TW409305B - Control of gas content process liquids for improved megasonic cleaning of semiconductor wafers and microelectronics substrates - Google Patents

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經濟部中央樣準局貝工消费合作社印裝 A7 B7 五、發明説明（i ) 發明背景 發明領域 本發明通常與丰導體晶圓及微電子基材的音波清潔操作 有關，且更特別是，與巨音波清潔應用中的晶圓清潔溶液 之受控氣化（gasification)有關。 背景描述 在起過積體電路（1C)晶片（chip)製造中的很多處理步驟之 後，將來自半導體晶圓（wafer)表面的粒子及其它污染物加 以去除是必要的。在一種傳統式清潔裝置中，經過一項處 理步驟之後，經由容器内之一固定架，藉由裝載許多晶圓 來清潔半導體晶圓，而該容器中則供應能夠有效浸泡並清 潔晶圓表面之數量的去離子水和反應性清潔液體。反應性 清潔液體可被導入以液體或氣體形態呈現的清潔複合物中 。在清潔之後’將晶圓烘乾，諸如：利用高速旋轉，或者 利用異丙醇（iS〇pr〇pyl alcoh〇1)來排除表面水，進而將晶圓儲 存在潔淨環境中，直到要進行進一步處理為止。 已知與引發清潔容器液體的快速攪拌有關的用來增進清 潔方法的各種技術包括：例如，使遍及清潔容器液體的惰 性氣體（例如：氮氣）起泡、使用清潔容器中的磁性揽動器 、使用指向著加工液體中之晶圓的聲能（sonic energy)、以及 這些技術的各種組合。 已知用來去除來自這種濕式清潔方法中之晶圓表面粒子 的能力與很多因素有關，諸如：製程溫度，晶圓預處理及 疏水性（hydrophobicity)程度，清潔溶液之化學複合物，以及 -4 - 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) A4規格（210X29?公釐） ---：-----装一—^---訂------冰 (請先閲讀背面之注項再填寫本頁) _ 經濟部中夬標隼局員工消費合作社印製 4〇93〇5 a7 _B7 五、發明说明（2 ) 諸如聲能功率強度（如果使用的話）的攪拌參數a 針對晶圓之一普及的濕式清潔方法是所謂的「RCA清潔方 法」。傳統式RCA清潔方法包括：水 '濃縮的過氧化氫 (H2〇2)、與濃縮的風氣化铵（amm〇nium hydroxide，NH4OH)之 體積比是5 :1 :1的第一種清潔溶液（針對SC- 1清潔法）；以及 水、濃縮的過氣化虱田2〇2)、與濃縮的鹽酸（hydrochloric acid，HC1)之體積比是5 : 1 : 1的第二種清潔溶液（針對SC- 2清 潔法）。RCA清潔方法包含下列步驟：SC_ !清潔法，接著是 用水洗滌，接著是SC- 2清潔法’接著是用水洗滌，接著是 最後的用水洗確'(通常在一分離永槽中），然後再加以烘乾 。在巨音波換能器（transducers)被廣泛使用之前就引入RCA 清潔方法，因而清潔操作會依賴供清潔用的高化學物濃度 。自那時起，吾人就已經瞭解到：藉著在sc_丨清潔法中增 加巨音波，即使利用降低的化學物濃度，並利用也會降低 被触刻梦之標稱量的較低製程溫度，也都能夠完成粒子的 去除。Ergo(爾哥），是一種較便宜但執行清潔功能卻更好的 化學物。此外，諸如過氧化氫的某些化學物，在本質上是 比去離子水更容易遭受污染的，因而已經進一步激發工業 界要 >王意在晶圓潔淨槽中的稀釋化學s將諸如氨氣的反應 性氣體直接注入清潔溶液中而準備—種稀釋sc_〗清潔溶液 ’已經被提議作為-種用來製作稀釋超淨槽的方法。故而 ，在砂工業界方自，尤其在構築濃化學槽纟面，通常並不 會實行反應性氣體注入法。 清m中的主要成H可作為清潔劑的—種媒介 ^氏張尺度_國國家標準（CNS ) A4f格㈤--— -- I... : i—11—. —, :. II1 i t · i 訂—·~ ^ (請先閱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 409305 A7 -~~_______B7_ 五、發明説明（' 之用。過氧化氫用來將晶圓表面上的所有殘餘有機污染物 加以氧化，該，亏染物是因為光敏抗蚀劑（ph〇t〇resist)的去除 不完全’以及因為空中傳播物質和物理處理而存在的。在 去除諸如：鎘、鈷、銅、汞、鎳、以及銀之重金屬方面’ 氨是挺有效的，其方法是利用這些物種來形成氨錯合物 (amino complexes)。而HC1(鹽酸）則對去除紹，鐵，鐵及輕 鹼離子並且對·防止溶液之置換再電鍍（displacement 是挺有效的。 RC A清潔操作通常也是在涉及聲能和惰性（非反應性）氣體 起泡技術之快速攪拌的諸多條件下加以實行的。例如，已 經將一種超音波換能器安裝在清潔容器之石英壁的外側上 ，聲能則會穿過該壁和rCA清潔法溶液而到晶圓處。特別 是’聲能會增進在清潔溶液本身中的氣泡形成^或者，當 作在RCA清潔方法中所遭遇的諸多條件下之一惰性（非反應 性）氣體的氮氣已經從一外部來源加以供應，並且經由包含 在清潔容器中的蝕刻劑加以起泡，以便提供一種分開的攪 拌形式。為了這種應用’ 「惰性」氣體是指一種不會與在 諸多清潔條件下正在被清潔的晶圓材料起反應的氣體。能 夠將相同氣體歸類為反應性或惰性氣體，端視特定材料及 清潔條件而定。 在本發明之前，只能以一種有限方式來瞭解氣體對晶圓 之濕式清潔方法的影響。 通常’有幾種氣體會溶解在RCA清潔方法之潔淨槽中。譬 如說’ SC-1槽會溶解：來自被分解過氧化氫的氧氣，以及 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2S0X297公董}

.I _ . . 訂 1 ^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁J 經濟部中央樣準局負工消费合作社"裝 409305 A7 _ B7 五、發明_74) — 在去離子（deionixed，簡稱DI)水中的任何其它氣體。在稀釋 SC-1槽中’ DI水的氣體含量會支配槽中的總氣體濃度。將 溶解在溶液中的每一種氣體含量增加到：由溶解在溶液中 的每一種氣體含量所決定的總氣體飽和度。譬如說，若水 與空氣處於平衡，且若空氣只是由79%的氮與21%的氧所組 成；則在水中的（總）氣體飽和度應該是100%，而氧應該是 在飽和值的21 %處且氮應該是在飽和值的79%處。碰巧的 是：氧在水中的可溶性比氮還多出大約二倍，使得己溶解 亂的摩爾漢度（mo〖ar concentrati〇n)大約只有氧的二倍而已 。溫度和壓力也會影響到能夠溶解在溶液中的氣體含量。 較高的溫度或較低的施壓會降低能夠溶解的氣體含量；於 是，將氣體飽和水加熱，就會造成有些已溶解氣體經由氣 泡而排出。 兩項經驗性觀察已經指出：一種因晶圓清潔溶液中含有 太多氣體而引起的可能危險。第一，形成在熱去離子水中 的氣泡（導因於溫度激勵飽和）易於造成矽表面t的缺陷 (defects)。第二，已經觀察出：去離子水中有氧氣存在會 造成表面蝕刻以及隨後的氫氣終結之矽表面變粗糙。那就 是，已經觀冑出1氣對氳氣終結切表面而言是反應性 的，雖然它對正在被清潔的氧化物晶圓表面而言是情性的 。無論如何，這兩個問題已經導致除氣化器 使用於某項晶圓處理中之去離子水，而該處理不是在諸備 階段（疋即去離子水被儲存、處理，並且最後使用在晶圓 清潔之處）就是在使用之處所（亦即在清潔容器本身中卜 本紙法尺度適财準（CNS ) A4規格（21^^· i j -- m *n· In m n^— ^^^1 m tuf (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 409305 A7 -——----ϋ 五、發明説明（） 5 然而，發生-種相反的問題是：用來將去離子水「除氣 」的诸多万法並非選擇性的，它們不但會除去水中的氧， 耗ί任何氮氣含量。以這種方式所遭遇的氮氣耗盡 問題可能是蠻顯著的。在這種情形下，將該液體視為「已

真空除氣」，纟中總氣體含量只是構成一小部份的完全飽 和而已D 然而’·在使mcA清潔方法複合物中，已經偶然地 ^免了 &㈣題’ m複合物具有針對過氧化氫及氣之相當 :的π m農度’使得：由於因分解過氧化氫而產生氧 氣（〇2)，以及針對SC- 1清潔法，由於因氫氧化銨（氨的含 水形態）之揮發性而釋出氨氣（NH3)，故而在本質上可得到 κ貝上的氣體含量β因為這種相當高的清潔液體濃度，該 液會在清潔操作期間產生氣體；所以，以上特別提及的 與使用已除氣水有關聯之缺點大部份被其它來自清潔複合 物之產生氣體成份的氣體可得性所掩飾。 然而’最近吾人對使用比H2〇/H2〇2/NH4〇H為5 : 1 : 1之傳 統式「RCA清潔法」還要更稀釋的清潔複合物漸感興趣。 「稀釋化學」雖然提供了大幅降低化學物需求及消耗量的 優點，但是對晶圓而言是不夠積極的。然而，因為少數缺 陷被去除’並且甚至於有時候會增加缺陷；所以，「稀釋 化學」清潔操作可能會失敗。在本發明之前，與稀釋晶圓 清潔化學有關聯的這些失敗來源都尚未被解決。在對溶解 在加工液體中的諸多氣體之含量和識別的控制方面，在藉 由氣體含量管理來達到製程最佳化時的諸多先前嘗試都尚 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4坑格（210X297公釐） f請先閑讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝卜 -.1T· M濟部中央標準局員工消費合作社印製 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 _409305 ^ 五 '發明説明^ ) ~ — ' -一 6 / 未成功。實際上，在本發明之前，只有氧含量的控制已經加 以研究。 發明概要 因此，本發明之一目的是提供一種在較低的音波功率位 準，較低的溫度，以及更低的化學物濃度時之微電予元件 的有效清潔操作。 根據本發明，提供有一種藉由建立清潔溶液中的氣體濃 度位準來控制微電子元件的巨音波輔助清潔操作之有效性 的方法；藉此，在既定製程溫度時，因氣體而使該清潔溶 液只是達到部份飽和而已。在一較佳實施例中，藉由管理 清潔溶液之水成份中的氣體含量，將清潔溶液之氣體濃度 位準當作一體加以控制。 在一實施例中’一種被提供用來控制微電子元件的巨音 波輔助清潔操作之有效性的方法包括：用來提供清潔溶液 中之氣體濃度位準的步驟；藉此，在製程溫度時，因氣體 而使該各液達到部份飽和。最好的，部份飽和是在飽和值 的大約60%到大約98%之間的範圍内。為了這種應用，如 果在溶液上方純粹是該氣體的話，氣體濃度位準（即：飽 和度）是：在溶液中的每一種已溶解氣體之相對於平衡（或 氣體飽和）濃度的相對濃度之總和。吾人假設：受人闕心 的諸多氣體都不會相互作用，因此它們對”飽和"之物理性 質的影響都是相加性的。這種假設是以理想氣體定律 (Ideal Gas Law)為根據，它適用在清潔晶圓中所遭遇的正 常製程溫度和壓力。 -9- 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) A4規格（210X297公瘦） --------_| (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A 7 bi409305 五、發明説明（7) 在儲備階段，或者最好是在使用之際就能夠控制氣體濃 度。在後者的情形中，提供有兩個供水輸入，其中—個是 真空除氣水，而另一個則是源自原始氣化水源或再氣化水 (re-gasified water)的氣體飽和水。然後依照一種適當比例 ’藉著將來自除氣和加氣兩個來源的水加以混合而獲得用 於所需氣體濃度之晶圓清潔操作中的加工用水。 本發明使用非反應性氣體，以及在諸如用於清潔溶液中 的去離子水之清潔液體中的氣體濃度控制，以便改善清潔 效率。 本發明使得在較低的巨音波功率位準、低溫度及低化學 物濃度時的有效晶圓清潔操作變成可能；藉此，當該清潔 方法更加經濟適用之時’將對晶圓的可能損壞減到最少。 圖式簡單說明 參考附圖’根據以下本發明之一較佳實施例的闡述，就 會徹底瞭解前述者以及其它目的，觀點及優點，其中： 附圖是一種具有用來控制晶圓清潔溶液的氣體含量之裝 置的晶圓清潔系統之一方塊圖。 本發明之較佳實施例的闡述 本發明是以提供使用非反應性氣體之晶圓清潔溶液的受 控氣化模式為根據。目前研究者已經發現：在對半導體晶 圓所執行之巨音波濕式清潔操作中的諸多失敗之一來源， 是與製作清潔溶液中的使用真空除氣水相關的。而且，目 前研究者已經確定的是：不但太多的氣體，而且太少的氣 體i解在清潔複合物之水成份中都是有害的。在，，稀釋化 -10- 本紙伕尺度適用^國國家標準TcNS )八4規格（2I〇X 297公釐--- I — 111— 批衣 I —訂 n r 紙 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 409S0 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作衽印製 五、發明説明（） 8 9清形中，對水施以真2除氣被目前研究者認為是會 導致失敗，此乃因為：本自任何清潔液體成份之非常低含 直的可用氣體，而該液體成份會在清潔反應期間釋出氣體 。結果，很重要的是：如果只是因為不同氣體就有不同溶 解度而導致不同溫度相依性的話，那麼在水中所獲得之（ 諸多）氣體的辨識就變得挺重要的.。此外，已溶解氣體的 選擇也會影響到其它方式的清潔操作。 為了達到卓越的晶.圓清潔效力（e^cacy)，已經發現到： 育b釣藉著將總氣體濃度保持雖接近但仍低於製程溫度時之 清潔溶液中的飽和位準，並且將具有相對高溶解度的非反 應性氣體使用在清潔溶液中來達到這個目的。最好是，在 既定溫度和壓力條件下，在清潔溶液中所建立的部份氣體 飽和位準是在冗全（100% )飽和值的大約6〇%到大約98%之 間的範圍内。此方法的主要優點是：能夠獲得在較低的巨 晋波功率位準、較低的溫度、以及更低的化學物濃度時的 有效清潔操作’因此’在使該清潔方法更經濟之時，可將 晶圓的可能損壞減到最少。 附圖是一種巨音波晶圓清潔系統100之一方塊圖，能夠 將晶圓清潔溶液之受控氣化模式的具有創意之技術應用到 該系統。去離子（D.I.)水供水設備101指示晶圓清潔溶液的 水源。該水源並未加以除氧化。將從供水設備1 〇 1所汲取 的水引導經過一種真空除氣化器102。該真空除氣化器可 也疋一種薄膜裝置（membrane apparatus)或一種塔式真空腔 ’這雨種裝置都是被設計用來去除溶解在輸入供水中的氣 -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2】0X297公釐） (請先開讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝- 訂 經濟部中央樣準局貝工消费合作社印製 409305 Α7 Β7 五、發明説明（） 9 ' 體。然後將已除氣水引導到氣化器103，一般說來，它是 一種薄膜裝置，在其中：將所需已溶解氣體（例如：氮氣） 重新加入水中，使得已溶解氣體接近飽和。使用兩個流量 控制器104和105或者其它諸如雙向控制器混合閥ι〇6的比例 计算閥（metering valves)。然後，以一種對應於饋送到具有 巨音波設備之晶圓清潔容器1〇7之水的所需已溶解氣體濃 度位準的比例來將已除氣水和氣體飽和水之水流重新混合 。譬如說’若真空除氣水中的氣體含量是飽和值的5 %且 離開氣化器103之再氣化水中的氣體含量是飽和值的95〇/〇 ，則藉由：分別按照一種20% / 80%的混合比，將已除氣 水和再氣化水加以混合來形成一種混合物，因而會產生一 種具有飽和值之77%的氣體含量的混合水流。在線流體管 線中的分支點108允許已除氣水在流量控制器1〇4開啟時繞 過氣化器103。 吾人發現使用巨音波功率和「稀釋化學」去除來自測試 晶圓之粒子的有效性是：與總氣體量以及在供應去離子水 中的相對氣體飽和度有極強的相依關係。在使用之際，當 對去離子水施以真空除氣時，吾人發現：粒子去除效率（ 來自標準化測試晶.圓）從正常的97%減少到大約50% ^即使 藉由增加溫度、加工時間、或巨音波功率位準，也都不能 使關於已除氣系統的效率回升到正常值。明顯地，實質已 溶解氣體濃度對有效的巨音波輔助清潔操作而言是必要的 〇 一種在矽工業中用來判斷清潔系統之效力的公用測試準 -12· 本紙張尺用十國國家標ί ( CNS ) A4規格（210X29744 ) ~ - I I I —, I I 訂— —. I I — 咏 (請先聞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 409305 at B7 五、發明説明（） 1〇/ 則是：清潔先前已經刻意受氮化矽粒子污染的晶圓。正常 的程序是：在清潔之前和之後，使用諸如TENCOR 62〇〇型 工具之商場上現有的儀器來計數這些粒子的數目。然後， 可以由去除效率（RE% )來量出清潔之「良好度」，該去除 效率被定義為：被去除粒子數除以初始就存在測試晶圓上 的粒子總數。去除來自SC_ I潔淨槽中之矽晶圓的粒子（即 .缺陷）之能力將取決於諸多製程參數，諸如：溫度、化 學物濃度、晶圓的浸泡時間。通常，雖然潔淨槽愈活躍（ 在較高的溫度時，及/或具有產生一 PH值的化學複合物） ’則RE%就愈高；但是其代價是晶圓粗缝度會增加。清潔 效率在本質上也會和清潔工具的設計有關，其中傳到潔淨 槽的可遞送巨音波功率是最重要的。 在本發明中，通常使用其它非反應性氣體以及具有氣體 濃度控制已經被發現是：用來增強清潔效率。”非反應性 氣體"此一名詞是指：在典型的清潔條件下，一種不會與 正在被清潔之材料起反應的氣體。於是，可能將相同的氣 體材料歸類為反應性或非反應性，端視其使用環境而定D 例如，當與氫氣終結之矽表面接觸時，氧氣是反應性氣體 :但是，當與大部份的氧化物表面接觸時，它就被歸類為 非反應性氣體。 諸多有用旳非反應性氣體包括：氮、氬、氪與氤、二氧 化碳與氧化亞氮（nitrous oxide)〔當溫和酸性ph值與某些氧 化活度（oxidative activity)皆不成問題時〕、輕碳氫化合物（例 如.CH4、C^He)、輕全 #1 化碳虱化合物（perflourinated -13- 本紙乐尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） — I— I I 裝— I I __ —訂 I i I ―― I I ^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局—工消費合作社印裝 409305 Α7 Β7 五、發明説明（u) 11’ hydrocarbons)〔例如：CF4〕、輕乙醚（light ethers)〔例如： CH3OCH3〕、以及輕氟化乙醚。 在一種諸如實行本發明中所遭遇之音波化（sonicated)溶 液中’各種已溶解氣體的清潔效率，端視下列幾項因素而 定： (i) 氣泡隨著每個音波周期而產生或成長； (H)已產生之氣泡的數目和大小；以及 (ii) 在液體/氣體之瞬變表面處，表面張力降低及/或 PH值改變之可能顯著的局部效應。 氣泡的形成（利用通稱為空化作用（cavitati〇n)和精飽擴散 (rectified diffusion)兩種方法）是受在液體中之音波感應的 周期性壓力改變所支配當局部壓力下降低於流體靜壓 (hydrostatic)時，氣體溶解度會隨著下降。若存在有晶核形 成位置（nucleating site)，例如：小粒子，則局部過飽和現 象將會因形成氣泡而減輕，而在音波周期的第二半周期間 ，該氣泡可能部份或全部地被液體所重新吸收。因此，形 成氣泡的可能性，端视巨音波設備所產生之壓力變動的振 幅而定’因而端視巨音波功率而定。雖然如此，更重要的 是，氣泡形成端視決定所謂的空化作用和精餾擴散臨限值 之液體性質而定。關於此事，有關的液體性質包括： (i) 已溶解氣體的相對飽和度（遠低於飽和度，很難形成 氣泡；而那些已形成的氣泡則會更活躍地陷落，因而更有 可能造成損壞）； (ii) 氣體的絕對溶解度（低溶解度，即使接近飽和，也會 -14 - 本紙伕尺度適用中國國家標準（CNS ) 210)<297公釐) --- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝. 訂 經濟部中央榡準局員工消費合作杜印製 409305 A7 ---------- B7 五、發明説明（） 產生很少的氣泡，此乃因為可用的氣體體積很小；#已溶 解氣體更可溶解時，在逐出相斜大粒子方面可能挺重要的 氣泡大小也可能會較大些）； (III) 溫度（較高溫度，較容易形成氣泡）； (IV) 表面張力（較咼表面張力，較容易形成氣泡"以及 (V) 固態污染物（清潔劑溶液，較難形成氣泡，注意：使 用在晶圓清潔操作中的溶液，—般說來都會經歷顯微精餾 處理（microfiltration) V。 藉由使用更高的巨音波功率，能夠將氣體飽和度與溶解 度的不足加以補償到某種程度a然而，根據關於超音波清 潔操作的經驗，當超出某功率極限時，對晶圓表面的損壞 就會開始發生。就此而論，值得注意的是，由目前研究者 建立的理論是：已溶解氣體複合物與以聲納發光 (sonolumine-scence)〔它是由被相信會損壞晶圓表面之相同 玄腔1¾落機構（cavity c〇uapSe mechanism)所產生的〕形態呈 現所釋出的能量有關；因此，有可能會影響到針對一既定 系統之巨音波功率的可允許極限a 在使用高度可溶氣體時的另一項考慮是：在氣泡界面處 之媒介物理性質的局部變動。譬如說，當氣泡正在被重新 吸收時’諸如：氨和二甲基乙酿（dimethyl ether)的溶質 (solutes)會造成表面張力之局部性大幅下降。這被認為是 有助於逐出粒子。相似的效應可能對諸如：C02(二氧化碳 )和N2〇(氧化亞氮）兩種氣體蠻顯著的’該等氣體的可溶性 雖不及氨和二甲基乙醚，但其可溶性遠比氧氣和氮氣還多 -15- 本紙張度適用中國國家樣準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝.

、1T 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 409305 五、發明説明（） 13； 。也能夠藉由驗性裔网 ^ 孔阮（虱、甲胺（methylamine)等）和酸性 =體(C。2等）的使用來調整清潔溶液的職U經濟和 '◊里&上述的大多數氣體最好都被使用在一種封閉 乎她系統中；冑糸統會將和周圍環境的接觸減到 最乂因而谷5午大多數氣體的再循環操作（recycling);然 必要時不蛣要循環操作就能夠使用和惰性氣體 (例如：氬氣）。 氣化模式能夠在整-體#水系統上或在使用之際加以執行 °後—方法可提供以下優,點：當使用來自公用供水系統之 ’”屯化水時，針對諸多不同的方法或製程步驟而使用諸多不 同軋體或在諸多不同濃度時的相同氣體。為了保證具有最 小缺陷產生的最佳巨音波清潔操作，就必須控制溶解在水 中或m你溶液中的氣體含量。特別是，在製程溫度時（或 以下）’氣體濃度應該要使得該溶液不會變成飽和。 由於對大多數非反應性氣體而言，一些簡單的線上溶解 度監控方法都不能利用；故而一種用來將氣體濃度保持在 正確範圍内的簡易方法是：將來自兩個供水來源的水加以 混合。其中一條供水線送出真空除氣水，而另一條供水線 則运出氣體飽和水。在使用之際’將兩種供水加以混合。 由於對水除氣所需的設備比使水達到氣體飽和所需的設備 還更複雜，故而一種較佳的程序是：對中央供水設備施以 真空除氣，並且在使用之際’使某些數量的已除氣水達到 氧體飽和。然後’在使用之際，可依照任何比例，將兩種 供水加以混合’以便產生在兩個數值之間的氣體濃度。 -16- 本紙承尺度通用中囷國家標準（CMS ) A4規格（210X 297公釐） ---------裝！ (諳先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 丁 丨故 經濟部中央標牟局員工消費合作社印製 409305 A7 ______ B7 五、發明説明（

I 用來製作具有所需已溶解氣體含量的水之另一種模式： 不是部份除氣化就是真空除氣化，接著是受控再氣化模式 。當連續監控氣體濃度挺容易時，這可能就是選擇的方法 ，例如··對於諸如C〇2和氧氣的氣體而言。 藉由參考下列的非限定實例，就會更加瞭解本發明。 諸多實驗都是在一種由CFM科技公司（CFM Technologies, Inc.)所製作的「封閉式」容器晶圓清潔工具中加以實行的 ’其中：潔淨槽曝露於周圍環境中的部份可予忽略^依照 在下面之表1中所指示的混合比，利用：濃過氧化氫，濃 氫氧化按’以及去離子（DI)水來準備π]潔淨槽。在混合 之4 ’去離子水首先通過—種由戈爾關係企業公司（w丄. Gore & Associates, Inc.)所製作的除氣化器。除氣化器基本 上是一種可透氣薄膜，它會隔離該DI水與一施加真空或 一在大約1個大氣壓力下的氮氣環境（atmosphere)。關於施 加真2 ’在DI水中的已溶解氣體含量被估計有大約飽和 值的50% ;而當除氣化器換成是施加氮氣環境時，則其飽 和值為100%。 SC-1清潔法，接著是DI水洗滌以及烘乾步驟，在針對這 些研究所引導的所有實驗行程（experimental runs)中，將sc_ 1潔淨槽中之諸晶圓的浸泡時間都保持固定。將來自除氣 化器之諸多SC-1製程參數和估計飽和度，連同來自測試晶 圓之氮化矽粒子的RE%加以表列。諸多RE〇/。數值的表列範 圍顯示：就針對該測試所進行的幾個實驗行程下所觀察到 -17- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > A4規格（210X 297公釐） 私衣1T------.V {請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 409〇05 A7 B7 經濟部中央榇準局貝工消费合作社印製 五、發明説明（） 15 的諸多結果之範圍。 表1 MM呈度Cc) &0/ί^Ο2/Γ^0ΗΓ體猜比)氣體Ο飽和值)圭陰效率(RE°/〇) 1 45 40 ： 2 ： 1 50 70-94 2 45 40 ： 2 ： 1 100 99+ 3 65 40 : 2 ： 1 50 85-98 4 65 40 ： 2 ： 1 100 99+ 5 22 80 : 3 ： 2 100 98 6 23 240 ：3 ： 1 100 98 藉由比較測試1的RE%和測試2的RE%，就能夠看出：當 在巨音波清潔方法中並沒有足夠的已溶解氣體時，就會嚴 重地阻礙去除缺陷的能力。測試3和4進一步證實這項結 果’其中：藉著使用較高的清潔操作溫度來應用—種更加 積極的化學清潔法。比較上，具有像測試2中那樣足夠的 已〉谷解氣體之「不夠積極的j (less aggressive)化學清潔法 ，其執行績效是優於使用一種「更加積極的」（m〇re aggressive)化學清潔法的測試3。測試5和6顯示：當已溶 解氣體之位準足夠應付巨音波清潔方法時，即使當清潔溶 液溫度被顯著地降低且化學物濃度被大大地稀釋時，也仍 然说夠將清潔效率保持在可接受的位準。 雖然本發明的上㉛實例都集中於稀釋含水的清潔溶液上 ’其中焦點是在當作主要溶液成份之去離子水的處理上； 可是應孩瞭解的是，當水不是主要成份時，也可以應用相 似勺考慮' ’例如.氟化氫-甘油（HF-glyCer〇l)，硫酸·過氧 -18 - 本紙張尺度適用觸家——--— I— I I I I I 1 I 訂^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 409305 A7 B7 五、發明説明（16) 化物混合物。 雖然先前的討論多半是集中於矽晶圓的清潔操作，但是 本發明的有用性並不受限於這項特定應用。其中必須清潔 精话、零件的許多其它製造領域（sectors)，例如：電荷接合 裝置、液晶顯示器、光學與光電元件等都同樣與粒子去除 及清潔化學有關。 雖然本發明已經依據較佳實施例加以描述，但是熟習於

此技藝者將會察覺到：在所附申請專利範圍的精神和^圍 内’藉由修改而能夠實行本發明D ---------裝I.-----訂------Μ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標隼局貝工消费合作社印製 -19- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS.) A4規格（210X297公釐）

Claims (1)

1. 40930c ii ____D8 六、申請專利範固 1 - 一種用以控制微電子元件的巨音波輔助清潔之 的方法，包括以下步驟： 致性 提供一包含氣體的清潔溶液； 於一製程溫度時，清潔在該清潔溶液中之一基特 中在該製程溫度時，因該氣體而使該清潔溶 ，其 份飽和。 k到部 2 .如申請專利範圍第1項之方法，其中該部份飽和是 飽和值的60%到98%之間的範圍内。 &在 3 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中該清潔溶液包括 水；並且在晶圓清潔操作之前，藉由改變在該水中的 氣體濃度來控制在該清潔溶液中的氣體濃度。 4 .如申請專利範圍第3項之方法，其中該氣體濃度之控 制方法包括以下步騾： 對從供水設備中所獲得的永施以真空除氣； 在B曰圓清潔操作之前，以適量的量，將氣體加回到該 真空除氣水中’以便實現該部份飽和。 5 .如申請專利範圍第3項之方法，其中該氣體濃度之控 制方法包括：在晶圓清潔操作之前，提供第一和第二 供水輸入’其中該第一供水輸入包括一真空除氣水之 來源，而泫罘二供水輸入則包括一至少是部份氣體飽 和水之來源，該方法還包括依照一比例將來自該第一 和第一兩個供水輸入的水加以混合的步驟，而該比例 則有效獲得：在該製程溫度時，使用在該清潔溶液中 之具有該氣體濃度位準的水。 _ -20- 本紙法尺度適用中困國家揉準（CNS ) A4規格（2ί〇χ297公兼) ~ — f _先間靖背面之注意事If再填本頁j ------¾. -訂· 經濟部中央揉隼局負工消費合作社印策 40930^ as Λ B8 C8 D8 六、申請專利範圍 6 .如申請專利範圍第5項之方法，其中從該第二供水單 元中所獲得的該氣體飽和水包括：遭受有效增加氣體 含量之再氣化模式之該真空除氣水的一部份。 7 .如申請專利範圍第1項之方法，其中該清潔溶液包括 :體積比分別為i〇 : 1 : 1到1,000 : 2 : 1的去離子 Η20/Η202/ΝΗ40Η。 8 .如申請專利範圍第1項之方法，其中該清潔溶液包括 :體積比分別為10 : 0 : 1到1,000 : 1 : 1的去離子 H20/H202/HC1。 9 .如申請專利範園第1項之方法，其中該基材包括半導 體晶圓。 裝 , 二呑 ·'I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本買) 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 -21 - 本紙珉尺度適用中國國家榇準（CNS ) A4規格（210X297公釐）