformen umfassen die eine oder mehreren Schichten 11 eine isolierende Materialschicht, eine leitfähige Materialschicht, eine organische Materialschicht, eine anorganische Materialschicht, eine metallische Schicht oder eine beliebige Kombination daraus.
Die Partikel 12 sind jedwede Art von Partikeln, die bei manchen Ausführungsformen beispielsweise hergestellt sind aus organischen Materialien, anorganischen Materialien, dielektrischen Materialien, keramischen Materialien und/oder Metall- oder metallischen Materialien. Bei manchen Ausführungsformen umfassen die Partikel 12 Nanopartikel mit Größen kleiner als etwa 50 nm. Bei bestimmten Ausführungsformen liegt die Größe der Nanopartikel im Bereich von etwa 0,1 nm bis etwa 40 nm. Die Partikel 12 können größere Partikel mit einer Größe von mehr als etwa 50 nm umfassen. Die Partikel 12 haften auf der Oberfläche des Substrats 10 durch physikalische Absorption durch Van-der-Waals-Kräfte und/oder chemische Absorption durch chemische Bindung an. Die chemische Bindung umfasst Wasserstoffbindung und Ionenbindung.
In einer Querschnittsansicht aus 2B wird aus einer Düse 25 eine chemische Lösung 15 auf die Oberfläche des Substrats 10, welche die Partikel 12 aufweist, aufgebracht. Die chemische Lösung 15 enthält einen oder mehrere chemische Wirkstoffe 20, welche die Größe der Partikel 12 auf dem Substrat 10 modifizieren (vergrößern) können. Wie in 2B dargestellt ist, wird bei manchen Ausführungsformen die Oberfläche des Substrats 10 mit der chemischen Lösung 15 rotationsbeschichtet. Andere Verfahren, beispielsweise Sprühen, können ebenfalls verwendet werden, um die chemische Lösung 15 über dem Substrat 10 aufzubringen. Bei manchen Ausführungsformen wird die chemische Lösung 15 während eines Zeitraums, beispielsweise etwa 1 Sekunden bis 30 Sekunden lang, auf die Oberfläche des Substrats aufgebracht, und das Substrat wird dann in Rotation gehalten, um eine gewünschte Dicke eines Films zu erhalten, der aus dem in der chemischen Lösung 15 enthaltenen chemischen Wirkstoff 20 gebildet wird.
Durch Aufbringen der chemischen Lösung 15 bedeckt die chemische Lösung im Wesentlichen die gesamte Oberfläche des Substrats 10, wie in 2C dargestellt ist. Daraufhin reagieren der eine oder die mehreren chemischen Wirkstoffe 15 mit den Partikeln 12, die über dem Substrat 10 angeordnet sind, und bilden dadurch, wie in 3A dargestellt ist, größenmodifizierte Partikel 40.
In manchen Ausführungsformen ist der chemische Wirkstoff ein Oberflächenmodifikator, der sich mit der Oberfläche der Partikel 12 verbinden kann und dadurch die Größe der Partikel 12 vergrößert. Wie in 4A und 4B dargestellt ist, werden ein oder mehrere Oberflächenmodifikatoren 20S mit der Oberfläche von Partikeln 12 verbunden, und die effektive Größe der Partikel, welche die hydrodynamische Widerstandskraft Ft erzeugen kann, wird vergrößert.
Bei manchen Ausführungsformen ist der Oberflächenmodifikator 20S ein Silanhaftvermittler. Ein Silanhaftvermittler weist bei manchen Ausführungsformen eine allgemeine Formel SiX(OR)₃ auf, wobei X eine mit Si verbundene funktionelle Gruppe ist und R eine Alkoxygruppe, beispielsweise -OCH₃, -OC₂H₅ oder OCOCH₃, ist, wie in 5A dargestellt ist. Bei manchen Ausführungsformen verbindet ein Alkylketten-Linker die funktionelle Gruppe X und Si. Bei anderen Ausführungsformen weist ein Silanhaftvermittler eine allgemeine Formel SiX(CH₃)_n(OR)_3-n auf, wobei X eine mit Si verbundene funktionelle Gruppe ist und R eine Alkoxygruppe ist. X kann ein Wasserstoff sein.
Wie in 5B dargestellt ist, weist die Oberfläche eines Partikels 12 -OH-Bindungen auf. Nachdem ein Silanhaftvermittler auf die Oberfläche des Partikels 12 aufgebracht wurde, wird der Silanhaftvermittler durch Hydrolyse- und Dehydratationsprozesse mit der Oberfläche des Partikels 12 verbunden. Dementsprechend kann die effektive Größe der Partikel vergrößert werden.
Bei manchen Ausführungsformen ist die funktionelle Gruppe X direkt mit Si verbunden oder durch eine Alkylkette mit einer Kohlenstoffzahl 1-18 mit Si verbunden. Bei anderen Ausführungsformen weist die Alkylkette eine Kohlenstoffzahl 1-10 auf. Bei bestimmten Ausführungsformen weist die Alkylkette eine gerade Kette auf. Bei anderen Ausführungsformen ist die funktionelle Gruppe X durch ein Keton mit Si verbunden.
Beispiele für den Silanhaftvermittler sind: ein Vinyl-basiertes Silan, beispielsweise Vinyltrimethoxysilan, Vinyltriethoxysilan oder 7-Octenyltrimethoxysilan; ein Epoxy-basiertes Silan, beispielsweise 2-(3,4-Epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilan, 3-Glycidoxypropyl methyldimethoxysilane, 3-Glycidoxypropyltrimethoxysilan, 3-Glycidoxypropylmethyldiethoxysilan, 3-Glycidoxypropyltriethoxysilan oder 8-Glycidoxyoctyltrimethoxysilan; ein Methacryloxy-basiertes Silan, beispielsweise 3-Methacryloxypropylmethyldimethoxysilan, 3-Methacryloxypropyltrimethoxysilan, 3-Methacryloxypropylmethyldiethoxysilan, 3-Methacryloxypropyltriethoxysilan oder 8-Methacryloxyoctyltrimethoxysilan; ein Acryloxy-basiertes Silan, beispielsweise 3-Acryloxypropyltrimethoxysilan; ein Amino-basiertes Silan, beispielsweise N-2-(Aminoethyl)-3-aminopropylmethyldimethoxysilan, N-2-(Aminoethyl)-3-aminopropyltrimethoxysilan, 3-Aminopropyltriethoxysilan, 3-Aminopropyltriethoxysilan, 3-Triethoxysilyl-N-(1,3-dimethylbutyliden)propylamin, N-Phenyl-3-aminopropyltrimethoxysilan oder N-2-(Aminoethyl)-8-aminooctyltrimethoxysilan; ein Isocyanat-basiertes Silan, beispielsweise 3-Isocyanatpropyltriethoxysilan; ein Mercapto-basiertes Silan, beispielsweise 3-Mercaptopropylmethyldimethoxysilan oder 3-Mercaptopropyltrimethoxysilan; ein Styrylbasiertes Silan, beispielsweise p-Styryltrimethoxysilan; ein Ureid-basiertes Silan, beispielsweise 3-Ureidopropyltrialkoxysilan; und ein Isocyanurat-basiertes Silan, beispielsweise Tris-(trimethoxysilylpropyl)isocyanurat oder Tris-(triethoxysilylpropyl)isocyanurat. Als Oberflächenmodifikator 20S wird der Silanhaftvermittler wird einzeln verwendet oder es werden zwei oder mehr Silanhaftvermittler verwendet.
Bei anderen Ausführungsformen ist der chemische Wirkstoff 20, der in der chemischen Lösung 15 enthalten ist, ein Polymer oder ein polymerisierbares Material 20P, wie in 4C dargestellt ist.
Ein Polymer 20P umfasst ein wasserlösliches Polymer, beispielsweise eine in 6A dargestellte Polyacrylsäure, in 6B dargestellte Cellulose oder ein in 6C dargestelltes polymeres Tensid. Das Polymer 20P kann die Partikel 12 darin absorbieren oder einbinden, wodurch die effektive Größe der Partikel 12 vergrößert wird, wie in 4C dargestellt ist. Diese Polymere können einzeln oder in jedweder Kombination daraus verwendet werden. Bei manchen Ausführungsformen ist das Polymer 20P eine Polyacrylsäure mit einem gewichtsmittleren Molekulargewicht im Bereich von etwa 1000 bis etwa 4000000.
Zu Beispielen für das polymerisierbare Material (Monomere) zählen Acrylmonomere, beispielsweise, jedoch nicht beschränkt auf, Acrylamid, Methacrylamid, Acrylat, Acrylsäuren und -salze, Acrylnitril, Bisphenolacryle, Kohlenhydratmonomere, fluorierte Acryle, Maleimid, Methacrylat und polyfunktionelle Acryle. Diese Monomere können durch Erhitzen einer wässrigen Lösung, welche die Monomere umfasst, polymerisiert werden. Bei manchen Ausführungsformen kann ein Katalysator, beispielsweise Wasserstoffperoxid, Natriumperoxid, Perschwefelsäure, Persulfate und/oder Natrium/Kalium-Salze von Perschwefelsäure, verwendet werden.
Das polymere Tensid umfasst bei manchen Ausführungsformen mindestens ein Fluoratom und/oder mindestens ein Siliziumatom, Polyoxyethylenalkylether, Polyoxyethylenalkylarylether, Polyoxyethylen-polyoxypropylen-Blockcopolymere und Polyoxyethylensorbitan-Fettsäureester.
Zu konkreten Beispielen für die polymeren Tenside zählen bei manchen Ausführungsformen Polyoxyethylenlaurylether, Polyoxyethylenstearylether, Polyoxyethylencetylether, Polyoxyethylenoleylether, Polyoxyethylenoctylphenolether, Polyoxyethylennonylphenolether, Polyoxyethylensorbitanmonolaurat, Polyoxyethylensorbitanmonopalmitat, Polyoxyethylensorbitanmonostearat, Polyoxyethylensorbitantrioleat, Polyoxyethylensorbitantristearat, Polyethylenglycoldistearat, Polyethylenglycoldilaurat, Polyethylenglycoldilaurat, Polyethylenglycol, Polypropylenglycol, Polyoxyethylenstearylether, Polyoxyethylencetylether, Polyethylenglycol, Polypropylenglycol, Polyoxyethylencetylether, Kombinationen daraus oder dergleichen.
Bei anderen Ausführungsformen wird ein polymerisierbares Material als chemischer Wirkstoff 20 verwendet. Bei manchen Ausführungsformen wird gemeinsam mit dem polymerisierbaren Material ein Vernetzungsmittel verwendet. Wenn ein polymerisierbares Material verwendet wird, so wird die aufgebrachte chemische Lösung 15 mit Wärme und/oder ultraviolettem Licht (UV-Licht) 30 beaufschlagt, um Polymerisation herbeizuführen, wie in 4C dargestellt ist. Das UV-Licht weist eine Spitzenwellenlänge in einem Bereich von etwa 100 nm bis etwa 400 nm auf. Bei manchen Ausführungsformen wird eine Niederdruck-Hg-Lampe als UV-Lichtquelle verwendet.
Der eine oder die mehreren chemischen Wirkstoffe 20 (der Oberflächenmodifikator 20S und/oder das Polymer oder polymerisierbare Material 20P) werden in ein Lösemittel eingegeben, um das Mischen und Abgeben der chemischen Lösung 15 zu unterstützen. Um das Mischen und Abgeben der chemischen Lösung 15 zu unterstützen, wird das Lösemittel mindestens teilweise basierend auf den Materialien gewählt, die für den Silanhaftvermittler oder das Polymer gewählt wurden.
Bei manchen Ausführungsformen ist das Lösemittel Wasser oder ein Lösemittel auf Wasserbasis. Bei anderen Ausführungsformen ist das Lösemittel ein organisches Lösemittel und umfasst jedwedes geeignete Lösemittel, beispielsweise Ketone, Alkohole, Polyalkohole, Ether, Glycolether, zyklische Ether, aromatische Kohlenwasserstoffe, Ester, Propionate, Lactate, Milchsäureester, Alkylenglycolmonoalkylether, Alkyllactate, Alkylalkoxypropionate, zyklische Lactone, Monoketonverbindungen, die einen Ring enthalten, Alkylencarbonate, Alkylalkoxyacetat, Alkylpyruvate, Lactatesters, Ethylenglycolalkyletheracetate, Diethylenglycole, Propylenglycolalkyletheracetate, Alkylenglycolalkyletherester, Alkylenglycolmonoalkylester oder dergleichen.
Zu konkreten Beispielen für Materialien, die als Lösemittel für die chemische Lösung 15 verwendet werden können, zählen Aceton, Methanol, Ethanol, Toluol, Xylol, 4-Hydroxy-4-methyl-2-Pentaton, Tetrahydrofuran, Methylethylketon, Cyclohexanon, Methylisoamylketon, 2-Heptanon, Ethylenglycol, Ethylenglycolmonoacetat, Ethylenglycoldimethylether, Ethylenglycoldimethylether, Ethylenglycolmethylethylether, Ethylenglycolmonoethylether, Methylcellosolvacetat, Ethylcellosolvacetat, Diethylenglycol, Diethylenglycolmonoacetat, Diethylenglycolmonomethylether, Diethylenglycoldiethylether, Diethylenglycoldimethylether, Diethylenglycolethylmethylether, Diethethylenglycolmonoethylether, Diethylenglycolmonobutylether, Ethyl-2-hydroxypropionat, Methyl-2-hydroxy-2-methylpropionat, Ethyl-2-hydroxy-2-methylpropionat, Ethylethoxyacetat, Ethylhydroxyacetat, Methyl-2-hydroxy-2-methylbutanat, Methyl-3-methoxypropionat, Ethyl-3-methoxypropionat, Methyl-3-ethoxypropionat, Ethyl-3-ethoxypropionat, Methylacetat, Ethylacetat, Propylacetat, Butylacetat, Methyllactat, Ethyllactat, Propyllactat, Butyllactat, Propylenglycol, Propylenglycolmonoacetat, Propylenglycolmonoethyletheracetat, Propylenglycolmonomethyletheracetat, Propylenglycolmonopropylmethyletheracetat, Propylenglycolmonobutyletheracetat, Propylenglycolmonobutyletheracetat, Propylenglycolmonomethyletherpropionat, Propylenglycolmonoethyletherpropionat, Propylenglycolmethyletheracetat, Propylenglycolethyletheracetat, Ethylenglycolmonomethyletheracetat, Ethylenglycolmonoethyletheracetat, Propylenglycolmonomethylether, Propylenglycolmonoethylether, Propylenglycolmonopropylether, Propylenglycolmonobutylether, Ethylenglycolmonomethylether, Ethylenglycolmonoethylether, Ethyl-3-ethoxypropionat, Methyl-3-methoxypropionat, Methyl-3-ethoxypropionat und Ethyl-3-methoxypropionat, β-Propiolacton, β-Butyrolacton, γ-Butyrolacton, α-Methyl-γ-butyrolacton, β-Methyl-γ-butyrolacton, γ-Valerolacton, γ-Caprolacton, γ-Octanlacton, α-Hydroxy-γ-butyrolacton, 2-Butanon, 3-Methylbutanon, Pinacolon, 2-Pentanon, 3-Pentanon, 4-Methyl-2-pentanon, 2-Methyl-3-pentanon, 4,4-Dimethyl-2-pentanon, 2,4-Dimethyl-3-pentanon, 2,2,4,4-Tetramethyl-3-pentanon, 2-Hexanon, 3-Hexanon, 5-Methyl-3-hexanon, 2-Heptanon, 3-Heptanon, 4-Heptanon, 2-Methyl-3-heptanon, 5-Methyl-3-heptanon, 2,6-Dimethyl-4-heptanon, 2-Octanon, 3-Octanon, 2-Nonanon, 3-Nonanon, 5-Nonanon, 2-Decanon, 3-Decanon, 4-Decanon, 5-Hexen-2-on, 3-Penten-2-on, Cyclopentanon, 2-Methylcyclopentanon, 3-Methylcyclopentanon, 2,2-Dimethylcyclopentanon, 2,4,4-Trimethylcyclopentanon, Cyclohexanon, 3-Methylcyclohexanon, 4-Methylcyclohexanon, 4-Ethylcyclohexanon, 2,2-Dimethylcyclohexanon, 2,6-Dimethylcyclohexanon, 2,2,6-Trimethylcyclohexanon, Cycloheptanon, 2-Methylcycloheptanon, 3-Methylcycloheptanon, Propylencarbonat, Vinylencarbonat, Ethylencarbonat, Butylencarbonat, Acetat-2-methoxyethyl, Acetat-2-ethoxyethyl, Acetat-2-(2-ethoxyethoxy)ethyl, Acetat-3-methoxy-3-methylbutyl, Acetat-1-methoxy-2-propyl, Dipropylenglycol, Monomethylether, Monoethylether, Monopropylether, Monobutylether, Monophenylether, Dipropylenglycolmonoacetat, Dioxan, Methylpyruvat, Ethylpyruvat, Propylpyruvat, Methylmethoxypropionat, Ethylethoxypropionat, n-Methylpyrrolidon (NMP), 2-Methoxyethylether (Diglyme), Ethylenglycolmonomethylether, Propylenglycolmonomethylether, Methylpropionat, Ethylpropionat, Ethylethoxypropionat, Methylethylketon, Cyclohexanon, 2-Heptanon, Cyclopentanon, Cyclohexanon, Ethyl-3-ethoxypropionat, Propylenglycolmethyletheracetat (PGMEA), Methylencellosolv, 2-Ethoxyethanol, N-Methylformamid, N,N-Dimethylformamid, N-Methylformanilid, N-Methylacetamid, N,N-Dimethylacetamid, Dimethylsulfoxid, Benzylethylether, Dihexylether, Acetonylaceton, Isophoron, Capronsäure, Caprylsäure, 1-Octanol, 1-Nonanol, Benzylalkohol, Benzylacetat, Ethylbenzoat, Diethyloxalat, Diethylmaleat, Phenylcellosolvacetat oder dergleichen.
Durchschnittsfachkundige werden erkennen, dass die Materialien, die oben als Beispiele für Materialien aufgelistet und beschrieben wurden, welche für die Lösemittelkomponente der chemischen Lösung 15 verwendet werden können, lediglich veranschaulichend sind und die Ausführungsformen nicht einschränken sollen. Alle derartigen Materialien sollen in dem Umfang der Ausführungsformen beinhaltet sein.
Darüber hinaus wird, während einzelne der oben beschriebenen Materialien als das Lösemittel für die chemische Lösung 15 verwendet werden können, bei anderen Ausführungsformen mehr als eines der oben beschriebenen Materialien verwendet. Beispielsweise umfasst bei manchen Ausführungsformen das Lösemittel eine Mischung aus zwei oder mehreren der beschriebenen Materialien. Alle derartigen Kombinationen sollen zur Gänze in dem Umfang der Ausführungsformen beinhaltet sein.
Bei manchen Ausführungsformen wird nach dem Modifizierungsvorgang die zurückbleibende chemische Lösung 15 entfernt und ein Trocknungsvorgang durchgeführt. Die zurückbleibende chemische Lösung 15 kann durch einfaches Drehen des Substrats mit einer höheren Geschwindigkeit entfernt werden oder durch Verwenden einer anderen Lösung, beispielsweise Wasser oder ein organisches Lösemittel, entfernt werden. Der Trocknungsprozess umfasst bei manchen Ausführungsformen Erhitzen in einem Temperaturbereich von etwa 50 °C bis 120 °C.
Nach der Oberflächenmodifizierung der Partikel 12 durch den Oberflächenmodifikator 20S oder das Polymer 20P ist bei manchen Ausführungsformen die Größe der größenmodifizierten Partikel 40 (siehe 3A und 4D) etwa 50 nm oder größer, etwa 100 nm oder größer oder etwa 200 nm oder größer. Bei bestimmten Ausführungsformen ist die Größe der Partikel nach der Oberflächenmodifizierung bis etwa 1000 µm, bis etwa 200 µm oder bis etwa 50 µm.
Nachdem die zurückbleibende chemische Lösung 15 entfernt wurde, wird von einer Düse 45 eine Reinigungslösung 50 auf ein sich drehendes Substrat 10 aufgebracht, wie in 3B dargestellt ist. Bei manchen Ausführungsformen ist die Reinigungslösung 50 ein organisches Lösemittel oder eine wässrige Lösung, die NH₄OH und H₂O₂ umfasst, (SC1-Lösung). Das organische Lösemittel kann ein Alkohol, beispielsweise Isopropylalkohol (IPA), sein. Bei manchen Ausführungsformen liegt der Reinigungszeitraum in einem Bereich von etwa 30 Sekunden bis 120 Sekunden. Bei dem Reinigungsprozess mittels der Reinigungslösung 50 wird bei manchen Ausführungsformen das Substrat und/oder die Reinigungslösung 50 nicht mit Ultraschallvibrationen beaufschlagt. Bei manchen Ausführungsformen wird das Substrat 10 in eine Reinigungslösung 50 getaucht und in einem Flüssigkeitsbad gehalten.
Bei anderen Ausführungsformen wird die Reinigungslösung 50 aufgebracht, ohne die chemische Lösung 15 nach der Partikelgrößenmodifizierung zu entfernen. Mit anderen Worten, die Reinigungslösung 50 entfernt auch die chemische Lösung 15.
Wie in 4A und 4D dargestellt ist, werden die Ausgangspartikel 12, die einen Durchmesser kleiner als beispielsweise etwa 50 nm aufweisen, zu größenmodifizierten Partikeln 40 größenmodifiziert, die eine größere Größe, beispielsweise etwa 100 nm oder größer, aufweisen. Dementsprechend werden während des Reinigungsprozesses mittels der Reinigungslösung 50 die größenmodifizierten Partikel einfacher und wirksamer entfernt. Da kein Ultraschall oder kein Hochdruckreinigungsfluid (z.B. bei manchen Ausführungsformen auf einem Druck von mehr als 2 hPa und weniger als 10 hPa) notwendig ist, ist es möglich, Schäden an auf dem Substrat 10 ausgebildeten feinen Mustern zu verhindern.
Ferner wird auf der Oberfläche des Substrats 10, während sich das Substrat dreht, ein Spülvorgang mittels vollentsalzten Wassers durchgeführt und danach ein Trocknungsvorgang durchgeführt, wodurch ein gereinigtes Substrat 10 erhalten wird, wie in 3C dargestellt ist.
7A-7C zeigen eine oder mehrere vorteilhafte Wirkungen der vorliegenden Offenbarung. In 7A zeigt die Linie 701 die Beziehung zwischen einer Partikelgröße (Durchmesser) der ursprünglichen Partikel und einer Partikelentfernungseffizienz für die Partikel ohne Größenmodifizierung, und die Linie 702 zeigt die Beziehung zwischen der Partikelgröße der ursprünglichen Partikel und einer Partikelentfernungseffizienz für die Partikel mit Größenmodifizierung. Wie in 7A dargestellt ist, nimmt, wie oben dargelegt wurde, wenn die Größe des Partikels kleiner wird, die Partikelentfernungseffizienz drastisch ab, insbesondere, wenn die Partikelgröße kleiner als etwa 50 nm ist. Im Gegensatz dazu werden durch Nutzung des oben dargelegten Größenmodifizierungsvorgangs Partikel, die Durchmesser kleiner als etwa 50 nm aufweisen, in große Partikel verwandelt, die Durchmesser größer als 100 nm aufweisen, und somit wird bei manchen Ausführungsformen die Partikelentfernungseffizienz für die Partikel, die ursprüngliche Größen kleiner als etwa 50 nm aufweisen, verbessert.
7B und 7C zeigen die Beziehung zwischen einer Partikelgröße und einer Schergeschwindigkeit des Reinigungsfluids, welches Partikel von bestimmter Größe entfernt, ohne Schäden an feinen Mustern, die über dem Substrat ausgebildet sind, zu verursachen. Wie in 7B und 7C dargestellt ist, steigt, wenn die Partikelgröße kleiner wird, beispielweise kleiner als etwa 50 nm, die Schergeschwindigkeit des Reinigungsfluids schnell an. Wie oben dargelegt wurde, ist es durch Vergrößern der Größen der Partikel auf beispielsweise mehr als etwa 100 nm möglich, die Geschwindigkeit des Reinigungsfluids zu reduzieren und somit Schäden an den feinen Mustern, die über dem Substrat ausgebildet sind, zu unterdrücken. Die Geschwindigkeit des Reinigungsfluids kann durch Ändern eines aufgebrachten Drucks und/oder einer Rotationsgeschwindigkeit des Substrats eingestellt werden. Bei manchen Ausführungsformen kann ein niedrigerer Druck in einem Bereich von dem Atmosphärendruck (nicht druckbeaufschlagt) zu etwa 2 hPa verwendet werden, um das Reinigungsfluid mit Druck zu beaufschlagen.
8 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Reinigen eines Substrats gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt. Es versteht sich, dass bei anderen Ausführungsformen des Verfahrens zusätzliche Vorgänge vor, während und nach den von 8 dargestellten Vorgängen vorgesehen werden können und einige der unten beschriebenen Vorgänge ersetzt oder weggelassen werden können. Material, Konfiguration, Abmessungen und/oder Prozesse, welche dieselben wie die oder ähnlich den mit 1A-7C beschriebenen vorangehenden Ausführungsformen sind, können bei den folgenden Ausführungsformen verwendet werden, und auf eine detaillierte Erläuterung derselben kann verzichtet werden.
In S801 von 8 werden ein oder mehrere Plasmatrockenätzvorgänge auf oder über einer Zielschicht, die über einem Substrat 10 angeordnet ist, durchgeführt. Bei manchen Ausführungsformen ist über der Zielschicht kein Fotoresistmuster angeordnet. Beispielsweise dient das Plasmatrockenätzen zum Mustern der Zielschicht durch Verwendung eines Hartmaskenmusters als Ätzmaske, zum Formen von Seitenwänden über Mustern (z.B. Gate-Strukturen) oder für einen Rückätzvorgang.
Danach wird in S802 eine chemische Lösung 15, die einen oder mehrere chemische Wirkstoffe 20 aufweist, auf das mit den Partikeln 12 verunreinigte Substrat aufgebracht. In S803 werden ähnlich S101 aus 1 die Partikelgrößen vergrößert. Wenn der chemische Wirkstoff 20 ein polymerisierbares Material umfasst, werden Wärme und/oder UV-Licht aufgebracht, um das polymerisierbare Material zu polymerisieren, so dass das polymerisierte Material die Partikel 12 absorbiert oder einbindet. Dann wird in S804, ähnlich S102 aus 1, eine Reinigungslösung 50, beispielsweise die SC1-Lösung, aufgebracht, um die größenmodifizierten Partikel 40 zu entfernen, und dann wird ein Spülvorgang S805 ähnlich S103 aus 1 durchgeführt. Mit dem vorangehenden Reinigungsvorgang ist es möglich, nach der Plasmatrockenverarbeitung Partikel im Nanometergrößenbereich wirksam zu entfernen.
9 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Reinigen eines Substrats gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt. Es versteht sich, dass bei anderen Ausführungsformen des Verfahrens zusätzliche Vorgänge vor, während und nach in 9 dargestellten Prozessen vorgesehen werden können und einige der unten beschriebenen Vorgänge ersetzt oder weggelassen werden können. Material, Konfiguration, Abmessungen und/oder Prozesse, welche dieselben wie die oder ähnlich den mit 1A-8 beschriebenen vorangehenden Ausführungsformen sind, können bei den folgenden Ausführungsformen verwendet werden, und auf eine detaillierte Erläuterung derselben kann verzichtet werden.
In S901 aus 9 werden ein oder mehrere Plasmatrockenätzvorgänge auf oder über einer Zielschicht, die über einem Substrat 10 angeordnet ist, durchgeführt. Bei manchen Ausführungsformen ist über der Zielschicht ein Fotoresistmuster ausgebildet. Beispielsweise dient das Plasmatrockenätzen zum Mustern der Zielschicht durch Verwendung des Resistmusters als Ätzmaske oder für einen Rückätzvorgang durch Verwendung einer Fotoresist- oder organischen Materialsschicht.
Nach dem Ätzvorgang wird bei S902 ein Resistveraschungsvorgang durchgeführt, um die Fotoresistschicht zu entfernen. Bei manchen Ausführungsformen ist der Resistveraschungsvorgang ein Plasmaprozess. Während des Plasmatrockenätzvorgangs und/oder des Resistveraschungsvorgangs werden Partikel 12 erzeugt und fallen auf die Oberfläche des Substrats 10.
Dann wird in S903 eine chemische Lösung 15, die einen oder mehrere chemische Wirkstoffe 20 enthält, auf das mit den Partikeln 12 verunreinigte Substrat aufgebracht. In S904 werden ähnlich S101 aus 1 die Partikelgrößen vergrößert. Wenn die chemischen Wirkstoffe 20 ein polymerisierbares Material umfassen, werden Wärme und/oder UV-Licht aufgebracht, um das polymerisierbare Material zu polymerisieren, so dass das polymerisierte Material die Partikel 12 absorbiert oder einbindet. Dann wird in S905, ähnlich S102 aus 1, eine Reinigungslösung 50, beispielsweise die SC1-Lösung, aufgebracht, um die größenmodifizierten Partikel 40 zu entfernen, und dann wird ein Spülvorgang S906 ähnlich S103 aus 1 durchgeführt. Mit dem vorangehenden Reinigungsvorgang ist es möglich, nach der Plasmaverarbeitung Partikel im Nanometergrößenbereich wirksam zu entfernen.
10 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Reinigen eines Substrats gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt. Es versteht sich, dass bei anderen Ausführungsformen des Verfahrens zusätzliche Vorgänge vor, während und nach in 10 dargestellten Prozessen vorgesehen werden können und einige der unten beschriebenen Vorgänge ersetzt oder weggelassen werden können. Material, Konfiguration, Abmessungen und/oder Prozesse, welche dieselben wie die oder ähnlich den mit 1A-9 beschriebenen vorangehenden Ausführungsformen sind, können bei den folgenden Ausführungsformen verwendet werden, und auf eine detaillierte Erläuterung derselben kann verzichtet werden.
In S1001 aus 10 werden eine oder mehrere Ionenimplantationsvorgänge auf oder über dem Substrat 10 durchgeführt. Bei manchen Ausführungsformen wird ein Fotoresistmuster als Implantationsmaskenmuster ausgebildet.
Nach dem Ionenimplantationsvorgang wird bei S1002 ein Resistveraschungsvorgang durchgeführt, um die Fotoresistschicht zu entfernen. Bei manchen Ausführungsformen ist der Resistveraschungsvorgang ein Plasmaprozess. Während des Ionenimplantationsvorgangs und/oder des Resistveraschungsvorgangs werden Partikel 12 erzeugt und fallen auf die Oberfläche des Substrats 10.
Dann wird in S1003 eine chemische Lösung 15, die einen oder mehrere chemische Wirkstoffe 20 enthält, auf das mit den Partikeln 12 verunreinigte Substrat aufgebracht. In S1004 werden ähnlich S101 aus 1 die Partikelgrößen vergrößert. Wenn die chemischen Wirkstoffe 20 ein polymerisierbares Material umfassen, werden Wärme und/oder UV-Licht aufgebracht, um das polymerisierbare Material zu polymerisieren, so dass das polymerisierte Material die Partikel 12 absorbiert oder einbindet. Dann wird in S1005, ähnlich S102 aus 1, eine Reinigungslösung 50, beispielsweise die SC1-Lösung, aufgebracht, um die größenmodifizierten Partikel 40 zu entfernen, und dann wird ein Spülvorgang S1006 ähnlich S103 aus 1 durchgeführt. Mit dem vorangehenden Reinigungsvorgang ist es möglich, nach dem Ionenimplantationsprozess und der Plasmaverarbeitung Partikel im Nanometergrößenbereich wirksam zu entfernen.
11 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Reinigen eines Substrats gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt. Es versteht sich, dass bei anderen Ausführungsformen des Verfahrens zusätzliche Vorgänge vor, während und nach in 11 dargestellten Prozessen vorgesehen werden können und einige der unten beschriebenen Vorgänge ersetzt oder weggelassen werden können. Material, Konfiguration, Abmessungen und/oder Prozesse, welche dieselben wie die oder ähnlich den mit 1A-10 beschriebenen vorangehenden Ausführungsformen sind, können bei den folgenden Ausführungsformen verwendet werden, und auf eine detaillierte Erläuterung derselben kann verzichtet werden.
In S1101 aus 11 werden ein oder mehrere chemisch-mechanische Poliervorgänge auf oder über einer Zielschicht, die über dem Substrat 10 angeordnet ist, durchgeführt. Ein CMP-Prozess ist ein Planarisierungsprozess, der sich eines Polierkissens und eines chemischen Schlamms bedient. Bei manchen Ausführungsformen ist der Schlamm ein Kolloid eines Materials, das als chemisches Ätzmittel zum Ätzen des Materials an der Zielschicht über dem Substrat 10 wirkt. Das Polierkissen wird relativ zu dem Wafer gedreht, während Schlamm angeordnet wird, um so Material zu entfernen und jedwede unregelmäßige Topographie zu glätten. Die Schleifpartikel in dem Schlamm sind Materialien wie Siliziumoxid, Ceroxid und/oder Aluminiumoxid. Bei einer Ausführungsform weisen die Schleifpartikel eine im Allgemeinen einheitliche Gestalt und eine enge Größenverteilung auf, wobei je nach Anwendung, für welche sie verwendet werden, eine durchschnittliche Partikelgröße im Bereich von etwa 10 nm bis etwa 100 nm oder mehr liegt. Während des CMP-Vorgangs werden Partikel 12 erzeugt und fallen auf die Oberfläche des Substrats 10. Bei manchen Ausführungsformen umfassen die Partikel 12 Schleifpartikel in dem Schlamm.
Nach dem CMP-Vorgang wird in S1102 eine chemische Lösung 15, die einen oder mehrere chemische Wirkstoffe 20 enthält, auf das mit den Partikeln 12 verunreinigte Substrat aufgebracht. Bei manchen Ausführungsformen wird nach dem CMP-Vorgang und vor dem Aufbringen der chemischen Lösung ein Reinigungsvorgang mittels vollentsalzten Wassers durchgeführt. In S1103 werden ähnlich S101 aus 1 die Partikelgrößen vergrößert. Wenn die chemischen Wirkstoffe 20 ein polymerisierbares Material umfassen, werden Wärme und/oder UV-Licht aufgebracht, um das polymerisierbare Material zu polymerisieren, so dass das polymerisierte Material die Partikel 12 absorbiert oder einbindet. Dann wird in S1104, ähnlich S102 aus 1, eine Reinigungslösung 50, beispielsweise die SC1-Lösung, aufgebracht, um die größenmodifizierten Partikel 40 zu entfernen, und dann wird ein Spülvorgang S1105 ähnlich S103 aus 1 durchgeführt. Mit dem vorangehenden Reinigungsvorgang ist es möglich, nach dem CMP-Vorgang Partikel im Nanometergrößenbereich wirksam zu entfernen. 12 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Reinigen eines Substrats gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt. Es versteht sich, dass für andere Ausführungsformen des Verfahrens zusätzliche Vorgänge vor, während und nach in 12 dargestellten Prozessen vorgesehen werden können und einige der unten beschriebenen Vorgänge ersetzt oder weggelassen werden können. Material, Konfiguration, Abmessungen und/oder Prozesse, welche dieselben wie die oder ähnlich den mit 1A-11 beschriebenen vorangehenden Ausführungsformen sind, können bei den folgenden Ausführungsformen verwendet werden, und auf eine detaillierte Erläuterung derselben kann verzichtet werden.
In S1201 aus 12 werden ein oder mehrere Filmabscheidungsvorgänge auf oder über einer Zielschicht, die über einem Substrat 10 angeordnet ist, durchgeführt. Zu dem Filmabscheidungsvorgang zählen beispielsweise physikalische Dampfabscheidung (PVD), Molekularstrahlepitaxie (MBE), gepulste Laserabscheidung (PLD), Atomlagenabscheidung (ALD), Elektronenstrahl(E-Strahl)-Epitaxie, chemische Dampfabscheidung (CVD), beispielsweise Niederdruck-CVD (LPCVD), plasmaunterstützte CVD (PECVD) oder metallorganische CVD (MOCVD), und Elektroplattieren. Während des Filmbildungsvorgangs werden Partikel 12 erzeugt und fallen auf die Oberfläche des Substrats 10.
Dann wird in S1202 eine chemische Lösung 15, die einen oder mehrere chemische Wirkstoffe 20 enthält, auf das mit den Partikeln 12 verunreinigte Substrat aufgebracht. In S1203 werden ähnlich S101 aus 1 die Partikelgrößen vergrößert. Wenn die chemischen Wirkstoffe 20 ein polymerisierbares Material umfassen, werden Wärme und/oder UV-Licht aufgebracht, um das polymerisierbare Material zu polymerisieren, so dass das polymerisierte Material die Partikel 12 absorbiert oder einbindet. Dann wird in S1204, ähnlich S102 aus 1, eine Reinigungslösung 50, beispielsweise die SC1-Lösung, aufgebracht, um die größenmodifizierten Partikel 40 zu entfernen, und dann wird ein Spülvorgang S1205 ähnlich S103 aus 1 durchgeführt. Mit dem vorangehenden Reinigungsvorgang ist es möglich, nach der Filmbildungsverarbeitung Partikel im Nanometergrößenbereich wirksam zu entfernen.
13 ist eine schematische Ansicht einer Reinigungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Durchschnittsfachleute würden verstehen, dass ein oder mehrere zusätzliche Merkmale bei einer in 13 dargestellten Vorrichtung zur Anwendung gebracht werden.
Eine Reinigungsvorrichtung 1300 umfasst ein Gehäuse oder eine Einhausung 1301, in dem/der eine Substrathalterung 1303 angeordnet ist. Die Substrathalterung ist dazu ausgebildet, ein Substrat 1310 zu halten und das Substrat mit verschiedenen Geschwindigkeiten zu drehen. Die Vorrichtung umfasst mehrere Fluiddüsen, umfassend eine Fluiddüse 1321, die dazu ausgebildet ist, eine chemische Lösung 15 auf den Wafer 1310 abzugeben, eine Fluiddüse 1323, die dazu ausgebildet ist, eine Reinigungslösung 50 auf den Wafer 1310 abzugeben, und eine Fluiddüse 1325, die dazu ausgebildet ist, vollentsalztes Wasser auf den Wafer 1310 abzugeben. Die Düsen sind bei manchen Ausführungsformen in Querrichtungen und in der senkrechten Richtung beweglich.
Die Fluiddüse 1321 ist mit einer Quelle 1315 einer chemischen Lösung, welche die chemische Lösung 15 aufnimmt, fluidverbunden, und die Fluiddüse 1323 ist mit einer Reinigungslösungsquelle 1350, welche die Reinigungslösung 50 aufnimmt, fluidverbunden. Ferner ist die Fluiddüse 1325 mit einer Quelle vollentsalzten Wassers, welche eine Anlagenquelle für vollentsalztes Wasser sein kann, fluidverbunden. Ferner ist eine UV-Lichtquelle oder eine Heizvorrichtung 1330 innerhalb oder außerhalb des Gehäuses 1301 angeordnet.
Mindestens ein Teil der Vorgänge der Reinigungsvorrichtung 1300 wird durch eine oder mehrere Steuerungen 1380 gesteuert, die mit einem oder mehreren Speichern 1390 verbunden sind oder einen oder mehrere Speicher 1390 umfassen. Bei manchen Ausführungsformen ist die Steuerung 1380 ein Rechnersystem, das einen oder mehrere Prozessoren umfasst, und der Speicher 1390 speichert ein Steuerungsprogramm. Wenn das Steuerungsprogramm von dem Prozessor ausgeführt wird, steuert die Steuerung 1380 die Vorgänge von beispielsweise der Substrathalterung 1303, den Düsen 1321, 1323 und 1325, Fluidströme der dort hindurch strömenden Lösungen und eine Heizvorrichtung/UV-Lichtquelle 1330.
Gemäß dem ausgeführten Programm werden die zuvor erwähnten Reinigungsvorgänge durchgeführt.
Es wird sich verstehen, dass in diesem Dokument nicht unbedingt alle Vorteile besprochen wurden, kein konkreter Vorteil für alle Ausführungsformen oder Beispiele erforderlich ist und andere Ausführungsformen oder Beispiele andere Vorteile bieten können.
Beispielsweise wird gemäß einer oder mehrerer vorhergehender Ausführungsformen eine Partikelgröße (Durchmesser) durch eine oder mehrere chemische Komponenten vergrößert, um die hydrodynamische Widerstandskraft zu erhöhen. Durch Vergrößern der Partikelgröße kann die Partikelentfernungseffizienz verbessert werden.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird bei einem Verfahren zum Reinigen eines Substrats eine Lösung, die ein Größenmodifizierungsmaterial umfasst, auf ein Substrat aufgebracht, auf dem zu entfernende Partikel angeordnet sind. Größenmodifizierte Partikel mit einer größeren Größe als die zu entfernenden Partikel werden aus den zu entfernenden Partikeln und dem Größenmodifizierungsmaterial erzeugt. Die größenmodifizierten Partikel werden von dem Substrat entfernt. Bei einer oder mehreren der vorangehenden oder nachfolgenden Ausführungsformen umfasst das Größenmodifizierungsmaterial ein Oberflächenmodifizierungsmaterial, das sich beim Erzeugen größenmodifizierter Partikel an eine Oberfläche der zu entfernenden Partikel anhängt. Bei einer oder mehreren der vorangehenden oder nachfolgenden Ausführungsformen ist das Oberflächenmodifizierungsmaterial ein Silanhaftvermittler mit einer allgemeinen Formel SiX(CH₃)_n(OR)_3-n, wobei X eine funktionelle Gruppe ist, die mit Si verbunden ist, und R eine Alkoxygruppe ist und n 0, 1, 2 oder 3 ist. Bei einer oder mehreren der vorangehenden oder nachfolgenden Ausführungsformen ist X eines ausgewählt aus der Gruppe umfassend Vinyl, Epoxy, Methacryloxy, Acryloxy, Amino und Mercapto. Bei einer oder mehreren der vorangehenden oder nachfolgenden Ausführungsformen ist die Alkoxygruppe eine ausgewählt aus der Gruppe umfassend Methoxy, Ethoxy, Dialkoxy und Trialkoxy. Bei einer oder mehreren der vorangehenden oder nachfolgenden Ausführungsformen ist die funktionelle Gruppe X direkt mit Si verbunden oder durch eine Alkylkette mit einer Kohlenstoffzahl kleiner als 18 verbunden. Bei einer oder mehreren der vorangehenden oder nachfolgenden Ausführungsformen weist die Alkylkette eine gerade Kette auf. Bei einer oder mehreren der vorangehenden oder nachfolgenden Ausführungsformen umfasst das Größenmodifizierungsmaterial ein polymerisierbares Material oder ein Polymer. Bei einer oder mehreren der vorangehenden oder nachfolgenden Ausführungsformen umfasst das Größenmodifizierungsmaterial eines ausgewählt aus der Gruppe umfassend eine Polyacrylsäure, Cellulose und ein polymeres Tensid. Bei einer oder mehreren der vorangehenden oder nachfolgenden Ausführungsformen ist das Polymer eine Polyacrylsäure mit einem gewichtsmittleren Molekulargewicht im Bereich von 1000 bis 4000000. Bei einer oder mehreren der vorangehenden oder nachfolgenden Ausführungsformen umfasst das Größenmodifizierungsmaterial ein polymerisierbares Material, und das Verfahren umfasst ferner das Herbeiführen von Polymerisation durch Beaufschlagen mit Wärme oder Licht, wodurch größenmodifizierte Partikel erzeugt werden. Bei einer oder mehreren der vorangehenden oder nachfolgenden Ausführungsformen umfasst das Entfernen der größenmodifizierten Partikel von dem Substrat Aufbringen eines organischen Lösemittels oder einer wässrigen Lösung, welche NH₄OH und H202 umfasst. Bei einer oder mehreren der vorangehenden oder nachfolgenden Ausführungsformen umfasst das Entfernen der größenmodifizierten Partikel von dem Substrat ferner, nach dem Aufbringen eines organischen Lösemittels oder einer wässrigen Lösung, welche NH₄OH und H₂O₂ umfasst, Aufbringen von Wasser, wodurch das Substrat gespült wird. Bei einer oder mehreren der vorangehenden oder nachfolgenden Ausführungsformen liegt eine durchschnittliche Partikelgröße der zu entfernenden Partikel vor der Größenmodifikation im Bereich von 0,1 nm bis 40 nm. Bei einer oder mehreren der vorangehenden oder nachfolgenden Ausführungsformen liegt eine durchschnittliche Größe der größenmodifizierten Partikel im Bereich von 50 nm bis 1000 µm.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird bei einem Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung eine Plasmaverarbeitung auf einer oder mehreren Schichten, die auf einem Halbleiterwafer angeordnet sind, durchgeführt. Eine Lösung, die ein Größenmodifizierungsmaterial umfasst, wird über dem Wafer aufgebracht, auf dem durch die Plasmaverarbeitung verursachten Partikel angeordnet sind. Größenmodifizierte Partikel, die eine größere Größe als die durch die Plasmaverarbeitung verursachten Partikel aufweisen, werden aus den durch die Plasmaverarbeitung verursachten Partikeln und dem Größenmodifizierungsmaterial erzeugt. Die größenmodifizierten Partikel werden von dem Substrat entfernt. Bei einer oder mehreren der vorangehenden oder nachfolgenden Ausführungsformen umfasst die Plasmaverarbeitung eines ausgewählt aus der Gruppe umfassend Plasmatrockenätzen, Plasmaresistveraschen und Plasmafilmabscheidung. Bei einer oder mehreren der vorangehenden oder nachfolgenden Ausführungsformen ist das Größenmodifzierungsmaterial ein Silanhaftvermittler. Bei einer oder mehreren der vorangehenden oder nachfolgenden Ausführungsformen umfasst das Größenmodifzierungsmaterial ein polymerisierbares Material oder ein Polymer.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird in einem Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung chemisch-mechanisches Polieren (CMP) auf einer oder mehreren Schichten, die auf einem Halbleiterwafer angeordnet sind, durchgeführt. Eine Lösung, die ein Größenmodifizierungsmaterial umfasst, wird über dem Wafer aufgebracht, auf dem durch die CMP-Verarbeitung verursachte Partikel angeordnet sind. Größenmodifizierte Partikel, die eine größere Größe als die durch die CMP-Verarbeitung verursachten Partikel aufweisen, werden aus den durch die CMP-Verarbeitung verursachten Partikeln und dem Größenmodifizierungsmaterial erzeugt. Die größenmodifizierten Partikel werden von dem Substrat entfernt.
Das Vorhergesagte umreißt Merkmale mehrerer Ausführungsformen oder Beispiele, so dass Fachkundige die Aspekte der vorliegenden Offenbarung besser verstehen können. Fachkundige sollten erkennen, dass sie die vorliegende Offenbarung ohne Weiteres als Basis zum Gestalten oder Modifizieren anderer Prozesse und Strukturen zum Durchführen derselben Zwecke und/oder Erreichen derselben Vorteile der in diesem Dokument vorgestellten Ausführungsformen oder Beispiele verwenden können. Fachkundige sollte ebenso erkennen, dass derartige äquivalente Konstruktionen nicht von dem Gedanken und Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung abgehen und dass sie hier verschiedene Änderungen, Ersetzungen und Abänderungen vornehmen können, ohne von dem Gedanken und dem Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung abzugehen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 62590181 [0001]

Claims

Verfahren zum Reinigen eines Substrats, umfassend: Aufbringen einer Lösung, die ein Größenmodifizierungsmaterial umfasst, auf einem Substrat, auf dem zu entfernende Partikel angeordnet sind; Erzeugen größenmodifizierter Partikel mit einer größeren Größe als die zu entfernenden Partikel aus den zu entfernenden Partikeln und dem Größenmodifizierungsmaterial; und Entfernen der größenmodifizierten Partikel von dem Substrat.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Größenmodifizierungsmaterial ein Oberflächenmodifizierungsmaterial umfasst, das sich beim Erzeugen von größenmodifizierten Partikeln an eine Oberfläche der zu entfernenden Partikel anhängt.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Oberflächenmodifizierungsmaterial ein Silanhaftvermittler mit einer allgemeinen Formel SiX(CH₃)_n(OR)_3-n ist, wobei X eine funktionelle Gruppe, die mit Si verbunden ist, ist und R eine Alkoxygruppe ist und n 0, 1, 2 oder 3 ist.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei X eines ausgewählt aus der Gruppe umfassend Vinyl, Epoxy, Methacryloxy, Acryloxy, Amino und Mercapto ist.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Alkoxygruppe eine ausgewählt aus der Gruppe umfassend Methoxy, Ethoxy, Dialkoxy und Trialkoxy ist.
Verfahren nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 5, wobei die funktionelle Gruppe X direkt mit Si verbunden ist oder durch eine Alkylkette mit einer Kohlenstoffzahl kleiner als 18 verbunden ist.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Alkylkette eine gerade Kette aufweist.
Verfahren nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Größenmodifizierungsmaterial ein polymerisierbares Material oder ein Polymer umfasst.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Größenmodifizierungsmaterial eines ausgewählt aus der Gruppe umfassend eine Polyacrylsäure, Cellulose und ein polymeres Tensid umfasst.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Polymer eine Polyacrylsäure mit einem gewichtsmittleren Molekulargewicht im Bereich von 1000 bis 4000000 ist.
Verfahren nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 10, wobei: das Größenmodifizierungsmaterial ein polymerisierbares Material umfasst und das Verfahren ferner Herbeiführen von Polymerisation durch Beaufschlagen mit Wärme oder Licht umfasst, wodurch größenmodifizierte Partikel erzeugt werden.
Verfahren nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Entfernen der größenmodifizierten Partikel von dem Substrat das Aufbringen eines organischen Lösemittels oder einer wässrigen Lösung, die NH₄OH und H₂O₂ umfasst, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Entfernen der größenmodifizierten Partikel von dem Substrat ferner, nach dem Aufbringen eines organischen Lösemittels oder einer wässrigen Lösung, die NH₄OH und H₂O₂ umfasst, das Aufbringen von Wasser umfasst, wodurch das Substrat gespült wird.
Verfahren nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine durchschnittliche Partikelgröße der zu entfernenden Partikel vor der Größenmodifizierung im Bereich von 0,1 nm bis 40 nm liegt.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei eine durchschnittliche Größe der größenmodifizierten Partikel im Bereich von 50 nm bis 1000 µm liegt.
Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung, wobei das Verfahren umfasst: Durchführen von Plasmaverarbeitung auf einer oder mehreren Schichten, die auf einem Halbleiterwafer angeordnet sind; Aufbringen einer Lösung, die ein Größenmodifizierungsmaterial umfasst, über dem Wafer, auf dem durch die Plasmaverarbeitung verursachte Partikel angeordnet sind; Erzeugen von größenmodifizierten Partikeln mit einer größeren Größe als die durch die Plasmaverarbeitung verursachten Partikel aus den durch die Plasmaverarbeitung verursachten Partikeln und dem Größenmodifizierungsmaterial; und Entfernen der größenmodifizierten Partikel von dem Substrat.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei die Plasmaverarbeitung eines ausgewählt aus der Gruppe umfassend Plasmatrockenätzen, Plasmaresistveraschen und Plasmafilmabscheidung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei das Größenmodifizierungsmaterial ein Silanhaftvermittler ist.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei das Größenmodifizierungsmaterial ein polymerisierbares Material oder ein Polymer ist.
Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung, wobei das Verfahren umfasst: Durchführen von chemisch-mechanischer Polierverarbeitung (CMP-Verarbeitung) auf einer oder mehreren Schichten, die auf einem Halbleiterwafer angeordnet ist; Aufbringen einer Lösung, die ein Größenmodifizierungsmaterial umfasst, über dem Wafer, auf dem durch die CMP-Verarbeitung verursachten Partikel angeordnet sind; Erzeugen größenmodifizierter Partikel mit einer größeren Größe als die durch die CMP-Verarbeitung verursachten Partikel aus den durch CMP-Verarbeitung verursachten Partikeln und dem Größenmodifizierungsmaterial; und Entfernen der größenmodifizierten Partikel von dem Substrat.