TWI812996B - 晶圓清洗及乾燥方法 - Google Patents
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Abstract
一種晶圓清洗及乾燥方法，用以解決習知晶圓清洗及乾燥製程導致晶圓上的電晶體微結構內縮倒塌的問題。係包含：一傾斜步驟，將一待工元件傾斜，使該待工元件之一加工面朝上，且該加工面與水平面夾一傾斜角度；一沖洗步驟，將一清洗液注入於該加工面；及一乾燥步驟，提高該待工元件周遭的環境溫度，使停留在該加工面上的該清洗液揮發。
Description
本發明係關於一種半導體製程技術，尤其是一種避免晶粒結構歪斜塌陷的晶圓清洗及乾燥方法。
半導體產業係致力於微型化電子元件及金屬線寬，使晶圓(Wafer)的面積利用率最大化。半導體製程係藉由反覆在晶圓上堆疊材料、塗佈光阻及曝光蝕刻等步驟，製造出逐層堆疊的電晶體結構，而在每一疊層步驟前，必須去除上一階段的光阻及蝕刻聚合物，避免殘留的物質隔絕干擾後續疊層材料的電性連接，而製作出電性不良的元件，尤其是殘留於通道結構內的物質難以清除乾淨，因此，需要利用濕式清洗的方式完全去除，再將晶圓乾燥。
習知的晶圓清洗及乾燥方法，係以水為清洗液對晶圓上的電晶體結構進行沖洗，再利用低表面張力的液體，例如：異丙醇(Isopropanol,IPA)，取代殘留於電晶體凹凸結構之間的清洗液，待異丙醇揮發後，以不破壞周遭結構的方式達到乾燥的效果，惟，晶圓上的電晶體密度逐漸增加，使相鄰電晶體之間的通道更狹窄，將導致異丙醇較低的表面張力仍會對電晶體結構造成破壞，另外，以異丙醇取代水的步驟，亦將延長製程時間且造成資源浪費。
有鑑於此，習知的晶圓清洗及乾燥方法確實仍有加以改善之必要。
為解決上述問題，本發明的目的是提供一種晶圓清洗及乾燥方法，係可以在乾燥後不破壞晶圓結構。
本發明的次一目的是提供一種晶圓清洗及乾燥方法，係可以簡化製程步驟。
本發明的又一目的是提供一種晶圓清洗及乾燥方法，係可以降低生產成本。
本發明全文所述方向性或其近似用語，例如「上(頂)」、「下(底)」、「側面」等，主要係參考附加圖式的方向，各方向性或其近似用語僅用以輔助說明及理解本發明的各實施例，非用以限制本發明。
本發明全文所記載的元件及構件使用「一」或「一個」之量詞，僅是為了方便使用且提供本發明範圍的通常意義；於本發明中應被解讀為包括一個或至少一個，且單一的概念也包括複數的情況，除非其明顯意指其他意思。
本發明的晶圓清洗及乾燥方法，包含：一傾斜步驟，將一待工元件傾斜，使該待工元件之一加工面朝上，且該加工面與水平面夾一傾斜角度；一沖洗步驟，將一清洗液由上往下注入於傾斜之該加工面；及一乾燥步驟，提高該待工元件周遭的環境溫度，使停留在傾斜之該加工面上的該清洗液揮發。
據此，本發明的晶圓清洗及乾燥方法，係使晶圓在傾斜狀態進行乾燥製程，藉由分散清洗液的表面張力，係可以減輕清洗液對晶圓加工面之電晶體結構的影響，並省略以低表面張力溶劑取代清洗液的步驟，係具有提升晶圓的產品良率、簡化製程步驟及減少溶劑消耗等功效。
其中，該傾斜角度為25度~75度。如此，待工元件的傾斜角度可以配合清洗液的流量及注入方向調整，係具有調整晶圓清洗的範圍及強度的功效。
其中，該清洗液是水、異丙醇、酒精、丙酮、甲苯或己烷至少其中一種。如此，該清洗液具有良好溶劑、易揮發或低表面張力等特性，係可以提供清洗及乾燥作用，係具有應用於各階段製程或不同規格晶圓產品的功效。
其中，該環境溫度的範圍是25℃~200℃。如此，係可以依據清洗液的沸點或揮發性選擇環境溫度，以控制乾燥製程的時間，係具有減輕清洗液對結構破壞的功效。
W:待工元件
S:加工面
θ:傾斜角度
P:托盤
R:支撐桿
H:清洗液
T:管道
〔第1圖〕本發明較佳實施例的製程情形圖。
〔第2圖〕清洗液作用於待工元件結構的情形圖。
為讓本發明之上述及其他目的、特徵及優點能更明顯易懂，下文特舉本發明之較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
本發明晶圓清洗及乾燥方法的較佳實施例，係包含一傾斜步驟、一沖洗步驟及一乾燥步驟。
請參照第1圖所示，其係本發明晶圓清洗及乾燥方法的操作情形圖，該傾斜步驟係將一待工元件W傾斜，使該待工元件W之加工面S朝上並與水平面(Horizontal Plane)夾一傾斜角度θ，該水平面定義為與重力
方向呈垂直的平面，該傾斜角度θ可以為25度~75度。在本實施例中，係將該待工元件W固定於一托盤P，再由該托盤P背面之支撐桿R的支撐點位置或長短調整該傾斜角度θ，惟，本發明不以此結構為限。
該沖洗步驟係將一清洗液H注入於該加工面S，該清洗液H可以是水、異丙醇、酒精(Ethanol)、丙酮(Acetone)、甲苯(Toluene)或己烷(Hexane)等溶劑至少其中一種，係可以藉由該沖洗步驟將晶圓製程產生的異物帶離該加工面S。在本實施例中，係透過位於該待工元件W上方之一管道T，由上往下注入該清洗液H，以利用重力帶動該清洗液H進行沖洗，又，藉由控制該管道T的流量，係可以調整沖洗的範圍及強度，惟，本發明不以此結構為限。
請參照第1表所示，其係上述做為該清洗液H之溶劑的表面張力對照表，由此可知，選擇該清洗液H及其清洗的效果與溶劑的表面張力大小無關，本發明不以溶劑的種類及其表面張力大小為限。
該乾燥步驟係提高該待工元件W周遭的環境溫度，使停留在該加工面S上的該清洗液H揮發，以避免對該待工元件W上的電晶體結構造成破壞，該環境溫度的範圍可以是25℃~200℃。
請參照第2圖所示，其係該清洗液H存在於該待工元件W之電晶體結構的情形圖，當該待工元件W未傾斜時，該清洗液H的表面張力集中拉扯兩側的電晶體結構；當待工元件W傾斜時，係可分散該清洗液H的表面張力，而減輕對電晶體結構的影響。
請參照第2及3表所示，其係晶圓以不同傾斜角度接受清洗及乾燥製程後的試驗結果，係在相同的工作環境中，以同樣的清洗液及固定的環境溫度，分別對傾斜度不同的晶圓進行清洗及乾燥製程，再觀察晶圓上的電晶體結構的排列狀況。由上述試驗結果可知，未傾斜的晶圓在乾燥後的結構倒塌率分別是100%(水)及74%(酒精)，而傾斜45度或60度的晶圓係可以避免結構倒塌，因此，在清洗及乾燥的過程中，未傾斜晶圓的結構倒塌率與清洗液的表面張力大小成正比，而將晶圓傾斜可以降低清洗液表面張力對晶圓電晶體結構的拉扯作用，使清洗液表面張力的大小差異不會影響晶圓結構倒塌率。
綜上所述，本發明的晶圓清洗及乾燥方法，係使待工元件在傾
斜狀態進行乾燥製程，藉由分散清洗液的表面張力，係可以減輕清洗液對晶圓加工面之電晶體結構的影響，並省略以低表面張力溶劑取代清洗液的步驟，係具有提升晶圓的產品良率、簡化製程步驟及減少溶劑消耗等功效。
雖然本發明已利用上述較佳實施例揭示，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者在不脫離本發明之精神和範圍之內，相對上述實施例進行各種更動與修改仍屬本發明所保護之技術範疇，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
W:待工元件
S:加工面
θ:傾斜角度
P:托盤
R:支撐桿
H:清洗液
T:管道
Claims (4)
- 一種晶圓清洗及乾燥方法，包含：一傾斜步驟，將一待工元件傾斜，使該待工元件之一加工面朝上，且該加工面與水平面夾一傾斜角度；一沖洗步驟，將一清洗液由上往下注入於傾斜之該加工面；及一乾燥步驟，提高該待工元件周遭的環境溫度，使停留在傾斜之該加工面上的該清洗液揮發。
- 如請求項1之晶圓清洗及乾燥方法，其中，該傾斜角度為25度~75度。
- 如請求項1之晶圓清洗及乾燥方法，其中，該清洗液是水、異丙醇、酒精、丙酮、甲苯或己烷的至少其中一種。
- 如請求項1之晶圓清洗及乾燥方法，其中，該環境溫度的範圍是25℃~200℃。
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