TW571340B - Method of cleaning and etching, and the devices thereof - Google Patents

Description

571340 五、發明說明（1) 技直遵^ 本 發 明 係 關 中 ， 用 以 將 來 矽 片 5 或 作 業 造 裝 置 的 泵 等 洗 淨 除 去 之 方 氣 體 之 方 法 5 去 除 成 為 可 能 背 景 於 半 導 體 晶 為 了 防 止 加 工 為 了 施 行 氣 相 或 多 採 用 將 此 又 另 一 方 裝 置 間 的 搬 移 以 將 晶 圓 —— 個 設 置 於 内 面 之 載 持 之 構 成 隨 著 要 求 半 的 附 著 物 的 降 的 要 求 亦 更 加 中 之 作 業 人 員 置 的 泵 等 所 漏 是 最 令 人 討 厭 晶圓及半導體元 及扎入於在載具 皮脂及設置於無 等所成的油膜等 細言之，係關於 脂、金屬及天然 法與蝕刻方法暨 件的製造中，其 污染及附著物等 要地係使用密閉 配置之裝置構成 製造中，於該當 晶圓載具之收容 理裝置等。此晶 為使多數片的半 生微細的；ε夕灰塵 積度之提高，對 ，於各種製程裝 不只是微細的石夕 及設置於無塵室 成的油膜等，由 於，於半導體 自晶圓之灰塵 人員所產生之 所漏出之油份 法與裝置；詳 使聚合物、油 之乾式洗淨方 圓、半導體元 製品之種種的 生長製程，主 等作複數連接 面，於上述的 ，係使用稱為 個地抓取之處 多數的溝槽， 其係可使得產 導體元件的集 低也受到要求 提南。因而， 所產生的皮脂 出之油份等所 的污染物質。 件之製造步驟 之相當微細的 塵室中之各製 ，之用以將其 經由使用XeF2 氧化膜Si02的 其等裝置。 等製造裝置， 之污染，或者 型的處理室， 〇 晶圓的移送及 器，或使用用 圓載具，藉由 導體晶圓整列 者。 於半導體晶圓 置等之清淨度 塵，於無塵室 中之各製造裝 於除去困難，

571340 五、發明說明（2) 對一旦生產線設定 ，以含有 了除去界 污染的情 洗淨液， 除去油份等 方法，而為 成連鎖性的 面活性劑的 困難的。 又，於各 的矽塵之附 間經過，均 再者，由 具，會成為 洗淨。晶圓 械式等之自 而，欲除去 發明之揭示 本發明之 於半導體元 以洗淨除去 以洗淨除去 本發明之 係於半導體 石夕晶圓表面 發明者等 油脂分及石夕 種裝置連 著於裝置 會在表面 於經由反 半導體晶 載具的洗 動洗淨、 扎入於載 目的，在 件的製造 附著蓄積 原本難以 目的，亦 晶圓、半 的氧化膜 ，就可用 塵、扎入 於提供一種 中所使用之 於裝置内之 除去之油脂 在於提供一 導體元件的 之外，並可 以洗淨除去 於載具之微 妥當之一連串的元件製造裝置，為了 例如界面活性劑等之洗淨液來洗淨之 面活性劑等又需要新的洗淨，又有造 形，因此，通常係使用不含有此等界 因此之故，欲將上述油膜除去是極為 續地將矽晶圓插入、移出之際，極細 内是無法避免的，此等塵埃，隨著時 氧化而生成強固的氧化膜。 覆地使用，内外面受到污染的晶圓載 圓本身污染的原因，故須施行定期的 淨，迄今係使用著經由高壓喷射或機 或併用有機溶劑之人工毛刷洗淨。然 具之相當微細的矽片，並非容易。 洗淨方法及其裝置，其係 各種裝置及載具等，可用 微細的矽塵之除去，或用 分及微細的石夕片者。 種蝕刻方法及其裝置，其 製造之時，除可用以除去 連續地施行石夕的钱刻者。 附著於裝置上難以除去的 細的石夕片、石夕氧化物片

\\326\2d-\91-08\91113007.ptd 第5頁 571340 五、發明說明（3) 寺’例如即 其為目的， 結果，發現 洗淨物與其 等亦可蝕刻 又，發明 含有微量的 生H F，可將 然後，於不 直接作用， 反應極為迅 再者，發 膜S i 〇2的量 添加進入， 天然氧化膜 接作用於石夕 續施行，可 以洗淨，經 供給裝置與 乾式洗淨。 亦即，本 於，係於減 分或加入既 接觸作用， 使於氣密室内亦可將上述物質洗淨之方法，以 對上述油脂分等的分解物質進行了各種檢討之 :將昇華得到之XeF2氣體於真空環境下，使被 接觸作用，可使上述油脂等分解氣化，且石夕片 除去。 者等亦發現：於上述真空環境下，以使之作成 水分之方式，使氣體環境内的IQ與Xeh反應產 例如生成於矽片等的表面之天然氧化膜除去;， 含上述水分的氣體環境下，經由XeF2對矽進行 可將其蝕刻除去，因此，一連串的洗淨及蝕刻 速，，可於更短時間内施行洗淨、蝕刻。 明者等，先推算須除去之生成在矽片上之氧化 ’於氣體環境中殘存有既定量的水分或者經由 :供給XeF2氣體，先將生成於矽片等的表面的 ^去’於耗費掉上述的水分後，使氣體直 ，將矽本身以蝕刻除去，藉由此2步驟的連 :有石夕晶圓及半導體元件等之製造裳置内加 二：：於現有的元件製造裝置設置XeF2氣體的 示W或加濕裝置，可對該裝置 於是完成了本發明。 兀王 ::ί 一種洗淨方法及蝕刻方法，其特徵在 Ϊ旦^於真空環境下，在原本含有所需量的水 ^ ^ 6、水分之下，使被洗淨物與氣體進行 八 < 在不含水分之減壓或真空環境下，使被洗

\\326\2d-\9l-08\91113007.ptd 第6頁 571340 五、發明說明（4) 甲物與XeF2氣體進行接觸作用。 又’發明者等，於卜、十、 (被處理材）A主省遍迷方法中，一併提出 材）為+導體晶圓及元件f迕# W Μ々破洗乎物 π或虱體通路、或半導 Γ t 種處理室内 等之任-者，以其體元件、其等之裁: 再者，本發明者等洗甲方法及蝕刻方法。 件製造裝置申，执 ρ \併提出：於公知的矽晶圓 機構之洗2氣體的供給機構，與除、、rf元 疋冼，尹及餘刻裝置。 、丨示濕或加濕 之最# Mjk 於本發明中，XeF 士曰曰、 下作為氣體而利用，為向來；：d:減壓、真空環境 月者寻’發現此叫氣體具有：：而：知。 此，而對此加以有效地利用。 曰刀之刀m的機 又叙明者等，亦發現：與氣體環产& 水分或添…分反應，使生：二^中；極微量的殘留 體處理時間可0 y 丹^eF2孔胆對矽進行蝕刻，則整 欲而對此加以有效地利用。 或氣-1 i:晶圓及元件製造裝置的各種處理室内部及/ 體通行洗淨之情況下，可利用另外之既存的氣 ’構成為例如，經由低壓的膨脹室（expasion mber)，使XeF2昇華所得之XeI?2氣體導入同裝置中，例 nt淨室及通路内抽真空，設定為殘留有微量的水 刀，；，、、、後將XeFz導入，先產生耵氣體，將附著於被洗淨室 及通路内之#塵的氧化膜除去’接著’於上述水分消耗完

第7頁 \\326\2d-\91-08\91113007.ptd 571340 五、發明說明（5) 後，經由供給之XeF2氣體，對於附著於被洗淨室及通路内 之矽塵本身及油脂分進行分解汽化，其後進行抽真空，於 X e F2氣體排氣完了時，該處理室及通路内之洗淨亦完成。 於載具的洗淨之情況，經由在習用的載具洗淨步驟中追 加兼作乾燥之XeF2處理步驟，在將向來所無法除去之極微 細的矽片之天然氧化膜除去之後，可將矽片本身及油膜除 去。 例如，對容納載具之乾燥處理室内部施行抽真空，自 XeF2氣體供給單元導入XeF2，使其進行接觸作用，對附著 之油脂分進行分解汽化，並對附著於載具之矽片施行蝕 刻。又，於此處理步驟中，於吹噴氣體之時，係僅喷吹 XeF2氣體。 於上述之抽真空時，若殘留有極微量的殘留水分，則 H20會與XeF2反應而產生HF，可先將矽片的天然氧化膜除 去，使經由XeF2氣體之蝕刻更有效。 經由其後進行抽真空，將XeF2排氣完，再調整處理室内 的壓力，完成該載具的洗淨，可得到較習用的洗淨技術更 佳的洗淨效果。 於本發明之XeF2氣體供給單元中，可使用實施例中所示 般的構成所成之膨脹室。亦即，經由使用低壓的膨脹室使 XeF2結晶昇華得到XeF2氣體，保持於一定量之狀態，或於 產生之時經由將此經XeF2處理而供給到其他處所，則該膨 脹室的内壓力會下降，使結晶會自然地再昇華，而使得 XeF2氣體的連續供給成為可能。

\\326\2d-\91-08\91】13007.ptd 第8頁 五、發明說明 又，習知的交互進行氣 雖處理時間長是為問題，#勺供給與排氣之脈衝式製程， 於各種處理室及氣體 ，亦可於本發明中採用。 供給所需量的水分之機 内使其殘留所需量的水分或者 化機構中，可並用公知例如於公知的真空泵等之真空 用一般的氣流控制器添力4種除濕機構及加濕機構，亦可 機構也有效，例如，於1夕產生之水蒸汽。再者，冷卻 化之同時將矽晶圓冷卻，:矽晶圓的蝕刻之情況，於真空 表面上而殘留亦屬可能，水分均等地附著、凍結於晶圓 此處，以種種手段殘留或^使水分殘留於所要的處所。 述的XeF2氣體供給單元連^、、σ之既定量的水分，係經由上 中之水分消耗掉後，會自：#供給之情況，於該處理室等 於本發明之矽晶圓的蝕列^ =只有XeF2氣體的步驟中。 化膜除去，可運用氣體产日、，為了將形成於表面的氧 既定量的水分到氣體環境$ $極微量的殘留水分或添加 HF氣體，此HF氣體對於天然-J水分與XeF2氣體反應產生 各異，例如可改變HF氣體J熱氧化膜之蝕刻速率 ，水分量等之諸條件來實施心浪度，可適當地選定叫

A (實施例1) 於公知的元件製造裝置的 一 上XeF2的連續供給裝置。 、至，如圖1所不般連接 結晶卡£ 1與膨脹室2連接’連續供給I置，係由XeF2 程室4之既有的氣體供給管所再^由。流量控^器3連接往製

571340 五、發明說明（7) 4。室4U:到未圖示之製程氣體供給管，及直 工泵衣置5 ’可任思地控制製程室4 ; 可正確地控制導入製程室4之叫氣體之見因、而， 獨立地控制氣體流量與製程室4之壓力。"IL里且可^刀別 將製程室4内的大氣環境施行抽直六伯痛+旦 水分殘留其中（方法1 )，或使用如囝Γ使所而置的殘留 配管，自H20供給裝置6通過流量控:外路氣體 加’將製程室4内的氣體環境中的工：：订水热汽的添 2)。此處，將處理室交換以兄施分控制於既定量（方法 2)。 挾以轭仃兩個方法（方法1、方法 然後，於較昇華點低壓的膨脹室曰 到XeF2氣體，xeF2溫度若達更XeF2、，、°日日幵華付 製程室4内。 達到汁華點（數了町），則會導入 由二r…其係於叫導入製程室4的同時， H 流量控制器7施行水蒸汽的添加。 階方^;=，已經有水分存在之氣體導入初期 r )，或使其同時導入（方法3)，則上述 tr表nt產生hf ’將附著於製程室4内及排氣系統 <夕塵表面的熱氧化膜等洗淨除去。 地：ί::給，Vi膨脹室的内壓下降，則結晶會自然 分、、肖J華:供給XeF2 ’若上述製程室4内的水 的產ΪΪ二 自流量控制器7之水蒸汽的添加，則叮 秦』/二Λ，接著即進行經由XeF2的洗淨，可將附著於 、壬至及排軋糸統的金屬及絕緣物、聚合物洗淨除去。

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第10頁 571340 五、發明說明（8) ' 〜 __^ 於圖1中’係表示將XeFs氣體供給系統直接配 室4之構成，惟，係製作成將XeF2氣體的供給季1 4程 二；汽的供給系統連接配置到未圖示之用以、二f進 胆到衣釭至4之氣體配管之構成的裝置，於實施、、σ衣裎氣 1〜方法3之下，客盔砧糾芏 也上述方法 及同配管與製程夕二=:;:主製程室4的製程氣體配管内 得以除去 至4之連接部附近之石夕塵及聚合物等，可内 (實施例2 ) 使用在實施例！中所使用之具 裝置之製程室，實施元# i / 2轧體的連續供給 土闽- 只她兀件用早結晶矽晶圓之蝕刿 圖1的裝置例中，叫氣體的供給4:广雖 ==曰圓的载置台附近，以作成為使 H置於 者。 未構成’作為蝕刻方法裝置，是為較佳

XeF此ϋΛ晶圓形成1〇0 _間隔，3，深的圖幸 XeF2之蝕刻製程條件 圖案。以 2〇Pa(150T〇rr)。 2 虱體、15sCCm、壓力 排Γ;抽氣體環境’於蚀刻開始前，於不 秒鐘，將水蒸汽導= 以一的流量加入5 續地導人XeF2氣體，實補刻。&後’於一邊排亂下’連 &前:I=t ^於貫施上述餘刻方法製程時，於餘刻開 於飯刻開始前將水=地導入X嗚氣體，實施触刻。 义 飞V入之本發明的蝕刻製程之情

571340 五、發明說明（9) 況，其總製 ’Ια的敍刻製 —其理由據 氧化膜，而 入水蒸汽， 然氧化膜， 刻’係以本 進行餘刻。 然而，於 首先會對天 刻速率非 (實施例3) 依據本發 般，係由載 3 0、最終洗 列配置所構 程時間為15分鐘。又，用以比較之未導入水蒸 程之情況，其總製程時間為〗8分鐘。 推斷為··於矽晶圓上形成有5〜1〇入厚度的天然 於本發明之蝕刻製程的情況，於蝕刻開始前導 經由與XeF2的反應產生HF之故，晶圓表面的天 可於瞬間被除去。緊接著實施經由XeF2之蝕 來之對於石夕之X e 的飯刻速率，〇. 2 # m /分，

比杈例的蝕刻製程之情況，據推測係由於Xeh 然氧化膜實行蝕刻之故，因XeF2對於Si〇2膜的 常慢，故總製程時間會產生大的差異。 明之晶圓載具的自動洗淨裝置，如圖2所示 料機1 0、毛刷洗淨敦置2 〇、超音波洗淨裝置 淨裝置4 0、乾燥洗淨裝置5 〇及卸料機6 〇縱向排 成0

將預定要洗淨的晶圓載具，經由載料機丨〇移入各洗淨 置中。移入之晶圓載具，經由機器人移入毛刷洗淨穿< 乂 中。毛刷洗淨裝置20，具有洗淨槽與附設於其之洗ς 人。於洗淨槽中，自底部導入由純水與中性洗劑的混入= 等所成之洗淨液，使其溢流讓液面保持恆定。於洗&1 底部，設有旋轉台，將必須洗淨之載具使開口部向上二= 潰於洗淨液中之狀態下，載置於槽内。洗淨機器人，呈= 旋轉毛刷，可將載具的内外面刷洗。 一有

91113007.ptd 第12頁 571340 五、發明說明（10) 載具的毛刷洗淨終了後，則 波洗淨裝置30中。超音波洗曰 益人將載具移入超音 4 0〜6 0 t：之溫純水中發出# 、 經由在加熱至 洗淨完了之載具移入最终洗淨裝置:〇中、洗/。將超音波 40，貯存有自洗淨槽底部以声^ 最終洗淨裝置 純水，載且，俜读凊於* +曰抓狀心作經常供給之溢流的 找/、係汊，貝於此純水中進行啬玖、Κ 波洗淨及最終洗淨，將殘存 淨。經由超音 去。 戰具之楗細的異物、污物除 於乾燥洗淨裝置5 〇中，配詈右♦ 體連續供认务士晉7fl於私置有貝施例1中使用之乂6匕氣 逑α供、，·口衣置70。於乾燥洗淨裝置5〇中， 以lOOOrpm程度旋轉進行迴旋乾燥。然後，將室 载： (30〜60秒），並進行減漫及載具表面的水分除去。再於& 133’3Pa〜266.3Pa(lTorr〜2Torr)的氣體環境下，藉由自

XeF2氣體供給裝置將xej?2導入，施行洗淨處理（6〇秒）。 首先，室内的殘留水分與導入之XeF2反應產生肿，將扎 入載具表面之相當微細的石夕片的表面之氧化膜除去。更進 一步使供給之XeF2直接與載具作用，可將微細的矽片及附 著的金屬與絕緣物、聚合物等洗淨除去。 然後，施行抽真空（30〜60秒）實施XeF2的排氣。再通氣 ven 一 t)叱（2 0〜3 0秒），進行處理室内之壓力調整，經由別 的機器人自乾燥洗淨裝置5 0取出，移入卸料機6 0收容。 於乾燥洗淨裝置5 0中，可將向來以毛刷洗淨所無法除去 之扎入於載具之微細的矽片及金屬與絕緣物、聚合物等除 去。 91113007.ptd 第13頁 571340 五、發明說明（]]) 產業上之可利用柯 ^θ對方、半$體晶圓及半導體元件之製造裝置的各 種=里室内或氣體通路，或者半導體晶圓、半導體元件各 及”寻之載具之任一者，其上所附著生成之具有石夕氧化 之微細的矽塵，藉由原來殘留著或添加而控制之氣： ^中的既定量的水分與XeF2所產生之肿，可將塵埃表面：兄 乳化胰除去，然後，以Xeh將矽塵本身除去，並可向 難以除去之聚合物、油脂分、金屬等進行選擇钱刻、，°來 此，可於比較短時間内且以乾式洗淨方法，可& 因 的洗淨除去。 i战衣置内 本發明，經由在現有的半導體晶圓與半導體 裝置中，设置XeF〗氣體的連續供給裝置盥除濕 、衣造 等之使氣體環境中含有水分之機構，可對該粟^ °濕裝置 行完全乾式洗淨。 、 < 當地施 尤其，於現今的半導體晶圓及半導體元件的掣& 於裝置内的氣體環境須要求極高的清淨度，由^ =中，斟 所難以除去之超微細的矽塵及聚合物等以完全乾J將向來 以除去，故可因應此種需要，是其優點。 L ’洗淨力口 又，本發明，經由並用連續供給Xef>2氣體之方法 形成於矽晶圓上之天然氧化膜等之氧化膜s i %，r三可將 境中的水分與Xeh氣體所產生之HF氣體除去，2然=氣體環

Xeh氣體對矽進行餘刻，姓刻製程的總處理時門 以 短。 、 可得以縮 扁號說明

U326\2d>\9l-〇8\9ll 13007.pid 第14頁 571340 五、發明說明（12) 1 XeF2結晶卡匣 2 膨脹室 3 流量控制器 4 製程室 5 真空泵 6 H20供給裝置 7 流量控制器 10 載料機 20 毛刷洗淨裝置 30 超音波洗淨裝置 40 最終洗淨裝置 50 乾燥洗淨裝置 60 卸料機 70 XeF2氣體連續供給裝置

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Claims (1)

1. 571340 六、申請專利範圍 1 · 一種洗淨方法，其特徵在於，係含有··於含有所需量 的水分之減壓下或於真空環境下，使被洗淨物與Xep2氣體 進行接觸作用之步驟；及其後在不含水分之減壓或真空環 境下，使被洗淨物與XeF2氣體進行接觸作用之步驟。 2 ·如申請專利範圍第1項之洗淨方法，其中，含有水分 之氣體環境的步驟與不含水分之氣體環境的步驟之任_者 皆為連續地供給XeF2氣體。 3.如申請專利範圍第1項之洗淨方法，其中，被洗淨物 為半導體晶圓的製造裝置或半導體元件製造裝置的各種處 理室内部或氣體通路。 4 ·如申請專利範圍第1項之洗淨方法，其中，被洗淨物 為半導體晶圓、半導體元件及其載具中之任一者。 5 · —種洗淨裝置’其係於具有減壓真空機構之半導體晶 圓的製造裝置或半導體元件製造裝置中，設置有XeI?2氣體 產生機構’與使裝置内氣體環境含有水分之機構者；其特 徵在於’其係進行：於含有所需量的水分之減壓下或於真 空環境下’使被洗淨物與Xep2氣體進行接觸作用之步驟； 及其後在不含水分之減壓或真空環境下，使被洗淨物與 XeFz氣體進行接觸作用之步驟。 6 · —種蝕刻方法，其特徵在於，係含有：於含有所需量 的水分之減壓下或於真空環境下，使被洗淨物與Xeh氣體 ，行接觸作用之步驟；及其後在不含水分之減壓或真空環 境下’使被洗淨物與Xef>2氣體進行接觸作用之步驟。 7.如申請專利範圍第6項之蝕刻方法，含有水分之氣體

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