半导体晶片兆赫声波清洗用去离子水的控温充气制造技术

提供一个制备去离子水的体系，该去离子水在热的温度例如５０－８５℃和附带压力例如大气压下，含有１００％饱和浓度的气体例如氮气，用于清洗半导体晶片例如硅晶片。第一份去离子水在冷的温度例如２０－３０℃下具有预定的气体浓度，将其气体浓度在装有加压泵（１７）和压力传感器（１９）的充气机室（１１）中进行调节，以在上述冷温度下提供预定的未饱和气体浓度。然后调节已调节气体浓度的第一份水的温度，即在装有温度传感器（２０）的混合装置（１３）中，与在预定的烫的例如８０℃温度下具有预定气体浓度的第二份去离子水按预定比例混合。第一和第二液流用第一液流控制装置（１２）和第二液流控制装置（２１）进行控制，以便形成在上述热的温度下具有所述饱和度的热清洗液，以便在例如清洗槽（１４）中，施加兆赫声波振动清洗上述晶片。控制装置（２２）连接泵（１７）、压力传感装置（１９）、温度传感装置（２０）、第一流量控制器装置（１２）和所述第二流量控制器装置（２１），控制室内压力和流量控制器装置的操作。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利申请涉及美国专利申请No.09/318155，与本申请同时提交(Siemens 99 P 7607 US-S.Kudelka和D.L.Rath)，与本申请具有共同代理人和共同专利技术人，其题目为“半导体晶片兆赫声波清洗用去离子水的控温脱气”。这里使用的“惰性”增强清洗效果的气体是指任何能溶于去离子水的气态物质，其用于增强清洗效果，例如从半导体晶片上清除颗粒、污染物，而没有与存在于该去离子水中或在该半导体晶片中或该半导体晶片上的任何组分发生反应(即对化学反应是惰性的)。并且，在这里使用的“半导体晶片”是指任何微电子器件、基材、芯片等，例如硅制晶片，用于为带有污染物颗粒的集成电路或其它相关电路构件提供清除和化学方法清洗。用于半导体晶片的IC制作的一种湿化学方法涉及到从该晶片表面清除污染物颗粒。这可以通过将晶片浸入热去离子水清洗槽，并使用如惰性增强清洗效果的气体，例如，氮气(N2)和/或对其进行兆赫声波振动来快速搅动该清洗槽有效实施。对于晶片的全面清洗，例如硅制的晶片，已经使用了所谓的“RCA清洗”方法，其中该晶片依次用两种清洗剂处理，包括一种碱，即所谓的SC1(标准清洗液1)，例如过氧化氢(H2O2)和氢氧化铵(NH4OH)的去离子水溶液，如用于清除有机污染物和颗粒污染物，这是第一步；然后是一种酸，即所谓的SC2(标准清洗液2)，例如过氧化氢和氯化氢(HCl)的去离子水溶液，如用于清除金属杂质，这是第二步。实施每个处理步骤都是，例如在约75-85℃下进行约10-20分钟，然后是一般使用热去离子水进行漂洗的步骤。通常，在最后漂洗步骤之后的干燥步骤中将该晶片干燥。特别是为了清除颗粒，使用了传统的、体积比约为5∶1∶1的去离子H2O/H2O2/NH4OH的SC1混合物，在约65℃时对晶片进行约10分钟的清洗。溶液中使用高浓度的SC1化学试剂和高温，并通过浸蚀晶片表面和浸蚀颗粒到某种程度上，因此降低颗粒与晶片的附着力，并促使颗粒远离晶片运动而进入溶液主体，从而清除大部分颗粒。SC1溶液的高pH值也在晶片和颗粒感生负电荷，产生相互排斥，易于使颗粒保持松散而不重新附着到该晶片表面。然而，这种传统的SC1洗涤液是昂贵的，并且在用于现用器件的许多严格的清洗步骤中太具有侵蚀性。近来，在晶片清洗过程中引入了兆赫声波辅助技术，这使得颗粒清除效能更好，同时溶液侵蚀性基本上较小，因而对晶片表面损害较小，例如对硅制的晶片。通常，兆赫声波振动辅助清洗液是传统的SC1溶液的稀释形式，并且被广泛地应用于各种温度下，这取决于所希望的效果。在这方面所用的典型SC1稀溶液是体积比为约100∶0.9∶0.5的去离子H2O/H2O2/NH4OH混合液，其中98+％(100/101.4＝98.6)是去离子水，仅仅约为1.4％的组分是活性化学物质。因为该溶液几乎全是水，所以溶于其中的气体量将决定该SC1稀混合物的气体总浓度。当时还没有完全了解兆赫声波辅助技术增强颗粒清除操作的确切机理。然而，如下所述，显然溶在清洗液中的气体量是有效清洗，即颗粒清除，的关健。半导体晶片清洗方法的一些例子在下列现有技术中说明。1995年11月7日公布的美国专利5464480(Matthews)，公开了用扩散有臭氧(O3)的低于室温或冷的(1-15摄氏度)的去离子水，在水槽中从半导体晶片清除有机物质，例如光刻胶，然后用去离子水漂洗该晶片。虽然室温或更高温度下臭氧在去离子水中的溶解度几乎没有，但据说在低于室温下溶解的O3足以将有机物氧化成不溶气体，并在水槽中用兆赫声波转换器搅拌臭氧化的去离子水。对于其中的RCA清洗，晶片用去离子水漂洗，使用扩散氨(NH3)到臭氧化去离子水中所形成的SC1溶液处理，并且再一次漂洗。接下来用热(70℃)去离子水提高水槽温度。然后，用扩散有臭氧气体和盐酸气体(即氯化氢，HCl)去离子水所形成的SC2溶液处理晶片，再用去离子水最后漂洗晶片。1998年2月3日公布的美国专利5714203(Schellenberger等人)公开了将硅晶片浸在含氟化氢(HF)的含水清洗液中，赋予晶片表面憎水性，并且从中取出晶片，同时对清洗液表面，或者选择对取出并干燥的晶片施加氧气/臭氧(O2/O3)气体混合物的单一气流或在化学惰性载气如空气中的气流，即氮气、氧气和二氧化碳(N2、O2和CO2)，或二氧化碳、氦(He)、氖(Ne)、氩(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)或氡(Rn)。在用于清洗液表面时，气流降低了液体表面张力，有助于晶片的干燥，并且在用于已干燥的晶片时，气流使该晶片表面亲水化。如果清洗液中含有臭氧，晶片表面也被亲水化。1996年10月29日公布的美国专利5569330(Schild等人)公开了在同一容器中，用含有赋予晶片表面憎水性的HF的清洗液，然后用含有赋予晶片表面亲水性的臭氧的清洗液，依次化学处理半导体晶片，同时在两个处理步骤中都施用兆赫声波振动，并且最后干燥该晶片。该晶片也可以在各处理步骤之间适度干燥。1996年5月28日公布的美国专利5520744(Fujikawa等人)公开了在全密封室中，用三种恒定温度(例如，60℃)加热的去离子水的化学试剂清洗液依次处理硅晶片，它们分别含有(1)过氧化氢和氨，(2)HF和(3)过氧化氢和HCl，并且在每次用化学试剂清洗液处理后也用去离子水漂洗。在最后的漂洗之后，将惰性气体和有机溶剂的蒸汽，例如氮气和异丙醇，用于该晶片以降低残存在其上的去离子水的表面张力，有助于该晶片的干燥，这是在减压下进行的，同时降低了污染物颗粒的附着力。1998年9月1日公布的美国专利5800626(Cohen等人)(与本申请具有共同专利技术人，被转让给International Business MachinesCorporation)公开了一种方法，在给定工艺温度下使用了一种含有去离子水和气体的清洗液，用于控制微电子器件基材的兆赫声波辅助清洗的效力。这是通过真空除去水中的气体，然后加入例如氮气的气体，其数量可以在给定工艺温度下提供仅部分被该气体饱和(例如60-98％)的清洗液。该清洗液是去离子H2O/H2O2/NH4OH的稀溶液(SC1)，体积比例如分别为10∶1∶1-1000∶2∶1，或除去离子H2O/H2O2/HCl的稀溶液(SC2)，体积比例如分别为10∶0∶1-1000∶1∶1。可以将第一份真空脱气的去离子水和第二份至少部分气体饱和的去离子水按比例混合，以便在已知的工艺温度下有效提供只有部分气体饱和的水。上述的美国专利5800626指出，更高的温度或更低的压力可以降低该溶液中可以溶解的气体量，以致加热气体饱和水使一些溶解的气体借助于气泡排出。一个危险是，晶片清洗液中过多气体可以在每个温度驱使饱和的热去离子水中产生气泡，引起硅表面的缺陷。此外，特别是去离子水中存在氧，会引起氢封端的硅表面被侵蚀或变粗糙，因为氧气被认为虽然对氧化的晶片表面呈惰性，但也能与之反应。由于这些原因，一般以脱气形式提供去离子水，并且脱气的水用具有特殊溶解性和温度依赖性的特殊气体进行再充气，以提供在给定工艺温度下所用的仅部分气体饱和的水。虽然提供仅部分气体饱和的水可以使基材清洗在更低兆赫声波能、更低温度和低得多的化学试剂浓度下进行，但是制备仅部分气体饱和的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种去离子水制备方法，该去离子水在选择的高清洗温度和选择的附带清洗压力下，含有溶于其中的基本上１００％饱和浓度的惰性增强清洗效果的气体，用于清洗半导体晶片，该方法包括以下步骤：调节溶于第一份去离子水的惰性增强清洗效果的气体浓度，该去离子 水具有预定起始浓度的所述气体溶于其中，并具有预定的起始较低温度，这样在所述起始较低温度下提供了预定的、未饱和的、调节后的、溶入其中的气体浓度；和按预定比例，将进行温度调节所用量的第二份去离子水混合到所得的已调节气体浓度的第一份去离子水中 ，调节第一份去离子水的温度，其中第二份去离子水中溶有预定起始浓度的所述气体，并且具有更高的预定起始温度，这样足以形成去离子水的热清洗液，含有所述基本上１００％饱和浓度的所述气体溶于其中，在所述清洗温度和所述清洗压力下，用于半导体晶片清洗。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 1999-5-25 09/318,1551.一种去离子水制备方法，该去离子水在选择的高清洗温度和选择的附带清洗压力下，含有溶于其中的基本上100％饱和浓度的惰性增强清洗效果的气体，用于清洗半导体晶片，该方法包括以下步骤调节溶于第一份去离子水的惰性增强清洗效果的气体浓度，该去离子水具有预定起始浓度的所述气体溶于其中，并具有预定的起始较低温度，这样在所述起始较低温度下提供了预定的、未饱和的、调节后的、溶入其中的气体浓度；和按预定比例，将进行温度调节所用量的第二份去离子水混合到所得的已调节气体浓度的第一份去离子水中，调节第一份去离子水的温度，其中第二份去离子水中溶有预定起始浓度的所述气体，并且具有更高的预定起始温度，这样足以形成去离子水的热清洗液，含有所述基本上100％饱和浓度的所述气体溶于其中，在所述清洗温度和所述清洗压力下，用于半导体晶片清洗。2.权利要求1的方法，其中所述清洗温度是约50-85℃，所述第一份去离子水的所述起始较低温度为约15-30℃，所述第二份去离子水的所述起始较高温度为约60-95℃，并且至少比所述清洗温度高5℃，以及所述清洗压力约为大气压。3.权利要求1的方法，其中所述第二份所述去离子水具有基本上100％饱和起始浓度的所述气体溶于其中，并且调节第一份去离子水的气体浓度，以使未饱和的、调节浓度的所述气体溶于其中，其溶解浓度至少约90％而最多在基本上100％饱和浓度以下。4.权利要求1的方法，其还包括向所述热清洗液中加入化学清洗剂。5.权利要求1的方法，其还包括向所述热清洗液中加入含过氧化氢和氢氧化铵的化学清洗剂。6.权利要求1的方法，其还包括向所述热清洗液加入含过氧化氢和氢氧化铵的化学清洗剂，以使去离子水、过氧化氢和氢氧化铵的体积比约为10∶1∶1-1000∶2∶1。7.权利要求1的方法，其还包括通过将半导体晶片与所述热清洗液接触进行清洗。8.权利要求1的方法，其还包括通过将半导体晶片浸入所述热清洗液并向所述热清洗液施加兆赫声波振动进行清洗。9.一种去离子水制备方法，该去离子水在选择的高清洗温度约50-85℃和选择的附带清洗压力约为大气压下，含有溶于其中的基本上100％饱和浓度的惰性增强清洗效果的气体，用于清洗半导体晶片，该方法包括以下步骤调节溶于第一份去离子水的惰性增强清洗效果的气体浓度，该去离子水具有预定起始浓度的上述气体溶于其中，并具有预定的起始较低温度约为15-30℃，这样在上述起始较低温度下提供了预定的、未饱和的、调节后的、溶入其中的气体浓度；按预定比例，将进行温度调节所用量的第二份去离子水混合到所得的已调节气体浓度的第一份去离子水中，调节第一份去离子水的温度，其中第二份去离子水中溶有预定起始浓度的上述气体，并且具有约60-95℃的更高的预定起始温度，并且比上述清洗温度至少高5℃，这样足以形成去离子水的热清洗液，含有上述基本上100％饱和浓度的上述气体溶于其中，在所述清洗温度和所述清洗压力下，用于半导体晶片清洗；和将上述晶片浸入所述热清洗液并向所述清洗液施加兆赫声波振动清洗上述晶片。10.权利要求9的方法，其中所述第二份所述去离子水具有基本上100％饱和起始浓度的所述气体溶于其中，并且调节第一份去离子水的气体浓度，以使未饱和的、调节浓度的所述气体溶于其中，其溶解浓度至少约90％而最多在基本上100％饱和浓度以下。11.权利要求9的方法，其还包括向所述热清洗液中加入化学清洗剂。12.权利要求9的方法，其还包括向所述热清洗液中加入含过氧化氢和氢氧化铵的化学清洗剂。13.权利要求9的方法，其还包括向所述热清洗液...

【专利技术属性】
技术研发人员：S库德尔卡，D拉斯，
申请(专利权)人：因芬尼昂技术北美公司，国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]