清洗方法及清洗机台

摘要

一种清洗方法，包括，配制包含清洗溶液和氧化溶液的混合溶液；利用所述混合溶液对运行于清洗机台中的所述基底执行清洗操作，所述混合溶液的配置过程是利用所述清洗机台在所述基底的运行过程中完成的，且配制所述混合溶液时放出热量。可增强清洗效果且不增加设备的能量消耗。本发明还提供了一种清洗机台，可增强清洗效果且不增加能量消耗。

权利要求

1.一种清洗方法，包括，配制包含清洗溶液和氧化溶液的混合溶液；利用所述混合溶液对运行于清洗机台中的基底执行清洗操作，其特征在于：所述混合溶液的配置过程是利用所述清洗机台在所述基底的运行过程中完成的，且配制所述混合溶液时放出热量；所述清洗溶液包含硫酸和双氧水，所述氧化溶液包含臭氧的水溶液；

所述清洗机台包括：承载台、液体管路和混合装置，流经所述液体管路的清洗溶液和氧化溶液清洗位于所述承载台上的所述基底；所述液体管路包括至少两个入口和至少一个出口，所述清洗溶液和氧化溶液经由不同入口进入所述液体管路；所述出口与所述混合装置连通。

2.一种清洗机台，包括，承载台和液体管路，流经所述液体管路的清洗溶液和氧化溶液清洗位于所述承载台上的基底；其特征在于：所述液体管路包括至少两个入口和至少一个出口，所述清洗溶液和氧化溶液经由不同入口进入所述液体管路；所述清洗机台还包括混合装置，所述出口与所述混合装置连通；所述清洗溶液包含硫酸和双氧水，所述氧化溶液包含臭氧的水溶液。

3.根据权利要求2所述的清洗机台，其特征在于：所述清洗机台还包括氧化气体发生装置和气体管路，所述气体管路的一端与所述发生装置连通，所述气体管路的另一端与所述液体管路或混合装置连通；生成的氧化气体经由所述气体管路溶入所述清洗溶液及/或水溶液。

4.根据权利要求3所述的清洗机台，其特征在于：所述氧化气体发生装置为臭氧发生器。

说明书

清洗方法及清洗机台

技术领域

[0001] 本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种清洗方法及清洗机台。

背景技术

[0002] 半导体制程中，为在位于晶片上的膜层内形成确定图形，需对所述膜层执行图形化操作，图形化所述膜层的步骤包括：在所述膜层上形成抗蚀剂层；对所述抗蚀剂层执行曝光、显影操作，形成图形化的抗蚀剂层；以所述图形化的抗蚀剂层为掩模，刻蚀所述膜层。图形化所述膜层后，需去除所述抗蚀剂层，以进行后续操作。

[0003] 当前，可采用干法(如氧气灰化法)工艺去除所述抗蚀剂层；为优化所述抗蚀剂层的去除效果，通常采用干法与湿法(清洗)混合的工艺去除所述抗蚀剂层，即，先利用干法工艺去除绝大部分抗蚀剂层，再利用湿法工艺清洗经历干法工艺后的在制品。

[0004] 清洗作为半导体制程中的基本工艺，被广泛应用于半导体制造过程的各个阶段。随着临界尺寸的逐渐缩小，采用湿法工艺去除所述抗蚀剂层成为行业发展的趋势。通常，可采用槽式清洗(wet trench)或单片清洗(single wafer clean)工艺执行所述清洗操作。由于清洗效果优异、清洗操作持续时间短，当前，通常采用单片清洗工艺执行所述清洗操作。
业界一直致力于优化清洗效果的尝试，如2006年10月4日公布的公开号为“CN 1842896A”的中国专利申请中提供的一种清洗方法，公开了利用SPM(硫酸和双氧水的混合溶液)及SC1(氨水和双氧水的混合溶液)溶液顺序或同时清洗半导体基底表面的金属粒子及抗蚀剂层的方法。

[0005] 实践中，如图1所示，应用上述方法执行所述清洗操作的步骤包括：配制包含清洗溶液和氧化溶液的混合溶液；利用配制的所述混合溶液对运行于清洗机台中的所述基底执行清洗操作。

[0006] 然而，实际生产发现，对于经历离子注入操作的抗蚀剂层，在经历离子注入操作后，应用上述方法去除所述抗蚀剂层时，清洗效果不佳；虽然，提高温度有助于增强清洗效果；但是，将清洗温度提高至150摄氏度时执行上述清洗操作，效果仍然不佳；此外，单纯通过增加温度而增强清洗效果，需增加设备的能量消耗；因此，如何利用现有的能量消耗增强清洗效果成为本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

[0007] 本发明提供了一种清洗方法，可增强清洗效果且不增加设备的能量消耗；本发明提供了一种清洗机台，可增强清洗效果且不增加能量消耗。

[0008] 本发明提供的一种清洗方法，包括，配制包含清洗溶液和氧化溶液的混合溶液；利用所述混合溶液对运行于清洗机台中的所述基底执行清洗操作，所述混合溶液的配置过程是利用所述清洗机台在所述基底的运行过程中完成的，且配制所述混合溶液时放出热量。

[0009] 可选地，所述清洗溶液包含硫酸或氨水；可选地，所述清洗溶液包含硫酸和双氧水；可选地，所述清洗溶液包含氨水和双氧水；可选地，所述氧化溶液包含双氧水或臭氧的水溶液中的一种或其组合。

[0010] 一种清洗机台，包括，承载台和液体管路，流经所述液体管路的清洗溶液和氧化溶液清洗位于所述承载台上的基底；所述液体管路包括至少两个入口和至少一个出口，所述清洗溶液和氧化溶液经由不同入口进入所述液体管路。

[0011] 可选地，所述清洗机台还包括混合装置，所述出口与所述混合装置连通；可选地，所述清洗机台还包括氧化气体发生装置和气体管路，所述气体管路的一端与所述发生装置连通，所述气体管路的另一端与所述液体管路或混合装置连通；可选地，生成的氧化气体经由所述气体管路溶入所述清洗溶液及/或水溶液；可选地，所述氧化气体发生装置为臭氧发生器。

[0012] 与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：

[0013] 上述技术方案提供的清洗方法，通过采用现场调配的方式通入混合溶液，以利用调配混合溶液时放出的热量，增加所述混合溶液的温度，使在不增加能量耗用的前提下增强清洗效果成为可能；

[0014] 上述技术方案提供的清洗方法的可选方式，在通入混合溶液时，通过采用臭氧的水溶液替代双氧水，由于所述臭氧可利用臭氧发生器连续地提供，减少了易耗品双氧水的投入量，可进一步降低生产成本；

[0015] 上述技术方案提供的清洗机台，通过使所述清洗溶液和氧化溶液经由不同入口进入所述液体管路，可采用现场调配的方式通入混合溶液，以利用调配混合溶液时放出的热量，增加所述混合溶液的温度，使在不增加能量耗用的前提下增强清洗效果成为可能；

[0016] 上述技术方案提供的清洗机台的可选方式，通过引入溶液混合装置，可使现场调配的混合溶液混合均匀，可使调配后的混合溶液与调好后才引入的混合溶液之间的区别只在于温度的变化，可使在不增加能量耗用的前提下进一步增强清洗效果成为可能；

[0017] 上述技术方案提供的清洗机台的可选方式，通过引入臭氧发生器，可利用臭氧发生器连续地提供臭氧以形成氧化溶液，进而与酸性/碱性清洗溶液形成混合溶液，可减少易耗品双氧水的投入量，进一步降低生产成本。

附图说明

[0018] 图1为说明现有技术中清洗方法的示意图；

[0019] 图2为说明本发明实施例的清洗方法的示意图；

[0020] 图3为说明本发明实施例的混合溶液温度与清洗溶液占其质量比的函数关系图；

[0021] 图4为说明本发明清洗机台第一实施例的结构示意图；

[0022] 图5为说明本发明清洗机台第二实施例的结构示意图；

[0023] 图6为说明本发明清洗机台第三实施例的结构示意图。

具体实施方式

[0024] 尽管下面将参照附图对本发明进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应当理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列的描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛教导，而并不作为对本发明的限制。

[0025] 为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会使本发明由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开发中，必须做出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关系统或有关商业的限制，由一个实施例改变为另一个实施例。另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的，但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。

[0026] 在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下列说明和权利要求书本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

[0027] 通常，实践中，清洗基底之前，需预先配制包含清洗溶液和氧化溶液的混合溶液；继而，利用配制的所述混合溶液对运行于清洗机台中的所述基底执行清洗操作。

[0028] 但是，实际生产发现，对于经历离子注入操作的抗蚀剂层，在经历离子注入操作后，应用上述方法去除所述抗蚀剂层时，清洗效果不佳；虽然，提高温度有助于增强清洗效果；但是，将清洗温度提高至150摄氏度时执行上述清洗操作，效果仍然不佳；此外，单纯通过增加温度而增强清洗效果，需增加设备的能量消耗；因此，如何利用现有的能量消耗增强清洗效果成为本发明解决的主要问题。

[0029] 本发明的发明人分析后认为，若以增加温度而增强清洗效果作为基本点，则解决问题的关键在于如何在不增加设备的能量消耗的前提下增加所述混合溶液的温度。

[0030] 本发明的发明人经历分析与实践后认为，若通过选取清洗溶液和氧化溶液，使其在配制所述混合溶液时放出热量，如果能利用此放出的热量增加所述混合溶液的温度，则可使增加所述混合溶液的温度时不增加设备的能量消耗。

[0031] 由此，如图2所示，本发明的发明人提供了一种清洗方法，包括，配制包含清洗溶液和氧化溶液的混合溶液；利用所述混合溶液对运行于清洗机台中的所述基底执行清洗操作，特别地，所述混合溶液的配置过程是利用所述清洗机台在所述基底的运行过程中完成的，且配制所述混合溶液时放出热量。即，采用现场调配的方式通入混合溶液，以利用调配混合溶液时放出的热量，增加混合溶液的温度，可在不增加能量耗用的前提下增强清洗效果。

[0032] 其中，所述清洗溶液可包含硫酸或硫酸和双氧水(SPM)；或者，所述清洗溶液包含氨水或氨水和双氧水(SC1)。所述氧化溶液可包含双氧水或臭氧的水溶液中的一种或其组合。

[0033] 本发明的发明人进行了试验以验证上述方法的可行性。作为示例，如图3所示，所述清洗溶液和所述氧化溶液的初始温度为150摄氏度时，若所述清洗溶液选为硫酸和双氧水、所述氧化溶液选为臭氧的水溶液形成混合溶液，随着所述清洗溶液占所述混合溶液的比例的增加，所述混合溶液的温度由150摄氏度逐渐增加到接近190摄氏度后又逐渐降低。即，通过调节所述清洗溶液占所述混合溶液的比例(具体地，如调节所述清洗溶液和所述氧化溶液的流速以及控制所述混合装置)，可使所述混合溶液在较高温区(如170～190摄氏度)时混合均匀，之后，清洗位于所述承载台上的基底。此时，与传统机台相比，所述混合溶液的温度较初始温度增加了超过20摄氏度，利于在不增加能量耗用的前提下增强清洗效果。

[0034] 具体地，所述清洗溶液选为硫酸和双氧水时、所述氧化溶液选为臭氧的水溶液时，所述臭氧的流速范围为3～10升/分钟(L/min)，如5L/min、8L/min；所述臭氧的水溶液与硫酸的配比范围为1∶20～1∶4，如1∶10、1∶6；所述清洗溶液的流速范围为1.3～2升/分钟(L/min)，如1.5L/min、1.8L/min。

[0035] 所述硫酸、双氧水可采用任何市场有售的产品。所述臭氧的水溶液利用向去离子水中溶入臭氧后获得。所述臭氧可利用臭氧发生器连续地提供。

[0036] 在通入混合溶液时，通过采用臭氧的水溶液替代双氧水，由于所述臭氧可利用臭氧发生器连续地提供，减少了易耗品双氧水的投入量，可进一步降低生产成本。

[0037] 如图4所示，本发明还提供了一种清洗机台，作为第一实施例，所述清洗机台包括，承载台10和液体管路20，流经所述液体管路20的清洗溶液和氧化溶液清洗位于所述承载台10上的基底22；所述液体管路20包括至少两个入口21和至少一个出口23，所述清洗溶液和氧化溶液经由不同入口21进入所述液体管路20。

[0038] 通过使所述清洗溶液和氧化溶液经由不同入口进入所述液体管路，可采用现场调配的方式通入混合溶液，以利用调配混合溶液时放出的热量，增加所述混合溶液的温度，使在不增加能量耗用的前提下增强清洗效果成为可能。

[0039] 如图5所示，本发明还提供了一种清洗机台，作为第二实施例，所述清洗机台包括，承载台10和液体管路20，流经所述液体管路20的清洗溶液和氧化溶液清洗位于所述承载台10上的基底22；所述液体管路20包括至少两个入口21和至少一个出口23，所述清洗溶液和氧化溶液经由不同入口21进入所述液体管路20；所述清洗机台还包括混合装置30，所述出口23与所述混合装置30连通。

[0040] 所述混合装置30包括混合腔和混合机构，所述清洗溶液和氧化溶液经由不同的入口21进入所述混合腔，进入所述混合腔的所述清洗溶液和氧化溶液经由所述混合机构进行混合操作，形成混合溶液。

[0041] 通过调节所述清洗溶液和所述氧化溶液的流速以及控制所述混合装置，可使所述混合溶液在较高温区(如170～190摄氏度)时混合均匀后，清洗位于所述承载台上的基底。

[0042] 具体地，所述清洗溶液选为硫酸和双氧水时、所述氧化溶液选为臭氧的水溶液时，所述臭氧的流速范围为3～10升/分钟(L/min)，如5L/min、8L/min；所述臭氧的水溶液与硫酸的配比范围为1∶20～1∶4，如1∶10、1∶6；所述清洗溶液的流速范围为1.3～2升/分钟(L/min)，如1.5L/min、1.8L/min。

[0043] 通过引入溶液混合装置，可使现场调配的混合溶液混合均匀，可使调配后的混合溶液与调好后才引入的混合溶液之间的区别只在于温度的变化，可在不增加能量耗用的前提下增强清洗效果。

[0044] 如图6所示，作为本发明提供的清洗机台的第三实施例，所述清洗机台包括，承载台10和液体管路20，流经所述液体管路20的清洗溶液和氧化溶液清洗位于所述承载台10上的基底22；所述液体管路20包括至少两个入口21和至少一个出口23，所述清洗溶液和氧化溶液经由不同入口21进入所述液体管路20；所述清洗机台还包括混合装置30，所述出口23与所述混合装置30连通；所述清洗机台还包括氧化气体发生装置50和气体管路40，所述气体管路40的一端与所述发生装置50连通，所述气体管路40的另一端与所述液体管路20或混合装置30连通；生成的氧化气体经由所述气体管路40溶入所述清洗溶液及/或水溶液。

[0045] 其中，所述清洗溶液包含硫酸或硫酸和双氧水；或者，所述清洗溶液包含氨水或氨水和双氧水。所述氧化溶液包含双氧水或臭氧的水溶液中的一种或其组合。所述氧化溶液包含臭氧的水溶液时，所述臭氧的水溶液利用向去离子水中溶入臭氧后获得；此时，所述水溶液经由上述氧化溶液流经的液体管路进入所述混合装置；所述臭氧经由所述气体管路与所述液体管路或混合装置连通。

[0046] 所述氧化气体发生装置为臭氧发生器。所述硫酸、双氧水可采用任何市场有售的产品。所述臭氧可利用臭氧发生器连续地提供。通过引入臭氧发生器，可利用臭氧发生器连续地提供臭氧以形成氧化溶液，进而与酸性/碱性清洗溶液形成混合溶液，可减少易耗品双氧水的投入量，进一步降低生产成本。

[0047] 通过调节所述清洗溶液和所述氧化溶液的流速以及控制所述混合装置，可使所述混合溶液在较高温区(如170～190摄氏度)时混合均匀后，清洗位于所述承载台上的基底。

[0048] 具体地，所述清洗溶液选为硫酸和双氧水时、所述氧化溶液选为臭氧的水溶液时，所述臭氧的流速范围为3～10升/分钟(L/min)，如5L/min、8L/min；所述臭氧的水溶液与硫酸的配比范围为1∶20～1∶4，如1∶10、1∶6；所述清洗溶液的流速范围为1.3～2升/分钟(L/min)，如1.5L/min、1.8L/min。

[0049] 需强调的是，未加说明的步骤均可采用传统的方法获得，且具体的工艺参数根据产品要求及工艺条件确定。

[0050] 尽管通过在此的实施例描述说明了本发明，和尽管已经足够详细地描述了实施例，申请人不希望以任何方式将权利要求书的范围限制在这种细节上。对于本领域技术人员来说另外的优势和改进是显而易见的。因此，在较宽范围的本发明不限于表示和描述的特定细节、表达的设备和方法和说明性例子。因此，可以偏离这些细节而不脱离申请人总的发明概念的精神和范围。