[發明專利]清洗襯底的方法和裝置

有效

• 申請號: 201680089376.1
• 申請日: 2016-09-19
• 公開（公告）號: CN109789450B
• 公開（公告）日: 2023-01-03
• 發明（設計）人: 王暉;王希;陳福平;陳福發;王堅;張曉燕;金一諾;賈照偉;王俊;李學軍
• 申請（專利權）人: 盛美半導體設備(上海)股份有限公司
• 主分類號: B08B3/12
• 分類號: B08B3/12
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 陸嘉

本發明公開了一種使用超/兆聲波裝置(1003,3003,16062,17072)有效清洗襯底(20010)上的通孔(20034)、槽(20036)或凹進區域的方法，包括：將液體(1032)噴射到襯底(20010)和超/兆聲波裝置(1003,3003,16062,17072)之間的間隙中；設置超/兆聲波電源的頻率為f₁，功率為P₁以驅動超/兆聲波裝置(1003,3003,16062,17072)；在氣泡總體積和襯底(20010)上的通孔(20034)、槽(20036)或凹進區域的體積的比值增大到第一設定值后，設置超/兆聲波電源的頻率為f₂，功率為P₂以驅動超/兆聲波裝置(1003,3003,16062,17072)；在氣泡總體積和襯底(20010)上的通孔(20034)、槽(20036)或凹進區域的體積的比值減小到第二設定值后，再次設置超/兆聲波電源的頻率為f₁，功率為P₁；重復以上步驟直到襯底(20010)洗凈。

技術領域

本發明涉及清洗襯底的方法和裝置，尤其涉及控制在清洗過程中超聲波/兆聲波裝置產生的氣穴振蕩以在整片襯底上獲得穩定或可控的氣穴振蕩，有效去除具有高深寬比的通孔、槽或凹進區域內的微粒。

背景技術

半導體器件是在半導體襯底上經過一系列不同的加工步驟形成晶體管和互連線。近來，晶體管的建立由兩維發展到三維，例如鰭型場效應晶體管和3D NAND存儲器。為了使晶體管終端能和半導體襯底電連接在一起，需要在半導體襯底的介質材料上做出導電的(例如金屬)槽、孔及其他類似的結構作為器件的一部分。槽和孔可以在晶體管之間、內部電路以及外部電路傳遞電信號和能量。

為了在半導體襯底上形成鰭型場效應晶體管和互連結構，半導體襯底需要經過多個步驟，例如掩膜、刻蝕和沉積來形成所需的電子線路。特別是，多層掩膜和等離子體刻蝕步驟可以在半導體襯底的電介質層形成鰭型場效應晶體管，3D NAND閃存單元和/或凹陷區域的圖案作為晶體管的鰭和/或互連結構的槽和通孔。為了去除刻蝕或光刻膠灰化過程中在鰭結構和/或槽和通孔中產生的顆粒和污染，必須進行濕法清洗。特別是，當器件制造節點不斷接近或小于14或16nm，鰭和/或槽和通孔的側壁損失是維護臨界尺寸的關鍵。為了減少或消除側壁損失，應用溫和的，稀釋的化學試劑，或有時只用去離子水非常重要。然而，稀釋的化學試劑或去離子水通常不能有效去除鰭結構，3D NAND孔和/或槽和通孔內的微粒，因此，需要使用機械力來有效去除這些微粒，例如超聲波/兆聲波。超聲波/兆聲波會產生氣穴振蕩來為襯底結構提供機械力，猛烈的氣穴振蕩例如不穩定的氣穴振蕩或微噴射會損傷這些圖案化結構。維持穩定或可控的氣穴振蕩是控制機械力損傷限度并有效去除微粒的關鍵參數。在3D NAND孔結構中，不穩定的氣穴振蕩可能不會損壞孔結構，但是，孔內氣泡飽和會停止或降低清洗效果。

在美國專利No.4,326,553中提到可以運用兆聲波能量和噴嘴結合來清洗半導體襯底。流體被加壓，兆聲波能量通過兆聲波傳感器施加到流體上。特定形狀的噴嘴噴射出帶狀的液體，在襯底表面上以兆聲波頻率振動。

在美國專利No.6,039,059中提到一個能量源振動一根細長的探針將聲波能量傳遞到流體中。在一個例子中，流體噴射到襯底正反兩面，而將一根探針置于靠近襯底上表面的位置。在另一個例子中，將一根短的探針末端置于靠近襯底表面的位置，在襯底旋轉過程中，探針在襯底表面移動。

在美國專利No.6,843,257 B2中提到一個能量源使得一根桿繞平行于襯底表面的軸振動。桿的表面被刻蝕成曲線樹枝狀，如螺旋形的凹槽。

為了有效去除具有高深寬比的通孔、槽或凹進區域內的微粒，需要一種好的方法來控制在清洗過程中超聲波/兆聲波裝置產生的氣穴振蕩以在整片襯底上獲得穩定或可控的氣穴振蕩。

發明內容