TWI557795B - 半導體製造設備及半導體裝置之製造方法 - Google Patents
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Description
本申請案基於並主張2013年1月25日申請之先前日本專利申請案第2013-011850號之優先權，該申請案之全部內容以引用方式併入本文中。
本發明之實施例係關於半導體製造設備及半導體裝置之製造方法。
半導體裝置製造過程包括多個製程，例如平版印刷製程、蝕刻製程及離子植入製程。在每一製程結束後且在轉移至下一製程之前，實施清潔製程及乾燥製程以去除留在半導體基板之表面上之雜質及殘餘物以清潔半導體基板之表面。
近年來，隨著元件之微縮，半導體基板上之圖案之縱橫比變得更高。在較高縱橫比下，在乾燥製程中會出現毛細管作用(表面張力)引起半導體基板上之圖案塌陷之問題。
通常，已提出使用異丙醇(IPA)來處理該問題，異丙醇係濕式清潔製程中之有機溶劑。在使用IPA之情形下，用IPA替換半導體基板W上之DIW(去離子水)並用IPA乾燥半導體基板之表面(實施IPA乾燥處理)。然而，當室中之氣氛中含有過多水時，存在在IPA乾燥處理時
IPA吸收水且當乾燥表面時在半導體基板之表面上形成水印之可能性。
此外，已提出使半導體基板之表面防水並降低作用於圖案與化學液體或DIW之間之毛細管作用之技術。然而，用於使半導體基板之表面防水之防水劑通常在與水反應後去活化。舉例而言，在清潔裝置中通常發生防水劑在與室中之水反應後去活化。若發生防水劑之該去活化，則防水劑不能使半導體基板之表面防水並抑制由毛細管作用(表面張力)所致之半導體基板上之圖案塌陷。
本發明之實施例實現半導體製造設備及半導體裝置之製造方法，從而能夠確保使半導體基板之表面防水並抑制半導體基板上之圖案塌陷。
本發明實施例之半導體製造設備包含室。化學試劑供應部件經組態以將防水劑(water-repellent agent)或有機溶劑供應至該室中已用清潔液體清潔之半導體基板之表面。噴霧部件經組態以將捕獲水之水捕獲劑噴霧至該室中之氣氛中。
1‧‧‧液體
2‧‧‧水捕獲劑
3‧‧‧有機溶劑
4‧‧‧圖案
5‧‧‧液體
10‧‧‧表面處理設備
20‧‧‧閘極介電膜
30‧‧‧多晶矽層
40‧‧‧氮化矽膜
50‧‧‧二氧化矽膜
60‧‧‧犧牲膜
70‧‧‧抗蝕劑層
100‧‧‧安裝單元
102‧‧‧旋轉軸
103‧‧‧旋轉基座
104‧‧‧卡盤銷
105‧‧‧廢液導管
200‧‧‧液體供應單元
210‧‧‧第一化學液體供應單元
211‧‧‧噴嘴
212‧‧‧供應導管
220‧‧‧第二化學液體供應單元
221‧‧‧噴嘴
222‧‧‧供應導管
230‧‧‧去離子水供應單元
231‧‧‧噴嘴
232‧‧‧供應導管
300‧‧‧室
400‧‧‧噴霧單元
500‧‧‧處理容器
H‧‧‧高度
R‧‧‧防水保護膜
W‧‧‧半導體基板
θ‧‧‧接觸角
圖1顯示用於第一實施例之半導體基板之表面處理設備10之組態之實例；圖2顯示半導體基板W上之圖案4上之液體之接觸角θ；圖3A至圖3D係顯示第一實施例之NAND快閃記憶體之製造方法之剖視圖；圖4係顯示第一實施例之表面處理方法之流程圖；圖5係顯示第二實施例之表面處理方法之流程圖；圖6A及圖6B顯示用於第三實施例之半導體基板之表面處理設備30之組態之實例；且
圖7係顯示第三實施例之表面處理方法之流程圖。
現在將參考附圖來說明實施例。本發明不限於該等實施例。
圖1顯示用於第一實施例之半導體基板之表面處理設備10之組態之實例。表面處理設備10包括上面安裝有半導體基板(晶圓)W之安裝單元100、供應液體之液體供應單元200、氣密性密封半導體基板W之室300及噴霧水捕獲劑2之噴霧單元400。
安裝單元100包括旋轉軸102、旋轉基座103及卡盤銷104。旋轉軸102實質上在垂直方向上延伸且盤狀旋轉基座103係附接於旋轉軸102之上端上。馬達(未顯示)可使旋轉軸102及旋轉基座103旋轉。
卡盤銷104係分別提供於旋轉基座103之周圍邊緣上。藉由將半導體基板W放置於卡盤銷104之間來使卡盤銷104將半導體基板W固定於旋轉基座103上。安裝單元100可旋轉半導體基板W，同時保持半導體基板W實質上水平。
液體供應單元200將液體1排放至半導體基板W之表面靠近其旋轉中心。藉由使安裝單元100旋轉半導體基板W，排放液體1可在半導體基板W之徑向上擴散且可施加至半導體基板W之表面上。此外，藉由使安裝單元100旋轉半導體基板W，可排除掉半導體基板W上之液體1且可旋轉乾燥半導體基板W。在半導體基板W之徑向上濺灑之過量液體1係經由廢液導管105排放。舉例而言，液體1係清潔液體、防水劑、DIW(去離子水)或有機溶劑。
液體供應單元200包括第一化學液體供應單元210，其將用於清潔半導體基板W之清潔液體供應至半導體基板W之表面；充當化學試劑供應單元之第二化學液體供應單元220，其將用於形成防水保護膜之防水劑供應至半導體基板W之表面；及DIW供應單元230，其將
DIW供應至半導體基板W之表面。
自第一化學液體供應單元210供應之清潔液體通過供應導管212並自噴嘴211排放。舉例而言，清潔液體係SC1液體(氨-過氧化氫混合物)或SPM液體(硫酸-過氧化氫混合物)且係用於去除蝕刻殘餘物之化學液體及諸如此類。
自第二化學液體供應單元220供應之防水劑通過供應導管222並自噴嘴221排放。防水劑係用於在形成於半導體基板W上之圖案之表面上形成防水保護膜並使該等圖案之該等表面防水之化學液體。舉例而言，防水劑係矽烷偶合劑。矽烷偶合劑分子中含有對無機材料具有親和性及反應性之水解基團及化學鍵結有機材料之有機官能基。矽烷偶合劑之實例包括六甲基二矽氮烷(HMDS)、四甲基矽基二甲胺(TMSDMA)及三甲基矽基二甲胺(TMSDEA)。
自DIW供應單元230供應之DIW通過供應導管232並自噴嘴231排放。DIW用於沖洗掉半導體基板W上之化學液體。
噴霧單元400將水捕獲劑2噴霧至室300中以捕獲室300中之氣氛中所含之水。儘管不限於特定水捕獲劑，但水捕獲劑2應滿足為易於與水反應且不與室300、半導體基板W及防水劑反應之化學試劑。舉例而言，可使用充當防水劑之矽烷偶合劑作為水捕獲劑2。矽烷偶合劑之實例包括上文所提及之HMDS、TMSDMA及TMSDEA。
可使用與防水劑之材料相同之材料作為水捕獲劑2之材料。然而，當使用HMDS、TMSDMA及TMSDEA中之任一者作為防水劑時，可使用HMDS、TMSDMA及TMSDEA中之任一者作為水捕獲劑2。在此情形下，可使用與防水劑不同之材料作為水捕獲劑2之材料。
噴霧單元400蒸發防水劑2並將經蒸發防水劑2噴霧至室300中。防水劑2藉此與室300中之氣氛中之水反應並捕獲水。換言之，水捕獲劑2吸收室300中之水。
與第二化學液體供應單元220將防水劑供應至半導體基板W之表面之時序同時或在其之前，噴霧單元400將經蒸發水捕獲劑2噴霧至室300中之氣氛中。在第二化學液體供應單元220供應防水劑的同時，噴霧單元400可平行於防水劑之供應將防水劑2連續噴霧至室300中。水捕獲劑2藉此可在將防水劑供應至半導體基板W之前充分地捕獲室300中之水。因此能夠抑制防水劑與室300中之氣氛中之水反應及去活化。噴霧單元400可連續地、即時地或間歇地噴霧水捕獲劑2。
表面處理設備10可包括自室300之內部抽出空氣之真空裝置(未顯示)。在此情形下，真空裝置在一定程度上將室300中之水排放至外部且噴霧單元400將防水劑噴霧至處於真空中之室300。藉此能夠更有效地去除室300中之水。
此外，表面處理設備10可包括準分子UV(紫外光)照射單元(未顯示)。準分子UV照射單元可藉由在半導體基板W上照射UV光來選擇性地去除防水保護膜。
圖2顯示半導體基板W上之圖案4上之液體之接觸角θ。當圖案4之縱橫比因微縮圖案4而變得更高時，液體5藉由液體5之毛細管作用而進入毗鄰圖案4之間。在此情形下，液體5作用於圖案4之功率P由以下等式(1)代表。
P=2×γ×cosθ．H/SPACE (1)
在此等式中，SPACE表示毗鄰圖案4之間之間距。H表示每一圖案4之高度。γ表示液體5之表面張力。
應理解，由於接觸角θ更接近於90°，則cosθ變得更接近於0且作用於圖案4之功率P變得更低。接觸角θ更接近於90°之事實意味著可使半導體基板W之表面(每一圖案4之表面)防水。因此，可藉由使半導體基板W之表面防水來抑制圖案塌陷。
為使半導體基板W之表面防水，使用防水劑(例如矽烷偶合劑)在
半導體基板W之表面上形成防水保護膜(矽化處理)。然而，當室300中存在水時，矽烷偶合劑與室300中之水發生水解反應且失去防水功能。即，使矽烷偶合劑去活化。舉例而言，當將矽烷偶合劑供應至圖1中所顯示之半導體基板W之旋轉中心時，矽烷偶合劑可能與水反應並在矽烷偶合劑擴散至半導體基板W之周圍邊緣之前去活化。在此情形下，防水保護膜係形成於圖案4上靠近半導體基板W之中心部分而非形成於圖案4上靠近半導體基板W之周圍邊緣。
另一方面，根據第一實施例，在供應防水劑之時間時或在其之前噴霧單元400將經蒸發水捕獲劑2噴霧至室300中。由於水捕獲劑2與室300中之水反應，故室300中之水量在供應防水劑時大大減少。此可抑制防水劑之去活化。因此，能夠確保使半導體基板W之表面及圖案4之表面防水，使接觸角θ更接近於90°並抑制半導體基板W上之圖案4之塌陷。
圖3A至3D係顯示第一實施例之NAND快閃記憶體之製造方法之剖視圖。圖4係顯示第一實施例之表面處理方法之流程圖。
將第一實施例之表面處理方法應用至(例如)NAND快閃記憶體之電荷積累層CA(例如，浮動閘極)之處理中之清潔及乾燥半導體基板W之製程。儘管通常使用側壁轉移製程來處理電荷積累層CA，但為了便於說明，此處使用一般抗蝕劑轉移製程。毋庸置疑，第一實施例亦適用於側壁轉移製程中之清潔及乾燥製程。
首先，在半導體基板W上形成閘極介電膜20。閘極介電膜20係藉由熱氧化半導體基板W來形成。舉例而言，閘極介電膜20之厚度為約5nm。
隨後，在閘極介電膜20上形成多晶矽層30。多晶矽層30係用作電荷累積層CA之材料。舉例而言，多晶矽層30之厚度為約100nm。
隨後，在多晶矽層30上形成氮化矽膜40。氮化矽膜40充當蝕刻
終止劑。舉例而言，氮化矽膜40之厚度為約100nm。
隨後，在氮化矽膜40上形成二氧化矽膜50。二氧化矽膜50係用作用於處理多晶矽層30(電荷累積層CA)或諸如此類之硬遮罩HM。舉例而言，二氧化矽膜50之厚度為250nm。
隨後，在二氧化矽膜50上形成犧牲膜60。應滿足犧牲膜60係由可選擇性地蝕刻二氧化矽膜50之材料製成。舉例而言，可使用氮化矽膜、多晶矽膜或諸如此類作為犧牲膜60。舉例而言，犧牲膜60之厚度為100nm。
隨後，使用平版印刷技術在犧牲膜60上形成抗蝕劑層70。將抗蝕劑層70圖案化以將犧牲膜60處理成電荷累積層CA之圖案。舉例而言，使抗蝕劑層70形成線與間距圖案。舉例而言，抗蝕劑層70之線寬度及間距寬度二者均為約20nm。圖3A中所顯示之結構係以此方式獲得。
隨後，使用抗蝕劑層70作為遮罩，藉由RIE(反應性離子蝕刻)方法來處理犧牲膜60。
在使用(例如)SPM液體(硫酸-過氧化氫混合物)去除抗蝕劑層70後，使用犧牲膜60用作遮罩藉由RIE方法來處理二氧化矽膜50。在氮化矽膜40上終止二氧化矽膜50之蝕刻。藉此獲得如圖3B中所顯示之硬遮罩HM之結構。此時，每一硬遮罩HM之縱橫比為約10。犧牲膜60可在蝕刻二氧化矽膜50時去除。
當使用側壁轉移製程時，犧牲膜60係用作側壁遮罩之核心(未顯示)。舉例而言，在藉由薄化(slimming)使犧牲膜60之寬度變窄後，在犧牲膜60上沈積側壁膜(未顯示)。此後，對側壁膜實施回蝕，藉此在犧牲膜60之兩個側表面上留下側壁膜作為側壁遮罩。藉由去除犧牲膜60形成側壁遮罩。當使用側壁遮罩作為遮罩蝕刻二氧化矽膜50時，能夠形成每一者皆具有比可藉由平版印刷技術形成之最小特徵大小F
(特徵大小)更小之線寬度及更小之間距寬度的硬遮罩HM。以此方式，另一選擇為，可使用側壁轉移製程來處理硬遮罩HM。毋庸置疑，可藉由重複側壁轉移製程將硬遮罩HM處理成較小圖案。
隨後，清潔半導體基板W以去除在二氧化矽膜50之蝕刻中產生之蝕刻殘餘物。舉例而言，使用SPM液體或SC1液體對半導體基板W實施清潔處理。
在清潔處理後，用DIW沖洗掉化學液體。此時，DIW進入毗鄰硬遮罩HM之間。當在DIW存於硬遮罩HM之間之狀態下乾燥半導體基板W之表面時，DIW之毛細管作用或表面張力(由上文所提及之等式(1)代表之功率P)可能引起硬遮罩HM之塌陷。
為防止此可能性，第一實施例之表面處理設備10在半導體基板W之表面及在清潔處理後之圖案之表面上形成防水保護膜R。下文參照圖4闡述形成防水保護膜R之方法。
圖4係顯示第一實施例之表面處理方法之流程圖。如圖4中所顯示，在將半導體基板W安裝於安裝單元10上(S10)後，安裝單元10旋轉半導體基板W。第一化學液體供應單元210將用於清潔半導體基板W之清潔液體供應至佈置於室300中之半導體基板W之表面。藉由旋轉半導體基板W使清潔液體擴散遍佈半導體基板W之表面。藉此去除蝕刻殘餘物(S20：清潔處理)。在清潔半導體基板W後，DIW供應單元230將DIW供應至半導體基板W。藉由旋轉半導體基板W使DIW擴散遍佈半導體基板W之表面。藉此用DIW沖洗掉半導體基板W之表面上之清潔液體(S30：DIW沖洗處理)。
隨後，噴霧單元400蒸發水捕獲劑2並將經蒸發水捕獲劑2噴霧至室300中。水捕獲劑2藉此捕獲室300中之氣氛中之水(S40：水捕獲處理)。舉例而言，可使用充當矽烷偶合劑之HMDS作為水捕獲劑2。在此情形下，HMDS與水反應並變成矽醇。此外，將雙分子矽醇縮合成
無活性矽氧烷。以此方式，由於水捕獲劑2與水反應並變成無活性物質，故可減少室300中之水。
與水捕獲劑2之噴霧同時或在其之後，第二化學液體供應單元220將防水劑供應至半導體基板W之表面(S50：矽化處理)。藉由旋轉半導體基板W使防水劑擴散遍佈半導體基板W之表面。舉例而言，防水劑係充當矽烷偶合劑之TMSDMA。此時，防水劑可擴散遍佈半導體基板W之表面而不會去活化，因為在室300中幾乎不存在水。藉此在半導體基板W上之圖案之整個表面上形成防水保護膜R。
當半導體基板W上之圖案係由基於矽之膜(例如氮化矽膜或多晶矽膜)形成時，通常因矽化反應不充分而無法確保足夠之防水性，即便在使用矽烷偶合劑進行矽化處理後。在此情形下，在步驟S50之前，使用另一化學液體將基於矽之圖案之表面變成基於二氧化矽之化學氧化物膜。當隨後實施矽化處理時，能夠在矽化處理後改良防水性。
在藉由RIE方法蝕刻後產生許多殘餘物。在許多殘餘物殘留之狀態下難以形成防水保護膜。因此，藉由清潔處理來有效去除殘餘物以形成防水保護膜。另外，RIE方法致使電漿損害累積於圖案之表面上並產生懸鍵。當使用具有氧化效應之清潔液體實施重整處理時，懸鍵在OH基團處封端。若存在許多OH基團，則矽化反應可能性增加，從而促進形成防水保護膜。此可進一步改良防水性。即便當圖案係由二氧化矽膜形成時，亦可獲得相同效應。當清潔液體亦具有重整效應(氧化效應)時，能夠使用單一清潔液體同時實施清潔處理及重整處理。
隨後，DIW供應單元230將DIW供應於半導體基板W上並再次沖洗半導體基板W之表面(S60：DIW沖洗處理)。藉由旋轉半導體基板W使DIW擴散遍佈半導體基板W之表面。安裝單元100將用於旋轉半導
體基板W之旋轉速度加速至預定速度，藉此排除掉並乾燥半導體基板W之表面上之DIW(S70：旋轉乾燥處理)。此時，由於硬遮罩HM之表面已處於防水狀態，故可容易地自半導體基板W去除DIW。此外，即便DIW存於毗鄰硬遮罩HM之間，因為硬遮罩HM之表面已處於防水狀態，故DIW之毛細管作用或表面張力極低。因此，硬遮罩HM難以塌陷。
隨後，使用硬遮罩HM作為遮罩，藉由RIE方法來處理多晶矽層30、閘極介電膜20及半導體基板W。藉此獲得圖3D中所顯示之結構。
此後，使用熟知製程來形成STI(淺溝槽隔離(Shallow Trench Isolation))、IPD(多晶矽層間介電質(Inter Poly Dielectric))、控制閘極及諸如此類，藉此完成NAND快閃記憶體。
如上文所述，根據第一實施例，與將防水劑供應至半導體基板W之表面之時序同時或在其之前，將水捕獲劑2噴霧至室300中之氣氛中。水捕獲劑2藉此在防水劑供應至半導體基板W之前捕獲室300中之水。因此，能夠抑制防水劑與室300中之氣氛中之水反應及去活化。因此，根據第一實施例，能夠確保使半導體基板W之表面防水並抑制半導體基板W上之圖案之塌陷。
第二實施例之表面處理設備10及表面處理方法與第一實施例之彼等之不同之處在於使用有機溶劑代替防水劑。因此，圖1中所顯示之第二化學液體供應單元220不是將防水劑而是有機溶劑供應至半導體基板W。在此情形下，不必實施圖4中所顯示之步驟S60之DIW沖洗處理。第二實施例之其他組態及製程可與第一實施例之彼等相同。由於第二實施例之表面處理設備之組態與圖1中所顯示之第一實施例之表面處理設備10之彼等基本上相同，故將省略其詳細說明。
在第二實施例中，舉例而言，有機溶劑係IPA。與第一實施例中
之水捕獲劑2類似，可使用防水劑作為水捕獲劑2。使用有機溶劑代替防水劑。此係由於大多數有機溶劑具有低表面張力及高揮發性之性質。如上文所述，由於低表面張力，故能夠抑制半導體基板W上之圖案之塌陷。由於高於揮發性，故可很快地且容易地實施乾燥處理。因此，自第二化學液體供應單元220供應之液體應滿足為低表面張力液體，而不特定限於有機溶劑。因為高揮發性有利於乾燥處理，故具有高揮發性以及低表面張力之液體較佳。
與第二化學液體供應單元220將有機溶劑供應至半導體基板W之表面之時序同時或在其之前，噴霧單元400將水捕獲劑2噴霧至室300中之氣氛中。在第二化學液體供應單元220供應有機溶劑的同時，噴霧單元400可與有機溶劑之供應平行將防水劑2連續噴霧至室300中。水捕獲劑2藉此可在將有機溶劑供應至半導體基板W之前捕獲室300中之水。因此，抑制有機溶劑吸收室300中之氣氛中之水且有機溶劑替換存於半導體基板W上之圖案之表面上之水。噴霧單元400可連續地、即時地或間歇地噴霧水捕獲劑2。
圖5係顯示第二實施例之表面處理方法之流程圖。由於圖5中之步驟S10至S40與圖4中之步驟S10至S40相同，故將省略其詳細說明。
與水捕獲劑2之噴霧同時或在其之後，第二化學液體供應單元220將有機溶劑(例如，IPA)供應至半導體基板W之表面(S51)。此時，有機溶劑擴散遍佈半導體基板W之表面而不吸收水，因為在室300中幾乎不存在水。有機溶劑藉此替換存於半導體基板W上之圖案之表面上之水。因此，能夠在IPA乾燥處理時抑制在半導體基板W之表面上形成水印。
此後，藉由旋轉乾燥處理來乾燥半導體基板W。圖5中所顯示之步驟S70與圖4中所顯示之步驟S70相同。
通常，當在清潔製程中使用IPA(其係有機溶劑)時，IPA替換半導
體基板W上之DIW並乾燥半導體基板W之表面(IPA乾燥處理)。然而，若室300中之氣氛中所含水過多，則存在在IPD乾燥處理時IPA吸收水及當乾燥表面時在半導體基板W之表面上形成水印之可能性。
根據第二實施例，與將有機溶劑供應至半導體基板W之表面之時序同時或在其之前，將水捕獲劑2噴霧至室300中之氣氛中。水捕獲劑2藉此可在將有機溶劑供應至半導體基板W之前捕獲室300中之水。因此，有機溶劑可替換半導體基板W之表面及圖案之表面上之水而不吸收室300中之水。若IPA替換半導體基板W之表面及圖案之表面上之水，則半導體基板W之表面上之液體5之可潤性改良且等式(1)中之cosθ變得更大，而等式(1)中之γ變得更小。功率P藉此整體變得更低。
因此，能夠抑制半導體基板W上之圖案之塌陷並抑制在半導體基板W上形成水印。
第一實施例及第二實施例不限於上文所述硬遮罩HM之圖案，而適用於具有高縱橫比之任意圖案。此外，第一實施例及第二實施例不限於清潔半導體基板W之製程中之硬遮罩HM之圖案，而適用於在平版印刷製程中顯影後之抗蝕劑圖案。
此外，當圖1中所顯示之噴霧單元400可佈置於第一實施例中之室300之上部部分中時，噴霧單元400可與第二化學液體供應單元220整體形成。當水捕獲劑2之材料與防水劑之材料相同時，可藉由使噴霧單元400及第二化學液體供應單元220整體形成使用至噴霧單元400及第二化學液體供應單元220之共用導管。此使得取出導管相對容易。
可將第一實施例與第二實施例組合。在此情形下，表面處理設備10包括供應防水劑之防水劑供應單元及供應IPA之IPA供應單元二者。舉例而言，在清潔半導體基板W後，表面處理設備10用DIW沖洗清潔液體並藉由第二實施例之方法將IPA供應至半導體基板W。IPA藉
此替換半導體基板W上之水。表面處理設備10藉由第一實施例之方法將防水劑供應至半導體基板W。藉此在半導體基板W之表面(每一圖案之表面)上形成防水保護膜。表面處理設備10再次藉由第二實施例之方法將IPA供應至半導體基板W。IPA藉此替換防水劑。此外，水處理設備10再次將DIW供應至半導體基板W。DIW藉此替換IPA。此後，水處理設備10藉由旋轉半導體基板W來乾燥半導體基板W。此時，可乾燥半導體基板W而無半導體基板W上之圖案之塌陷，因為半導體基板W上之圖案之表面處於防水狀態。
圖6A及6B顯示用於第三實施例之半導體基板之表面處理設備30之組態之實例。在第一實施例及第二實施例中，表面處理設備10係用於逐個處理半導體基板W之單一晶圓表面處理設備。另一方面，第三實施例之表面處理設備30係用於分批處理複數個半導體基板W之分批表面處理設備。因此，室300每次容納複數個半導體基板W(舉例而言，對應於兩個批次之半導體基板W)。當處理半導體基板W時，可將室300之內部保持在真空下。
化學液體供應單元220將經蒸發有機溶劑(例如，IPA)3噴霧至室300中以將有機溶劑3供應至半導體基板W。經蒸發之有機溶劑3可擴散遍佈半導體基板W之表面。噴霧單元400將經蒸發水捕獲劑2噴霧至室300中。經類似方式蒸發之水捕獲劑2可擴散遍佈半導體基板W之表面。化學液體供應單元220及噴霧單元400之形式不限於特定形式，故圖6A及6B中所顯示之噴嘴狀單元或圖1中所顯示之盒狀單元皆可用作化學液體供應單元220及噴霧單元400。
舉例而言，與第二實施例中之有機溶劑類似，可使用IPA作為有機溶劑3。與第一實施例中之水捕獲劑2類似，可使用任一防水劑作為水捕獲劑2。
DIW容器500係其中儲存DIW且可將一批半導體基板W浸漬於DIW中之容器。DIW容器500中之DIW係循環的，在使用後經過濾以保持輕微摻雜狀態，並再使用。
圖7係顯示第三實施例之表面處理方法之流程圖。參照圖6A、6B及7闡述第三實施例之表面處理方法。
首先，使用清潔液體對半導體基板W實施清潔處理(S22)。清潔處理可在室300之外部或內部實施。在第三實施例中，假定在室300之外部清潔半導體基板W且在用DIW沖洗掉清潔液體後將半導體基板W佈置於室300中。
清潔處理可在每一半導體基板W上實施或作為分批製程在複數個半導體基板W上共同地實施。當作為分批製程實施清潔處理時，應滿足將清潔液體儲存於與DIW容器500類似之容器(未顯示)中並將半導體基板W浸漬於該容器中。隨後將在第三實施例之修改中闡述在室300之內部實施清潔處理之情形。
如上文所述，在清潔處理後，用DIW沖洗掉半導體基板W上之清潔液體(S32)。如圖6A中所顯示，在真空中將半導體基板W引入室300中，將半導體基板W浸漬於DIW容器500中，並用DIW沖洗半導體基板W之表面(S42)。在將半導體基板W佈置於室300中之前或之後，噴霧單元400蒸發水捕獲劑2並將經蒸發水捕獲劑2噴霧至室300中。水捕獲劑2藉此捕獲室300中之氣氛中之水(S52)。
與水捕獲劑2之噴霧同時或在其之後，化學液體供應單元220將經蒸發有機溶劑3供應至半導體基板W之表面(S62)。由於有機溶劑3係以蒸發狀態噴霧，故有機溶劑3可容易地擴散遍佈半導體基板W之表面。此時，有機溶劑3可擴散遍佈半導體基板W之表面而不吸收水，因為在室300中幾乎不存在水。當化學液體供應單元220供應有機溶劑3時，有機溶劑(例如，IPA)3藉此可容易地替換半導體基板W之
整個表面上之水。
隨後，將半導體基板W從DIW容器500中取出並乾燥(S72)。此時，有機溶劑3替換硬遮罩HM之表面上之水。因此，易於自半導體基板W去除DIW且硬遮罩HM之圖案難以塌陷。亦能夠抑制在半導體基板W之表面上形成水印。
第三實施例中之其他製程可以與第二實施例中之相應製程類似之方式實施。根據第三實施例，藉此能夠在一批半導體基板W上共同地實施IPA乾燥處理。第三實施例可達成與第二實施例之效應相同之效應。
在第三實施例中，清潔半導體基板W之清潔處理(圖7中之S22)及用DIW沖洗掉清潔液體之DIW沖洗處理(圖7中之S32)係在室300之外部實施。在第三實施例之修改中，清潔半導體基板W之清潔處理及用DIW沖洗掉清潔液體之沖洗處理係在室300之內部實施。在此情形下，應滿足首先將清潔液體儲存於處理容器500中及在實施清潔處理後用DIW替代處理容器500中之清潔液體。此時，可保持半導體基板W儲存於處理容器500中。另一選擇為，可將半導體基板W從處理容器500中暫時取出並在用DIW替代處理容器500中之清潔液體後，可再次將半導體基板W儲存於處理容器500中且可用DIW沖洗半導體基板W上之清潔液體。
在用DIW沖洗清潔液體後，將半導體基板W從處理容器500中取出，並實施圖7中所顯示之步驟S42至S72。根據此修改，可對每一批半導體基板W實施清潔處理及乾燥處理。此修改可亦達成與第三實施例之效應相同之效應。
儘管已闡述某些實施例，但僅以實例之方式呈現此等實施例，且並非意欲藉助此等實施例限制本發明之範圍。實際上，本文所闡述
之新穎方法及系統可體現為多種其它形式；此外，可在不背離本發明之精神之情況下對本文所述方法及系統之形式作出各種省略、替換及改變。意欲使隨附申請專利範圍及其等效形式涵蓋如將歸屬於本發明之範圍及精神內之此等形式或修改。
1‧‧‧液體
2‧‧‧水捕獲劑
10‧‧‧表面處理設備
100‧‧‧安裝單元
102‧‧‧旋轉軸
103‧‧‧旋轉基座
104‧‧‧卡盤銷
105‧‧‧廢液導管
200‧‧‧液體供應單元
210‧‧‧第一化學液體供應單元
211‧‧‧噴嘴
212‧‧‧供應導管
220‧‧‧第二化學液體供應單元
221‧‧‧噴嘴
222‧‧‧供應導管
230‧‧‧去離子水供應單元
231‧‧‧噴嘴
232‧‧‧供應導管
300‧‧‧室
400‧‧‧噴霧單元
W‧‧‧半導體基板
Claims (19)
- 一種半導體製造設備，其包含：室；化學試劑供應部件，其含有防水劑或異丙醇，且經組態將防水劑或異丙醇供應至該室中已用清潔液體清潔之半導體基板之表面；及噴霧部件，其含有捕獲水之水捕獲劑，且經組態將水捕獲劑蒸發及噴霧至該室中之氣氛中。
- 如請求項1之設備，其中防水劑包含經蒸發防水劑，且經蒸發水捕獲劑係由與該經蒸發防水劑之材料相同之材料構成。
- 如請求項1之設備，其中防水劑包含經蒸發防水劑，且該經蒸發防水劑係矽烷偶合劑。
- 如請求項2之設備，其中該經蒸發防水劑係矽烷偶合劑。
- 如請求項1之設備，其中該防水劑包含經蒸發防水劑，且該噴霧部件經組態在與該化學液體供應部件將該經蒸發防水劑或該異丙醇供應至該半導體基板之該表面之時序同時或在其之前，將該經蒸發水捕獲劑噴霧至該室中之氣氛中。
- 如請求項1之設備，其中該化學試劑供應部件經組態將該異丙醇噴霧至該半導體基板之該表面。
- 如請求項1之設備，其中該室容納複數個該等半導體基板，且該化學試劑供應部件經組態將該異丙醇噴霧至該等半導體基板之表面。
- 如請求項1之設備，其中該噴霧部件係與該化學試劑供應部件整體形成。
- 如請求項1之設備，其進一步包含將該半導體基板安裝於該室中之安裝部件，其中該安裝部件旋轉該半導體基板以排除掉該半導體基板上之液體。
- 如請求項1之設備，其包含自該室之內部抽出空氣之真空裝置。
- 一種半導體裝置之製造方法，其使用半導體製造設備製造該半導體裝置，該半導體製造設備包含室、含有防水劑或異丙醇進入該室中之化學試劑供應部件及含有捕獲水之水捕獲劑進入該室中之噴霧部件，該方法包含：將已用清潔液體清潔之半導體基板佈置於該室中；將該捕獲水之水捕獲劑蒸發並噴霧至該室中之氣氛中；及與該水捕獲劑之噴霧同時或在其之後，將該防水劑或該異丙醇供應至該半導體基板之表面。
- 如請求項11之方法，其中該水捕獲劑係與該防水劑相同之化學液體。
- 如請求項11之方法，其中該防水劑係矽烷偶合劑。
- 如請求項12之方法，其中該防水劑係矽烷偶合劑。
- 如請求項11之方法，其進一步包含在供應該防水劑後用去離子水沖洗該半導體基板之該表面。
- 如請求項11之方法，其進一步包含在供應該防水劑或該異丙醇後旋轉該半導體基板以排除掉該半導體基板上之液體。
- 如請求項11之方法，其中該異丙醇之供應係藉由使該化學試劑供應部件將該防水劑或該異丙醇噴霧至該半導體基板之該表面來實施。
- 如請求項11之方法，其中該室容納複數個該等半導體基板，且 該化學試劑供應部件將該異丙醇噴霧至該等半導體基板之表面。
- 如請求項15之方法，其中該室容納複數個該等半導體基板，且該化學試劑供應部件將該異丙醇噴霧至該等半導體基板之表面。
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