TW202147475A - 晶圓乾燥用系統及方法 - Google Patents

Abstract

在一例中，一種用於晶圓乾燥的方法包含提供第一晶圓之表面，第一晶圓之表面係包含待使用乾燥處理移除之液體。該方法更包含於第一處理室中以第一固體薄膜來取代該液體，第一固體薄膜係覆蓋第一晶圓之表面。該方法更包含將第一晶圓自第一處理室轉移至第二處理室。該方法更包含藉由使超臨界流體流過第二處理室而使第一晶圓於第二處理室中進行處理，其中該超臨界流體係移除第一固體薄膜。

Description

晶圓乾燥用系統及方法

[相關申請案]本申請案係主張於2020年3月16日申請之美國非專利臨時申請案第16/820,344號的優先權。上述申請案之完整內容係合併於此以作為參考。

本發明係大致涉及一種用於晶圓乾燥的系統和方法，並且在特定實施例中，其係涉及使用超臨界流體進行晶圓乾燥的系統和方法。

半導體晶圓的製造通常涉及幾個處理步驟。許多這些處理步驟包含例如在濕式清洗處理時移除使用之副產物化學物種。通常係使用去離子水來作為晶圓清洗處理的最終沖洗步驟以移除沖洗液。然而，即使是沖洗液也必須在進一步處理之前被移除。因此將晶圓乾燥以移除沖洗液的痕跡。然而，隨著特徵部縮放到越來越小的幾何形狀，乾燥技術面臨著在乾燥期間中不損壞特徵部的挑戰。

為了克服這些挑戰，開發了一種特殊的方法，其涉及以異丙醇 (IPA)來取代晶圓表面上的沖洗液。然後使用超臨界乾燥處理來移除此 IPA，其中 IPA 所覆蓋的晶圓係被暴露於超臨界二氧化碳中，從而移除 IPA。

根據本發明之一實施例，一種用於晶圓乾燥的方法包含提供第一晶圓之表面，第一晶圓之表面係包含待使用乾燥處理移除之液體。該方法進一步包含於第一處理室中以第一固體薄膜來取代該液體，第一固體薄膜係覆蓋了第一晶圓之表面。該方法進一步包含將第一晶圓自第一處理室轉移至第二處理室。該方法進一步包含藉由使超臨界流體流過第二處理室而使第一晶圓於第二處理室中進行處理，其中超臨界流體係移除第一固體薄膜。

一種用於晶圓乾燥的方法包含提供第一晶圓之表面，第一晶圓之表面係包含待使用乾燥處理移除之液體；於第一處理室中形成覆蓋第一晶圓之表面的第一固體薄膜；將一流體流入第二處理室中。該方法進一步包含加壓該流體使其以超臨界相流過第二處理室；以及藉由將第一固體薄膜昇華至該流體之超臨界相，而在第二處理室中將第一固體薄膜自第一晶圓之表面移除。

一種處理設備包含處理室；進入處理室之流體入口；離開處理室之流體出口；用以支撐待乾燥之晶圓的支架；以及配置用以施加加壓循環的控制電路，以施壓於處理室中之流體成為超臨界流體。

下面詳細討論晶圓乾燥系統之各個實施例的方法及其使用。但應被重視的是，本文中詳細說明的各個實施例可以適用於各個各樣的學科。實施例還可以應用於晶圓乾燥以外的其他上下文。此處描述的具體實施例僅是製作和使用各個實施例之具體方式的示意性說明，不應將其解釋為限制範圍。

使用超臨界乾燥法移除塗有異丙醇(IPA)之晶圓表面的傳統方法有許多與處理相關的限制。當晶圓傳送到乾燥室時，IPA容易被去濕和溢出。此外，高蒸氣壓的IPA可能會導致提早乾燥，從而導致晶圓表面上的形貌特徵坍塌。

本發明之實施例係藉由用覆蓋晶圓整個表面的固體薄膜來取代例如IPA之類的乾燥液體或例如DI水之類的沖洗液來克服這些限制。接著固體薄膜便在乾燥室中藉由超臨界乾燥處理而被直接移除。下面將使用圖1A-1C以及圖2A-2F來描述本方法之一實施例。替代實施例中的方法和乾燥室將利用圖3進行說明。將使用圖4描述實現圖1A-1C、2A-2F、3之實施例的一種用於超臨界晶圓乾燥系統。

圖1A-1C係呈現根據本發明實施例中用於晶圓乾燥處理之一般處理流程的橫剖面圖。

此處所呈現的實施例將詳細闡述一種乾燥技術，其中晶圓102係放置在處理室中，並於其中將固體薄膜形成在晶圓表面上。如將在後面更詳細地描述的，固體薄膜係作為犧牲層以保護晶圓102表面上的結構。一旦固體薄膜形成完成，晶圓102便接著被轉移到第二處理室，在其中實施超臨界移除技術以溶解掉固體薄膜，從而暴露晶圓102的頂部表面結構。

在圖1A所示的初始階段之前，晶圓102可能已經經歷了濕式清潔處理以移除任何來自先前晶圓製造步驟的殘留處理化學品。濕式清潔可以在清潔處理室中進行，例如在一實施例中可以是第一處理室101，其可配置為處理單個或多個晶圓。清潔處理室可以例如藉由旋轉清潔來操作。當晶圓102旋轉時，提供清潔材料的噴嘴臂可以上前接近旋轉晶圓102的上側。噴嘴臂可以以預定的順序供應，例如先使用化學液體接著使用沖洗液。晶圓102的背側亦可以經歷類似的清潔處理，其中使用化學液體接著再使用沖洗液。例如，在清潔處理的一實施例中，首先可以使用一種鹼性化學液體的SC1液體（即氫氧化氨和過氧化氫的混合物）來移除顆粒及有機污染物。接著可以使用例如去離子水（DIW）的沖洗液來執行沖洗操作。在一些實施例中，可以依序執行第二清潔處理。在下一個清潔階段，任何可能存在於晶圓102上的自然氧化物膜可以利用一種酸性化學液體的稀氫氟酸(DHF)水溶液移除。接著可以再次利用DIW進行額外的沖洗清潔。

一旦完成濕式清潔處理，所有清潔液係藉由排放口從清潔處理室排出，排放口通常設置在清潔處理室內的底部位置。且，清潔處理室內的大氣係從例如設置在清潔處理室之底部位置的排氣口排出。同時，晶圓保持機構104的旋轉逐漸停止。

在完成上述濕式清洗處理後，必須乾燥晶圓102以移除沖洗液。如果清潔處理室係配置用以執行額外的處理步驟，晶圓102可以保留在相同腔室中以準備用於接下來的處理步驟。然而，在清潔處理室並非配置用以執行接下來的處理步驟的情況下，晶圓102可以轉移到不同的處理室。

現在回到圖1A，示意圖係說明在濕式清潔和沖洗之後在晶圓102的表面上形成固體薄膜。在處理的這個階段，晶圓102係放置在第一處理室101中，於其中該晶圓係牢固地擱置在晶圓保持機構104上。在第一處理室101內，固體薄膜103係形成在晶圓102的頂表面上，使得它完全覆蓋晶圓102表面上的整個結構。

第一處理室101可以描述為將晶圓102保持在與晶圓保持機構104基本水平的單元，晶圓保持機構104係設置在形成處理空間的內腔室中。

晶圓保持機構104可以包含繞著垂直軸旋轉晶圓102的旋轉卡盤。在其他實施例中，第一處理室101可以包含固定卡盤、用於固定和安裝晶圓102之具有各個銷或夾子的夾具；或者可能是晶圓102在各個處理步驟期間可以放置的板或托盤。

在本發明的各個實施例中，晶圓102可以包含例如矽的半導體基板。或者在其他實施例中之任何其他類型的半導體主體，例如絕緣體上矽(SOI)以及化合物半導體。此外，晶圓102可以包含具有多個處理層的半導體基板，其中每一層可以是本領域已知之半導體材料的不同成分。另外，晶圓102的最頂層可以包含例如高深寬比(HAR)結構的表面特徵部。

根據本發明的實施例，固體薄膜103係在濕式處理步驟之後形成在晶圓102的頂表面。在從一個處理室傳送到另一個處理室的運送期間，固體薄膜103可以是犧牲膜而為在晶圓102上之表面特徵部（即HAR結構）提供臨時的物理性支持。例如，固體薄膜103中的剛性覆蓋了表面特徵部以期幫助防止表面特徵部（即HAR表面）在各個晶圓運輸模式期間不會相互塌陷。

當液體潤濕固體時，界面上會產生壓力差（通常稱為拉普拉斯壓力），其係取決於表面張力以及液體與固體之間的接觸角。從晶圓表面的晶圓乾燥(移除液體)期間，在例如HAR結構的某些區域中可產生拉普拉斯壓力，而造成對特徵部的損壞（例如圖案塌陷）。本發明之實施例係藉由避免如傳統乾燥技術中的液體到蒸氣的轉變來克服這一點。

更確切地說，本發明之實施例係藉由直接將固體薄膜103轉換（例如溶解或熔融）成超臨界流體來移除固體薄膜103。在各個實施例中，固體薄膜103的材料以及流體係經選擇，使得固體薄膜103轉變為超臨界相。換言之，在各個實施例中，固體薄膜103的組成係配置為使得當固體薄膜103暴露於流體時，固體薄膜103便形成超臨界流體，如此消除了固體薄膜103和晶圓102之下面結構之間的表面張力。這會導致固體薄膜103昇華（或移除）到流體中，然後可以從處理室移除。

因此，在一或多個實施例中，固體薄膜103是可溶於包含二氧化碳（_SC CO₂ ）的超臨界流體。換言之，在一實施例中，固體薄膜103形成具有二氧化碳(CO₂ )的超臨界相，使得固體薄膜103內的材料組成溶解到與_SC CO₂ 互溶的氣體中。例如，固體薄膜103可以具有包含大於85%異丙醇的材料組成（IPA），由於該濃度使固體薄膜易溶於例如_SC CO₂ 的超臨界流體。在一或多個實施例中，固體薄膜103可包含聚合物材料，例如聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯和帶有羰基的聚合物。

固體薄膜103可藉由眾多製造技術而形成在晶圓102的表面上，例如旋轉鑄造、塗覆、沉積、以及具有本領域一般知識者已知的其它處理。例如，固體薄膜103最初可以藉由噴嘴澆鑄到晶圓102的表面上，該噴嘴首先將聚合材料分配到晶圓102的中心位置上。然後藉由耦合在第一處理室101內之晶圓保持機構104的旋轉而使晶圓102旋轉，從而將聚合物材料散佈在晶圓上。一旦聚合材料散佈在整個晶圓102，便可以實施指定的旋轉速度以獲得所需厚度的固體薄膜103。取決於晶圓102上之表面特徵部（即HAR結構）的高度，固體薄膜103的厚度範圍可以從數十奈米到幾微米。

在不同的實施例中，可以選擇固體薄膜103的厚度以至少覆蓋表面特徵部的頂部。在一或多個實施例中，固體薄膜103的厚度比晶圓102上之最高特徵部厚度至少多10%，俾使晶圓102上之所有特徵部均由固體薄膜103覆蓋。一旦達成固體薄膜103所需的厚度，該聚合物材料便可經歷軟烘烤或固化處理以使材料凝固和硬化。

將例如固體薄膜103的固體材料使用在習知超臨界乾燥法中之較傳統材料（例如像IPA的液體）之處，係提供了更加機械性穩定的材料進行處理。有利的是，相比於傳統的液體薄膜，固體薄膜103在正常機器人速度下運輸更容易。例如，與使用液體的傳統方法相比，可以以更快的速率傳送固體薄膜103，從而減少等待時間，但同時並不會有從晶圓102之表面溢出（或去濕）的風險。此外，由於固體薄膜103之相對低的蒸氣壓，並不會有如在傳統材料的情況下因蒸發所產生之薄膜損耗的風險。因此，不存在由於在溫度或壓力上升期間的乾燥而導致意外之表面暴露的風險。因此，本發明之實施例可以減少例如HAR結構之表面特徵部圖案崩塌，尤其是在晶圓102的邊緣處。

如接下來在圖1B所示，包含固體薄膜103之晶圓102係被傳送去進行額外處理。晶圓102可以使用晶圓運送設備來傳送，例如在運送期間耦合至將晶圓102固定支撐的叉或板的機器人。例如，晶圓102可以運送到第二處理室105中，如使用圖1C進一步描述。

接下來參考圖1C，包含固體薄膜103的晶圓102係放置在例如超臨界乾燥（SCD）室的第二處理室105中，在那裡進行完全移除固體薄膜103。

第二處理室105可以首先快速調整至處理條件。例如，在此期間，可以加熱晶圓102以及第二處理室105以達到處理溫度。類似地，第二處理室105可以加壓至特定壓力。有利地，在此期間，固體薄膜103係繼續覆蓋晶圓102的表面而不會導致晶圓表面上的特徵部不經意地暴露。

雖然在第二處理室105中，晶圓102表面上的固體薄膜103被帶入到與超臨界流體接觸，該超臨界流體在一實施例中可以包含二氧化碳（_SC CO₂ ）。該流體係被注入到第二處理室105並受壓而成為超臨界流體，然後便與晶圓102表面上之固體薄膜103接觸。在超臨界流體存在的情況下，固體薄膜103便逐漸溶解掉，留下「乾燥的」晶圓102以及新外露的表面特徵部（即HAR結構）以備進行額外處理。

在一實施例中，超臨界流體主要包含超臨界二氧化碳（_SC CO₂ ），其係有利地具有良好的化學穩定性、可靠性、低成本、無毒、不易燃且容易取得。所有的這些特性都有助於_SC CO₂ 成為用於各個半導體製造處理、特別是晶圓乾燥中的期望候選者。

在第二處理室105中，流體集流管係透過入口111輸送超臨界流體至第二處理室105的主體。在處理期間（即在移除固體薄膜103期間），流體集流管係以受控的例如層流率來輸送超臨界流體。雖然係以層流率來操作，超臨界流體可直接從流體集流管流向固體薄膜103的頂表面。在其向下往晶圓102表面的旅途中，超臨界流體係滲透固體薄膜103而逐漸在處理中將其移除。本處理的詳細情況將在後面的部分進行說明。

處理完成之後，流體排放集管便透過出口112將超臨界流體從第二處理室105的主體引導到主體之外的區域。在此外部區域中，超臨界流體係從第二處理室105排放出。排放出的超臨界流體也包含殘餘之已溶解的固體薄膜103。

圖2A-2F顯示根據本發明之一實施例中，隨著在包含高深寬比(HAR)結構201之晶圓102的表面移除固體薄膜103的乾燥處理流程的橫剖面圖。下面的附圖提供如上述圖1C在第二處理室105中進行各個晶圓級處理階段的更詳細說明。

現在參照圖2A，在此處理階段中，包含HAR結構201的晶圓102係由固體薄膜103所圍繞。如前所述，固體薄膜103可為犧牲層而為例如圖2A所描繪之HAR結構201的表面特徵部提供暫時性的保護。固體薄膜103有助於確保HAR結構201不會屈服於圖案坍塌，該圖案坍塌係主要見於在濕式清潔處理之後的運輸期間於晶圓102邊緣周圍。

根據本發明的實施例，取決於期望的應用，HAR結構201的深寬比（寬度對高度）在一例中，可以從範圍1：5至1：20，或1：5至1：100。吾人應注意，本申請案之實施例適用於本文未具體提及的深寬比。

在本發明的實施例中，HAR結構201可以是在製造期間之正在製造的裝置或中間結構之圖案的一部分。在各個實施例中，HAR結構201可藉由例如深反應性離子蝕刻（DRIE）或對於本領域具有通常知識者所熟知之其他製程的標準半導體製造技術來製造。

HAR結構201可以包含例如矽、碳化矽、氮化鎵、氧化矽、氮化矽、金屬線或通孔、金屬氧化物(MO_x )、金屬氮化物(MN_x )和金屬氮氧化物的材料的圖案，其中「M」代表元素金屬，例如鋁、銅、鉿、鈦、鉭、鎢、鉬等。

如接下來在圖2B的說明中，流體203在一層流速率下被引入到壓力密封的第二處理室105中，其中由於系統所設定之處理參數（例如壓力和溫度），流體203能夠達到超臨界相。隨著流體203滲透進入固體薄膜103，在流體203與固體薄膜103之頂部之間的介面便形成混合物202。混合物202係包含流體203和固體薄膜103。

在各個實施例中，固體薄膜103可被流體203移除並且可溶於流體203中。在一實施例中，混合物202亦形成超臨界相並因此從固體薄膜103中分離出來並結合到流動流體203中。在另一實施例中，固體薄膜103係在流體203中溶解或昇華，並因此直接過渡到氣相。例如，如果固體薄膜103包含可互溶於流體203的聚合物，那麼流體203便可以用於將聚合物溶解掉，直到其完全自晶圓102表面移除。在不同的實施例中，固體薄膜103係熔入流體203，且由流體203移除。在另一例中，流體203可類似於溶劑而用於浸透聚合物。

有利地，在移除固體薄膜103期間，混合物202和下面的HAR結構201之間的表面張力引起的應力最小，並不會對這些結構造成損壞。

圖2C顯示了隨著固體薄膜103溶解到流體203而逐漸被移除。隨著固體薄膜103的減少，混合物202便滲透到更深的固體薄膜103中。混合物202包含來自溶解中的固體薄膜103以及流體203的材料組合。

接下來參照圖2D，示意圖顯示了隨著固體薄膜103繼續溶解到流體203中之更漸進的移除階段。在此階段，如上文所示並在圖1C中討論的第二處理室105係主要填充有流體203。此外，隨著被流體203的消耗已移除大部分的固體薄膜103。此外，混合物202已進一步穿透HAR結構201並更深地進入固體薄膜103。

如圖2E所示，固體薄膜103已完全移除。如示意圖所示，已充分包圍第二處理室105之流體203係完全圍繞了HAR結構201。接下來，晶圓102的表面上不再存在固體薄膜103。類似地，混合物202也隨著流動的流體203被沖出。

圖2F顯示包含HAR結構201之晶圓102的示意圖，一旦流體203從第二處理室105（例如超臨界乾燥室）吹掃。隨著第二處理室105現在正吹掃掉任何殘留氣體，便露出HAR結構201並準備好進行後續處理。在此最後階段，在對腔室減壓並停止流體203的流動之後，晶圓102便從第二處理室105中移除，晶圓102便可以像傳統的半導體處理一樣進行隨後的處理。

晶圓102在第二處理室105的總處理時間可以在大致70-180秒之間的任何範圍。此時間尺度可以取決於包含固體薄膜103的材料類型。類似地，時間尺度可以依據固體薄膜103所需的厚度來進行調整，以完全覆蓋晶圓片102表面上之所有HAR結構201。此外，在流體203輸送到系統之前，固體薄膜103可能需要更多時間在第二處理室105內平衡。

圖3為一橫剖面圖，其係根據本發明的另一實施例中用於超臨界乾燥之更高產量批量處理室305。

在本發明之本實施例中，批量處理室305係配置用以處理多個晶圓102。藉由處理多個晶圓102，可以顯著減少每個晶圓的總處理時間，從而降低生產成本。例如，如圖所示，批量處理室305係配置用以同時支撐兩個晶圓，因此產量增加兩倍。然而，批量處理室305係包含對先前示出的第二處理室105進行修改以用於支撐多個晶圓。

在各個實施例中，批量處理室305係配備有改良式的機械處理系統，該系統可以包含多個晶圓保持機構104。此外，晶圓保持機構104係設計用以減少晶圓之間的變化，因此所有的晶圓102都經歷相同的處理環境，例如，類似的流動速率，在晶圓表面的流體203之分壓等。在一實施例中，批量處理室305係比第二處理室105大，且因此穩定（加壓）可能需要更長的時間。如果批量處理室305太大，那麼因同時處理所得到的任何優勢可能會被加壓和減壓時間給抵消了。

圖4A-4B顯示代表超臨界乾燥系統之各個部件的示意圖，例如在各個實施例中描述的第二處理室105/批量處理室305，其中圖4A顯示系統部件示意圖，而圖4B顯示流體供應示意圖。

在本發明的各個實施例中，超臨界乾燥系統可以包含耦合到第二處理室105（或者批量處理室305）的介面電路401。介面電路401可以包含溫度控制器402以用於控制第二處理室105內的晶圓溫度。在本發明的實施例中，溫度控制器402可以用來讓使用者選擇對欲進行之處理的期望溫度。本系統可以包含時序控制器403以用於控制晶圓在處理室內所花費的時間。時序控制器403還可以控制用於加壓和溫度循環的時序週期。在本發明的各個實施例中，時序控制器403還可以用來讓使用者設定和/或監控預期處理所需的時間。

該系統還可以包含壓力控制器406以監測腔室內的壓力，其可以被時序控制器403和溫度控制器402用來調節腔室內的壓力和/或溫度。在一些實施例中，溫度控制器402、時序控制器403和壓力控制器406的電路可以整合在單一晶片中。單獨使用或與時序控制器403結合的功率控制器404可以將電力供應到該系統的各個部件。電源開關405可以提供手動控制優先的能力。

在本發明之實施例中，介面電路401還可以包含顯示器和圖形使用者界面(GUI)，例如用於使用者輸入的數位顯示觸控螢幕，以用於第二處理室105所執行之各個處理相關的功能。該顯示器還可以提供第二處理室105所執行之每一處理相關的狀態指示器。這將允許使用者監控設定處理參數之實時狀態。

在本發明的實施例中，電源開關405允許使用者啟動或關閉（即斷電）第二處理室105。電源開關405還可以包含指示器而允許使用者判定系統是否處於操作模式、待機模式、關閉模式或其他模式。

在第二處理室105的其他實施例中，額外的耦合部件可以包含通風/風扇單元416、流體入口系統408、流體出口系統409以及可以包含晶圓保持機構104(如上述)的晶圓傳輸系統414。

在各個實施例中，可以包含在第二處理室105內的通風/風扇單元416可以有助於從第二處理室105的主腔室排出氣體或例如藉由避免熱點或過熱而有助於調節內部溫度。在一實施例中，通風/風扇單元416可以設置在第二處理室105的背側或底部。

在本發明的各個實施例中，耦接至第二處理室105的流體入口系統408和流體出口系統409係提供一個路徑，讓例如二氧化碳的氣體進入和離開第二處理室105的主腔室。

如圖4B中所示，流體入口系統408可以包含流體供應源450用以在高於進入第二處理室105之大氣壓力的壓力下供應流體203的原料，流體供應通道460係將該流體供應源連接到第二處理室105。流體入口系統408還可以包含具有設置在流體供應路徑中的開/關閥421的流量控制單元。開/關閥421係調節來自流體供應源450之流體203（例如在超臨界狀態）的開啟和關閉，在開/關閥421打開時使流體203流到第二處理室105，而在開/關閥421關閉時，便不會引起流體203流到第二處理室105。例如，當開/關閥421打開時，具有大約15MPa至30MPa高壓的流體203可以從流體供應源450透過開/關閥421而供應到供應管線。

流體入口系統408還可包含用於加熱流體203的加熱器422。流體入口系統408還可包含用於感測溫度和壓力的多個感應器423。流體入口系統408還可包含例如孔424的減壓閥，以用於調節從流體供應源450供應之流體203（例如在超臨界狀態）的壓力。流體入口系統408也可以包含過濾器425，以消除任何從孔424送入之包含在流體203（例如處於超臨界狀態）中的外來物質、並且輸出潔淨的流體203（例如處於超臨界狀態）到第二處理室105的入口111中。

流體出口系統409可以包含排出控制閥431，其係調節來自第二處理室105之流體203供給的開啟和關閉，並且在排出控制閥431打開時使流體203自第二處理室105排出，而在排出控制閥431關閉時，不會引起流體203自第二處理室105排出。

流體出口系統409還可以包含多個感應器433，用於感測通過下游排放路徑470排放之流體的溫度和壓力。流體出口系統409還可以包含例如孔434的減壓閥，其係用於調節從第二處理室105排出之流體203的壓力。在各個實施例中，流體入口系統408和流體出口系統409可以使用圖4A所描述之部件而由介面電路401控制。在各個實施例中，流體入口系統408和流體出口系統409可包含本領域中具有通常知識者已知之其他部件。在一實施例中，流體入口系統408之入口以及流體出口系統409之出口可位於第二處理室105的底部或背側附近。

圖5顯示一流程圖，說明根據本發明之一實施例中藉由形成固體薄膜來移除待移除液體之晶圓乾燥處理的處理程序。

因此，如上述圖1A-1C和2A-2F的例子，一個用於晶圓乾燥的方法係包含提供晶圓102的表面，其中晶圓表面係包含待以乾燥處理(步驟510) 移除的液體。在第一處理室101中，該方法包含用第一固體薄膜103取代待移除的液體，其中第一固體薄膜103係覆蓋晶圓102的表面(步驟520)。該方法進一步包含將晶圓102從第一處理室101傳送到第二處理室105(步驟530)。該方法可以進一步包含藉由使流體203流過第二處理室105而在第二處理室105中處理晶圓102(步驟540)，其中流體203係移除第一固體薄膜103。

這裡總結了本發明的範例實施例。其他實施例也可以從整個說明書以及在此提交的申請專利範圍中理解。

範例1。一種用於晶圓乾燥的方法包含提供第一晶圓之表面，第一晶圓之表面係包含待使用乾燥處理移除之液體。該方法進一步包含在第一處理室中以第一固體薄膜來取代該液體，第一固體薄膜係覆蓋第一晶圓之表面。該方法進一步包含將第一晶圓自第一處理室轉移至第二處理室。該方法進一步包含藉由使超臨界流體流過第二處理室而使第一晶圓於第二處理室中進行處理，其中該超臨界流體係移除第一固體薄膜。

範例2。如範例1之方法，其進一步包含：在以第一固體薄膜取代該液體之前，對配置於第一晶圓之表面處之複數特徵部執行沖洗處理。

範例3。如範例1或2其中之一的方法，其中待移除的液體是來自沖洗處理的沖洗液。

範例4。如範例1至3其中之一的方法，其更包含藉由將晶圓以異丙醇進行處理而移除來自該沖洗處理的沖洗液，其中待移除之液體為異丙醇。

範例5。如範例1至4其中之一的方法，其中晶圓之表面係包含複數高深寬比特徵部。

範例6。如範例1至5其中之一的方法，其中第一固體薄膜係圍繞且覆蓋高深寬比特徵部。

範例7。如範例1至6其中之一的方法，其進一步包含:提供第二晶圓之表面，第二晶圓之表面係包含待使用乾燥處理移除之液體；於第一處理室中，以第二固體薄膜來取代該液體，第二固體薄膜係覆蓋第二晶圓之表面。該方法還包含將第二晶圓自第一處理室轉移至第二處理室；以及藉由使超臨界流體流過第二處理室而使第二晶圓於第二處理室中進行處理，其中超臨界流體係移除第二固體薄膜。

範例8。如範例1至7其中之一的方法，其中第一晶圓以及第二晶圓係同時於第二處理室中進行處理。

範例9。一種用於晶圓乾燥的方法包含提供第一晶圓的表面，第一晶圓之表面係包含待使用乾燥處理移除之液體；於第一處理室中形成覆蓋第一晶圓之表面的第一固體薄膜；將流體流入第二處理室中。該方法更包含加壓流體使其以超臨界相流過第二處理室；以及藉由將第一固體薄膜昇華至該流體之超臨界相，而在第二處理室中將第一固體薄膜自第一晶圓之表面移除。

範例10。如範例9的方法，其進一步包含： 在形成第一固體薄膜之前，對配置於第一晶圓之表面處之複數特徵部執行沖洗處理。

範例11。如範例9或10其中之一的方法，其中待移除的液體是來自沖洗處理的沖洗液。

範例12。如範例9至11其中之一的方法，其進一步包含藉由將晶圓以異丙醇進行處理而移除來自沖洗處理的沖洗液，其中待移除之液體為異丙醇。

範例13。如範例9至12其中之一的方法，其中第一晶圓之表面係包含複數高深寬比特徵部。

範例14。如範例9至13其中之一的方法，其中第一固體薄膜係圍繞並覆蓋高深寬比特徵部。

範例15。如範例9至14其中之一的方法，更包含：提供待乾燥之第二晶圓之表面；於第一處理室中形成覆蓋第二晶圓之表面的第二固體薄膜。該方法進一步包含藉由將第二固體薄膜昇華至該流體之超臨界相，而使第二固體薄膜自第二晶圓之表面移除。

範例16。如範例9至15其中之一的方法，其中在第二處理室中同時處理第一晶圓和第二晶圓。

範例17。如範例9至16其中之一的方法，還包含：在形成第一固體薄膜之前，以液體對第一晶圓之表面進行處理，其中形成第一固體薄膜的步驟係以第一固體薄膜取代液體。

範例18。一種處理設備包含處理室；進入處理室的流體入口；離開處理室的流體出口；用以支撐待乾燥之晶圓的支架；以及控制電路，其配置係用以施加加壓循環，以施壓於處理室中之流體成為超臨界流體。

範例19。如範例18的處理設備，其中控制電路包含：溫度控制器，以監視並控制流體之溫度；以及壓力控制器，以監視並控制流體之壓力。

範例20。如範例18或19其中之一的處理設備，其中支架係配置用以支撐複數個晶圓，其中控制電路係配置用以在加壓循環期間，對複數晶圓中的每一個提供相同的處理環境。

雖然已經參考示意性實施例描述了本發明，但是此描述並不意欲用於解釋為限制意義。說明性實施例的各個修改和組合以及本發明的其他實施例對於本領域之具有通常知識者在參考本描述後是顯而易見的。因此，所附之申請專利範圍係意欲包含任何此類修改或實施例。

101:第一處理室 102:晶圓 103:固體薄膜 104:晶圓保持機構 105:第二處理室 111:入口 112:出口 201:高深寬比(HAR)結構 202:混合物 203:流體 305:批量處理室 401:介面電路 402:溫度控制器 403:時序控制器 404:功率控制器 405:電源開關 406:壓力控制器 408:流體入口系統 409:流體出口系統 414:晶圓傳輸系統 416:通風/風扇單元 421:開/關閥 422:加熱器 423:感應器 424:孔 425:過濾器 431:排出控制閥 433:感應器 434:孔 450:流體供應源 460:流體供應通道 470:下游排放路徑 510、520、530、540:步驟

為了更完整地理解本發明及其優點，現結合附圖並參考以下描述，其中：

圖1A-1C係呈現根據本發明之實施例中用於晶圓乾燥處理之一般處理流程的橫剖面圖，其中圖1A中係說明在濕式處理之後於基板上形成的固體薄膜，其中圖1B中係示出了基板的轉移，且在圖1C中顯示將固體薄膜暴露至超臨界流體；

圖2A-2F係呈現根據本發明之一實施例中包含高深寬比(HAR)結構之半導體晶圓於乾燥處理之各個階段的橫剖面圖，其中圖2A示出了有著固體薄膜的晶圓，其中圖2B示出流體噴射進入處理室，其中圖2C中示出固體薄膜在流體中漸進移除，其中圖2D示出了隨著固體薄膜溶解到流體，其更進一步的漸進移除階段，其中在圖2E示出固體薄膜完全移除，且其中圖2F示出乾燥後的晶圓，以上均係根據本發明之一實施例；

圖3全係根據本發明之一實施例之批量超臨界乾燥處理室的橫剖面圖。

圖4A-4B顯示一示意圖，呈現各個實施例描述之超臨界乾燥系統的各個元件，其中圖4A示出了系統元件示意圖，而圖4B示出流體供應器示意圖；以及

圖5顯示一流程圖，說明根據本發明之一實施例之用於晶圓乾燥處理的處理流程。

附圖並不一定是按比例繪製的。附圖僅是示意圖，並不旨在描繪本發明的具體參數。附圖旨在僅描繪本發明的特定實施例，因此不應被視為對範圍的限制。在附圖中，類似的編號代表類似的元件。

510、520、530、540:步驟

Claims (20)

1. 一種用於晶圓乾燥的方法，其步驟包含： 提供一第一晶圓之一表面，該第一晶圓之該表面係包含待使用一乾燥處理移除之一液體； 於一第一處理室中，以一第一固體薄膜來取代該液體，該第一固體薄膜係覆蓋該第一晶圓之該表面； 將該第一晶圓自該第一處理室轉移至一第二處理室；以及 藉由使一超臨界流體流過該第二處理室而使該第一晶圓於該第二處理室中進行處理，其中該超臨界流體係移除該第一固體薄膜。
2. 如請求項1之用於晶圓乾燥的方法，其步驟係進一步包含： 在以該第一固體薄膜取代該液體之前，對配置於該第一晶圓之該表面處之複數特徵部執行一沖洗處理。
3. 如請求項2之用於晶圓乾燥的方法，其中該待移除之液體係來自該沖洗處理之一沖洗液。
4. 如請求項2之用於晶圓乾燥的方法，其步驟更包含藉由將該晶圓以異丙醇進行處理而移除來自該沖洗處理的一沖洗液，其中該待移除之液體為該異丙醇。
5. 如請求項1之用於晶圓乾燥的方法，其中該晶圓之該表面係包含複數高深寬比特徵部。
6. 如請求項5之用於晶圓乾燥的方法，其中該第一固體薄膜係環繞且覆蓋該等高深寬比特徵部。
7. 如請求項1之用於晶圓乾燥的方法，其步驟更包含： 提供一第二晶圓之一表面，該第二晶圓之該表面係包含待使用該乾燥處理移除之該液體； 於該第一處理室中，以一第二固體薄膜來取代該液體，該第二固體薄膜係覆蓋該第二晶圓之該表面； 將該第二晶圓自該第一處理室轉移至該第二處理室；以及 藉由使一超臨界流體流過該第二處理室而使該第二晶圓於該第二處理室中進行處理，其中該超臨界流體係移除該第二固體薄膜。
8. 如請求項7之用於晶圓乾燥的方法，其中該第一晶圓以及該第二晶圓係同時於該第二處理室中進行處理。
9. 一種用於晶圓乾燥的方法，其步驟包含： 提供一第一晶圓之一表面，該第一晶圓之該表面係包含待使用一乾燥處理移除之一液體； 於一第一處理室中形成覆蓋該第一晶圓之該表面之一第一固體薄膜； 將一流體流入一第二處理室中； 加壓該流體使其以一超臨界相流過該第二處理室；以及 藉由將該第一固體薄膜昇華至該流體之該超臨界相，而在該第二處理室中將該第一固體薄膜自該第一晶圓之該表面移除。
10. 如請求項9之用於晶圓乾燥的方法，其步驟進一步包含： 在形成該第一固體薄膜之前，對配置於該第一晶圓之該表面處之複數特徵部執行一沖洗處理。
11. 如請求項10之用於晶圓乾燥的方法，其中該待移除之液體係來自該沖洗處理之一沖洗液。
12. 如請求項10之用於晶圓乾燥的方法，其步驟更包含藉由將該晶圓以異丙醇進行處理而移除來自該沖洗處理的一沖洗液，其中該待移除之液體為該異丙醇。
13. 如請求項9之用於晶圓乾燥的方法，其中該第一晶圓之該表面係包含複數高深寬比特徵部。
14. 如請求項13之用於晶圓乾燥的方法，其中該第一固體薄膜係圍繞且覆蓋該等高深寬比特徵部。
15. 如請求項9之用於晶圓乾燥的方法，其步驟更包含： 提供待乾燥之一第二晶圓之一表面； 於該第一處理室中，形成覆蓋該第二晶圓之該表面的一第二固體薄膜；以及 藉由將該第二固體薄膜昇華至該流體之該超臨界相，而使該第二固體薄膜自該第二晶圓之該表面移除。
16. 如請求項15之用於晶圓乾燥的方法，其中該第一晶圓以及該第二晶圓係同時於該第二處理室中進行處理。
17. 如請求項9之用於晶圓乾燥的方法，其步驟更包含： 在形成該第一固體薄膜之前，以一液體對該第一晶圓之該表面進行處理，其中形成該第一固體薄膜的該步驟係以該第一固體薄膜取代該液體。
18. 一種處理設備，包含： 一處理室； 進入該處理室之一流體入口； 離開該處理室之一流體出口； 用以支撐待乾燥之一晶圓的一支架；以及 控制電路，其配置係用以施加一加壓循環，以施壓於該處理室中之一流體成為一超臨界流體。
19. 如請求項18之處理設備，其中該控制電路包含： 一溫度控制器，以監視並控制該流體之該溫度；以及 一壓力控制器，以監視並控制該流體之該壓力。
20. 如請求項18之處理設備，其中該支架係配置用以支撐複數個晶圓，其中該控制電路係配置用以在該加壓循環期間，對該複數晶圓中的每一個提供一相同的處理環境。

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