之间的差异所产生的毛细压力 被消除了。消除毛细压力防止了在进行湿式清洁工艺（操作810)之后经常发生的高深宽 比特征的弯曲和黏附。
[0104] 在操作850,然后由湿式机械手将基板从溶剂交换腔室传送到超临界流体腔室。 选择性地，在操作860,可W在超临界流体腔室中进行加压净化气体工艺。可W将净化气体 (例如纯氮气或氣气）提供到可被加压的超临界流体腔室。超临界流体腔室可W被加压到 约llOOpsi和约2000psi之间。
[0105] 在操作870,形成了包含如先前上述相同类型的化学品或化学混合物的超临界流 体，并将所述超临界流体引入超临界流体腔室，W在超临界冲洗工艺中清洁和冲洗掉残留 在基板的表面上的颗粒和残余物。假使已经进行了选择性的操作860,则当提供超临界流体 到超临界流体腔室时，可W将可能存在超临界流体腔室中的净化气体排出。在此实施例中， 在净化气体工艺和超临界冲洗工艺之间，可W在超临界流体腔室中实现无关紧要的压力变 化。在操作860和操作870之间在超临界流体腔室中保持大致上相同的压力可W防止颗粒 在超临界流体腔室中形成。如此一来，可W将在选择性的操作860中的超临界流体腔室压 力选择为匹配在操作870中保持腔室内的超临界流体所需的压力。
[0106] 在一个实施例中，可W使用C〇2来形成操作870期间所使用的超临界流体。在另一 个实施例中，可W使用CsHs来形成超临界流体。超临界C02或C可W在超临界流体腔室中 形成，或者可W在超临界流体腔室外部形成然后再引入超临界流体腔室。在一个实施例中， 在约40°C和约95己的超临界C〇2是在超临界流体腔室外部形成，然后被引入超临界流体腔 室，W便保持超临界Ch的超临界流体性质。在一个实施例中，在约100°C和约62化si(43 己）的超临界C3H8是在超临界流体腔室外部形成，然后被引入超临界流体腔室，W便保持超 临界CsH,的超临界流体性质。在一个实施例中，超临界流体在被引入超临界腔室的整个过 程中保持是超临界流体。在另一个实施例中，超临界流体在引入过程的部分路径上或仅在 引入过程末端是超临界流体。
[0107] 假使在置换工艺中使用的化学品或化学混合物是液体，则可W使用相转变工艺来 将化学品或化学混合物转化成超临界流体。在一个实施例中，用W置换有机极性溶剂的 90%或更浓的液体IPA可W被在约5°C至8°C和约50己的液体二氧化碳取代。上述约5°C 至8°C和约50己的液体二氧化碳可W在超临界流体腔室中被加热到约40°C和约95己。超 临界相的结果是，由于液-气和液-固表面张力之间的差异所产生的毛细压力被消除了。消 除毛细压力防止了高深宽比特征的弯曲和黏附。还构思的是，可W使用CsH,来将化学品或 化学混合物转化为超临界流体。
[0108] 超临界流体表现出介于气体和液体之间的中间性质，并且由于类气体的运输行 为，超临界流体通常具有良好地穿透复杂纳米几何形状的能力，而且由于一般与液体相关 联的优异质传能力，超临界流体在颗粒和残余物去除上是有效的。超临界冲洗工艺可 几种方式进行，其中有两种方式可从器件特征去除污染物。第一种污染物去除方式牵设到 超临界流体由机械作用而物理性地从器件特征去除污染物，所述机械作用例如超临界流体 和污染物之间的物理相互作用。超临界流体渗透器件结构中的空间（高深宽比结构、过孔、 空隙、孔洞等），并提供从器件结构冲洗掉污染物的流体流动，所述污染物例如溶剂、残余物 及颗粒。由流动的流体产生的机械或物理作用获益于超临界流体表现出的类液体质传性 能。
[0109] 去除污染物的另一种方式是通过使用含有超临界流体的非污染物来形成浓度梯 度。存在于基板表面上方的处理空间中的超临界流体具有比存在于器件结构中的超临界流 体更低的污染物浓度。在一个实施例中，允许纯的超临界C〇2或C停滞在或甚至流过基板 表面上方的空间。已知流体有存在热力学平衡的渴望，故靠近器件结构、含有污染物的超临 界流体会扩散到基板上方的区域，从而减少了存在于器件结构中的污染物浓度。还有可能 的是，两种污染物去除方式可W同时作用，例如通过使用扩散质传处理和物理性相互作用， W从器件结构去除污染物。在两种污染物去除方式所述方式的组合中，污染物可W被有效 地从器件结构中去除。
[0110] 接着，对基板进行超临界干燥工艺。可W控制所述处理，W确保化学品或化学混合 物从超临界到气态的相转移不通过液相区。图6图示C〇2的相变化。所述工艺确保超临界流 体（虚线W外的区域）改变为气态而不通过分离液相和气相的线。在超临界干燥工艺中从 高深宽比的沟槽排出的流体表现出可W忽略的表面张力，从而导致线黏附的减少或消除。 在一个实施例中，在约40°C和约95己的超临界C〇2在约40°C进行等温减压，直到压力下降 到约21己。在另一个实施例中，在约100°C和约62化si(43己）的超临界CsHs在约100°C进行等温减压，直至压力下降到约20己。残留在超临界流体腔室中的气体被从腔室排出。 从腔室排出的气体携带着从高深宽比的沟槽和基板的其它表面取出的颗粒和残余物。
[0111] 在步骤880,通过湿式机械手将基板从超临界流体腔室传送到后处理腔室。在步骤 890,通过使基板暴露于用于最终处理的低功率等离子体来对基板进行后处理，W完成干燥 处理。在一个实施例中，可约75W的RF功率及13. 56MHz的频率将RF氧（〇2)等离子 体施加于基板持续约10秒钟。基板的后处理释放了由在先前的清洁工艺中使用的化学品 或化学混合物产生的局部杂质所引起的轻微或暂时性黏附（或有的话）。后处理若在超临 界干燥工艺之后立即实施会是最有效的。在另一个实施例中，可W使用偏压等离子体来去 除残留在基板上的有机污染物。还认为在基板的表面上沉积或形成纯化层可W减低存在于 基板表面上的高深宽比特征之间发生黏附的可能性。
[0112] 在替代的实施例中，步骤890可W包含通过使基板暴露于一或多种电磁能波长而 对基板进行后处理，所述电磁能例如紫外扣V)光。在一个实例中，可W基于存在于基板上 的材料来选择UV处理。可W使基板暴露于UV光持续一时间量，所述时间量适W释放由在 先前的清洁工艺中使用的化学品或化学混合物产生的局部杂质所引起的任何残余的轻微 或暂时性黏附（若有的话）。在一个实施例中，可W使基板暴露于具有约50nm和约500nm 之间的波长的UV光，例如约150皿和约350皿之间，例如约172皿和约300皿之间。与上 述的等离子体处理类似，UV处理若在超临界干燥工艺之后立即实施可能是最有效的。在另 一个实施例中，步骤890可W包含等离子体和UV处理的组合，W对基板进行后处理，并去除 基板上可能存在的任何残余黏附或有机污染物。
[0113] 前述的发明提供了一种在超临界清洁和干燥工艺过程中增加基板产量的设备。利 用转盘构造和多个机械手提高了处理设备的效率，该应可减少基板的超临界清洁和干燥的 成本。此外，利用相互组合的置换、相变、超临界冲洗和干燥W及等离子体后处理在湿式清 洁之后提供了线黏附的消除，尤其是对于具有高深宽比沟槽的基板而言。
[0114] 虽然前述针对本发明的实施例，但在不偏离本发明的基本范围下，亦可设计出本 发明的其它与进一步的实施例，而且本发明的范围由W下的权利要求书所决定。
【主权项】
1. 一种清洁基板的方法，所述方法包含以下步骤： 使基板暴露于溶剂，以去除位于所述基板的表面上的一数量的残余清洁溶液，其中所 述基板上形成有高深宽比的特征； 在使基板暴露于所述溶剂之后，使所述基板暴露于超临界流体，以去除位于所述基板 的所述表面上的溶剂；以及 在使基板暴露于所述超临界流体之后，使所述基板暴露于等离子体。2. 如权利要求1所述的方法，其中所述残余清洁溶液包含去离子水。3. 如权利要求1所述的方法，其中所述溶剂包含非极性溶剂。4. 如权利要求3所述的方法，其中所述溶剂选自于由丙酮、异丙醇、乙醇及甲醇所组成 的群组。5. 如权利要求1所述的方法，其中所述溶剂包含极性溶剂。6. 如权利要求1所述的方法，其中使所述基板暴露于所述超临界流体的步骤进一步包 含以下步骤： 使气体转变到超临界态，以形成所述超临界流体； 使所述超临界流体流过所述基板的表面；以及 使所述超临界流体转变到气态。7. 如权利要求6所述的方法，其中所述气体包含CO2。8. 如权利要求6所述的方法，其中使所述超临界流体流过所述基板的所述表面的步骤 包含以下步骤：以一流率输送超临界CO2，所述流率能够从所述基板的所述表面去除颗粒和 残余物。9. 如权利要求6所述的方法，其中所述气体包含C3H8。10. 如权利要求6所述的方法，其中使所述超临界流体转变到所述气态的步骤进一步 包含以下步骤：等温减压包含超临界CO2的所述超临界流体。11. 如权利要求1所述的方法，其中使所述基板暴露于等离子体的步骤包含以下步骤： 使所述基板暴露于包含氧的等离子体。12. 如权利要求1所述的方法，其中所述清洁基板的方法进一步包含以下步骤： 在湿式清洁腔室中使所述基板的所述表面暴露于所述残余清洁溶液，及其中： 所述使基板暴露于溶剂的步骤包含以下步骤：在溶剂交换腔室中使所述基板的所述表 面暴露于两种或多种溶剂， 所述使所述基板暴露于超临界流体的步骤包含以下步骤：在超临界流体腔室中使所述 基板的所述表面暴露于所述超临界流体并去除位于所述基板的所述表面上的溶剂， 所述使所述基板暴露于等离子体的步骤包含以下步骤：在等离子体腔室中使所述基板 的所述表面暴露于所述等离子体；以及 在所述湿式清洁腔室、溶剂交换腔室、超临界流体腔室及等离子体腔室之间通过传送 腔室依序传送所述基板。13. 如权利要求12所述的方法，其中所述湿式清洁腔室、溶剂交换腔室、超临界流体腔 室及等离子体腔室耦接至所述传送腔室。14. 一种基板处理设备，包含： 湿式清洁腔室，耦接至传送腔室，包含： 基板支撑件；及 处理区，所述处理区被耦接至清洁溶液输送设备，所述清洁溶液输送设备适以提供清 洁溶液至基板的表面，所述基板位于所述基板支撑件上； 耦接至所述传送腔室的溶剂交换处理腔室，包含： 基板支撑件；及 耦接至液体溶剂输送设备的腔室入口，所述液体溶剂输送设备适以提供液体溶剂至基 板的表面，所述基板位于所述基板支撑件上； 耦接至所述传送腔室的超临界流体腔室，包含： 腔室主体，限定出处理空间； 基板支撑件，位于所述处理空间中； 加热元件，热耦接至所述腔室主体； 端口，贯穿所述腔室主体，并适以接收流体；及 泵，适以加压所述处理空间；及 耦接至所述传送腔室的等离子体腔室，包含： 基板支撑件， 喷'头， 等离子体腔室端口，被耦接至来源，所述来源适以输送卤素、氟碳化合物或氧气通过所 述等离子体腔室端口；以及 RF电源，被耦接至所述等离子体腔室，并适以在所述等离子体腔室的处理区中形成等 离子体， 其中所述传送腔室中设有第一机械手，而且所述第一机械手适以在所述湿式清洁腔 室、所述溶剂交换处理腔室、所述超临界流体腔室及所述等离子体腔室之间传送一或多个 基板。15. -种清洁基板的方法，所述方法包含以下步骤： 使基板暴露于溶剂，以去除位于所述基板的表面上的一数量的残余清洁溶液，其中所 述基板上形成有高深宽比的特征； 在使所述基板暴露于所述溶剂之后，使所述基板的所述表面暴露于超临界流体；以及 在使所述基板的所述表面暴露于所述超临界流体之后，使所述基板的所述表面暴露于 电磁能量。
【专利摘要】本发明的实施例大体而言涉及一种清洁基板的方法及一种基板处理设备，所述基板处理设备设以进行所述清洁基板的方法。更具体地说，本发明的实施例涉及一种以减少或消除半导体器件特征之间的线黏附负面效应的方式清洁基板的方法。本发明的其它实施例涉及一种基板处理设备，所述基板处理设备允许以减少或消除形成在基板上的半导体器件特征之间的线黏附的方式清洁基板。
【IPC分类】H01L21/302
【公开号】CN104919574
【申请号】CN201380057383
【发明人】史蒂文·韦尔韦贝克, 汉文·陈, 罗曼·古科
【申请人】应用材料公司
【公开日】2015年9月16日
【申请日】2013年11月21日
【公告号】US20140144462, WO2014081966A1