TWI421338B - 用以去除顆粒之清洗物質之組成物 - Google Patents

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Description

用以去除顆粒之清洗物質之組成物
本發明係關於清洗物質。具體而言，本發明係關於自基板表面移除顆粒之清洗物質。
在半導體元件(如積體電路、記憶體單元等)之製造中，將執行一系列的製造操作，以在半導體晶圓(“wafers”)上定義特徵部。晶圓(或基板)包含以多層結構之形式定義在一矽基板上之積體電路元件。具有擴散區域之電晶體元件形成在基板層上；在其後之層上，將互連金屬化線路加以圖案化並與電晶體元件電性相連，以定義一期望之積體電路元件。並且，藉由介電材料隔絕圖案化之導電層與其他導電層。
在一系列製造操作期間，晶圓表面暴露於各種污染物中，任何存在於製造操作中的物質本質上為潛在的污染源，例如，污染源可包含製程氣體、化學品、沉積物質、及液體等等。各式各樣的污染物以顆粒之形式沉積在晶圓表面，若顆粒污染未被移除，在污染區鄰近範圍內之元件很可能無法運作。因此，必須以實質上完整的方式清除晶圓表面之污染物且不損害到定義在晶圓上的特徵部。然而顆粒污染的大小通常具有被製造於晶圓上之特徵部的最小線寬(critical dimension)尺寸的等級。移除如此小的顆粒污染且對晶圓上之特徵部無不利影響是相當困難的。
習知晶圓清潔方法大多倚賴機械力以自晶圓表面移除顆粒污染。當特徵部尺寸持續縮小並且變得更脆弱時，因施加機械力至晶圓表面而對特徵部產生損害的機率大為增加。例如，具有高長寬比之特徵部在受到足夠的機械力衝擊時，容易倒塌或斷裂。朝著縮小特徵部尺寸發展亦會造成顆粒污染的尺寸縮小，如此更進一步使清洗問題複雜化。尺寸夠小的顆粒污染可能難以到達晶圓表面上之區域，例如在被高長寬比之特徵部包圍的溝槽部中。因此在現代半導體製造期間，將污染物有效且無損害地移除代表著將藉由在晶圓清潔技術中的持續進步加以滿足之不間斷挑戰。應察知平面顯示器之製造操作遭受到與上述積體電路製造相同的缺點。
考慮到前述，需要可有效移除污染物而不損害圖案化晶圓上的特徵部之圖案化晶圓的清洗設備與方法。
大體而言，本發明之實施例提供用以清潔晶圓表面(特別是圖案化晶圓或基板的表面)的改良物質、設備、及方法。上述之清洗物質、設備、及方法在清潔具有精細特徵部之圖案化基板而實質上不損害特徵部方面具有優勢。清洗物質為流體，為液相，或為液/氣雙相，且其在元件特徵部周圍變形；因此，清洗物質本質上不損害元件特徵部或降低整體損害。含有一種以上之高分子量聚合化合物的聚合物之清洗物質捕獲基板上的顆粒(或污染物)。對於由一種單體組成的聚合物而言，該聚合物包含一聚合化合物。對於由超過一種單體組成的聚合物(如共聚物或聚合物的混合物)而言，該聚合物包含一種以上之聚合化合物。為協助自晶圓(或基板)表面移除顆粒，聚合化合物之聚合物可包含極性官能基，其可與晶圓表面上之水解顆粒建立極性-極性分子交互作用。此外，極性官能基亦可與晶圓表面上之水解顆粒建立氫鍵。聚合物與顆粒之間的凡得瓦力協助自晶圓表面移除顆粒。
此外，清洗物質捕獲汙染物且不使汙染物返回基板表面。高分子量聚合化合物之聚合物形成聚合物長鏈，其亦可進行交聯(cross-linked)而形成一網絡(或聚合物網)。相較於習知清洗物質，聚合物長鏈及/或聚合物網顯示捕獲汙染物之優越能力。因此，包含上述聚合物之清洗物質(流體形式)顯示良好的顆粒移除效率。接著，捕獲之汙染物係自基板表面移除。
聚合化合物之聚合物亦可包含在清洗溶液中帶有電荷的官能基。聚合物之官能基之電荷互相排斥且協助聚合物鏈及網絡更散開來從而改良顆粒移除效率。
如上所述，聚合物可進行交聯。然而，交聯程度受到相當的限制，以避免使聚合物太硬或太堅固，其會妨礙聚合物溶解於溶劑中以及於基板表面上的元件特徵部周圍變形。
應察知可以數種方式來實施本發明，包含如系統、方法、以及腔室。以下將說明本發明的數個創新實施例。
在一實施例中，提供一種用以自表面移除顆粒的清洗物質，其施加於基板表面上。清洗物質包含一溶劑，及一緩衝劑，用以改變該清洗物質之pH值，其中緩衝劑與溶劑形成一清洗溶液。該清洗物質亦包含分子量大於10,000g/mol之聚合化合物的聚合物。該聚合物可溶於該清洗溶液中而形成該清洗物質。溶解的聚合物形成聚合物長鏈及網絡，以從基板表面捕獲至少某些顆粒。聚合化合物具有極性官能基。聚合化合物之極性官能基與水解於溶劑中的顆粒建立凡得瓦力以協助自基板表面移除顆粒。
在另一實施例中，提供一種用以自表面移除顆粒的清洗物質，其施加於基板表面上。清洗物質包水性；及緩衝劑，用以改變該清洗物質之pH值。緩衝劑與水形成水性清洗溶液。該清洗物質亦包含分子量大於10,000g/mol之聚合化合物的聚合物。該聚合物可溶於該水性清洗溶液中而形成該清洗物質。溶解的聚合物形成聚合物長鏈及網絡，以從基板表面捕獲至少某些顆粒。聚合化合物具有在該水性清洗溶液中帶有電荷的官能基。聚合化合物之官能基所帶之電荷係藉由使聚合物鏈及網絡在該水性清洗溶液中更散開來而增進顆粒移除效率。
在又另一實施例中，提供一種用以自表面移除顆粒的清洗物質，其施加於基板表面上。清洗物質包水性，及緩衝劑，用以改變該清洗物質之pH值。緩衝劑與水形成水性清洗溶液。該清洗物質亦包含分子量大於10,000g/mol之聚合化合物的聚合物。該聚合物可溶於該水性清洗溶液中而形成該清洗物質。溶解的聚合物形成聚合物長鏈及網絡，以從基板表面捕獲至少某些顆粒。聚合化合物具有在該水性清洗溶液中帶有電荷的官能基。聚合化合物之官能基所帶之電荷係藉由使聚合物鏈及網絡在該水性清洗溶液中更散開來而增進顆粒移除效率。聚合化合物具有極性官能基。聚合化合物之極性官能基與水解於該水性清洗溶液中的顆粒建立凡得瓦力以協助自基板表面移除顆粒。
說明用以清潔晶圓表面而不損害表面特徵部之物質、方法及設備之實施例。在此說明之清洗物質、設備、及方法，在清潔具有精細特徵部之圖案化基板而不損害特徵部方面具有優勢。清洗物質為在液相或液/氣相中之流體，且其在元件特徵部周圍變形；因此，清洗物質不損害元件特徵部。清洗物質(包含具有高分子量聚合化合物之聚合物)捕獲基板上的污染物。此外，清洗物質捕獲汙染物且不使汙染物返回基板表面。具有高分子量之聚合化合物之聚合物形成聚合物長鏈，其亦可進行交聯(cross-linked)而形成一網絡(或聚合物網)。藉由將聚合物之分子量除以單體物種之分子量，可估計實質上未交聯或幾乎未交聯之聚合物的聚合物鏈長度(長度~(聚合物分子量)/(單體之分子量))。相較於習知清洗物質，聚合物長鏈及/或聚合物網絡顯示捕獲汙染物之優越能力。
然而，習知技藝者應明白吾人可在無某些或所有這些具體細節之情況下實施本發明。在其他例子中，未詳細說明熟知製程運作，以避免不必要地混淆本發明。
在此說明之實施例提供可有效移除汙染物而不損害圖案化晶圓上之特徵部的清洗物質及清潔方法，其中某些晶圓可能包含高長寬比之特徵部。然而本實施例提供關於半導體清潔應用之具體範例，這些清洗應用可延伸至需要從基板移除汙染物之任何技術。
對於先進技術而言，例如65nm、45nm、32nm、22nm、及16nm技術點，元件結構之寬度小於或等於65nm。元件結構之寬度規模隨著各技術節點不斷縮小，以在晶片之有限表面積上設置更多元件。由於考量到電阻率，元件結構之高度(如元件結構之高度)通常不與元件特徵部之寬度成比例的縮小。對於導電結構(如多晶矽線路及金屬內連線)，縮短結構之寬度及高度會大幅提高電阻率，而導致顯著的RC延遲並對於導電結構產生過多的熱。因此，元件結構(如結構)將具有使其易於被施加在基板上之力所損害之高長寬比。在一實施例中，元件結構之長寬比可在約2以上之範圍。施加在基板上之力包含用來協助自基板表面移除顆粒(或汙染物)之力，其可來自清洗物質與基板表面間之任何相對運動，或可來自於將清洗物質或沖洗液體分散於基板表面上。
元件結構之縮減寬度與元件結構之相當高的長寬比，使得元件結構易於在施加力下或在由於施加力之累積能量下損壞。損害的元件結構變成顆粒源而降低良率。此外，損害的元件結構亦可能因為損害而變得無法運作。
圖1顯示依據本發明一實施例之液體清洗物質100，其包含清洗溶液105，該清洗溶液105含有溶解於清洗液體105中且具有高分子量之聚合物110。在一實施例中，液體清洗物質100為液態形式。在另一實施例中，清洗物質100為凝膠或溶膠。當清洗物質100被施加於基板表面111上具有顆粒之基板上時，清洗物質100可捕獲及移除顆粒，如來自基板101之基板表面111之顆粒120I 、120II 。此外，清洗物質100捕獲自基板表面111移除之顆粒(如顆粒120I 、120II )，或存在於清洗物質100中的顆粒(如顆粒120III 、120IV )，以避免其落於或沉積於基板表面111上。含有高分子量聚合物的清洗物質細節已說明於申請日為西元2008年6月2日、且案名為『利用單相及雙向介質移除粒子的材料』之共同轉讓的美國專利申請案第12/131,654號中，其揭露內容將藉由參考文獻之方式合併於此。
為了捕獲基板表面111上的顆粒(如顆粒120I 、120II )以自基板表面111將其移除，聚合物110應與基板表面上之顆粒(如顆粒120I 、120II )接觸，且聚合物與顆粒之間的吸引力應強於顆粒與基板表面111間之力。
於基板表面上之一般顆粒之例子包含但不限於：氧化矽(SiO2 )及氮化矽(Si3 N4 )，其表面亦可被氧化以包含氧(Si3 N4 OX )。依據本發明之實施例，圖2A顯示在水溶液204中基板201之表面205上的氧化矽顆粒202及氮化矽顆粒203。氧化矽(SiO2 )及氧化之氮化矽(Si3 N4 OX )皆為親水性。在氧化矽(SiO2 )及氮化矽(Si3 N4 OX )顆粒之表面上的氧原子(O)、及在氮化矽顆粒之表面上的氮原子(N)可被水解，以於顆粒表面上形成O-H及H-N-H或於顆粒表面上保持帶負電(O- )，如圖2A所示。
假如在清洗物質中的聚合物包含極性官能基，聚合物可與顆粒表面上的極性OH、NH2 及O- 基建立極性-極性分子交互作用。極性-極性分子交互作用為凡得瓦交互作用，且能在兩化合物之間產生吸引力。再者，聚合物之極性官能基可與顆粒表面上的極性OH、NH2 及O- 基建立氫鍵。氫鍵係由陰電性原子(如矽氧化物及氧化之矽氮化物中的O及N原子)與鍵結至氮、氧、或鹵素(如氟)之氫原子(如鍵結至水中之氧之氫原子)之間的偶極-偶極力而產生。氫鍵為非常強的固定極性-極性凡得瓦力(van der Waals-Keesom force)，但比共價鍵、離子鍵及金屬鍵弱。
圖2B顯示兩例示性聚合化合物之化學結構，具有官能基-CONH2 之聚丙烯醯胺(PAM)及具有官能基-COOH之聚丙烯酸(PAA)。圖2C顯示具有官能基-CONH2 之PAM及具有官能基-COOH之PAA之共振結構。PAM之C=O及-NH2 極性基及PAA之COO-極性基為活性極性基以與顆粒表面上之OH、-NH2 、及O- 基交互作用。
依據本發明之實施例，圖2D顯示由PAM及PAA所構成之共聚物與水溶液中的水解矽氧化物顆粒之鍵結圖。顆粒表面具有極性基OH及O-，其與PAM之C=O及-NH2 極性基以及PAA之COO-極性基形成氫鍵。依據本發明之實施例，圖2E顯示由PAM及PAA所構成之共聚物與水溶液中的水解矽氮化物顆粒之鍵結圖。顆粒表面具有極性基OH、NH2 、及O-，其與PAM之C=O及-NH2 極性基以及PAA之COO-極性基形成氫鍵。
極性-極性分子交互作用及/或聚合物與氧及氮之間的氫鍵建立聚合物與顆粒之間的強凡得瓦力。上述強凡得瓦力協助自表面拉開顆粒。假如凡得瓦力夠強，其能克服顆粒與基板表面之間的吸引力並提起顆粒離開基板表面。
建立上述極性-極性分子交互作用及/或氫鍵之聚合物可具有的極性官能基範例包含，但不限於：胺類、醯胺類、羥基、羰基、磺醯基、亞磺醯基、氫硫基。
除了在聚合物之分子結構中具有極性基以外，具有高分子量以形成聚合物鏈及聚合物網亦非常重要。清洗物質中所使用的聚合物之分子量會影響顆粒移除效率(PRE,particle removal efficiency)。利用顆粒監測基板來測量PRE，顆粒監測基板係刻意沉積不同尺寸之氮化矽顆粒。在上述研究中，僅測量介於90nm與1m之間的顆粒尺寸。由下列方程式(1)計算PRE：
PRE=(清潔前總數-清潔後總數)/清潔前總數...................(1)
圖3A顯示具有不同分子量之聚合物的清洗物質之PRE之圖式。PRE係透過在『100』清洗溶液中由聚丙烯酸(PAA)或羥乙基纖維素(HEC)所構成之清洗物質，來測量沉積在基板表面上大於90nm之矽氮化物顆粒的清潔效率。包含1wt% ADS、0.44wt% NH3 、及0.4wt%檸檬酸的溶液稱為溶液『100』。清洗物質中的PAA或HEC聚合物之重量百分比約為1%。
圖3A中的資料顯示PRE從100,000g/mol之約35%至1M(或1,000,000)g/mol之約50%隨著HEC之分子量而增加。圖3A中的資料亦顯示PRE從500,000g/mol之約40%至1M g/mol之約85%隨著PAA之分子量而增加。然而，對於1M g/mol與1.25M g/mol之間的PAA而言，PRE並未大幅改變且保持在約85%。
圖3B顯示在『100』中由1%(重量%)的PAM所構成之清洗物質之PRE的圖，作為PAM之分子量的函數。圖3B中的資料顯示PRE從500,000g/mol之約35%至18M g/mol之約95%隨著PAM之分子量而增加。
圖3A及3B中的資料顯示需要高分子量之聚合物(如對於500,000g/mol之PAA、700,000g/mol之HEC、及5M g/mol之PAM)以得到良好的PRE。具有高分子量之聚合物(如100,000g/mol)容許聚合物形成聚合物長鏈及聚合物網，其捕獲沉積在基板表面上及懸浮之清洗物質上的顆粒。如上所述，當聚合物與基板表面上的顆粒接觸時，聚合物上的極性基形成氫鍵並與基板表面上之顆粒建立極性-極性分子交互作用。顆粒與聚合物之間的凡得瓦力夠強足以從基板表面提起顆粒。提起之顆粒被捕獲且懸浮在由聚合物形成的聚合物網及聚合物鏈中。顆粒之捕獲及懸浮避免顆粒落回基板表面。
小分子量之聚合物形成短鏈且無法形成可捕獲顆粒的聚合物網。相對地，高分子量之聚合物形成聚合物長鏈以及聚合物網(或網絡)，如圖1所示。聚合物鏈及網絡捕獲基板表面上之顆粒及漂浮在清洗物質之清洗溶液中的顆粒(其包含雜質)。聚合物鏈及網絡避免清洗物質中所捕獲之顆粒落於基板表面上。
另外含有聚合物之清洗物質為流體。流體清洗物質在元件特徵部周圍變形及/或滑動，如圖1之突出特徵部102。在基板處理(或清潔)期間，清洗物質不損害元件特徵部。
除了含有極性官能基且具有高分子量以形成聚合物長鏈及聚合物網的聚合物，清洗物質之聚合物可具有協助自基板表面移除顆粒(或汙染物)之其他特性。在一實施例中，聚合物包含在水環境中帶有電荷之官能基。圖3C顯示依據本發明之實施例之聚合物鏈及網絡310中的PAA之-COOH官能基，其在pH大於3之水溶液中變成帶負電，羧基之pKa(酸解離常數)。聚合物鏈及網絡之靜電荷(如圖3C之負電PAA)互相排斥以使聚合物網更散開來；亦即，聚合物鏈及網絡310在清洗物質300中的PAA上。聚合物PAA之負電荷互相排斥以使聚合物鏈及網絡310在清洗溶液320中更散開來，清洗溶液包水性及其他添加物且具有大於7之pH值(鹼溶液)。無負電荷，聚合物分子呈現較緊密擁擠之構形且所產生之聚合物網為弱或甚至無法形成。更散開之聚合物網協助增進PRE。
此外，聚合物之官能基之電荷能增加與顆粒之交互作用。聚合物之負電荷能增加與顆粒表面上之OH基之交互作用，如圖2D及2E所示。當清洗物質為鹼性時，聚合物之負電荷亦能協助清洗物質自基板表面移除。如上所述，當清洗物質為鹼性時基板表面亦帶負電。基板表面之負電荷及聚合物之負電荷互相排斥從而促進清洗物質自基板表面移除。
聚合物網可帶正電或負電以容許聚合物網上的電荷互相排斥並使聚合物網更散開來。變成帶負電之具有COOH官能基的聚合物僅用來作為範例，具有不同官能基之其他類型的聚合物亦能以PAA聚合物顯示之相同方式變成帶正電或負電。
表I顯示在清洗物質中具有不同電荷密度之清洗物質的PRE，該清洗物質係由15M g/mol之部分水解PAM所構成。圖3D顯示部分水解PAM之化學結構。在清洗物質中PAM之重量百分比固定在小於約1%之值。清洗物質之pH值約為10。溶液之電荷密度定義為在部分水解PAM中之丙烯酸之莫耳百分比。定義顯示於圖3D。
表I:不同電荷密度之清洗物之PRE比。
表I之資料顯示電荷密度為0，PRE為負，其表示顆粒被添加至基板表面，而非被移除。添加之顆粒為包含在清洗物質中的雜質，其係由不純之工業級化學物所構成。當電荷密度增加到22%時，PRE增加至84%。當電荷密度更輕微增加到42%時，PRE增加至86%。當電荷密度更增加到64%時，PRE輕微增加至86%。資料顯示在移除基板表面上之顆粒方面，清洗物質中電荷之存在乃為必要。無電荷密度，PRE為負。當清洗物質具有電荷時，PRE變成正。在電荷密度為22%時，PRE之增加相當顯著。在電荷密度約為22%以上時，PRE增加到約84%與約88%之間。
對於pH值大於7(如10)之清洗物質(鹼性)，基板表面及顆粒表面(如氧化物及氮化物)帶負電。帶負電顆粒已於上述圖2A中說明。由於大氣中的氧之氧化作用，基板表面一般具有至少一氧化物薄層(假如頂面並非已為一氧化層)。表面之氧化層與氧化物顆粒之表面表現類似且帶負電。假如聚合物鏈及網絡帶正電，帶正電聚合物會與帶負電顆粒鍵結。然而，帶正電聚合物亦會黏著基板表面而變得難以自基板表面移除，此為非期望之狀況。假如聚合物帶負電，聚合物不會黏著基板表面。雖然帶負電聚合物排斥帶負電顆粒，在聚合物與顆粒之間的其他類型之吸引交互作用(如上述之凡得瓦力、極性-極性分子交互作用及氫鍵)會佔主要地位，且足以提起顆粒離開基板表面。某些聚合化合物(如PAA)在鹼性溶液中比其他者更可能變成帶負電。依據清洗物質之pH值，聚合物可帶正電或負電。假如溶液非常酸，或當pH值<基板表面之等電點時，基板表面將變為帶正電。當上述發生時，聚合物應帶正電。由於清洗物質中電荷密度之重要性，依據清洗溶液(或清洗物質)之pH值，選擇更可能變成帶正或負電之由聚合化合物構成的聚合物非常重要。
聚合物能具有以在上述清洗溶液(或清洗物質)中帶電荷的官能基範例包含但不限於：四級銨陽離子基、羧基、疊氮基、氰酸鹽基、磺酸基、硝酸鹽基、硫醇基、及磷酸酯基等等。
某些聚合物(如PAM)在移除顆粒方面非常有效。然而，PAM在鹼性水溶液如PAA中不容易帶負電。為達到良好清潔效率且在清洗物質中具有充足的電荷密度，聚合物可由一種以上之聚合化合物構成。例如，聚合物可為由PAM及PAA所構成之共聚物。可調節聚合物中PAM及PAA之重量百分比，以達到最佳清潔效果。例如，清洗物質可具有由90% PAM及10% PAA所構成的共聚物。10% PAA足以在鹼性清洗物質中提供電荷給共聚物。
以上說明顯示聚合物之官能基、分子量(其影響聚合物鏈及網絡之生成)、及電荷密度皆在清潔基板表面上顆粒方面起作用。除了這些因子以外，其他因子亦影響清洗物質之清潔效率。這些其他因子包含但不限於：清洗物質之pH值、欲移除之顆粒之特性、聚合物濃度、由清洗物質施加在基板上之剪力/下沉力等等。下方表II顯示在緩衝銨溶液(BAS)中由Carbopol 941TM PAA所構成之3種不同清洗物質之PRE。在這3種清洗物質中，PAA之分子量皆為1.25M g/mol。表中Carbopol 941TM PAA之濃度X%(重量%)小於1%。
表II：具有不同濃度之Carbopol 941TM PAA聚合物之清洗物質之PRE的比較。
表II中的資料顯示當Carbopol 941TM 之濃度從X%增加至2.5X%時，PRE從約74%增加至約89%。超過2.5X% PRE約保持一樣。表II中的資料亦暗示假如濃度太高，會降低PRE。
表III顯示溶液100中(如上所定義)在不同分子量及電荷密度下之具有部分水解PAM作為聚合物之清洗物質的PRE。在清洗物質中PAM之濃度皆為小於1%之重量%。
表III：具有不同分子量及電荷密度之清洗物質之PRE的比較。
表III中的資料顯示當分子量在約0.5-1M g/mol至約18M g/mol之間時，PRE隨著分子量增加。在分子量約為0.5-1M g/mol時，PRE約為6%。當分子量增加到約為5-6M g/mol時，PRE增加到89%。在分子量為18M g/mol時，PRE更增加到95%。上述清洗物質之電荷密度皆約為30%(32%接近30%)。這些資料顯示分子量對PRE之影響。
然而，在分子量為15M g/mol且電荷密度為22%時，PRE僅約84%。基於具有約30%電荷密度(包含32%之18M g/mol樣本)之清洗物質的PRE趨勢，15M g/mol之約30%電荷密度的清洗物質之PRE應約為94%。對於15M g/mol樣本，PRE從約94%降低至約84%僅能被解釋為電荷密度從約30%降低至約22%。上述之觀察說明電荷密度之重要。
如上所述，高分子量之聚合化合物之聚合物在清洗液體(或溶液)105中形成網絡。此外，高分子量之聚合化合物之聚合物散佈在清洗液體105中。在清潔處理期間，液體清洗物質100對於基板上之元件結構作用溫和。清洗物質100中的聚合物110可在元件結構(如結構102)周圍滑動，而不在元件結構102上產生猛烈的撞擊。相對地，硬刷(hard brush)、及上述之焊墊(pad)會產生與元件結構之堅硬接觸並損害元件結構。在超音波振盪清洗中由空蝕(cavitation)產生之力(或能量)及在噴塗期間液體之高速衝擊亦可能損害結構。
高分子量之聚合化合物之聚合物形成聚合物長鏈，利用或不利用交聯以形成聚合物網。如圖1所示，聚合物110與圖案化(或未圖案化)基板表面上之汙染物(如汙染物120I 、120II 、120III 、120IV )接觸並捕獲汙染物。在污染物被聚合物捕獲之後，汙染物變成附接在聚合物上且懸浮在清洗物質中。當清洗物質100中的聚合物自基板表面移除時(如被沖洗)，附接在聚合物鏈上之汙染物與聚合物鏈一起自基板表面移除。
如上所述，高分子量之聚合化合物之聚合物散佈在清洗溶液中。高分子量之聚合化合物包含但不限於：丙烯酸聚合物，如聚丙烯醯胺(PAM)、聚丙烯酸(PAA)，如Carbopol 940TM 及Carbopol 941TM 、聚-(N,N-二甲基-丙烯醯胺)(PDMAAm)、聚-(N-異丙基-丙烯醯胺)(PIPAAm)、聚甲基丙烯酸(PMAA)、聚甲基丙烯醯胺(PMAAm)；聚亞胺及氧化物，如聚乙烯亞胺(PEI)、聚氧化乙烯(PEO)、聚氧化丙烯(PPO)等等；乙烯聚合物，如聚乙烯醇(PVA)、 聚乙烯磺酸(PESA)、聚乙烯胺(PVAm)、聚乙烯四氫吡咯酮(PVP)、聚-4-乙烯-吡啶(P4VP)等等；纖維素衍生物，如甲基纖維素(MC)、乙基纖維素(EC)、羥乙基纖維素(HEC)、羧甲基纖維素(CMC)等等；多醣體，如阿拉伯樹膠、洋菜及洋菜糖、肝素、關華豆膠、三仙膠等等；蛋白質，如卵白蛋白、膠原蛋白、麩質(gluten)等等。舉例說明數個聚合物結構的例子，聚丙烯醯胺為丙烯酸酯聚合物(-CH2 CHCONH2 -)n，由丙烯醯胺子單元形成。聚乙烯醇為聚合物(-CH2 CHOH-)m，由乙烯醇子單元形成。聚丙烯酸為聚合物(-CH2 =CH-COOH-)o，由丙烯酸子單元形成。其中『n』、『m』、『o』為整數。高分子量聚合化合物之聚合物亦可溶解於水溶液之中，或為高度吸水以在水溶液中形成軟凝膠。在一實施例中，聚合化合物之分子量大於10,000g/mol。在另一實施例中，聚合化合物之分子量在約0.1M g/mol至約100M g/mol之間。在另一實施例中，聚合化合物之分子量在約1M g/mol至約20M g/mol之間。在又另一實施例中，聚合化合物之分子量在約15M g/mol至約20M g/mol之間。在一實施例中，在清洗物質中的聚合物之重量百分比在約0.001%至約20%之間。在另一實施例中，重量百分比在約0.001%至約10%之間。在另一實施例中，重量百分比在約0.01%至約10%之間。在又另一實施例中，重量百分比在約0.05%至約5%之間。聚合物可溶解於清洗物質之中，完全分散於清洗溶液中，在清洗溶液中形成液滴(乳化狀)，或在清洗溶液中形成塊狀。
或者，聚合物可為共聚物，衍生自二個以上之單體物質。例如，共聚物可包含90%聚丙烯醯胺(PAM)及10%聚丙烯酸(PAA)，且由PAM與PAA之單體所構成。此外，聚合物可為兩種以上聚合物之混合物。例如，聚合物可於溶劑中混合兩種聚合物而製成，如90% PAM及10% PAA。
在圖1所示之實施例中，高分子量聚合化合物之聚合物可均勻溶解於清洗液體之中，其可為一溶液。清洗液體之鹼性液體或溶劑為極性液體(如水(H2 O))。極性溶劑的其他範例包含異丙醇(IPA)、二甲基亞碸(DMSO)、及二甲基甲醯胺(DMF)。在一實施例 中，溶劑包含一種以上之液體且為兩種以上液體之混合物。對具有極性之聚合物(如PAM、PAA、或PVA)而言，清洗溶液的適合溶劑為極性液體(如水(H2 O))。
在另一實施例中，清洗液體(或清洗溶液)除了溶劑(如水)外還包含化合物，以便於改變藉著將聚合物混合於清洗溶液中而形成之清洗物質的性質。例如，清洗溶液可包含一緩衝劑(可為弱酸或弱鹼)，以調節清洗溶液及由清洗溶液所形成的清洗物質之pH值。弱酸之例為檸檬酸。弱鹼之例為銨(NH4 OH)。清洗物質之pH值在約1至約12之間。在一實施例中，對前端應用(在銅及金屬間介電層沉積之前)而言，清洗物質為鹼性。在一實施例中，前端應用之pH值在約7至約12之間。在另一實施例中，前端應用之pH值在約8至約11之間。在又另一實施例中，前端應用之pH值在約8至約10之間。在一實施例中，對後端製程(在銅及金屬間介電層沉積之後)而言，清洗溶液為微鹼性、中性、或酸性。後端內連線中的銅無法與具有銨(其會侵蝕銅)之鹼性溶液共處。在一實施例中，後端應用之pH值在約1至約10之間。在另一實施例中，後端應用之pH值在約在1至約5之間。在又另一實施例中，後端應用之pH值在約1至約2之間。在一實施例中，清洗溶液包含界面活性劑，如十二烷基硫酸銨(ADS)，以協助聚合物散佈在清洗溶液中。在一實施例中，界面活性劑亦可輔助在基板表面上之清洗物質之濕潤性。在基板表面上之清洗物質之濕潤性容許清洗物質與基板表面及基板表面上之顆粒有密切接觸。濕潤性增進清潔效率。亦可添加其他添加物以增進表面濕潤性、基板清潔、沖洗、及其他相關性質。
緩衝清洗溶液(或清洗溶液)之例子包含緩衝銨溶液(BAS)，其在溶液中包含鹼性及酸性的緩衝劑，如0.44wt%的銨(NH4 OH)與0.4wt%的檸檬酸。或者，緩衝溶液(如BAS)包含些許界面活性劑(如1wt%的ADS)，以協助聚合物懸浮及散佈於清洗溶液中。一包含1wt% ADS、0.44wt% NH3 、及0.4wt%檸檬酸的溶液稱為溶液『100』。溶液『100』及BAS之pH值皆約為10。
圖4A顯示依據本發明之實施例之用於清潔基板450的設備400。設備400包含清洗物質分配頭404a，用以在基板405之表面415上分配清洗物質。清洗物質分配頭404a連接至清洗物質儲存裝置431。在一實施例中，清洗物質分配頭404a係透過一臂狀物(未顯示)而被固持於極接近基板405之表面415(近接頭)。
設備亦包含上沖洗烘乾頭404b-1，用以沖洗及烘乾基板405之表面415。上沖洗烘乾頭404b-1連接至沖洗液體儲存裝置432，其提供沖洗液體以沖洗基板表面415，基板表面被由清洗物質分配頭404a所分配之清洗物質之薄膜402所覆蓋。此外，上沖洗烘乾頭404b-1連接至廢料儲存裝置433及真空434。廢料儲存裝置433包含清洗物質與自基板表面415移除之汙染物的混合物以及由上沖洗烘乾頭404b-1所分配之沖洗液體。
在一實施例中，基板405在清洗物質分配頭404a與上沖洗烘乾頭404b-1下方沿方向417移動。基板405之表面415首先被清洗物質之薄膜402覆蓋，接著被上沖洗烘乾頭404b-1沖洗及烘乾。基板405係藉由基板支架440加以固持。或者，基板405可被平穩地固持(不移動)，而清洗物質分配頭404a與上沖洗烘乾頭404b-1沿方向410’移動，方向410’與方向417相反。
在一實施例中，清洗物質分配頭404a與上沖洗烘乾頭404b-1屬於兩不同系統。將清洗物質分配於具有清洗物質分配頭之第一系統中之基板405上，接著移動至具有沖洗烘乾設備之第二系統。沖洗烘乾設備可為如沖洗烘乾頭404b-1之設備或其他類型之沖洗烘乾設備。
在一實施例中，在基板405下方，有兩下沖洗烘乾頭404b-2及404b-3，以清潔基板405之另一表面416。在一實施例中，兩下沖洗烘乾頭404b-2及404b-3連接至沖洗液體儲存裝置432’及廢料儲存裝置433’及真空(泵)434’，如圖4A所示。在另一實施例中，下沖洗烘乾頭404b-2及404b-3之每一者連接至不同沖洗液體儲存裝置及不同廢料儲存裝置及不同真空泵。在又另一實施例中，沖洗液體儲存裝置432及432’合併成一儲存裝置，而廢料儲存裝置 433及433’合併成一儲存裝置。在上述實施例中，真空泵434及434’亦合併成一真空泵。
在一實施例中，下沖洗烘乾頭404b-2在清洗物質分配頭404a的正下方，而下沖洗烘乾頭404b-3在上沖洗烘乾頭404b-1的正下方。在另一實施例中，下沖洗烘乾頭404b-2及404b-3之位置與清洗物質分配頭404a及上沖洗烘乾頭404b-1之位置無關。在一實施例中，上沖洗烘乾頭404b-1、下沖洗烘乾頭404b-2及404b-3係透過一臂狀物(未顯示)而分別被固持於極接近基板405之表面415及416(近接頭)。
圖4B顯示依據本發明之實施例之設備400之俯視圖。清洗物質分配頭404a與上沖洗烘乾頭404b-1平行。下沖洗烘乾頭404b-2及404b-3(未顯示)在基板405及清洗物質分配頭404a及上沖洗烘乾頭404b-1下方。在一實施例中，下沖洗烘乾頭404b-2及404b-3皆類似於上沖洗烘乾頭404b-1且其彼此互相平行。
圖4C顯示依據本發明一實施例之圖4B中的處理區域450。處理區域450闡明流體從清洗物質分配頭404a及上沖洗烘乾頭404b-1及下沖洗烘乾頭404b-2及404b-3施加至基板405之一實施例。在上述實施例中，上沖洗烘乾頭404b-1及下沖洗烘乾頭404b-2及404b-3將基板405沖洗及烘乾。上沖洗烘乾頭404b-1及下沖洗烘乾頭404b-2及404b-3具有分配口408及真空口406。在一實施例中，分配口408係用來施予沖洗液體(如去離子水)至基板405。透過真空口406抽真空以移除藉由分配口408所施予之流體。透過真空口移除之流體包含沖洗液體、清洗物質、及與清洗物質一起移除之汙染物。亦能透過分配口408施予其他種類之沖洗液體以沖洗基板405。
圖4C亦顯示清洗物質分配頭404a，其施予清洗物質100之薄膜402至基板405。在一實施例中，清洗物質分配頭404a在整個基板提供均勻的流量傳輸。如圖4B所示，在一實施例中，基板405在上施加器404a與下施加器404b-2之間往方向417移動。依據被傳輸之清洗物質類型及在清洗物質分配頭404a下方之基板速 度，可透過分配口409以約20cc/min至500cc/min之間的速度供給清洗物質至基板405，依據本發明之實施例。當被打開時，清洗物質分配頭404a分配清洗物質100之薄膜402。在一實施例中，當流經歧管(未顯示)之清洗物質流量被關閉時，清洗物質之流體表面張力避免清洗物質從上施加器404a滴或漏。在沖洗烘乾頭下方，有物質容積403，其包含沖洗液體、清洗物質及自基板表面移除之汙染物。
在一實施例中，在圖4A-4C中的清洗物質分配頭404a透過清洗物質分配動作提供向下力至清洗物質及基板表面。可藉由氣壓或藉由機械泵擠壓清洗物質使其離開清洗物質分配頭404a。在另一實施例中，施加器404a透過向下機械力提供向下力至基板表面上之清洗物質上。在一實施例中，在施加器404a下方往方向410之基板405之移動提供剪力至清洗物質及基板表面。向下力及剪力協助清洗物質自基板表面415移除汙染物。
圖4D顯示依據本發明之實施例之處理區域450’之示意圖，其類似圖4A中的處理區域450。在上述實施例中，有上清洗物質分配頭404a及下清洗物質分配頭404a’。上清洗物質分配頭404a已於圖4A-4C中說明。下清洗物質分配頭404a’亦具有用以分配清洗物質100'之分配口409’。分配的清洗物質100’於基板405下側上形成薄膜402’。在上述實施例中，下清洗物質分配頭404a’以類似於先前說明之上清洗物質分配頭404a之方式施予清洗物質100’之薄膜402’至基板405之下表面416。在一實施例中，清洗物質100及100’相同，然而在另一實施例中，清洗物質100及100’不同。
某些清洗物質流至分配口409’之下分配頭404a’之側壁以形成薄膜402’。在分配口409’之下端，有用以收集流至下分配頭404a’之分配口409’附近之側壁410的清洗物質收集器407。在一實施例中，收集器407具有靠近頂部之較寬開口以及靠近底部之窄通道。在一實施例中，假如清洗物質100與清洗物質100’相同，則上分配頭404a及下分配頭404a’皆連接至清洗物質儲存裝置431，如4A所示。在另一實施例中，下分配頭404a’連接至清洗物質100’之另一儲存裝置(未顯示)，清洗物質100’可與清洗物質100相同或相異。由收集器407所收集之溢出的清洗物質可被供給至用以供給清洗物質100’至分配口409’的清洗物質儲存裝置，或被供給至不同清洗物質儲存裝置(未顯示)。
在圖4D中上沖洗烘乾頭404b-1及下沖洗烘乾頭404b-3類似於圖4A及4C中說明之施加器404b-1及404b-3。當基板通過上施加器404b-1及下施加器404b-3之間時，基板405被清潔及烘乾。透過分配口408施加沖洗劑至基板405。在一實施例中，沖洗劑為去離子水。在另一實施例中，沖洗劑為去離子水及異丙醇之混合物。透過真空口406抽真空，以自基板405移除沖洗劑與流體402及402’。
或者，清潔設備4A不具有沖洗烘乾頭404b-1、404b-2及404b-3。在清洗物質被施加至基板405後，基板可被移動至用以沖洗及烘乾之另一設備。圖4E顯示沖洗烘乾設備470之實施例之示意圖。設備470具有安放基板支承組件472之容器471。基板支承組件472具有支承基板405”之基板支架473，基板405”具有清洗物質100之層480。基板支承組件472被旋轉機構474旋轉。設備470包含沖洗液體分配器475，其能分配沖洗液體476於基板表面上以清潔基板表面。在一實施例中，沖洗液體為去離子水(DIW)。在另一實施例中，分配器475分配沖洗溶液(如DIW中的NH4 OH)於基板表面上以水解清洗物質，使清洗物質被提起離開基板表面。之後，相同的分配器470或不同的分配器(未顯示)可分配DIW以自基板表面移除清洗溶液。
圖5顯示依據本發明一實施例之利用含有高分子量聚合物之清洗物質來清潔基板的處理流程500。在一實施例中，基板為具有特徵部突出基板表面的圖案化基板。在另一實施例中，基板為無圖案之空白晶圓。清洗物質中的化學物已說明如上。在操作501中，將欲清潔之基板放置於清潔設備中。在操作502中，將清洗物質分配於基板表面上。在上述中，清洗物質包含兩者皆被混合於清洗液體中之高分子量聚合物。在操作503中，將沖洗液體分配於圖案化基板之表面上以沖去清洗物質。沖洗液體係如上述。在操作504中，將沖洗液體及清洗物質自基板表面移除。在一實施例中，在將沖洗液體施加於基板表面上之後，可藉著真空將基板表面上的沖洗液體、清洗物質、及污染物自圖案化基板之表面移除。欲移除之圖案化基板上之汙染物本質上可為與半導體晶圓製程有關之任何類型的表面汙染物，包含但不限於顆粒汙染、微量金屬汙染、有機汙染、光阻碎屑、來自晶圓操作設備之汙染、及晶圓後側顆粒汙染。
在一實施例中，方法包含用以控制基板上方清洗物質之流速的操作，其係用以控制或增進固態清洗物質及/或汙染物移離基板。可以許多不同方式實施本發明之自基板移除汙染之方法，只要有對清洗物質之固態成分施力以使固態成分與欲移除之汙染物建立交互作用的裝置即可。
或者，在基板沖洗操作503之前，可藉由利用促進自基板表面移除所有清洗物質與汙染物的化學物之最終清潔，清洗具有清洗物質(包含被去除之汙染物)之基板。例如，假如清洗物質包含羧酸固體，則稀釋於DIW中的NH4 OH能被用來移除羧酸離開基板表面。NH4 OH水解(或藉由去質子反應而離子化)羧酸，並將水解羧酸上舉離開基板表面。或者，可將界面活性劑(如十二烷基磺酸銨，CH3 (CH2 )11 OSO3 NH4 )加入DIW中，以移除羧酸固體離開基板表面。
沖洗操作503之沖洗液體可為用以自基板表面移除最終清潔(假如此一操作存在)所用之化學物或清洗物質(無最終清潔操作)之任何液體，如DIW或其他液體。用於沖洗作用中之液體在揮發之後不應遺留化學殘留物於基板表面上。
上述說明之清洗物質、設備、及方法在清潔具有精細特徵部之圖案化基板而不損害特徵部方面具有優勢。清洗物質為在液相或液/氣相(泡沫)中之流體，且其在元件特徵部周圍變形；因此，清洗物質不損害元件特徵部。液相之清洗物質可為液體、凝膠、或溶膠之形式。清洗物質(包含具有高分子量聚合化合物之聚合物)捕獲基板上的污染物。此外，清洗物質捕獲汙染物且不使汙染物返回基板表面。高分子量聚合化合物之聚合物形成聚合物長鏈，其亦可進行交聯(cross-linked)而形成聚合物網絡。相較於習知清洗物質，聚合物長鏈及/或聚合物網顯示捕獲汙染物之優越能力。
如上所述，為協助自晶圓(或基板)表面移除顆粒，聚合化合物之聚合物可包含極性官能基，其能與晶圓表面上之水解顆粒建立極性-極性分子交互作用。此外，極性官能基亦能與晶圓表面上之水解顆粒建立氫鍵。聚合物與顆粒之間的凡得瓦力協助自晶圓表面移除顆粒。
此外，清洗物質捕獲汙染物且不使汙染物返回基板表面。高分子量聚合化合物之聚合物形成聚合物長鏈，其亦可進行交聯(cross-linked)而形成一網絡(或聚合物網)。相較於習知清洗物質，聚合物長鏈及/或聚合物網顯示捕獲汙染物之優越能力。因此，包含此種聚合物之清洗物質(流體形式)顯示優異的顆粒移除效能。接著自基板表面移除所捕獲之汙染物。
聚合化合物之聚合物亦可包含在清洗溶液中帶有電荷的官能基。聚合物之官能基之電荷互相排斥，且協助聚合物鏈及網絡更散佈開來，從而改良顆粒移除效率。
在將清洗物質施加於基板表面上以自基板表面移除汙染物或顆粒之前，清洗物質本質上並不含非可變形顆粒(或研磨顆粒)。非可變形顆粒為堅硬顆粒，如在泥漿或沙中的顆粒，且會損害圖案化基板上之精細元件特徵部。在基板清潔處理期間，清洗物質自基板表面收集汙染物或顆粒。然而，在將清洗物質施加於基板表面上以清潔基板之前，並不會刻意將非可變形顆粒混合於清洗物質中。
雖然上述實施例描述用於清潔圖案化基板的物質、方法、及系統，但此等物質、方法、及系統亦可用於清潔未圖案化(或空白)基板。
雖然以上討論係集中於自圖案化晶圓清潔污染物，但沖洗設備及方法亦可用於自未圖案化晶圓清洗污染物。此外，上述圖案化晶圓上的例示性圖案係為突出線路，如多晶矽線路或金屬線路。然而，本發明之概念可應用於具有凹陷特徵部之基板。例如，CMP之後的凹陷介層孔可形成晶圓上的圖案，並且可利用最適之通道設計來達到最佳的污染物移除效率。
在此用來作為範例之基板表示(但不限於)可能在製造或處理操作期間受到污染之半導體晶圓、硬碟、光碟、玻璃基板、及平面顯示器表面、液晶顯示器表面等等。依據實際基板的不同，其表面可能以不同的方式受到污染，並且污染可接受之程度係由處理基板之特定產業所定義。
本發明可在不離開本發明之精神及基本特徵下作各種特定的例示。因此本實施例應被視為舉例性而非限制性者，且本發明之範圍為由隨附之申請專利範圍所限定而並非由上述說明所限制，所有與申請專利範圍意義相等之變化均應包含於本發明之中。
100‧‧‧液體清洗物質
101‧‧‧基板
102‧‧‧特徵部
105‧‧‧清洗溶液
110‧‧‧聚合物
111‧‧‧基板表面
120I ‧‧‧顆粒
120II ‧‧‧顆粒
120III ‧‧‧顆粒
120IV ‧‧‧顆粒
201‧‧‧基板
202‧‧‧矽氧化物之顆粒
203‧‧‧矽氮化物之顆粒
204‧‧‧水溶液
205‧‧‧表面
300‧‧‧清洗物質
310‧‧‧聚合物鏈及網絡
320‧‧‧清洗溶液
400‧‧‧設備
402‧‧‧薄膜
402’‧‧‧薄膜
403‧‧‧容積
404a‧‧‧清洗物質分配頭
404a’‧‧‧下清洗物質分配頭
404b-1‧‧‧上沖洗烘乾頭
404b-2‧‧‧下沖洗烘乾頭
404b-3‧‧‧下沖洗烘乾頭
405‧‧‧基板
405”‧‧‧基板
406‧‧‧真空口
407‧‧‧收集器
408‧‧‧分配口
409‧‧‧分配口
409’‧‧‧分配口
410’‧‧‧方向
415‧‧‧表面
416‧‧‧表面
417‧‧‧方向
431‧‧‧清洗物質儲存裝置
432‧‧‧沖洗液體儲存裝置
432’‧‧‧沖洗液體儲存裝置
433‧‧‧廢料儲存裝置
433’‧‧‧廢料儲存裝置
434‧‧‧真空泵
434’‧‧‧真空泵
440‧‧‧基板支架
450‧‧‧處理區域
450’‧‧‧處理區域
470‧‧‧沖洗烘乾設備
471‧‧‧容器
472‧‧‧基板支承組件
473‧‧‧基板支架
474‧‧‧旋轉機構
475‧‧‧分配器
476‧‧‧沖洗液體
480‧‧‧層
500‧‧‧處理流程
501‧‧‧將基板放置於基板清潔設備中
502‧‧‧將含有高分子量聚合物之清洗物質分配於基板表面上
503‧‧‧將沖洗液體分配於基板表面上以自基板表面移除清洗物質
504‧‧‧將沖洗液體及清洗物質自基板表面移除
藉著上述詳細說明並結合附圖，本發明將更易於了解，相似的參考符號代表相似的結構元件。
圖1顯示依據本發明之實施例之清洗物質，其包含具有高分子量之聚合化合物之聚合物溶解分配於基板表面上以清潔基板表面上之汙染物。
圖2A顯示依據本發明之實施例之水溶液中基板表面上的矽氧化物顆粒及矽氮化物顆粒之普遍表面化學基。
圖2B顯示依據本發明之實施例之聚丙烯醯胺(PAM)及聚丙烯酸(PAA)的化學結構。
圖2C顯示依據本發明之實施例之具有官能基-CONH2 之PAM及具有官能基-COOH之PAA的共振結構。
圖2D顯示依據本發明之實施例之由PAM及PAA所構成之共聚物與水溶液中的水解矽氧化物顆粒的鍵結圖。
圖2E顯示依據本發明之實施例之由PAM及PAA所構成之共聚物與水溶液中的水解矽氮化物顆粒的鍵結圖。
圖3A顯示依據本發明之實施例之顆粒移除效率(PRE)的圖，作為含有PAA與羥乙基纖維素(HEC)之清洗物質之分子量的函數。
圖3B顯示依據本發明之實施例之PRE之圖，作為含有PAM之清洗物質之分子量的函數。
圖3C顯示依據本發明之實施例之PAA的聚合物鏈及網絡，在鹼性水溶液中PAA具有帶負電之-COOH官能基。
圖3D顯示依據本發明之實施例之部分水解PAM之化學結構。
圖4A顯示依據本發明之實施例之自基板表面清潔汙染物之設備的示意圖。
圖4B顯示依據本發明之實施例之圖4A之設備的俯視示意圖。
圖4C顯示依據本發明之實施例之圖4A之區域450的示意圖。
圖4D顯示依據本發明之實施例之處理區域450’之示意圖，其類似圖4A中的處理區域450。
圖4E顯示依據本發明之實施例之沖洗烘乾設備470的示意圖。
圖5顯示依據本發明之實施例之利用清洗物質來清潔基板的處理流程。
100．．．液體清洗物質
101．．．基板
102．．．特徵部
105．．．清洗溶液
110．．．聚合物
111．．．基板表面
120I ．．．顆粒
120II ．．．顆粒
120III ．．．顆粒
120IV ．．．顆粒

Claims (14)

  1. 一種施加於基板表面上以自該表面移除顆粒的清洗物質，該移除無化學機械平坦化(CMP)，該清洗物質包含：一溶劑；一緩衝劑，用以改變該清洗物質之pH值，其中該緩衝劑與該溶劑形成一清洗溶液；及分子量大於10,000g/mol之聚合化合物的聚合物，其中該聚合物可溶於該清洗溶液中以形成該清洗物質，該溶解的聚合物形成聚合物長鏈及網絡，以從該基板表面捕獲至少某些顆粒，其中該聚合化合物具有極性官能基，該聚合化合物之該極性官能基與水解於該溶劑中的顆粒建立凡得瓦力，以協助自該基板表面移除該顆粒，其中該聚合化合物具有在該水性清洗溶液中帶有電荷的官能基，由該聚合化合物之該官能基所帶之電荷係藉由增加與顆粒表面之交互作用及使該聚合物網絡更散開來而增進顆粒移除效率，其中該溶劑係從由水、異丙醇(IPA)、二甲基亞碸(DMSO)、及二甲基甲醯胺(DMF)、或其組合所組成之群組中選取，其中該聚合化合物係選自於由丙烯酸聚合物、聚亞胺及氧化物、乙烯聚合物、纖維素衍生物、多醣體、及蛋白質所組成之群組，其中當一力施加在覆蓋該基板之該清洗物質上時，該清洗物質在該基板表面上之複數元件特徵部周圍變形，該清洗物質被施加在該基板表面上，以自該表面移除汙染物且不損害該表面上的該等元件特徵部，其中該聚合化合物具有在鹼性及水性之該清洗溶液中帶有負電荷的官能基，該負電荷增加與顆粒表面上之OH基之交互作用，並且協助自該基板表面之該清洗物質之移除，其中該聚合化合物包含具有莫耳百分比約22%至42%之丙烯酸之部分水解聚丙烯醯胺(PAM)。
  2. 如申請專利範圍第1項之施加於基板表面上以自該表面移 除顆粒的清洗物質，其中該丙烯酸聚合物係選自於由聚丙烯醯胺(PAM)、聚丙烯酸(PAA)、PAM及PAA之共聚物、聚-(N,N-二甲基-丙烯醯胺)(PDMAAm)、聚-(N-異丙基-丙烯醯胺)(PIPAAm)、聚甲基丙烯酸(PMAA)、聚甲基丙烯醯胺(PMAAm)所組成之群組；該聚亞胺及氧化物係選自於由聚乙烯亞胺(PEI)、聚氧化乙烯(PEO)、聚氧化丙烯(PPO)所組成之群組；該乙烯聚合物係選自於由聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯磺酸(PESA)、聚乙烯胺(PVAm)、聚乙烯四氫吡咯酮(PVP)、聚-4-乙烯-吡啶(P4VP)所組成之群組；該纖維素衍生物係選自於由甲基纖維素(MC)、乙基纖維素(EC)、羥乙基纖維素(HEC)、羧甲基纖維素(CMC)所組成之群組；該多醣體係選自於由阿拉伯樹膠、洋菜及洋菜糖、肝素、關華豆膠、三仙膠所組成之群組；且該蛋白質係選自於由卵白蛋白、膠原蛋白、及麩質(gluten)所組成之群組。
  3. 如申請專利範圍第1項之施加於基板表面上以自該表面移除顆粒的清洗物質，其中該極性官能基係從由胺類、醯胺類、羥基、羰基、磺醯基、亞磺醯基、氫硫基組成之群組中所選取。
  4. 如申請專利範圍第1項之施加於基板表面上以自該表面移除顆粒的清洗物質，其中該聚合化合物之該官能基係從由四級銨陽離子基、羧基、疊氮基、氰酸鹽基、磺酸基、硝酸鹽基、硫醇基、及磷酸酯基組成之群組中所選取。
  5. 如申請專利範圍第1項之施加於基板表面上以自該表面移除顆粒的清洗物質，其中該聚合物之該分子量為約10,000g/mol至約100M g/mol之間。
  6. 如申請專利範圍第1項之施加於基板表面上以自該表面移除顆粒的清洗物質，其中該清洗物質中該聚合物之重量百分比為約0.001%至約10%之間。
  7. 如申請專利範圍第1項之施加於基板表面上以自該表面移除顆粒的清洗物質，更包含：一界面活性劑，其係用以協助在該清洗溶液中分散或沾濕該聚合物。
  8. 如申請專利範圍第1項之施加於基板表面上以自該表面移除顆粒的清洗物質，其中前端應用之該pH值在約7至約12之間。
  9. 如申請專利範圍第1項之施加於基板表面上以自該表面移除顆粒的清洗物質，其中後端應用之該pH值在約1至約10之間。
  10. 如申請專利範圍第1項之施加於基板表面上以自該表面移除顆粒的清洗物質，其中形成聚合物長鏈及網絡之聚合物至少部分被影響，以藉由該水解顆粒與該聚合物之該聚合化合物之該極性官能基之間的極性-極性分子交互作用之凡得瓦力與氫鍵來捕獲顆粒。
  11. 如申請專利範圍第1項之施加於基板表面上以自該表面移除顆粒的清洗物質，其中在該清洗物質被施加於該基板表面上之前，該清洗物質不含非可變形顆粒。
  12. 如申請專利範圍第1項之施加於基板表面上以自該表面移除顆粒的清洗物質，其中PAM之分子量大於或等於500,000g/mol。
  13. 一種施加於基板表面上以自該表面移除顆粒的清洗物質，該移除無化學機械平坦化(CMP)，該清洗物質包含：水；一緩衝劑，用以改變該清洗物質之pH值，其中該緩衝劑與該水形成一水性清洗溶液；及分子量大於10,000g/mol之聚合化合物的聚合物，其中該聚合物可溶於該水性清洗溶液中以形成該清洗物質，該溶解的聚合物形成聚合物長鏈及網絡，以從該基板表面捕獲至少某些顆粒，且其中該聚合化合物具有在該水性清洗溶液中帶有電荷的官能基，由該聚合化合物之該官能基所帶之電荷係藉由增加與顆粒表面之交互作用及使該聚合物鏈及網絡在該水性清洗溶液中更散開來而增進顆粒移除效率，其中該聚合化合物係選自於由丙烯酸聚合物、聚亞胺及氧化物、乙烯聚合物、纖維素衍生物、多醣體、及蛋白質所組成之群組， 其中當一力施加在覆蓋該基板之該清洗物質上時，該清洗物質在該基板表面上之複數元件特徵部周圍變形，該清洗物質被施加在該基板表面上，以自該表面移除汙染物且不損害該表面上的該等元件特徵部，其中該聚合化合物具有在鹼性及水性之該清洗溶液中帶有負電荷的官能基，該負電荷增加與顆粒表面上之OH基之交互作用，並且協助自該基板表面之該清洗物質之移除，其中該聚合化合物包含具有莫耳百分比約22%至42%之丙烯酸之部分水解聚丙烯醯胺(PAM)。
  14. 一種施加於基板表面上以自該表面移除顆粒的清洗物質，該移除無化學機械平坦化(CMP)，該清洗物質包含：水；一緩衝劑，用以改變該清洗物質之pH值，其中該緩衝劑與該水形成一水性清洗溶液；及分子量大於10,000g/mol之聚合化合物的聚合物，其中該聚合物溶於該水性清洗溶液中以形成該清洗物質，該溶解的聚合物形成聚合物長鏈及網絡，以從該基板表面捕獲至少某些顆粒，且其中該聚合化合物具有在該水性清洗溶液中帶有電荷的官能基，由該聚合化合物之該官能基所帶之電荷係藉由增加與顆粒表面之交互作用及使該聚合物鏈及網絡在該水性清洗溶液中更散開來而增進顆粒移除效率，且其中該聚合化合物具有極性官能基，該聚合化合物之該極性官能基與該水解於該水性清洗溶液中的顆粒建立凡得瓦力，以協助自該基板表面移除該顆粒，其中該聚合化合物係選自於由丙烯酸聚合物、聚亞胺及氧化物、乙烯聚合物、纖維素衍生物、多醣體、及蛋白質所組成之群組，其中當一力施加在覆蓋該基板之該清洗物質上時，該清洗物質在該基板表面上之複數元件特徵部周圍變形，該清洗物質被施加在該基板表面上，以自該表面移除汙染物且不損害該表面上的該等元件特徵部， 其中該聚合化合物具有在鹼性及水性之該清洗溶液中帶有負電荷的官能基，該負電荷增加與顆粒表面上之OH基之交互作用，並且協助自該基板表面之該清洗物質之移除，其中該聚合化合物包含具有莫耳百分比約22%至42%之丙烯酸之部分水解聚丙烯醯胺(PAM)。
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