TW201206578A - Drying method for surface structure body - Google Patents

Description

201206578 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種在製造表面具有精細結構之結構體之 過程中用於表面結構的乾燥方法，該結構體諸如半導體裝 置、諸如微機電系統（MEMS)之整合裝置及其類似物。 【先前技術】 諸如水及其類似物之清洗及加工沖洗液體稱為清洗液 體’其在製造表面上具有精細結構之結構體，諸如半導體 裝置、整合裝置及其類似物之過程中使用。此等清洗液體 用於自表面結構移除污染物。然而，清洗液體經截留在表 面結構之不規則圖案中且由於乾燥時清洗液體自身之表面 張力’存在諸如圖案崩塌（collapsing)或變得附著之問題。 為了解決此等問題’曰本未審查專利申請案第h〇4_ 242930號例如描述一種乾燥方法，其中在使沈積於經加工 產品上之小滴冷卻且冷凍後，使此等冷凍小滴在真空中昇 華。另外’曰本未審查專利申請案第H06—224116號描述一 種抗㈣開發方法’其中在用沖洗液體洗務晶圓表面之 後，使该沖洗液體冷凍且在真空中昇華以乾燥該等表面。 此等乾燥方法解決了歸因於表面張力之圖案崩塌或變得 附著之問冑’因為清洗㈣之狀態直接由固體變成氣體。 “然而，就曰本未審查專利申請案第11〇4_24293〇號而言， 田使沈積於表面結構體上之液體固化時，言玄液體係藉由將 -皿氮氣弓丨入置放經加工產品之加工室中而固化。但因為 氣為用於固化之氣體，所以由於固化費時而存在問題。 157346.doc 201206578 就曰本未審查專利申請案第H06-224116號而言，使用固 定平台冷卻晶圓且冷凍沖洗液體，但使用此方法一次僅 可加工一個晶圓，由此會產生關於生產率之問題。另外， 使用此方法，必需使用包含具有加熱/冷卻功能之多個平 口之裝置來同時加工多個晶圓，由此會產生需要大規模設 備之問題。 【發明内容】 本發明設法解決習知技術之問題，諸如以上提及之問 題，且可由第二液體使沈積於表面結構體上之第一液體快 速固化且亦可同時乾燥多個表面結構體。 本發明提供一種用於上面沈積有第一液體之表面結構體 的乾燥方法，其包括以下步驟：將該表面結構體之表面結 構部分置放於在某一溫度下為液體之第二液體中，該溫度 低於該第一液體之固化點；使該第一液體在該第二液體中 固化；在該第一液體呈固化狀態時自該表面結構部分移除 該第二液體；及使該固化第一液體昇華。 根據本發明之一態樣，在用具有例如強清洗力及/或強 沖洗力之第一液體清洗表面結構體之後，由第二液體使沈 積於表面結構體上之第一液體固化。因此，第—液體可快 速固化。此外，因為可由第一液體及第二液體加工多個表 面結構體’因此便於同時乾燥多個表面結構體。 【實施方式】 以下描述中闡述本發明之一實施例之詳情。然而，本發 明不限於所述特定實施例。 157346.doc 201206578 本發明之乾燥方法適用於具有精細表面結構之表面結構 體諸如半導體裝置、整合裝置及其類似物。儘管不受特 另/盱制但本發明可尤其較佳用於具有約數十微米或數十 Μ米以下之精細表面結構的結構體。 田用第液體加工表面結構體時，該第一液體可用於例 冲洗濕式钮刻及犧牲層（sacrifice layer)#刻表 面Ί或其類似物。此種液體之實例包括水溶性液體，諸 氰水過氧化虱水溶液、鹽酸、>5肖酸、硫酸、氫氟 酉夂氫氧化卸水溶液、氫氧化納水溶液、氩氧化四甲録及 其類似物；醇’諸如甲冑、乙醇、異丙醇及其類似物；及 酮，諸如丙酮及其類似物。#及之液體可單獨或以兩種或 兩種以上液體之混合物形式使用。 添加劑，諸如界面活性劑、螯合劑、黏度調整劑、氧化 劑、還原劑、防#劑、表面改質劑及其類似物可添加至第 一液體中以達成改良清洗性質、乾燥性質及其類似性質之 目的《在用第一液體清洗、蝕刻或以其他方式加工表面結 構體之後，將上面沈積有第一液體之表面結構體置放於第 二液體令。表面結構體較佳在表面結構因第一液體而開始 崩塌及/或變得附著之前置放於第二液體中。 第二液體在低於第一液體之固化點或昇華點之溫度下為 液體。第三液體之固化點可比第—液體之固化點或昇華點 低至少10度。若低至少WC，則第一液體之固化可更高效 地進行。 第一液體相對於第二液體之溶解度可為〇質量。/。至丨質量 157346.doc 201206578 〇/〇 °若溶解度超過i質量％，則將出現問題，即在自上面沈 積有第一液體之表面結構體浸潰於第二液體中時起至完成 冷/東之時間内第一液體將由第二液體置換。溶解度為例如 使用卡費雪滴定型測濕計（Karl Fischer titrati0n_type moisture meter)量測之值 β 對於第二液體，可使用在25°C下具有1 kPa或1 kPa以上 之蒸氣壓之液體。若蒸氣壓小於1 kPa，則自表面結構部 分移除第二液體之步驟將需要過多時間。 可用作第二液體之液體之實例包括基於氟之溶劑，諸如 氫氟趟（HFE)、氫氟碳化物（HFC)、氫氣氟碳化物 (HCFC)、全氟碳化物（PFC)及其類似物；基於烴之溶劑， 諸如甲苯、二曱苯、己烷、戊烷及其類似物；及基於二醇 醋之溶劑’諸如丙二醇單甲醚乙酸酯（PGMEA)及其類似 物。 圖1為示意性展示第一液體之相圖之圖式。因為第一液 體係由冷第二液體固化，故第一液體可比使用冷氣體時更 快固化。 當將表面結構體置放於第二液體中時，可在使第二液體 之溫度降低至低於第一液體之固化點或昇華點之溫度之後 置放表面結構體’或可在將表面結構體置放於第二液體中 之後降低第二液體之溫度。 如圖1之（11)中所示，表面結構體短時間留在冷第二液體 中’且在第一液體固化之後’在第一液體呈固化狀態時自 表面結構部分移除第二液體0表面張力低於第一液體之液 157346.doc 201206578 體可用作第二μ _丄 —液體。猎由使用具有低表面張力之液體，可 防止表面結構之不規則圖案崩塌或變得附著。 田使用在大氣壓力下不昇華之液體（諸如水或其類似物） 為第液體時，如圖k(12)中所示，在移除第二液體之 前或之後降低置放有以上提及之表面結構體之系統的壓 力。接著，進—步降低壓力（13)或升高溫度（13·)以使第一 液體昇華且自表面結構移除第一液體。 因為在昇華步驟期間不存在液體表面張力之概念，所以 無精細表面結構部分崩塌或變得附著之問題。 實例 以下基於貫例描述本發明，但本發明不受此等實例限 制。 實例1 於聚矽氧基板（22)上使用聚矽氧二氧化物來產生具有圖 2結構中所示之懸臂樑（21)的晶片。使用電子顯微鏡（VE_ 9800，由Keyence Corporation製造）來確認在初始狀態中， 所有長度之襟皆不崩塌亦不附著。 向玻璃燒杯中填充超純水（第一液體）且將晶片浸潰在超 純水中10分鐘。在自超純水移出晶片之後即刻將晶片浸潰 在填充有冷卻至-20°C之HFE(NovecTM HFE-7100，由 Sumitomo 3M Limited製造；第二液體）之另一玻璃燒杯中3 分鐘且冷凍超純水。將真空容器（Kan'i真空烘箱KVO-300，由 AS ONE Corporation 製造）與旋轉泵（PD-52，由 ULVAC，Inc.製造）連接且產生真空環境。在自HFE移出上 157346.doc 201206578 面沈積有冰之晶片之後即刻將晶片置放於此真空環境中且 使其靜置2小時。檢查與真空設備連接之真空計之顯示且 確認壓力為-0.1 MPa »在目視確認沈積於晶片上之冰已消 失之後，自真空設備移出晶片。 使用掃描電子顯微鏡（VE-9800，由Keyence Corporation 製造；SEM)來觀測晶片之圖案且確認懸臂樑（21)未附著於 基板（22)。 實例2 除使用不同 HFE(AE-3000，由 Asahi Glass Co.，Ltd.製造） 作為第二液體以外，表面結構體根據與實例1中所述相同 之條件加以乾燥。無懸臂樑（21)附著於基板（22)。 實例3 除使用不同 HFE(Novec™ HFE-7200 ’ 由 Sumitomo 3M Limited製造）作為第二液體以外，表面結構體根據與實例1 中所述相同之條件加以乾燥。無懸臂樑（21)附著於基板 (22)。 實例4 除使用 HFC(VertrelTM XF，由Du Pont-Mitsui Fluorochemicals Company，Ltd製造）作為第二液體以外，表面結構體根據與 實例1中所述相同之條件加以乾燥。無懸臂樑（21)附著於基 板（22)。 實例5 除使用曱苯（特級’由 Wako Pure Chemical Industries， Ltd.製造）替代HFE作為第二液體以外，表面結構體根據與 I57346.doc 201206578 實例1中所述相同之條件加以乾燥。無懸臂樑（21)附著於基 板（22)。 比較實例1 除將晶片置放於-20°c冷凍器中1小時且在自超純水移除 晶片之後即刻冷凍超純水以外，進行與實例1中相同之程 序。經確認懸臂樑（21)未附著於基板（22)，但冷凍超純水 耗時1小時。 比較實例2

進行與實例1中相同之程序，直至將晶片浸潰在超純水 中10分鐘之時間點。在自超純水移除晶片之後，將晶片保 持在室溫（25°C)下30分鐘以進行風乾。如實例1中使用SEM 來觀測圖案且經確認.所有9個懸臂樑（21)皆附著於基板 (22)。 參照實例1 進行以下實驗以確認氣相及液相水之固化速度差異。 製備25 mmxlO mm尺寸之熱氧化膜（厚度=1〇〇 nm)的聚 矽氧樣品且浸潰於蒸餾水中。自蒸餾水移除聚矽氧樣品， 浸潰於冷卻至-2〇°C之HFE(Novec™ HFE-7100，由 Sumitomo 3M Limited製造）中，且量測沈積於聚矽氧樣品 上之蒸餾水固化所需的時間。自浸潰至固化耗時5〇秒。目 視確足固化疋否已發生或未發生。因為水在快速固化時會 變白，所以當所有水皆已變白時確定固化完全。 參照實例2 在如參照實例1中將聚矽氧樣品浸潰於蒸餾水中之後， 157346.doc 201206578 量測沈積於聚矽氣 ασ 之蒸顧水在_2〇°C之、、田疮·ττ m儿 所需的時間。自引 之-度下固化 至-20 C % i兄令至固化耗時 固化進行之情況下，一邱八节鉋p 刀鐘。在 邠刀蒸餾水在固化之前經乾燥，因 此插作處於不利於防止精細結構崩塌或變得附著之方向 【圖式簡單說明】 圖1為與本發明之一實施例相關之第一液體的相圖；及 圖2為懸臂樑結構之示意圖。 【主要元件符號說明】 21 懸臂樑 157346.doc • 10-

Claims (1)

1. 201206578 七、申請專利範圍： 1. 種用於上面沈積有第一液體之声而έ士槐ja* 體之表面，，、°構體的乾燥方 /ir其包含以下步驟： 結構體之表面結構部分置放於在某一溫度下 ·”、體之第二液體中’該溫度低於該第_ 點； 使該第一液體在該第二液體中固化； 在液體呈固化狀態時自該表面結構部分移除該 第一液體；及 使該固化第一液體昇華。 2. 如請求項1之用於表面結構 肢〈牝岛方法，其中該第一 液體相對於該第二液體之溶解度為〇質量質量I 3. 如請未項“戈2之用於表面結構體之乾燥方法，其 二液體之固化點比該第一液體：^ 1()它。 < u化點或汁華點低至少 4. 如請求項1至3中任一項之用％ 項之用於表面結構體之乾燥方法， 其中該第二液體在25〇c下 Γ〈瘵虱屋為1 kPa. j kPa# 上。 5.如請求項1至任一頊之玥认主^ ”項之用於表面結構體之乾燥方法， 其t該第二液體為基於氟之溶劑。 157346.doc