TW553781B - Method of metal oxide thin film cleaning - Google Patents

Description

553781 A7 ____B7_ 五、發明説明（1 ) 發明範圍 本發明是關於一種金屬氧化物薄膜之淸潔方法，係在 鉑電極的乾燥蝕刻以後，使用有機溶劑以移除氯化鉑餘留 物。 發明背景 金屬氧化物薄膜在鐵電與半導體裝置中具有廣大的用 途。鉑金屬薄膜是裝置電極之常用的材料。在裝置製造期 間’鉑金屬薄膜接受蝕刻過程，以在矽晶圓上形成裝置圖 案。鉑蝕刻的最佳技術是使用含有氯氣體的乾燥蝕刻過程 。在乾燥蝕刻期間，含有氯的氣體與鉑金屬反應，以形成 非揮發性之含有氯化鉑的化合物，其移除鉑，但是在結構 的其他部分留下含有氯化鉑的化合物，或沿著一光阻側壁 形成圍籬。因爲這些含有氯化鉑的蝕刻產品是非揮發性， 所以它們不能藉由動態真空吸系統移除。晶圓淸潔是從圖 案化的金屬氧化物薄膜移除含有氯化鉑的蝕刻副產品所需 要者。 發明槪述 一種矽晶圓上之金屬氧化物薄膜之淸潔方法-在第一 實施例中-包含將晶圓浸入諸如tetrahydrofluran的有機溶劑 約1 2小時；在氮氛圍中將晶圓乾燥；及在氧氛圍中，於部 分真空下，在約200°C的溫度，從晶圓剝除任何光阻。 本發明之方法的第二實施例包含將晶圓浸入由 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇Χ297公釐） -4 - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 訂 經濟部智慧財產苟8工消費合作社印製 553781 A7 B7 五、發明説明（2 ) tetrahydrofluran與酯組成的溶劑群中取得的極性有機溶劑； 當在有機溶劑中的時候，施加超音波至晶圓約10分鐘至40 分鐘；在氧氛圍中，於部分真空下，在約200°C的溫度，從 晶圓剝除任何光阻；將晶圓浸入第二有機溶劑；施加超音 波至晶圓約5分鐘至20分鐘；及在氮氛圍中將晶圓乾燥。 本發明之一目的是提供一種從金屬氧化物圖案晶圓淸 潔含有氯化鉑的乾燥蝕刻餘留物之方法。 本發明之此槪述及目的是俾使能夠迅速了解本發明的 性質。參考本發明之較佳實施例的下列詳細說明，並配合 圖，可以更完整了解本發明。 圖式簡單說明 圖1是繪示本發明之第一實施例的流程圖。 圖2 - 5是依據本發明之方法的第一實施例在各種有機 溶劑中淸潔的PG〇圖案之SEM相片。 圖6是繪示本發明之第二實施例的流程圖。 圖7 - 16是依據本發明之方法的第二實施例在各種有機 溶劑中淸潔的PG〇圖案之SEM相片。 較佳實施例詳細說明 本發明的方法使用有機溶劑，以從晶圓淸潔含有鉑氯 的化合物。最有效的溶劑是tetrahydrofluran、C4H8〇（THF)。 在將鉑蝕刻、污染的晶圓浸入THF中1 2小時以後，或將污染 的晶圓浸入THF或酯及使晶圓接受超音波淸潔，晶圓的掃描 本紙張尺度適用中國國家標準（CMS ) A4規格（2】0X297公釐） -5 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 、-!! 經濟部智慧財產局R工消費合作社印製 553781 經濟部智慈財產局員工消費合作社印繁 A7 _ ___ B7_五、發明説明（3 ) 電子顯微鏡（SEM)相片顯示在光阻層移除以後之淸潔的金屬 氧化物薄膜圖案。 爲了驗証本發明的方法，乃在鐵電鉛鍺氧化物 (Pb3Ge3〇M)(PGO)圖案化的晶圓上進行實驗。所測試的整合 式薄膜是鉑/PGO/鉑/鈦/二氧化矽/矽。光阻沈積及圖案化於 鉑電極的頂部。鉑是使用含有氯的氣體蝕刻。在乾燥蝕刻 以後，遵照圖1的步驟（SI - S4)以淸潔晶圓。 在本發明之方法的第一實施例中，晶圓是藉由浸入有 機溶劑中以實驗式淸潔，有機溶劑包含 tetrahydrofluran(THF)、丙酮、二乙基酯及乙醯基丙酮（S2)。 全部溶劑皆是以純粹的形式而使用。1 2小時以後，晶圓自 溶劑移出及在純氮氣體流中乾燥（S3)。光阻是在部分真空下 ，於氧氛圍中，在200 °C移除（S4)。爲了決定結果，拍攝掃 描電子顯微鏡（SEM)相片，如圖2 - 5所示。顯然，使用THF 當作淸潔溶劑可獲得最佳的結果。 圖2與3個別是在x4300與xl9,000之晶圓的相片，其顯示 在丁HF中淸潔污染的晶圓之結果。晶圓展示一淸潔的表面及 淸晰的鉑/PG0/鉑層之整合。在本發明之方法之此實施例中 ，圖4的酯或圖5的丙酮皆不能如THF—樣有效提供淸潔的表 面。乙醯基丙酮-圖5-2移除鉑乾燥餘留物，也移除PG〇薄 膜，其並非所欲的結果。在本發明之方法的淸潔過程以後 ，鐵電性質不會惡化。記憶窗被保存，且幾乎與THF淸潔過 程以前相同。THF似乎是金屬氧化物晶圓淸潔用途之優良的 溶劑。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格（210X 297公釐） ΓβΤ ' (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 訂 553781 A7 B7 五、發明説明（4 ) 如同本發明之方法的第一實施例，本發明之方法的第 二實施例是藉由在鐵電PGO圖案化的晶圓實驗而驗証。所測 試之整合式薄膜是鉑/PGO/鉑/鈦/二氧化矽/矽。光阻沈積及 圖案化於頂部鉑電極。鉑是使用含有氯的氣體蝕刻。在乾 燥蝕刻以後，遵照圖6的步驟（S60- S65)以淸潔晶圓。 晶圓是依據本發明之方法的第二實施例，藉由浸入諸 如THF與二乙基酯的極性有機溶劑中而實驗式淸潔。晶圓在 溶劑中時以超音波淸潔10 - 40分鐘（S61)，然後在純氮氣體 流中乾燥（S62)。用於本發明之方法之此步驟的裝置包含一 具有安裝在其外周緣上之超音波轉換器的充水式容器。一 第二器皿位於水浴中，該器皿含有溶劑與待淸潔的晶圓。 光阻是在部分真空下，於氧氛圍中，在200°C移除（S63)。爲 了自光阻移除任何可能的餘留物，晶圓再次浸入一極性有 機溶劑，且當在溶劑中時再次由超音波淸潔另外5 _ 20分鐘 (S64)。爲了決定溶劑與超音波清潔的結果，乃拍攝SEM相 片（S65)，如圖7 - 16所示。 圖7是在鉑電極的氯氣體鈾刻以後原始圖案化表面的 SEM相片；而圖8是光阻移除以後原始圖案化表面的SEM相 片。因爲氯氣體乾燥蝕刻過程不產生揮發性的鉑化合物， 所以鈾刻後的鉑氯餘留物保留在晶圓表面上。此型式的餘 留物不能良好地粘合於PGO或鉑表面，所以，可以使用一極 性有機溶劑配合超音波淸潔過程移除此餘留物。 在鉑氯氣體乾燥蝕刻以後，晶圓浸入一極性有機溶劑 ，諸如THF或酯，然後，當在溶劑中時接受超音波淸潔過程 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -7 - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 I· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 553781 A7 B7 五、發明説明（5 ) 10-4 0分鐘。此過程本身不移除光阻，如圖9所示。光阻是藉 由傳統技術，在氧氛圍中，於200°C，在部分真空下移除， 然而，光阻移除步驟不移除鉑氯蝕刻餘留物。在光阻移除 以後，如圖10所示，所有鉑氯蝕刻餘留物被移除，如圖11 與1 2所示。圖1 3與1 4繪示使用一酯溶劑於超音波淸潔過程 的結果。如圖1 5與1 6所示，某些餘留物在光阻移除以後仍 在圖案化表面上。超音.波是當浸在諸如THF或酯的極性有機 溶劑時用於再次淸潔晶圓。第二淸潔過程移除所有鉑氯蝕 刻餘留物。 在另一實驗中，光阻起初自原始鉑氯蝕刻後的晶圓移 除，然後，晶圓浸入一極性有機溶劑且接受超音波淸潔。 結果顯示，此程序移除鉑頂部電極，也淸潔鉑氯蝕刻餘留 物。 於是，已揭示一種金屬氧化物薄膜之淸潔方法。可了 解，能夠在附屬申請專利範圍所界定之本發明的範疇內做 其他的變化和修改。

装----：---訂-----0, (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 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） -8 -

Claims (1)

1. 553781 第91121770號專利案 中文申請專利範圍修正本 民國92年01月24日修正 A% X 谓請委員明示，大，俨♦否變更原實質内容 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 I 補充 1 · 一種矽晶圓上之金屬氧化物薄膜之淸潔方法，包含 將矽晶圓浸入一有機溶劑中；及 在氮氛圍中將矽晶圓乾燥。 2·如申請專利範圍第1項之方法，其中該浸入包含將 晶圓浸入有機溶劑中約十二小時。 .3·如申請專利範圍第1項之方法，其中該浸入包含將 砂晶圓浸入由tetrahydrofluran與酯組成的溶劑群取得的極性 有機溶劑。 4 ·如申請專利範圍第3項之方法，其中又包含當在有 機溶劑中的時候，施加超音波至矽晶圓約1〇分鐘至40分鐘 〇 5. 如申請專利範圍第1項之方法，其中包含在氧氛圍 中，於部分真空下，在約20(TC的溫度，從矽晶圓剝除任何 光阻。 6. 如申請專利範圍第5項之方法，其中包含在該乾燥 以後，將矽晶圓浸入第二有機溶劑中，及施加超音波至晶 圓約5分鐘至20分鐘。 ’ 7. —種矽晶圓上之金屬氧化物薄膜之淸潔方法，包含 將砂晶圓浸入由tetrahydrofluran與酯組成的溶劑群取得 的極性有機溶劑約12小時； 在氮氛圍中將矽晶圓乾燥；及 · 在氧氛圍中，於部分真空下，在約20(TC的溫度，從矽 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項i 零裝-- F本頁) 訂 553781 A8 B8 C8 D8 _ 六、申請專利範圍 晶圓剝除任何光阻。 8. —種矽晶圓上之金屬氧化物薄膜之淸潔方法’包含 將矽晶圓浸入由tetrahydrofluran與酯組成的溶劑群取得 的極性有機溶劑； 當在有機溶劑中的時候，施加超音波至矽晶圓約10分 鐘至4 0分鐘； 在氧氛圍中，於部分真空下，在約200°C的溫度，從矽 晶圓剝除任何光阻； 將矽晶圓浸入第二有機溶劑； 施加超音波至矽晶圓約5分鐘至20分鐘；及 在氮氛圍中將矽晶圓乾燥。 (請先聞讀背面之注意事項t ▼裝II ▼寫本頁} 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） 一 2 -