[发明专利]一种利用控制气体浓度的处理液湿法处理电子元件的方法

说明书

本申请要求于1998年2月27日申请的美国临时申请60／076175的优先权，这里全文引用该文献。

发明领域

本发明涉及制造包括例如用于集成电路的半导体晶片等电子元件前身的电子元件中的湿法处理方法。具体说，本发明涉及利用控制其中的气体浓度(即量)的一种或多种处理液湿法处理电子元件的方法。

背景技术

在一般包括例如半导体晶片、平板及其它电子元件前身等电子元件的集成电路的制造中，广泛地使用湿法处理方法。湿法处理方法例如可应用于制备电子元件前身，用于例如氧化、扩散、离子注入、外延生长、化学汽相淀积、及半球形硅晶粒生长或它们的组合等工艺步骤。

一般说，电子元件设置于槽或容器中，与一系列活性化学处理流体和漂洗流体接触。这些处理流体可应用于电子元件的腐蚀、光刻胶剥离、预扩散清洗和其它清洗步骤，但不限于这些步骤。参见已转让给共同受让人的美国专利4，577，650、4，740，249、4，738，272、4，856，544、4，633，893、4，778，532、4，917，123和EPO0233184，及Burkman等人在Handbook of Semiconductor Wafer Cleaning Technology(Werner Kern编辑，Noyes Publication Parkridge出版，New Jersey 1993)中第111-151页的“Wet Chemical Processes Aqueous Cleaning Processes”，这里全文引用这些公开。

在一般的湿法处理过程中，在例如单个容器(例如，相对于环境敞开或封闭的)或湿式操作台(具有多个开口槽的系统)等设备中处理电子元件。电子元件暴露于活性化学处理流体，以便例如去除(例如清洗)电子元件上的沾污或腐蚀其表面上的某些部分。完成了该化学处理步骤后，化学试剂附着于电子元件的一表面或几个表面上。在用下一种活性化学处理流体处理这些电子元件之前，要选择性地去除电子元件表面上所附着的化学试剂，以便这些化学试剂残留物不沾污下一化学处理步骤。通常，利用例如去离子(DI)水等漂洗液去除所附着的化学试剂。

完成了化学处理步骤后，一般要使电子元件干燥。电子元件的干燥可以用不同的方法进行，目的是确保工件上不存在干燥处理后的残留或干燥处理期间产生的沾污。干燥的方法包括蒸发、旋转-漂洗-干燥器中的离心力、直接置换^TM干燥、晶片的蒸汽或化学干燥方法，包括例如美国专利4，778，532或4，911，761中公开的方法和设备。

对于有效湿法处理方法来说，重点要考虑的是工艺处理的电子元件的超净问题(即，具有最少颗粒沾污和最少化学试剂残留)。于是，人们的努力方向已集中在开发能够减少电子元件上的颗粒沾污和化学试剂残留的湿法处理方法。

人们已采用了不同频率的声能来加强电子元件上颗粒的去除效果。例如，半导体晶片清洗技术补充了超声能或兆声能。超声能一般定义为频率高于人能够听到的声波作用。这些频率约为18kHz和更高。利用超声能清洗电子元件一般在约20kHz到约200kHz、更好在约40kHz-104kHz的频率下进行。另一已用于清洗电子元件的声能范围为约600kHz-约2MHZ。这种“高频”超声范围一般称作“兆声能”。与这里所用的一样，“超声能”是指低于约600kHz-约2MHz的兆声能范围的声能，尽管述语“超声能”一般是指人能够听到的频率之上的任何频率的声波作用。

一般说，包括兆声能的超声能通过由压电材料构成的换能器传递，在加机械应力时，所说压电材料被极化，在被极化时，所说压电材料发生机械形变。交替的正负极化造成了相同频率下材料厚度的交替变化，并在处理室内产生超声波。参见Gale等人在Precision CleaningVol．II，No．4，April 1994的Experimental Study of Ultrasonic andMegasonic Particle Removal(Gale Article)。

相信声能的清洗能力是由于气蚀和声流的不同组合的缘故。声流是一种声波作用引起的液体流。这种诱发的液体流可以增强电子元件表面颗粒的去除作用。气蚀是经受了压力变化的液体中气体或蒸汽气泡的形成和气泡崩解。气蚀期间，高强度的声波在液体中产生压力波动，导致了气泡的形成。压力的波动还会引起已形成的气泡的崩解。在气泡崩解时，它们会释放能量，来移动和分散颗粒。