[發(fā)明專利]基板清洗方法及清洗裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201880088255.4
• 申請(qǐng)日: 2018-02-07
• 公開（公告）號(hào): CN111656486A
• 公開（公告）日: 2020-09-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王暉;王希;陳福平;張曉燕;陳福發(fā)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 盛美半導(dǎo)體設(shè)備(上海)股份有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/02
• 分類號(hào): H01L21/02
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 陸嘉

本發(fā)明揭示了一種基板清洗方法，包括步驟：將基板放置在基板保持裝置上；對(duì)基板實(shí)施少氣泡或無氣泡的預(yù)濕潤(rùn)工藝；實(shí)施超聲波或兆聲波清洗工藝清洗基板。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及清洗基板的方法及裝置。更具體地說，涉及聲能應(yīng)用于基板清洗之前的預(yù)處理工藝，以避免基板清洗過程中氣泡破壞性內(nèi)爆，從而更有效地去除基板上圖形結(jié)構(gòu)中的微粒。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體器件是在半導(dǎo)體基板上制造，使用許多不同的處理步驟來創(chuàng)建晶體管和互連元件。近年來，晶體管由二維發(fā)展到三維，如finFET晶體管和3D NAND存儲(chǔ)器。為了將晶體管終端與半導(dǎo)體基板電連接，導(dǎo)電(如金屬)溝槽、通孔等作為半導(dǎo)體器件的一部分在介電材料中形成。溝槽和通孔可以在晶體管之間、內(nèi)部電路以及外部電路傳遞電信號(hào)和能量。

為了在半導(dǎo)體基板上形成finFET晶體管和互連元件，半導(dǎo)體基板需要經(jīng)過多個(gè)步驟，如掩膜、刻蝕和沉積來形成所需的電子線路。尤其，多層掩膜和等離子體刻蝕步驟可以在半導(dǎo)體基板的電介質(zhì)層形成finFET、3D NAND閃存單元和/或凹陷區(qū)域的圖形作為晶體管的fin和/或互連元件的溝槽和通孔。為了去除刻蝕或光刻膠灰化過程中在fin結(jié)構(gòu)和/或溝槽和通孔中產(chǎn)生的顆粒和污染物，需要進(jìn)行濕法清洗。特別是，當(dāng)器件制造節(jié)點(diǎn)延伸至16或14nm以及更小時(shí)，fin和/或溝槽和通孔的側(cè)壁損失是維護(hù)臨界尺寸的關(guān)鍵。為了減少或消除側(cè)壁損失，使用溫和的或稀釋的化學(xué)液，有時(shí)只使用去離子水是很重要的。然而，稀釋的化學(xué)液或去離子水通常不能有效去除fin結(jié)構(gòu)、3D NAND孔和/或溝槽和通孔內(nèi)的顆粒。因此，為了有效去除這些顆粒，需要使用例如超聲波或兆聲波等機(jī)械力。超聲波或兆聲波會(huì)產(chǎn)生氣穴振蕩為基板結(jié)構(gòu)提供機(jī)械力。猛烈的氣穴振蕩例如不穩(wěn)定的氣穴振蕩或微噴射將損傷這些圖形結(jié)構(gòu)。維持穩(wěn)定或可控的氣穴振蕩是控制機(jī)械力損傷限度并有效去除微粒的關(guān)鍵參數(shù)。

圖1A和圖1B描述了在基板1010清洗過程中，不穩(wěn)定的氣穴振蕩損壞基板1010上的圖形結(jié)構(gòu)1030。不穩(wěn)定的氣穴振蕩可由用于清洗基板1010的聲能產(chǎn)生。如圖1A和圖1B所示，由氣泡1050內(nèi)爆引起的微噴射發(fā)生在圖形結(jié)構(gòu)1030頂部的上方并且很猛烈(可達(dá)到幾千大氣壓和幾千攝氏度)，這可破壞基板1010上的圖形結(jié)構(gòu)1030，特別是當(dāng)特征尺寸t縮小到70nm或更小時(shí)。

通過控制清洗過程中的氣泡的氣穴振蕩克服了由氣泡內(nèi)爆引起的微噴射導(dǎo)致的基板圖形結(jié)構(gòu)損壞。可以在整個(gè)基板上實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定或可控的氣穴振蕩，以避免圖形結(jié)構(gòu)的損壞，這已在2015年5月20日提交的專利申請(qǐng)?zhí)枮镻CT/CN2015/079342中公開。

在某些情況下，即使用于清洗基板的超聲波或兆聲波的功率強(qiáng)度降低到非常低的水平(幾乎沒有顆粒去除率)，基板上的圖形結(jié)構(gòu)的損壞仍會(huì)發(fā)生。損壞的數(shù)量很少(100以下)。然而，通常情況下，在超聲波或兆聲波輔助清洗過程中，氣泡的數(shù)量有數(shù)萬個(gè)。基板上圖形結(jié)構(gòu)的損壞數(shù)量與氣泡的數(shù)量不匹配。這種現(xiàn)象的機(jī)理尚未可知。

參考圖2A所示，在超聲波或兆聲波輔助清洗基板的過程中，有一種現(xiàn)象是，盡管用于清洗基板2010的超聲波或兆聲波的功率強(qiáng)度降低到非常低的水平(幾乎沒有顆粒去除率)，但基板2010上的圖形結(jié)構(gòu)2030的損壞仍然發(fā)生。此外，通常是圖形結(jié)構(gòu)2030的單壁受到損壞。圖2A給出了兩個(gè)例子。一個(gè)例子是，圖形結(jié)構(gòu)2030的單壁朝一側(cè)剝落，另一個(gè)例子是，圖形結(jié)構(gòu)2030的單壁的一部分被去除。盡管圖2A僅給出了兩個(gè)例子，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，其他類似的損壞可能會(huì)發(fā)生。是什么導(dǎo)致了這些損壞的發(fā)生？