专利名称：微波激发清洁及冲洗装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于半导体器件(晶片)生产中的清洁及冲洗装置。
在晶片的生产中，尤其是高集成度半导体器件的生产中，清洁及冲洗操作非常重要，其直接决定着生产产品的全格率。例如，在清洁及冲洗操作中，在不影响晶片的情况下来从晶片的表面清除掉污染物、有机或无机颗粒及残留的抗蚀性有机残留物。
在第一种清洁及冲洗的现有方法中，将晶片浸在大约50℃到90℃的热化学试剂中，并与此同时对其施加超声波。例如，使用氨水/过氧化氢的溶液混合物(APM)等碱性溶液来去除无机粒子，而使用氢硫酸/过氧化氢的混合溶液(SPM)或者盐酸/过氧化氢的混合溶液(HPM)等酸溶液来去除有机粒子或金属粒子。同样，使用异丙基乙醇溶液(IPA)等乙醇溶液来去除有机粒子。在使用这些化学物质完成清洁操作后，使用清水来进行冲洗操作。在此情况下，由于这些化学物质具有高的粘滞度，因此在90℃的相对高温度下来进行冲洗操作。尤其是，由于SPM包含80％或更多的氢硫酸，从而SPM的粘滞度非常高。
在第一种清洁及冲洗的现有方法中，虽然杂物可以沉积到化学物质中，这样的化学物质尤其是SPM，由于其具有高的粘滞度，从而不能被浸入诸如晶片的接触孔等精细孔中。其结果无法完全从晶片清除掉杂物。
同样，在第一种清洁及冲洗的现有方法中，即使使用由加热器加热的纯热水，也无法将多种的化学物质分子和纯水完全分离。此外，由于化学物质的表面张力和纯水的表面张力都很高，从而晶片上的可沾性很低。其结果，这样的化学物质和纯水不能完全被浸入晶片的高密度的孔中，因此，无法完全清除晶片的残留离子。
在第二种现有的清洁及冲洗方法中，当纯水与由pb或pt粒子构成的接触剂接触时，对纯水施加微波。在此情况下，由于纯水被微波所激发，纯水的各组分子被分解为原子团，从而提高了纯水的可沾性。然后，将提高了可沾性的纯水转移到用纯水清除晶片杂物的使用地点。(参看JP-A-5-7869)。
然而，在第二种清洁和冲洗的现有方法中，纯水的受激状态无法持续很长时间。例如，受激状态的持续时间在毫秒的数量级。因此，已到达使用地点的纯水丧失了其激活性，而相应地无法对晶片进行清洁或冲洗。
同样，在第二种清洁及冲洗的现有方法中，通过使用当前技术水平的滤除技术无法完全去除作为接触剂的pb或pt粒子。这些粒子会附着到晶片上，从而降低了晶片的特性。
此外，在第二种现有的清洁及冲洗方法中，虽然可通过受激的纯水来去除残留离子及少量的有机粒子，但由于纯水的pH值中性，因而无法完全去除晶片的金属、无机粒子或粒子杂物。
本发明的一个目的是提供一种改进了的微波-激发清洁及冲洗装置及方法。
根据本发明，微波激发清洁及冲洗装置包含一个容槽，该容槽具有一个用于向容槽提供纯水或清洁化学物质的供给管和一个用于从容槽排出纯水或清洁化学物质溶液的排出管，该装置还包含一个用于产生微波并在容槽内用微波辐射纯水或清洁用化学物质溶液的微波发生器。
同样，根据本发明，在容槽内清洁冲洗物质的方法中，向容槽提供纯水或清洁用化学物质溶液，而(被清洁的)物品被浸在纯水或清洁用化学物质溶液中。当物品被浸在纯水或清洁用化学物质溶液中时，对纯水或清洁用化学物质溶液辐射微波。
因此，纯水或清洁用化学物质溶液被微波激发，而同时，物品(晶片)被受激的纯水或清洁用化学物质溶液清洁或冲洗。
当用微波来辐射纯水或清洁用化学物质溶液时，纯水或清洁用化学物质溶液的各组分子被分解为原子团。也即，由于纯水或清洁用化学物质溶液的分子形成永久偶极，永久偶极被微波辐射，分子根据交变电场被微波旋转，从而分子被加热。因此，纯水或清洁用化学物质溶液的各组分子被彼此分离，也即纯水或清洁用化学物质溶液被激发。
在本发明中，当纯水或清洁用化学物质溶液被激发时，晶片被清洁或冲洗。也即，在被激发的纯水或清洁用化学物质溶液被去除激发之前。其被附着在晶片上。其结果，晶片上的纯水或清洁用化学物质溶液的表面张力被减少从而增强了晶片上的可沾性。此外，被激发的纯水或清洁用化学物质溶液很容易浸入晶片的接触孔精细结构中，因此可有效地去除其中的杂物。在此情况下，受激的纯水或清洁用化学物质溶液产生自由基，其大大增强了晶片杂物的去除。
需注意的是，通过微波的传导加热，纯水或清洁用溶液被加热较短的时间，与加热器加热相比，可减少消耗功率。此外，微波在纯水或清洁用化学物质溶液中吸收，因此晶片不易被损坏。
通过下面的描述并参考相应的附图会对本发明有更清楚的了解，其中
图1为根据本发明的微波激发清洁及冲洗装置的第一实施例的部分截面透视图；图2为根据本发明的微波-激发清洗及冲洗装置的第二实施例的部分截面透视图；图3为描述图2的装置的改良结构的部分截面平面图；图4为用于解释本发明的清洁操作效果的接触孔内Fe离子的浓度特性的曲线图；图5为用于解释根据本发明的冲洗操作的效果的接触孔内的硫酸根离子的浓度特性的曲线图。
在图1中，其阐述了本发明的第一实施例，数码1代表具有一个供给管2a和排出管2b的由石英制成的容槽。从供给管2a向容槽中提供纯水或清洁用化学物质溶液。然后，在纯水或清洁用化学物质溶液达到了一预定水平时，纯水或清洁用化学物质溶液自动通过排出管2b从容槽1溢出到再发生装置(未示出)。因此，纯水或清洁用化学物质溶液被循环，而纯水或清洁用化学物质溶液的液面也被维持在一预定的水平。同样，在容槽1的边壁设置一个诸如磁控管的微波发生器，用于产生对容槽1内的纯水或清洁用化学物质溶液所施加的微波。在此情况下，微波被均匀的在容槽1内的纯水或清洁用化学物质溶液中传播。还有，微波频率从0.4GHz到25GHz，最好为2.45GHz，微波的功率在0.3KW到3KW的范围内。此外，为了屏蔽容槽1中的微波，配备有搅拌扇4的容槽1被包在屏蔽壳5内，而屏蔽壳5可被包含金属网格的屏蔽盖6所盖住。
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。在此情况下，由于容槽1中的纯水或清洁用化学物质溶液的液面被保持在一预定的水平，从而固定在基片支架8上的晶片9被完全浸入纯水或清洁用化学物质溶液中，致使晶片9绝不曝露在空气中。
下面阐述图1装置的清洁或冲洗操作的实例。
首先，在将在其上固定晶片9的基片支架8置于容槽1中之前，将磁控管3接通并对容槽1中的纯水或清洁用化学物质溶液辐射微波，从而纯水或清洁用化学物质溶液被提前加热。然后关闭磁控管3。
接着，打开屏蔽盖6，然后用自动运载工具(未示出)将放有晶片9的基片支架8置于容槽1中。在此情况下，晶片9被完全浸入容槽1中的纯水或清洁用化学物质溶液内。
然后，重新接通磁控管3并用微波辐射容槽1中的纯水或清洁用化学物质溶液。
最后，关闭磁控管3，并用自动运载工具将基片支架8连同晶片9从容槽1移走。
在图1的装置中，微波是与晶片9的表面平行地辐射，从而晶片9内的水可被均匀地激发。同样，可将另一个磁控管和另一个搅拌扇加到磁控管3和搅拌扇4对面的清洁容槽1的侧壁上，从而增强了微波的辐射效率。
在图2中，其阐述了本发明的第二个实施例，在图1的清洁容槽1和磁控管3之间设置波导管10。通常，在一洁净的屋中以串联方式设置多个微波激发清洁装置和湿处理装置以及类似的装置。在此情况下，如果选用了图2的结构，则通过一个单一的磁控管就可操作多个微波激发清洁和冲洗装置。
即使在图2的装置中，微波与晶片9的表面平行地辐射，从而晶片9内的纯水或清洁用化学物质溶液可被均匀地激发。同样，还可在磁控管3和搅拌扇4对面的清洁容槽1的侧壁上加上另一个磁控管和另一个搅拌扇，从而提高了微波的辐射效率。
在图3中，其描述了图2装置的一个改进结构，在图2的波导管10的较低部分设置一个旋转轴10a。因此，波导管10可相对于旋转轴10a旋转。因此，由于容槽1的壁对微波的反射，从而对于晶片9的微波方向可以为最优。
下面将参考图4来描述根据本发明的清洁操作的效果。
首先，准备25个晶片，每个都具有1μm厚的氧化硅形成的直径为0.1、0.2、0.5、1和2μm的接触孔，并将晶片用力浸到Fe溶液中，因而晶片被浸染上了浓度大约为1013原子/cm2的铁离子。
然后，将晶片浸入SPM溶液中，该溶液中氢硫酸与过氧化氢水溶液的比为4，并且该溶液还预先被微波加热到大约120℃。此后，对SPM溶液进行5分钟的微波辐射以便对晶片进行清洁操作。需注意的是，微波由功率为1KW的磁控管产生。
最后，通过传统的方法使用纯水来对晶片进行冲洗操作。其结果，晶片的杂物，即在接触孔内获得的铁离子的浓度如图4中的X所示。
另一方面，首先，准备25片晶片，每个晶片具有由1μm厚的氧化硅形成的直径为0.1、0.2、0.5、1和2μm的接触孔，并用力将晶片浸入到铁溶液中，从而晶片被掺杂上浓度大约为1013原子/cm2的铁离子。
然后，将晶片浸入SPM溶液中，该溶液中的氢硫酸与过氧化氢水溶液的比为4，且该SPM溶液被微波预先加热到大约120℃。然后，用加热器加热SPM溶液5分钟从而对晶片进行清洁操作。需注意的是，加热器的功率为1KW。
最后，通过传统的方法用纯水对晶片进行冲洗操作。其结果是，晶片的杂质，即所获得的接触孔内的铁离子的浓度如图4中的Y所示。
如图4中所示，与现有技术的(Y)相比，在晶片上的杂质被本发明(X)有效地去除了。尤其是，接触孔的直径越小，本发明去除杂物量与现有技术相比差别越大。这是因为，通过微波辐射加热的氢硫酸的粘滞性被认为比用加热器加热的氢硫酸的粘滞性要低。其结果，在本发明中，晶片上的SPM溶液的可沾性被强了，从而晶片的铁原子可被熔化并被去除掉。
下面参考图5对根据本发明的冲洗操作的效果进行描述。
首先，准备25片晶片，每个晶片都具有由1μm厚的氧化硅形成的直径为0.1、0.2、0.5、1和2μm的接触孔，并用力将晶片浸入铁溶液中，从而晶片被掺杂上浓度大约为1013原子/cm2的铁离子。然后，将晶片浸入氢硫酸与过氧化氢水溶液的比为4并被预先用微波加热到大约120℃的SPM溶液中。此后，用微波辐射SPM溶液五分钟以执行对晶片的清洁操作。需注意的是，用功率为1KW的磁控管产生微波。
将清洁过的晶片浸入用微波加热到90℃到100℃温度的纯水中。接着，用微波辐射纯水5分钟来执行对晶片的冲洗操作。其结果，可获得如图5中用X表示的接触孔内的残留硫酸根离子。在此情况下，需注意的是，用功率为1KW的磁控管来产生微波。
同样，将清洁过的晶片浸入用加热器加热到90℃到100℃的纯水中。然后，用加热器加热纯水五分钟来对晶片进行冲洗操作。其结果，可获得如图5中用Y1表示的接触孔内的残留硫酸根离子。在此情况下，加热器的功率为1KW。
此外，将清洁过的晶片浸入纯水中5分钟，该纯水事先用微波辐射同时其与Pb或Pt接触剂接触。其结果，可获得如图5中用Y2所示的残留在接触孔内的硫酸根离子。
如图5中所示，与现有技术的(Y1和Y2)相比，本发明的(X)使晶片上残留的硫酸根离子被有效地去除了。尤其是，接触孔的直径越小，本发明的去除的残留硫酸根离子的量与现有技术相比的差别越大。这是因为用微波辐射的纯水的粘滞度被认为比用加热器加热的纯水的粘滞度低。其结果，在本发明中，晶片上的纯水的可沾性被增强，从而可去除晶片的硫酸根离子。
如上所述，根据本发明，可有效地去除诸如有机粒子、无机粒子及金属粒子。
权利要求
1.一种微波激发冲洗装置，其特征在于包含一个容槽(1)；用于向所述容槽提供纯水和从所述容槽排出纯水的装置(2a，2b)；及用于产生微波并用所述微波辐射所述容槽内的纯水的微波振荡器(3)。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于还包含设置在所述容槽与所述微波振荡器之间的波导管(10)。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于还包含用于旋转所述波导管的装置(10a)。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于还包含一个设在所述容槽中用于在所述容槽中均匀传播所述微波的搅拌扇(4)。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于微波的频率大约为0.4到25GH2。
6.一种微波激发清洁装置，其特征在于包含容槽(1)；用于向所述容槽提供清洁用化学物质溶液和从所述容槽排出清洁用化学物质溶液的装置(2a，ab)；及用于产生微波并用所述微波辐射所述容槽中的清洁用化学物质溶液的微波振荡器。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于还包含一个设置在所述容槽与所述微波振荡器之间的波导管(10)。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于还包含用于旋转所述波导管的装置(10a)。
9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于还包含在所述容槽内设置的在所述清洁容槽内用于均匀传播所述微波的搅抖扇(4)。
10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于微波的频率大约为0.4到25GHZ。
11.一种用于冲洗容槽内物质的方法，其特征在于包含如下步骤向所述容槽提供纯水；将所述物品浸在所述纯水中；及当所述物品浸在所述纯水中时用微波辐射所述纯水。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于还包含在所述物品被浸入所述纯水中之前用微波辐射所述纯水。
13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于所述物品为并列设置的晶片，且微波的辐射方向相对于所述晶片成一预定角度。
14.根据权利要求11所述的方法，其特征在于所述物品为并列设置的晶片，且微波的辐射方向与所述晶片的表面平行。
15.根据权利要求11所述的方法，其特征在于微波的频率大约为0.4到25GHz。
16.一种用于清洁容槽中物品的方法，其特征在于包含如下步骤向所述容槽提供清洁用化学物质溶液；将所述物品浸入所述清洁用化学物质溶液中；及当所述物品被浸入所述清洁用化学物质溶液时用微波辐射所述清洁用化学物质溶液。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于还包含在将所述物品浸入所述清洁用化学物质溶液前用微波辐射所述清洁用化学物质溶液的步骤。
18.根据权利要求16所述的方法，其特征在于所述物品为并列设置的晶片，且微波的辐射方向相对于所述晶片成一预定角度。
19.根据权利要求16所述的方法，其特征在于所述物品为并列设置的晶片，且微波的辐射方向平行于所述晶片的表面。
20.根据权利要求16所述的方法，其特征在于微波的频率大约为0.4到25GHz。
全文摘要
一种微波激发清洁及冲洗装置,其包含一个具有用于向槽提供纯水或清洁用化学物质溶液的供给管(2a)和用于从槽排出纯水或清洁用化学物质溶液的排出管(2b)的槽(1),及用于产生微波并用微波辐射槽内的纯水或清洁用化学物质溶液的微波振荡器(3)。
文档编号H01L21/00GK1183322SQ97120140
公开日1998年6月3日 申请日期1997年11月10日 优先权日1996年11月8日
发明者青木秀充 申请人:日本电气株式会社