專利名稱：微波激發清潔及沖洗裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及用于半導體器件(晶片)生產中的清潔及沖洗裝置。
在晶片的生產中，尤其是高集成度半導體器件的生產中，清潔及沖洗操作非常重要，其直接決定著生產產品的全格率。例如，在清潔及沖洗操作中，在不影響晶片的情況下來從晶片的表面清除掉污染物、有機或無機顆粒及殘留的抗蝕性有機殘留物。
在第一種清潔及沖洗的現有方法中，將晶片浸在大約50℃到90℃的熱化學試劑中，并與此同時對其施加超聲波。例如，使用氨水/過氧化氫的溶液混合物(APM)等堿性溶液來去除無機粒子，而使用氫硫酸/過氧化氫的混合溶液(SPM)或者鹽酸/過氧化氫的混合溶液(HPM)等酸溶液來去除有機粒子或金屬粒子。同樣，使用異丙基乙醇溶液(IPA)等乙醇溶液來去除有機粒子。在使用這些化學物質完成清潔操作后，使用清水來進行沖洗操作。在此情況下，由于這些化學物質具有高的粘滯度，因此在90℃的相對高溫度下來進行沖洗操作。尤其是，由于SPM包含80％或更多的氫硫酸，從而SPM的粘滯度非常高。
在第一種清潔及沖洗的現有方法中，雖然雜物可以沉積到化學物質中，這樣的化學物質尤其是SPM，由于其具有高的粘滯度，從而不能被浸入諸如晶片的接觸孔等精細孔中。其結果無法完全從晶片清除掉雜物。
同樣，在第一種清潔及沖洗的現有方法中，即使使用由加熱器加熱的純熱水，也無法將多種的化學物質分子和純水完全分離。此外，由于化學物質的表面張力和純水的表面張力都很高，從而晶片上的可沾性很低。其結果，這樣的化學物質和純水不能完全被浸入晶片的高密度的孔中，因此，無法完全清除晶片的殘留離子。
在第二種現有的清潔及沖洗方法中，當純水與由pb或pt粒子構成的接觸劑接觸時，對純水施加微波。在此情況下，由于純水被微波所激發，純水的各組分子被分解為原子團，從而提高了純水的可沾性。然后，將提高了可沾性的純水轉移到用純水清除晶片雜物的使用地點。(參看JP-A-5-7869)。
然而，在第二種清潔和沖洗的現有方法中，純水的受激狀態無法持續很長時間。例如，受激狀態的持續時間在毫秒的數量級。因此，已到達使用地點的純水喪失了其激活性，而相應地無法對晶片進行清潔或沖洗。
同樣，在第二種清潔及沖洗的現有方法中，通過使用當前技術水平的濾除技術無法完全去除作為接觸劑的pb或pt粒子。這些粒子會附著到晶片上，從而降低了晶片的特性。
此外，在第二種現有的清潔及沖洗方法中，雖然可通過受激的純水來去除殘留離子及少量的有機粒子，但由于純水的pH值中性，因而無法完全去除晶片的金屬、無機粒子或粒子雜物。
本發明的一個目的是提供一種改進了的微波-激發清潔及沖洗裝置及方法。
根據本發明，微波激發清潔及沖洗裝置包含一個容槽，該容槽具有一個用于向容槽提供純水或清潔化學物質的供給管和一個用于從容槽排出純水或清潔化學物質溶液的排出管，該裝置還包含一個用于產生微波并在容槽內用微波輻射純水或清潔用化學物質溶液的微波發生器。
同樣，根據本發明，在容槽內清潔沖洗物質的方法中，向容槽提供純水或清潔用化學物質溶液，而(被清潔的)物品被浸在純水或清潔用化學物質溶液中。當物品被浸在純水或清潔用化學物質溶液中時，對純水或清潔用化學物質溶液輻射微波。
因此，純水或清潔用化學物質溶液被微波激發，而同時，物品(晶片)被受激的純水或清潔用化學物質溶液清潔或沖洗。
當用微波來輻射純水或清潔用化學物質溶液時，純水或清潔用化學物質溶液的各組分子被分解為原子團。也即，由于純水或清潔用化學物質溶液的分子形成永久偶極，永久偶極被微波輻射，分子根據交變電場被微波旋轉，從而分子被加熱。因此，純水或清潔用化學物質溶液的各組分子被彼此分離，也即純水或清潔用化學物質溶液被激發。
在本發明中，當純水或清潔用化學物質溶液被激發時，晶片被清潔或沖洗。也即，在被激發的純水或清潔用化學物質溶液被去除激發之前。其被附著在晶片上。其結果，晶片上的純水或清潔用化學物質溶液的表面張力被減少從而增強了晶片上的可沾性。此外，被激發的純水或清潔用化學物質溶液很容易浸入晶片的接觸孔精細結構中，因此可有效地去除其中的雜物。在此情況下，受激的純水或清潔用化學物質溶液產生自由基，其大大增強了晶片雜物的去除。
需注意的是，通過微波的傳導加熱，純水或清潔用溶液被加熱較短的時間，與加熱器加熱相比，可減少消耗功率。此外，微波在純水或清潔用化學物質溶液中吸收，因此晶片不易被損壞。
通過下面的描述并參考相應的附圖會對本發明有更清楚的了解，其中
圖1為根據本發明的微波激發清潔及沖洗裝置的第一實施例的部分截面透視圖；圖2為根據本發明的微波-激發清洗及沖洗裝置的第二實施例的部分截面透視圖；圖3為描述圖2的裝置的改良結構的部分截面平面圖；圖4為用于解釋本發明的清潔操作效果的接觸孔內Fe離子的濃度特性的曲線圖；圖5為用于解釋根據本發明的沖洗操作的效果的接觸孔內的硫酸根離子的濃度特性的曲線圖。
在圖1中，其闡述了本發明的第一實施例，數碼1代表具有一個供給管2a和排出管2b的由石英制成的容槽。從供給管2a向容槽中提供純水或清潔用化學物質溶液。然后，在純水或清潔用化學物質溶液達到了一預定水平時，純水或清潔用化學物質溶液自動通過排出管2b從容槽1溢出到再發生裝置(未示出)。因此，純水或清潔用化學物質溶液被循環，而純水或清潔用化學物質溶液的液面也被維持在一預定的水平。同樣，在容槽1的邊壁設置一個諸如磁控管的微波發生器，用于產生對容槽1內的純水或清潔用化學物質溶液所施加的微波。在此情況下，微波被均勻的在容槽1內的純水或清潔用化學物質溶液中傳播。還有，微波頻率從0.4GHz到25GHz，最好為2.45GHz，微波的功率在0.3KW到3KW的范圍內。此外，為了屏蔽容槽1中的微波，配備有攪拌扇4的容槽1被包在屏蔽殼5內，而屏蔽殼5可被包含金屬網格的屏蔽蓋6所蓋住。
此外，用于在其上固定晶片9的基片支架8位于容槽1的底部。在此情況下，由于容槽1中的純水或清潔用化學物質溶液的液面被保持在一預定的水平，從而固定在基片支架8上的晶片9被完全浸入純水或清潔用化學物質溶液中，致使晶片9絕不曝露在空氣中。
下面闡述圖1裝置的清潔或沖洗操作的實例。
首先，在將在其上固定晶片9的基片支架8置于容槽1中之前，將磁控管3接通并對容槽1中的純水或清潔用化學物質溶液輻射微波，從而純水或清潔用化學物質溶液被提前加熱。然后關閉磁控管3。
接著，打開屏蔽蓋6，然后用自動運載工具(未示出)將放有晶片9的基片支架8置于容槽1中。在此情況下，晶片9被完全浸入容槽1中的純水或清潔用化學物質溶液內。
然后，重新接通磁控管3并用微波輻射容槽1中的純水或清潔用化學物質溶液。
最后，關閉磁控管3，并用自動運載工具將基片支架8連同晶片9從容槽1移走。
在圖1的裝置中，微波是與晶片9的表面平行地輻射，從而晶片9內的水可被均勻地激發。同樣，可將另一個磁控管和另一個攪拌扇加到磁控管3和攪拌扇4對面的清潔容槽1的側壁上，從而增強了微波的輻射效率。
在圖2中，其闡述了本發明的第二個實施例，在圖1的清潔容槽1和磁控管3之間設置波導管10。通常，在一潔凈的屋中以串聯方式設置多個微波激發清潔裝置和濕處理裝置以及類似的裝置。在此情況下，如果選用了圖2的結構，則通過一個單一的磁控管就可操作多個微波激發清潔和沖洗裝置。
即使在圖2的裝置中，微波與晶片9的表面平行地輻射，從而晶片9內的純水或清潔用化學物質溶液可被均勻地激發。同樣，還可在磁控管3和攪拌扇4對面的清潔容槽1的側壁上加上另一個磁控管和另一個攪拌扇，從而提高了微波的輻射效率。
在圖3中，其描述了圖2裝置的一個改進結構，在圖2的波導管10的較低部分設置一個旋轉軸10a。因此，波導管10可相對于旋轉軸10a旋轉。因此，由于容槽1的壁對微波的反射，從而對于晶片9的微波方向可以為最優。
下面將參考圖4來描述根據本發明的清潔操作的效果。
首先，準備25個晶片，每個都具有1μm厚的氧化硅形成的直徑為0.1、0.2、0.5、1和2μm的接觸孔，并將晶片用力浸到Fe溶液中，因而晶片被浸染上了濃度大約為1013原子/cm2的鐵離子。
然后，將晶片浸入SPM溶液中，該溶液中氫硫酸與過氧化氫水溶液的比為4，并且該溶液還預先被微波加熱到大約120℃。此后，對SPM溶液進行5分鐘的微波輻射以便對晶片進行清潔操作。需注意的是，微波由功率為1KW的磁控管產生。
最后，通過傳統的方法使用純水來對晶片進行沖洗操作。其結果，晶片的雜物，即在接觸孔內獲得的鐵離子的濃度如圖4中的X所示。
另一方面，首先，準備25片晶片，每個晶片具有由1μm厚的氧化硅形成的直徑為0.1、0.2、0.5、1和2μm的接觸孔，并用力將晶片浸入到鐵溶液中，從而晶片被摻雜上濃度大約為1013原子/cm2的鐵離子。
然后，將晶片浸入SPM溶液中，該溶液中的氫硫酸與過氧化氫水溶液的比為4，且該SPM溶液被微波預先加熱到大約120℃。然后，用加熱器加熱SPM溶液5分鐘從而對晶片進行清潔操作。需注意的是，加熱器的功率為1KW。
最后，通過傳統的方法用純水對晶片進行沖洗操作。其結果是，晶片的雜質，即所獲得的接觸孔內的鐵離子的濃度如圖4中的Y所示。
如圖4中所示，與現有技術的(Y)相比，在晶片上的雜質被本發明(X)有效地去除了。尤其是，接觸孔的直徑越小，本發明去除雜物量與現有技術相比差別越大。這是因為，通過微波輻射加熱的氫硫酸的粘滯性被認為比用加熱器加熱的氫硫酸的粘滯性要低。其結果，在本發明中，晶片上的SPM溶液的可沾性被強了，從而晶片的鐵原子可被熔化并被去除掉。
下面參考圖5對根據本發明的沖洗操作的效果進行描述。
首先，準備25片晶片，每個晶片都具有由1μm厚的氧化硅形成的直徑為0.1、0.2、0.5、1和2μm的接觸孔，并用力將晶片浸入鐵溶液中，從而晶片被摻雜上濃度大約為1013原子/cm2的鐵離子。然后，將晶片浸入氫硫酸與過氧化氫水溶液的比為4并被預先用微波加熱到大約120℃的SPM溶液中。此后，用微波輻射SPM溶液五分鐘以執行對晶片的清潔操作。需注意的是，用功率為1KW的磁控管產生微波。
將清潔過的晶片浸入用微波加熱到90℃到100℃溫度的純水中。接著，用微波輻射純水5分鐘來執行對晶片的沖洗操作。其結果，可獲得如圖5中用X表示的接觸孔內的殘留硫酸根離子。在此情況下，需注意的是，用功率為1KW的磁控管來產生微波。
同樣，將清潔過的晶片浸入用加熱器加熱到90℃到100℃的純水中。然后，用加熱器加熱純水五分鐘來對晶片進行沖洗操作。其結果，可獲得如圖5中用Y1表示的接觸孔內的殘留硫酸根離子。在此情況下，加熱器的功率為1KW。
此外，將清潔過的晶片浸入純水中5分鐘，該純水事先用微波輻射同時其與Pb或Pt接觸劑接觸。其結果，可獲得如圖5中用Y2所示的殘留在接觸孔內的硫酸根離子。
如圖5中所示，與現有技術的(Y1和Y2)相比，本發明的(X)使晶片上殘留的硫酸根離子被有效地去除了。尤其是，接觸孔的直徑越小，本發明的去除的殘留硫酸根離子的量與現有技術相比的差別越大。這是因為用微波輻射的純水的粘滯度被認為比用加熱器加熱的純水的粘滯度低。其結果，在本發明中，晶片上的純水的可沾性被增強，從而可去除晶片的硫酸根離子。
如上所述，根據本發明，可有效地去除諸如有機粒子、無機粒子及金屬粒子。
權利要求
1.一種微波激發沖洗裝置，其特征在于包含一個容槽(1)；用于向所述容槽提供純水和從所述容槽排出純水的裝置(2a，2b)；及用于產生微波并用所述微波輻射所述容槽內的純水的微波振蕩器(3)。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于還包含設置在所述容槽與所述微波振蕩器之間的波導管(10)。
3.根據權利要求2所述的裝置，其特征在于還包含用于旋轉所述波導管的裝置(10a)。
4.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于還包含一個設在所述容槽中用于在所述容槽中均勻傳播所述微波的攪拌扇(4)。
5.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于微波的頻率大約為0.4到25GH2。
6.一種微波激發清潔裝置，其特征在于包含容槽(1)；用于向所述容槽提供清潔用化學物質溶液和從所述容槽排出清潔用化學物質溶液的裝置(2a，ab)；及用于產生微波并用所述微波輻射所述容槽中的清潔用化學物質溶液的微波振蕩器。
7.根據權利要求6所述的裝置，其特征在于還包含一個設置在所述容槽與所述微波振蕩器之間的波導管(10)。
8.根據權利要求7所述的裝置，其特征在于還包含用于旋轉所述波導管的裝置(10a)。
9.根據權利要求6所述的裝置，其特征在于還包含在所述容槽內設置的在所述清潔容槽內用于均勻傳播所述微波的攪抖扇(4)。
10.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于微波的頻率大約為0.4到25GHZ。
11.一種用于沖洗容槽內物質的方法，其特征在于包含如下步驟向所述容槽提供純水；將所述物品浸在所述純水中；及當所述物品浸在所述純水中時用微波輻射所述純水。
12.根據權利要求11所述的方法，其特征在于還包含在所述物品被浸入所述純水中之前用微波輻射所述純水。
13.根據權利要求11所述的方法，其特征在于所述物品為并列設置的晶片，且微波的輻射方向相對于所述晶片成一預定角度。
14.根據權利要求11所述的方法，其特征在于所述物品為并列設置的晶片，且微波的輻射方向與所述晶片的表面平行。
15.根據權利要求11所述的方法，其特征在于微波的頻率大約為0.4到25GHz。
16.一種用于清潔容槽中物品的方法，其特征在于包含如下步驟向所述容槽提供清潔用化學物質溶液；將所述物品浸入所述清潔用化學物質溶液中；及當所述物品被浸入所述清潔用化學物質溶液時用微波輻射所述清潔用化學物質溶液。
17.根據權利要求16所述的方法，其特征在于還包含在將所述物品浸入所述清潔用化學物質溶液前用微波輻射所述清潔用化學物質溶液的步驟。
18.根據權利要求16所述的方法，其特征在于所述物品為并列設置的晶片，且微波的輻射方向相對于所述晶片成一預定角度。
19.根據權利要求16所述的方法，其特征在于所述物品為并列設置的晶片，且微波的輻射方向平行于所述晶片的表面。
20.根據權利要求16所述的方法，其特征在于微波的頻率大約為0.4到25GHz。
全文摘要
一種微波激發清潔及沖洗裝置,其包含一個具有用于向槽提供純水或清潔用化學物質溶液的供給管(2a)和用于從槽排出純水或清潔用化學物質溶液的排出管(2b)的槽(1),及用于產生微波并用微波輻射槽內的純水或清潔用化學物質溶液的微波振蕩器(3)。
文檔編號H01L21/00GK1183322SQ97120140
公開日1998年6月3日 申請日期1997年11月10日 優先權日1996年11月8日
發明者青木秀充 申請人:日本電氣株式會社