[发明专利]处理流体中半导体晶片的方法和装置

说明书

本发明涉及半导体制造。本发明特别地涉及一种改进的方法，这种改进的方法用于在晶片制造的湿法腐蚀清洗步骤处理中从晶片上去除有机材料。本发明还包括一种装置，它用于在半导体制造处理中所进行的以流体对晶片的处理。

本发明进一步涉及一方法，该方法用于在湿法处理之后对物件如半导体晶片的表面进行溶剂干燥。本发明也涉及用于实行该方法的装置。

在半导体晶片制造中几个方法步骤都要求以流体接触晶片。这样的方法步骤的例子包括腐蚀，去光刻胶，及预扩散清洗。通常在这些步骤中使用的化学剂由于它们可能含有强酸、碱，或挥发性溶剂而相当危险。

通常用于以方法处理的流体接触半导体晶片的装置由一系列槽或洗涤槽构成，半导体晶片的盒式装载架被浸渍在这些槽中。这样的现有湿法处理装置提出了几个困难。

首先，从槽到槽转移晶片可以导致污染，这个污染对制造处理中产生的细微电路是完全有害的。第二，所使用的危险化学剂及去离子水必须定期用新的溶液来更换，在去离子水的场合通常是用瓶注，化学剂配给系统或从建筑设备中将新的溶液引入槽中。化学剂一般由化学剂工厂制造并运输至半导体制造工厂。因而化学剂制造者所用的水质，运输及贮藏化学剂所用的容器及化学剂的操作都限制了化学剂的纯度。

此外，随着化学剂的老化，它们被来自空气及晶片的杂质所污染。在流体更新前最后一槽晶片的处理可能不像在新溶剂中晶片的第一槽处理那么有效。非均匀处理是半导体制造中的主要关注焦点。半导体制造的一些流体接触步骤包括从晶片表面去除有机材料及杂质。例如，在集成电路制造中，习惯于将光刻胶涂层烘烤到硅晶片上作为制造处理的部分。这个光刻胶涂层或有机材料在处理之后必须除去。

一般地，是由掺有过氧化氢或是臭氧之一作为氧化剂的硫酸溶液来进行湿法光刻胶剥落方法处理。美国专利第4,899,767号及4,917,123号涉及此方法处理，并发布于CFM技术。然而，在半导体制造中用硫酸及氧化剂从晶片上去光刻胶是有许多不利之处的。首先，当使用过氧化氢作氧化剂时去光刻胶反应的副产品是水，它稀释了槽液的浓度并由此降低了其去光刻胶的能力。第二，这个处理是在一高温下操作的，一般在80℃到150℃之间，典型在约130℃以上，这就要求必须使用特殊的耐热材料及元件以便容纳、循环并过滤溶液，而且要求一附加能量来进行清除处理。第三，溶液对操作及清除都是危险的，对制造，运输及贮存是昂贵的。

此外，由于溶解在处理所用液和不溶解在液中的杂质的结垢现象，溶液必须周期性更换。典型地，用于更换化学剂的间隔是约每八小时一次。由于化学剂对排泄管道有不利影响，在清除前溶液必须冷却至小于约90℃。因而，去光刻胶处理的使用要求用附加的槽来容纳热的溶液或在更换化学剂期间关闭处理站，减少了晶片生产量并增加了厂主的费用。

最后，在为去除光刻胶而使用硫酸溶液之后，由于残余硫酸盐可能在处理期间在晶片上结晶，从而导致处理缺陷，必须将晶片在热的去离子水中漂洗。

另一个被经常用于去除有机和金属表面污染的方法处理是“RCA清洁”处理，它使用氢氧化铵，过氧化氢的第一溶液及晶片以及盐酸，过氧化氢的第二溶液及晶片。这些RCA清洗溶液典型地是在分离的槽中被混合。晶片首先经受由氢氧化铵溶液的清洗，然后转移至洗涤槽，之后放到含有盐酸清洗溶液的槽中，然后放到最后的洗涤槽。这个处理，就像硫酸处理，具有使用强化学剂的缺点。此外，在从槽到槽的转移中晶片暴露于空气，允许了污染。最后，过氧化氢的使用可能使晶片受来自在高pH值的氢氧化铵溶液中沉积的铝的铝污染。这个铝污染在盐酸溶液中没有完全被去除。

为了改进用于以流体处理半导体晶片的方法处理和装置，已采取了各种方法。这些要改进现有方法的打算一般包括在装置中的改变或是在方法所用化学剂中的改变。

一种去除在流体处理处理中晶片污染问题的方法在美国专利第4,778,532号4,795,497号，及4,917,123号中被披露。这些专利描述了一种封闭全流方法及装置，这个方法允许方法所用流体依次且连续流过晶片，不需要在工艺处理步骤之间操作晶片的操作人移动。然而，这些专利仍然告之的是使用危险化学剂来进行晶片的流体处理及清洗。此外，由于所有处理的次序是在同一容器中以浓缩溶液来进行，用于被封闭装置的设备在晶片生产量上受到限制。