TWI528432B - 自基板選擇性移除氮化物之方法 - Google Patents

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Description

自基板選擇性移除氮化物之方法
本發明係關於自基板移除氮化物之方法。更特定言之，本發明係關於使用硫酸、磷酸及水自基板移除氮化物及較佳氮化矽。
本申請案主張於2010年12月10日申請之標題為「PROCESS FOR SELECTIVELY REMOVING NITRIDE FROM SUBSTRATES」之美國臨時申請案第61/421,808號之權利，該案之整體揭示內容係針對所有目的而以引用的方式併入本文中。
電子技術之進展使積體電路以主動組件之不斷增加的封裝密度形成於諸如矽晶圓之基板上。電路之形成係藉由循序施加、處理及自基板選擇性移除各種材料加以執行。在半導體晶圓技術中，已針對自基板移除特定類別之材料而開發各種組合物。例如，通常使用含有約1:1:5之一體積比(或略微較高稀釋比)之NH4OH(29 wt%)/H2O2(30 wt%)/水之一混合物之一組合物(其通常表示為SC-1)來移除粒子且使疏水性矽表面再氧化。類似地，通常使用含有約1:1:5之一體積比(或略微較高稀釋比)之HCl(37 wt%)/H2O2(30 wt%)/水之一混合物之一組合物(其通常表示為SC-2)來移除金屬。通常稱為「食人魚(Piranha)」組合物之一額外組合物包括約2:1至20:1之一體積比之H2SO4(98 wt%)/H2O2(30 wt%)，且通常係用以移除有機污染物或一些金屬層。
在美國專利案第7,592,264號中描述自一基板移除材料及較佳光阻劑。在此專利案中，將包括硫酸及/或其乾燥物種及前驅體且具有不大於5:1之一水/硫酸莫耳比之一液體硫酸組合物以有效實質上均勻地塗佈一塗佈材料之基板之一量施配於該塗佈材料之基板上。該基板較佳係在施配該液體硫酸組合物之前、期間或之後加熱至至少約90℃之一溫度。在該基板處於至少約90℃之一溫度之後，使液體硫酸組合物以有效增加該液體硫酸組合物之溫度高於在曝露於水蒸氣之前之液體硫酸組合物之溫度之一量而曝露於水蒸氣。接著，較佳沖洗該基板以移除材料。
在美國專利案第7,819,984號中描述一種處理一基板之方法，藉此將在其之一表面上具有材料之一基板放置於一處理腔室中且引導液體處理組合物流撞擊基板表面，其中引導一水蒸氣流撞擊基板表面及/或撞擊液體處理組合物。
在形成各種器件中，氮化矽係用作為一遮罩材料。在此等處理技術中，相較於基板上適當位置中之其他材料(及特定言之，氧化矽)，氮化矽遮罩係藉由蝕刻選擇性移除。歸因於氮化矽相較於二氧化矽之約35:1蝕刻選擇性，已將在沸騰H3PO4浴中浸沒包括氮化矽之基板用作為針對此等應用之一蝕刻程序。為了提供選擇性及蝕刻速率之控制，藉由首先以塗佈犧牲氮化矽之晶圓使浴加料，將二氧化矽以所要位準併入浴中而預調節此等浴。在《Electrochemical Society Proceedings》，第99-36卷，第385-390頁(1990)，A.L.P. Rotondaro等人之「USE OF H2SO4 FOR ETCH RATE AND SELECTIVITY CONTROL OF BOILING H3PO4」中描述一種避免此使浴加料之方法，其中磷酸浴之蝕刻速率及選擇性係藉由將硫酸添加至該浴而得以改良。
期望找到用於處理基板之替代性技術及組合物，特定言之期望自諸如半導體晶圓之基板移除氮化物材料，尤其係氮化矽。
本發明提供一種自用於積體電路製造之一基板(較佳為一處理中半導體晶圓)之表面選擇性移除氮化矽膜之方法。該方法提供氮化矽蝕刻之極佳選擇性，且進一步提供快速蝕刻，藉此改良用於處理基板之工具之生產率。
在本方法中，藉由以下步驟自一基板選擇性移除氮化矽：a)提供在其之一表面上具有氮化矽之一基板；及b)在大於約150℃之一溫度下，將磷酸及硫酸作為一混合酸液流施配於該基板之表面上，其中水係在該混合酸液流之液體溶液通過一噴嘴時或之後添加至該混合酸液流之液體溶液。已添加水之混合酸液流可以一連續流之形式或作為液體氣溶膠液滴撞擊該基板。針對本發明之目的，「施配」意謂磷酸及硫酸係作為一材料流遞送至表面上，諸如藉由將液體噴霧或澆注至表面上。針對本發明之目的，正施配或施配係僅以瞬時停留將處理材料自一源動態遞送至表面，且係與將基板浸潤(例如)於一處理浴中加以區別。在本發明之一實施例中，混合酸液體係藉由噴霧(亦即，在壓力下以排放物之形式施加材料)施配至表面上。在另一實施例中，混合酸液體係藉由流動(亦即，施加為一非加壓連續流或不連續流之材料)施配至表面上。
已驚奇地發現，在本施配處理方法中，氮化矽之蝕刻速率藉由添加水而得到明顯改良。此外，已發現，氮化矽蝕刻速率隨著溫度的增加而明顯增加，且當以水蒸氣之形式添加水時，氮化矽蝕刻速率進一步明顯增加。在本發明之較佳方法中，混合酸液流係在約180℃或大於約180℃之一溫度下、更佳在約200℃或大於約200℃之一溫度下及較佳在自約190℃至240℃之一溫度下施配至基板之表面上。在本發明之較佳方法中，水係以水蒸氣的形式添加。
在本發明之一實施例中，以相對於氧化矽之100:1或更大之一速率移除氮化矽。在另一實施例中，絕對移除速率係大於50埃/分鐘。此選擇性及高移除速率係尤其有利，此係因為其促進使用一單一晶圓處理工具之氮化矽蝕刻技術之使用。此外，本發明提供有效氮化物蝕刻能力而沒有傳統165℃、85%磷酸濕式清洗台程序之複雜性，該程序需要藉由處理虛設晶圓以「加料」化學品，亦即，產生及維持溶解二氧化矽濃度。使用先前技術之加料浴係不利的，此係因為浴壽命係有限的，且可歸因於浴中之過量矽而在基板表面上引入高位準之粒子缺陷。因此，本發明提供一種在不需要加料的情況下使用單程、在使用點摻合的新鮮化學品達成高選擇性及移除速率目標之方法。
本施配技術額外可在高於先前技術浴操作之一溫度下進行操作。如本文中所述之在使用點混合實現一快速單一晶圓單程方法。
併入本申請案中且組成本申請案之一部分之隨附圖式圖解說明本發明之若干態樣且結合實施例之一描述一起用以解釋本發明之原理。
下文描述的本發明之實施例並非意欲詳盡窮舉或將本發明限於以下詳細描述中所揭示的精確形式。實情係，所選擇及所描述之實施例之一目的係使得可促進熟習此項技術者對本發明之原理及實踐之明瞭及瞭解。
如上所提及，提供在其之一表面上具有氮化矽之一基板。該基板較佳係一半導體基板，且最佳係一處理中矽晶圓。該基板係處於藉由一遮罩及蝕刻操作而具有一或多個電子器件之一中間級，其中相對於保留在基板上之其他材料(諸如氧化矽)優先移除氮化矽。
藉由在大於約150℃之一溫度下將磷酸及硫酸作為一混合酸液流施配於基板之表面上來執行氮化矽之選擇性移除，其中水係在混合酸液流之一液體溶液通過一噴嘴時或之後添加至該混合酸液流之液體溶液。已發現添加水可增強氮化矽蝕刻速率。相較於矽化物、多晶矽及氧化矽，本方法亦展現氮化矽蝕刻之極佳選擇性。
上述之氮化物蝕刻增強效應係在所有溫度下進行觀察，且因此有利地允許在相對較低處理溫度(亦即，自約150℃至180℃)下之選擇性蝕刻。提供在此等處理溫度下之選擇性蝕刻之能力係有利於其中不希望使用較高溫度條件之特定基板、器件參數或工具設定。然而，在約180℃或大於約180℃、更佳在約200℃或大於約200℃之溫度及較佳在自約190℃至240℃之一溫度下，氮化物蝕刻增強效應更顯著。氮化物之蝕刻在此等較高溫度下之經觀察蝕刻速率及選擇性尤其令人驚訝。
可以各種方式混合磷酸與硫酸以提供一混合酸液流。在一實施例中，可將磷酸及硫酸在作為一混合酸液流自噴嘴施配之前混合於用於儲存之一容器中。或者，可在噴嘴上游之一位置處在管線內混合磷酸與硫酸以形成一混合酸液流。在另一實施例中，可將磷酸及硫酸在作為一混合酸液流自噴嘴排出之前混合於一噴嘴總成中。在另一實施例中，可將磷酸溶液及硫酸溶液以流之形式自噴嘴總成之個別孔口施配為個別液體溶液。接著，使此等個別流在噴嘴外部且在與基板表面接觸之前撞擊並形成一混合酸液流。可以液流或氣溶膠之形式施配液體。
在施配程序中，可在任何所要位置處將混合酸液流之液體加熱至所要施加溫度。例如，可個別預先加熱液體且接著使液體混合，或可使液體混合且接著將液體加熱至所要溫度。可在按需基礎上成批或以處理線加熱液體。
在本發明之一實施例中，藉由以自3:1至1:6之磷酸對硫酸之一體積比混合重量至少約80%磷酸之磷酸溶液與重量至少約90%硫酸之硫酸溶液來製備混合酸液流。在另一實施例中，磷酸溶液係85%(重量)磷酸且硫酸溶液係98%(重量)硫酸。
在本發明之一實施例中，磷酸對硫酸之體積比係自1:2至1:4。
在一較佳實施例中，液體硫酸溶液具有不大於約5:1之一水/硫酸莫耳比。因此，液體硫酸溶液之水含量係有限的。在一實施例中，液體硫酸溶液可包括實質上不干擾隨後所添加之水(及較佳水蒸氣)與硫酸之配位之一溶劑，如本文中更詳細論述。較佳此等溶劑係相對於待處理之基板(例如，晶圓)而呈惰性，諸如氟基液體。此等惰性溶劑之一實例包含可購自明尼蘇達州聖保羅市3M之FluorinertTM溶劑。應注意，上文所提及之莫耳比陳述水/硫酸莫耳比，而非溶劑/硫酸比。此強調，實質上不干擾隨後所添加之水與硫酸之配位之溶劑並未納入本發明實施例之此比之考量。更佳地，液體硫酸組合物經高度濃縮。較佳以至少約80 vol%之硫酸濃度、更佳以至少約90 vol%之硫酸濃度且最佳以至少約94 vol%之硫酸濃度施配液體硫酸溶液。
在混合酸液流之一液體溶液通過一噴嘴時或之後，將水添加至該混合酸液流之液體溶液。已發現，緊接在將混合酸液流施加至基板之前將水添加至系統提供許多益處。首先，混合酸液流可能已經立即加熱至高於在初期已添加水之更稀溶液之一溫度。此係因為濃酸之沸點係高於稀酸之沸點。此外，尤其在將液態水添加至濃硫酸時，在混合程序中藉由此等溶液之混合熱有益地加熱所得混合物。
當水添加之水係呈水蒸氣之形式時，存在一特定優點。蒸氣階段中之水具有多於呈液體狀態之水之能量(大致上對應於水蒸氣中所儲存的汽化熱)。雖然不受理論束縛，但相比於呈液體狀態或在一較低溫度下之水，水蒸氣可額外地相對於氮化矽而呈一更具反應性狀態。雖然不受理論束縛，但進一步咸信混合酸液流之濃縮液體硫酸組合物具有一乾燥效應，藉此致使水自水蒸氣冷凝至混合酸液流中並釋放大致上對應於水蒸氣中所儲存的汽化熱之能量。
針對本發明之目的，水蒸氣係定義為氣態水，並與通常稱為「霧」之水之小液滴加以區別。因為霧係以小液滴形式冷凝之水，所以當霧沈降於將對應於一汽化熱之一表面上時，基本上不存在凈加溫效應。針對本發明之目的，蒸汽係處於或高於水之沸點(其視壓力而定，例如，若壓力為1大氣壓，則其為100℃)之水蒸氣。當在大於水之沸點之一溫度下提供蒸汽時，該蒸汽被稱為超熱蒸汽。視情況可自包括除水以外之成分(諸如溶解氣體，諸如氮)之組合物提供水蒸氣。預期水蒸氣在高於100℃或低於100℃或在100℃，可以任何方式(基本上以純水蒸氣或組合物)進行供應，且具有高於1 atm、低於1 atm或1 atm之水蒸氣之壓力或部分壓力。
已發現，如上所述般混合(尤其)一濃硫酸溶液與一含水溶液係一放熱相互作用，從而放出熱能。因此，緊接在將混合酸液流施加至基板之前混合此等溶液係有利的，以便利用此額外能量並且促進一更高蝕刻速率。還有，此放熱效應可允許液體酸溶液在與水(或特定言之，蒸汽)混合之前加熱至一較低初始溫度(諸如150℃)。另外，在蒸汽或水蒸氣的存在下使用此化學混合物處理基板或在澆注或施配化學混合物時同時施配蒸汽或水蒸氣可提供額外溫度增加，如吾人預期將蒸汽溶解於具有高濃度之硫酸之混合酸液流中將產生一額外放熱或能量之釋放。
圖1展示用於執行本發明之一經修改噴霧處理系統10。在系統10中，晶圓13(例如作為一特定微電子器件)係支撐於藉由一自旋馬達15驅動之一可旋轉卡盤14上。系統10之此部分對應於一習知噴霧處理器器件。噴霧處理器通常已為人所知，且提供藉由使一轉盤或旋轉盤上之(若干)晶圓繞著其等自身之軸或繞著一共同軸自旋或旋轉而以離心力移除液體之一能力。在美國專利案第6,406,551號及第6,488,272號(該等案之全文以引用的方式全部併入本文中)中描述適合根據本發明進行調適之例示性噴霧處理器機器。噴霧處理器類型的機器可自明尼蘇達州卡弗郡(Chaska)FSI國際公司以(例如)商標名ORION、MERCURY或ZETA之一或多者購得。適合根據本發明進行調適之一工具系統之另一實例係描述於標題為BARRIER STRUCTURE AND NOZZLE DEVICE FOR USE IN TOOLS USED TO PROCESS MICROELECTRONIC WORKPIECES WITH ONE OR MORE TREATMENT FLUIDS之美國專利公開案第2007/0245954號中；或描述於標題為RESIST STRIPPING METHOD AND RESIST STRIPPING APPARATUS之美國專利申請公開案第2005/0205115號或標題為TOOLS AND METHODS FOR PROCESSING MICROELECTRONIC WORKPIECES USING PROCESS CHAMBER DESIGNS THAT EASILY TRANSITION BETWEEN OPEN AND CLOSED MODES OF OPERATION之美國專利申請公開案第2009/0280235號中。
噴霧桿20包括用以將液體以一連續流之形式或作為液體氣溶膠液滴引導至晶圓13上之複數個噴嘴。硫酸溶液係自液體供應儲槽22透過管線23而提供，水蒸氣流係類似地自供應儲槽24透過管線25而提供。磷酸係自磷酸供應儲槽26透過管線27提供至硫酸供應管線23。此組態允許將磷酸添加至硫酸溶液，其益處在於磷酸並非在硫酸的存在下進行儲存及加熱，且額外的益處在於處理方法中所使用的磷酸量可獨立於如特定製程要求所規定之硫酸量加以控制。因此，可如所需般在一處理程序期間施加一可變磷酸濃度。或者，可將磷酸供應至在管線25處之水蒸氣流。噴霧桿20較佳具有複數個噴嘴，該等噴嘴係用以產生源自以水蒸氣流撞擊混合酸液流之處理組合物之氣溶膠液滴。在一較佳實施例中，當噴霧桿20係處於晶圓13上之適當位置中時，在噴霧桿20中以約3.5 mm之一間距在對應於晶圓之半徑或晶圓之直徑之位置處提供噴嘴。相較於噴嘴在晶圓之外邊緣處之間距，可視情況以更接近於旋轉軸之不同間距提供噴嘴。在標題為「BARRIER STRUCTURE AND NOZZLE DEVICE FOR USE IN TOOLS USED TO PROCESS MICROELECTRONIC WORKPIECES WITH ONE OR MORE TREATMENT FLUIDS」之美國專利申請公開案第2008/0008834號中描述一種較佳噴霧桿組態。
在圖2中展示圖解說明本發明之一較佳噴嘴組態之一噴霧桿30之一橫截面視圖。針對本發明之目的，將經引導以提供彼此撞擊之流之一本體中之一成一體配置孔口集合視為一單一噴嘴。在如展示之組態中，向內引導酸性液流孔口32及34以提供撞擊流42及44。在此實施例中，水蒸氣施配孔口36係如所示般定位於液體酸溶液孔口32及34之間，所以水蒸氣流46在噴嘴本體之外部與液體酸流42及44撞擊。由於此撞擊，發生霧化，藉此形成液體氣溶膠液滴48。另外，因水蒸氣流在其自水蒸氣施配孔口36離開時之相對較高壓力而賦予液滴朝向基板表面之增強方向動量。因此，噴嘴總成中之此定位於中心之孔口提供一有利方向態樣以幫助自基板之表面移除材料。或者，可顛倒孔口之定位，亦即，可自孔口36施配酸性液流且可自孔口32及34施配水蒸氣。
視情況可自噴嘴總成中的一或多個孔口施配一額外成分(諸如一氣體)。
流之位置、方向及流之相對力經選擇以較佳提供所得液體氣溶膠液滴之一方向流，使得該等液滴被引導至一基板之表面以實行所要處理。
在一實施例中，使液體氣溶膠液滴以垂直於晶圓之表面之一角度接觸該表面。在另一實施例中，使液體氣溶膠液滴以與晶圓之表面成自約10度至小於90度之一角度接觸該晶圓之表面。在另一實施例中，使液體氣溶膠液滴以與晶圓之表面成自約30度至約60度之一角度接觸該晶圓之表面。在一實施例中，在氣溶膠液滴與晶圓之表面接觸期間，晶圓係以約10 rpm至約1000 rpm之一速率自旋。在另一實施例中，晶圓係以約50 rpm至約500 rpm之一速率自旋。液滴與晶圓接觸的方向在一實施例中可與圍繞晶圓之自旋軸之同心圓對準，或在另一實施例中可經部分或完全定向而遠離晶圓之旋轉軸。系統10較佳採用適當的控制設備(圖式中未展示)以監測及/或控制流體流、流體壓力、流體溫度、此等之組合及類似物之一或多者，以在執行待達成之特定製程目標中獲得所要製程參數。
圖3展示用於執行本發明之一態樣之一經修改噴霧處理系統50之一實例，其中液體酸溶液係施配至一基板表面上。在系統50中，晶圓53(例如，作為一特定微電子器件)係支撐於藉由一自旋馬達55驅動之一可旋轉卡盤54上。如上文在系統10中般，系統50之此部分對應於一習知噴霧處理器器件。液體硫酸溶液係自液體供應儲槽62透過管線63提供至施配孔口70，該施配孔口70經組態以將一液體酸流施配至基板表面上。磷酸係自磷酸供應儲槽66透過管線67提供至硫酸供應管線63。此組態允許將磷酸溶液添加至硫酸溶液，其益處在於磷酸並非在硫酸的存在下進行儲存及加熱，且額外的益處在於處理方法中所使用的磷酸量可獨立於如特定製程要求所規定之硫酸量加以控制。因此，可如所需般在一處理程序期間施加一可變磷酸濃度。一水蒸氣流係類似地自供應儲槽64透過管線65提供至施配孔口72。或者，可將磷酸供應至在管線65處之水蒸氣流。施配孔口70及72可經組態使得液體硫酸組合物流與水蒸氣流在撞擊基板之表面之前相交。在本發明之一實施例中，在處理期間使施配孔口70及72一起移動以跨基板之表面進行掃掠。在本發明之一實施例中，可連結管線65及63以形成一個兩孔口噴嘴陣列，以幫助跨基板之表面掃掠之定位控制。
在本發明之實施例中，可將對處理程序中存在的特定物種呈惰性之一氣體(諸如氮氣)引導於晶圓之反面處以調變晶圓溫度並且促進蝕刻均勻性。在一較佳實施例中，將一氣流引導至晶圓對應於混合酸液流之主要影響區域之反面以提供一局部化偏移冷卻效應。
在本發明之一實施例中，使用用以如所需般改質基板之表面特性之一預處理液體(諸如一酸預處理)預處理基板。例如，可使用一稀HF組合物預處理基板以移除可能已形成於氮化物上之任何表面氧化物。
在本發明之一實施例中，少量HF可包含於混合酸液流中或所添加的水中。有利的是，進一步包括少量、較佳小於施加至基板之液體之總重量的2%、更佳小於該總重量的1%之熱稀HF之本方法可改良氮化物蝕刻速率及選擇性。在美國專利案6835667中描述適當的HF溶液及物種，該案以引用的方式併入本文中。
較佳在施配處理組合物之前、期間或之後將晶圓加熱至至少約90℃之一溫度。更佳地，將晶圓加熱至自約90℃至約150℃之一溫度。在另一實施例中，將晶圓加熱至自約95℃至約120℃之一溫度。可(例如)藉由以下各者執行此加熱：使用輻射熱加熱腔室；將熱水或其他液體溶液引入至晶圓，且在施加濃硫酸組合物之前大體上移除經加熱液體；將經加熱氣體引入至腔室；及類似物。
在本發明之一實施例中，可藉由將一或多個晶圓浸沒至一經加熱之液體浴中、快速排放浴之內裝物(例如，一「快速傾出」程序)及進行如下所述之剩餘處理步驟而預加熱晶圓。浴液體可為(例如)DI水、含有硫酸之DI水、硫酸/過氧化氫混合物、一惰性流體(諸如氟碳化合物)、硫酸/臭氧混合物及類似物。此實施例可提供藉由更有效地加熱晶圓而增強處理程序之處理能力的實質益處。可用以採用此實施例之一尤其適當處理系統之一實例係可購自明尼蘇達州卡弗郡FSI國際公司之Magellan系統。
本發明之方法可用以同時處理多個似晶圓物件，宛如當以一噴霧處理工具(諸如可購自明尼蘇達州卡弗郡FSI國際公司之或噴霧處理器或亦可購自明尼蘇達州卡弗郡FSI國際公司之系統)處理若干批晶圓時之情況。
本發明較佳係用於其中使晶圓移動或固定之單一晶圓處理應用中。本發明允許以一足夠快速率選擇性移除氮化矽以容許經濟使用單一晶圓處理系統。單一晶圓系統提供每一晶圓之處理條件之優越控制，且避免在發生災難性製程故障的情況下對多個晶圓之損害，此係因為一次僅處理一個晶圓。
將本發明之所描述實施例之各者用作為一處理線內晶圓處理程序中之一中間程序係特定考量為本發明之一實施例。
實例
現將參考圖解說明本發明之原理及實踐之以下實例來描述本發明之代表性實施例。
在以下實例中證實藉由添加蒸汽之氮化矽蝕刻速率之改良。
實例1(控制)
將85%(重量)磷酸與98%(重量)硫酸以1:1之一體積比混合，並以1.4 L/min之一總流量噴霧至具有一LPCVD氮化矽膜之基板樣本上。在針對控制程序施配達1分鐘之後施加的混合物之總水含量係~9.3 wt%。此水含量包含酸溶液中所存在的水。在施配期間於晶圓上觀察到的溫度係165℃。針對此程序之氮化物移除速率係6.36 /分鐘，且氧化矽移除速率係0.22 /分鐘。
實例2
將85%(重量)磷酸與98%(重量)硫酸以1:1之一體積比混合，並在施配噴嘴添加蒸汽的情況下以1.4 L/min之一總流量噴霧至具有一LPCVD氮化矽膜之基板樣本上。在針對控制程序施配達1分鐘之後施加的混合物之總水含量係~13.2 wt%。在施配期間於晶圓上觀察到的溫度係170℃。針對包含蒸汽之添加之此程序之氮化物移除速率係30.94 /分鐘，此為藉由蒸汽添加達成氮化物蝕刻速率之一5x改良。氧化矽移除速率係0.33 /分鐘。
實 例3(控制)
將85%(重量)磷酸與98%(重量)硫酸以1:1之一體積比混合，並以1.6 L/min之一總流量施配至具有一LPCVD氮化矽膜之基板樣本上。在針對控制程序施配達3分鐘之後施加的混合物之總水含量係~9.3 wt%。此水含量包含酸溶液中所存在的水。在施配期間於晶圓上觀察到的溫度係190℃。針對此程序之氮化物移除速率係65.5 /分鐘(196.7 總氮化物)，且氧化矽移除速率係1.12 /分鐘。
實 例4
將85%(重量)磷酸與98%(重量)硫酸以1:1之一體積比混合，並在施配噴嘴添加蒸汽的情況下以1.6 L/min之一總流量施配至具有一LPCVD氮化矽膜之基板樣本上。在針對控制程序施配達3分鐘之後施加的混合物之總水含量係~13.2 wt%。在施配期間於晶圓上觀察到的溫度係195℃。針對包含蒸汽之添加之此程序之氮化物移除速率係98.7 /分鐘(296.0 總氮化物)，此為藉由蒸汽添加達成氮化物蝕刻速率之一50.7%改良。氧化矽移除速率係1.73 /分鐘。
本文中列舉的所有專利案、專利申請案及公開案皆係以宛如經個別併入引用的方式併入本文中。除非另有指示，否則所有份量及百分比皆係以重量計且所有分子量皆係重量平均分子量。已僅為瞭解清楚而給定以上詳細描述。自以上詳細描述不應瞭解到不必要之限制。本發明並不限於所展示及描述的精確細節，此係因為在由申請專利範圍定義之本發明內將包含熟習此項技術者顯而易見之變動。
10．．．經修改噴霧處理系統
13．．．晶圓
14．．．可旋轉卡盤
15．．．自旋馬達
20．．．噴霧桿
22．．．液體供應儲槽
23．．．管線
24．．．供應儲槽
25．．．管線
26．．．磷酸供應儲槽
27．．．管線
30．．．噴霧桿
32．．．酸性液流孔口/液體酸溶液孔口/孔口
34．．．酸性液流孔口/液體酸溶液孔口/孔口
36．．．水蒸氣施配孔口/孔口
42．．．撞擊流/液體酸流
44．．．撞擊流/液體酸流
46．．．水蒸氣流
48．．．液體氣溶膠液滴
50．．．經修改噴霧處理系統
53．．．晶圓
54．．．可旋轉卡盤
55．．．自旋馬達
62．．．液體供應儲槽
63．．．管線/硫酸供應管線
64．．．供應儲槽
65．．．管線
66．．．磷酸供應儲槽
67．．．管線
70．．．孔口/施配孔口
72．．．孔口/施配孔口
圖1係可執行本發明之方法之一實施例之一裝置之一示意圖。
圖2係用於執行本發明之方法之一實施例之一噴霧桿之一橫截面視圖。
圖3係可執行本發明之方法之一實施例之一裝置之一示意圖。
10．．．經修改噴霧處理系統
13．．．晶圓
14．．．可旋轉卡盤
15．．．自旋馬達
20．．．噴霧桿
22．．．液體供應儲槽
23．．．管線
24．．．供應儲槽
25．．．管線
26．．．磷酸供應儲槽
27．．．管線

Claims (26)

  1. 一種自一基板相對於氧化矽選擇性移除氮化矽之方法，其包括：a)提供在其之一表面上具有氮化矽及氧化矽之一基板；及b)施配一包含有硫酸及磷酸之流動混合酸液流及一水蒸氣流；及c)使用該流動混合酸液流在水蒸氣的存在下，相對於該氧化矽而選擇性地蝕刻該氮化矽。
  2. 如請求項1之方法，其中在步驟b)之前，以包含有HF之預處理液體處理該基板。
  3. 如請求項1之方法，其中該水蒸氣包含過熱蒸汽。
  4. 如請求項1之方法，其中該混合酸液流係在大於約180℃之一溫度下進行施配。
  5. 如請求項1之方法，其中該混合酸液流係在約200℃或大於約200℃之一溫度下進行施配。
  6. 如請求項1之方法，其中該混合酸液流係在自約190℃至240℃之一溫度下進行施配。
  7. 如請求項1之方法，其中該混合酸液流係在自約150℃至180℃之一溫度下進行施配。
  8. 如請求項1之方法，其中該混合酸液流在相交於該水蒸氣之後之水含量為重量自約10%至約20%。
  9. 如請求項1之方法，其中該混合酸液流在相交於該水蒸氣之後之該水含量為重量自約11%至約15%。
  10. 如請求項1之方法，其中該混合酸液流係藉由將重量至少約80%磷酸之磷酸溶液與重量至少約90%硫酸之硫酸溶液以自3：1至1：6之磷酸對硫酸之一體積比混合加以製備。
  11. 如請求項10之方法，其中該磷酸溶液係85%(重量)磷酸且該硫酸溶液係98%(重量)硫酸。
  12. 如請求項10之方法，其中磷酸對硫酸之該體積比係自1：2至1：4。
  13. 如請求項10之方法，其中該液體硫酸溶液具有不大於約5：1之一水/硫酸莫耳比。
  14. 如請求項1之方法，其中該水蒸氣係在自約80℃至約110℃之一溫度下提供。
  15. 如請求項1之方法，其中該水蒸氣係在約100℃之一溫度下提供。
  16. 如請求項1之方法，其中該基板係在該混合酸液流之該施配期間旋轉。
  17. 如請求項1之方法，其中該混合酸液流在相交於該水蒸氣之後，以一連續流之形式撞擊該基板。
  18. 如請求項1之方法，其中該混合酸液流在相交於該水蒸氣之後，以液體氣溶膠液滴之形式撞擊該基板。
  19. 如請求項1之方法，其中該磷酸及該硫酸係在作為一混合酸液流自一噴嘴施配之前混合於用於儲存之一容器中。
  20. 如請求項19之方法，其中該磷酸及該硫酸係在該噴嘴上 游之一位置處在管線內混合以形成一混合酸液流。
  21. 如請求項1之方法，其中該磷酸及該硫酸係在作為一混合酸液流自該噴嘴排出之前混合於一噴嘴總成中。
  22. 如請求項1之方法，其中該磷酸及該硫酸係以流之形式自一噴嘴總成之個別孔口施配為個別液體溶液，其中被施配之該等個別流在該噴嘴總成之外部且在與該基板表面接觸之前撞擊並形成該混合酸液流。
  23. 如請求項1之方法，其中該磷酸及該硫酸係噴霧至該基板之該表面上。
  24. 如請求項1之方法，其中該磷酸及該硫酸係流動至該基板之該表面上。
  25. 一種自一基板選擇性移除氮化矽之方法，其包括：a)提供其之一表面上具有氮化矽及氧化矽之一基板；及b)以個別流之形式施配水蒸氣、磷酸及硫酸；c)使水蒸氣、磷酸及硫酸之該等個別流在與該基板表面接觸之前撞擊以形成一混合酸液流；及d)在水蒸氣的存在下，使該混合酸液流接觸該基板表面。
  26. 如請求項1之方法，其中該水蒸氣及被施配之該流動混合酸液流係被施配並在該水蒸氣及該流動混合酸液流撞擊該基板表面之前相交。
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