TW478975B - Temperature controlled degassification of deionized water for megasonic cleaning of semiconductor wafers - Google Patents

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TW478975B TW089110057A TW89110057A TW478975B TW 478975 B TW478975 B TW 478975B TW 089110057 A TW089110057 A TW 089110057A TW 89110057 A TW89110057 A TW 89110057A TW 478975 B TW478975 B TW 478975B
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Stephan Kudelka
David Rath
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Infineon Technologies Corp
Ibm
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Description

478975 A7 _______ B7 五、發明說明（，） 發明背景· 、 本專利申請案係與一起提出申請的美國專利申請案第 ◦ 9 / 3 1 8 , 1 5 6 號（S i m e n s 9 8 E 9 0 9 3 B - S · K u d e 1 k a a n d D . L . Rath)有關，該申請案和本申請案有共同的申請人以及共 同的發明人而其標題爲「用於兆聲淸洗半導體晶圓之去 離子水的溫度控制氣化法（Temperature Controlled Gassfication of Deionized water for Megasonic Cleaning of Semiconductor Wafers)」。 發明領域 本發明係有關一種包含方法和裝置配置的系統，用於兆 聲波淸洗半導體晶圓之去離子水的溫度控制除氣法且更 特別的是有關一種系統係在選擇性隹提高的淸洗溫度和 選擇性地隨從淸洗壓力下用來準備其內溶解了實質上呈 1 0 0%飽和濃度之非反應性淸洗強化氣體的去離子水以淸 洗半導體例如矽晶圓。 如同此中用到的，「非反應性」淸洗強化氣體指的是任 何可溶解於去離子水以便在不致與任何出現於該-水或是該 半導體晶圓內或上的組成發生反應（對化學反應呈惰性） 下強化對來自半導體4圓之污染物例如粒子之淸洗作用· 的氣體物質。同時，如同此中用到的，「半導體晶圓」指 的是任何例如电砂構成的微電子兀件、基板、晶片之類， 用來提供一種受制於污染粒子之去除和淸洗用化學程序 的積體電路或,其他相關電路結構。 相關技術說明 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 _-------訂--------線_#----------------------- 478975 A7 _ B7 五、發明說明（> ) 於例如由矽構成的晶圓基板或晶片上微電子元件之類的 製程中爲了形成一個積體電路（I c)等，而依選擇性的順序 澱積了各種金屬層和絕緣層。爲了於可取用的基板面積 內使元件組件有最大的積體形式以便在相同的面積內套 用更多的組件，而應用了更高的I C微型化技術。對目前 例如在次微米（一微米亦即1，000毫微米或10,000埃以 下的）尺度下的超大型積體電路而言，吾人需要已減小的 節距尺度以便使各組件構成更稠密的封裝。 一種用於半導體晶圓之I C製造的溼式化學方法關心的 是淸洗晶圓以便從其表面去除污染粒子。這可以藉由將 該晶圓浸含於熱離子水的淸洗浴內以接受像藉由將例如 氮氣的非反應性淸洗強化（氣泡産生用）氣體及/或兆聲波振 動施加其上之類的快速攪動而達成。 對例如矽晶圓的整體淸洗作用而言已使用了一種其中 依序以兩種淸洗作用劑處理晶圓的所謂「RCA淸洗」方 法，這種方法包括：於第一步驟中，使用例如由將過氧化氫 (H 2 0 2 )和氫氧化銨（ΝΗ40Η)加到去離子水內而樣成的鹼性 溶液[亦即所謂S C I (標準淸洗液1 )的溶液]以便去除有機 材料和微粒子污染物以及於第二步驟中，使用例如由將. 過氧化氫和氫氯酸（HC I )加到去離子內而構成的酸性溶液 C亦即所謂· SC2/標準淸洗液2 )的溶液〕以便去除金屬魏 質。每一個處理步驟都是例如在大約7 5 - 8 5 °C下施行大 約1 0 - 20分鐘且隨後進行一個通常使用熱去離子的沖洗 步驟而達成的。通常於最後沖洗步驟之後的乾燥步驟內 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁0 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 — — — — — — — ^ ---— — — — — — I — I---I — — III — — — — — — — — — — — 478975 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（4 ) 對晶圓施行乾燥處理。 特別是對去除微粒子而言，使用的是一種去離子水/過 氧化氫/氫氧化銨以大約5 : 1 : 1的容積比構成的傳統SC I 混合物在大約6 5 °C淸洗晶圓大約1 〇分鐘。所用溶液内SCI 化學物質的高濃度以及高溫導致藉由對晶圓表面以及粒 子施行某種程度的蝕刻而去除了大部分粒子，因此減小了 粒子與晶圓間的黏著力且提高了從晶圓上移除粒子並送 進大量溶液之內的效率。S C I溶液的高P h値也會於晶圓 和粒子上誘導出負電荷，提供了相互的斥力而使鬆開的粒 子不致附著到晶圓表面上。不過，這種傳統的SC I溶液是 昂貴的且對很多用於新近能夠取得元件內的關鍵淸洗步 驟而言是太強烈了。 新近引進晶圓淸洗方法之內的兆聲波輔助技術已引致 吾人以實質上比較不強烈且對例如矽晶圓.表面比較無害 的溶液達成更有效的粒子去除作業。有兆聲波振動輔助 的淸洗溶液通常是一種稀釋的傳統SC I溶液，且取決於吾 人所尋求的效應而將之應用在有廣泛變化的溫-度上。在 這種觀點下使用的標準稀釋SC I溶液是一種由去離子水/ 過氧化氫/氫氧化銨以1大約1 00 : 0 . 9 : 0 . 5的容積比構成的. 混合物，其中98 + %(100/101.4 = 98.6)是去離子水而只有 溶合 的混 有CIms 乎釋 幾稀 爲在 因會 。將 的額 成量 構體 質氣 物的 學解 化溶 性所 庐'內 由其 是故 % ， 4水 1是 約都 大液 除 移 子 粒 化 強 術 技 助 輔 。波 勢聲 優兆 有解 佔了 中全 度完 濃/未 體尙 氣，人 總吾 的前 內目 物 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) Φ---- 訂i •線·φ------------------------ 478975 A7 B7 五、發明說明（4 ) 作業的確貫機構。不過如同以下所指出的，很淸楚的是淸 洗溶液內所溶解的氣體量額對發生有效淸洗亦即粒子移 除作業而言是很重要的。 .以下依習知設計的方式顯示了一些淸洗半導體晶圓用 方法的實例。 於1995年11月7日授予Matthews的美國專利第 5，4 6 4，4 8 0號文件中所揭不的一種方法係於其中擴散有 臭氧（03)之’次-環境或是變冷（1 - 1 5 °C )去離子水的貯槽內 從半導體晶圓去除有機材料例如光阻材料然後再以去離 子水沖洗該晶圓。雖然臭氧在室溫或更高溫度下的去離 子水內具有極小的溶解度，不過吾人已說明了在次-環境 溫度下是充分地可溶以便使該有機材料氧化而形成無法 溶解的氣體。吾人係使用兆聲波轉換器以攪動貯槽內含 有臭氧的去離子水。 對其內的RCA淸洗作業而言，吾人是以去離子水沖洗晶 圓,再以其中擴散有氨氣（NH3)而形成的含臭氧去離子水進 行處理並再次加以沖洗。接下來，以其中擴散有臭氧和氫 氯酸（亦即氯化氫HC I )氣體而形成的SC2溶液，最後再以 去離子水淸洗晶圓。1 於1998年2月3日授予Schellenberger等人的美國 專利第5，7 1 4 ,〗0 3號文件中所揭示的一種方法像將矽晶圓 浸漬於含有氟化氫（HF )的水性淸洗浴內，這會使該晶圓 表面變成疏水性的，並自其上移開晶圓而使淸洗浴表面接 受（或是可替代地移開晶圓而加以乾燥）單獨的氧氣/臭氧 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁ο 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製
-I ϋ ϋ I ϋ ϋ 一口 τ ϋ ϋ ϋ ϋ I ϋ I I ^1 ϋ ^1 ^1 ϋ I I ϋ I ϋ n «ϋ ϋ I ·ϋ I ^1 ϋ n I ϋ I ϋ I 478975 A7 ______ B7 五、發明說明（r ) (〇2/〇3)氣體混合物或是於其上像空氣（亦即氮氣、氧氣、 和一氧化碳）、或是二氧化碳、氦氣、氖氣、氬氣、氪氣、 氣氣、或氡氣之類的化學上非活性承載氣體內的氣態流 體作用。當施加到淸洗浴表面上時，這種氣態流體會降低 液體的表面張力以輔助晶圓的乾燥作用，且當施加到乾燥 的晶圓上時，這種氣態流體會使晶圓表面變成親水性的。 於1996年10月29曰授予Schild等人的美國專利第 5，5 6 9，3 3 0號文件中揭示了 一種對半導體晶圓施行化學 處理的方法，其中依序於相同的容器內以含有氫氟酸的液 體浴使晶圓表面變成疏水性的，然後再含有臭氧的液體浴 使晶圓表面變成親水的，而同時於這種步驟中施加兆聲波 振動，最後再對晶圓進行乾燥。吾人也可以使這個晶圓在 各處理步驟之間接受中間乾燥處理。 於1996年5月28日授予Fujikawa等人的美國專利第 5 , 5 2 0，7 4 4號文件中揭示了 一種於一個氣密式的密閉槽 內處理矽晶圓的方法，其中依序以三種由去離子水構成分 別含有（1 )過氧化氫和氨氣、（2 )氫氟酸、以及（3 )過氧化备 和氢氯酸而經定溫加熱（例如60 °C )的化學浴，且同時在 每一次化學浴處理之^以去離子水的沖洗進行處理。在. 最後的沖洗浴處理之後將由非活性氣體和有機溶劑（例如 氮氣和異丙基醇¥類）構成的蒸氣加到晶圓上以降低留存其 上之去離子水的表面張力以輔助晶圓的乾燥作用，且在已 降低壓力下施行而減小了污染粒子在其上的黏著度。 於1998年9月1日授予Cohen等人的美國專利第5,800， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 #------ — 訂---------線— ------------------------ ^/8975 A7 B7 $、發明說明（& ) 6 2 6號文件（由本發明的發明人提出而讓渡給〗BM (國際商 務機械）公司）中所揭示的一種方法，係在給定處理氣壓下 以一種含有去離子水和氣體的淸洗溶液控制兆聲波輔助 技術淸洗由微電子元件構成之基板的淸洗效率。這是藉 由對水施行真空除氣然後再將例如氮氣之類的氣體加回 其中以便在給定處理溫度下提供一種具有氣體而只呈部 分飽和（例如60 - 9 8%)的淸洗溶液。這種淸洗溶液是一種 分別由大約1 0 : 1 : 1到1 , 〇 〇 〇 : 2 : 1容積比的去離子水/過 氧化氫/氫氧化銨構成的（S C I )溶液或是一種分別由大約 1 〇 : 0 : 1到1 , 0 0 0 : 1 : 1容積比的去離子水/過氧化氫/氫氯 酸構成的（SC2 )溶液。吾人能夠依有效比例混合由已作真 空除氣之去離子水構成的第一部分和由至少呈部分氣體 飽和之去離子水構成的第二部分以便提供在給定處理溫 度下使用而只呈部分氣體飽和的水。 該美國專利第5 , 8 0 0 , 6 2 6號文件指出了較高的溫度或 是較低的施加壓力都能夠減少溶液內所溶解的氣體量額， 以致對呈氣體飽和的水進行加熱會導致某些已溶解的氣 體經由氣泡而排除掉。其中存在有一種危險是晶圓淸洗 溶液內含有太多氣體k夠引致於溫度驅動飽和下的熱去. 離子水內形成氣泡而造成矽表面內的缺陷。同，時，特別是 由於吾人認定f表面上的氧氣是具有反應性的雖然對氧 化物晶圓表面而言它是呈惰性的，故存在於去離子水內的 氧氣能夠使含氫原子-終結的矽表面產生蝕刻和粗糙作 用。因爲這些理由，吾人通常會依已除氣的形式提供去離 —8 — 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 --Φ______________^1#_______________________ 478975 A7 B7 五、發明說明（7 ) 子水，且以具有特定溶解度和溫度簡倂度的特殊氣體使已 除氣的氣體重新氣化而提供在給定處理溫度下使用而只 呈部分氣體飽和的水。而提供只呈部分氣體飽和的水使 吾人能夠在較低的兆聲波功率、較低的溫度、以及低得 多的化學物質濃度下實現基板的淸洗作業，這種只呈部分 氣體飽和之水的準備是受限於只能用在一個給定的處理 溫度。 在此將美國專利第5 , 800，626號文件列爲參考文獻。 很淸楚的是用於對例如由矽構成之半導體晶圓施行兆 聲波淸洗之去離子水內的氣體濃度亦即非反應性淸洗強 化（氣泡產生作用和攪動作用）的氣體濃度，對粒子計數亦 即在淸洗之後殘留下來的污染粒子量額較之淸洗之前出 現其上的原始量額有很強烈的影響。 依這種觀點，對親水性的晶圓而言，例如.在使用標準洗 淸溶液SCI和SC2的例子裡，兆聲波振動的習用施加作業 會要求淸洗浴內含有高濃度的淸洗強化，亦即攪動分派用/ 氣體。另一方面，對疏水性的晶圓而言，例如在使用氫氟 酸進行處理的例子裡，淸洗浴內必然會形成過量氣泡的高 氣體溫度是決定性的條件且通常會導致高粒子計數亦即 在淸洗之後於晶圓上殘留了高量額的污染粒子。這是因 爲氣泡會傾向玲在疏水性的表面上成核或是遷移到其上 並將粒子澱積其上。因此，對疏水性的晶圓而言，吾人使 用的是例如所溶解氣體內含物遠低於其飽和濃度的稀釋 氫氟酸溶液。 -9- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 I — — — — — —— — — — — — — — — — I — — — — —— — — — — — — — — — — — — — — — — 478975 A7 B7
五、發明說明（J 水 子β上 離晶額 去體量 的導的 勢f體 優洗氣 是'/#解 液¾溶 溶用所 洗前內 淸目水 的在子 釋放離 稀力去 爲意到 因注用 將中 別具 特工 須洗 必淸 人式 吾溼 ，的 圓 晶 豊 SB 導 半 洗 於 用 在 中 業 作 洗 淸 定 給 於 人 吾中 許驟 允步 了洗 爲沖 .和 每 洗體 淸氣 續的 後佳 如最 例有 :內 浴 體 液 的 驟 步 mil 理 處 個 會整 下調 形體 情氣 些的 某式 在形 具機 工化 洗氣 淸丨 式 溼 的 標 巨 一 lglj 種 這 於 用 前 巨 體 氣 除 類 之 器 觸 接 謂 所 像 有 度備 濃配 隔將 體中 液其 固 ’ ί 槽 一閉 ff 勺 分)0 膜間 氣空 透體 由(a 個間 一隔 是體 常氣 通個 件T 組和 一一彐11 \/ 種丨 這間 L空 〇 件(* 組間 下 力 壓 空 真 的 擇 選 在 係 時 體 氣 除 作 。 當 內件 間組 空該 水以 到人 應吾 供當 水 浦 幫 收體 吸氣 作除 用移 個間 一 空 由體 藉氣 便 以 從度 再濃 膜體 氣氣 透的 由內 經水 間於 空解 水溶 從低 浦減 幫由 的藉 (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁) 係 周 { ίϊϊϊΒ ， 而時 度 濃 一 lgll 種 這 整 另 機將 化浦 氣幫 作的 當浦 件幫 組力 該壓 以作 人用 吾個 當一 面由 方藉 一下 力 壓 正 的 擇 選 在 藉 便 以 間 。-空度 水濃 給種 應這 供整 膜調 氣而 透度 由濃 經體 再氣 間的 空內 體水 氣於 給解 應溶 供高 體增 氣由 將 在 是 常前 通之 人內 吾槽 貯 除 將 日上 晶 { 體前 導之 半器 洗熱 淸加 於在 用位 到定 送常 傳丨適 k體 水氣 圓 游 洗工 淸的 \1/ 的 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 熱 加熱 水預 子和 離 去 芩溫 IT室 丨得 取 溫夠 上室能 具將時 具 Η 該 到 水 子 離 去 送 傳 體 氣 除 從 在 器 熱 加 冷 冷 淸 熱 常 bp 來同且 用中 ， 時其 上， 應 供 過水 不子 。 離 度去 溫的 洗丨 落 供 提 以 應 供 水 的 熱 常 非 和 冷 合 混 例。 比水 定的 預，度 依溫. 夠洗 能淸 人熱 吾在
n I I ϋ n I 一一0, I 1 I ϋ n ϋ ϋ I I I I ϋ n ^1 I ^1 1 ^1 1 ϋ n ϋ ie ϋ ϋ ϋ ϋ ϋ i^i ϋ I 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 478975 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（7 ) 不過，沒有任何一種目前的淫式淸洗工具會將較高溫度 下可能發生淸洗浴的去離子水內氣體過飽和（超飽和）現 象的情形列入考量。這種現象會於淸洗步驟期間顯著地 降低兆聲波振動的效率。 吾人想要的是一種包含方法和裝置配置的系統，該系統 容許在將去離子水加熱到已選擇性升高的淸洗溫度之前 選擇性地調整去離子水內的氣體濃度而在兆聲波振動的 作用下淸洗半導體晶圓，以便避免如是加熱的去離子水內 發生沒有效率的氣體過飽和或未飽和現象。 發明總述 吾人係藉由提供一種根據本發明而包含方法和裝置配 置的系統免除了上述缺點，該系統容許在將去離子水加熱 到已選擇性升高的淸洗溫度之前選擇性地調整去離子水 內的氣體濃度而在兆聲波振動的作用下淸洗半導體晶圓， 且因此避免了如是加熱的去離子水內發生沒有效率的氣 體過飽和或未達飽和的現象。特別是，吾人必須將去離子 水內的氣體濃度當作淸洗處理溫度的函數加以控制以提 高兆聲波振動的效率。 根據本發明的第一 ώ念，提供了一種方法係在選擇性地. 提高的淸洗溫度和選擇性的隨從淸洗壓力下用來準備其 內溶解了實質4呈1 00%飽和濃度之非反應性淸洗強化氣 體的去離子水以淸洗半導體例如矽晶圓。 這種方法包括的步驟有： -調整具有預定初始濃度之非反應性淸洗強化氣體和 -11- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) I I ϋ ϋ I n I ϋ 一-口、 ϋ ϋ ^ n ϋ ϋ ϋ I I I I I I ϋ ϋ ϋ ^1 ϋ ϋ ϋ I I ϋ ϋ n I I ϋ ^1 ^1 ^1 . 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 478975 A7 B7_ 五、發明說明（、。） 預定之初始較低溫度的去離子水内所溶解的非反應性清 洗強化氣體，以便在這種的初始低溫度下為其内所溶解 的氣體提供一値對應到在清洗溫度和隨從清洗壓力下其 内溶解了實質上呈100%鉋和濃度之氣體的未達飽和已調 整濃度；以及 -藉由對所得到已調整其氣體濃度的去離子水充分加 熱而調整這種的去離子水以形成由含有在清洗溫度和隨 從清洗壓力下其内溶解了實質上呈10 οχ飽和濃度之氣體 之去離子水構成的熱水浴而用來清洗半導體晶圓。 通常，該清洗溫度是大約5G-80°C (122-1850F)例如大約 66°C (1510F)，該初始較低溫度是大約15-30°C (59-860F) 例如大約25 °C (770Π，而隨從清洗壓力是大約一個大氣 壓。 根據一較佳的特徵，這種方法也包括：將像鹼性清洗作 用劑例如包括過氧化氫和氫氧化銨之類的化學清洗作用 劑添加到熱水浴上以提供一種非常稀的清洗溶液。通常， 該稀釋的清洗浴是一種包括分別由去離子水/過氧化氫/ 氫氧化銨以大約1 〇 : 1 : 到1 , 0 0 0 : 2 : 1特別是1 0 0 : 0 . 9 : 0 . 5 的容積比構成的鹼性_洗溶液（SCI)。 根據本發明的另一個特徽，這種方法也包括：藉由使晶 圓與熱水浴接觸而清洗半導體晶圓的步驟，例如藉由使晶 圓浸含於熱水浴内並封熱水浴施加兆聲波振動。 特別是，這種方法包括：具有其内所溶解氣體之預定初 -12- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
一«J im 1 I ϋ ϋ ϋ I ϋ ϋ ^1 ^1 ϋ ϋ 1 ϋ I I I I ^1 ϋ ϋ ϋ I ϋ ^1 ϋ ϋ I 478975 A7 ___B7__ 五、發明說明（il ) 始濃度和初始較低溫度的去離子水除氣以便在初始較低 溫度下爲其內所溶解的氣體提供一個在淸洗溫度和隨從 淸洗壓力下其內溶解了實質上呈1 00%飽和濃度之氣體的 未達飽和已調整濃度；以及對所得到已調整其氣體濃度的 去離子水充分加熱而調整這種的去離子水以形成由含有 在淸洗溫度和隨從淸洗壓力下其內溶解了實質上呈丨00% 飽和濃度之氣體之去離子水構成的熱水浴。 該非反應.性淸洗強化氣體通常包括：氮氣、氦氣、氖氣、 氨热、獄氣' 氣氣、氯氣、氨氣、像甲院和'乙院之類的 輕烴化合物，像四氟曱烷（亦即CF4 ,四氟化碳）之類的輕過 氟化碳氫化合物，像二甲基醚（CH3OCH3)之類的輕醚類化合 物，以及輕氟化醚化合物之類。 不過，吾人使用的非反應性淸洗強化氣體和去離子水都 是實質上無氧的且較佳的是基本上無氧的。 根據本發明的第二槪念，提供了一種裝置係在選擇性地 提高的淸洗溫度和選擇性的隨從淸洗壓力下用來準備其 內溶解了實質上呈1 00%飽和濃度之非反應性淸洗強化氣 體的去離子水以淸洗半導體例如矽晶圓。 該裝置包括：一個除1氣槽和一個配置其中以接收來自該. 槽之液體的液體加熱管；一些液體入口機制，係用於將液 體供應到該槽4 ; 一些氣體出口機制，係用於將氣體從該 槽移除；一些真空施加機制，係用於透過該液體出口機制 移除氣體以調整該槽內的壓力；一些壓力感知機制，係用 於感知該槽內的壓力；一些加熱機制，係用於對該管進行 —13— 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 參 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製
一口r I I ϋ n I ϋ ί I I ϋ I I I I ϋ I ϋ I n ϋ ϋ «ϋ I ϋ ^1 n ϋ ϋ ϋ ^1 ^1 I 478975 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（> ) 加熱；以及一些溫度感知機制，係用於感知該管內的液體 溫度。 將一些控制機制連接到各真空施加機制、各壓力感知 機制、各加熱機制、和各溫度感知機制上以便選擇性地 調整該槽內的壓力以及選擇性地對該管進行加熱，而在其 內溶解了已選擇性地調整了濃度之氣體以及在已選擇性 地提高了淸洗溫度和隨從淸洗壓力下提供對應到由i離 子水構成的熱水浴的最終已加熱液體。 根據一較佳的特徵，這種裝置也包括：一個配置其中以 接收來自該液體加熱管之最終已加熱液體以便對半導體 晶圓施行兆聲波淸洗。 本發明將會因爲以下參照附圖的詳細說明而變得更明 顯。 圖式簡述 第1圖係用以顯示一種根據本發明之裝置配置的簡略 圖示，以準備已除氣並加熱之去離子水而用於半導體晶圓 的兆聲波淸洗作業。 - 第2圖顯示的是將去離子水內氮化矽粒子去除效率當 作2 5 °C定常溫度下氮4濃度之函數繪製而成的曲線。 第3圖顯示的是在1大氣壓定常壓力下不同溫度之去 離子水內氮氣·度的曲線。 吾人應該注意的是各附圖並不是照比例繪製得，某些部 分係依'大方式加以顯示以致更容易了解。 發明之詳述 -14- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 擎--------訂-------- -線 I#----------------------- 478975 A7 B7 五、發明說明（G) 較佳實施例的說明 現在參照第1圖，其中顯示的是一種根據本發明的裝置 配置1 0，這種配置是在選擇性地提高（熱）的淸洗溫度和 選擇性地隨從淸洗壓力下用來準備其內溶解了實質上呈 1 0 0%的飽和濃度之非反應性淸洗強化氣體的去離子水以 淸洗半導體例如矽晶圓。配置1 0包括：一個除氣槽1 i ; 一個加熱管1 2 ; —個淸洗桶1 3 ; —個真空幫浦1 6 ; —個壓 力感知器1 8 ; —個加熱器1 9 ; 一個溫度感知器2 0 ; —個控 制器2 1 ; —個幫浦控制線2 2 ; —個壓力控制線2 3 ; —個加 熱器控制線24 ; —個溫度控制線25 ;以及一個化學物質饋 進器2 6。除氣槽1 1含有一個水入口 1 4和一個氣體出口 1 5 ,而幫浦.1 6則含有一個排氣口 1 7。 加熱管1 2是依習知方式配置以接收來自除氣槽1 1而 落在預定初始較低（冷）溫度上的去離子水，而淸洗桶1 3 則是依習知方式配置以接收來自像用於實現一個或更多 個半導體晶圓（未標不）的批次淸洗作業之類加熱管1 2的 熱去離子水。 ._ 吾人係依適當方式將除氣槽1 1提供爲一種習知的除氣 槽/氣化槽，亦即一種由透氣膜分割成一個液體隔間（水空. 間）和一個氣體隔間（氣體空間）的氣密式密閉槽。當作除 氣槽使用時，槽Y 1 1含有一個用來將去離子水供應到其內 的水入口 14以及一個用來自其中移除氣體的氣體出口 1 5。吾人係在選擇的真空壓力下藉由一個用作吸收幫浦 的幫浦從水空間經由透氣膜再從氣體空間移除氣體，以便 -15 _ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製
- 一 δ、» ·ϋ -^1 i^i I ϋ I I I m ϋ ϋ ϋ ·Βϋ n ϋ I §1 ϋ ·ϋ ϋ ϋ ^1 ϋ ϋ I 478975 A7 _ _______ B7 五、發明說明（κ) 藉由減低溶解於水內的氣體濃度而調整這種濃度。 水入口 1 4是連接到一個去離子水源（未標示）以便使除 氣槽1 1的水空間維持在完全充滿了水的狀態。吾人期望 的是這種水基本上是不含氧氣的，例如在大約1 5 - 3 0 °C的 預定初始較低（冷）溫度（特別是像大約2 5 t之類環境溫 度或室溫）下其內溶解了像大約100% (16. 6p pm)的非反應 性淸洗強化（氣泡產生作用和攪動作用）氣體（例如氮氣） 之類具有預定初始濃度的冷去離子水。 這種去離子水源通常是一種已接受基礎除氣而自其中 移除了所有氣體以便使水不含任何氧氣的去離子水。在 壓力頭或是足以實現朝除氣槽1 1流動的幫浦壓力作用下. 將基本上是不含氧氣的去離子水儲存於一個通常維持在 像大約1 5 - 3 0 C之類大約是室溫（例如2 5 °C )下的貯存槽 內並使之受到像氮氣之類惰性氣體層的覆蓋。在這種條 件下的儲存作業係扮演著以像氮氣之類惰性氣體使去離 子水氣化作該100% ( 16 . 6ppm)飽和度的角色。 真空幫浦16是連接到氣體出口 15上，而壓力-感知器1 8 則與除氣體1 1的氣體空間相通以感知並監控其內氮氣的 i 壓力亦即其平衡時的分壓。真空幫浦1 6是連結壓力感知. 器1 8而操作以便將除氣槽1 1的氣體空間維持在一個選 擇性負（真空）釋力下。這麼做足以導致選擇性量額的氮 氣從除氣槽1 1的水空間內的水經由槽的薄膜釋出到這種 槽的氣體空間之內且透過排氣口 1 7藉由吸入排氣道將之 移除以便調整除氣槽Π內的壓力。 -16- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ❿. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製
# - I ϋ 1· ϋ 一〆«»JI ϋ i^i ϋ ϋ I —Me I ϋ ·ϋ ϋ I I i^i n ϋ ϋ I ϋ 1_ι 1 ϋ ·ϋ ϋ ϋ ^1 ϋ 1_1 I I 478975 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（W ) 依這種方式，選擇性地調整去離子水內所溶解氮氣的預 定初始濃度例如大約1〇0%( 16 · 6ppm)以便在預定的初始 較低（冷）溫度下提供其內溶解了經未飽和調整濃度例如 大約6 0 · 2 % ( 1 〇 p p m )的氮氣亦即對應到在選擇性地提高（熱） 的淸洗溫度和選擇性地隨從淸洗壓力（例如大氣壓力）下 其內溶解了實質上呈100%飽和濃度的這種氣體。 在選擇性壓力（例如大氣壓力）下依適當方式提供加熱 管1 2，吾人期望的是將之配置成一種密閉管以避免外來 的污染物，例如呈間接的連通否則便依習知方式維持在環 境中氣中。爲加熱管1 2提供一個加熱器1 9 (例如習知的 加熱封套或是浸含式加熱器）以及一個溫度感知器2 0 (例 如溫度計）。配置溫度感知器2 0以感知並監控加熱管12 內去離子水的溫度。 使加熱器1 9和溫度感知器2 0呈連結配置以便對加熱 管1 2內從除氣體1 1接收到的去離子水（其溫度是像大約 2 5 °C之類例如大約1 5 - 3 0 °C的冷去離子水）進行加熱而在 大氣壓力下達到像大約6 6 °C之類例如大約5 0 - 8 5 °C的選 擇性熱淸洗溫度。依這種方式，吾人能夠有效地得到了在 選擇性淸洗溫度（66 °C I)和選擇性地隨從淸洗壓力（大氣壓. 力）下其內溶解了想要的實質上呈1 0 0%飽和濃度氮氣之 去離子水構成吟熱水浴。 因此，假定2 5 °C冷去離子水的中央或區域供應含有 1 0 0%( 16 · 6ppm)的飽和氮氣濃度，且在溼式淸洗工具上進 行區域氣體濃度調整以及溫度調整以便在6 6 t下形成由 -17- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ·· 訂·丨 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 線----------------------- 478975 A7 ---- B7 五、發明說明（lb ) 含有100% (ΙΟρρπΟ飽和氣體濃度之水構成的熱淸洗水浴， 例如在1 0加侖/分鐘的流動速率下對冷水除氣使其氣體 濃度從 100%(16.6ppm)變成 6〇.2%(1〇ppm)然後再從 25t： 加熱到6 6 C °當然氣體濃度調整和溫度調整是與選出的 水流動速率無關的。 在選擇性壓力（例如大氣壓力）下依適當方式提供了淸 洗桶1 3，吾人期望的是將之配置成一種密閉的桶或單元 以避免外來的污染物，例如呈間接的連接否則便依習知方 式維持在環境大氣中。依習知方式爲淸洗桶1 3提供一個 像兆聲波振動產生器（未標示）之類的兆聲波轉換器以便 將兆聲波振動供應到淸洗桶1 3上，隨後再將之供應到淸 洗桶1 3內接收自如加熱管1 2之例如在大約5 0 - 8 5 °C的 熱淸洗溫度特別是大約66t以及例如大氣壓力的隨從淸 洗壓力下呈熱液體浴形式的熱去離子水上..。 控制器2 1是依習知方式分別經由幫浦控制線2 2、壓力 控制線2 3、加熱器控制線2 4、和溫度控制線2 5而連接 到真空幫浦1 6、壓力感知器1 8、加熱器1 9、_溫度感知 器上以控制真空幫浦1 6和加熱器1 9的作業。因此吾人
I 使用控制器2 1以便選擇性地調整除氣體1 1內的氣體壓. 力並選擇性地對加熱管1 2內之去離子水進行加熱而於淸 洗桶1 3內提供靡去離子水以便形成用於半導體晶圓之兆 聲波淸洗的熱水浴。 吾人能夠以淸洗桶1 3內的熱液體浴當作去離子水內由 想要比例之常用化學作用劑或組成構成的水性化學處理 —18— 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂· — 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 •線 _♦--------------I-------- 478975 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（π ) 浴；例如像依選擇性比例將過氧化氫和氫氧化銨加到去離 子水內而構成非常稀的鹼性溶液（S C 1 )之類依容積比構成 的溶液（標準淸洗溶液），例如依習知方式其容積比分別爲 1 0 : 1 : 1到1，0 0 0 : 2 : 1特別是1 0 0 : 0 . 9 : 0 . 5的去離子水/ 過氧化氫/氫氧化銨。 爲了這個目的，依操作關係於淸洗桶1 3上提供化學物 質饋進器26以便在從加熱管1 2將熱液體浴傳送到其上 時依習知方式將這類化學作用劑或組成添加到熱液體浴 內。 吾人可以配置除氣槽1 1和加熱管1 2以接收並處理來 自中央供應或是來自區域源的冷去離子水，爲去離子水除 氣以調整其內氮氣或其他適當氣體的溫度，爲已週整其氣 體濃度的去離子水加熱以達成想要的熱溫度以便用於半 導體晶圓的批次淸洗作業，例如於一個或更.多個淸洗桶1 3 內包含系列對一個或更多個這類晶圓的單獨沖洗和淸洗 處理。 因此根據本發明，吾人是於除氣槽1 1內實現-對冷去離 子水內淸洗強化氣體（例如氮氣）分離施行與溫度有關的 調整。這麼做會導致吾人能在平衡狀態下於加熱管1 2內. 準備具有想要的1 00%飽和氣體濃度的熱去離子水以便有 效地用於化學淸彳洗作業以及去離子水沖洗作業，特別是結 合淸洗桶1 3內對矽晶圓的兆聲波淸洗作業。 在定常的熱溫度（例如6 6 °C )下，淸洗效率會在特殊液體 /氣體系統的平衡氣體濃度下達到最高。在非平衡狀態的 -19- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ·: 訂i 線丨♦---------------i — ^------ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 478975 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（J)較長I濃度下，如问貫施情形下正吊發生的現象一*般會使zMl 淸洗效率降低。因此，習知利用除氣溫度調整—處理槽 亦即淸洗桶之處理順序的去離子水準備系統，只有在除氣機的除氣位準是受溫度控制時允許最佳化的兆聲波效 〇 這是因爲氣體的溶解度會隨著溫度的升高而降低。因 此，吾人必需使比較冷的去離子水具有較高的除氣能力以 便提供已加熱到比較熱溫度的想要去離子水淸洗浴。由 於習知的去離子水準備系統不會取決於用於後續淸洗作 業之熱去離子水的已提高溫度而控制冷去離子水的除氣 作用，故只有在某一給定的淸洗處理溫度下能夠使兆聲波 振動效率是最佳化的。 現在參照第2圖，其中顯示的是以矽粒子移除效率（％ ) 爲y -軸（縱軸）且以壓力（a t m )爲X -軸（橫軸）而繪製成的 曲線。這種曲線顯示的是以氮氣當作溶解於去離子水內 氣體的情況下呈氣體過飽和以及未飽和去離子水對半導 體晶圓淸洗效率的影響。 ._ 這的 於業子 作粒 除可 移依 子先 粒首 種是 矽 染 污 圓 際矽以 實化。 之氮目 用係數 常中的 著例子 接此粒 緊P試 ，子U 中S ί 業試殴 作測JTP 試以!1^=㈣ S ‘方後 率‘視吠" 效重 形 的 額 量 子 粒 除 移 已 依 礎 基 爲 量 。 數率 始效 起除 的移 子子 粒粒 用出 所算 矢計 熟式 是 性 本 的 子 粒 實 真 之 U上 S 面 各表 上圓 面晶 表在 圓現 晶出 是間 的期 量序 考程 人造 吾製 於 本 的 子 粒 試 會 期 預 與 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -··--------tr---------^ι·------------------------ 4/8975 A7 B7 1、發明說明（β) 大：不相同的。不過，這種測試作業對給定的淸洗工具而言 會爲淸洗效率扮演著可接受量測的角色。一般而言，吾人 Μ以假定於製造程序期間在晶圓表面上遇到的真實粒子 是依更強的方式接著於晶圓表面上，因此會比測試粒子更 難移除。 第2圖顯示的是將污染性氮化矽粒子的粒子移除效率 當作氮氣濃度的函數亦即移除效率=f ( ρ ),或是以另一種 方：式描述而將之當作氣體分壓（亦即氣體濃度的等效物理 量）的函數而繪製成的曲線。其實驗條。件包含2 5 t的定 常溫度以及其範圍落在大約〇 . 6 - 1 . 4大氣壓之間的氣體 分壓，利用習知的Hoechst Celanese接觸器當作氣體調 整組件（除氣機或氣化機）以調整去離子水內的所溶解的 氮氣內含量亦即進行除氣或氣化，而兆聲波溼式淸洗作業 是以 CFM8050 系統（CFM Technologies Inc.製造）當作淫 式淸洗工具在 2 5 t及一大氣壓的壓力下以 SC 1溶液 (100 :0.9:0.5;去離子水：過氧化氫：氫氧化銨）應用溼式 淸洗處理達6 0秒鐘而施行的。 ._ 第 力氣 壓大 氣於 大低 的是 境的 環表 是代 或度 常濃 正體 是氣 的 的 表邊 代丨左 線線 虛虛 直直 垂垂 中得 圖使 (請先閱讀背面之注咅2事項再填寫本頁)
訂· I 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 濃 體 氣 的 邊和 右飽 線過 虛的 直下 垂力 而壓 態正 狀之 和力 飽壓 未氣 的大 下於‘ 力高 壓是 負的 之表 力代 壓度 包 超 態第 狀 2 力 ΙΡΠΒ 氣 大 的 氣 氮 在 係 率 效 除 移 子 粒 的 高 出最 看2 地測 楚觀 淸)τ 夠態 匕匕 人衡 吾平 使.的 圖和 包 -2 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） 線·♦------------------------ 478975 A7 __ B7 五、發明說明（w) 在較低和較高氣體濃度的情況下，其淸洗效率都會顯著地 降低。 在去離子水內具有過飽和氮氣的情況下的粒子移除效 率滑落現象能夠藉由過量氣泡（氮氣）的形成在兆聲波抵 達晶圓表面之前有害地吸收了兆聲波能量而加以解釋。 吾人相信粒子移除效率在較低氣體濃度時減低是肇因 於穩定的氣穴現象會在較低平衡氣體濃度時減少的事 實。這顯然不是熟悉習知設計的人截至目前爲止所鑑賞 的。 吾人應該注意的是爲了使已溶解的氣體濃度對淸洗效率 的影響淸楚可見，必須將移除效率調整爲低於1 〇〇%(亦即 7 0 % )，因此使吾人能夠遵循已溶解的氣體濃度在其上造成 的衝擊。爲了這個理由，此中施行的實驗都是在環境溫度 (亦即25t)下以非常稀的SCI溶液（100:0. 9: 0.5;去離 子水：過氧化氫：氫氧化銨）在很短的淸洗時間（亦即60秒 鐘）內實施的。一般而言，淸洗效率會隨著溶液化學物質 濃度的增高、淸洗時間的增加、以及溫度的升高而提高。 現在參照第3圖，其中顯示的是百萬分率（ppm)下的氮 氣爲y -軸（縱軸）且以i氏溫度（°c )爲X -軸（橫軸）而繪製. 成的曲線。這種曲線顯示的是在已溶解氮氣之定常總壓 力爲1大氣壓下,f對大約15-75 °C之間不同的溫度而言ppm Λ 下的最佳氮氣濃度。因此，這個最佳平衡濃度就是第3圖 中以氮氣作解釋的平衡氣體濃度。第3圖中左邊、中間、 右邊三條垂直虛線分別代表著25°C、29°C '以及66°C的 _22_ 3張尺^^>國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 I ϋ ·ϋ a^i I I 1 -ϋ ·ϋ ϋ ϋ ·ϋ «1_1 I 線丨·----------------------- 478975 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（μ ) 溫度，而上邊、中間、下邊三條水平虛線分別代表著去離 子水內18ppm、16.6ppm、以及l〇ppm的已溶解氮氣濃度。 第3圖的飽和曲線指的是對應到2 5 °C (左邊垂直虛線） 下大約1 8 p p m (頂部水平虛線）、對應到2 9 °C (中間垂直虛 線）下大約1 6 · 6 p pm (中間水平虛線）、對應到6 6 °C (右邊 垂直虛線）下大約1 〇 P P m (底部水平虛線）的1 〇 0 %氮氣飽和 度。因此，將含有1 8 p pm氮氣的去離子水從2 5 °C加熱到6 6 °C，或是將含有16.6ppm氮氣的去離子水從29°C加熱到66 °C，都會於已加熱的去離子水造成嚴重的氮氣過飽和現 象。另一方面，將含有lOppm氮氣的去離子水從25 t加 熱到6 6 °C或是從2 9 °C加熱到6 6 t，都會於已加熱的去離 子水內造成想要的氮氣1 00%飽和度。 從第3圖的飽和曲線可以淸楚地看出，在2 5 °C下含有 1 6 . 6ρριτι氮氣的去離子水大約等於平衡狀態下的90%飽和 度，代表的是一個氮氣的未飽和條件。同時從第3圖的飽 和曲線也可以淸楚地看出，當吾人對去離子水進行從2 5 °(：到66°C的加熱時較之lOppm的濃度16.6p.pnK的濃度會 對應到平衡狀態下多於 60%過飽和現象（亦即16.6-10 = 6.6;6.6/10 = 66%) °x 再次參照第2圖，吾人可以看出這種多於6 0%過飽和現 象會使氮化物粒^子移除效率的性能降低了多於3 0%的量 額。如第2圖所示，吾人會在1.0大氣壓力（等於去離子 水內的100%氮氣飽和度）下得到大約70%的粒子移除效 率。另一方面，吾人只會在0.8大氣壓力（等於去離子水 -23- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ·: 訂·1 線 _·----------------------- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公楚） 478975 A7 B7 五、發明說明（) 內的未飽和氮氣濃度）下得到大約 40%的粒子移除效率， 而只會在1.2大氣壓力（等於去離子水內的過飽和氮氣濃 度）下得到大約6 5%的粒子移除效率。 .如同以上指出的，當去離子水內所溶解的氮氣是落在未 飽和濃度（亦即低於1 00%的正常飽和度）時吾人想要的穩 定氣穴現象會減少，且當去離子水內所溶解的氮氣是落在 過飽和濃度（亦即高於1 00%的正常飽和度）時會發生有過 量氣泡形成的現象而有害地吸收了兆聲波能量，以致在這 兩個例子裡都降低了施加兆聲波振動的效率。 因此從第 2和3圖可以淸楚地看出，爲了在大氣壓力 (1 a tm)下提供含有66 °C飽和濃度（100%的正常飽和度）之 氮氣的熱去離子水，應該將所用的去離子水調整爲含有 ΙΟρρηι氮氣，以致當吾人將水溫調整爲66°C時將會得到想 要的飽和氮氣濃度。 據此，第2圖的曲線建立了當稀釋SC 1溶液內的總氣體 濃度實質上是落在所選處理溫度下的100%飽和度數値時 有兆聲波輔助的粒子移除方法是最有效率的事_實。而第 3圖的曲線則建立了在在1大氣壓力亦即施行粒子移除 淸洗作業時常用之壓i下的氮氣飽和濃度是一個受溶液 溫度強烈影響的函數。因此藉由干涉作用，吾人可以看出 於給定例子裡必,須取決於處理溫度而重新調整所用稀釋 SC 1溶液內的氣體濃度，以便使施加兆聲波振動的效率變 得最高。 同時，因爲吾人可以使用不同的方法準備起始的去離子 -24- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 .·------- — 訂---------線 ---------------------- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 478975 A7 B7 五、發明說明（Η ) 水，故隨著在扮演著去離子水源的相關中央或區域製造場 所而使已溶解氣體總量額有極廣泛的變化。因此，在沒有 依此中所觀測到的方式對去離子水施行額外的氣體濃度 調整下，所施加的兆聲波淸洗作業將無法得到可以根據本 發明而達成的效率。 從以上的說明可以淸楚地看出，雖則此刻吾人並未完全 了解兆聲波輔助技術強化粒子移除作業的確實機構，然而 對所觀測到的有效淸洗亦即粒子移除作業而言淸洗溶液 內所溶解的氣體量額是極爲關鍵的。 吾人可以採用任何習知形式的淸洗桶1 3以便藉由給定 的沖洗步驟而利用其內含有氮氣或其他適用氣體的去離 子水及/或藉由化學淸洗步驟而利用其內除了氮氣或其他 適用氣體之外還含有一種或更多種適合化學淸洗作用劑 的去離子水處理一個或更多個晶圓。 於例如矽晶圓的淸洗作業中，吾人可以繼續施加所觀測 到的稀釋SC 1溶液淸洗步驟或接著依需要施行其他的化 學淸洗步驟。這種化學淸洗步驟包含使用像稀_釋氫氟酸 溶液之類蝕刻劑的標準淸洗程序，例如用來去除頂部的氧 化矽層以生成一個疏；^性的矽表面；此中在SC 1淸洗步驟. 之後，以像去離子水、過氧化氫、和氫氯酸的混合物之類 的SC2溶液，例明用來去除於SCI步驟所澱積的金屬污染 物；及/或通常是在SCI步驟之前以像硫酸與臭氧或過氧 化氫的混合物或是將臭氧溶解於去離子水內之類的氧化 溶液，例如是用來去除有機污染物。 -25- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------------·------ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
478975 A7 ________Β7 _ 五、發明說明（/ ) 每一個這類化學處理步驟常常會緊接著一個利用去離 子水以移除殘留之處理化學物質的晶圓沖洗步驟。在完 成所有化學步驟和沖洗步驟之後，對晶圓進行乾燥。吾人 可以在已升高的溫度下施行化學處理後的最後沖洗步驟， 且可以結合兆聲波的輔助以強化化學物質的擴散/遷移效 率。 一方面根據本發明，使用一部分其初始的冷溫度低於該 熱淸洗溫度的去離子水並將之加熱到淸洗溫度。另一方 面根據本發明同時提出的專利申請案，使用兩·部分的去離 子水，其中第一部分初始的冷溫度是低於該熱淸洗溫度， 而第二部分初始的非常熱溫度是高於該熱淸洗溫度，將第 二部分與第一部分依比例混合以達成該熱淸洗溫度。 吾人應該注意的是該美國專利第5 , 8 0 0 , 6 2 6號文件於 其中表1內含有分別由具有40:2:1,80:3:1,240:3:1容 積比之水/過氧化氫/氫氧化銨構成的S c - 1溶液在4 5 T：、 6 5 °C、2 2 °C、和2 3 °C的溫度下施加測試的結果，亦即所 估計的氮氣飽和度只有5 0 %或1 〇 〇 %。不過，這&估計的氮 氣飽和度是以未涉及依本發明的方式選擇性對去離子水 作與溫度有關的氣體濃度調整的測試爲基礎而得到的。 據此，吾人應該了解已說明的各特定實施例只是作爲本 發明一般原理巧揭示。吾人可以根據上述原理一致的方 式提供各種修正。 符號之說明 10··.裝置配置 —26— 本I張尺度適用中關家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐)~ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ·. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 m I a — — — — — — — — I — — — — — — — — — — — ϋ I I ϋ ϋ 1 I I ϋ I I . 478975 A7 _B7五、發明說明（，） 器 線 進 器 器 線線制線饋 口浦 知 知 制制控制質 槽管桶口 出幫口 感器感器控控器控物 氣熱洗入體空氣力熱度制浦力熱度學 除加淸水氣真排壓加溫控幫壓力溫化 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 0 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 •-2
* 一-0、1 ^1 ^1 ϋ I I e^i I n n ·ϋ ϋ n ϋ ϋ ϋ I ϋ ϋ n ϋ ϋ I ϋ ϋ —ϋ I ^1 ϋ I I 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

Claims (1)

  1. 478975 A8 C：8 1)8 7、申請專利範圍 1 · 一種方法，係在選擇性地提高的淸洗溫度和選擇性地隨 從淸洗壓力下用來製備其內溶解了實質上呈1 00%飽和 濃度之非反應性淸洗強化氣體的去離子水以淸洗半導 體晶圓，該方法包括的步驟有： -調整具有預定初始濃度之非反應性淸洗強化氣體 和預定之初始較低溫度的去離子水內所溶解的非反應 性淸洗強化氣體濃度，以便在這樣的初始較低溫度下爲 其內所溶解的氣體提供一個對應到在淸洗溫度和隨從 淸洗壓力下其內溶解了實質上呈100%飽和濃度之氣體 的未達飽和已調整濃度；以及 -藉由對所得到已調整其氣體濃度的去離子水充分 加熱而調整這種的去離子水以形成由含有在淸洗溫度 和隨從淸洗壓力下其內溶解了實質上呈1 〇〇%飽和濃度 之氣體之去離子水構成的熱水浴而用來淸洗半導體晶 圓。 2 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中該淸洗溫度是大約 5 0 - 8 5 °C ,該初始的較低溫度是大約1 5 - 3 0 °C Γ而該隨從 淸洗壓力是大約等於大氣壓力。 3 ·如申請專利範圍第L項之方法，又包括將化學淸洗作用 劑添加到該熱水浴內的步驟。 4 ·如申請專利範圍第1項之方法，又包括將含有過氧化g 和氫氧化氨的化學淸洗作用劑添加到該熱水浴@自勺# 驟。 5 .如申請專利範圍第1項之方法，又包括將含有過氧胃 —28— 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ------------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂------ 線！ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 478975 A8 C8 D8 六 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 申請專利範圍 和氫氧化氨的化學淸洗作用劑添加到該熱水浴內以提 供其中去離子水比過氧化氫比氫氧化氨之容積比爲大 約1 0 : 1 : 1到1，0 〇 〇 : 2 : 1溶液的步驟。 6 .如申請專利範圍第丨項之方法，又包括藉由使該晶圓與 該熱水浴接觸而淸洗半導體晶圓的步驟。 7 ·如申請專利範圍第丨項之方法，又包括藉由使該晶圓浸 含於該熱水浴內並於該熱水浴上施加兆聲波振動而淸 洗半導體晶圓的步驟。 8 · —種方法，係在大約5 0 - 8 5 °C的選擇性地提高淸洗溫度 和選擇性地隨從淸洗壓力下用來製備其內溶解了實質 上呈1 00%飽和濃度之非反應性淸洗強化氣體的去離子 水以淸洗半導體晶圓，該方法包括的步驟有： -調整具有預定初始濃度之非反應性淸洗強化氣體 和預定之初始較低溫度的去離子水內所溶解的非反應 性淸洗強化氣體濃度，以便在這樣的初始較低溫度下爲 其內所溶解的氣體提供一個對應到在淸洗溫度和隨從 淸洗壓力下其內溶解了實質上呈100%飽和濃-度之氣體 的未達飽和已調整濃度； -藉由對所得到d調整其氣體濃度的去離子水充分 加熱而調整這種的去離子水以形成由含有在淸洗溫 度和隨從淸洗;壓力下其內溶解了實質上呈100%飽和濃 度之氣體之去離子水構成的熱水浴而用來淸洗半導體 晶圓；以及 -使該晶圓浸含於該熱水浴內並於該熱水浴上施加兆 本紙張尺度適用巾關家標準（CNS)A4規格（210 x 297公髮） I I* m ---------------------訂---------線— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 478975 A8 B8 C8 1)8 六、申請專利範圍 聲波振動以便淸洗該半導體晶圓。 9 ·如申請專利範圍第8項之方法，又包括將化學淸洗作用 劑添加到該熱水浴內的步驟。 1 〇 ·如申請專利範圍第8項之方法，又包括將含有過氧化 氫和氫氧化氨的化學淸洗作用劑添加到該熱水浴內的 步驟。 1 1 .如申請專利範圍第8項之方法，又包括將含有過氧化 氫和氫氧化氨的化學淸洗作用劑添加到該熱水浴內以 提供其中去離子水比過氧化氫比氫氧化氨之容積比爲 大約1 0: 1 : 1到1 , 0 0 〇 : 2 : 1溶液的步驟。 1 2 . —種方法，係在選擇性地提高的淸洗溫度和選擇性地 隨從淸洗壓力下用來製備其內溶解了實質上呈1 00%飽 和濃度之非反應性淸.洗強化氣體的去離子水以淸洗半 導體晶圓，該方法包括的步驟有： 具有其內所溶解氣體之預定初始濃度和初始較低溫 度的去離子水除氣以便在初始較低溫度下爲其內所溶 解的氣體提供一個在淸洗溫度和隨從淸洗壓力下其內 溶解了實質上呈100%飽和濃度之氣體的未達飽和已調 整濃度；以及 1 對所得到已調整其氣體濃度的去離子水充分加熱而 調整這種的去;ί離子水以形成由含有在淸洗溫度和隨從 淸洗壓力下其內溶解了實質上呈10 0%飽和濃度之氣體 之去離子水構成的熱水浴。 1 3 .如申請專利範圍第1 2項之方法，其中該淸洗溫度是 -30- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） --------------------訂---------線— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 478975 A8 B8 C8 ί)8 々、申請專利範圍 大約5 0 - 8 5 °C，該初始的較低溫度是大約1 5 _ 3 〇它，而 該隨從淸洗壓力是大約等於大氣壓力。 1 4 ·如申請專利範圍第1 2項之方法，又包括將化學淸洗 作用劑添加到該熱水浴內的步驟。 1 5 ·如申請專利範圍第1 2項之方法，又包括將含有過氧 化氫和氫氧化氨的化學淸洗作用劑添加到該熱水浴內 的步驟。 1 6 .如申請專利範圍第1 2項之方法，又包括將含有過氧 化氫和氫氧化氨的化學淸洗作用劑添加到該熱水浴內 以提供其中去離子水比過氧化氫比氫氧化氨之容積比 爲大約1 0 ·· 1 : 1到1，〇 〇 〇 : 2 : 1溶液的步驟。 1 7 .如申請專利範圍第1 2項之方法，又包括藉由使該晶 圓與該熱水浴接觸而淸洗半導體晶圓的步驟。 1 8 ·如申請專利範圍第1 2項之方法，又包括藉由使該晶 圓浸含於該熱水浴內並於該熱水浴上施加兆聲波振動 而淸洗半導體晶圓的步驟。 1 9 · 一種配置，.係在選擇性地提高的淸洗溫度和選-捧性地 隨從淸洗壓力下用來製備其內溶解了實質上呈1〇〇%飽 和濃度之非反應性淸1洗強化氣體的去離子水以淸洗半 導體晶圓，該配置包括： 一個除氣槽和一個配置其中以接收來自該槽之液體 的液體加熱管； 用於將.液體供應到該槽上的液體入口機制，用於將氣 體從該槽移除得到氣體出口機制，用於透過該液體出 -31- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------線！ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 478975 A8 B8 C8 1)8 ____六、申請專利範圍 口機制移除氣體以調整該槽內壓力的真空施加機制， 和用於感知該槽內壓力的壓力感知機制； 用於該管進行加熱的熱機制，和一用於感知該管內的 液體溫度的溫度感知機制；以及 控制機制，係連接到真空施加機制、壓力感知機制、 加熱機制、和溫度感知機制上以便選擇性地調整該槽 內的壓力以及選擇性地對該管進行加熱，而在其內溶解 了已選擇性地調整了濃度之氣體以及在已選擇性地提 高之淸洗溫度和隨從淸洗壓力下提供對應到由去離子 水構成的熱水浴的最終已加熱液體。 2 〇 ·如申請專利範圍第1 9項之配置，又包括一個配置其 中以接收來自該液體加熱管之最終已加熱液體以便對 半導體晶圓施行兆聲波淸洗。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂h-------線！ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 _32- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210x 297公爱）
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