TW517300B - Method and apparatus for wet-cleaning substrate - Google Patents

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Description

517300 A7 B7
五、發明説明( 發明背景 發明範圍: 本發明係關於用氟化銨水溶液作清洗溶劑清洗一基材之 方法及裝置,A更特別係關於_新基材清洗方法及裝置, 該方法及裝置係以清洗溶劑耗用量少,而且能均勻一致及 穩定地清洗為標的而發展之方法及裝置。 相關技藝說明: 氟化銨與氫氟酸混合之水溶液及氟化銨或氫氟酸係作清 洗一半導體基材之清洗溶劑之用,該基材係如在製造半導 體及液晶顯示器(LCD)方法中之一玻璃基材。清洗該半導 體基材之主要目的係在藉蝕刻自該基材表面移除一氧化層 (一熱氧化層或一天然氧化層),而清洗玻璃基材之目的同 樣地係在藉姓刻自該玻璃基材移.除一表面層。偶而,前述 之氟化錄水溶液係所需之氫氟酸與銨之混合液,該混合液 係溶解於水之NH4F及有時含表面添加劑。 在半導體及液晶顯示器製造技術領域中,適用於精密處 理之技藝係需要高度整合,以提供重量更輕,體積更小, 及消耗低功率之產品。就前述情況而言,在使用前述清洗 溶劑之基材清洗技藝中係需要一更精準的清洗方法。 在相關技藝中,半導體基材之濕洗通常使用之方法係儲 存一清洗溶劑於一配置在清洗通風設備之一清洗槽中,裝 載相當數量半導體基材於一稱之為晶圓卡匣之容器,而後 連同該卡匣一起浸該基材於該清洗溶液中清洗,同時在不 需特別控制下,使清潔空氣流經該清洗通風設備。 -4* ** 517300 A7
在該相關技藝中’在該清洗溶劑中之氯 隨清洗時間而增加,如圖1所示。圖1#'_曲線圖,以^ 開始使用a亥清洗洛劑作清洗處理後所耗用時間(清洗 ㈣清洗溶劑中之以㈣度間之關係'。結果,前述㈣ 技蟄之該清洗方法係無法有效地作均勾與穩定之清洗,其 原因係在濃度之頗不-致升高以及氧切或該玻璃基材表 面層之蝕刻速度隨時間耗用的增加,圖2如所示,結果係導 致難以提供高半導體基材及液晶顯示器基材產量之問題。 隨清洗時間而升高之該該清洗溶劑中的m農度係因 下列原因而發生。原因之一係自該清洗溶劑析出之水含量 係Ik β >糸空氣排出該清洗通風設備之外。另一原因係氫氧 化銨及氫氟酸在氟化銨水溶液中自氟化銨(NH4F)解離,這 樣,氫氧化銨係同樣地隨清潔空氣以銨氣狀態排出該清洗 通風設備之外。 就該原因而言,該清洗溶劑活性成分濃度之升高(包括不 均勻濃度),在相關技藝中,係藉不斷地更換清洗溶劑控制 之。但完成前述措施係需相當大量之清洗溶劑。特定言 之’因氟化錢清洗溶劑係在濃度為4〇重量%下使用,若與 其他正常需要約數重量%濃度之清洗溶劑相比較,故需要 大量之化學物消耗於每一溶液更換周期。 根據圖3所示方法,該使用過的氫氟酸清洗溶劑(氫氟酸 清洗溶劑5)係也需要作廢流體處理(廢水處理)。但在此情 況下之該廢流體處理係不但需要耗用大量廢水處理劑之資 源’而且會因資源耗用量之增加而增加廢料量(廢水及淤渣) -5- 本紙張尺度通用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 300
之2玫,如圖4之材料平衡圖所示。圖3係一流程圖(自半導 豆衣迨過私中釋放之氟化銨廢流體的處理流程),以說明使 用心之π洗,谷劑的廢流體處理方法。圖4係說明有關圖3所 示廢流體處理方法之材料平衡。 、王球核保問題係成為整個世界所關注之事,及半導體或 $ s曰顯不器基材製造方法對環保之影響係爭論不休。目 則,社會人士係長期探索,以求得不僅能減低基材製造方 法之清洗成本,而且符合環保需求,包括資源節約,減低 廢料排放量及環境清潔之措施。 t此,一具有在大氣壓力下安裝,易於控制溫度,濕度 及清潔空氣流或類似者之清洗槽的裝置係建議作一清洗裝 置之用,該裝置之結構係可使在該清洗槽中之一清洗溶劑 的化學成分係可維持在一預定值範圍以内,而毋需不斷地 更換該清洗溶劑(見曰本專利特許公開申請案第 號)雖然,該清洗裝置係使用一濕潤空氣幕,但仍因清潔 空氣水平流動而難以保持應清洗基材之清潔度,及尚需= 每次玫進與取出該應清洗基材時,切斷該氣流,結果導致 干擾操作之問題。 如前述之說明,該相關技藝之基材濕洗方法係也無法有 效地作均勻與穩定之清洗,其原因係在濃度之頗不—致升 高以及氧化矽層(或該玻璃基材)蝕刻速度之隨時間耗用、 增加(即清洗過程開始使用清洗溶劑起之時間耗用),择、 係導致難以提供高半導體基材及液晶顯示器基材產旦 題。 里之問 -6 - 517300
如本發明測量前述清洗溶劑中氫氟酸(HF)濃度之結果, 可確定該清洗溶劑之氫氟酸(HF)濃度係隨清洗耗用時間而 增加,如圖6所示,及該氧化矽之蝕刻速度係以圖5及圖6所 示結果’隨該清洗溶劑之氫氟酸(HF)濃度而增加,如圖了所 示。也可確定具有清洗槽安裝在清洗通風設備中之該清洗 裝置係可使清潔空氣通過以排出廢氣,特定言之,係顯著 傾向使蝕刻速度增加。 隨请洗耗用時間而增加之該清洗溶劑的氫氟酸(hf)濃度 係因下述原因導致。原因之一係自該清洗溶劑析出之水。 另一原因係氫氧化銨及氫氟酸在氟化銨水溶液中自氣化敍 (NHJ)解離,這樣,氫氧化銨係銨氣狀態排出。 就該原因而言,該清洗溶劑活性成分濃度之升高(包括不 均勻濃度),係藉不斷地更換清洗溶劑而控制。但完成前述 措施係需相當大量之清洗溶劑。特定言之,因氣化錄:主先 溶劑係在濃度為40重量%下使用,若與其他正常需要$數 重量%濃度之清洗溶劑相比較,故需要大量之氟化錢及氣 氟酸消耗於每一溶液更換周期。 Λ 根據圖3所示方法,該使用過的氫氟酸清洗溶劑(氣氣酸 清洗溶劑)係也需要作廢流體處理(廢水處理)。 文 ) 但在此情況 下之該廢流體處理係不但需要耗用大量廢水處理劑之資 源,而且會因資源耗用量之增加而增加廢料量(廢水^ 及淤渣36,46)之釋放,如圖8之材料平衡圖所示。 固8係說 明有關圖3所示廢流體處理方法之材料平衡。 在曰本專利特許公開申請案第9-22891號(該發明桿題係
517300 A7 B7 五、發明説明 一濕洗處理之裝置及方法”)中,係彼露一濕洗處理裝置,就 耗用時間觀點而言,該裝置係具有均勻蝕刻/清洗處理之效 不 4 /然洗處理裝置係具有二槽,即一化學混合物槽及一 混合物控制槽’成分控制之化學物係自該混合物控制槽供 應至一化學槽(一蝕刻槽及一清洗槽)’該槽係配置在一預 定位置’以保持成分改變之化學物在該化學槽中達一預定 成分。 但該成分控制槽係僅適於儲存該供應至該化學槽之成分 控制化學物,及該成分控制化學物係僅適於供成分控制 用。就此而言,該前述裝置係不同於根據本發明及下述^ 明之濕洗基材方法及裝置’及說明其操作與效果係也大不 相同。 用氟化銨水溶液或氟化銨與 材之方法係呈現因該清洗溶劑 水量隨耗用時間改變(蒸發)而 刻速度改變問題。 前述問題係因使用該方法時 隨耗用時間逐漸增加所導致。 加用之清洗溶劑作為抑止清洗 措施。 氫氟酸混合液清洗或蝕刻基 中化孥成分(NHqF及HF)或含 ‘致之氧化矽或玻璃基材蝕 °亥巧冼溶劑中氫氟酸濃度 換σ之,目前係以不斷更 溶劑中不同成分濃度變2 但前述措施係需要相當大量之清洗溶匈 ^ ⑷(符疋而言,因蠢 化銨清洗溶劑係以高達數十份重量百八 ^ 77 ^之)辰度使用(例 如’約40重量% ),因而,若與其他正赍兩 1 *為要約數重署〇/、筐 度之清洗溶劑.相比較,每一溶劑更換用加y 矣周期係需要消耗大量 -8-
本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 517300 A7 B7 五、發明説明(6 ) 一- 化學物質’結果係隨清洗溶劑使用量之增加而增加氣化錢 或氫氟酸之消耗(化學成本)。 如圖3所示,該使用過之清洗溶劑係也需要作廢水處理。 但在此情況下之該廢流體處理係不但需要耗用大量資源(廢 水處理劑),而且會因資源耗用量之增加而增加廢料量(.廢 水及淤渣)之釋放(見圖4)。 圖3係該使用過的清洗溶劑之廢流體處理方法。如圖3所 示,自清洗槽1排放之廢流體係載運至一 pH值控制槽2,以 20%氫氧化鈣溶液使之中和。而後,該中和之廢流體係載 運至一凝塊沉澱槽3,供與如硫酸鋁之化學物質起凝塊沉澱 作用,凝塊沉澱後,進而載運至一凝聚槽4,供以如聚丙烯 酿胺凝聚劑的聚合物凝聚劑使之凝固及沉澱,最後係以廢 料及淤渣拋棄。 在如圖4所示廢流體處理方法中,2.〇 Kg之2〇0/。氫氧化 鈣,0.3 Kg之8%硫酸鋁及16 Kg之聚合物凝聚劑係可產生 1.0 Kg之40%氟化銨水溶液,2.6 Kg之7〇〇/〇固態淤渣及2.3 Kg之廢水的廢料。 全球環保問題係成為整個世界所關注之事,及半導體戒 液晶顯示器基材製造方法對環保之影響係爭論不休。目 月il ’社會人士係長期探索,以求得不僅能減低基材製造方 法之清洗成本,而且符合環保需求,包括資源節約,減低 廢料排放量及環境清潔之措施。 發明概述 本發明之第一標的係以使用一在水中分解氫氟酸成/活 本紙張尺度適财S S家標準(CNS) S^(21〇X297公f 517300
性:分之清洗溶劑濕洗基材的技藝,實現減少因使用該清 先二d所V致之%境負㈣,其中包括減低清洗用化學物質 肖不毛減乂廢料i之釋放及控制環境污染等,同時可使 一清洗過程可均勻一致及穩定完成。 本發明之第二標的係以連續浸潰應清洗基材於複數清洗 槽二該槽中至少-清洗槽儲有含氟化銨及/或氫氟酸水溶清 洗溶劑之供清洗一基材的方法與裝置,實現減少因使用該 ^洗溶劑所導致之環境負擔,其中包括減低清洗用化學物 質之消耗,減少廢料量之釋放及控制環境污染等,同時藉 控制在該清洗溶劑中隨清洗耗用時間而增加之hf濃度,而 使一清洗過程可均勻一致及穩定完成。 本發明之第三標的係提供一清洗基材方法及一基材清洗 叙置’該方法與裝置係具有使一基材清洗過程均勾與穩定 地完成之效果,及也可使廢料排放減量,以及使資源消耗 減少。 一清洗基材之方法係藉儲存一溶解活性成分於水之清洗 溶劑於一配置在一清洗通風設備中之清洗槽内,而後浸潰 该應清洗基材於該清洗溶劑中清洗,於清洗之同時,使清 >糸空氣流經該清洗通風設備,一根據本發明實例之濕洗基 材方法係包括於清洗應清洗基材之同時,供應濕潤清潔空 氣控制相對濕度於一預定範圍之.步驟,該濕潤之清潔空氣 係以垂直向下流動方式供應至在該清洗槽中之清洗溶劑液 面’同時以一預定排放速度排放該清洗通風設備中之空 氣0 10- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) ▼… 裝· -訂· 517300 A7 B7 明説明(8~) — ~' 根據前述說明之清洗方法,該供應之清潔空氣最好係限 制其相對濕度於40至50%以内及其溫度限制於室溫溫度, 如是係使本發明提供更高之效果。在該清洗通風設備中之 大氣壓力最好係限制於稍高於該清洗通風設備外界之壓 力,以防止該清洗通風設備外界之空氣進入。以此方式, 在該清洗通風設備中清潔空氣之清潔度係可保持,及該清 潔空氣之流動狀況,溫度及濕度係保持穩定,以使濕洗可 更穩定地連續操作。 根據前述之清洗方法’ 一氧化碎層或一表面層係可自一 矽基材或一玻璃基材有效地藉蝕刻溶液移除,該钱刻溶液 係至少氟化銨及氫氟酸之一溶解於水作清洗溶劑用之水溶 液。 一清洗基材之裝置係藉儲存溶解活性成分於水之清洗溶 劑在一配置於一清洗通風設備内之清洗槽中,而後,浸潰 邊應 k之基材於違清洗〉谷劑中清洗,於清洗之同時,使 清潔空氣流經該清洗通風設備,一根據本發明實例之濕洗 基材裝置係包括一清潔空氣供應器,以供應該清潔空氣至 該 洗通風没備中’使之遠清潔空氣垂直向下流動而達在 該清洗槽中之清洗溶劑液面’一濕潤器,該濕潤器係配置 該清洗通風設備中,以維持該清潔空氣在該清洗通風設備 中之相對濕度於一預定範圍以内,一濕度計係配置在該清 洗槽中之鄰近清洗溶劑液面處並連接至該濕潤器,一排放 管係供排放該清洗通風没備中空氣用,及一排放速度控制 係配置於該排放官處’其中自該濕潤器供應之蒸氣或霧 -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 517300 A7 B7 五、發明説明 狀水滴係藉反饋於該濕潤器之該濕度計測得之濕度控制於 一預定範圍以内,及該清洗通風設備中空氣係以在該排放 速度控制器控制下之一預定範圍以内的排放速度排放。 根據該濕洗裝置,該清潔空氣供應器最好係包括一鼓風 機及濾塵器連接於該鼓風機排氣之一側,該供應蒸氣或霧 狀水滴用之濕潤器係垂直向下朝向該清洗槽中清洗溶劑液 面,及該排放速度控制器係包括一調節風門,該風門係可 自動調節開度及一氣流流量表或一壓力表配置在該排放管 之上’而该專表係連接至該調節風門,以藉該等表測得之 反饋值控制該調節風門之開度。 該濕、洗裝置最好係更進一步包括一如濕潤器之單元,以 供應溫度控制於一預定範圍内之蒸氣或霧狀水滴及一空調 器’供控制向該清洗溶劑液面垂直向下供應之清潔空氣的 溫度在一預定範圍以内。. 根據本發明一實例之基材清洗方法及裝置係實現發明者 所發現之基本事實,即該隨耗用時間增加之HF濃度係以自 另一清洗槽供應一清洗溶劑或以一不同清洗方法之清洗槽 控制’因而,提供一均句與穩定之基材清洗方法(一均勻與 穩定蝕刻速度)。根據本發明係可確定,使用前方法清洗該 基材確能減低更換該清洗溶劑之頻率,減少清洗用化學物 質之消耗及因供廢流體處理用化學物質之消耗減少而降低 廢料釋放量等。 一清洗基材之方法係連續浸潰應清洗基材於複數清洗 槽,該清洗槽至少應包括一儲有含氟化銨及/或氫氟酸水溶 -12- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 517300 A7
液之清洗溶劑的清洗槽,而根據本發明一實例之濕洗基材 方法係包括自另一清洗槽供應一清洗溶劑至該儲有氟化銨 及/或氫氟酸清洗溶劑之清洗槽的步驟,以控制前述該儲有 氣化錄及/或氫氟酸清洗劑之清洗槽中該清洗溶劑的Ηρ濃度 增高。 該根據本實例之濕洗基材方法,其特徵在該前述之另一 清洗槽係儲有不含氟之銨水溶液之槽。該前述之另一清洗
裝 槽也可係儲有純水或儲有酒精之槽。而且,所使用之酒精 係以異丙基酒精為最佳。 /月洗基材之方法係連續浸潰應清洗基材於複數清洗 槽,該清洗槽至少應包括一儲有含氟化銨及/或氫氟酸水溶 液之清洗溶劑的清洗槽,而根據本發明一實例之濕洗基而 根據本發明一實例之濕洗基材方法係包括自一不同清洗方 法之清洗槽供應一清洗溶劑至該儲有氟化銨及7或氫氟酸清 洗浴劑之清洗槽的步驟,以控制前述該儲有氟化銨及/或氫 氟酸清洗劑之清洗槽中該清洗溶劑的濃度增高。
该根據本實例之濕洗基材方法,其特徵在該前述不同清 洗方法之清洗槽係儲有不含氟之銨水溶液之槽。該前述不 同清洗方法之清洗槽也可係儲有純水或儲有酒精之槽。而 且’所使用之酒精係以異丙基酒精為最佳。 根據本發明第二標的之濕洗基材裝置係包括複數清洗 槽,孩清洗槽至少應包括一儲有含氟化銨及/或氫氟酸水溶 液之清洗溶劑的清洗槽,及管路配置在該儲有含氟化銨及/ 或氫氟酸水溶液之清洗溶劑的清洗槽與其他儲有控制該儲 -13- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公董) 517300 A7 B7 五、發明説明(11 ) 有氟化銨及/或氫氟酸清洗劑之清洗槽中該清洗溶劑的HF濃 度增高溶液的清洗槽之間,其中另一清洗槽係用於同一清 洗方法之清洗槽。 根據本發明一實例之濕洗基材裝置係包括複數清洗槽’ 該清洗槽至少應包括一儲有儲有含氟化銨及/或氫氟酸水溶 液之清洗溶劑的清洗槽,及管路配置在該儲有含氟化銨及/ 或氫氟酸水溶液之清洗溶劑的清洗槽與其他儲有控制該儲 有氟化銨及/或氫氟酸清洗劑之清洗槽中該清洗溶劑的HF濃 度增咼溶液的清洗槽之間’其中另一清洗槽係用於不清洗 方法之一清洗槽。 如前述,該根據本實斜之濕洗基材方法及裝置,其特徵 在於清洗浸於該清洗溶劑之基材時,該清洗槽中清洗溶劑 HF濃度之升高係藉(1)自與該清洗槽安裝在一起構成一清洗 過程系列之另一清洗槽供應該清洗溶劑或(2)自一構成不同 於知述洗過程之清洗過程的清洗槽供應該清洗溶劑,沖 淡遠清洗)谷劑方式控制。雖然,在構成一清洗過程系列之 該複數清洗槽任一清洗槽中的清洗溶劑或在構成不同清洗 過私系列之該清洗槽中的清洗溶劑,於一預定清洗時間期 限過後’係在該廢水處理過程中當作廢料處理,而本實例 之方法及裝置係可有效地利用前述之清洗溶劑作稀釋劑 用’因而’提供一均勻及穩定之基材清洗過程。 根據本發明一實例之方法及裝置係鑒於前述之清洗或蝕 刻過粒問題而提供,該問題係包括由於該清洗溶劑中之化 學成分(NHj,HF)或含水量隨耗用時間的改變(蒸發)而改 -14- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 517300
變(j:治六Λ ^ 士曰_口)乳化石夕或玻璃基材所需之蝕刻速度。 耗因該清洗溶劑中之氫氣酸濃度在過程中隨 更換兮、、主、*、 私員丨不「月况〒,不斷地 “々劑係已成為抑止該清洗溶劑中不同成 改,交之措施。 人 一仁對則述措施而言,係需要相當大量之清洗溶劑。特定 σ之,因氟化銨清洗溶劑係以高達數十份重量百分比之濃 度使::例曲如,約40重量%),因而,若與其他正常需要: 數重里❶/〇》辰度之清洗溶劑相比較,每一溶劑更換周期係需 要消耗大量化學物質,結果係隨清洗溶劑使用量之增加而 增加氟化銨或氫氟酸之消耗(化學產品成本)。 如圖3所示,該使用過之清洗溶劑係也需要作廢水處理。 但在此情況下之該廢流體處理係不但需要耗用大量資源(廢 水處理劑)’而且會因資源耗用量之增加而增加廢料量(麥 水及淤渣)之釋放(見圖8)。 圖3係該清洗溶劑之廢流體處理方法。如圖3所示,自清 洗槽1排放之廢流體係載運至一 pH值控制槽2,以20%氫氧 化鈣溶液使之中和。而後,該中和之廢流體係載運至一凝 塊沉澱槽3,供與如硫酸鋁之化學物質起凝塊沉澱作用,凝 塊沉澱後,進而載運至一凝聚槽4,供以如聚丙烯醯胺凝聚 劑的聚合物凝聚劑使之凝固及沉澱,最後係以廢料及淤渣 拋棄。 在如圖8所示廢流體處理方法中,2· 0 Kg之20%氫氧化 鈣,0· 3 Kg之8%硫酸鋁及1.6 Kg之聚合物凝聚劑係可產生 -15- 本紙張尺度家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 517300 A7 _______ B7 _ 五、發明説明(13 ) 1.0 Kg之40%氟化銨水溶液,2 6 Kg之70%固態淤渣及2.3 Kg之廢水的廢料。 本實例係鑒於前述而提供,即提供一基材清洗方法及一 基材清洗裝置’該方法與裝置係具有使一基材清洗過程均 句與穩定地完成之效果,及也可使廢料排放減量,以及使 資源消耗減少。 在一以該氟化銨(重量%)與氟化氫(重量%)之比超過5〇 (> 50)之溶液作一清洗溶劑用之氟化銨水溶液清洗基材方法 中’根據本發明一實例之清洗基材方法係包括隨該清洗溶 劑耗用時間以銨成分補充該清洗溶劑之步驟。 在一以該氟化敍(重量%)與氟化氫(重量之比超過5〇 (>〕〇)之溶液作一清洗溶劑用之氟化銨水溶液清洗基材裝置 中,根據本發明一實例之清洗基·材裝置係包括一基材清洗 槽°亥巧洗槽中係儲有清洗溶劑及一補充裝置,供以銨成 分補充在該基材清洗槽中之清洗溶劑。 當氟化銨水溶液或氟化銨,氟化氫混合液作清洗溶劑, 供清洗或蝕刻該基材時,該清洗溶劑之濃度與成分係隨耗 用時間而變。 、一根據本發明者之實驗發現,當該氟化銨,氟化氫混合水 ^液作清洗溶劑時,濃度與成分之改變係視氟化銨與氟化 氫之比而定。 當該氟化銨(重量%)與氟化氫(重量%)成分比係超過5〇 ’該氟化錄與氟化氫之比係隨該耗用時間而 支。結果,在該清洗溶劑中之氟化氫率增加。 -16-
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里Ά)與氣化氫(重量 、里里/。)之戍分 ,泫氟化銨與氟化氫之比 另一方面,當該氟化銨(重 比未超過50 ( ^ 50)時,例如 難改變。 換§之’當以氟化錢(重 超過50 ( ^ 50)之水溶液作 水補充前述該清洗溶劑之 時間而定。 畺0/〇)與氟化氫(重量% )成分比 該清洗溶劑用清洗該基材時,未 過程係視使用該清洗溶劑^耗= 〜、至里y。)興齓化氫重量% 超過50 (>50)之水溶+ 里/0)成分比 、 合夜作该清洗溶劑用清洗該基材砗 銨成分補充前述該清洗、、交句 〃 守’以 』i ^月冼岭劑之過程係視使用該 耗用時間而定。 死a則所 ”如刖述况明’當亂化銨(重量% )與氟化氫(重量。成分 超過50、(>5G)時’該氟化錢與氟化氫之比係隨耗用時 、交。但過多之氟化氫係可藉以銨成分補充該清洗溶劑之 法使之轉換為氟化銨,結果,該HF濃度係保持恆定。 用刖述方法’該清洗溶劑之消耗量係隨該清洗溶劑補充 頻率之減少而減低,就該清洗溶劑而言,係進而因減少廢 水處理所需化學物質之量,而減少自廢水處理釋出之廢水 與淤渣之量。 " 因此’根據本實例,該基材清洗過程係均勻與穩定,及 除此之外’自廢水處理釋出之廢料量係隨該清洗溶劑耗用 量之減少而降低。 同時’在用氟化銨(重量% )與氟化氫(重量。/。)比未超過5〇 (S 5 0)之氟化|安及氟化氫水溶液清洗一基材的裝置中,根 據本發明一實例之清洗基材裝置係包括一基材清洗槽,該 -17- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 517300 A7 B7 五、發明説明(15 ) 清洗槽係儲有清洗溶劑及一補充裝置,供以水補充在該基 材清洗槽中之清洗溶劑。 當敗化錢’氟化氫混合水溶液用作清洗溶劑清洗或蝕刻 基材時’該清洗溶劑之濃度與成分係隨耗用時間而變。 根據本發明者之實驗發現,當該氟化銨,氟化氫混合水 溶液作清洗溶劑時,濃度與成分之改變係視氟化銨與氟化 氫之比而定。 當氣化錢(重量% )與氟化氫(重量% )成分比未超過5〇 ($ 50),例如,該氟化銨與氟化氫之比係難以改變。 就此而g,根據本實例,當氟化銨(重量% )與氟化氫(重 量%)成分比未超過5〇 ( $ 50)之水溶液作清洗基材用之清洗 溶劑時,以水補充該清洗溶劑之過程係隨該清洗溶劑之奉 耗用時間而定。 如前述,因當氟化銨(重量%)與氟化氫(重量%)成分比未 超過50 ( S 50)時,氟化銨與氟化氫之比係難以改變,故僅 以水補充該清洗溶劑係足以維持濃度之恆定。 ,因此該清洗溶劑之消耗量係.隨該清洗溶劑補充頻率之 減少而減低,就該清洗溶劑而言,係進而因減少廢水處理 所”匕學物質之量’而減少自廢水處理釋出之廢:與二杳 之量。 、 係均勻與穩定, 隨該清洗溶劑耗 及 用 因此,根據本實例,該基材清洗過程 除此之外,自廢水處理釋出之廢料量係 量之減少而降低。 圖式簡單說明 -18-
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五、發明説明(16 ) 本發明之前述說明及其他標的與特性係於參照隨附圖 與下列最佳實例之說明後更瞭解,該圖式係包括. 濃度間之關係曲線圖; ⑽系根據在相關技藝中之—清洗方法的、清洗過程開 ^吏用-清洗溶劑後’耗用時間與該清洗溶劑氫氟酸(hf) 圖2係當圖2所示該清洗溶劑使用時,該清洗耗用時間與 一半導體基材蝕刻速度間之關係曲線圖; 圖3係-流程圖’以說明使用過之清洗溶劑的廢流體處理 過程’即根據相關技藝之清洗方法’自一半導體製造過程 中釋出的氟化銘廢流體處理過程; 圖4係說明圖3所示廢流體處理過程之材料平衡簡圖; 圖5係根據在相關技藝中之一清洗方法的於一清洗過程開 始使用一清洗溶劑後,耗用時間(清洗時間)與一半導體基 材表面上氧化矽蝕刻速度間之關係曲線圖; 圖6係當圖5所示該清洗溶劑使用時,該清洗耗用時間與 該清洗溶劑氩氟酸(HF)濃度間之關係曲線圖; 、 圖7係當圖6所示該清洗溶劑使用時,該清洗溶劑氫氟酸 (HF) /辰度與一半導體基材表面上氧化矽蝕刻速度間之關係 曲線圖; 圖8係說明廢流體處理過程之材料平衡簡圖; 圖9係說明根據本發明一實例之濕洗裝置結構的簡圖,以 及使用該濕洗裝置執行操作之基材清洗方法; 圖1 〇係說明當使用本發明清洗方法與使用相關技藝清洗 方法相比時,一半導體基材表面上氧化矽蝕刻速度的曲線 -19 - 本紙張尺度it财® g家標準(CNS) A4%;^(21QX 297公爱) 5173〇〇 A7 B7 五、發明説明(
圖11係說明在一清洗溶劑中,㈣時間與名虫刻速度間之 關係的特性曲線圖; 圖12說明耗用時間與該清洗溶劑HF濃度間之關係的特性 曲線圖; 圖13係說明根據本發明一清洗系統之流程圖; 圖14至圖18說明根據本發明實例之濕洗裝置結構的簡 圖,以及使用該濕洗裝置執行操作之基材清洗方法; 圖19係說明當使用本發明法與使用相_技’藝清洗 方法相比時,-半導體基材表面上氧化耗刻速度改變及 該清洗溶劑HF濃度改變曲線圖; 圖20係在一清洗溶劑中,該耗用時間與該蝕刻速度間之 關係特性曲線圖; 圖21係該耗用時間與該清洗溶劑肝濃度間之關係特性曲 線圖; 圖22係視該耗用時間而定之^^札^與Η]ρ比變化特性曲線 圖; 圖23係說明根據本發明_實例之清洗基材裝置簡@ ; 圖24係控制視銨成分補充而定之該姓刻速度與該HF漢度 情況的曲線圖; 圖25係說明根據本發明另_實例之清洗基材裝置簡圖; 圖26係在—清洗溶劑中耗科間與似彳速度㈣之特性 曲線圖; 圖27係"玄,月洗洛劑中耗用時間與HF濃度關係之特性曲線
517300 A7 B7 五、發明説明(18 ) 圖; 圖28係視耗用時間而定之NHj與HF比改變特性曲線圖; 圖29係說明根據本發明之另一實例的清洗基材裝置簡 圖; 圖30係視水補充而定之HF濃度改變特性曲線圖; 圖3 1係視水補充而定之蝕刻速度改變特性曲線圖; 圖32係控制視水補充而定之該蝕刻速度與該hf濃度情況 的曲線圖;及 圖3 3係說明根據本發明之另一實例的清洗基材裝置簡 圖。 裝 最佳實例詳細說明 圖9係說明一清洗基材裝置(一濕洗裝置)簡圖,以及操作 该濕洗裝置之一基材清洗方法。圖10係說明當使用本發明 清洗方法與使用相關技藝清洗方法相比時,一半導體基材 表面上氧化矽蝕刻速度的曲線圖。
一基材清洗裝置100係具有下述結構。一清洗槽112係配 置在一具有一(未示出)樞動門之.清洗通風設備(一通風室) 111之下端,及一濕度計(或任何型別之濕度測量計)i丨3, 该濕度計係安裝在該清洗槽π 2上端鄰近清洗溶劑1 3 1液面 之處。一濕潤器114及一空調器115係配置在該清洗槽112之 正上方,及一濾塵器Π5係連接至該空氣器U5進氣口,而 濕度計11 3係連接至該濕潤器114。該濾塵器1丨6進氣口係藉 一空氣導管連接至該空氣器n 5排氣口處之一鼓風機,該鼓 風機係未示出。一控制隨清洗耗用時間上升之溫度,以保 -21 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 517300 A7 B7
持一清洗溶劑於室溫的溫度控制裝置(未示出)最好係配置 在該清洗槽112中。 一排氣導管1 17係連接至該清洗通風設備u丨之周壁i丨u 上’即連接至該周壁接近該清洗槽1 12上端之部份。該排氣 導管11 7係具有一自動調節風門i丨8及一空氣流量計n 9 (或 一流體壓力計)在該自動調節風門之下游。該空氣流量計 I 19係可配置在該自動調節風門1丨8之上游或在該清洗通風 設備111之中。 雖僅該清洗槽112 ( —蝕刻槽)係示於圖9之該清洗通風設 備111中,但一沖洗槽及一烘乾槽(未示出)係可配置在該清 洗通風設備111中該清洗槽鄰近之處。在此情況下,例如, 係可使用該沖洗槽,以供浸潰該基材於離子交換水用,及 使用該烘乾槽,以藉吹送清潔空氣烘乾該噴灑異丙基酒精 (IPA)後之基材表面。該清洗通風設備111,該沖洗槽及該 烘乾槽,係依序安裝在用隔壁隔成之個別隔離室中,相鄰 之隔離室係藉開啟在室壁上配置之樞轉門使之彼此相通。 下述係說明使用基材清洗裝置100清洗一矽基材之一方 法。以溶解氟化銨及氟化氫酸於水達預定濃度之一預定量 室溫清洗溶劑13 1係供應於該清洗槽112中。於該自動調節 風門118開啟至一適當開度後,至該濕潤器114及該空調器 II 5之電源係使之ON。因該清洗通風設備111係需具有一相 對濕度,以防止水之更進一步蒸發,以控制水自該清洗溶 劑13 1蒸發之損耗,該相對濕度(最好係接近飽和濕度)之目 標值係藉該濕潤器114設定。溫度目標值係藉該空調器11 5 -22- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 517300 A7 ___ —_B7 ___ 五、發明説明(2〇 ) 設定’以限制該清洗通風設備u i内部至一預定溫度。該排 放速度之目標值係藉該自動調節風門n 8之驅動機構設定, 以控制該清洗通風設備n丨中之空氣(每單位時間)排放速 度。 相當數量之矽基材(矽晶圓)係裝載於一晶圓卡匣中,其 中該基材係藉垂直平行且彼此相間隔一定間隔方式裝載。 而後’該石夕基材連同該晶圓卡匣一併浸入該清洗溶劑1 3 i 中’以開始該清洗過程。在該清洗過程中之矽基材係以藉 該#刻過程自每一石夕基材表面移除一自然氧化層之方式清 洗。 在該清洗過程中,空氣(限制其溫度於接近室溫及壓力高 於大氣壓力)係自該鼓風機經該濾塵器丨丨6,該空調器n 5及 該濕潤器114垂直向下供應至該清洗溶劑13丨在清洗槽丨丨2中 之液面區域。在此情況下,自該鼓風機吹送之空氣係經該 濾塵器116過濾後之高度清潔空氣及該空之溫度係以該空調 器11 5控制於一預定範圍以内(通常係大致在室溫範圍)。空 氣之相對濕度係藉該濕潤器114噴灑霧狀純水水滴方式控制 在一預定範圍以内。與該清洗溶劑液面接觸後之清潔空氣 係以一預定流速經該自動調節風門11 8排出。 根據前述說明之該清洗過程,限制壓力高於大氣壓力及 溫度與濕度於預定值之該濕潤清潔空氣係以垂直向下方式 供應至在該清洗槽112中之清洗溶劑1 3 1整個液面。因此, 與使該清潔空氣平行流經清洗溶劑液面之過程相比較,該 前述之清洗過程係確增強控制水自該清洗溶劑蒸發損失之 -23- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 517300 A7 __________B7_____ 五、發明説明(21 ) 功能,及係也提供在該清洗溶劑液面上更高之空氣移動功 能。此外,當處理載有該矽晶圓之晶圓卡匣時,前述之清 洗過程係提供在該晶圓間更有效之清潔空氣移動。 根據前述之清洗過程,因在該清洗通風設備111中之大氣 壓力係限制於一稍高於該清洗通風設備大氣壓力,故該清 洗通風設備11 1外之空氣係防上進入該清洗通風設備111。 以此方式之配置,該前述之清洗過程係消除,由於外界空 氣進入該清洗通風設備,以及在該清洗通風設備中清潔空 氣的流通狀況’溫度及濕度之變化所致使在該清洗通風設 備中之清 >糸空氣受污染的缺點,因而使該濕洗可更穩定連 續操作。 在根據本發明之一實例中,圖9所示之清洗裝置係用於根 抓前述之該清洗過程清洗該矽晶圓。換言之,在一比較範 例中,该矽晶圓係以相似於該實例之方式清洗,即使用圖9 所示之該清洗裝置100清洗,但未操作該空調器丨丨5及該濕 潤器114,以及使該自動調節風門丨丨8固定於一開度不動。 該結果係示於圖1 〇。 根據該範例之結果,隨清洗過程耗用時間之蝕刻速度上 升係很緩慢,及除此之外,飯刻.速度之恨定上升係示如圖 10。因該理由,係無更換溶劑之需求,即使該同一清洗溶 劑長期使用亦然。 換言之’根據該比較範例之結果,隨清洗過程耗用時間 之蝕刻速度上升係較高於該範例之速度上升,及除此之 外,係可見不一致之姓刻速度上升。因此,該溶液係在該 -24- 517300 A7 —__ B7_ 五、發明説明(22 1 " 1 清洗過程中更換。但在清洗溶劑更換後,短時間之清洗係 仍會致使姓刻速度上升,及該蝕刻速度係很快地高過於根 據δ亥不品更換清洗溶劑範例所使用方法之。 該利用超音波之濕潤器係可用於圖9所示之清洗裝置,或 採用供應彿水之水蒸氣至該清洗通風設備中之方式濕潤。 前述以預定流速供應限定溫度與濕度之清潔空氣的操作係 也可有效應用於補充包括氟化銨,氫氟酸,水性銨,水及 月b減低表面張力溶液各種成分之清洗溶劑。 泫清洗溶劑中活性成分濃度及水分之測量係可用(丨)以預 疋波長吸收光’(2)紅外線/紫外線吸收光譜,及(3)折射 率’比重’光透過率及傳導率或類似者,或使用一如(4) Karl Fischer滴定儀之測量單元及(5)液體(離子)色譜分離底 類似者等方法測量之。 使用前述清洗方法係可降低蝕刻速度之改變或不一致, 因此,對至少以氫氟酸作活性成分用溶解於水之清洗溶劑 而言,清洗係受清洗時間耗用之影響,如圖1〇所示。因 此,使用前述清洗溶劑之清洗過程係均勻一致與穩定,可 確實因減少前述清洗溶劑更換頻率而降低廢流體處理(廢水 處理)用之化學物質的量(延長該清洗溶劑之使用壽命)。該 前述清洗方法係也具有減少廢料排放量之效果,即減少淤 渣及廢水(污水)排放,因而減低化學物質之耗用量。 根據本實例之清洗方法,該清洗過程開始後耗用時間與 姓刻速度間之固定線性關係係如圖丨〇所示,在該清洗過程 開始時之蝕刻速度(當耗用時間為如圖2所示為0時之垂直軸 -25- I紙張尺度適用中國S家標準(CNS) A4祕(21GX 297公釐)------- 517300 A7
濃度而定先始時,該清洗溶劑中之氫氟酸(HF) 過程開始後之:二;=:。…速度則係由該清洗 因此,在該清洗過程 上+丄 度及於該清洗^卩^ 劑中氫氟酸(HF)濃 ♦。上 。王开佼之耗用時間係估計該蝕刻速度之所 、染序爭古 去係更進一步具有以均勻一致及恆等蝕刻
Si門St再清洗效果。換言之,所需之蝕刻時間(該清洗 “上口後之耗用時間)係僅藉設定該所需姓刻時間即可。 ^ Λ所而蝕刻時間或該所需清洗溶劑之HF濃度係僅藉 將前述線性關係換算為數字即可。 。日本專利特許公開申請案第9- 22891號(發明標題‘‘濕洗過 ί-用^裝1及方法”)係披露一供自一矽晶圓表面蝕刻及清 先氧化物用之裝置。在該裝置中,一儲有化學溶劑之清 洗:在限定清洗晶圓所需之溫度,濕度及清潔空氣流速 的%境下安裝,同時使清潔空氣以限定之70%或更高相對 濕度’水平流向該清洗槽中化學溶劑液面上方。 但根據前述之裝置,該清潔空氣,於使之連續流動時, 係垂直吹於該晶圓表面,同時,於清洗後自該清洗槽中取 出该晶圓卡運送至下一清洗槽之操作時,係會導致對該晶 圓表面上清潔空氣氣流之干擾。因此,該應清洗之表面上 係會钻有顆粒(外物)。欲消除該項缺點時,係需於每次傳 送該晶圓匣時,應作停止供應清潔空氣惱人之操作。 換言之,根據本發明一實例之清洗方法及裝置,其特徵 在於清洗該基材之同時係垂直向下自一在該清洗槽上方之 -26- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210X297公釐) ^17300
部份供應清潔空氣 晶圓匣時,該清潔 拫少有顆粒粘著之 動中傳送。 至該清洗溶劑之液面 空氣係以平行.於每一 慮。因此,該晶圓匣 。因此,於傳送該 晶圓表面流動,故 係可該清潔空氣流 本實例之濕洗方法係可使該清洗過程均勻一致,以 之清潔產品,㈣,係也可減低該清洗溶 奐頻率。結果,該廢流體處理負擔係可減輕,此係 、於凋配°亥清洗溶劑之化學物質耗用量減低而導致該廢 机體排放里減少所致。&外,資源係因該廢流體處理用化 卞物貝耗用量減低而節省,結果,使該廢流體處理 淤渣及廢水量減少。 根據本發明一實例之濕洗方法,因該清洗過程具有增加 使水分自該清洗溶劑減少蒸發之效果,以及水分蒸發之損 八控制於預定範圍以内,故該線性關係穩定地存在於清洗 所而犄間與清洗溶劑活性成分濃度之間,進而更增加本發 明實例之效果。 又 根據本發明一實例之濕洗方法,因該溶劑係以至少溶解 氣化錢及氟化氫酸之一於水方式調製而作清洗溶劑用,以 供藉姓刻自該矽基材表面移除該氧化層,該清洗過程係可 使清洗時間與姓刻速度間之線性關係均勻一致,進而成一 高度可重複性之清洗過程,同時具有精確之蝕刻速度控 制。 工 根據根據本發明一實例之濕洗裝置,係使該根據本發明 一實例之清洗方法可精準地,或更精確地及有效地,或更 -27- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公釐) 517300 A7
精確地與穩定地操作。 供清洗該基材用之根撼士 — ^ ^ ^ , 康本^明貫例的方法與裝置係以參 考&附圖式之方式作詳細說明。 少 =發㈣_於供q氟化録水溶液或氟化鍵氟 水浴液作清洗溶劑清洗(或卿亥基材之過程,及;特; 係關於用濃度在清洗過程中自妒 、主^ 、柱τ自始至終固定不變之清洗溶劑 >月>先該基材之清洗過程,在該清洗過程令係以所需之成 分m水性錄’氟㈣水溶&,視該清洗溶劑中 各種成分濃度而定補充該清洗溶劑,α改正濃度之改變, 同時視該清洗溶劑使用時間之長短而更換該清洗溶劑。 圖11說明熱氧化物,如氟化銨氫氟酸混合溶液,之耗用 蚪間與蝕刻速度間關係特性曲線圖。在該清洗溶劑中NHJ (40重量%)與HF (50重量%)之成分比係4〇〇/1。該清洗溶劑 之溫度係限定於25。(:,及該熱氧化物層係si〇2。 由圖11可確定,對該熱氧化物之蝕刻速度係隨該耗用時 間而增加。 雖然在用前述清洗溶劑清洗該基材之過程中,該蝕刻速 度係隨時改變,但在蝕刻速度與耗用時間之間係具有相當 南度之相互關係(一百分比關係)。即在該清洗溶劑中含水 量或化學成分(NH4F,HF)係隨耗用時間而變(蒸發),更特 別係該清洗溶劑中HF (致使蝕刻該熱氧化物之直接成分)澴 度係以固定速度增加,其原因在該含水量或該銨成分係以 固定速度自該清洗溶劑蒸發所致。 圖12係說明該清洗溶劑中HF濃度隨耗用時間改變之曲線 -28 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4规格(210 X 297公釐) 517300 A7 ____ _Β7 五、發明説明(26 ) 圖,及由圖12可確定,該hf濃度係隨耗用時間以固定速度 增加。 因此’用氟化銨水溶液或氟化銨氫氟酸混合液清洗(蝕刻) 該基材之過程係需保持該清洗溶劑之HF濃度穩定與均勻一 致。 有關於此,根據本發明一實例,係提供一如圖丨3所示之 清洗系統’以保持該清洗溶劑之HF濃度於一預定範圍以 内0 在該清洗系統中,該清洗溶劑之HF濃度係定期測量,以 依測量結果作後續操作之依據。 下述係說明該清洗系統應用於測量該HF濃度,以作測量 用之目標濃度時之情況。 如圖13所示’在本實例中之該清洗系統中,該hf濃度係 用〉辰度測里早元疋期測置(母6 χ η時間測量*次,例如;π 係小於8之正整數),如前述(步驟132)說明,該HF濃度係隨 耗用時間而變。 根據該清洗系統,該清洗溶劑中成分濃度(例如,HF)之 測量係可藉以預定波長吸收光,紅外線/紫外線吸收光譜, 折射率,比重,光透過率及傳導率或類似者,或使用一如 Karl Fischer滴定儀之測量單元及液體(離子)色譜分離底類 似者等方法測量之。 如該HF濃度在該預定範圍以内,即於該清洗過程開始(本 驟133,134)後,濃度測量結果應為〇· 〇5至〇. 1重量%。 而後,於使用至一預定期限達該溶劑應更換時限(步驟 -29- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 517300 A7. B7 五、發明説明(27 ) —-- S135)時,在該清洗槽中之全部清洗溶劑係予更換。在該清 洗系統中,該溶劑更換時限係設定為每耗用48小時(步= 1 3 1)更換一次。 當清洗溶劑更換完成後,換下之溶劑濃度係測量至—預 定時間,即完成清洗溶劑更換後1〇分鐘。 該清洗系統係連續清洗,直至達該溶劑更換時限為止, 同時,因濃度應予測量,故需計算耗用時間。而後,該 濃度係可經於耗用後一預定時限(6xn時間,例如;11係小於 8之正整數)之重複測量濃度而確定(步驟136)。 在前述流程中,在該溶劑更換時限或該耗用時間之前, 測里δ亥》辰度係未構成任何不同。 換言之,當該HF濃度測量結果在該預定範圍〇〇5至〇1重 量%以外時,該清洗溶劑係應補充,以改正該Ηρ濃度(步驟 138卜 如測量之HF濃度超過前述預定範圍時,該清洗溶劑係補 充銨成分,以降低該HF濃度(步驟1 39)。 在該步驟中,係供應與該設定之HF濃度及該量得之HF濃 度間克分子數相符之銨成分,以使該HF濃度恢復至前述預 定範圍以内。 特定言之,該清洗溶劑應補充之銨氣或水性銨係以表達 式[測得之HF濃度(重量% )—設定之HF濃度(重量% ) X (錄克 刀子$ / HF克分子量)X清洗溶劑總重計算所得之量。 用該銨成分補充係可致使HF中和,以提供氟化銨,及結 果係控制該清洗溶劑中之HF濃度。用水性銨補充係可提供 -30- 517300 A7 B7 五、發明説明(28 ) 沖淡與中和化雙重效果。 換言之,當測得之HF濃度低於該預定範圍時,該清洗溶 劑係補充HF成分,以提升該HF濃度。 在該步驟中,供應之該HF成分係應符合該設定之HF濃度 與該測得之HF濃度間之差異,以使該HF濃度恢復至前述預 定範圍以内。 特定言之,該清洗溶劑應補充之如HF氣及氟氫酸的HF成 分係以表達式[測得之HF濃度(重量。/。)—設定之HF濃度(重 量%)] X清洗溶劑總重計算所得之量。 在該清洗系統中,如經數次測量濃度後,該HF濃度未在 該預定範圍以内時,系統係會發出一錯誤信號暫時中斷操 作。特定言之,如連續四次測量,該HF濃度皆未在該預定 範圍以内時,該清洗系統係會發出一錯誤信號暫時中斷操 作,例如(步驟137)。 當正常測量結果係該HF濃度超出該預定範圍,用該成分 柄充以改正該HF濃度’可使用該清洗溶劑之触刻過程均勻 與穩定(即保對該氧化物之蝕刻速度恆定),消除如相關技 藝所需要之經常更換該清洗溶劑。因此,該清洗溶劑之使 用#命係可延長,不僅可因溶劑更換次數之減少而減低清 洗溶劑之消耗(資源節省),同時,對該清洗溶劑而言,也 可減少用於廢水處理之廢水處理劑(資源節省)。因化學物 質消耗量之減少係也可減少自該廢水處理排放之淤渣與廢 水(減少排放廢料量)之量。 因此,本發明之該實例係可使該基材清洗過程均勻一致 -31 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)
裝 訂
517300 A7 ____ B7 _ 五、發明説明(29 ) 與穩定’但也可對環保,包括資源節省及廢料排放量減少 或類似者有所貢獻。 如前述說明,使用本實例之方法及裝置係可使以氟化銨 水溶液清洗該基材之過程均勻一致與穩定,及也可減少該 清洗溶劑更換頻率,不僅可節省化學物質資源(該清洗溶劑 及廢水處理劑),也化學物質消耗量之減少而實質減少淤渣 與廢水之排放量。 本發明實例係將參照隨附圖式說明。 圖14係說明根據本發明一實例之濕洗裝置結構的簡圖, 以及使用該濕洗裝置之一基材清洗方法的操作。該清洗裝 置係具有一 SC- 1槽151,一沖洗槽152,一 SC-2槽153,一沖 洗槽154。一 BHF槽155,一沖洗槽156,一沖洗槽157及一 烘乾槽1 5 8,該槽係採一槽接一槽方式配置。 一以溶解銨及水性過氧化氫(H202)於水之方式調製的清 洗溶劑係儲存於該SC- 1槽1 5 1中,同時,一以溶解氟氫酸及 水性過氧化氫(H202)於水之方式調製的清洗溶劑係儲存於 該SC-2槽153中。前述之銨係溶解為銨水合物(NH4OH)。一 以溶解氟化銨(NH4F)及氫氟酸(HF)於水之方式調製的(具 有之正常HF濃度為約〇· 1重量%及該NH4F濃度約40重量%) 清洗溶劑係儲存於該BHF槽1 55中,而純水(離子交換水)係 儲存於每一沖洗槽152,154,156及157中。該烘乾槽158之 使用係藉熱清潔空氣吹向沖洗後以異丙基酒精蒸氣噴過之 該基材表面,以排除該表面上之異丙基酒精(IPA)方式快速 烘乾該基材表面。 -32- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 517300 A7 B7 五、發明説明(3(3 下述係說明一自動稀釋劑供憑單元之結構,該單元係供 恢復該HF濃度至於該HF濃度上升前所設定之值,其方式係 稀釋該BHF槽155中之清洗溶劑,即視在該BHF槽155中清洗 溶劑之量及該HF濃度上升之程度決定應自該sc- 1槽1 5 1中 途供應至該BHF槽155之一預定量清洗溶劑。因此,該SC- 1 槽151及該BHF槽155係藉一具有泵161之管線22連接在一 起。該泵161之排放管162係具有一電磁闊及一積分流量計 相連在一起。該BHF槽155係具有一清洗溶劑液面計及一 HF 濃度測量單元,供測量清洗溶劑·自動取樣之HF濃度用。該 槽係同樣具有一自動控制單元,供自動開啟該電磁閥至一 預定時限。而且,該液面計及該HF濃度測量單元係連接至 該自動控制單元。 一供垂直或水平傳送該晶圓卡匣之卡匣傳送機構係自該 SC- 1槽151上方伸延至該烘乾槽158上方。該整具濕洗裝置 係安裝在一用壁隔離之室中,以自該SC-1槽151上方供應清 潔空氣及自該烘乾槽158上方排氣。 下述係說明使用前述基材清洗裝置操作一矽基材清洗方 法之貝例。,一相當數置之碎基材(碎晶圓)係以垂直或平行 相隔方式裝載於一晶圓卡匣中。該卡匣係用該卡匣傳送機 構支撐,而後放入該SC- 1槽1 5 1,以連同該卡匣一起浸潰該 石夕基材於該清洗溶劑中清洗。清洗過程中之石夕基材係以藉 I虫刻自每一石夕基材表面移除該熱氧化物或自然氧化層方式 清理。於該清洗過程後,該卡匣係用該傳送機構吊起,傳 送至該沖洗槽1 52之正上方。而後,該卡匣係放入該沖洗槽 -33- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐)
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中,以連同該卡匣一起浸潰該矽基材於純水中沖洗。而後 係以相似之步驟在該8(:-2槽153及該沖洗槽154至丨57中清洗 與沖洗該矽基材,最後,沖洗後該矽基材係在該烘乾槽158 中烘乾。 在該清洗裝置中,該8(:-1槽151中一預定量清洗溶劑(無 HF成分)係間歇地供應至該]6^^槽155,以sc“溶劑中之水 稀釋該BHF槽155中之清洗溶劑的^^濃度,而達限制該BHF 槽1中清洗溶劑HF濃度隨清洗耗用時間上升之目的,這 樣,即保持該HF濃度大致恆等及提供恆等之蝕刻速度。稀 釋劑之間歇性供應係根據下步驟執行。在基材清洗過程 中’該泵16 1係憑保持於可操作收態。 忒BHF槽1 5 5中清洗溶劑之液面係於一預定時限用該液面 計間歇性測量,及測得之數值係傳送至該自動控制單元。 與該液面測量同步者係用HF濃度測量單元之該清洗溶劑Hf 濃度的測量及測得之數值係也傳送至該自動控制單元。在 該自動控制單元中,該BHF槽155中清洗溶劑之量係根據所 測得之值計算,及稀釋劑應供應之量係根據計算所得之清 洗溶劑量及所測得之HF濃度值計算。而後,該電磁閥係響 應自該自動控制單元所發信號而開啟,以開如供應該稀釋 劑。當所需供應之稀釋劑量已達,且以該積分流量計測 量’ 一代表前述事實之信號係傳送至該自動控制單元。而 後,該自動控制單元係該傳送之信號閉合該電磁閥,因 此,終止一間歇性供應稀釋劑循環。而後,該間歇性供廉 稀釋劑係根據該相似之步驟重覆。 -34- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 517300 A7 B7 五、發明説明(32 ) 在根據本發明一實例之清洗方法及裝置中,可供稀釋該 HF濃度用之稀釋劑係包括銨水溶液與水性過氧化氫之混合 液(SC- 1 :該混合水溶液),氫氣酸水性過氧化氫混合液 (SC- 2),硫酸水性過氧化氫混合液,磷酸,硫酸硝酸混合 液,發煙硝酸及醋酸,離交換水及親水性有機溶液[酒精 (異丙基,乙醇,曱醇),丙酮,二曱基亞砜(DMS〇),Ν·曱 基四氫吡咯(ΝΜΡ),二氧陸圜,及二甲基甲醯胺(DMF)]。 該等稀釋劑係可單獨使用或選用適當稀釋劑混合使用。 在前述之稀釋劑中,該銨水溶液與水性過氧化氫之混合 液(SC- 1),,離交換水及酒精係適於作稀釋劑用。當供應sc_ 1時,前述之錄成分係具有因SC-丨之供應而轉換目標清洗溶 劑中之HF成分成NHJ之效果及也可以稀釋劑中之水及水性 過氧化氫稀釋該HF成分。如前述說明,sc- 1係具有高HF濃 度稀釋效果之稀釋劑。 而且,前述之稀釋劑係可為新品或為其他標的使用過之 再生品。由前述之節約資源之觀點,再生品係最佳。稀釋 劑之供應係可與補充作目標清洗溶劑成分用之氟化銨,氯 氟酸,銨,水及減低表面張力之溶液或類似者同時進行, 以供稀釋該HF濃度。 下述係參照圖1 5說明根據本發明另一實例之濕洗穿置会士 構,以及使用該濕洗裝置之一基材清洗方法的操作。該濕 洗裝置結構係相似於圖14所示者,而不同之處在一、、中、先样 172及一 BHF槽175係藉一具有泵181之管線ι82連接在一起3 以用該沖洗槽1 7 6中之純水(離子交換水)稀釋該b η f槽1 7 5中 -35- 本紙張尺度適用中國國家搮準(CNS) Α4規格(210 X 297公釐) 517300 A7 ____ B7__ 五、發明説明(33 ) " _ 清洗溶劑之HF濃度。 下述係參照圖16說明根據本發明另一實例之濕洗裝置結 構’以及使用該濕洗裝置之一基材清洗方法的操作。該濕 洗裝置結構係相似於圖14所示者,而不同之處在一烘乾槽 208及一 BHF槽205係藉一具有泵2〇1之管線212連接在一起。 在此情況下,一安裝在該烘乾槽2〇8之IPA供應管線係連接 至該管線2 12。根據該清洗裝置,該清洗溶劑hf濃度之上升 係藉供應液態IPA至該BHF槽205中之方式控制。 下述係參照圖1 7說明根據另一實例之濕洗裝置結構,以 及使用該濕洗裝置之一基材清洗方法的操作。該濕洗裝置 結構係相似於圖14所示者,而不同之處在一 s〇 1槽221及一 BHF槽225係藉一具有泵231a之管線232a連接在一起,及一 沖洗槽226及該BHF槽225係藉一具有泵23 lb之管線232b連接 在一起。根據該清洗裝置,在該BHF槽225中之清洗溶劑HF 濃度係用該SC- 1槽221中之水及該沖洗槽226中之純水稀 釋。 下述係參照圖1 8說明根據另一實例之濕洗裝置結構,以 及使用該濕洗裝置之一基材清洗方法的操作。該濕洗裝置 結構係全然不同於圖14至圖17所示濕洗裝置之結構與操 作。即該濕洗裝置係使用二不同系統之清洗裝置。一清洗 裝置240之一清洗溶劑(不#HF)及液態IPA係供應至另一清 洗裝置250之一清洗溶劑中,以控制HF濃度之上升,因而保 持該HF濃度於恒等。 特定言之,該清洗裝置240係具有一 SC- 1槽241,一沖洗 -36- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 517300 A7 B7 五、發明説明(34 ) '— 槽242,一 SC-2 槽243,一 沖洗槽244,一 DHF 槽 245,一沖 洗槽246,一沖洗槽247及一烘乾槽248,諸槽係依前述順序 配置成串。该清洗裝置250係具有一 NH4F槽25 1,一 BHF槽 252,一 DHF槽253。沖洗槽254 , 255及一烘乾槽(一旋轉烘 乾機)256 ’诸槽係依前述順序配置成串。該清洗裝置mo
之SC - 1槽241係藉具有泵257a之一管線258a連接至該NH4F 槽,及該清洗裝置240之烘乾槽係藉具有泵25几之一管線 25 8a連接至該DHF槽253。該使用之旋轉烘乾機256係設定以 高速繞一垂直軸線自由旋轉,即藉高速旋轉該基材,以震 動掉因離心力所凝聚於該基材經純水沖洗後,噴於基材表 面上的IPA蒸氣。 自該清洗裝置240之沖洗槽(例如,242)供應純水至該 NHJ槽25 1及泫DHF槽253係可替I代圖1 8所示之sc“溶液及 液態IPA的供應。同時,除圖18所示實例外,自該清洗裝置 250之沖洗槽254供應純水係也屬可行。 圖19係根據使用本發明一實例之清洗方法(範例)實驗結 果與使用相關技藝之清洗方法實驗結果相比較所得之氧化 矽蝕刻速度及清洗溶劑HF濃度隨耗用時間改變的曲線圖。 根據本貫例之範例,一預定稀釋劑之預定量係藉使用圖14 所示該清洗裝置間歇地供應,以控制在該BHF槽丨5 5中清洗 溶液HF澴度之上升。換言之,根據該比較用範例,清洗係 在不供應稀釋刻情況下完成。如.圖丨9所示,根據本實例之 綠蝕刻速度及該hf濃度係保持恒定,即使耗用時間不同亦 然。換3之,根據比較用範例之該蝕刻速度及該HF濃度係 -37- [紙張尺度適财®國家鮮(C^S)錢格(21Qx 297公董' 517300 A7 ____ B7 五、發明説明(35 ) 逐漸上升。 該清洗溶劑中活性成分濃度及水分之測量係可用(1)以預 定波長吸收光,(2)紅外線/紫外線吸收光譜,及(3)折射 率,比重,光透過率及傳導率或類似者,或使用一如(4) Karl Fischer滴定儀之測量單元及(5)液體(離子)色譜分離底 類似者等方法測量之。 使用前述清洗方法及裝置係可降低蝕刻速度之改變或不 一致,因此,對至少以氫氟酸作活性成分用溶解於水之清 洗溶劑而言’清洗係受清洗時間耗用之影響。因此,使用 前述清洗溶劑之清洗過程係均勻一致與穩定,且能提高該 半導體基材及液晶顯器基材之產量,可確實因減少清洗溶 劑更換頻率(延長該清洗溶劑之使用壽命)而減少用於廢流 體處理(廢水處理)之化學物質的量。該前述清洗方法及裝 置係也具有減少廢料排放量(即淤渣及廢水(污水))之效 果,因而減低化學物質耗用量。 如前述之說明,根據本發明之該實例的濕洗方法及裝 置,該清洗過程係可均勻一致地提供高穩定品質之清潔產 品’以及高產量之半導體基材及液晶顯示器基材,且可減 少該清洗溶劑之更換頻率。結果,該廢流體處理負擔係可 減輕,此係因用於調配該清洗溶劑之化學物質耗用量減低 而導致該廢流體排放量減少所致。此外,資源係因該廢流 體處理用化學物質耗用量減低而節省,結果,使該廢流體 處理排放之淤渣及廢水量減少。 下述係參照圖式說明根據本發明另一實例之一基材清洗 •38- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 517300 A7 ___B7 五、發明説明(36 ) ' ~ 方法及一基材清洗裝置。 本發明係關於供以用氟化銨水溶液或氟化銨氟化氫混合 水溶液作清洗溶劑清洗(或蝕刻)該基材之過程,及更特別 係關於以銨成分補充該清洗溶劑之過程,該銨成分之補充 係視該清洗溶劑之累積使用時間及該清洗溶劑中各成分之 濃度而定。 圖20說明熱氧化物,如氟化銨氫氟酸混合溶液,之耗用 時間與姓刻速度間關係特性曲線圖。該NH4F ( 40重量% )與 HF ( 5 0重篁% )之成分比係400/ 1。該清洗溶劑之溫度係限定 於25。(:,及該熱氧化物層係Si〇2。 由圖20可確定,對該熱氧化物之蝕刻速度係隨該耗用時 間而增加。 ' 如前述,雖用前述清洗溶劑清洗該基材之過程中,該餘 刻速度係隨時改變,但在蝕刻速度與耗用時間之間係具有 相當高度之相互關係(一百分比關係)。其意義係在該清洗 溶劑中之含水量或化學成分(NHj,HF)隨耗用時間而變 (蒸發),更特別係該清洗溶劑中HF (致使蝕刻該熱氧化物 之直接成分)濃度係以固定速度增加,其原因在該含水量或 該銨成分係以固定速度自該清洗溶劑蒸發所致。 圖2 1係說明該清洗溶劑中Hf濃度隨耗用時間改變之曲線 圖,及由圖2 1可確定,該HF濃度係隨耗用時間以固定連产 增加。 在本實例中,該NH4F與HF之比[NH4F (重量%)/HF (重量 %)]如何隨耗用時間改變係用氟化銨水溶液與氫氟酸思合 -39- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 517300 A7 ___________ B7_ _ __ 五、發明説明(37 ) /夜檢疋。檢定結果係示於圖2 2。 由圖22可確定,成分隨耗用時間之改變係視氟化銨與與 氟化氫之比而定。 特疋s之’當氟化錢(重量% )與氟化氫(重量% )之成分比 未超過50 ( $ 50)時,成分比係難以隨耗用時間改變。換言 之’當氟化銨(重量。/。)與氟化氫(重量%)成分比超過50 50)時’成分比係隨耗用時間改變(很少)。此係因含高比 例氣化銨之該清洗溶劑係受銨成分蒸發之影響,如表示式 NH4F—NH3个+HF所示。(即水蒸氣係在此刻同時發生)。 如前述說明,當用氟化銨氫氟酸混合溶液清洗(蝕刻)基 材之過程中,該氟化銨(重量% )與氟化氫(重量% )成分比大 於50 (> 50)時,在任何時間用銨成分補充該清洗溶劑係具 有維持该清洗效果(姓刻速度)恒定之效果。 隨耗用時間,用銨成分補充係可控制該HF濃度之上升, 以保持該姓刻速度恒定。 結果,使用該清洗方法係可提供更高該半導體基材及該 液晶顯示器基材之產量,及也可減少溶劑更換頻率,且可 因化學物質耗用量,如該清洗溶劑及廢水處理劑之減少, 而減少淤渣及廢水之釋出。 用於補充之銨成分係可為氣態或液態之銨。而以水(純水) 稀釋水性銨至一所需濃度或可溶解銨成分之親水性溶劑溶 液(丙酮及各類酒精或類似者),或與氟化銨之混合液為最 佳。 除該銨成分外,含水量之蒸發係發生於該清洗溶劑。因 -40- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 517300 A7 _______ B7 五、發明説明(38 ) 此原因’除該錄成分外,補充以正確量之水(純水),係可 足以保持與初始清洗時之完全相同之成分。因對每一氧化 物之該蝕刻速度係受水含量之影響較低(而受該HF濃度影響 較大),故僅以銨成分補充係屬無效。但在此情況中,於 忒清洗溶劑HF濃度係藉補充銨成分保持恒定時,該nh4F濃 度係因含水篁隨耗用時間蒸發而逐漸增加。 下述係說明根據本發明另一實例之基材清洗裝置。 圖23係說明根據本發明另一實例之基材清洗裝置。 垓基材清洗裝置係包括一基材清洗槽27丨,槽中儲有供清 洗该基材用之氟化銨氫氟酸混合溶液清洗溶劑及一循環泵 272 ’供循環該溢流清洗溶劑至該基材清洗槽27 1。該作為 清洗目標之基材係裝載於一基材承載器中,供浸潰該基材 包括該基材承載器於基材清洗槽27丨中清洗(蝕刻)。 該基材清洗裝置之特點係該基材清洗槽27丨具有一水性銨 健存槽277 ’作供應銨成分用,及銨成分之補充量係藉一控 制單元274控制。 不同前述之可用銨成分供應裝置係包括一連續流量泵及 重力滴落裝置,及如空氣及氮氣等氣體之強迫饋送。 如前述’該熱氧化物之蝕刻速度係隨該清洗溶劑中以一 固定速度隨耗用時間增加之HF成分而增加。 就此而言,根據該基材清洗裝置,該水性銨係藉該控制 單元274按耗用時間自一水性銨儲存槽277供應至該基材清 洗槽271 ’以保持該hf成分於能使該蝕刻速度維持恒定之程 度0 -41 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 517300 A7 ______B7 _ 五、發明説明(39 ) 銨成分補充之最佳量及時機係藉圖2〇,圖2 1及圖22所 示,計算該HF成分隨耗用時間增加所需數據設定。 該清洗溶劑最好係用符合蒸發損失之敍成分補充,即補 充於一所需時間内可保持該清洗溶劑於配製後所具有(初始) 濃度的銨成分。添加銨成分之量係應根據連續或間歇監控 所得該清洗溶劑之濃度計算。 圖24係取決於銨成分補充之該蝕刻速度及該hf濃度控制 狀態曲線圖。該蝕刻速度及該HF濃度係藉間歇補充銨成 分,使之保持於該固定範圍以内。 連、’’η補充或間歇補充係皆能滿足補充錢成分之條件。前 者係更適於保持該濃度自始至終恆定。 前述之基材清洗裝置係根據測得之數據控制補充銨成分 時機,而一具有如圖25所示濃度測量單元285之裝置係也可 使用’該單元係測量循環中該清洗溶劑濃度,及根據測得 之濃度資訊,以真時控制銨成分之補充。該濃度測量單元 係以一常備單元方式安裝在該清·洗裝置中,以反饋於清洗 過程中測量之結果,或具有反應測量在預定情況下添加該 銨成分之效果,而不需安裝成常備單元。 特定言之,該銨成分補充之控制係用該濃度測量單元2 8 5 測量該清洗溶劑中每一成分(氟化銨,氟化氫及含水量或類 似者)濃度的過程行之,而後傳送該測量結果至一電腦或— 中央監控板或類似者之控制單元284,根據需求或不需要之 判斷計算應補充銨成分之量,然後傳送一補充指令至_水 性銨饋送管線(該水性銨儲存槽287)。而後,以濃度測量單 -42-
517300 五、發明説明(40 ) 元2 8 5確疋疋否按該指令補充錢成分。 該清洗溶劑中成分濃度之測量係 傳=:Γ或使用一如KarlFischer滴定儀 7L及液體(離子)色譜分離底類似者等方法測量之。 如前述說明,根據該清洗過程中每一點之里各成 蝕刻速度,以銨成分補充該清洗溶 ^ 蚀刻過程均勻與穩定(即保持該姓刻速度:二 除如相關技藝需要之頻頻更換該清洗溶劑。因此,該产洗 溶劑之使用壽命係可延長,進而.使之不僅因減少溶劑^ 頻率而減少該清洗溶劑之消耗(資源節約),而且也減少供 該清洗溶劑用之廢水處理劑(資源節約)。因而可因: 質耗用量之減少而減低該廢水處理所釋放之淤渣及廢:旦 (減少釋放廢料量)。 里 如前述說明,本實例係不僅使該基材清洗過程均勾—致 與穩定’ @且對資源節省及減少釋放廢料量之環保也貢 獻0 如前述說明’使用本實例係之方法與裝置係可使用氟化 銨水溶液清洗基材之過程均句一致與穩定,同時係也可減 少該清洗溶劑之更換頻率,進而實質因化學物f耗用量之 減少而減低所釋放之m廢水4(清洗溶劍及廢水處 之資源節約)。 下述係參考隨附圖式說明根據本發明另一實例之基 洗方法及裝置。 Θ -43- 本紙浪尺度適用中國國家標準(CNS) A4~£i^;297公^ 裝 訂 線 517300 A7 _____ B7 五、發明説明(41 ~) ^ - 本發明係關於用氟化銨水溶液與氫氟酸混合液作清洗溶 劑之清洗(或蝕刻)該基材過程,更特別係關於以水補充該 /月洗/谷^丨之過程,水之補充係視該清洗溶劑累積使用時間 及該清洗溶劑中各成分濃度而定。 圖26說明熱氧化物,如氟化銨氫氟酸混合溶液,之耗用 時間與蝕刻速度間關係特性曲線圖。在該清洗溶劑中nhj (40重量%)與HF (50重量%)之成分比係4〇〇/ i,該清洗溶劑 之溫度係限定於25。(:,及該熱氧化物層係si〇2。 片 由圖26可確定,對該熱氧化物之蝕刻速度係隨該耗用時 間而增加。 舂如前述說明’用前述清洗溶劑清洗該基材之過程中, 該蝕刻速度係隨時改變,但在蝕刻速度與耗用時間之間係 具有相當高度之相互關係。即在該清洗溶劑中含水量及化 學成分(NH4F,HF)係隨耗用時間而變(蒸發),更特別係該 清洗溶劑中HF (致使蝕刻該熱氧化物之直接成分)濃度係因 該含水量及該錄成分自該清洗溶劑蒸發而致使以固定速度 增加。 圖27係說明該清洗溶劑中HF濃度隨耗用時間改變之曲線 圖,及由圖27可確定,該HF濃度係隨耗用時間以固定速度 增加。 在本實例中,該NH4F與HF之比[NH4F (重量〇/0)/hf (重量 % )]如何隨耗用時間改變係用氟化銨水溶液與氫氟酸混合 液檢定。檢定結果係示於圖28。 由圖2 8可確定,成分隨耗用時間之改變係視氟化錢與與 -44- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 517300 A7 ___ B7 五、發明説明(42~~ - 氟化氫之比而定。 特定言m化錄(重量%)與氟化氫(重量%)之成分比 未超過50 (S50)時,成分比係難以隨耗用時間改變。換士 之,當氣化錢(重量%)與氟化氫(重量%)成分比超過^ (>50)時,成分比係隨耗用時間改變(拫少)。此係因含高比 例氟化銨之該清洗溶劑係受銨成分蒸發之影響,如表=式 NHJ—簡3 t +HF所示。(即水蒸氣係在此刻同時發生)。二 如前述說明,用水於任何時間補充該清洗溶劑之方法係 具有保持清洗效果(該蝕刻速度)恒定之效果,即在該用Z 化銨氫氟酸混合溶液清洗(蝕刻)基材之過程中,氟化錢(重 量% )與氟化氫(重量%)之比係未超過5〇 ( $ 50)。
隨耗用時間補充水係可控制HF濃度之上升,以維梏 刻速度恆定。 X 結果’使用該清洗方法係可提供更高該半導體基材及該 液晶顯示器基材之產量,及也可減少溶劑更換頻率,且可 因化學物質耗用量,如該清洗溶劑及廢水處理劑之減少, 而減少淤渣及廢水之釋出。 應補充之水係可為氣體(蒸氣)或液態之水。同時,固綠 (冰)或可依所需比例溶於水(純水)之親水性溶劑(丙酮及各 類酒精或類似者)與水之混合液係也使用。 圖29說明根據本發明另一實例之基材清洗裝置。 該基材清洗裝置係包括一基材清洗槽291,槽中儲有供清 洗該基材用之氟化銨氫氟酸混合溶液清洗溶劑及一循環系 292,供循環該溢流清洗溶劑至該基材清洗槽29 1。該作為 -45- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公爱) 517300 A7 _______ Β7 五、發明説明(43 ) 清洗目標之基材係裝載於一基材承載器中,供浸潰該基材 包括泫基材承載器於基材清洗槽291中清洗(蝕刻)。 該基材清洗裝置之特點係該基材清洗槽291係具有一連續 肌1泵293,作供水之用,及補充之水量係藉一控制單元 294控制。 除前述用泵作供水裝置外,供水裝置尚包括重力滴落裝 置’及如空氣及氮氣等氣體之強迫饋送。 如刚述說明’該熱氧化物之蝕刻速度係隨該清洗溶劑中 以一固定速度隨耗用時間增加之HF成分而增加。 就此而言’根據前述之裝置,水係經該連續流量泵293供 應至該基材清洗槽丨中,水係藉該控制單元294隨耗用時間 供應至該槽中,以保持該HF濃度恆定,進而使該蝕刻速度 保持恆定。 圖3 0係視水補充而定之hf濃度變化曲線圖,及確定該隨 耗用時間增加之HF濃度係藉水之補充而恢復至其初始濃 度。因藉水之補充控制該HF濃度係連帶地控制該蝕刻速 度’故該姓刻速度係也可如圖3丨所示藉補充水使之減緩。 最佳水補充量及最佳補充時機係藉圖26及圖27所示,供 计异水隨耗用時間蒸發之損失所需數據設定。 該清洗溶劑最好係用符合蒸發損失之水量補充,即補充 於一所需時間内可保持該清洗溶劑於配製後所具有之(初始) 濃度的水量。添加水之量係應根·據連續或間歇監控所得該 清洗溶劑之濃度計算。 圖32係係取決於水補充之該蝕刻速度及該hf濃度控制狀 -46- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 517300 A7 B7 五 發明説明( 44 怨曲線圖。該蝕刻速度及該HF濃度係藉間歇補充水,使之 保持於該固定範圍以内。 連續補充或間歇補充係皆能滿足補充水之條件。前者係 更適於保持該濃度自始至終怪定。 ' 則述之基材清洗裝置係根據測得之數據控制補充水時 機,而一具有如圖33所示濃度測量單元305之裝置係也可使 1,該單元係測量循環中該清洗溶劑濃度,及根據測得之 濃度資訊,以真時控制水之補充。該濃度測量單元係以一 韦備早疋方式安裝在該清洗裝置中,以反饋於清洗過程中 測量之結果,或具有即時反應測量結果之效果,或具有反 装 應/則1在預定情況下添加該錢成分之效果,而不需安裝成 常備單元。 九
特定言之,該水補充之控制係用該濃度測量單元3〇5測量 該清洗溶劑中每一成分(氟化銨,氟化氫及含水量或類似者) 農度的過程行之,而後傳送該測量結果至一電腦或一中央 監控板或類似者之控制單元3〇4,根據需求或不需要之判斷 計算應補充水之量,然後傳送一補充指令至水供應管線(該 連續流量泵303)。而後,水是否根據指令補充係藉該濃度 測量單元305之測量確定。 在本實例中,該清洗溶劑中成分濃度之測量係可藉以預 定波長吸收光,紅外線/紫外線吸收光譜,折射率,比重, 光透過率及傳導率或類似者,或使用Fiseher滴定 儀之測量單元及液體(離子)色譜分離底類似者等方法測量 之0 -47- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(21〇 X 297公釐) 517300 A.7 B7 五、發明説明(45 ) --- 如前述說明,根據該清洗過程中每一點之蝕刻速度及各 成分濃度,以水補充該清洗溶劑係可使該清洗溶劑清洗之 蝕刻過程均勻與穩定(即保持該蝕刻氧化物之速度1恆"定), 以及可消除如相關技藝需要之頻頻更換該清洗溶劑。因 此,該清洗溶劑之使用壽命係可延長,進而使之不僅因減 少溶劑更換頻率而減少該清洗溶劑之消耗(資源節約),而 且也減少供該清洗溶劑用之廢水處理劑(資源節約)。因而 可因化學物質耗用量之減少而減低該廢水處理所釋放之於 渣及廢水量(減少釋放廢料量)。 如前述說明,本實例係不僅使該基材清洗過程均勻一致 與穩定,而且對資源節省及減少釋放廢料量之環保也貢 獻。 ’、 如前述說明,使用本實例係、之方法與裝置係可使用氣化 銨水溶液清洗基材之過程均句一致與穩定,同時係也可減 少該清洗溶劑之更換頻率’進而.實質因化學物質耗用量之 減少而《低所㈣之於漬及廢纟量(清洗溶劑及廢水處理劑 之資源節約)。 雖本發明係以最佳實例特別說明,但修改,變更及合併 係可行。因此應瞭解,除前述外係可作各種修改,但不脫 離本發明之範圍。 -48- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐)

Claims (1)

  1. 517300
    釋I洗基材之方法’該方法係藉—過程濕洗該基材,該 每1轾係儲存以溶解活性成分於水方式碉制 八β衣之—清洗溶劑 於一清洗槽中,該清洗槽係配置在一渣、味、, 牡’月’先逋風設備中, 及而後浸潰應清洗之基材於該清洗溶劑中清洗,同時 使清潔空氣流入該清洗通風設備,該方法係 系匕括步驟: 清洗該應清洗之基材’同時以垂直向下方式供應控制 相對濕度於一預定範圍以内之清潔濕潤空氣至在該清洗 槽中之該清洗溶劑液面,並以在|_定範圍以内之排放 速度排放在該清洗通風設備中之 2·如申請專利範圍第1項之濕洗基 之〉月 >糸空氣係應限制於4 0至5 0 %相對濕度範圍以内及其 溫度係應為室溫。 丨· 3·如申請專利範圍第1項之濕洗基_法,其中該清洗溶 劑係使用至少溶解氟化銨及氫I喊之一於水的清洗溶靈 1㈣ 法’其中該應供應 4. 濕洗基材用之裝置,該裝置係藉一過程濕洗該基 材^,^該過程係儲存以溶解活性成分於水方式調製之一清 蚝溶劑於一清洗槽中,該清洗槽係配置在一清洗通風設 備中,及而後浸潰應清洗之基材於該清洗溶劑中清洗, 同時,使清潔空氣流入該清洗通風設備,該供濕洗一基 材用之裝置係包括: 一清潔空氣供應器,該器係供應該清潔空氣至該清洗 通風設備中並以垂直向下方式吹向在該清洗槽中之該清 洗溶劑液面; -49 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐)
    517300 8 8 8 8 AB CD 六 、申請專利範圍 一濕潤器,該器係作供應蒸氣或霧狀水滴至該清洗通 風設備中之用,以維持在清洗通風設備中之清潔空氣的 相對濕度於一預定範圍以内; 一濕度計,該濕度係配置在該清洗槽中之鄰近清洗溶 劑液面處並連接至該濕潤; 一排放管’該管係供排放該清洗通風設備中空氣之 用;及 一排放速度控制裝置,該裝置係配置在該排放管之 上;其中 相έ里之蒸氣或務狀水滴,該蒸氣或霧狀水滴係自該 濕潤器供應並藉反饋至該濕潤器之該濕度計測得的濕度 控制於一預定範圍以内;及 在該清洗通風設備中之空氣係藉該排放速度控制裝置 以一預定範圍以内之速度排放。 5. 如申請專利範圍第4項置,其中 該清潔空氣供應器係包括一鼓風機及一濾塵器,該遽 塵器係連接於該鼓風機排氣之一側; 该濕潤裔係以垂直向下朝向該清洗槽中清洗溶劑液面 供應蒸氣或霧狀水滴;及 該排放速度控制裝置係包括一調節風門,該風門係可 自動調綠開度及一氣流流量表或一壓力表配置在該排放 管之上,而該等表係連接至該調節風門,以藉反饋至該 調節風門之該等表測得的值門開度。 6. 如申請專利範圍第4或第5項_珠:暴_置,係更進一 50 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 517300 A B c D 、申請專利範圍 步包括: 一空調器,該空調器係控制該以垂直向下方式供應之 清潔空氣溫度於一預定範圍以内,其中 濕潤器係一供應溫度控制於一預定内之蒸氣 淹狀水滴的單元。 氟化銨水溶液作清洗溶劑之清洗基法,該方 各4包括步驟: _請 測量濃度,係測量在該清洗溶劑中一預定成分之濃 度;及 補充該清洗溶劑,係於測量癒ϋ超出該預定範圍時, 用一成分補充該清洗溶劑,以該預定成分之濃度 T2:!; cCjl 8·如申請專利範圍第7項之清洗基法, 該應測量之成分係包括HF ;選㉚/ 當測量結果低於該預定範圍時,係用該HF成分補充綠 清洗溶劑,當測量結果超出該預定範圍時,係用一銨成 分補充該清洗溶劑。 9·如申請專利範圍第7項之清洗基法,其中該清洗 劑係耗用一預定時間後更換。丨丨.,[::丨 1 一 W- > 10. Μ請專利範圍第7項之清洗基^法,其中該濃度 1 一耗用預定時間測量一次。 氟化财料料洗溶 福_.括: ·~ 一·"一- 一基材清洗槽,該槽係儲有該清洗溶劑; 一漢度測量儀,該測量係供測量該清洗溶劑中一預 | u·幽 其中 該 溶
    該裝置 定 51 - 本紙張尺度適财a S家標準(CNS) A4規格 517300 圍範利 專請 中 8 8 CD 成分之濃度用;及 一補充裝置,該裝置係供用一 、 用,以於該濃度測量儀測量結,分補充該清洗溶劑 ,改正該預定成分之濃度。__在該預定範圍以内 ^ 改正δ亥預定成分之濃度。|顧| 12·如申請專利範圍第η項之清洗基^_ 該應測量之成分係包括HF ; 當測量結果低於該預定範圍時, 清洗溶劑,當測量結果超出該 ^用該册成分補充 分補充該清洗溶劑。喊圍時,係用-銨 13·如申請專利範圍第丨丨項之清洗 括: :If置,係更進一步 雜雜 :溶劑更換裝置,該裝置係供遽患用一預定時間後 其中 該 成 包 換該清洗溶劑之用 請專利範圍第11項之清洗基裝置,其中該濃度 '係於每一耗用預定時間測量錄㈢農;度一次。 b洗基材之方法,該方法係藉二:過程連續浸潰應清 材於複數清洗槽中,該清洗槽係至少其中一槽儲 一含氟化錄及/或氫氟酸水溶液之清洗溶劑,該濕洗 材之方法係包括步驟: 供應一清洗溶劑,該步驟係自另一清洗槽供應 洗溶劑至該儲有一含氟化銨及/或氫氟酸水溶液之清 槽 ^ 14.
    以控制在該儲有一含氟化敍 g或氫氟酸水溶液 更 洗 有 基 清 洗 之 清洗槽中氟化氫濃度上升。 16.如申請專利範圍第丨5項之濕洗基 圈_ _法,其中該其他 _ 清 -52- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公爱) 517300 申請專利範圍 A BCD
    洗槽係包括一槽,該槽係儲有不 17. 如申請專利範圍第1 5項之濕洗基 洗槽係包括一槽,該槽係儲有純 18. 如申請專利範圍第15項之濕洗基 洗槽係包括一槽,該槽係儲有I ‘謂 19 之錢水溶液。 法’其中該其他清 法’其中該其他清 酒_| 酵j请專利範圍第18項之濕洗基_法,其中該酒精係 基酒精。 〜
    20. 洗基材之方法’ 4方法係藉_過程連續浸潰應清洗 材於複數清洗槽中,該複數清洗槽係至少其中一槽 儲有一含氟化銨及/或氫氟酸水溶液之清洗溶劑,該濕 洗基材之方法係包括步驟: 供應一清洗溶劑,該步驟係自一不同清洗過程中之另 一清洗槽供應一清洗溶劑至該儲有一含氟化銨及/或氫 I酸水溶液之清洗槽,以控制在該儲有一含氟化銨及/ 或氫氟酸水溶液之清洗槽中氟化氫濃度上升。 21. 如申請專利範圍第2〇項之濕洗基_丨法,其中在該不同 清洗過程中之清洗槽係包括一槽槽係儲有不含氟之 11 ij luiii 錢水溶液。 丨 22. 如申請專利範圍第20項之濕洗基;法,其中在該不同 清洗過程中之清洗槽係包括一槽槽係儲有純水。
    23·如申請專利範圍第20項之濕洗基讎薇 清洗過程中之清洗槽係包括一槽 24·如申請專利範圍第23項之濕洗基 係包括異丙基酒精。
    法,其中在該不同 係儲有酒精。 法,其中在該酒精 53
    本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4规格(210 x 297公釐) 517300 A B c D 六 25. •專利範圍 _:濕洗基材之裝置,該裝置係包括: 數清洗槽,該複數清洗槽係至少其中一槽儲有一含 氟化銨及/或氫氟酸水溶液之清洗溶劑;及 管線,該管線係配置在該儲有一含氟化銨及/或氫氟酸 水溶液之清洗溶劑的清洗槽與另一儲有一溶液供控制該 儲有一含氟化銨及/或氫氟酸水溶液之清洗溶劑的清洗 氟化氫濃度上升之清洗槽之間;其中 一清洗槽係包括在同一清洗過程之一清洗槽。 II#、洗基材之裝置,該裝置係包括: 26. 清洗槽,該複數清洗槽係至少其中一槽儲有一含 氟化銨及/或氫氟酸水溶液之清洗溶劑;及 管線’該管線係配置在該儲有一含氟化銨及/或氫氟酸 水溶液之清洗溶劑的清洗槽與另一儲有一溶液供控制該 儲有一含氟化銨及/或氫氟酸水溶液之清洗溶劑的清洗 氟化氫濃度上升之清洗槽之間;其中 另一清洗槽係包括在一不同清洗過程之一清洗槽。 27. Ojjm 洗基材之方法,該方法係以氟化銨(重量%)與氟化 重量%)之比〉5 0之一氣化錄水溶液作一清洗溶劑清 洗該基材,該方法係包括步驟: 補充該清洗溶劑,該步驟係用成分隨該清洗溶劑 之耗用時間補充該清洗溶劑。. 28.舞龜請專利範圍第27項之清洗基,其中 j 該水溶液中之氟化氫濃度係丨.〇重量%。 29· 洗基材之裝置,該裝置係以氟化銨(重量% )與氟化 54 本紙張尺度適用中國國家揉準(CNS) A4規格(210X297公董) 517300 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 氫(重量% )之比< 50之一氟仆松士、竹、产a 為丨士 氧化鉍水,夺夜作一清洗溶劑清 洗該基材’該裝置係包括: 一基材清洗槽,該槽係儲有該清洗溶劑;及 一補充裝置,該裝置係用水 清洗溶劑。 請專利範圍第29項之清洗基
    基材清洗槽中之該 其中 該水溶液中之氟化氫濃度係m10重量%。 先基材之方法,該方法係以氟化錢(重i %)與氣化 裏|_量%)之比S 50之一氟化銨水溶液作一清洗溶劑清 洗該基材,該方法係包括步驟·· 補充該清洗溶劑,該步驟係用該清洗溶劑之耗用 時間補充該清洗溶劑 32. 請專利範圍第31項之清洗基 該水溶液中之氟化氫濃度係 33· _洗基材之裝置,該裝置係以氟化銨(重量%)與氟化
    法,其中 於1 · 0重量% ° 量% )之比S 50之一氟化銨水溶液作一清洗洛劑/月 洗該基材,該裝置係包括: 一基材清洗槽,該槽係儲有該清洗溶劑;及 一補充裝置,該裝置係用水補g基材清洗槽肀之该 清洗溶劑。 — 34·如申請專利範圍第33項之清洗基 II 置,其中 在該水溶液中之氟化氫濃度係彳重量% -55- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐)
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