CN1461493A - 清洗方法和腐蚀方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供通过清洗除去难以除去的油脂成分和微细的硅片的清洗方法和腐蚀方法，用于半导体晶片、半导体器件的制造中使用的各种装置和载体等。被除去物与在真空气氛中升华而生成的XeF2气接触，从而分解气化油脂成分并通过腐蚀除去硅片。如果在清洗前在真空气氛中残留微量的残留水分，H2O与XeF2反应生成HF。因此，例如，可以除去硅片上形成的自然氧化膜SiO2，并且XeF2可以直接作用于硅，从而可以进行腐蚀。清洗和腐蚀速度极其快速。
Description
技术领域
本发明涉及使用XeF2气，清洗除去由作业者产生的油脂或从设置在净室中的各制造装置的泵漏出的油分等造成的油膜的清洗方法，以及例如清洗除去扎入载体中的极其微细的硅片(silicon pieces)等，可以除去聚合物、油脂、金属、自然氧化膜SiO2的干式清洗方法和腐蚀方法。
背景技术
在制造半导体晶片、半导体器件时，对于制造装置，为防止各种类型的脏污或附着物质等，或由于进行气相淀积过程，一般使用密封室，并广泛使用将这样的室连接在一起的装置。
但是，在制造半导体晶片和半导体器件时，使用称为晶片载体的容纳装置来运送晶片和在装置间转移晶片。使用这样的载体，通过在晶片载体的内表面设置大量沟可以将多枚半导体晶片保持成直线。
每当半导体器件的集成程度增加时，都需要减少半导体晶片上的附着物量，因而需要各种工艺装置中的清洁度增加。因此，由作业者产生的油脂或从设置在净室中的各制造装置的泵漏出的油分等造成的油膜等是难以除去的最令人讨厌的污染物。
用含有表面活性剂等的清洗液清洗一连串已经安装的装置时，需要另一种清洗方式，因而污染以连锁方式发生，所以一般在清洗液中不含表面活性剂，因而上述的油膜等极其难以除去。
另外，通过重复使用致使内外表面被污染的载体因这种污染将造成半导体晶片的污染而被清洗。迄今晶片载体的清洗是通过使用高压射流、超声清洗机等进行自动清洗，或使用有机溶剂用手刷清洗。但是，扎入载体中的极其微细的硅片难以除去。
本发明的公开
本发明的目的是提供一种清洗方法，对于半导体晶片或半导体器件的制造中使用的各种装置、载体等的任一种来说，该方法能够通过清洗除去难以除去的微细的硅片和油脂。
以能够通过清洗除去难以除去的油脂、微细的硅片、二氧化硅膜等，例如甚至能够清洗掉密封室内的前述物质的清洗方法为目的，本发明人对前述油脂等的分解物质进行了各种研究，结果发现，通过在真空气氛中使升华得到的XeF2气接触并作用于被清洗物，可以分解气化前述油脂等，可以腐蚀除去硅片等。
另外，本发明人发现，如果在上述真空气氛中残留微量的残留水分，则H2O与XeF2发生反应生成HF，因而，例如可以除去在硅片等的表面上形成的自然氧化膜SiO2，然后通过XeF2直接作用于硅可以腐蚀硅，所以清洗、腐蚀反应极其快速，由此完成了本发明。
即，本发明提供一种清洗方法和腐蚀方法，其特征在于，在减压或真空气氛或含有微量水分的真空气氛中使XeF2气接触并作用于被清洗物。
另外，本发明还提出了一种清洗方法和腐蚀方法，其特征在于，在上述方法中，被清洗物(被处理物)是半导体晶片或器件制造装置的各种室的内部或气体通路、或半导体晶片、半导体器件、它们的载体的任何一方。
附图简述
图1是显示把用于连续供给XeF2气的装置与器件制造装置的室连接的结构的说明图。
图2是显示载体清洗过程的说明图。
实施本发明的最佳方式
在本发明中，XeF2在升温或减压、真空气氛中作为气体使用；通常，已知XeF2气是硅的各向同性腐蚀用气。本发明人发现，这样的XeF2气具有分解气化油脂的功能，本发明有效利用这种功能。
另外，本发明人发现，如果XeF2气与气氛中的微量残留水分或添加的水分反应生成HF气，并且例如使用HF气除去硅晶片上的SiO2氧化膜，因而使用XeF2气进行硅的腐蚀，那么，总的处理时间可以缩短；本发明有效利用该发现。
清洗半导体晶片或器件制造装置的各种室的内部和/或气体通路内部时，对被清洗的室或通路内抽真空，使用独立的现有气体通路将使用例如低压膨胀室使XeF2晶体升华而得到的XeF2气导入室或通路内，从而分解气化被清洗的室或通路内附着的油脂，然后进行抽真空，因而完成XeF2气的排出；从而可以实现室或通路内部的清洗。
清洗载体时，通过对常规的载体清洗过程补加兼备有干燥的XeF2处理过程，可以除去以往不能除去的极其微细的硅片、油膜和自然氧化膜SiO2。
例如，容纳载体的干燥处理室的内部被抽真空，从XeF2气体供给单元导入XeF2气，这样就使XeF2气接触并作用于载体，从而分解气化载体上附着的油脂，另外，对附着在载体上的硅片进行腐蚀。当在该处理过程中喷吹气时，仅喷吹XeF2气。
在上述的抽真空时，残留微量的残留水分，从而H2O与XeF2反应生成HF，因此预先除去了硅片的自然氧化膜；由此，通过XeF2气进行的腐蚀变得更为有效。
然后，进行抽真空，由此完成XeF2气的排气，然后进一步调节室内的压力，由此结束载体的清洗，可以得到比常规的清洗技术更好的清洗效果。
作为本发明的XeF2气供给单元，优选使用如实施例中所示构成的膨胀室。即，通过在低压膨胀室中使XeF2晶体升华而得到XeF2气，并且当由于XeF2处理使膨胀室的内压下降时，结晶自然开始再次升华，由此可以连续供给XeF2气。
另外，以往公知的气体供给和排气交替进行的脉冲过程尽管存在处理时间变长的问题，但在本发明中也可以采用。
当根据本发明进行硅晶片的腐蚀时，为除去表面上形成的氧化膜，气氛中极微量的残留水分或添加的水分与XeF2气反应生成HF气；但是，自然氧化膜和热氧化膜的腐蚀速度随HF气自身的浓度而不同，所以需要适当选择各种条件，如XeF2气和水量。
实施例
实施例1
如图1所示，XeF2气连续供给装置与公知的器件制造装置的室连接。具体地，连续供给装置是通过将XeF2晶体盒1与膨胀室2连接，然后通过流量控制器3与通向处理室4的现有气体供给管连接来构成的。
除气体供给管外，图中未示出的真空泵装置5与处理室4相连，从而可以按照需要控制室4中的气氛。因此，准确控制导入处理室4中的XeF2气的流速变得可能，另外，相互独立地控制气体流速和处理室4的压力变得可能。
将处理室4内部抽真空，从大气气氛变为真空，残留需要量的残留水分，或使用独立的气体管线，从H2O气供给装置6通过流量控制器3加入水蒸气，从而事先将气氛中的水量控制为规定量。这里，转换室后，实施了这两种方法。
然后，XeF2晶体在压力低于升华点的膨胀室中升华，得到XeF2气，并且一旦XeF2的压力达到升华点(几托)，将XeF2气导入处理室4中。
这里，在气体导入的初期阶段，当处理室4中存在水分时，XeF2气与之反应生成HF；由此通过清洗除去室4中的热氧化膜等。其后，当膨胀室内压下降时，晶体自然开始再次升华，因此连续供给XeF2气，然后通过XeF2气进行清洗；可以通过清洗除去室4内附着的金属、绝缘物和聚合物。
实施例2
如图2所示，本发明的晶片载体自动清洗装置的结构是，装料器10、刷子清洗装置20、超声波清洗装置30、最后清洗装置40、干式清洗装置50和卸料器60呈纵列排列。
将被清洗晶片载体通过装料器10送入清洗装置。送入的晶片载体通过机器人运送到刷子清洗装置20中。刷子清洗装置20具有清洗槽和附设在其上的清洗机器人。含有例如纯水和中性洗剂的混合物的清洗液从清洗槽的底部导入，并溢流，由此将液面保持恒定。结构是这样的：清洗槽的底部设置有旋转台，并且被清洗的载体开口部朝上，以浸渍在清洗液中的状态被支撑在清洗槽中，并使其旋转。清洗机器人备有旋转刷，刷洗载体的内外表面。
一旦载体的刷子清洗结束，就通过机器人将载体搬送到超声波清洗装置30。超声波清洗装置30能够使用在加热到40-60℃的温纯水中产生的超声波清洗载体。一旦超声波清洗结束，将载体运送到最后清洗装置40；最后清洗装40蓄有从其清洗槽底部以层流状态连续供给并溢流的纯水，载体被浸渍在该纯水中，并由此进行最后清洗。通过超声波清洗和最后清洗，载体表面上残存的微细异物、脏污被除去。
实施例1中使用的XeF2气连续供给装置70与干式清洗装置50连接。在干式清洗装置50中，首先以大约1000rpm的速度旋转载体，将其旋转干燥。然后，将室内抽真空(30-60秒)，由此减压并从载体的表面除去水分。另外，在133.3Pa-266.3Pa(1托-2托)气氛中，从XeF2气供给装置导入XeF2气，进行清洗处理(60秒)。
首先，导入的XeF2气与室内残留的水分反应生成HF，这样通过清洗除去扎入载体表面的极其微细的硅片表面的氧化膜。然后，供给的XeF2气直接作用于载体；这样可以通过清洗除去微细的硅片以及附着的金属、绝缘物、聚合物等。
其后，抽真空(30-60秒)，由此排出XeF2气。然后，通入N2(20-30秒)，调整室内压力，然后由另一个机器人从干式清洗装置50中取出载体，并运送到卸料器60后保存。
在干式清洗装置50中，可以除去通过常规刷子清洗不能除去的金属、绝缘物、聚合物等、以及扎入载体表面中的极其微细的硅片。
实施例3
使用备有实施例1中使用的XeF2气连续供给装置的处理室，进行器件用单晶硅晶片的腐蚀。
这里，在4英寸晶片上进行100μm间隔、3μm深的图案的形成。XeF2腐蚀处理条件是XeF2气、15sccm、压力20Pa(150毫托)。
抽真空以产生规定的气氛，并且在开始腐蚀前，不进行排气，从独立的气体导入口以50sccm的流量加水5秒钟，这样就将水蒸汽导入了处理室。然后，边进行排气，边连续导入XeF2气，以此进行腐蚀。
另外，为了比较，当进行上述的腐蚀过程时，在开始腐蚀前不导入水蒸汽，通过连续导入XeF2气进行腐蚀。
在开始腐蚀前导入水蒸汽的本发明的腐蚀过程的情况下，总过程时间为15分钟。另外，在用于比较的不导入水蒸汽的腐蚀过程的情况下，总过程时间为18分钟。
在硅晶片上形成了5-10厚的自然氧化膜，但是在本发明腐蚀过程的情况下，考虑由于在开始腐蚀前导入水蒸汽，并通过与XeF2反应而生成HF，所以几乎瞬时除去晶片表面的自然氧化膜，由此立即通过XeF2气进行腐蚀，因此腐蚀以XeF2气对硅的自然腐蚀速度，即0.2μm/分进行。
但是，在比较例的腐蚀过程的情况下，XeF2气首先腐蚀自然氧化膜，但是XeF2气对SiO2膜的腐蚀速度极慢；因此总过程时间的差别大。
工业实用性
通过本发明，在半导体晶片或器件制造装置的各种室的内部或气体通路、或半导体晶片、半导体器件、它们的载体的任一方的情况下，都可以通过清洗除去难以除去的聚合物、油脂、金属、硅氧化膜、微细的硅片。
通过本发明，可以使用HF气除去硅晶片上的SiO2氧化膜，然后使用XeF2气腐蚀硅；腐蚀过程的总处理时间可以缩短。
Claims (7)
1.一种清洗方法，包括在含有微量水分的真空气氛中使XeF2气接触并作用于被清洗物。
2.一种清洗方法，包括在含有微量水分的真空气氛中使XeF2气接触并作用于被清洗物，然后在不含水分的真空气氛中使XeF2气接触并作用于被清洗物。
3.权利要求1或2的清洗方法，其中被清洗物是半导体晶片或器件制造装置的各种室的内部或气体通路。
4.权利要求1的清洗方法，其中被清洗物是半导体晶片、半导体器件及其载体中的任何一种。
5.一种腐蚀方法，包括在含有微量水分的真空气氛中使XeF2气接触并作用于被处理物。
6.一种腐蚀方法，包括在含有微量水分的真空气氛中使XeF2气接触并作用于被处理物，然后在不含水分的真空气氛中使XeF2气接触并作用于被处理物。
7.权利要求5或6的腐蚀方法，其中被处理物为硅晶片。
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