TW200849351A - Method for cleaning semiconductor wafer surfaces by applying periodic shear stress to the cleaning solution - Google Patents

Method for cleaning semiconductor wafer surfaces by applying periodic shear stress to the cleaning solution Download PDF

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Larios John M De
Michael Ravkin
Mikhail Korolik
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Description

200849351 九、發明說明： 【相關申請案的交互參照】 本申請案係關於下列專利申請案：美國專利申請案第 10/816337 號’申請於 2004 年 3 月 31 日，標題為「Apparatuses and Methods for Cleaning a Substrate」；美國專利申請案第 11/153957號，申請於2005年6月15日，標題為「Method and Apparatus for Cleaning a Substrate Using Non-Newtonian 4 Fluids」；美國專利申請案第11/154129號，申請於2005年6月 .15 日，標題為「Method and Apparatus for Transporting a Substrate Using Non-Newtonian Fluid」；美國專利申請案第 ( 1V174080號，申請於2005年6月30日，標題為「Method for
Removing Material from Semiconductor Wafer and Apparatus for Performing the Same」；美國專利申請案第10/746114號，申請 於2003 年 12 月 23 日，標題為「Method and Apparatus for Cleaning Semiconductor Wafers using Compressed and/or Pressurized Foams，Bubbles，and/or Liquids」；美國專利申請案第 11/336215 號(代理人案號LAM2P545)，申請於2006年1月20日，標題為 「Method and Apparatus for Removing Contamination from a Substrate」；美國專利申請案第Π/346894號（代理人案號 ( LAM2P546)，中請於 2006 年 2 月 3 日，標題為「Method for Removing
Contamination from a Substrate and for Making a Cleaning Solution」；美國專利申請案第11/347154號（代理人案號 LAM2P547)，申請於 2006 年 2 月 3 日，標題為「Cleaning Compound and Method and System for Using the Cleaning Compound」； . 美國專利申請案第11/532491號(代理人案號LAM2P548B)，申請於 2006 年 9 月 15 日，標題為「Method and Material for Cleaning '· a Substrate」；美國專利申請案第11/532493號（代理人案號 LAM2P548C) ’ 申請於 2006 年 9 月 15 日，標題為「Apparatus and System for Cleaning Substrate」；美國專利申請案第 11/543365 200849351 號(代理人案號LAM2P562)，申請於2006年10月4日，標題為 「Method and Apparatus for Particle Removal」；以及美國專 利申請案第11/641362號(代理人案號LAM2P581)，申請於2006 年 12 月 18 日’標題為「Substrate Preparation Using Stabilized
Fluid Solutions and Methods for Making Stable Fluid
Solutions」。以上所標示之每一相關申請案的揭露内容藉由來 文獻方式合併於此。 " 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於用以清理附著於晶圓表面之微粒污染物的系統 >ν /ίΓ ° 【先前技術】 在例如積體電路、記憶體單元料半導 -系列的製造操作被執行以界定位於 。iif Ξ包含以多層結構形式界定在石夕基板日日上的」積; 期望的積體電路裝置。同樣地，圖2 以界定 與其他導電層絕緣。 t化的—電相由介電材料而 型的污染物。i、質上作，表面曝露於各種不同類 源。舉例而言，尤其，污染的任何物質皆為潛在污染 料、以及液體。各種不同的污染化學品、沉積材 上。假使微粒污染物沒有被移二:在晶圓表面 可能無法運作。因此，必須以每餅;3物附近軛圍内的裝置报 ，上之特徵部的情況下從晶ί ^面3在不損壞界定於 染物的尺寸通常為製造在晶圓物。然而，微粒污 對晶圓上之特徵部產生不利影響3==_尺寸等級。在不 旧匱况下移除此種小微粒污染物 200849351 會係困難的。 習知晶圓清理方法已著重錢於機械力 機因Λ特徵尺寸持續降低並且變得更 性。兴例而^械f粑加至晶圓表面所造成之特徵部損壞的可能 生牛例而5，當被足夠的機械力衝擊時，具有高， 斷裂之損害。使清理問題更為複雜^朝降低ΐ 污染物可尋得其進入位於晶圓表面上難以到達 自怖貞示賴:亦遭 触之=^=圓7面’m需更有能力、更有效率並且更少磨 【發明内容】 机番ir實?例中，本發日·供—種晶圓清理方法。此方法包含 有—表面的晶圓，並且此表面在其上具有微粒。此方法亦 υ&在此晶圓上提供清理媒介，此處的清理媒介包含懸浮於1 ==上的ί散搞合元素。此方法更包含將外部能ί施加i此 週雛剪應力。此週期性剪應力在一個以上轉合元素常 之-上給予力量，此處的力量會在—個以上搞合元素的至少其中 之一與微粒之間引起交互作用，而從表面移除微粒。 在另一實施例中，本發明提供一種晶圓清理系統。此系統包 含用以支撐晶圓的托架，此晶圓具有一表面，此表面於苴上且有 微粒。此系統亦包含具有模穴的儲槽，此模穴被一基底;;及&此 基底延伸之一個以上的側壁加以界定。此儲槽用以將清理媒介量 容納在模穴内以浸沒晶圓，此處的清理媒介包含懸浮於其中之一 200849351 ，以上的耦合元素。此系統更包含一個以上的轉換器，這些轉換 合至一個以上側壁的至少其中之一，一個以上的轉換器將音 能施加^清理媒介。此音能在清理媒介内產生週期性剪應力。此 ，期性激應力在一個以上分散耦合元素之至少其中之一上給予力 里，而使一個以上分散耦合元素之至少其中之一與微粒產生交互 作用，以從晶圓之表面移除微粒。 在另一實施例中，提供一種晶圓清理系統。此系統包含且 、元件的處理室，此托架元件可在處理室内支撐晶圓，以ί吏此 -日日巧表面被曝露。此曝露晶圓表面於其上具；s微粒。此系 if、射組件。此喷射組件用以產生音能，並且當清理媒介沿著 通道通過時將此音能施加至清理媒介，此處的清理媒 义？ 3 :轉於其中之—個以上的分散麵合元素’以及在將清理媒、
Lit至ί露晶^表面之前’喷射組件所產生的音能改變每-分 的物理特性。同樣地設置此喷射組件，以使來自“ 且=射的流體運動在党改變之—個以上分散轉合元素的至少 A:士^，受改變之-個以上分散耦合元素的至 it—侧，以從晶圓之表面移除微粒。 含具有此系， :包；面被b曝露’此表面於其上具;微 =體供應組件，此組件用以將清理媒介供應至 施加至位於曝露晶圓表面的細此處的音能被 .㉗應力，以使此週期性剪應力在==== 主夕其中之—上給予力量。此 :㈣口兀素的 ，少料在，α絲轉素的至 ^換器=器+配ίϊ=Β^圓清理系統。此系統 1罪迎於日日_後表面，此處的轉換器 8 200849351 及此晶81包含相對於此後表面的前表面，此前表 i曰;^心粒。此系統亦包含第一流體供應組件，此組件可 I#;:二U轉換态之間供應-液層。此系統更包含第二流 第二流體供應組件可在晶圓之前表面上供應 素。二心=介包含懸浮於其中之-個以上的分散耦合元 ί理二，液ΐί晶圓從轉換器傳遞進人位於晶圓之前表面的 二”’丨猎以在，月理媒介内產生週期性剪應力。此週期性剪庫 合元素的至少其中之-上給予力ϊ = 元麵至対巾之-與雜私妓侧，以從 ㈣inti?巧林㈣顧_之實施例與隨附圖式的 不月’本啦明之其他實施樣態與優點將更為明瞭。 【實施方式】 本發，之實施例提供用以清理晶圓表面的系統與方法。且體 二巧明之貫施例藉由將多態體清理技術與用以將 i由與多態體清理技術相關之清理媒介内之轉合元 == 粒污染物的有效方法。藉由在曝露 度1後這些週期性剪二= 在多 外藉由如何並且以何種強度將外部能ΐ 物夕問二^二^及/或動力，藉以在搞合元素與微粒污染 可押、往~ a向士 …丨q w〜尔穴做桠巧罙物之間的 Γίίϊ 微粒污雜。此種方法可藉㈣懸浮在多 媒 轉合元素提供額外的授動及/或運動控制， =、??，!!控制’經由施加外部能量所產生ί動量盘髮力 了被更嚴岔地控制’於是可消除不期望的裝置損壞。3 如在此所使用的清理媒介可與「多態體技術 200849351 計成包含分散懸浮之「耦合元素」或「固體」的任何其他清理流 體、溶液或物質相關。多態體技術可為任何三相或態體」流 體，或，兩相或「二態體」流體。如在此所使用的三態銎‘理二 體包含氣相、液相、以及固相成分；而二態體清理流體僅包含液 ，以及固相成分。三態與二態體清理流體的固相成分在此被稱為 &耦合元素」或「固體」。（三態體流體/物質的）氣相成分以及（三 態與二態體流體/物質的）液相成分可提供中介，以使固相成分接 " 近曰曰圓表面上的污染微粒。固相成分避免溶解到液相與氣相成分 •中，並且具有可達成遍佈液相成分而分散的表面官能性。雖然以 下提供二態與三態體清理技術之成分的簡短討論，但三態體|青理 技術之成分與機制的進一步說明可由下列參考文獻獲知了美國專 利申請案第11/346894號(代理人案號LAM2P546)，申請於2006 年 2 月 3 日，標題為「Method for removing contamination from a substrate and for making a cleaning solution」；美國專利 申请案弟11/347154號(代理人案號LAM2P547)，申請於2006年2 月 3 日，標題為「Cleaning compound and method and system for using the cleaning compound」；以及美國專利申請案第 11/336215號(代理人案號LAM2P545)，申請於2006年1月20日， 標題為「Method and Apparatus for removing contamination from a substrate」。尤其，二態體或兩相清理技術之成分與機制的進 一步說明可由下列參考文獻獲知：美國專利申請案第11/543365 號（代理人案號LAM2P562)，申請於2006年1〇月4日，以及其標 題為「Method and Apparatus for Particle Removal」。 三態體流體或物質的氣相成分可被界定為佔三態體清理流體 之體積的約5%至約99· 9%。界定氣相成分的氣體可為惰性，例如 氮氣(N2)、氬氣(Ar)等等，或為反應性，例如氧氣(〇2)、臭氧(〇3)、 • 過氧化氫(H2〇2)、空氣、氮氣(H2)、氨氣(NH3)、氟化氫(HF)、氫氯 酸(HC1)等等。在一實施例中，氣相成分僅包含單一類型的氣體， 例如氮氣(N2)。在另一實施例中，氣相成分為氣體混合物，此氣體 200849351 =物气含各種不_型氣體的混合物，例如：臭氧⑹、氧氣 ($、一氧化妷((：〇2)、氫氯酸(HC1)、氫氟酸(HF)、氮氣(N2)、以 ^氣(Ar);臭氧(α)與氮氣(N0 ;臭氧(〇〇與氬氣(Ar);臭 氧⑽2)以及氮氣⑽；臭氧(〇3)、氧氣⑹以及統(紅）； =、氧(〇3)、氧氣⑽、氮氣⑽、以及氬氣(Ar);以及氧氣⑹、 虱氣(A=、以及氮氣(仏）。然而，吾人應明白氣相成分可實質上包 含任何氣體類型的組合，只要產生的氣體混合物能夠與液相成分 以及固相成分結合而形成可用於基板清理或製備操作的三態體清 理流體或物質即可。 一二態與三態體流體或物質的固相成分可採用一種以上的數種 不同幵>式。舉例而言，固相成分可形成聚集體、膠體、凝膠、聚 結球體、或實質上任何其他凝集、凝結、絮凝、凝聚、或聚結的 類型。吾人應明白以上所確認之固相成分形式的示範明細並不意 謂著表示包含所有的明細，以及落入所揭露之實施例精神的替& 或延伸係可能的。吾人應進一步瞭解固相成分可被界定為實質上 可以在此所述之關於其與晶圓表面以及污染微粒交互作用之方式 進行運作的任何固體物質。舉例來說，可用以構成固相成分的一 些示範物質類型包含：脂族酸、羧酸、石躐、鐵、高分子、聚苯 乙烯、多肽、以及其他黏彈物質。固相成分物質應存在於超過其 在液相成分内之溶解度極限的濃度。脂族酸實質上表示於其中碳 原子形成開鏈之有機化合物所界定的任何酸類。脂肪酸為脂族酸 的一範例，其可被使用作為二態體與三態體清理流體内的固相成 分。尤其，可被使用作為固相成分的脂肪酸範例包含：月桂酸 (lauric acid)、棕櫚酸(palmitic acid)、硬脂酸（stearic acid)、 油酸（oleic acid)、亞麻油酸（linoieic acid)、次亞麻油酸 (linolenic acid)、花生油酸（arachidonic acid)、鳕油酸 (gadoleic acid)、芥子酸(erucic acid)、酪酸(butyric acid)、 羊油酸（caproic acid)、辛酸（caprylic acid)、肉豆蔻酸 (myristic acid)、十七酸(margaric acid)、二十二酸(behenic 200849351 acid)、肉豆蔻油酸(myristoleic acid)、棕搁油酸(palmit〇leic acid)、神經酸（nervonic acid)、十八碳四烯酸（parinaric acid)、一十碳五烯酸（timn〇d〇nic acid)、油菜酸（brassic 8匕(1)、魚酸((：1寧110(1〇111(：^(：^)、二十四酸（他11〇(：^1^(^(^(1)、 蠟酸(_cerotic acid)、以及其混合物。在一實施例中，固相成分 可表不為從C-1至約C-26延伸之各種不同碳鏈長度所界定的脂肪 酸混合物。羧酸被界定為實質上包含一個以上羧基(⑶〇H)的任何 .有機酸。當使用作為二態體與三態體清理流體的固相成分時，羧 .酸可包含從約c—8至約C-100延伸之各種不同碳鏈長度的混合 物。同樣，，羧酸可包含其他的化學官能性（即醇、醚、及/或酮）。 ( 一悲體與三態體流體或物質的液相成分可為水性或非水性。 舉例而έ，水性液相成分可僅由水（經過去離子或其他方式處理） 加以界定。水性液相成分可由與其他組成物結合的水加以界定， 這些組成物可與水形成溶液。尤其，在又另一實施例中，非水性 ，相齡可由碳氫化合物、氟碳化合物、礦物油、或醇類加以界 =。不娜液相成分是否為水性或非水性，吾人應瞭解液相成分可 被更改而包含離子或非離子溶劑以及其他化學添加劑。例如，加 =相成分的化學添加劑可包含下触何組合：共溶劑、邱調整 5例如知酸與驗）、整合劑、極性溶劑、表面活性劑、氯氧化氨、 ◎ 氫、氫氟酸、氫氧化卸、氫氧化鈉、氫氧化四甲銨、以及 例如咼分子、微粒、以及多肽的流變調整劑。
於此在關於本發明之膏族你丨的约士 於基板、半導體晶圓、 、或液晶顯示器表面等 式的污染，以及污染的 B處理的特定工業環境 •提供許多特定細節，
例如成分及 解。然而， 12 200849351 t上ίΐ細節’或具有其他設備、系統、組件、方法、成分、 含數種實施樣態，並且以下將結合圖 ㈣依一實施例，圖1係將外部能量108施加至二態 ΐ七⑽的圖式’此在附著於晶圓表面的微粒污 η 在二施加至清ΐ流體102的外部能量108會導 以圖2進:i為，二起二期性?b應力_力梯幻〇9。以下此將 2ίίί 内，合元素⑽給予動量及/或髮力。這 元素⑽與附著在晶圓表面1G1的微粒污 U〇4產生父互作用，此交互作用係以下 討於，為無人-主% ι〇77不，以及關於以下圖2所進一步詳細 各ί不同二ίι素1G6與污染物104之間的交互作用可透過下列 石::户以私旦、1加以建立，其包含但不限於：化學戍物理附著、 ，力的及 理媒介流4晶圓表面、 ^ HI α. '·^ ^ tb' V 件戈喷麵將 $月 授拌、或旋轉等等的手段使曰^二理據^、或藉由例如搖動、 :產、蒸發、或其任何組合的各種不同 產生義请1G2_;_剪應力_ 13 200849351 ，明之-貫施种，純技術所產生的能量 晶圓100，於是將能量108傳遞至清顺體1〇2。在本發 ，貫施例巾，能量1G8可直概受限的來源施加 曰， 或者施加至整個系統。 篮 在圖2巾，依照本發明之實施例，施加至清理 ϊϊϊ iG8可在/11體102内引起週期性剪應力；或壓力梯2 14物貝表_近之流體移動相_剪應力；係 乐 【的應力狀態，而非垂直於物質表面的垂直應力。 f 性’所以賴力為週期性。在本發明之一實二= =外部能1108所引起的週期性剪應力；可在清 =”6上給予嫩，俾能輸素m靠== :曰=面101的污染物104接觸。具體而言，在一實施例中寸，外 =里，被選擇性地施加至清理流體跡贱 F面=合元素⑽傳遞至污染物⑽而克服污染物 = == =，著力Fa ’以林合讀⑽與污染物⑽之= 以i —合兀素⑽被移動而靠近或與污染物104接觸 生在合」㈣獅機制而發 =:r;; 此、/ 况下，巧染物104可更輕易地附著於搞合元素106。在 ί兀素1(36由於剪力Fd而從晶圓表面仙_之後，與 剝iH〇6形成物理性附著的污染物104亦會從晶圓表面1〇ι 並日外，在耦合元素106與污染物104係具有較低的延展性 引故=堅硬的情況下’輕合元素106接觸污染物104的力量可 彈性碰撞’此彈性碰撞可導致從晶圓表面繼將污 石In、或驅逐。在此，輕合元素106與污染物遍之間的 遞二4 k成能量（或動量）從耦合元素106至污染物104的明顯傳 14 200849351 另一種耦合機制為化學性耦合。在此情形中， 一 J間的物理接觸可引_合缝⑽與污_ 1G4之間的化學附 ^^上職械性與化學性_合機制之外 if106 104 面電何所以耦&兀素1〇6與污染物1〇4可產生 -電性吸引係具有足觸度以克顧 ^ '素106與污染物104之間的靜電何_合元 面101㈣今㈣編i /尾排斥作用可足夠強烈以從晶圓表 5 101 =，物104。吾人可注意到包含但不
ΐηϊί 合之："種以上的上述搞合卿可發生在與1J 日日貝:pi q所七之一個以上污染物104相關的任何特定時機、。、 從清^週期性剪應力（或壓力梯度)形式 Γ曰耦合凡素106之外部能量1〇“她加可增 加=0/月里效率。具體而言，如圖3所示 法時，依照本發明之一實施例，移除具有特 104所需的私界應力量係明顯減少的。舉 ^ 元素⑽之清理流體以移除具有約〇. i _直徑之二 =:二
Pa(施加於附著方向的應力）。用於包含: =以移除相同污染物104所需的臨界應力量 供卜ai剪應力作用在搞合兀素與微粒兩者的表面區域（¾力 =:it 剪）。依照本發明之實施例，移除相同污毕 物1〇4所給的臨界應力量分別約為小於僅具有流體之方 的咖倍。因此，相較於僅具有流體的方法，此=统 低之能量等級下進行操作以消除對晶圓上之結構的損 依本發明之-實施例，圖4係藉由將週期性應力施加至包含 15 200849351 分散之麵合元素106的清理流體102，而從晶圓⑽之表面 移除污染物104之系統棚關式。系统4〇〇包含具有 以及侧壁406的儲槽402，這些侧雜基底404延伸而形成模穴 408。儲槽402的模穴408可容納清理流體102。晶圓1〇〇被浸入 /月理肌體102並且被晶圓托架410所支撐。然而，用以將晶圓1〇〇 浸入並且支撐在清理流體102中的任何合適手段可與包含但不限 於載具、吊鉤、夾具等等的本發明一起結合使用。 ‘ 在本發明之一實施例中，系統400可包含耦合在儲槽4〇2之 ,基底404及/或側壁406之一個以上的百萬赫茲超音波轉換器 412。在本發明之一實施例中，百萬赫茲超音波轉換器412可將高 頻率的百萬赫茲超音波音能414施加至清理流體1〇2。葬由百葸祐 兹超音波轉換器412施加至清理流體102之音能414 約600 MHz至約3 MHz的範圍加以選擇。對於與百萬赫茲超音波 轉換器參考文獻有關的更多資訊可從下列專利文獻獲得：美國專 利第7165563號，申請於2002年12月19日，標題為「Method and apparatus to decouple power and cavitation for megasonic cleaning」；美國專利第7040332號，申請於2003年2月28日， 標題為「Method and apparatus for megasonic cleaning with reflected acoustic waves」；以及美國專利第7040330號，申請 於 2003 年 2 月 20 日’標題為「Method and apparatus for megasonic cleaning of patterned substrates」。雖然以下提供二態與三態 體清理技術之成分的簡短討論，但三態體清理技術之成分與機制 的進一步說明可藉由下列文獻而獲知：美國專利申請案第 11/346894號（代理人案號LAM2P546)，申請於2006年2月3日， 標題為「Method for removing contamination from a substrate * and for making a cleaning solution」；美國專利申請案第 -11/347154號(代理人案號LAM2P547)，申請於2006年2月3日， 標題為「Cleaning compound and method and system for using •the cleaning compound」；以及美國專利申請案第11/336215號(代 16 200849351 理人案號LAM2P545)，申請於2006年1月20日，標題為「Method and Apparatus for removing contamination from a substrate」。 上述專利賴專财請案的整體M轉由參考文獻方式合併於 此。^由將百萬赫兹超音波能抱施加至清理流體⑽，可產生週 期^剪應力，此剪應力在_合元素⑽上給予矣力&，以使麵合 元素106與附著於晶圓表面1〇ι的污染物1〇4產生交互作用，藉 „ 101移除污染物刚。此外，藉由將百萬赫茲超音“ 414加加至清理流體1G2，雜合騎⑽上之$力。的強度可因
Ο ，巧空泡化的能量貢獻而增加。空泡化係指當聲能（例如百萬赫 炫超二波或超音波等等）被施加至液體媒介時，由溶解之氣體所產 2微泡的快速形成與瓦解。於此，在瓦解之後，微泡會釋放出 能置，此能量會與藉由百萬赫兹超音波轉換器412所施加的 414結合，而產生更大的曳力Fd。 在系統400的一替代實施例中，音波振動可用以將能量414 =加至清理流體1〇2。具體而言，系統4〇〇的百萬赫茲超音波轉換 裔可被用以將超音波或其他音能施加至清理流體1〇2的轉換哭所 t代。如具有通常知識者所認知，音波振動通常包含將超音^ 施加至j某介，以攪動包含在此媒介内的微粒。在本發明之一實^ 例中，藉由將超音波能施加至清理流體1〇2,亦可產生週期性&^ 力，此應力在耦合元素1〇6上給予気力Fd，以使耦合元素1〇6 ^ >可染物104產生交互作用，而從晶圓表面1〇1移除污染物1〇4。& 本發明之一實施例中，超音波能的頻率可從約5〇 Hz 的範圍加以選擇。 ΐυϋ ΚΗζ 在另一替代實施例中，吾人可移除系統400的百萬赫兹超立 ，轉換器412或其他轉換器，並且可透過托架41〇將低頻率立二 加加至π理流體1〇2。具體而言，在一實施例中，低頻率音能 如起9波此）可透過托架410的炎具416而傳送至托架41〇，妙$ 低頻率音能從托架410傳遞進入清理流體1〇2。在一實施例中 頻率音能可具有大約50 Hz至大約1〇〇 KHz的頻率。如上所述，一 17 200849351 =月b里414施加至清理流體1〇2可產生清理流體1〇2的運動，此 ^運動可在懸浮於清理流體1财_合元素1G6上給予戈力及/ iit。14些力量可在齡元素⑽與位於晶®表面而上的污 ^〇4〇 4之間引起交互作用，而引起從晶圓表面1〇1移除污染物 依妝本發明之一實施例，圖5係包含用以從晶圓之表面 粒污染物1〇4之喷射組件502之系、统500的圖式。系統 ± ^處理室504，此處理室包含托架506或任何其他適合用以 ^ g 的I置。在本發明之一實施例中，喷射組件502可 Γ ί (例*百萬_超音波、超音波等等）’俾能在包含搞 素06的清理流體1〇2沿著喷射組件5〇2的通道51〇通過時， 1曰?加至清理流體102，以在清理流體1G2被傭在晶圓 一與!^路ΐ面ι〇1上之前改變清理流體102的特性。尤其，依照 =施例，藉由將音能5Q8施加至清理流體1G2，吾人可對每一個 =5兀^ 106進行物理上的改變（例如尺寸、形狀等等）。舉例而 照本發明之—實施例，受改變之箱合元素⑽的尺寸分佈 "一=覓、邊窄、或偏移成較小的平均尺寸。因此，受改變的耦合 1〇2具有與位於晶圓表面1〇1上之污染物104的改善交互作 &处^疋，提供對應增強每一耦合元素106用以移除污染物104 I，2外，來自喷射組件502之喷射的流體運動可在受改變 素-106上給予力量，以使一個以上之受改變的编合元素 % 1〗广；立’亏染物1〇4產生交互作用，而從晶圓表面101移除污染 物 104 〇 依照本發明之一實施例，圖6係用以從晶圓1〇〇之曝露表面 • 1移^染物104之系統600的圖式。系統6〇〇包含處理室6〇2， ， 处理至包含托架604或任何其他適合用以支撐晶圓100的裝 i糸統600更包含能量源6〇6，此能量源可將音能6〇8發射進入 散之_合元素⑽的清理越102，而在同-時間，利用流 豆ί、應組件610將清理流體1〇2喷灌在曝露的晶圓表面1〇1上。 18 200849351 清理流體π)2的；生，施加音能608至 清理流請内的•心二送= 露的晶圓表面101接觸，梦以盥、、上:的！运而與曝 圓表面m移除此精以與/了染物104產生交互作用並從晶 面ι=ΐ、發ΓΐΓ實施例，圖7係用以從晶圓⑽之曝露前表 702 系統7〇0的圖式。系統700包含處理室 Γ置。触7〇4或任何其他適合用以支撐晶圓100的 ΐΓ ηϊίί ’此液層靠近位於後表面706並且在後晶ί ί^™^1〇"Ρθ1 但不限於百萬赫兹超音波能、超音波能等等 作。在本發明之—實施例中，液層708被提供 ，7ig所產生之音能712傳遞至晶®⑽_ 過气t * f貫施例中’形成液層的液體可為去離子水、 pm 5 amm〇nia hydr〇gen per〇xide mi^) ^ =活性劑減、或非水性液體。依照本發明之—實 體，716進行從觸^ 收。卜2 展’❿達成形成液層708之液體的供應與回 在後器可 立处，售茶考目7 ’依照本發明之一實施例，來自轉換哭710的 曰^:708而傳遞至晶圓100，透過晶圓100進入位於 3 曝露晶圓表面1G1騎理流體撤。在此種情 、、主理、至晶圓⑽，而晶圓雇將能量712傳遞至 科直接施加進人清理流體102 如上所述，用以將外部能量施加至清理流體102以從晶圓表 19 200849351 面m移除污染物應的各種不同技術可依照本發明之替代實施 例而提供。==在本發明之一實施例中，壓電或壓聲啟動 可被使用。就堡電啟動而言，容納槽的槽壁或特定區域可（經由遷 電材料)被週期性地擾動’而造成容納槽内的容積改變以及流體運 動。流體運動可增強晶®表面上㈣力以及污雜移除。在另一 範例中，依照本發日狀-實關，蒸發可錄用。在此，蒸發可 引起流體的整體運動並且增強晶J5表面上的_力，以促進污染物 - 移除。 μ ， 依照本發明之一實施例，圖8係用以從晶圓1〇〇之表面1〇1 移除污染物104的方法。在步驟800，設置具有附著於表面1〇1 之微粒污染物104的晶圓1〇〇。在步驟8〇2，將包含懸浮在清理流 體102内之分散耦合元素1〇6的清理流體1〇2施加至晶圓表面 101。如上所述，此清理流體1〇2可為二態體或三態體流體、或者 為设计成包含分散懸浮之固相成分(I馬合元素）⑽的任何並他 理流體、溶液或物質。在本發明之一實施例中，吾人可藉由將整 個晶圓100 ^入清理流體102而使清理流體1〇2施加至晶圓表面 101。舉例而言，如圖4所示，儲槽系統4〇〇可用以將晶圓1〇〇浸 入清理流體102。然而，本發明之實施例並不限於用以將晶圓⑽ 浸入清理，體1〇2的特定系統。在本發明之一替代實施例中，吾 人可使用喷射組件、喷嘴等等，將清理流體1〇2喷灑在一個以I 之晶圓100的曝露表面1〇1上。例如，如圖5—圖7所示。 在步驟804，外部能量被施加至清理流體1〇2以在清理 期性剪應力（或壓力梯度）。如上所述，週期性剪應^ 。μ子乂π理流體102内的耦合元素106上給予曳力/或動量。 因元素106可與晶圓表面1〇1碰撞而在耦合元素106與 污=仇w 4之間引起交互作用，以促進移除附著於晶圓表面l〇i 的巧=104。換言之，懸浮在清理流體1〇2内的搞合元素106 ，過，二上、機械上等等所產生的傳送而與晶圓表面1〇1接觸， 藉以狀染物104產生交互作用並且從晶圓表面101移除此污染 20 200849351 依照本發明之實施例，吾人可使用包含但不限於百萬赫茲超 曰波、音波振動、壓電或屢聲啟動、空泡化、蒸發等等的各種不 同技術，產生剪應力或壓力梯度。舉例來說，圖'4—圖7提^使用 百萬赫茲超音波、音波振動、以及空泡化技術其中之一或組合而 將外部能量施加至清理流體的範例。在本發明之一實施例中:如 圖4-圖6所示，吾人可以受限的來源將能量直接施加至清理流 體二或者施加至整個系統。在本發明之一替代實施例中，如圖7 .所示，能量可被施加至晶圓100,此處的晶圓1〇〇將能量傳遞至流 體 102 〇 鬌 f ㈢以上述觀點而言，吾人應明白本發明之實施例對於清理技術 % 可提供有效的方法，這些清理技術係關於整合後蝕刻清理、單獨 曰曰圓/月理應用、或需要攸晶圓表面移除污染物的任何其他晶圓清 理技術或應用。依照本發明之實施例，透過將外部能量施加至^ 有固相耦合元素的清理流體，吾人可藉由對懸浮在清理流體内^ ^合元素提供額外的攪動及/或運動控制而增強污染物移除效 率。此外，藉由如何並且以何種強度將外部能量施加至清理流體 的控制，此種能量施加所產生的剪應力可被更嚴密地控制，於^ 可消除不期望的裝置損壞。此外，由於移除機制為一受护^的 以此係可能的：具有低濃餘合元素的清理溶i或流體 I 1被使用。 雖然上述發明已為了清楚瞭解之目的而在某些細節上進行說 明，但吾人刊自某些改變娜改在隨附之㈣專 . 内可被實現。因此，本發明實施例應被視為說明而非限制; 本發明並不隨在此所提丨的細節，而可在_之_ .的範田壽與等效設計内被修改。 【圖式簡單說明】 附圖式的下列 伴隨其進一步優點的本發明可藉由參考結合隨 說明而更顯明白，其中： 21 200849351 / 1係祕於清理齡巾之分油合元素與難污染物之間 ^父互作賴®式’此交互作用係㈣部能量施加至清理媒介所 造成； 圖2係週期性剪應力在|禺合元素上給予曳力以移除藉由附 力附著於晶圓表面之微粒污染物的圖式； 的固g 3係用以移除微粒污染物之比較臨界週期性應力必要條件 圖4個以藉由在包含分散耦合元素之清理齡巾？丨起 性男應力而從晶圓表面移除污染物之系統的圖式； ’ 圖5係用以藉由在包含分散耦合元素之清理媒介中引起 男應力而從晶圓表面移除污染物之替代系統的圖式； ’ 料前^個以藉由在包含分散耦合元素之清理媒介中彳丨起_ d應力而從晶®表面移除污雜之替代祕關式； ’ ‘:二藉二= 物圖力8=表由面在^ 【主要元件符號說明】 100晶圓 101晶圓表面 102清理流體 103 I馬合元素與污染物之間的交互作用 104微粒污染物 105 I馬合元素與污染物之間的交互作用 106輕合元素 107輕合元素與污染物之間的交互作用 108外部能量 109週期性剪應力或壓力梯度 22 200849351 400系統 402儲槽 404基底 406侧壁 408模穴 410晶圓托架 412轉換器 414音能 416夾具 500系統 502 喷射組件 504處理室 506托架 508音能 510 通道 600系統 602處理室 604托架 606能量源 608音能 610 流體供應組件 700系統 702處理室 704托架 706後表面 708液層 710轉換器 712音能 714供應槽 23 200849351 716 800 802 804 在晶圓的表面上提;圓包含此二= K ~pd 生交互作用，而從晶圓的表面移除污染物 附著力 & 曳力 液體幫浦 設置具有一表面的 將外部能量施加至此流體，以… 梯度)在此流體㈣引起，此週期性壓^ 上給予足夠強度的曳力，藉以使說人二^在輕合兀素 本C合7°素與污染物產 f 24

Claims (1)

  1. 200849351 十、申.請專利範圍： 1. 一種清理方法，包含： =:上5::;二該3在其上具有-微粒； 一個以上的分餘合元素；丨理媒介包含懸浮於其中之 施加㈣編外部能量 一上在該-個以上之耦合元素的至少其中之 -盥;:粒之ί引起?在該一個以上耦合元素的該至少其中之 ”“粒之間引起-父互作用，以從該表面移除該微粒。 1貝之清理方法，其中將該外部能量施加至 電啟動、壓聲啟動、空泡化、以及蒸發而施加該外部能ί 4.如申請專利範圍第2項之清理方法，其中該外部能量從一受限 的來源被直接施加至該清理媒介。 5·如申請專利範圍第1項之清理方法，其中該外部能量為高頻率 百萬赫茲超音波音能，該音能具有一大約600 ΚΗζ至大約°3 ΜΗζ 6·如申請專利範圍第1項之清理方法，其中該外部能量為超音波 能，該超音波能具有一大約50 Hz至大約100 KHz的頻率。曰/ 25 200849351 7·如申請專利範圍第1項之清理方法，其中該交互作用被該一個 以上耦合元素之該至少其中之一與該微粒之間的一種以上之機械 性耦合、化學性輕合、或靜電性輕合所界定。 8·如申請專利範圍第7項之清理方法，其中該機械性耦合被該一 個以上耦合元素之該至少其中之一與該微粒之間的附著性所界 定，以使該微粒伴隨該一個以上耦合元素之該至少其中之一從該 表面剝離。 9.如申請專利範圍第7項之清理方法，其中該機械性耦合被該一 個以上麵合元素之該至少其中之一與該微粒之間的物理碰撞所界 定，以使一能量從該一個以上耦合元素之該至少其中之一傳遞至 該微粒，而引起該微粒從該表面剝離。 10·如申請專利範圍第7項之清理方法，其中該化學性耦合被該一 個以上耦合元素之該至少其中之一與該微粒之間的物理接觸與化 學相谷性所界定’该物理接觸促進該一個以上搞合元素之該至少 其中之一與該微粒之間的化學附著性。 11.如申請專利範圍第7項之清理方法，其中該靜電性耦合被該一 個以上耦合元素之該至少其中之一與該微粒之間的吸引或排斥交 互作用所界定。 12·如申請專利範圍第1項之清理方法，其中該力量被曳力或動量 或其組合所界定。 13·如申請專利範圍第1項之清理方法，其中該清理媒介包含下列 其中之一： 一液體成分、一氣體成分、以及一固體成分；或 26 200849351 一液體成分與一固體成分。 14.如申請專利範圍第13項之清理方法，其中該固體成分相當於 該一個以上的分散|馬合元素。 15·如申請專利範圍第14項之清理方法，其中該固體成分係下列 物質其中之一：脂族酸、羧酸、石蠟、蠟、高分子、聚苯乙烯、 ， 多肽、脂肪酸、以及黏彈物質。 _ 16·如申請專利範圍第13項之清理方法，其中該氣體成分係下列 _ 氣體混合物其中之一： 臭氧(〇3)、氧氣(〇2)、氫氯酸(HC1)、氫氟酸(HF)、氮氣(N2)、 以及氬氣（Ar); 臭氧(〇3)與氮氣(N2); 臭氧(〇3)與氬氣(Ar); 臭氧(〇3)、氧氣(〇2)以及氮氣(仏）； 臭氧(〇3)、氧氣(〇2)以及氬氣(Ar); ，，(〇3)、氧氣(〇2)、氮氣(n2)、以及氬氣(Ar);及 氧氣(〇2)、氬氣(Ar)以及氮氣(N2)。 ‘ 17·如申睛專利範圍第13項之清理方法，其中該液體成分為水性 或非水性。 18. —種清理系統，包含·· 托术，用以支樓一晶圓，該晶圓具有一表面，該表面於並 上具有一微粒； 、/Λ ^儲彳胃，具有被_基底以及從該基底延伸之一個以上侧壁所 ，。拉穴，該儲槽用以將一清理媒介量容納在該模穴内以浸 m玄a曰圓其中該清理媒介包含懸浮於其中之一個以上的分散摩禺 27 200849351 合元素；及 中之一個^轉換11，_合至該—個以上侧壁或該基底至少发 盆上的觀11將音能施加至該清理齡， 日旎在該清理媒介内產生一週期性剪應力，及 之一上給^剪應力在該—個以上分散麵合元素之至少其中 之—與該微粒產:交料 3 m專利範圍第19項之清理系統’其中該轉換器為該百萬 超音波轉換器，而其中該音能的-頻率為從大約_ Kj; 人約3 MHz。 $ =·φ如申if專利範圍第19項之清理系統，其中該轉換器為該超音 〆專換裔，而其中該音能的一頻率為從大約50 Hz至大約1〇〇 KHz。 22· —種清理系統，包含： 處理至’具有一托架元件，該托架元件能夠在該處理室内 支撐一晶圓，以使該晶圓的一表面被曝露，該曝露晶圓表面於並 上具有一微粒；及 、/、 一喷射組件，用以產生音能，當一清理媒介沿著該喷射組件 通道通過時將該音能施加至該清理媒介，其中該清理媒介包 含懸浮在其中之一個以上的分散耦合元素，以及在對該曝露晶圓 表面施加該清理媒介之前，該音能改變每一個該分散耦合元素的 一物理特性，而其中來自該噴射組件之一喷射的流體運動在該受 改變之一個以上分散耦合元素之至少其中之一上給予一力量，而 使該受改變之一個以上分散耦合元素之該至少其中之一與該微粒 28 200849351 產生交互作用，以從該曝露晶圓表面移除該微粒。 變的 23.如申請專利範圍第22項之清 麵合元素增強從該曝露晶圓表面移除=粒中母一個該受改 24·如申請專利範圍第22項之清 ^ 搞合元素的一尺寸分佈變寬、變窄、^ ?一個该受改變之 見欠乍或偏移成一較小的平均尺寸。 25·如申請專利範圍第22項渣 麵合元素賴物理雜為—_上的尺寸與健狄變之 26· —種清理系統，包含： 支卜托架元件’雜架元件賴在該處理室内 ίΐ有^粒；圓的—表面被曝露，該曝露晶圓表面於其 撤入ri體供餘件，用⑽—清理齡供應至絲面，該清理 媒’丨包Π净於其中之一個以上的分散耦合元素；及 曰η矣主月匕夠產生音能’其中該音能被施加至位於該曝露 曰曰圓表面的錢理媒介，藉以在該清理媒介内產生—週期性剪^各 亥週期性剪應力在該_個以上分散合元素之至少其中之二 十給予一力量，而使該一個以上分散耦合元素之該至少£ /、該微粒產生交互作用，以從該表面移除該微粒。 ” 27· —種清理系統，包含·· y 一轉換器，能夠產生音能，該轉換器配置靠近於一晶圓的一 後表面，該晶圓包含相對於該後表面的一前表面，該前 上具有一微粒； /、 一第一流體供應組件，能夠在該晶圓的該後表面與該轉換器 之間供應一液層；及 、口口 29 200849351 一第 前表面上 素， 於 週期性剪應力在該一個以上分他合元素之至 少予—力1 ’而使該—個以上分散轉合元素之該至 ”中之-與雜粒赵妓作用，峨該絲面鎌賴粒。 申请專利範圍第28項之清理系統，其中該轉換器為該百萬 二、紙超音波轉換器，而其中該音能的一頻率為從大約6〇〇 khz至 大約3 MHz。 3〇·如申請專利範圍第28項之清理系統，其中該轉換器為該超音 波轉換器，而其中該音能的一頻率為從大約50 Hz至大約100 KHz。 31 申請專利範圍第27項之清理系統，其中該液層為去離子水、 過氧化氫氨混合物（ΑΡΜ，ammonia hydrogen peroxide mixture)、 表面活性劑溶液、或非水性液體其中之一。
    圖式: 30
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