TWI630034B - 半導體基板的清潔方法與半導體裝置的製作方法 - Google Patents
半導體基板的清潔方法與半導體裝置的製作方法 Download PDFInfo
- Publication number
- TWI630034B TWI630034B TW103136768A TW103136768A TWI630034B TW I630034 B TWI630034 B TW I630034B TW 103136768 A TW103136768 A TW 103136768A TW 103136768 A TW103136768 A TW 103136768A TW I630034 B TWI630034 B TW I630034B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- cleaning
- semiconductor substrate
- ozone
- cleaning solution
- mixture
- Prior art date
Links
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 title claims abstract description 315
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 191
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims abstract description 175
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 111
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 114
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 103
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 98
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 82
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims abstract description 48
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 45
- 239000000908 ammonium hydroxide Substances 0.000 claims abstract description 44
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims abstract description 32
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 10
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 99
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 31
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 20
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 claims description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 claims 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 abstract description 78
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 abstract description 78
- 239000002585 base Substances 0.000 abstract description 14
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 172
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 65
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 23
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 22
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 18
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 14
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 5
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 239000007853 buffer solution Substances 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 4
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 3
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 3
- DDFHBQSCUXNBSA-UHFFFAOYSA-N 5-(5-carboxythiophen-2-yl)thiophene-2-carboxylic acid Chemical compound S1C(C(=O)O)=CC=C1C1=CC=C(C(O)=O)S1 DDFHBQSCUXNBSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910005540 GaP Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000530 Gallium indium arsenide Inorganic materials 0.000 description 2
- KXNLCSXBJCPWGL-UHFFFAOYSA-N [Ga].[As].[In] Chemical compound [Ga].[As].[In] KXNLCSXBJCPWGL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 2
- 239000000872 buffer Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 2
- HZXMRANICFIONG-UHFFFAOYSA-N gallium phosphide Chemical compound [Ga]#P HZXMRANICFIONG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 2
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 2
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 2
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 2
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 2
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 2
- 229910000673 Indium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- GPXJNWSHGFTCBW-UHFFFAOYSA-N Indium phosphide Chemical compound [In]#P GPXJNWSHGFTCBW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000577 Silicon-germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- LEVVHYCKPQWKOP-UHFFFAOYSA-N [Si].[Ge] Chemical compound [Si].[Ge] LEVVHYCKPQWKOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- AUCDRFABNLOFRE-UHFFFAOYSA-N alumane;indium Chemical compound [AlH3].[In] AUCDRFABNLOFRE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- FFBHFFJDDLITSX-UHFFFAOYSA-N benzyl N-[2-hydroxy-4-(3-oxomorpholin-4-yl)phenyl]carbamate Chemical compound OC1=C(NC(=O)OCC2=CC=CC=C2)C=CC(=C1)N1CCOCC1=O FFBHFFJDDLITSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L calcium difluoride Chemical compound [F-].[F-].[Ca+2] WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910001634 calcium fluoride Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 229910021419 crystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N hcl hcl Chemical compound Cl.Cl IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000008240 homogeneous mixture Substances 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- WPYVAWXEWQSOGY-UHFFFAOYSA-N indium antimonide Chemical compound [Sb]#[In] WPYVAWXEWQSOGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RPQDHPTXJYYUPQ-UHFFFAOYSA-N indium arsenide Chemical compound [In]#[As] RPQDHPTXJYYUPQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 description 1
- QPJSUIGXIBEQAC-UHFFFAOYSA-N n-(2,4-dichloro-5-propan-2-yloxyphenyl)acetamide Chemical compound CC(C)OC1=CC(NC(C)=O)=C(Cl)C=C1Cl QPJSUIGXIBEQAC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02041—Cleaning
- H01L21/02043—Cleaning before device manufacture, i.e. Begin-Of-Line process
- H01L21/02052—Wet cleaning only
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02041—Cleaning
- H01L21/02057—Cleaning during device manufacture
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02041—Cleaning
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02041—Cleaning
- H01L21/02043—Cleaning before device manufacture, i.e. Begin-Of-Line process
- H01L21/02046—Dry cleaning only
- H01L21/02049—Dry cleaning only with gaseous HF
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/324—Thermal treatment for modifying the properties of semiconductor bodies, e.g. annealing, sintering
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
- H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
- H01L21/67028—Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like
- H01L21/6704—Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like for wet cleaning or washing
- H01L21/67051—Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like for wet cleaning or washing using mainly spraying means, e.g. nozzles
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
- H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
- H01L21/67028—Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like
- H01L21/6704—Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like for wet cleaning or washing
- H01L21/67057—Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like for wet cleaning or washing with the semiconductor substrates being dipped in baths or vessels
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)
Abstract
本發明揭露清潔基板(如用於製作IC之半導體基板)的方法,包括以酸與鹼中的一者及臭氧之第一混合物清潔半導體基板,接著以酸與鹼中的另一者及臭氧之第二混合物清潔半導體基板。上述清潔混合物可更包含去離子水。在一實施例中,混合物係噴灑至加熱的基板表面上。酸可為氫氟酸,而鹼可為氫氧化銨。
Description
本發明係關於半導體製程,更特別關於其清潔方法與其採用之清潔溶液。
半導體積體電路(IC)產業快速成長。IC材料與設計的技術進步,使IC更小且其電路更複雜。新一代的IC具有較大的功能密度與較小的尺寸。製程尺寸縮小往往有利於增加製程效率並降低相關成本,但亦增加製程複雜度。這些複雜製程各自具有其相關成本。
舉剚來說,當技術節點下降時,用於複雜製程的額外化學品將增加成本。化學品用量增加除了增加相關成本外還會影響環境。需要大量化學品的製程之一為晶圓清潔製程。晶圓清潔製程無所不在,幾乎橫跨所有的IC製程。習知清潔製程為標準清潔1與標準清潔製程2,簡稱SC1與SC2。清潔製程通常用以移除微粒(比如SC1)及/或移除金屬離子(比如SC2)。雖然現有的清潔製程可滿足特定需求,但無法滿足所有需求。
本發明一實施例提供之半導體基板的清潔方法,包括:提供半導體基板;以第一清潔混合物對半導體基板進行第一清潔製程,且第一清潔混合物包括酸與鹼中的一者、臭
氧、與水;在第一清潔製程後,沖洗半導體基板;以及在沖洗半導體基板後,以第二清潔混合物對半導體基板進行第二清潔製程,且第二清潔混合物包括酸與鹼中的另一者、臭氧、與水。
本發明一實施例提供之半導體基板的清潔方法,包括:施加第一清潔溶液至半導體基板之表面上,且第一清潔溶液包括氫氟酸、臭氧、與水;在施加第一清潔溶液後,沖洗半導體基板;以及在沖洗半導體基板後,施加第二清潔溶液至半導體基板之表面上,且第二清潔溶液包括氫氧化銨、臭氧、與水。
本發明一實施例提供之半導體裝置的製作方法,包括:形成第一結構於半導體晶圓的表面上;噴灑第一清潔混合物至表面上的第一結構,其中第一清潔混合物包括臭氧與氫氟酸;以及在噴灑第一清潔混合物之後,噴灑第二清潔混合物至基板表面上的第一結構,其中第二清潔混合物包括臭氧與氫氧化銨,且噴灑第一清潔混合物與噴灑第二清潔混合物之步驟為臨場進行。
100、200、500‧‧‧方法
102、104、106、108、202、204、206、208、210、212、
502、504、506、508、510、512、514、516、518‧‧‧步驟
300‧‧‧流體輸送系統
302‧‧‧第一貯槽
304‧‧‧第二貯槽
306‧‧‧泵浦
308‧‧‧閥件
310、406‧‧‧混合腔室
312‧‧‧第一流體
314‧‧‧第二流體
400‧‧‧清潔裝置
402‧‧‧站點
404‧‧‧晶圓
408‧‧‧第一裝置
410‧‧‧第二裝置
412‧‧‧清潔溶液
414‧‧‧熱能
第1圖係本發明一實施例中,半導體基板的清潔方法之流程圖。
第2圖係本發明一實施例中,依據第1圖之方法清潔半導體基板的流程圖。
第3圖係本發明一實施例中,用以施加清潔溶液之裝置的示意圖。
第4圖係本發明一實施例中,用以施加清潔溶液至目標的半導體基板之裝置的剖視圖。
第5圖係本發明一實施例中,半導體基板的清潔方法之流程圖。
可以理解的是,下述揭露內容提供的不同實施例可實施本發明的不同結構。下述特定構件與排列的實施例係用以簡化本發明而非侷限本發明。此外,形成第一構件於第二構件上的敘述包含兩者直接接觸,或兩者之間隔有其他額外構件而非直接接觸。為了簡化與明確說明,將以不同比例任意繪示多種結構。
第1圖係清潔基板之方法100。可以理解的是,在方法100之前、之中、及/或之後可進行額外步驟。在方法100中,一開始的步驟102提供半導體基板。
在一實施例中,基板為晶圓。基板可具有裝置形成其上,比如積體電路、發光二極體、薄膜電晶體-液晶顯示器、記憶單元、及/或邏輯電路。基板可更包含被動構件如電阻、電容、電感、熔絲、及/或主動電路如p型通道場效電晶體(PFET)、n型通道場效電晶體(NFET)、金氧半場效電晶體(MOSFET)、互補式金氧半電晶體(CMOS)、高電壓電晶體、高頻電晶體、及/或其他合適構件。部份的一或多個構件(製程中)可形成於基板上。
基板可為半導體基板,比如半導體元素如結晶矽及/或鍺,半導體化合物如碳化矽、砷化鎵、磷化鎵、磷化銦、
砷化銦、及/或銻化銦,半導體合金如矽鍺、磷化鎵砷、砷化鋁銦、砷化鋁鎵、砷化鎵銦、磷化鎵銦、及/或磷砷化鎵銦,及/或上述之組合。基板可具有應力、可為絕緣層上半導體(SOI)、可具有磊晶層、及/或具有其他結構以增進效能。在其他實施例中,方法100可清潔含有非半導體材料之基板,比如用於薄膜電晶體-液晶顯示器之玻璃基板,或用於光罩的熔融玻璃或氟化鈣。
基板可包含一或多個材料層,其用以形成基板上的一或多個結構。舉例來說,用以形成結構之材料包含高介電常數之介電層、閘極層、硬遮罩層、界面層、蓋層、擴散/阻障層、導電層、其他合適的層狀物、及/或上述之組合。在一實施例中,可在具有閘極結構形成於表面上的基板上進行方法100,以清潔基板表面。其他結構包含但不限於內連線結構如導線與通孔、接點結構、源極/汲極結構、導電板結構、掺雜區、隔離結構、發光二極體單元或其部份、溝槽結構、虛置結構、或類似物。在下述實施例中,鰭狀結構(通常為鰭狀場效電晶體FinFET的一部份)係位於基板上。
接著進行方法100之步驟104,以提供清潔溶液。值得注意的是用語「溶液」並不必然為勻相的任何成份之混合物,而可為一或多種化學成份混合之液體及/或氣體。清潔溶液包含臭氧。清潔溶液更包含去離子水(DIW)。清潔溶液亦可更包含酸與鹼中的一者。在一實施例中,清潔溶液包含臭氧、去離子水、與酸(或鹼)。舉例來說,清潔溶液包含的酸可為鹽酸(HCl)或氫氟酸(HF)。清潔溶液包含的鹼可為氫氧化銨
(NH4OH)。在一實施例中,清潔溶液只包含臭氧、去離子水、以及酸與鹼中的一者。舉例來說,溶液不含雙氧水(H2O2)。如此一來,某一清潔溶液之組成包含臭氧與氫氟酸。另一清潔溶液之組成包含臭氧與氫氧化銨。又一清潔溶液之組成包含臭氧與鹽酸。上述的一或多種組成可進一步包含去離子水。
在一實施例中,清潔溶液包含一份臭氧與至少一份的酸。在又一實施例中,清潔溶液包含一份酸、一份臭氧、與大於或等於約40份的去離子水。在一實施例中,清潔溶液包含一份酸、一份臭氧、與約50份的去離子水。在一實施例中,清潔溶液包含至少一份鹼與至少8份的臭氧。在一實施例中,清潔溶液包含一份鹼、約8份臭氧、與約60份的去離子水。
接著進行方法100之步驟106,施加清潔溶液至基板表面上。清潔溶液可噴灑至目標基板的表面上,且此噴灑步驟可採用單一晶圓噴灑器具。
在一實施例中,可在清潔溶液施加至半導體晶圓的表面之前及/或之中加熱目標基板。在一實施例中,可加熱基板至約30℃至60℃之間。在又一實施例中,可加熱基板至約40℃。加熱基板的優點在於增加臭氧於去離子水、酸、或鹼中的溶解度,改善清潔效率,降低臭氧損失,增加雜質移除速率(比如含氫氧化銨的清潔溶液),及/或已知或以後所知的其他優點。
後續製程參數僅用以說明而非侷限本發明。在一實施例中,化學溶液噴灑至基板的時間可介於約20秒至約80秒之間。在又一實施例中,化學溶液噴灑至基板的時間可介於約
30秒至約55秒之間。當施加化學溶液至基板表面時,可旋轉基板。在一實施例中,基板的旋轉速率可為約800rpm。
在施加清潔溶液後,可繼續進行步驟106的其他製程如去離子水沖洗製程。舉例來說,沖洗製程可歷時約1分鐘至約2分鐘之間。步驟106可包含後續製程,其可為乾燥製程如旋乾製程。在其他實施例中,步驟106可包含多個製程,以施加多種上述清潔溶液至目標基板。舉例來說,這些清潔溶液具有不同組成(酸/臭氧,鹼/臭氧)如下述。
在半導體裝置的製程中,以步驟106之清潔溶液進行的清潔製程可重複數次,比如虛線所示之步驟104與106的循渾。在一實施例中,步驟106之清潔製程可連續重複數次(中間無其他製程),但每次的清潔製程採用不同的化學溶液。舉例來說,步驟106可先採用含鹼(如氫氧化銨)與臭氧的化學溶液,接著採用含酸(如鹽酸)與臭氧的化學溶液。在另一實施例中,步驟106可先採用含酸(如鹽酸)與臭氧的化學溶液,接著採用含鹼(如氫氧化銨)與臭氧的化學溶液。在實施例中,製程可夾雜其他步驟108,比如沖洗製程、乾燥製程、或形成一或多個結構於基板表面(比如第4圖之晶圓404之表面)上。在其他實施例中,可連續進行清潔製程而未夾雜其他製程,即省略步驟108。
施加清潔溶液至半導體基板之表面,可自半導體基板蝕刻/移除不需要的材料。舉例來說,當清潔溶液包含氫氟酸時,可移除目標基板上的部份氧化物如氧化矽。施加清潔溶液至半導體基板之表面,可自半導體基板清除金屬顆粒。舉例來說,某些實施例中的清潔溶液包含鹽酸與臭氧,以移除及
/或清潔金屬(如不需要的金屬離子)。施加清潔溶液至半導體基板之表面,可自半導體基板移除不需要的顆粒。舉例來說,某些實施例中的清潔溶液包含氫氧化銨與臭氧以移除顆粒。在一或多個實施例中,清潔製程中的臭氧可作為基板表面的氧化劑。
如第2圖所示之流程圖,方法200可清潔目標基板如半導體基板或晶圓。方法200可為上述之方法100的實施例之一。如此一來,方法100的步驟可實施至方法200。方法200將進一步詳述操作裝置以施加清潔溶液至目標基板的方法。
方法200一開始的步驟202為提供基板,且基板與第1圖之方法100的步驟102所述之基板實質上相同。基板係位於站點(如吸盤或基底)上,且站點係用以固定及/或放置基板(如半導體晶圓)。在一實施例中,站點係用以旋轉基板。在一實施例中,站點係用以加熱基板(或其表面)。如第4圖所示,清潔裝置400包含站點402。站點402固定基板(如晶圓404)。晶圓404可包含結構,比如形成於其表面上的閘極結構。其他結構包含但不限於內連線結構(如導線與通孔)、接點結構、源極/汲極結構、導電板結構、掺雜區、隔離結構、發光二極體單元與其部份、溝槽結構、虛置結構、或類似結構。
接著進行方法200之步驟204,以加熱目標基板的表面。站點可加熱目標基板。上述加熱步驟可增加目標基板的表面溫度,以利後續清潔製程。
在一實施例中,加熱目標基板的表面係與施加清潔溶液至表面的步驟同時進行。在一實施例中,目標基板係加
熱到約30℃至約60℃之間。在又一實施例中,目標基板係加熱到約40℃。在施加清潔溶液至基板表面時加熱基板表面,有利於增加臭氧於去離子水、酸、或鹼中的溶解度,改善清潔效率,降低臭氧損失,增加雜質的移除速率(當清潔溶液含氫氧化銨時),及/或其他已知或之後所知的其他優點。在一實施例中,可省略步驟204。如第4圖所示之實施例,熱能414係由站點402提供至晶圓404。
接著進行方法200之步驟206,以提供含酸、鹼、及/或去離子水的第一流體。舉例來說,第一流體(液相或氣相)可包含酸(或鹼)與去離子水的混合物。舉例來說,第一流體所含的酸可為鹽酸或氫氟酸。舉例來說,第一流體所含的鹼可為氫氧化銨。在一實施例中,第一流體不含雙氧水。如此一來,一實施例之第一流體的組成可為氫氟酸與去離子水。在另一實施例中,第一流體的組成可為去離子水與氫氧化銨。在又一實施例中,第一流體包含去離子水與鹽酸。
第一流體可容置於儲槽中,並以具有泵浦、閥件、或類似物之裝置(如導管或管線)將其輸送至清潔裝置。第3圖係具有第一貯槽302之流體輸送系統300的實施例。在一實施例中,第一儲槽包括去離子水與酸(或鹼)。在一實施例中,第一儲槽含有氫氟酸與去離子水、去離子水與鹽酸、或去離子水與氫氧化銨。泵浦306可自第一貯槽移出流體。閥件308可控制第一貯槽302流出的流體流速。第3圖顯示之第一流體312,可由導管、管線、或其他裝置傳輸於上述單元之間。
第4圖顯示之清潔裝置400,包含提供流體(如第一
流體312)之第一裝置408。在一實施例中,第一裝置408可耦接至及/或包含第3圖所示之貯槽、泵浦、及/或閥件。在一實施例中,第一裝置408為導管、管線、或其他可輸送流體的裝置。在一實施例中,第一裝置408包含之第一流體可參考前述之步驟206。如此一來,一實施例中的第一裝置408可容置及/或輸送清潔裝置400中的氫氟酸與去離子水、去離子水與鹽酸、或去離子水與氫氧化銨。
接著進行方法200之步驟208,以提供包含臭氧與去離子水的第二流體。臭氧可溶解於去離子水(如液態去離子水)中。第二去離子水的溫度可低於室溫。舉例來說,一實施例中的第二流體(如臭氧)的溫度可介於約15℃至約20℃之間。值得注意的是,臭氧於去離子水中的溶解度取決於流體之溫度及/或pH值。舉例來說,較低溫度與較酸的流體可溶解較多的臭氧。如此一來,控制水與臭氧之混合物的pH值及/或溫度即可調整臭氧的溶解度。在一實施例中,去離子水中的臭氧介於5ppm至25ppm之間。
第二流體可容置於儲槽中,並以具有泵浦、閥件、或類似物之裝置(如導管或管線)將其輸送至清潔裝置。第3圖係具有第二貯槽304之流體輸送系統300的實施例。在一實施例中,第二貯槽304含有去離子水與臭氧。第二貯槽304可提供上述低於室溫之第二流體。泵浦可自第二貯槽304移出流體。閥件308可控制第二貯槽304流出之流體流速。如圖所示,第二流體314(比如臭氧與去離子水)係由第二貯槽304輸送出來,且輸送裝置可為導管、管線、或其他可輸送流體之裝置。
第4圖顯示之清潔裝置400,包含提供流體(如第一流體314)之第一裝置410。在一實施例中,第二裝置410可耦接至及/或包含第3圖所示之貯槽、泵浦、及/或閥件。在一實施例中,第二裝置410為導管、管線、或其他可輸送流體的裝置。在一實施例中,第二裝置410包含之第二流體可參考前述之步驟208。如此一來,一實施例中的第二裝置410可容置及/或輸送清潔裝置400中的去離子水與臭氧。第二裝置410可提供較低溫度(比如低於室溫)之流體。
接著進行方法200之步驟210,混合第一流體與第二流體以提供清潔溶液。在一實施例中,第一流體與第二流體係混合於混合腔室中。在一實施例中,在噴灑第一流體與第二流體後即混合兩者,且兩者之混合時點早於混合物施加至目標基板之時點。在一實施例中,先以短混合迴圈混合第一流體與第二流體,且流體混合後不久置而是立刻施加至目標基板,如下述之步驟212。短混合迴圈的優點在於避免及/或降低酸/鹼中的臭氧衰減(比如氫氧化銨中的臭氧衰減)。
第3圖顯示一實施例之混合腔室310。在一實施例中,混合腔室310為導管或管線,其耦接至承載第一流體312與第二流體314的裝置。在一實施例中,第一導管/管線提供第一流體312,而第二導管/管線提供第二流體314,且上述導管/管線接合以形成單一導管/管線如混合腔室310。在一實施例中,流經混合腔室310之流體具有流速(非靜止)。第一流體312與第二流體314之混合物如清潔溶液316,係由混合腔室310排出。清潔溶液316可與第1圖之方法100其步驟104所述之清潔溶液
實質上相同。
第4圖顯示一實施例之混合腔室406。在一實施例中,混合腔室406為耦接至第一裝置408與第二裝置410之導管或管線。在一實施例中,第一裝置408為第一導管/管線,而第二裝置410為第二導管/管線,且上述導管/管線接合以形成單一導管/管線如混合腔室406。在一實施例中,混合腔室406中的流體具有流速(非靜止),且混合腔室406以噴嘴排出流體。噴灑的清潔溶液412為第一裝置408之流體與第二裝置410之流體的混合物。清潔溶液412可與第1圖之方法100之步驟104所述之清潔溶液實質上相同。
步驟206與208之第一流體與第二流體可以預定比例混合,以形成清潔溶液。在一實施例中,清潔溶液中每份臭氧對應至少一份酸。在一實施例中,清潔溶液中每份臭氧對應至少一份酸與大於40份的去離子水。在又一實施例中,清潔溶液中每份臭氧對應至少一份酸與約50份的去離子水。在一實施例中,清潔溶液中約8份臭氧對應至少一份鹼。在又一實施例中,清潔溶液中約8份臭氧對應一份鹼與約60份的去離子水。閥件(如第3圖之閥件308)可控制第一流體312與第二流體314流向混合腔室310之流量及/或流速,即控制清潔溶液的組成。舉例來說,第3圖顯示自混合腔室310噴灑清潔溶液316,其為第一流體312與第二流體314的混合物。閥件308可控制第一流體312與第二流體314的量。
接著進行方法200的步驟212,以噴灑清潔溶液至目標基板上。清潔溶液噴灑至基板上的步驟可採用單一晶圓噴
灑器具。以第4圖為例,清潔溶液412係噴灑至晶圓404。用以施加清潔溶液412之噴嘴可為任意數目。
後續製程參數僅用以說明而非侷限本發明。在一實施例中,施加清潔溶液412至晶圓404的時間可介於約20秒至約80秒之間。在又一實施例中,施加清潔溶液412至晶圓404的時間可介於約30秒至約55秒之間。當施加化學溶液至晶圓404之表面時可旋轉晶圓404。在一實施例中,噴灑清潔溶液412至晶圓404時,晶圓的旋轉速率可為約800rpm。
方法200可包含其他製程如額外清潔製程、去離子水沖洗製程、乾燥製程、與類似製程。在一實施例中,方法200採用氫氟酸、去離子水、與臭氧的第一清潔溶液進行第一清潔製程,接著以氫氧化銨、去離子水、與臭氧的第二清潔溶液進行第二清潔製程,接著以鹽酸、去離子水、與臭氧的第三清潔溶液進行第三清潔製程。然而在本申請案之範疇中,其他實施例與其他順序亦屬可能。
如第5圖所示之流程圖,方法500可清潔目標基板如半導體基板或晶圓。在一實施例中,方法500係用以清潔具有一或多個鰭狀物結構於其上的目標基板。值得注意的是,雖然方法500可用以清潔具有一或多個鰭狀物結構於其上的目標基板,除非申請專利範圍明確限定,否則方法500並不限於上述目標基板。舉例來說,上述製程亦可用於其他製程如濕式移除、金屬濕式移除、及/或其他可行應用。
方法500可為上述之方法100的實施例之一。如此一來,方法100的步驟可實施至方法500。同樣地,第4至5圖中
的單元亦可應用至方法500。
方法500一開始的步驟502提供基板,而基板可與前述第1圖之方法100的步驟102之基板實質上相同。在一實施例中,多個鰭狀物元件自半導體基板延伸出來。鰭狀物單元的形成方法可為合適製程如微影與蝕刻,以形成自基板延伸之鰭狀物。用以形成鰭狀物單元的多種已知方法可用於本發明。在一實施例中,基板包含主動區(OD),而閘極可稍後形成其上。在一實施例中,基板包含閘極結構於其上,其包含閘極介電層及/或閘極層。在一實施例中,基板可包含其他結構如溝槽,其形成方法可為移除虛置閘極結構,此閘極移除製程通常用以形成金屬閘極結構。
接著可進行方法500之步驟504,將基板移至清潔器具。基板可移至單一晶圓清潔器具。在一實施例中,單一晶圓清潔器具可支撐至少一片尺寸為300mm至400mm之晶圓。第4圖顯示一實施例之單一晶圓清潔器具。
接著可進行方法之步驟506,以進行加熱製程。在一實施例中,加熱製程可加熱步驟502提供之基板背面。加熱基板背面之步驟,可提高下述步驟510及/或516中施加清潔溶液時的製程溫度。在某些實施例中,步驟506與步驟510及/或516實質上同時進行,或持續至與與步驟510及/或516實質上同時進行。
此加熱製程之進行方式可為加目標基板。在又一實施例中,可加熱固定目標基板的站點以提供熱能至基板。可直接加熱基板背面,以提高目標基板需清潔之表面(與背面相
反側)的溫度。在一實施例中,可加熱背面到約25℃至約80℃之間。加熱基板可讓步驟510與516中清潔基板的製程溫度介於約22℃至約80℃之間。
在一實施例中,加熱基板的製程係施加熱去離子水至目標基板的背面。藉由調整熱離子水,可控制步驟510及/或516之清潔製程的製程溫度。
步驟504之加熱製程可選擇性地控制步驟508及/或514中的清潔溶液對材料的蝕刻速率。舉例來說,材料如矽或金屬的蝕刻速率其控制參數包含製程溫度。在一實施例中,材料的蝕刻速率其控制參數為施加至目標基板背面的去離子水其流速及/或溫度。在其他實施例中,方法500可省略加熱晶圓及/或下述加熱清潔溶液的製程。
接著進行方法500之步驟508,以提供第一清潔溶液。值得注意的是,用語「溶液」並不必然為勻相的化學品混合物,而僅為化學品混合物。在一實施例中,第一清潔溶液包含氫氟酸、臭氧、與去離子水。在另一實施例中,第一清潔溶液包含氫氧化銨(鹼)、臭氧、與去離子水。
在一實施例中,第一清潔溶液的施加方法與前述之方法200及第3至4圖類似。舉例來說,臭氧與去離子水的溶液可先與酸如氫氟酸混合,再施加至目標基板。在其他實施例中,可在施加清潔溶液至目標基板前的任何時點,先混合形成清潔溶液。在另一實施例中,臭氧與去離子水的溶液可先與鹼如氫氧化銨混合,再施加至目標基板。在其他實施例中,可在施加清潔溶液至目標基板前的任何時點,先混合形成清潔溶
液。
在一實施例中,第一清潔溶液之氫氟酸濃度介於約1%至約500ppm之間。在一實施例中,第一清潔溶液之臭氧濃度介於約500ppm至約1ppm之間。在又一實施例中,第一清潔溶液之氫氟酸濃度介於約1%至約500ppm之間,臭氧濃度介於500ppm至約1ppm之間,且其餘組成為去離子水。在一實施例中,緩衝溶液如氟化銨及/或界面活性劑可添加至第一清潔溶液中。如此一來,一實施例中的第一清潔溶液之氫氟酸濃度介於約1%至約500ppm之間,臭氧濃度介於約500ppm至約1ppm之間,且其餘組成為去離子水、界面活性劑、及/或緩衝組成。
在另一實施例中,第一清潔溶液之氫氧化銨濃度介於約10%至約0.01%之間。在一實施例中,第一清潔溶液之臭氧濃度介於約500ppm至約1ppm之間。如此一來,一實施例中的第一清潔溶液之氫氧化銨濃度介於約10%至0.01%之間,臭氧濃度介於約500ppm至約1000ppm之間,且其餘組成為去離子水。
接著進行方法200之步驟510,以進行第一清潔製程。第一清潔溶液可噴灑至目標基板上。第一清潔溶液噴灑至基板上的步驟可採用單一晶圓噴灑器具。以第4圖為例,清潔溶液412係施加至晶圓404。施加清潔溶液的噴嘴可為任意數目。如前所述,清潔溶液412可為[1]氫氟酸、臭氧、與去離子水的溶液(此實施例可包含界面活性劑及/或緩衝液),或[2]氫氧化銨、臭氧、與去離子水的溶液。
如前述之步驟506,步驟510之清潔製程的溫度可
藉由加熱製程加熱至超過室溫。舉例來說,清潔製程的溫度可介於約22℃至約80℃之間。如前所述,加熱目標基板的背面可控制製程溫度。
在一實施例中的步驟510,第一清潔製程歷時約30秒至約60秒之間。在一實施例中,第一清潔製程可為施加約30秒之第一清潔溶液,其包含氫氟酸、臭氧、與去離子水。在一實施例中,第一清潔製程可為施加約60秒之第一清潔溶液,其包含氫氧化銨、臭氧、與去離子水。
方法500之步驟512在第一清潔製程後,以去離子水沖洗。在一實施例中,去離子水沖洗的時間介於約20秒至約30秒之間。在其他實施例中,可省略步驟512。
接著進行方法500之步驟514,提供第二清潔溶液。值得再次注意的是,用語「溶液」不必然為勻相的化學品混合物,而僅為化學品混合物。在一實施例中,第二清潔溶液包含氫氟酸、臭氧、與去離子水。在另一實施例中,第二清潔溶液包含氫氧化銨(鹼)、臭氧、與去離子水。第二清潔溶液可與前述步驟508之第一清潔溶液不同。
在一實施例中,第二清潔溶液的施加方法與前述之方法200及第3至4圖類似。舉例來說,臭氧與去離子水的溶液可先與酸如氫氟酸混合,再施加至目標基板。在其他實施例中,可在施加清潔溶液至目標基板前的任何時點,先混合形成清潔溶液。在另一實施例中,臭氧與去離子水的溶液可先與鹼如氫氧化銨混合,再施加至目標基板。在其他實施例中,可在施加清潔溶液至目標基板前的任何時點,先混合形成清潔溶
液。
如前所述,第二清潔溶液可包含酸。舉例來說,一實施例中的第二清潔溶液的氫氟酸濃度介於約1%至約500ppm之間。在一實施例中,第二清潔溶液之臭氧濃度介於約500ppm至約1ppm之間。如此一來,一實施例中的第二清潔溶液之氫氟酸濃度介於約1%至約500ppm之間,臭氧濃度介於500ppm至約1ppm之間,且其餘組成為去離子水。在一實施例中,緩衝溶液如氟化銨及/或界面活性劑可添加至第二清潔溶液中。如此一來,一實施例中的第二清潔溶液之氫氟酸濃度介於約1%至約500ppm之間,臭氧濃度介於約500ppm至約1ppm之間,且其餘組成為去離子水、界面活性劑、及/或緩衝組成。
同樣如前所述,第二清潔溶液可包含鹼。舉例來說,一實施例之第二清潔溶液的氫氧化銨濃度介於約10%至約0.01%之間。在一實施例中,第二清潔溶液之臭氧濃度介於約500ppm至約1ppm之間。在一實施例中,第二清潔溶液之氫氧化銨濃度介於約10%至0.01%之間,臭氧濃度介於約500ppm至約1000ppm之間,且其餘組成為去離子水。
在步驟514中,值得注意的是第二清潔溶液不同於第一清潔溶液。舉例來說,第一清潔溶液可包含酸如氫氟酸,而第二清潔溶液可包含鹼如氫氧化銨。在另一實施例中,第一清潔溶液可包含鹼如氫氧化銨,而第二清潔溶液可包含酸如氫氟酸。
接著進行方法500之步驟516,以進行第二清潔製程。第二清潔溶液可噴灑至目標基板上,其噴灑步驟可採用單
一晶圓噴灑器具。在一實施例中,第二清潔製程與步驟508之第一清潔製程及/或步驟512之沖洗步驟可為臨場(in-situ)製程。以第4圖為例,可將清潔溶液412施加至晶圓404。用以施加清潔溶液之噴嘴可為任意數目。如前所述,清潔溶液412可為方法500之第二清潔溶液,其可為[1]氫氟酸、臭氧、與去離子水的溶液(此實施例可包含界面活性劑及/或緩衝液),或[2]氫氧化銨、臭氧、與去離子水的溶液。
如前述之步驟506,可加熱步驟516之清潔製程溫度使其高於室溫。舉例來說,此清潔製程溫度可介於約22℃至約80℃之間。如前所述,加熱製程溫度的方法可為加熱目標基板的背面。步驟516的製程溫度與步驟510的製程溫度可不同。在一實施例中,步驟516與510的製程溫度各自取決於化學組成、所需的蝕刻速率、及/或其他參數。如此一來,由於步驟516與510之化學組成不同,因此需採用不同的製程溫度。
在一實施例之步驟516中,第二清潔製程歷時約30秒至約60秒之間。在一實施例中,第二清潔製程可為施加含氫氟酸、臭氧、與去離子水之第二清潔溶液約30秒。在一實施例中,第二清潔製程可為施加含氫氧化銨、臭氧、與去離子水之第二清潔溶液約60秒。
如此一來,一實施例之方法500之步驟508提供的第一清潔溶液包含氫氟酸、臭氧、與去離子水,而步驟514提供之第二清潔溶液包含氫氧化銨、臭氧、與去離子水。在又一實施例中,施加氫氟酸、臭氧、與去離子水之步驟510歷時約30秒,而施加氫氧化銨、臭氧、與去離子水之步驟514歷時約
60秒。
接著可進行方法500之步驟518,在第一清潔製程後以去離子水沖洗。在一實施例中,去離子水沖洗晶圓的步驟歷時約20秒至約30秒之間。在一實施例中,步驟518中去離子水沖洗的步驟歷時約30秒。在又一實施例中,步驟512中去離子水沖洗的步驟歷時約20秒。在某些實施例中,可省略步驟518。
在實施例中,方法500可回到步驟508以再次進行第一清潔製程。舉例來說,一實施例中的第一清潔溶液包含氫氟酸、臭氧、與去離子水,第二清潔溶液包含氫氧化銨、臭氧、與去離子水,而方法500可施加第一清潔溶液,接著施加第二清潔溶液,再重複上述步驟。在又一實施例中,可重複上述循環兩次。
方法500可包含其他已知的步驟如乾燥製程。在一實施例中,可在方法500後形成其他結構於進行第一清潔製程與第二清潔製程後的基板表面上。後續形成於清潔後之基板表面上的結構包含但不限於:閘極結構或閘極結構之金屬層(閘極置換製程)。
總之,本發明揭露施加清潔溶液之方法與裝置,以及清潔目標基板如半導體基板或晶圓之清潔方法與裝置。與習知方法相較,本發明之實施例具有多種優點,比如節省成本及/或降低半導體裝置製程中的化學品對環境的衝擊。舉例來說,習知清潔製程常採用雙氧水作為清潔化學品中的氧化劑,以移除粒子、移除金屬離子、及/或氧化表面。雙氧水會造成
製程中未反應的化學品浪費,並因此提高環境與原料的成本。在一實施例中,本發明的清潔溶液可省略雙氧水。可以理解的是,本技術領域中具有通常知識者在不悖離本申請案之精神與範疇的前提下,自可變化、取代、與交替不同實施例的不同內容。
如此一來,本申請案提供多種實施例。在一實施例之方法中,提供半導體基板,接著以含有酸與鹼中的一者與臭氧之混合物清潔半導體基板。
在又一實施例中,臭氧溶於水中,且施加上述混合物之溫度小於或等於20℃。當臭氧與酸及鹼中的一者施加至半導體基板時,清潔製程可進一步加熱半導體基板。在一實施例中,此方法可在清潔製程後,接著以去離子水沖洗半導體基板。
在又一實施例中,臭氧與酸及鹼中的一者之混合物包含氫氧化銨。在另一實施例中,混合物包含鹽酸。在又一實施例中,混合物包含氫氟酸。在一實施例中,臭氧與酸及鹼中的一者之混合物中,每份的酸與鹼中的一者對應至少一份之臭氧。在又一實施例中,臭氧與酸與鹼中的一者之混合物中,更包括40份之去離子水對應每份的酸與鹼中的一者。
在本發明另一實施例中,清潔半導體基板的方法包括提供第一裝置以容置流體,並將臭氧與水的第一混合物輸送至第一裝置。此方法亦提供第二裝置以容置流體,並將水與酸與鹼中的一者之第二混合物輸送至第二裝置。第一混合物自第一裝置排出,而第二混合物自第二裝置排出。排出的第一混
合物與第二混合物形成清潔溶液,再將清潔溶液施加至半導體基板的表面上。
在又一實施例中,上述方法提供用於半導體基板的站點,且站點可加熱半導體基板。在一實施例中,半導體基板可加熱至約20℃至60℃之間。在施加清潔溶液至半導體基板的表面時,站點亦可旋轉半導體基板。
用以容置第一混合物之第一裝置可為第一管線,而第二裝置可為第二管線。第一管線與第二管線可接合以形成單一管線,其可混合第一混合物與第二混合物以形成清潔溶液。上述混合形成清潔溶液的步驟,可與噴灑化學溶液以施加清潔溶液至半導體基板之表面的步驟實質上一致。
在又一實施例中,製作半導體裝置的方法包含:形成第一結構於半導體晶圓的表面上。將第一清潔混合物噴灑至表面上的第一結構,且第一清潔混合物包含臭氧與酸。在停止噴灑第一清潔混合物後,噴灑第二清潔混合物至表面上的第二結構,且第二清潔混合物包含臭氧與氫氧化銨。在一實施例中,第一清潔混合物中的酸為鹽酸。
在又一實施例中,噴灑第二清潔混合物後可沖洗與乾燥半導體晶圓。噴灑製程可包含於特定時間內噴灑單一晶圓。在一實施例中,噴灑第一清潔混合物後可沖洗與乾燥半導體晶圓,並在噴灑第二清潔混合物前先形成第二結構於晶圓表面上。
在另一實施例中,可提供基板,再以含臭氧、酸與鹼中的一者、與水的第一清潔溶液對半導體基板進行第一清
潔製程。在第一清潔製程後,沖洗半導體基板。在沖洗製程後,以含臭氧、水、與酸與鹼中的另一者之第二清潔溶液對半導體基板進行第二清潔製程。
在另一實施例中,清潔半導體基板的方法包括施加含氫氟酸、臭氧、與水之第一清潔溶液至半導體基板的表面。在施加第一清潔溶液後沖洗半導體基板,接著施加含氫氧化銨、臭氧、與水之第二清潔溶液至半導體基板的表面。
在又一實施例中,第一清潔溶液包含氫氟酸、臭氧、與水,比如約1%至約500ppm的氫氟酸與約500ppm至約1ppm的臭氧。在又一實施例中,第二清潔溶液包含氫氧化銨、臭氧、與水,比如約10%至約0.01%的氫氧化銨與約500ppm至約1ppm的臭氧。
在另一實施例中,製作半導體裝置的方法包括形成第一結構於半導體晶圓之表面上。在一實施例中,此結構可為閘極結構。接著將第一清潔混合物噴灑至表面上的第一結構上,其中第一清潔混合物包括臭氧與氫氟酸。在停止噴灑第一清潔混合物後,將第二清潔混合物噴灑至表面上的第一結構上。第二清潔混合物包含臭氧與氫氧化銨。在一實施例中,噴灑第二清潔混合物與噴灑第一清潔混合物屬臨場製程。舉例來說,上述兩製程可臨場進行於前述之單一晶圓清潔器具中。
Claims (15)
- 一種半導體基板的清潔方法,包括:提供一半導體基板;以一第一清潔混合物對該半導體基板進行一第一清潔製程,且該第一清潔混合物包括酸與鹼中的一者、臭氧、與水;在該第一清潔製程後,沖洗該半導體基板;以及在沖洗該半導體基板後,以一第二清潔混合物對該半導體基板進行一第二清潔製程,且該第二清潔混合物包括酸與鹼中的另一者、臭氧、與水。
- 如申請專利範圍第1項所述之半導體基板的清潔方法,其中該第一清潔混合物與該第二清潔混合物不含雙氧水。
- 如申請專利範圍第1項所述之半導體基板的清潔方法,其中該第一清潔混合物包括酸,且酸包括氫氟酸,其中該第二清潔混合物包括鹼,且鹼包括氫氧化銨。
- 如申請專利範圍第1項所述之半導體裝置的清潔方法,其中該第一清潔混合物包括鹼,且鹼包括氫氧化銨,其中該第二清潔混合物包括酸,且酸包括氫氟酸。
- 如申請專利範圍第1項所述之半導體基板的清潔方法,其中該第一清潔製程與該第二清潔製程更包括:在將該第一清潔混合物或該第二清潔混合物施加至該半導體基板時,加熱該半導體基板的背面。
- 如申請專利範圍第1項所述之半導體基板的清潔方法,更包括:在該第二清潔製程後,以該第一清潔混合物再次進行該第一清潔製程。
- 一種半導體基板的清潔方法,包括:施加一第一清潔溶液至一半導體基板之表面上,且該第一清潔溶液包括氫氟酸、臭氧、與水;在施加該第一清潔溶液後,沖洗該半導體基板;以及在沖洗該半導體基板後,施加一第二清潔溶液至該半導體基板之表面上,且該第二清潔溶液包括氫氧化銨、臭氧、與水。
- 如申請專利範圍第7項所述之半導體基板的清潔方法,其中該第一清潔溶液與該第二清潔溶液不含雙氧水。
- 如申請專利範圍第7項所述之半導體基板的清潔方法,更包括:在施加該第一清潔溶液與該第二清潔溶液至該半導體基板之表面上時,加熱該半導體基板的背面,且該半導體的背面與表面相反。
- 如申請專利範圍第7項所述之半導體基板的清潔方法,更包括在施加該第二清潔溶液後,再次施加該第一清潔溶液至該半導體基板的表面上;以及之後再施加該第二清潔溶液至該半導體基板的表面上。
- 如申請專利範圍第7項所述之半導體基板的清潔方法,其中該第一清潔溶液包括約1%至500ppm之氫氟酸,與約500ppm至1ppm之臭氧,其中該第二清潔溶液包括約10%至約0.01%之氫氧化銨,與約500ppm至1ppm之臭氧。
- 一種半導體裝置的製作方法,包括:形成一第一結構於一半導體晶圓的一表面上;噴灑一第一清潔混合物至該表面上的該第一結構,其中該第一清潔混合物包括臭氧與氫氟酸;以及在噴灑該第一清潔混合物之後,噴灑一第二清潔混合物至該基板表面上的該第一結構,其中該第二清潔混合物包括臭氧與氫氧化銨,且噴灑該第一清潔混合物與噴灑該第二清潔混合物之步驟為臨場進行。
- 如申請專利範圍第12項所述之半導體裝置的製作方法,其中該第一清潔混合物與該第二清潔混合物不含雙氧水。
- 如申請專利範圍第12項所述之半導體裝置的製作方法,更包括:在噴灑該第一清潔混合物時,加熱該半導體晶圓至第一溫度;以及在噴灑該第二清潔混合物時,加熱該半導體晶圓至第二溫度,且第一溫度不同於第二溫度,其中加熱該半導體晶圓之製程係加熱該半導體晶圓的背面,且該半導體晶圓的背面與表面相反。
- 如申請專利範圍第12項所述之半導體裝置的製作方法,其中該第一清潔混合物包括約1%至500ppm之氫氟酸,與約500ppm至1ppm之臭氧,其中該第二清潔混合物包括約10%至約0.01%之氫氧化銨,與約500ppm至1ppm之臭氧。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US14/489,804 | 2014-09-18 | ||
US14/489,804 US10005990B2 (en) | 2013-02-01 | 2014-09-18 | Cleaning method for semiconductor device fabrication |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
TW201611914A TW201611914A (en) | 2016-04-01 |
TWI630034B true TWI630034B (zh) | 2018-07-21 |
Family
ID=55558732
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
TW103136768A TWI630034B (zh) | 2014-09-18 | 2014-10-24 | 半導體基板的清潔方法與半導體裝置的製作方法 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
KR (4) | KR20160033572A (zh) |
CN (2) | CN112216598A (zh) |
TW (1) | TWI630034B (zh) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102464636B1 (ko) * | 2018-02-07 | 2022-11-09 | 삼성전자주식회사 | 세정 조성물, 세정 장치, 및 그를 이용한 반도체 소자의 제조 방법 |
CN110671559A (zh) * | 2019-09-14 | 2020-01-10 | 江苏永力管道有限公司 | 金属压环复合密封填料装置及其制作方法 |
CN115488095B (zh) * | 2022-08-11 | 2024-06-18 | 复旦大学 | 一种硅片用臭氧清洗方法及装置 |
CN115245926B (zh) * | 2022-08-30 | 2024-07-23 | 北京北方华创微电子装备有限公司 | 零部件的处理方法 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5656097A (en) * | 1993-10-20 | 1997-08-12 | Verteq, Inc. | Semiconductor wafer cleaning system |
US20050130420A1 (en) * | 2003-12-10 | 2005-06-16 | Huang Chih Y. | Cleaning method using ozone DI process |
TW201201266A (en) * | 2010-04-23 | 2012-01-01 | Shibaura Mechatronics Corp | Semiconductor device manufacturing apparatus and semiconductor device manufacturing method |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3590470B2 (ja) * | 1996-03-27 | 2004-11-17 | アルプス電気株式会社 | 洗浄水生成方法および洗浄方法ならびに洗浄水生成装置および洗浄装置 |
DE69916728T2 (de) * | 1998-08-28 | 2005-04-28 | Mitsubishi Materials Corp. | Verfahren zur Reinigung eines Halbleitersubstrats |
KR100913557B1 (ko) * | 2002-01-28 | 2009-08-21 | 미쓰비시 가가꾸 가부시키가이샤 | 반도체 디바이스용 기판의 세정액 및 세정방법 |
DE102007030957A1 (de) * | 2007-07-04 | 2009-01-08 | Siltronic Ag | Verfahren zum Reinigen einer Halbleiterscheibe mit einer Reinigungslösung |
US8657963B2 (en) * | 2011-09-22 | 2014-02-25 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | In-situ backside cleaning of semiconductor substrate |
US9881816B2 (en) * | 2013-02-01 | 2018-01-30 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Cleaning composition and method for semiconductor device fabrication |
-
2014
- 2014-10-24 TW TW103136768A patent/TWI630034B/zh active
- 2014-12-30 KR KR1020140193136A patent/KR20160033572A/ko not_active Application Discontinuation
-
2015
- 2015-07-31 CN CN202010904537.6A patent/CN112216598A/zh active Pending
- 2015-07-31 CN CN201510464458.7A patent/CN105448661A/zh active Pending
-
2016
- 2016-04-27 KR KR1020160051706A patent/KR20160054444A/ko active Application Filing
-
2017
- 2017-03-16 KR KR1020170033256A patent/KR20170033837A/ko active Application Filing
-
2018
- 2018-03-26 KR KR1020180034659A patent/KR20180034368A/ko active Search and Examination
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5656097A (en) * | 1993-10-20 | 1997-08-12 | Verteq, Inc. | Semiconductor wafer cleaning system |
US20050130420A1 (en) * | 2003-12-10 | 2005-06-16 | Huang Chih Y. | Cleaning method using ozone DI process |
TW201201266A (en) * | 2010-04-23 | 2012-01-01 | Shibaura Mechatronics Corp | Semiconductor device manufacturing apparatus and semiconductor device manufacturing method |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN112216598A (zh) | 2021-01-12 |
KR20160033572A (ko) | 2016-03-28 |
KR20160054444A (ko) | 2016-05-16 |
CN105448661A (zh) | 2016-03-30 |
KR20180034368A (ko) | 2018-04-04 |
TW201611914A (en) | 2016-04-01 |
KR20170033837A (ko) | 2017-03-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10005990B2 (en) | Cleaning method for semiconductor device fabrication | |
US9881816B2 (en) | Cleaning composition and method for semiconductor device fabrication | |
TWI630034B (zh) | 半導體基板的清潔方法與半導體裝置的製作方法 | |
US20060011214A1 (en) | System and method for pre-gate cleaning of substrates | |
KR101665036B1 (ko) | 기판 표면 근방의 유체 혼합을 제어하는 마이크로전자 기판의 습식 처리 | |
JP2005183937A (ja) | 半導体装置の製造方法およびレジスト除去用洗浄装置 | |
JP2010206056A (ja) | 半導体集積回路装置の製造方法 | |
US9349617B2 (en) | Mechanisms for wafer cleaning | |
CN101740518A (zh) | 在栅极最后工艺中用于去除伪多晶硅的新方法 | |
JP2010287752A (ja) | 基板処理方法およびそれを用いた半導体装置の製造方法 | |
CN101901762A (zh) | 用于形成金属栅极晶体管的方法 | |
JP2009543344A (ja) | 液体メニスカスによるポストエッチウエハ表面洗浄 | |
TW201308410A (zh) | 半導體之製作方法、化學品供應方法與裝置 | |
CN100505217C (zh) | 形成半导体器件的双栅极的方法 | |
CN102543683B (zh) | 光刻工艺的返工方法 | |
JP2000091289A (ja) | 半導体集積回路装置の製造方法 | |
CN105609408A (zh) | 半导体器件的形成方法 | |
US20030087532A1 (en) | Integrated process for etching and cleaning oxide surfaces during the manufacture of microelectronic devices | |
TW201703881A (zh) | 清潔晶圓之方法 | |
TWI634607B (zh) | 基板處理裝置及基板處理方法 | |
US7670438B2 (en) | Method of removing particles from wafer | |
CN102371525B (zh) | 抛光装置 | |
CN104103548B (zh) | 有源区衬垫氧化前的晶片预清洗方法 | |
US6941956B2 (en) | Substrate treating method and apparatus | |
TWI858474B (zh) | 用於清洗矽晶片的裝置、設備及方法 |