TW202042924A

TW202042924A - 清洗基材表面的方法

Info

Publication number: TW202042924A
Application number: TW108117493A
Authority: TW
Inventors: 郭肯華; 丁鴻泰; 連偉佐
Original assignee: 睿明科技股份有限公司
Priority date: 2019-05-21
Filing date: 2019-05-21
Publication date: 2020-12-01

Abstract

本發明中清洗基材表面的方法主要係提供奈米水以及一外力於該基材表面，將位於該基板表面之複數殘留粒子移除；最後進行一乾燥步驟去除殘留於該基材表面之該奈米水，本發明主要利用奈米水來移除清洗經研磨或拋光處理後的一半導體晶圓、一玻璃或一光學鏡片等基材，具有較佳的清洗效率，可有效地移除基材表面的殘留粒子，也不會讓基材上的表面處理或電子線路遭受損害。

Description

清洗基材表面的方法

本發明係有關一種具有較佳的清洗效率，可有效地移除基材表面的殘留粒子之清洗方法。

在超大型積體電路(VLSI)製程中，化學機械研磨(chemical mechanical polishing；簡稱CMP)製程可提供晶圓表面全域性平坦化(global planarization)，尤其當半導體製程進入奈米領域後，化學機械研磨法更是一項不可或缺的製程技術。

CMP係透過研磨液中之研磨顆粒(包含如二氧化矽、氧化鋁、二氧化鈰、二氧化鋯等)與化學助劑(包含如pH緩衝劑、氧化劑等)相配合，以磨耗表面材質，藉此使得表面不平坦之較高處因受壓相對較大而產生較高的移除速率，表面不平坦之較低處，則因受壓相對較小而有較慢的移除速率，從而達成全域性平坦化之目的。當然，CMP研磨對象不同時，其所需使用的研磨材料亦有所差異。如在銅CMP製程中使用之銅研磨材料係加入氫氧化銨及氫氟酸(HF)。另外，由於銅極易氧化及腐蝕，因此在銅CMP製程中，經常加入含有三氮唑(triazole)的溶液以保護被研磨晶圓的銅圖案，並避免在研磨後等待下一製程時發生銅腐蝕，例如於研磨液中加入苯并三唑(benzotriazole，以下簡稱為BTA)作為銅腐蝕抑制劑以保護銅膜表面。

而晶圓經過研磨之後，表面勢必殘留大量研磨粉體與金屬離子。因此，在CMP製程後，緊接著必須進行多次表面清洗製程，以去除這些微粒、金屬離子、有機物等。目前業界清除晶圓表面微粒、金屬離子、有機物仍以濕式化學清洗法(wet chemical cleaning)為大宗，其係為以液狀酸鹼溶劑與去離子水之混合物作為化學清洗劑清洗晶圓表面，隨後潤濕再乾燥之程序。在一些先前技術中，使用具有例如氫氧化四甲基氫銨(TMAH)的清洗液，以達到去除晶圓表面之汙染物的效果。然而，氫氧化四甲基氫銨具毒性，在操作上存在危險性。且氫氧化四甲基氫銨屬於酸鹼清洗劑，會過度移除晶圓上的金屬導線，而不僅造成晶圓表面的粗糙度增加，也造成金屬導線之損壞。此外，上述清洗液會使得研磨墊的再利用性降低。再者，研磨液中尤其是氧化鈰的研磨顆粒，於CMP製程後仍會殘留於晶圓表面，且因CMP製程時的高溫製程讓氧化鈰咬蝕在晶圓表面，大大增加了清洗難度。

另外，在晶圓正反面拋光時，會使用蠟或膠黏在正反面進行雙面拋光；當拋光完畢後，蠟與膠的清洗與去除十分重要。傳統為採用化學溶劑進行清洗殘留表面之蠟或膠。然而，化學藥劑的排廢會造成環境汙染，並且化學藥劑處理上製程十分繁瑣，成本很高。

有鑑於此，本發明提供一種具有較佳的清洗效率，可有效地移除基材表面的殘留粒子之清洗方法，為其主要目的者。

為達上揭目的，本發明清洗基材表面的方法，係具有下列步驟：移除步驟，提供一外力以及一奈米水於該基材表面，將位於該基板表面之複數殘留粒子移除；以及乾燥步驟，去除殘留於該基材表面之該奈米水。

在一較佳態樣中，移除步驟之前進一步包含一清洗步驟，該清洗步驟係提供一奈米水，讓該奈米水接觸一基材之表面，使該奈米水包覆位於該基材表面之複數殘留粒子。

在一較佳態樣中，溼處理步驟包括一浸泡處理程序或一噴淋處理程序。

在一較佳態樣中，基材係經研磨或拋光處理後的一半導體晶圓、一玻璃或一光學鏡片。

在一較佳態樣中，奈米水內的水分子大小係介於1.5nm~10nm之間。

在另一較佳態樣中，奈米水內的水分子大小係介於1.5nm~3nm之間為佳。

在一較佳態樣中，移除步驟中使用毛刷、研磨布作為外力進行清洗移除。

在另一較佳態樣中，移除步驟與該乾燥步驟之間更包括一清潔步驟，係提供一液體清潔該基材。

在一較佳態樣中，液體係為去離子水(Deionized water；簡稱DI water)。

在一較佳態樣中，乾燥步驟係以氮氣將該基材表面吹乾。

除非另外說明，否則本申請說明書和申請專利範圍中所使用的下列用語具有下文給予的定義。請注意，本申請說明書和申請專利範圍中所使用的單數形用語「一」意欲涵蓋在一個以及一個以上的所載事項，例如至少一個、至少二個或至少三個，而非意味著僅僅具有單一個所載事項。此外，申請專利範圍中使用的「包含」、「具有」等開放式連接詞是表示請求項中所記載的元件或成分的組合中，不排除請求項未載明的其他組件或成分。亦應注意到用語「或」在意義上一般也包括「及/或」，除非內容另有清楚表明。本申請說明書和申請專利範圍中所使用的用語「約(about)」或「實質上(substantially)」，是用以修飾任何可些微變化的誤差，但這種些微變化並不會改變其本質。

請參閱第1圖所示為本發明中清洗方法第一實施例之流程示意圖所示。本發明之清洗方法至少具有下列步驟：

移除步驟S101，提供一外力以及一奈米水於一基材表面，該基材表面殘留有複數微粒、金屬離子、有機物等殘留粒子，利用該移除步驟S101可將複數殘留粒子自該基板表面移除；其中，該移除步驟S11中可以使用毛刷、研磨布作為外力，以刷洗方式進行清洗移除。其中外力更可為泡棉材質或陶瓷材質等刷洗物可對基材進行刷洗。

乾燥步驟S102，去除殘留於該基材表面之該奈米水。其中，乾燥步驟S102可以利用氣體吹乾(例如氮氣)或烘乾等業界常用的方式來進行。

如第2圖所示為本發明中清洗方法第二實施例之流程示意圖，該移除步驟S201之前進一步包含一清洗步驟S203；該清洗步驟S203係提供奈米水，讓該奈米水接觸一基材之至少一表面，使該奈米水可包覆位於該基材表面之複數殘留粒子。

在一較佳實施例中，該溼處理步驟包括一浸泡處理程序或一噴淋處理程序，請同時參閱第3圖所示，可將基材310浸泡於奈米水320中，使奈米水320附著於基材310表面，例如可使用超音波震盪方式。當然，亦可以利用一噴頭(圖未示)將奈米水噴灑至該基材表面，同樣可以使奈米水附著於基材表面；而上述噴淋處理程序可以為二流體水洗、中壓水洗、高壓水洗或超高壓水洗等各種噴灑方式。

該基材410可以為係經研磨或拋光處理後的一半導體晶圓、一玻璃或一光學鏡片，請同時參閱第4圖(A)所示，該基材410表面殘留有複數微粒、金屬離子、有機化合物、蠟、膠等殘留粒子430，因為奈米水420是由4~6個分子組成，具有較為細小的分子團及較大的滲透性。當基材410浸泡於奈米水中後，奈米水分子421先附著於基材410以及複數殘留粒子430表面，因為奈米水分子421較小以及滲透性佳的特性，讓奈米水分子421可以滲透至基材410與殘留粒子430間的接觸介面，如第4圖(B)所示，使奈米水分子421可以包覆於殘留粒子430外表面；其中，該奈米水內的水分子大小係介於1.5nm~10nm之間，其中又以1.5nm~3nm之間為佳，而清洗溫度以攝氏40度~攝氏80度之間為佳。如第4圖(C)所示，提供一外力F於該基材410表面進行移除步驟，將該奈米水分子421所包覆之該複數殘留粒子430自該基材410之表面移除；其中，該移除步驟中可以使用毛刷、研磨布作為外力，以刷洗方式進行清洗移除，而將奈米水分子421所包覆之該複數殘留粒子430移除。

如第5圖所示為本發明中清洗方法第三實施例之流程示意圖，同樣依序包含有：移除步驟S501以及乾燥步驟S502，而該移除步驟S501與該乾燥步驟S502之間更包括一清潔步驟S504，清潔步驟S504係提供一液體清潔該基材，該液體可以為去離子水(Deionized water；簡稱DI water)。較佳實施例中，在移除步驟S501之後，進一步以去離子水清潔該基材表面，可進一步提高清潔效果。當然，第三實施例中亦可進一步於該移除步驟之前進一步包含一清洗步驟。

本發明主要利用奈米水來移除清洗經研磨或拋光處理後的一半導體晶圓、一玻璃或一光學鏡片等基材，具有較佳的清洗效率，可有效地移除基材表面的殘留粒子，也不會讓基材上的表面處理或電子線路遭受損害，且奈米水不具有毒性具操作安全性，亦不會造成環境汙染的問題。

綜上所述，本發明提供一種較佳可行之清洗基材表面的方法，爰依法提呈發明專利之申請；本發明之技術內容及技術特點巳揭示如上，然而熟悉本項技術之人士仍可能基於本發明之揭示而作各種不背離本案發明精神之替換及修飾。因此，本發明之保護範圍應不限於實施例所揭示者，而應包括各種不背離本發明之替換及修飾，並為以下之申請專利範圍所涵蓋。

F:外力步驟S101、S201、S501:移除步驟S102、S202、S502:乾燥步驟S203:清洗步驟S504:清潔 310、410:基材 320、420:奈米水 421:奈米水分子 430:殘留粒子

第1圖係為本發明中清洗方法第一實施例之流程示意圖。第2圖係為本發明中清洗方法第二實施例之流程示意圖。第3圖係為本發明中進行清洗步驟之結構示意圖。第4圖(A)~(C)係為本發明中進行清洗步驟及移除步驟的基材之結構示意圖。第5圖係為本發明中清洗方法第三實施例之流程示意圖。

S101:移除步驟

S102:乾燥步驟

Claims

一種清洗基材表面的方法，係至少具有下列步驟：一移除步驟，提供一外力以及一奈米水於一基材表面，將位於該基板表面之複數殘留粒子移除；以及一乾燥步驟，去除殘留於該基材表面之該奈米水。
如請求項1所述之清洗基材表面的方法，其中，該移除步驟之前進一步包含一清洗步驟，該清洗步驟係提供一奈米水，讓該奈米水接觸一基材之表面，使該奈米水包覆位於該基材表面之複數殘留粒子。
如請求項2所述之清洗基材表面的方法，其中，該清洗步驟包括一噴淋處理。
如請求項2所述之清洗基材表面的方法，其中，該清洗步驟包括一浸泡處理。
如請求項1至4任一項所述之清洗基材表面的方法，其中，該基材係為半導體晶圓、玻璃基板或光學鏡片。
如請求項1至4任一項所述之清洗基材表面的方法，其中，該奈米水內的水分子大小係介於1.5nm~10nm之間。
如請求項1至4任一項所述之清洗基材表面的方法，其中，該移除步驟中使用毛刷或研磨布作為外力進行清洗移除。
如請求項1至4任一項所述之清洗基材表面的方法，其中，該移除步驟與該乾燥步驟之間更包括一清潔步驟，係提供一去離子水清潔該基材。
如請求項1至4任一項所述之清洗基材表面的方法，其中，該複數殘留粒子可為蠟、膠或有機化合物。
如請求項1至4任一項所述之清洗基材表面的方法，其中，該乾燥步驟係以氮氣將該基材表面吹乾。