TWI570806B - 使用紫外線處理之金屬硬遮罩的加強型移除用系統及方法 - Google Patents
使用紫外線處理之金屬硬遮罩的加強型移除用系統及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- TWI570806B TWI570806B TW103138947A TW103138947A TWI570806B TW I570806 B TWI570806 B TW I570806B TW 103138947 A TW103138947 A TW 103138947A TW 103138947 A TW103138947 A TW 103138947A TW I570806 B TWI570806 B TW I570806B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- substrate
- cleaning
- hydrogen peroxide
- substrate according
- peroxide solution
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 79
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims description 11
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims description 11
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 128
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 75
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 68
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 28
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 24
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical group [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 17
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 claims description 13
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 12
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 11
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 10
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 10
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 7
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 6
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 claims description 5
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 5
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 5
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 claims description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000002738 chelating agent Substances 0.000 claims description 3
- MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N tantalum nitride Chemical compound [Ta]#N MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910003481 amorphous carbon Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 2
- NFFIWVVINABMKP-UHFFFAOYSA-N methylidynetantalum Chemical compound [Ta]#C NFFIWVVINABMKP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 2
- 239000006174 pH buffer Substances 0.000 claims description 2
- 229910003468 tantalcarbide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 claims 3
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 claims 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 30
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 27
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 11
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 8
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 6
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 5
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 4
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 4
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 239000003642 reactive oxygen metabolite Substances 0.000 description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003929 acidic solution Substances 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000005108 dry cleaning Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering 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
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 230000005661 hydrophobic surface Effects 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 238000009281 ultraviolet germicidal irradiation Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 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
- H01L21/02054—Cleaning before device manufacture, i.e. Begin-Of-Line process combining dry and wet cleaning steps
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B08—CLEANING
- B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
- B08B7/00—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass
- B08B7/0035—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass by radiant energy, e.g. UV, laser, light beam or the like
- B08B7/0057—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass by radiant energy, e.g. UV, laser, light beam or the like by ultraviolet radiation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B08—CLEANING
- B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
- B08B3/00—Cleaning by methods involving the use or presence of liquid or steam
- B08B3/04—Cleaning involving contact with liquid
- B08B3/08—Cleaning involving contact with liquid the liquid having chemical or dissolving effect
-
- 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
- H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
- H01L21/67115—Apparatus for thermal treatment mainly by radiation
-
- 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
- H01L21/6715—Apparatus for applying a liquid, a resin, an ink or the like
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B08—CLEANING
- B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
- B08B3/00—Cleaning by methods involving the use or presence of liquid or steam
- B08B3/04—Cleaning involving contact with liquid
- B08B3/10—Cleaning involving contact with liquid with additional treatment of the liquid or of the object being cleaned, e.g. by heat, by electricity or by vibration
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C11—ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
- C11D—DETERGENT COMPOSITIONS; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS DETERGENTS; SOAP OR SOAP-MAKING; RESIN SOAPS; RECOVERY OF GLYCEROL
- C11D2111/00—Cleaning compositions characterised by the objects to be cleaned; Cleaning compositions characterised by non-standard cleaning or washing processes
- C11D2111/10—Objects to be cleaned
- C11D2111/14—Hard surfaces
- C11D2111/22—Electronic devices, e.g. PCBs or semiconductors
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)
- Optics & Photonics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)
- Weting (AREA)
Description
本案大致上關於半導體處理，且尤其關於基板清洗製程。 [相關申請案之交互參照]
本案主張於2013年11月11日所提申、題為「System and Method for Enhanced Removal of Metal Hardmask Using Ultra Violet Treatment」之美國臨時專利申請案第61/902,514號的權利，該臨時專利申請案係整體在此併入做為參考。
積體電路及半導體元件的製造可涉及許多不同類型的處理技術。如此技術通常涉及將基板圖案化並使用該圖案來製作不同的犧牲及/或永久結構。舉例來說，可將光微影用於以輻射敏感性材料(像是光阻)薄層產生圖案化的層。此輻射敏感性層被轉變成圖案化之遮罩，該圖案化之遮罩可用以將圖案蝕刻或轉移至基板上的下方層中。因此，圖案化之光阻層可做為供一或更多下方層之方向性(非等向性)蝕刻用的遮罩。為了克服光微影圖像轉移上的挑戰，可將(做為遮罩而發揮作用的)圖案化之光阻用於在帶有明顯不同的蝕刻選擇性之下方材料中產生遮罩，此材料係經常稱為硬遮罩。產生硬遮罩可具有益處，因為所提供的待蝕刻之目標下方層可能響應於可能會同時蝕刻光阻材料的蝕刻化學品，其會使所提供的光阻起伏圖案實質上無法用作供一些待蝕刻材料用的遮罩。積體電路及半導體元件之製造可為沉積材料、改質材料、圖案化材料、及移除材料之循環製程。經常具有移除一類材料(像是硬遮罩)，而不移除第二類材料(像是圖案化之下方層)的需求。可實施不同的清洗製程以將材料從所提供之基板選擇性地移除或清洗掉。如此清洗製程可包含使用特定化學製程及/或物理機制來將材料從基板清洗掉的溼式清洗技術(像是反應性液體化學品)及乾式清洗技術(像是基於電漿之清洗)兩者。
若干基板清洗應用涉及在不損及下方低k介電膜的情況下將硬遮罩從基板移除。因此，通常需要將已用作蝕刻遮罩來蝕刻低k介電膜的硬遮罩選擇性地移除以繼續製作程序。如此低介電膜可能可指具有小於約2.6之k值及/或具有矽、碳、氧及氫化學鍵結構的介電膜。如此介電膜可為多孔性或比其它其它膜材料更易受損。硬遮罩可包含氮化鈦(TiN)、以及其它硬遮罩或類似材料，像是非晶碳、TaN、及SiC。在此之技術適用於移除實質上任何習知、犧牲性的硬遮罩，包含非氧化物類的硬遮罩。
一實施例包含用以清洗基板之方法。此方法包含在清洗系統中接收基板。清洗系統包含溼式清洗系統、處理腔室、及流體輸送子系統。基板包含沉積在下方層上的硬遮罩層。此清洗方法包含使基板在處理腔室中的基板固持器上旋轉、並在基板之頂部表面上沉積稀釋之過氧化氫溶液。基板上的過氧化氫溶液係在基板旋轉時被以紫外線(UV)電磁輻射照射。UV電磁輻射具有介於約185-500奈米之間的波長。硬遮罩被受照射之過氧化氫溶解，然後藉由過氧化氫流的作用及藉由旋轉基板的作用而從該基板移除。
已清楚顯示在此之技術會使TiN硬遮罩膜之剝除速率比習知的剝除TiN硬遮罩之技術增加100%。傳統上，係使用溼式蝕刻製程而將硬遮罩自低k膜移除，在該溼式蝕刻製程中，係在升高的溫度下將含有過氧化氫(H2
O2
)的溶液分配在旋轉晶圓上。H2
O2
與硬遮罩反應而溶解該硬遮罩，在基板上留下下方膜及結構。如此清洗製程的缺點為此習知製程一次處理單一晶圓，而將一提供之TiN硬遮罩從晶圓(像是300mm直徑)清洗掉可耗費約6分鐘。如此相對長的處理時間降低產量及效率。因此，在此之改良係藉由以下者而有利於改善蝕刻後清洗工具之生產力：降低TiN剝除化學品之處理溫度、減少所用之化學品量、將清洗時間減少一半或更多、及延長剝除工具及相應化學品之壽命。
當然，已為了明晰起見而提出在此所述之不同步驟的討論順序。一般來說，此等步驟可以任何合適的順序來執行。此外，儘管在此之不同特徵、技術、配置…等的任一者可能在本揭露內容之不同部份加以討論，然而所意圖者為該等概念之每一者可彼此獨立或與彼此結合而執行。因此，可以許多不同方式來實施或看待本發明。
注意，本「發明內容」段落並未敘明本揭露內容或所請發明之每一實施例及/或增長性新穎實施態樣。反而是，本「發明內容」僅提供不同實施例及超越習知技術之相應新穎特點的初步討論。針對本發明及實施例之額外細節及/或可能的思考角度，請讀者參照如以下所進一步討論之本揭露內容的「實施方式」段落及相應圖式。
在此之技術包含用以清洗基板的系統及方法。該方法包含合併的過氧化氫處理及紫外線(UV)照射。特定實施例包含以來自低壓汞UV燈的185/254nm光線照射浸漬在稀釋過氧化氫溶液之液膜下的旋轉基板。在一範例結果中，與利用相同過氧化氫溶液在無UV照射的情況下進行處理相比，以具有12mW/cm2
強度(使用254nm波長之UV光)之大約185/254nm波長的UV光照射重量上具有20%之過氧化氫的過氧化氫溶液造成TiN剝除速率改善約100%。
在此之技術可在室溫下使TiN的移除增加25%-100%或更多。增加的移除速率亦發生在更高溫度下，同時亦發生在過氧化氫與其它清洗成份混合的情況下。傳統上的化學供應商販售一步驟之後段製程(BEOL)清洗化學品，該清洗化學品必須與過氧化氫混合以實現蝕刻後的聚合物移除及氮化鈦硬遮罩移除。如此習知的BEOL清洗化學品可與在此之技術一起使用。在此具有若干加強型移除技術之替代性實施例。舉例來說，亦可使用二步驟製程。在此替代性製程中，首先執行聚合物移除步驟，後接對所提供基板施加含稀釋過氧化氫之溶液的第二步驟。
現在參照圖1，顯示供清洗基板用之範例製程流的流程圖。在步驟110中，於清洗系統200(像是圖2所示該者)中接收基板205。基板205可包含半導體、平面板、晶圓...等。清洗系統200包含溼式清洗系統210、處理腔室220、及流體輸送子系統。溼式清洗系統210可包含用以將液體化學品分配至基板205之表面上的噴嘴211。噴嘴211可經由進料管212連接至流體輸送子系統。噴嘴臂213可裝配在鉛直支撐構件215上，鉛直支撐構件215可在導引軌道214上為水平可動、或可為旋轉可動。可經由輸送構件209而在清洗系統200中接收基板205，輸送構件209可將基板205放置在基板固持器202上。基板固持器202可包含配置成使基板固持器202以所提供之旋轉速度旋轉的驅動馬達203。清洗系統可包含配置成將UV光朝基板205照射的UV光源250。可將系統控制器(未顯示)耦接至基板清洗系統並配置成控制基板的旋轉速度、UV照射、及處理液體的輸送。
如圖3所示，基板可包含沉積在下方層244上的硬遮罩242。圖3為範例基板區段之剖面說明圖。注意硬遮罩242可用以將遮罩圖案轉移至下方層244中。範例基板可具有超低k特徵部，而TiN硬遮罩—或其它硬遮罩242—在該等低k特徵部上。可指明特定清洗製程加以移除就是此金屬硬遮罩。清洗製程的一目的或規格可為使下方材料(像是低k介電材料)不受損傷。與低k材料相比，硬遮罩層242可為具有較大密度的層或膜。此硬遮罩層242可用以改善蝕入較軟之低k介電質的蝕刻製程。在範例實施例中，硬遮罩層的組成份可由材料Six
M(1-x)
Ny
Oz
Bw
所組成，其中M代表Ti、W、Ta、Ge、C之個別者或組合，而x係小於1(包含0)。所提供的硬遮罩膜可處於結晶或非晶態。硬遮罩可包含使用氮化鈦(TiN)、氮化鉭(TaN)、碳化矽(SiC)、及非晶矽之一或更多者的金屬硬遮罩層。
在步驟120中，在處理腔室220中使基板205於基板固持器202上旋轉。在步驟130中，在基板205之頂部表面上沉積過氧化氫溶液225。與在此之技術相容的溶液在重量上可具有少於35%(更高的重量百分比可能引起安全性問題)的過氧化氫部份。習知溶液可在重量上約5%的情況下發揮作用。利用在此之技術，更高重量百分比的過氧化氫可改善蝕刻速率。在一些實施例中，過氧化氫的重量百分比可為15%到25%。可以穩流或藉由使溶液脈衝來分配過氧化氫溶液225。儘管可藉由脈衝分配溶液，然而該脈衝會分配足夠的溶液而使基板係連續地為過氧化氫溶液所覆蓋。換言之，該脈衝係足以確保基板在脈衝分配期間連續處於濡濕狀態。乾燥點應避免，因為基板的定期性乾燥可能造成微粒、缺陷及圖案倒塌的產生。另一避免乾燥點的原因係為了避免TiN硬遮罩因直接的UV輻射而被氧化成不可溶解之TiO2
的風險。
分配過氧化氫溶液225可包含將防腐蝕混合物與過氧化氫溶液混合。如此溶液可避免銅的腐蝕並使金屬物種保留在溶液中。溶液亦可包含目標為所移除之特定金屬膜的一或更多螯合劑(俾以延長液浴壽命)。溶液亦可包含用於酸性或鹼性溶液之pH緩衝劑。其它替代性實施例可包含用以協助聚合物殘渣移除的溶劑，且亦可包含金屬螯合劑。
在步驟140中，於基板205係旋轉著的情況下利用紫外線(UV)電磁輻射照射基板205上的過氧化氫溶液225。圖2之項目251繪示如此藉UV電磁輻射所進行的溶液照射。UV電磁輻射可具有介於約185-500奈米的波長。硬遮罩被受照射之過氧化氫溶解，並藉由過氧化氫之流的作用且亦藉由旋轉基板的作用而從該基板移除。旋轉及照射基板可持續到將硬遮罩層移除為止。接著可像是藉由使用收集系統227來收集具有溶解之硬遮罩微粒的廢液，而使其可隨後被回收、丟棄、或以其它方式處理。
在一些實施例中，照射過氧化氫溶液可包含照射具有在約185-254奈米之間之波長的UV電磁輻射，其可使用不同類型的UV源及/或濾器加以達成。舉例來說，寬帶UV源(160nm-1100nm波長)可具有特定濾器以阻擋在特定波長以下及/或以上的照射光線、或僅允許特定波長通過。做為非限制性之範例，處理可包含在UV源係定位於距基板表面約5cm處的情況下以具有大於約每平方公分4毫瓦或大於800mW/cm2
之強度的UV電磁輻射來照射。劑量大小可取決於具體用途或清洗製程。在其它實施例中，每單位面積之UV強度係足以使硬遮罩剝除速率比無照射情況下的硬遮罩剝除速率增加超過約25%。
其它實施例可包含分段式或梯度式UV曝露。舉例來說，照射過氧化氫溶液包含以第一強度照射基板之中央部份，並以第二強度照射基板之邊緣部份，其中該第一強度大於該第二強度。在如此實施例中，基板之內部徑向部份可比基板之周緣徑向部份接收更多UV光。過氧化氫溶液流在基板之中心點附近可能較厚，所以在中央部份之增加的UV曝露可有益於在基板上具有相對較厚之溶液的該處幫助溶液活化。
在此之技術可實現相對低溫的處理條件。在一實施例中，於處理腔室內維持製程溫度，該製程溫度係低於約攝氏50度。其它實施例可在低於攝氏30度下運作而具有有效的結果。
一些實施例可涉及清洗硬遮罩層242及聚合物層246兩者，聚合物層246可為由蝕刻轉移製程所造成的膜材料或殘渣。在如此方案中，可於沉積過氧化氫溶液之前沉積將聚合物層246從基板移除的聚合物清洗溶液。
當執行習知的清洗製程(習知的旋塗化學製程)時，在大約10分鐘的清洗(在將溶液分配於表面上時於基板固持器上旋轉)之後，移除了50%的TiN硬遮罩—此為使用攝氏25度的20%H2
O2
溶液。然而，利用在此之技術，在分配20%H2
O2
溶液時，可控制晶圓旋轉速度而使得基板表面上產生小於2000微米的膜溶液。在此相對薄的膜覆蓋基板的情況下，以具有約185-500奈米之間的波長之UV電磁輻射照射過氧化氫溶液。清洗製程及/或溶液的溫度可維持在約攝氏25度。此處理製程造成約97%的TiN硬遮罩被移除。
在其它實施例中，可使用重量上1%到重量上35%的過氧化氫溶液，而溫度在0ºC到80ºC的範圍內。在一些實施例中，可藉由在晶圓上產生最薄的連續液膜而將效能最佳化。在一些實施例中，液膜係小於2000微米，而在其它實施例中，該厚度係小於200微米或甚至20微米。因此，在處理期間內，溶液係連續地加以分配及受照射。重要的是確保基板的連續濡濕，以免將氧併入TiN膜而形成不可溶解的二氧化鈦(TiO2
)。TiN在過氧化氫溶液中的氧化使TiN轉化成可溶解的[Ti(O2
)(OH)n
]物種。注意許多基板具有疏水性表面，而因此旋轉對於維持連續的膜具有用處。旋轉亦可用於親水性基板。
此等技術明顯地增強過氧化氫的蝕刻效能，而沒有對於液體化學品本身有所改變。TiN之蝕刻速率可藉由啟動或關閉UV照明、或藉由變化UV強度而控制。亦可使強度相對於基板而徑向地變化。舉例來說，與基板邊緣(旋轉速度較高處)相比，所提供的膜溶液在基板中央附近可能較厚。於是可將UV強度配置成在基板中心較大，俾以幫助UV射線穿過膜厚度而到達在基板表面上的過氧化氫分子。當UV輻射撞擊過氧化氫，可使過氧化氫分解成具高度反應性形式的氧。在該具高度反應性之氧物種與金屬硬遮罩接觸的情況下，金屬硬遮罩的移除被加速。然而，一個挑戰為該具高度反應性的氧物種僅存在持續極短的時間—約數微秒。因此，假如溶液膜係相對厚，則(取決於UV輻射的強度)僅該膜之上部部份內的過氧化氫分子會被分解。於是該具高度反應性之物種係距基板表面太遠而無法加速蝕刻。利用較薄的膜溶液及/或更高強度的UV輻射，具高度反應性的氧物種可在基板表面產生並加速蝕刻。
實施例可包含若干UV源之任一者。此等者可為燈、二極體陣列…等。藉由實現高效的硬遮罩蝕刻速率及處於低溫，可增進蝕刻化學品的壽命，且可降低每一清洗製程的成本。在習知的清洗工具中，TiN蝕刻/剝除化學品係通常循環於該工具內而多次經過晶圓。
分配速率可能具重要性，且實施例可能使用低膜厚(LFT)分配程序。薄液膜係藉由使用低流率加以達成，且化學品流係定期地循環開啟及關閉。做為非限制性範例，在每分鐘1000轉的情況下，可使用3秒關閉及1秒開啟的循環。對於300mm或450mm晶圓而言，可使用從中心到邊緣的若干分配位置以確保遍及晶圓各處的均勻低膜厚－較佳地低於或等於20微米之膜厚。為了獲得低於200或20微米之膜厚，將溶液流循環開啟及關閉可大有幫助。利用單一中心分配噴嘴，循環地關閉溶液分配流可幫助在中心的膜厚平坦化到低於20微米。
因此，在此之技術可改善時間及所用材料量上的效率。對於單程(single-pass)系統來說，在時間及材料上有所節省。對於循環系統來說，至少在時間上有所節省。
在新增UV光源的情況下，可將用於溼式清洗之既有硬體系統用以實施在此的方法。因此，系統可包含具有旋轉機構的基板固持器、用以捕捉旋離基板之流體的外殼、及定位在基板上方之噴嘴或噴嘴陣列。可將噴嘴建構成霧化器。亦定位於上方的是UV輻射源、或將輻射—從遠端UV源—導引至基板表面的反射件/導管。
在先前的描述中已提出特定細節，像是處理系統的具體幾何配置及不同構件與其中所用製程的描述。然而應理解在此之技術可在偏離自此等特定細節之其它實施例中執行，且如此細節係為了說明之目的而並非限制。在此揭露之實施例已參照隨附圖式而描述。同樣地，為了說明之目的，已提出特定數量、材料、及配置以提供徹底的理解。儘管如此，可在沒有如此特定細節的情況下執行實施例。實質上具有相同功能性結構之構件係藉由相似的參照號碼來表示，而因此可略去任何多餘的描述。
不同技術已被描述成複數個別操作以協助理解不同的實施例。不應將描述順序解讀成暗示此等操作係必定順序相依。事實上，此等操作未必以所呈現順序而執行。所述操作可以不同於所述實施例之順序來執行。在額外的實施例中，可執行不同額外的操作且/或可略去所述之操作。
在此所用之「基板」或「目標基板」泛指根據本發明所處理的物件。基板可包含元件(尤其是半導體或其它電子元件)之任何材料部份或結構，且可例如為基底基板結構(像是半導體晶圓、光罩(reticle))、或基底基板結構上或上覆於基底基板結構之層(像是薄膜)。因此，基板並不限於任何經圖案化或未經圖案化之特定基底結構、下方層或上覆層，而是將其設想成包含任何如此層或基底結構、及層及/或基底結構之任何組合。以上描述可能提及特定類型的基板，但此僅係為了說明之目的。
該領域中具有通常知識者亦將理解可具有許多針對以上所說明技術之操作而做的變化形，而該等變化形仍舊達成本發明之相同目的。吾人意圖使如此變化形為本揭露內容之範圍所涵蓋。因此，並未打算使先前之本發明實施例的描述具限制性。反而是，將對於本發明實施例之任何限制提出於以下請求項中。
110‧‧‧步驟
120‧‧‧步驟
130‧‧‧步驟
140‧‧‧步驟
200‧‧‧清洗系統
202‧‧‧基板固持器
203‧‧‧驅動馬達
205‧‧‧基板
209‧‧‧輸送構件
210‧‧‧溼式清洗系統
211‧‧‧噴嘴
212‧‧‧進料管
213‧‧‧噴嘴臂
214‧‧‧導引軌道
215‧‧‧鉛直支撐構件
220‧‧‧處理腔室
225‧‧‧過氧化氫溶液
227‧‧‧收集系統
242‧‧‧硬遮罩
244‧‧‧下方層
246‧‧‧聚合物層
250‧‧‧UV光源
251‧‧‧項目
120‧‧‧步驟
130‧‧‧步驟
140‧‧‧步驟
200‧‧‧清洗系統
202‧‧‧基板固持器
203‧‧‧驅動馬達
205‧‧‧基板
209‧‧‧輸送構件
210‧‧‧溼式清洗系統
211‧‧‧噴嘴
212‧‧‧進料管
213‧‧‧噴嘴臂
214‧‧‧導引軌道
215‧‧‧鉛直支撐構件
220‧‧‧處理腔室
225‧‧‧過氧化氫溶液
227‧‧‧收集系統
242‧‧‧硬遮罩
244‧‧‧下方層
246‧‧‧聚合物層
250‧‧‧UV光源
251‧‧‧項目
本發明之不同實施例的更全面理解及其許多伴隨優點將在參照以下搭配隨附圖式加以考量之詳細描述的情況下變得顯而易見。該等圖式未必符合比例，反而是將重點放在說明特徵、原則及概念。
圖1為根據在此之實施例的範例製程之流程圖。
圖2為根據在此之實施例的範例清洗系統之剖面示意圖。
圖3為根據在此之實施例之在圖案化之特徵部上具有硬遮罩的基板區段的剖面說明圖。
圖4為根據在此之實施例之在圖案化之特徵部上具有硬遮罩及聚合物塗層的基板區段的剖面說明圖。
200‧‧‧清洗系統
202‧‧‧基板固持器
203‧‧‧驅動馬達
205‧‧‧基板
209‧‧‧輸送構件
210‧‧‧溼式清洗系統
211‧‧‧噴嘴
212‧‧‧進料管
213‧‧‧噴嘴臂
214‧‧‧導引軌道
215‧‧‧鉛直支撐構件
220‧‧‧處理腔室
225‧‧‧過氧化氫溶液
227‧‧‧收集系統
250‧‧‧UV光源
251‧‧‧項目
Claims (20)
- 一種用以清洗基板的方法，該方法包含：基板接收步驟，在一清洗系統中接收一基板，該清洗系統包含一溼式清洗系統、一處理腔室、及一流體輸送子系統，該基板包含沉積在一下方層上的一硬遮罩層；基板旋轉步驟，在該處理腔室中使該基板於一基板固持器上旋轉；過氧化氫溶液沉積步驟，在該基板之頂部表面上沉積一過氧化氫溶液；紫外線照射步驟，在該基板旋轉時以紫外線(UV)電磁輻射照射該基板上的該過氧化氫溶液，該UV電磁輻射具有介於約185-500奈米之間的波長，該硬遮罩被受照射之過氧化氫溶解，並藉由該過氧化氫溶液之流的作用及藉由旋轉該基板的作用而從該基板移除。
- 如申請專利範圍第1項之用以清洗基板的方法，其中該紫外線照射步驟包含以具有介於約185-254奈米之間的波長之UV電磁輻射而照射。
- 如申請專利範圍第1項之用以清洗基板的方法，其中該紫外線照射步驟包含提供大於約每平方公分4毫瓦的UV電磁輻射強度。
- 如申請專利範圍第3項之用以清洗基板的方法，其中該紫外線照射步驟包含提供大於約每平方公分800毫瓦的UV電磁輻射強度。
- 如申請專利範圍第1項之用以清洗基板的方法，其中該紫外線照射步驟包含照射具有足以使硬遮罩剝除速率與無照射情況下的該硬遮罩剝除速率相比增加超過約25%的每單位面積強度之UV電磁輻射。
- 如申請專利範圍第1項之用以清洗基板的方法，其中該紫外線照射步驟包含以第一強度照射該基板之中央部份，並以第二強度照射該基板之邊緣部份，其中該第一強度係大於該第二強度。
- 如申請專利範圍第1項之用以清洗基板的方法，更包含：溫度維持步驟，維持該處理腔室內的一製程溫度，該製程溫度係低於約攝氏50度。
- 如申請專利範圍第7項之用以清洗基板的方法，其中該溫度維持步驟包含維持一溫度，該溫度係低於攝氏30度。
- 如申請專利範圍第1項之用以清洗基板的方法，更包含：聚合物清洗溶液沉積步驟，在沉積該過氧化氫溶液之前沉積一聚合物清洗溶液，該聚合物清洗溶液將一聚合物層自該基板移除。
- 如申請專利範圍第1項之用以清洗基板的方法，其中該基板旋轉步驟包含使該基板以足以造成所沉積之該過氧化氫溶液具有小於約2000微米之膜厚的旋轉速度而旋轉。
- 如申請專利範圍第10項之用以清洗基板的方法，其中該基板旋轉步驟包含使該基板以足以造成所沉積之該過氧化氫溶液具有小於約200微米之膜厚的旋轉速度而旋轉。
- 如申請專利範圍第11項之用以清洗基板的方法，其中該基板旋轉步驟包含使該基板以足以造成所沉積之該過氧化氫溶液具有小於約20微米之膜厚的旋轉速度而旋轉。
- 如申請專利範圍第1項之用以清洗基板的方法，其中該過氧化氫溶液在重量上具有少於約35%的過氧化氫。
- 如申請專利範圍第13項之用以清洗基板的方法，其中該過氧化氫溶液在重量上具有介於約15%到25%的過氧化氫。
- 如申請專利範圍第1項之用以清洗基板的方法，其中該過氧化氫溶液沉積步驟包含將一防腐蝕混合物與該過氧化氫溶液混合。
- 如申請專利範圍第15項之用以清洗基板的方法，其中該防腐蝕混合物包含一混合物，該混合物包含避免銅的腐蝕之一第一試劑、使金屬物種保持溶解之一第二試劑、將聚合物溶解之一第三試劑、一螯合劑、及pH緩衝劑。
- 如申請專利範圍第1項之用以清洗基板的方法，其中該過氧化氫溶液沉積步驟包含在分配足夠的該過氧化氫溶液而使該基板係連續地為該過氧化氫溶液所覆蓋的情況下脈衝地分配液體。
- 如申請專利範圍第1項之用以清洗基板的方法，其中該硬遮罩層係選自具有比該下方層之密度更大的密度之材料。
- 如申請專利範圍第18項之用以清洗基板的方法，其中該硬遮罩層包含選自由Ti、W、Ta、Ge、及C所組成之群組的材料。
- 如申請專利範圍第18項之用以清洗基板的方法，其中該硬遮罩層為選自由氮化鈦(TiN)、氮化鉭(TaN)、碳化矽(SiC)、及非晶碳所組成之群組的一金屬硬遮罩層。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US201361902514P | 2013-11-11 | 2013-11-11 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW201532142A TW201532142A (zh) | 2015-08-16 |
| TWI570806B true TWI570806B (zh) | 2017-02-11 |
Family
ID=53042198
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW103138947A TWI570806B (zh) | 2013-11-11 | 2014-11-10 | 使用紫外線處理之金屬硬遮罩的加強型移除用系統及方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10828680B2 (zh) |
| KR (1) | KR102095084B1 (zh) |
| TW (1) | TWI570806B (zh) |
| WO (1) | WO2015070164A1 (zh) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10735166B2 (en) | 2015-05-29 | 2020-08-04 | Huawei Technologies Co., Ltd. | System and method of UE-centric radio access procedure |
| KR20190015666A (ko) * | 2017-08-04 | 2019-02-14 | 세메스 주식회사 | 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 |
| US10867815B2 (en) * | 2018-09-04 | 2020-12-15 | Tokyo Electron Limited | Photonically tuned etchant reactivity for wet etching |
| US10896824B2 (en) * | 2018-12-14 | 2021-01-19 | Tokyo Electron Limited | Roughness reduction methods for materials using illuminated etch solutions |
| KR20240033107A (ko) * | 2018-09-24 | 2024-03-12 | 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 | 세정 및 표면 처리를 위한 원자 산소 및 오존 디바이스 |
| US10982335B2 (en) * | 2018-11-15 | 2021-04-20 | Tokyo Electron Limited | Wet atomic layer etching using self-limiting and solubility-limited reactions |
| CN113302730A (zh) * | 2018-12-14 | 2021-08-24 | 东京毅力科创株式会社 | 使用照射刻蚀溶液来降低材料粗糙度的加工***和平台 |
| US11688600B1 (en) * | 2021-12-03 | 2023-06-27 | Pulseforge, Inc. | Method and apparatus for removing particles from the surface of a semiconductor wafer |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW201104740A (en) * | 2009-04-22 | 2011-02-01 | Tokyo Electron Ltd | Liquid processing apparatus and liquid processing method |
| TW201232196A (en) * | 2010-12-28 | 2012-08-01 | Central Glass Co Ltd | Wafer washing method |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6800142B1 (en) * | 2002-05-30 | 2004-10-05 | Novellus Systems, Inc. | Method for removing photoresist and post-etch residue using activated peroxide followed by supercritical fluid treatment |
| US20070054492A1 (en) | 2004-06-17 | 2007-03-08 | Elliott David J | Photoreactive removal of ion implanted resist |
| CN101006571A (zh) * | 2004-06-28 | 2007-07-25 | 兰姆研究有限公司 | 蚀刻与清洗衬底的***和方法 |
| US7921859B2 (en) * | 2004-12-16 | 2011-04-12 | Sematech, Inc. | Method and apparatus for an in-situ ultraviolet cleaning tool |
| US7923424B2 (en) | 2005-02-14 | 2011-04-12 | Advanced Process Technologies, Llc | Semiconductor cleaning using superacids |
| KR101444468B1 (ko) | 2005-10-05 | 2014-10-30 | 어드밴스드 테크놀러지 머티리얼즈, 인코포레이티드 | 에칭후 잔류물을 제거하기 위한 산화성 수성 세정제 |
| US20070227556A1 (en) | 2006-04-04 | 2007-10-04 | Bergman Eric J | Methods for removing photoresist |
| JP5877954B2 (ja) * | 2011-03-07 | 2016-03-08 | 株式会社ゼビオス | 非接触浮上搬送機能を有する基板処理装置 |
| US20130200040A1 (en) * | 2012-01-04 | 2013-08-08 | International Business Machines Corporation | Titanium nitride removal |
-
2014
- 2014-11-10 TW TW103138947A patent/TWI570806B/zh active
- 2014-11-10 US US14/537,652 patent/US10828680B2/en active Active
- 2014-11-10 KR KR1020167015423A patent/KR102095084B1/ko active IP Right Grant
- 2014-11-10 WO PCT/US2014/064852 patent/WO2015070164A1/en active Application Filing
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW201104740A (en) * | 2009-04-22 | 2011-02-01 | Tokyo Electron Ltd | Liquid processing apparatus and liquid processing method |
| TW201232196A (en) * | 2010-12-28 | 2012-08-01 | Central Glass Co Ltd | Wafer washing method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR102095084B1 (ko) | 2020-03-30 |
| US20150128990A1 (en) | 2015-05-14 |
| TW201532142A (zh) | 2015-08-16 |
| US10828680B2 (en) | 2020-11-10 |
| WO2015070164A1 (en) | 2015-05-14 |
| KR20160084449A (ko) | 2016-07-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI570806B (zh) | 使用紫外線處理之金屬硬遮罩的加強型移除用系統及方法 | |
| KR102166974B1 (ko) | 에칭 후 폴리머의 제거 및 하드마스크 제거의 향상을 위한 방법 및 하드웨어 | |
| JP6308910B2 (ja) | 基板洗浄方法、基板洗浄システムおよび記憶媒体 | |
| JP3277404B2 (ja) | 基板洗浄方法及び基板洗浄装置 | |
| JP6303008B2 (ja) | 異なる波長の二つ以上の紫外光源を用いて基板を処理するシステム | |
| US10573508B2 (en) | Surface treatment apparatus and method for semiconductor substrate | |
| 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 | |
| KR20130056872A (ko) | 기판 표면 근방의 유체 혼합을 제어하는 마이크로전자 기판의 습식 처리 | |
| JP2002110611A (ja) | 半導体ウェハの洗浄方法及び装置 | |
| WO2020004214A1 (ja) | 基板処理装置および基板処理方法 | |
| TWI375987B (en) | Verfahren zur reinigung, trocknung und hydrophilierung einer halbleiterscheibe | |
| WO2020188958A1 (ja) | 基板処理方法および基板処理装置 | |
| JP2003273064A (ja) | 堆積物の除去装置及び除去方法 | |
| WO2020105376A1 (ja) | 基板処理方法および基板処理装置 | |
| KR20210077775A (ko) | 웨이퍼 상의 결함, 금속 입자 오염 및 막 성장을 억제하기 위한 시스템 및 방법 | |
| JP2009117762A (ja) | ウエーハエッジのエッチング方法及び装置。 | |
| KR20160040053A (ko) | 개선된 포토레지스트 박리 장치 및 방법 | |
| KR20210059854A (ko) | 기판 세정 장치 및 기판 세정 방법 | |
| JP2002261067A (ja) | 基板処理方法 | |
| JP2019186388A (ja) | 基板処理方法および基板処理装置 | |
| JP2006120681A (ja) | 被処理体の洗浄処理装置と洗浄処理方法 | |
| JP2004333905A (ja) | 特異パターンの抑制方法 |