[发明专利]晶圆清洗设备及其方法

说明书

技术领域

本发明是有关于一种形成半导体结构的设备及其制造方法，特别是有关于一种可防止晶圆的清洗制程中液态的硫酸铵残留结晶，而造成位于晶圆上的集成电路短路或产生开口的晶圆清洗设备及其方法。

背景技术

随着电子产品的发展，半导体技术已经普遍运用来制造记忆体、中央处理器、液晶显示器、发光二极管、激光二极管以及元件或晶片组。为了达到高积集度和高速度的目标，半导体集成电路的特征尺寸仍在持续缩小中，目前已有许多材料与技术被发展出来，用以达到上述积集度和速度的目标，并克服随之而来的制程阻碍。另外，制程时间(cycle time)也很重要，不仅因为制程时间关系着产品的产量，同时也因为它会增加制造成本。

传统上，晶圆在经过蚀刻或掺杂植入(implantation)制程后，会进行清洗制程，一般称之为卡羅製程(Caro’s Process)。其中清洗制程是在包括有数个提供不同化学物质(例如次硫酸/过氧化氢混合[Sulfericacid/Hydrogen Peroxide Mixture；SPM]溶液、氨水/过氧化氢混合溶液[Ammonia/Hydrogen Peroxide Mixture；APM]以及去离子水或以上的任意组合)的槽体的湿式清洗台设备(wet bench apparatus)中进行。湿式清洗台可在同一制程之中同时处理数批晶圆，但是湿式工作台设备制程的制程时间很长。为了缩短湿式清洗台制程的制程时间，目前已经采用单一清洗制程，来取代传统的湿式清洗台清洗制程。

请参阅图1A和图1B所示，是绘示一种使用现有习知的单一晶圆清洗槽进行晶圆清洗制程的结构剖面图，图1A是一种现有习知单一晶圆清洗槽的结构剖面图。该清洗槽100包含槽壁110。基台120设置于清洗槽100之中。基台120包括用来承载晶圆150的工作平台125。侧壁130，一般称之为化学品杯(chemical cup)，是设置于清洗槽100中，并且围绕基台120，用来阻挡化学品由晶圆150或化学品喷洒器140所喷出的化学品。化学品喷洒器140包括一个设置于清洗槽100中，用来将化学品喷洒于晶圆150上的喷嘴145。喷嘴145是一奈米喷雾喷嘴，通过喷嘴145所提供的化学品是呈现为雾状或蒸汽状。虽然清洗制程是在清洗槽100之中进行，但是当进行晶圆150的清洗制程时，并没有其他包裹物或遮蔽物，而可以将基台120与位于清洗槽100中，侧壁130和槽壁110之间的空间实质地隔离开，或将基台120实质地密封起来。通常这样的清洗制程称之为半开放(Semi-open)制程。

请再参阅1A所示，在Caro’s Process(清洗制程)中，次硫酸/过氧化氢混合溶液160是藉由喷嘴145喷洒到晶圆150之上，藉以清洁晶圆150。如以上所述，次硫酸/过氧化氢混合溶液160是以雾状或蒸汽的形式飘入进清洗槽100。在次硫酸/过氧化氢混合溶液清洗过程之中或在此步骤之后，该次硫酸/过氧化氢混合溶液的残余物160a会粘附于槽壁110、侧壁130及/或喷洒器140之上。

另外，请参阅图1B所示，氨水/过氧化氢混合溶液170也是藉由喷嘴145喷洒到晶圆150之上，藉以清洁晶圆150。该氨水/过氧化氢混合溶液170也是以雾状或蒸汽的形式飘入进清洗槽100中，并且该氨水/过氧化氢混合溶液170的残余物170a也会粘附于槽壁110、侧壁130及/或喷洒器140之上。其中有些次硫酸/过氧化氢混合溶液的残余物160a会与氨水/过氧化氢混合溶液170的残余物170a相混合而产生硫酸铵(NH₄SO₄)残留物180。一开始混合时，硫酸铵残留物180是由水溶液所组成。经过十小时左右，液态的硫酸铵残留物180会因为溶液中的水分蒸发而结晶，形成固态的硫酸铵残留物180的结晶。当晶圆150在进行传输及/或正在制程之中，硫酸铵残留物180的结晶可能会从槽壁110、侧壁130及/或喷洒器140上剥落，并落在晶圆150之上。而落在晶圆150上的硫酸铵残留物180结晶，可能会造成位于晶圆150上的集成电路短路或产生开口。

由此可见，上述现有的清洁基材的设备及其方法在产品结构、方法与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决上述存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品及方法又没有适切的结构及方法能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此迫切需要提供一种新的晶圆清洗设备及其方法，以改善上述晶圆清洗制程所发生的问题，则成为当前业界极需改进的目标及当前重要研发课题之一。