TW381125B - Method for treating substrates - Google Patents

Description

經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（1.) 本發明係關於一種處理基板之方法，此基板在包含處 理流體之容器内。在本發明方法中，基板被至少一個設在 容器内壁之導軌，導引及固持，而處理流體從下導入’且 由容器邊緣流出。 此類方法可參見DE 44 13 〇77 C或DE 195 46 990 C， 此二專利之申請案與本專利之申請人為同一人。此外，在 未公開之DE 196 16 402A，DE 196 16 400 A，DE 196 37 875 A，DE 196 21 587 A 或 DE 196 44 254 A 專利案中，同 一申請人也描述了此類之方法。雖然此方法已證實可行， 但為藉排擠方法更換不同之處理流體，所以此溢流方法需 要極大量之處理流體及更多個排擠循環及多個容器體積。 從US 4 902 350或US 5 313 966為習知之方法，其中， 裝有基板之卡匣被送進充滿處理流體之容器内。因使用卡 .匣需更大的容器及因而更多的處理流體，如此不僅較為昂 貴，另外，必須以更大的代價解決處理流體，例如以昂貴 之裂解(Crack)方法。除此之外，在處理卡匣内之基板時， 並不能像在容器裏沒有卡匣時，那樣順利簡單的進行，因 為卡匣會妨礙處理過程。此類方法另外有個極大的缺點， 就是：不論基板在卡匣内之任何位置，或是不論卡匣在容 器内之任何位置，要令整個基板表面都有均勻之處理是不 可能的。這是因為卡匣不僅妨礙了基板之均勻處理，而且 基板下半部，因最先侵入處理流體内，且在卡匣被舉出時， 停留在處理流體内的時間最久，故較上半部受到較強之處 理，因為上半部與處理流體，例如蝕刻液體，接觸的時間 本紙張尺度適用中國國家標準（見格（210><297公# ) — ----______ -4- ^ ; 裝 J> H 線 I w .... \J/ (請先閲讀背面之注意事項再滅寫本頁：} ' 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 Λ7 B? 五、發明説明（2·) 較長。 本發明任務為，創作一方法，其可用於無卡匣之容器， 並確保基板有均勻之處理，及/或以較少之處理流體容積達 到此目的。 從文中一開始所提之方法出發，此任務按本發明，經 下列方法步驟加以解決： a )將基板置入空的、無卡匣之容器内； b) 將第一處理流體從下導入此容器内，並充滿整個容 器;及 c) 將第二處理流體從下導入流體容器内，將第一處理 流體從流體容器中排出。 、、因為只需與容器體積相同之流體體積，所以按本發明 (万法，較少量之第一流體即已足夠，例如以一化學藥口口， 圓表面、轉之氫氟酸。以第二處理流體來二 處埋流體時，也只需要較少之第二處理流體，由 二卡g在將第一處理流體排出進行時會較容易及簡 發明核有—特卿好處：與傳财法概，基板 首句勾處理，因為基板之下半部，依方法步驟b)， ㈣二處埋_接觸，因而與處輯體接觸之時間較長， 理流理流體從下導入’此下半部也會首先與第一處 時:i法I同樣’基板之上半部’在導入第—處理流體 法步驟二步驟L)’與處理流體接觸之時間較晚’依方 處理在f Γί理紐被觸㈣，也較晚被第二 代。依本發明之方法，與傳統方法相比，不僅 本紙張尺度適用中 210X297 公釐） null ϋ K n ^ .1 n I n I (n I n I n ^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) . 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（3.)

在節省程序介質上及加速程序時間上，而且特別是在基板 之均勻處理上，有許多優點。 A 在一有利之發明實施形式中，第一處理流體，例如蝕 刻流體，被保持在流體容器内一段時間，以完成所希望的 處理，例如，所希望之表面移除，然後才將第二處理流體 導入，以將第一處理流體排擠出。 在一特別有利之發明實施例中，在導入第二處理流體 及排出第一流體之後，基板被從第二處理流體中提出。此 第二處理流體最好是清潔流體，其被導入之體積，是容器 體積之6至18倍。如此可使基板被完全的淨化及沖洗，然 後才將之提出及加以脫乾。因為沖洗流體或淨化流體，不 僅在針對所包含之化學物，且針對再生使用及清除上均不 是很昂貴，可以將容器内液體經常更新，以使基板在處理 過程結束後，有可靠及完全的淨化。 在按本發明特別有利之實施形式中在將基板從第二處 理流體提出時，一用於改進脫乾過程之液體，依馬拉哥尼 原裡（Marangoni-Prinzip )被導入第二處理流體之表面。 為避免此脫乾方法之重覆說明，請參考屬於同一申請人之 專利案EP 0 385 536 A及DE 44 13 077 C，其内容也被用於 此申請案之一部份。 在另一按本發明極有利之實施形式中，方法步驟a) ’ b )及c )至少重複一次。此時，最好在重複方法步驟a )， b )及c )乏，將第二處理流體經一在容器底部之流出開 口放出。此動作可頗快的進行。因隨後會再以處理流體加 本紙張又度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公漦) -6 - (請先閲讀背面之注意事項再樣寫本頁) —裝. 訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 -f χ·................... 五、發明説明（4.) λ! ^理大部情形不需將基板脫乾。脫乾最好在將基板 從第二處理_中提祕，以馬拉哥尼顧（Μ__ —zip )核蛛。職雕結狀雜姆& ) 及c)結束後進行特別有利。在重複方法步驟a )，b )及 e)時’基板最好以不同之處理流體加以處理。例如，方法 步驟a )，b)及c )首先以蚀刻液體，例如氫氣酸進行處 理二在重複方法步驟a)，b)及c )時則使用氨酸-過氧 化氳•水混合液，且有時此溶液或基板被兆音波照射，以下 會再以一實施例加以詳細說明。 在另一極有利之發明實施例中，基板在被依方法步驟 a)置入容器之前’至少先在一個以上之額外容器中加以預 處理。雖然此额外容器也可是具有整合之、基板用導軌之 容器，也就是不具卡匣之容器，在另一發明實施形式中， 额外容器可置放卡匣及在其内之基板。這在下列情況下特 別有利：當在额外容器内以極具侵蝕性之化學物品，特別 是高溫之磷酸或是高溫之氫氟酸；為要將光碏移除等用 途，而來處理基板時。在使用極具侵蝕性之化學物品時， 需要特別的容器材料，例如石英，而隨後製程之内容則最 好使用成本較低之材料，例如塑料或具塗層之塑料。由於 此高溫之化學物品，溫度中能升至攝氏2〇〇度容器也會有 材料膨脹，故需要將卡匣内之基板加以固定。用以將基板 固定在導引元件所需之精確配合尺寸，此時可能會喪失。 以下藉較偏好之實施例，參考所附之圖，更進一步說 明本發明。各圖所顯示之内容如下： 國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） , 裝 --訂-------•，線 (請先閱讀背面之注意事項馮填寫本頁) „

五、發明説明（5.) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 圖一：本發明方法之第1實施例示意圖 圖二：本發明方法之第2實施例示意圖 圖三：本發明方法之第3實施例示意圖 圖四：本發明方法之第4實施例示意圖 圖五：本發明方法之第5實施例示意圖 在圖一所示之實施例中，基板1，例如半導體晶圓， 被置入空的流體容器2内，然後依方法步驟（a )，第一 處理流體3 ’例如稀釋之氫氟酸，從下方流入流體容器2 内，此過程是以流體容器2底部之劃線範圍所示意出，並 標 7F 為 DHF - fill。 依方法步驟b)，容器2完全被從下流入之第一流體3 注滿，基板1在此方法步驟b )中被處理。此方法步驟被 標示為DHF-etch，也就是基板被氳氟酸蝕刻。 在下一個方法步驟c )時，第二流體，例如清洗流體’ 從下注入流體容器2内，因而將氫氟酸排出，在圖一 c中 疋以OF-rinse標示出。在下一個方法步驟d )，示意出基 板1被從流體容器2中舉出，並被脫乾。藉MgD之標示暗 示了馬拉哥尼脫乾方法。 在圖一中所示意顯示之流體容器2是所謂的單槽工具 (Single Tank Tool，STT )，其特徵為：流體被從下導入， 並從流體表面或是越過容器上邊緣流出。基板1在此流體 容器2内被導軌導引及固定，此導軌至少從一容器侧壁向 内突出。為避免重覆說明此類流體容器2，其實施例及功

能方式，請參考 DE 196 16 402 A，DE 196 21 587 A，DE 本紙張尺度適用中國國家榡準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -8- I - - -. ....... -I if..... ---- - : --111- - . -Hi ill I -- -l· )SJmu In - - li m» (請先閲讀背面之注意事項再埃寫本頁) „ 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A? __________________ IP ' "" "' " -III , . I- «..,1, . -..-1.、.，^ ___ _ 一 五、發明説明（6·) 196 44 253 A ’ DE 196 44 254 Α 或 DE 196 44 255 Α，以上 均為同一申請人之專利，其内容也被用為此申請書之内 容。 在所顯示之實施例中，所使用的第一流體是稀釋之氣 鼠奴，例如濃度為百分之0.1至1。流體容器2之容量，在 200 mm-晶圓(mm-Wafem)時為8.5公升。此與一般在卡匣内 裝晶圓之容器相比非常的小，因而依本發明，只需較少量 之昂貴處理紐。在麟-清洗讀e )触用之清洗液 體最好是去離子化之水，並有流體容器2六倍之體積，也 就是約50公升’並最好是在i分鐘内導入。本發明之方法 允許極快速之排放，因為容器的體積不大，因^本發明方 法之處理時間及生產力極高。 從圖-之方法步驟a )及b )可崎出，基板i會受 到極均勻之處理，騎半導·肤晶圓之處理，及製造 過程非常重要。雜方法倾a )’將购之氫氟酸從下 導入流體容器2 _，基板i之下半_首先與航酸3 接觸，因而練1受狀侧，從下她_上部範圍逐 漸減少。在方法步驟c )時，藉清洗液體從下導入，將稀 釋之躲龜上《，使下部之練贼統聽酸之蚀 刻’因而在方法步驟a )中導人氫氟酸先發生之蚀刻會被 補償掉。因此，在整個基板表面都有均句的處理結果。在 本發明之核中，更可藉調整依方法步驟e )從流體容器2 下導入清洗流體4之速度，控制及調節基板受處理之均勻 性，也就是，保證稀釋氫氟酸在基板丨之各個範圍均可作 本紙張尺度適用^^^準（CNS ) A4規格（210X297公釐）〜 - -9- --11_-------參------1.^1---1 ：：線 (讀先閱讀背面之注意事項-S填寫本頁) ' 經濟部中央福準局員工消費合作社印製 Λ7 --—-____ Bl __ 五、發明説明（7.) '一〜一 一-------------------------- 用相同的時間。 、在圖—中為方法步驟a )至d )所用之符號，在以下 之圖中也有相同的含義。 在圖二所示之方法步驟中，方法步騾a)，b.)及c) 與圖一所示之過程相同。此處與圖一中方法步驟d )不同 的是，在方法步驟c )後，在此方法實施例中，有以QDR (Quick Dump Rinse )標示之方法步驟d )，此時，在前 個排出程序及清洗程序之方法步騾C )後’清洗液體經一 在流體容器2底部之流出開口，迅速的排出，使容器2空 出’在圖二中之方法步驟d )有示意顯示出。如此，方法 步驟a)，b)，c)可依圖二，以另一種處理流體，重複 進行。 在方法步驟.e )時’另一種流體’在所示之情形是— 由氨酸-過氧化氫及水之混合物，為要強力淨化基板丨，被 從下導入流體容器2 (標示為SCl-fin )。在方法步驟f ) 中，此混合物與基板1接觸一段時間。同時，依此實施例， 基板受到兆音波照射，以增強淨化過程。 在此淨化過程之後，接著是清洗過程g )，化過程與 前述之清洗過程d )相同。在完全的淨化及清洗後，進行 過程h )，此與圖一中之過程d )相同，也是指馬拉哥尼 脫乾過程。 圖三所示之方法順序與圖二所示順序之差異在於：首 先以氨酸’過氧化氫及水之混合液加以淨化，然後再以稀 釋之氫氟酸進行處理。也就是說，圖二中所示之方法步帮 ： ^ —裝------^11—------•丨線 ' -T (請先閲讀背面之注意事項再埃寫本頁〕 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A? _____ B? . 五、發明説明（β·) ‘》— — 〇 ’ b) ’ c)與方法步驟e)，f)及§)交換。 一圖四顯示此發明方法之—實施例，其中，在圖一至圖 三之程序順序之前加了-個處理過程，其在一為接收在卡 E内晶圓而設計之容器4内進行。在此示意顯示之方法步 驟a )’藉-操倾，將晶圓送人賴内。此充滿晶圓之 卡匿被置入卡S-流體容器4内，圖中是以方法步驟b )示 意出，注意基板1與容器侧壁沒有接觸。容器4再被一處 理流體充滿。基於触性的考量，因而對軸容器4有特 別的要求。樹示之實施例中，使用緩衝之氯說酸（在圖 四中是以腳+ H20示意出），此容器材料需能抵抗氮氣 酸。另外，液體會結晶，因而需要特別的流入開口以導入 此處理流體，因而此具無卡匣式晶圓導軌之、有利之流體 容器，不可使用於後續之處理過程中’因為原本極有利之 流體入口喷嘴，在後續之方法過程中，會因結晶而阻塞。 圖四中之方法步驟c )總括了圖一，二及三之方法步 騍a)，b)，c)及h)，以避免重複。各個製程是藉 DHF，SCI及MgD等符號表示《在處理步驟b )及c ) 間，基板1被例如一操作裝置，從容器4或從卡匣中取出， 再被放進播卡S之容器2内’在由同一申請入已公佈之de 196 52 526 A中對此有所描述。 圖四中之方法步驟d )象徵表示送走在處理過程中已 處理完成之基板。 圖五顯示此發明之另一實施例。此實施例與圖四中所 示實施例的差別在於：在容有卡匣之容器4與無卡之容 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -11 - ---I---^--—1, --- II —^訂---- ---線 飞--1· (請先閲讀背面之注意事項异填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 δδϋ25 Λ7 B?

Hi··-!____^ "*^^~~* ' *· I I ——.— ..—— || - -^^,V.t>. '.J..-,,.. ·〜，，— »! MM·<»__丨_·,,, «. I, . ... 五、發明説明A 9.) 器2之方法步驟間，也就是在圖四之方法步驟b )及c ) 間’設有第三流體容器5。此第三容器5在所示之實施例 中’是一無卡匣之容器，在圖中也以符號圖示表示出，基 板1被導引在此容器壁面上之導軌上，並被固持。 在方法步驟b )中，基板被例如熱磷酸（以“ hotphos，， 標示處理。在方法步驟c )所標示之“ hot/cold-QDR ”表 示在快速洩液體時以熱或冷的清洗液體加以清洗，此在例 如DE 196 16 402 A中有所描述。 第三容器5的功用，藉快速之充填及放洩，也就是不 籍溢>虎方法’將基板以熱及/或冷的清洗及/或淨化流體加以 淨化及/或清洗。 第三容器5主要的用途因而是作為清洗盒，此容器材 料最好也如此之選擇，以能抵抗熱的清洗或處理流體。 以上藉較偏好之實施例說明了本發明，專業人士可做 出許多不背離此發明構想之變化及設計。雖然本發明方法 是以8吋或200厘束晶圓加以說明，也可優良的運用於300 厘束晶圓上，因為在如此大的晶圓上，要獲致均勻的處理 更是困難，且因為流體容器較大’如何節省處理流體更為 重要。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X三97公釐） ；---”---：.— -装^------.訂-------涞 (請先閲讀背面之注意事項再-¾寫本頁)

Claims (1)

1. ,,—…- ,,—…- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 篇5 鍾 一 ' :-一 __ D8 __ ―^；------- 六、申請專利範圍第87114453號專剎奮申請專利襄圍修正太 1· 一種處理基板之方法，基板在包含處理流體之容器内， 被至少一設置在容器内壁面上之導軌，導引並固持，而 處理流體是從下導入，並經容器邊緣流出’特徵為如下 之方法步驟： a) 將基板置入空的容器内， b) 將第一處理流體從下導入流體容器，並充滿之， c) 藉從流體容器下部導入第二處理流體，以將第一處 理流體從流體容器中排出。 2. 根據申請專利範圍第1項所述之方法，其中在第二處理 流體被導入以排除第一處理流體之前，第一處理流體在 流體容器内停留一預定之時間。 ......................' 3. 根據申請專利範圍第1項所述之方法，其中基板由第二 流體容器中舉出。 4. 根據申請專利範圍第3項所述之方法，其中在將基板從 第二流體容器舉出之時’用以改進脫乾過程之流體，依 馬拉哥尼原理’被導入第二處理流體表面。 5. 根據申請專利範圍第1項所述之方法，其中方法步驟乱 )，b )及c )至少重複·•次。 6. 根據申請專利範圍第5 g所述之方法，其中第二處理流 體在重複方法步驟a) ’ b)及c)前，經一在容器底部 之流出開口排出。 7. 根據申請專利範圍第5項所述之方法，其中方法步驟a )’b)及c)是以不同之處理流體重複為之。 8. 根據申請專利範圍第1項所述之方法，其中第二處理流 本紙張炫適用中國CNS) A4· (21Qx297公羡） - -- -13- (諳先H讀背面之注意事項再填寫本莧) k. ..t. is 8811^5_____ 六、申請專利範圍 體被導入之量，是容器體積之倍數。 9.根據申請專利範圍第1項所述之方法，其中第二處理流 體是清洗流體。 10. 根據申請專利範圍第1項所述之方法，其中基板在被置 入容器前，至少在另一容器中被處理過。 11. 根據申請專利範圍第10項所述之方法，其中此另外容 器是設計為要接收包含基板之卡匣。 12. 根據申請專利範圍第10項所述之方法，其中另外的容 器是由可抵抗侵蝕性化學物，特別是熱磷酸或氫氟酸之 材料組成。 13. 根據申請專利範圍第1項所述之方法，其中被處理之基 板是半導體晶圓，第一處理流體是稀釋之氫氟酸或由氨 酸5過氧化氳及水組成之混合物。 (請先閎讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝. ::訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度逋用中國國家檩準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） -14-