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DE69523208T2 - Verfahren zur Reinigung von Halbleiterscheiben mittels verflüssigter Gase - Google Patents

Verfahren zur Reinigung von Halbleiterscheiben mittels verflüssigter Gase

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DE69523208T2
DE69523208T2 DE69523208T DE69523208T DE69523208T2 DE 69523208 T2 DE69523208 T2 DE 69523208T2 DE 69523208 T DE69523208 T DE 69523208T DE 69523208 T DE69523208 T DE 69523208T DE 69523208 T2 DE69523208 T2 DE 69523208T2
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cleaning
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change
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Ajit P. Paranjpe
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Texas Instruments Inc
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Texas Instruments Inc
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Description

    TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
  • Diese Erfindung betrifft im allgemeinen das Gebiet der Halbleiterverarbeitung und insbesondere ein verbessertes Verfahren zum Reinigen von Halbleitersubstraten unter Verwendung von verflüssigten Gasen.
    • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Das Reinigen der Oberfläche von Halbleitersubstraten ist ein kritischer Schritt beim Herstellungsprozeß von integrierten Schaltkreisen. Die Oberflächenreinigung beseitigt Partikel sowie Spurenverunreinigungen der Oberflächen, wie etwa durch organische und metallische Fremdstoffe. Diese Reinigungstechniken basierten herkömmlich nahezu vollständig auf chemischen Reagenzien, die die Oberflächenverunreinigungen und Partikel selektiv entfernen, ohne die Waferoberfläche anzugreifen oder chemisch zu verändern. Da die zulässigen Konzentrationen von Verunreinigungen mit der wachsenden Integrationsdichte der Vorrichtungen abnehmen, werden diese herkömmlich "nassen" Reinigungstechniken zunehmend durch "trockene" Reinigungstechniken ersetzt, die für die Reinigung ein Medium in der Dampfphase verwenden. Naßreinigungstechniken leiden ferner unter der Einschränkung, daß flüssige Reinigungsstoffe die komplizierten Topologien nicht durchdringen können, die mit den kleinen Geometrien verbunden sind, die in modernen integrierten Schaltkreisen vorkommen. Die Trockenreinigungstechniken besitzen außerdem einen Vorteil dahingehend, daß sie mit dem Konzept der Verarbeitung integrierter Einzelwafer kompatibel sind, das die Notwendigkeit unterstreicht, den Wafer während des Fertigungsablaufs von einer unkontrollierten Umgebung zu isolieren. Im Unterschied dazu wird die Naßreinigung bei Umgebungsdruck in einer atmosphärischen Umgebung durchgeführt. In einer solchen Atmosphäre besteht eine größere Wahrscheinlichkeit der Verunreinigung der Waferoberfläche. Außerdem erfordert der chemische Abfall, der durch Naßreinigungsprozesse erzeugt wird, eine sorgfältige und teuere Abfallbehandlung.
  • Bei der Entwicklung von trockenen oder Dampfphasen-Reinigungstechniken, die beim Entfernen einiger Formen von Verunreinigungen wirkungsvoll sind, sind beträchtliche Fortschritte erzielt worden. Insbesondere sind Dampfphasen- Reinigungstechniken beim Entfernen von natürlichen Oxiden und organischen Fremdstoffen wirkungsvoll. Der Fortschritt beim Entfernen metallischer Verunreinigungen, wie etwa Nickel, Chrom, Eisen, Zink und typischer Partikel ist jedoch eher verhalten. Um diese Formen von Verunreinigungen zu entfernen, werden gewöhnlich Naßreinigungsschritte verwendet.
  • Herkömmliche Naßreinigungssysteme verwenden die megasonische Erregung in einem Lösungsmittelbad, der Abspülen und Schleudertrocknen folgt, um Partikel und Verunreinigungen von der Waferoberfläche zu entfernen. Wenn die Partikel und Verunreinigungen nicht verdampft werden können, ist die herkömmliche Dampfphasenbearbeitung nicht in der Lage, die Partikel und Verunreinigungen zu entfernen. Die Gasphasenchemie, die verwendet wird, um metallische Verunreinigungen zu entfernen, muß die Fremdstoffe für ein effektives Entfernen verdampfen. Halogengase sind beim Entfernen von Spurenmengen einiger metallischer Verunreinigungen wirkungsvoll. 02/03 kann einige organische Verunreinigungen entfernen und HF/Alkohole können natürliche Oxide entfernen.
  • In US-A-5.013.366 ist ein Prozeß zum Entfernen von zwei oder mehreren Verunreinigungen von einem Substrat in einem einzigen Prozeß offenbart. Das zu reinigende Substrat wird mit einem dichtphasigen Gas bei dessen kritischem Druck oder oberhalb dieses Drucks in Kontakt gebracht. Die Phase des dichtphasigen Gases wird dann zwischen dem flüssigen Zustand und dem superkritischen Zustand verschoben, indem die Temperatur des dichten Fluids in einer Reihe von Schritten zwischen Temperaturen oberhalb und unterhalb der kritischen Temperatur des dichten Fluids verändert wird. Nach Beendigung jedes Schritts beim Temperaturwechsel wird die Temperatur für eine vorgegebene Zeitdauer beibehalten, um einen Kontakt mit dem Substrat und den Verunreinigungen sowie das Entfernen der Verunreinigungen zu ermöglichen. Bei jedem Schritt des Temperaturwechsels besitzt das dichtphasige Gas eine unterschiedliche Kohäsivenergiedichte oder unterschiedliche Löslichkeitseigenschaften.
  • Der Artikel "Supercritical Fluids for Single Wafer Cleaning" von E. Bok u. a. in Solid State Technology, Bd. 35, Nr. 6, Juni 1992, S. 117 bis 120 beschreibt ein Waferreinigungssystem, das als Reinigungsfluid superkritisches CO&sub2; verwendet. Ein Wafer wird zwischen obere und untere Blöcke einer Reinigungskammer eingebracht. Der untere Block wird dann angehoben, bis die Kammer abgedichtet ist. CO&sub2;, das mit einem Druck von etwa 5,51 MPa beaufschlagt ist, wird dann durch mittig angebrachte Öffnungen zugeführt. Während des Reinigungszyklus wird das superkritische Fluid durch einen hydraulischen Mechanismus mit Impulsen beaufschlagt. Der Druck wird typischerweise zwischen 5,51 und 8,27 MPa bei einer Frequenz von 25 bis 50 Hz zyklisch geändert. Ein separater Ausstoßzyklus wird weniger häufig verwendet, d. h. alle eins bis drei Sekunden, um das Reinigungsfluid mit neuem Fluid aufzufrischen. Der Ausstoßzyklus wird bewirkt, indem der untere Kammerblock abgesenkt wird, so daß am äußeren Umfang der Reinigungskammer ein 2 um-Spalt zum atmosphärischen Druck geöffnet wird. Das die Verunreinigungen befördernde Fluid drängt dann durch die Durchlässe nach außen in das Absaugsystem. Die Abdichtung wird dann wieder geschlossen und neues Fluid wird durch die Einlaßventile eingelassen, die sich mittig angeordnet über und unter der Waferkammer befinden.
    • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Reinigen der Oberfläche eines Halbleitersubstrats geschaffen, das die Schritte von Anspruch 1 umfaßt.
  • Der Wafer kann bewegt werden, wobei das in flüssiger Phase vorhandene Reinigungsmittel mit der Oberfläche in Kontakt ist.
    • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
  • Ein vollständigeres Verständnis der Lehren der vorliegenden Erfindung kann durch Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung erreicht werden, in der:
  • Fig. 1 eine schematische Schnittdarstellung eines Halbleiterbearbeitungssystems ist.
    • GENAUE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • In Fig. 1 ist ein Halbleiterreinigungssystem dargestellt, das allgemein mit dem Bezugszeichen 10 angegeben ist. Das Reinigungssystem 10 umfaßt eine Reinigungskammer 12 und eine verriegelte Behandlungskammer 14 zur Waferbeschickung. Die Reinigungskammer 12 wird betrieben, um die Lehren der vorliegenden Erfindung zum Entfernen von Oberflächenverunreinigungen von der Oberfläche eines Halbleitersubstrats 16, das in Fig. 1 gezeigt ist, zu verwenden. Die verriegelte Behandlungseinrichtung 14 zur Waferbeschickung wird betrieben, um Substrate, wie etwa das Substrat 16, aus der Reinigungskammer 12 wieder zu entnehmen und sie zu weiteren Halbleiterprozessen zu leiten, ohne das Substrat 16 atmosphärischen Verunreinigungen auszusetzen. Der Druck in der Reinigungskammer wird teilweise durch eine Entleerungspumpe 18 gesteuert. In ähnlicher Weise wird der Druck in der verriegelten Behandlungskammer 14 zur Waferbeschickung durch eine Entleerungspumpe 20 gesteuert.
  • Das Halbleitersubstrat 16 wird in einem Waferfutter 18 gehalten. Das Waferfutter 18 ist über piezoelektrische Ultraschall-Erreger 22 und 24 mit einem Waferfuttermanipulator 20 gekoppelt. Die Erreger 22 und 24 sind mit einem megasonischen Erreger 26 elektrisch gekoppelt, der elektrische Signale an die Erreger 22 und 24 sendet, um zu bewirken, daß das Waferfutter 18 und das Halbleitersubstrat 16 megasonisch vibrieren, wenn die Erreger 22 und 24 durch den megasonischen Erreger 26 aktiviert werden. Der Waferfuttermanipulator 20 ist mit der Kammer 12 beweglich gekoppelt, so daß das Halbleitersubstrat 16 in vertikaler Richtung in die Badkammer 28 und aus dieser heraus bewegt werden kann. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der Waferfuttermanipulator 20 außerdem das Waferfutter 18 und das Substrat 16 während des Reinigungsprozesses schnell drehen. Das Waferfutter 18 und das Substrat 16 können außerdem in einer Ausführungsform temperaturgesteuert sein, indem eine im Waferfutter 18 eingebettete Heizeinrichtung verwendet wird.
  • Die Badkammer 28 ist über ein Steuerventil 32 mit einer Gasquelle 30 gekoppelt. Die Gasquelle 30 führt selektiv verflüssigtes Gas in die Reinigungskammer 28 ein. Das System 10 in Fig. 1 ist so dargestellt, daß es eine kleine Menge, mit dem Bezugszeichen 34 angegebenes verflüssigtes Gas enthält, das sich im Reinigungsbad 28 befindet. Die Phase des Reinigungsmittels 34 wird teilweise durch den Druck in der Reinigungskammer 12 gesteuert, der durch die Pumpe 18 und den Förderdruck der Gasquelle 30 gesteuert wird. Die Phase des Reinigungsmittels 34 wird außerdem durch die Steuerung der Temperatur der Bachkammer 28 und des Reinigungsmittels 34 gesteuert. Ein Heizelement 36 ist in der Basis der Reinigungskammer 28 angeordnet, wie gezeigt ist. Das Heizelement 36 ist mit einer Steuereinheit 38 der Heizeinrichtung elektrisch gekoppelt. Die Temperatur der Reinigungsbadkammer 28 wird ferner durch das Zirkulieren eines Kühlmittels in einem Kühlmittelkanal 40 gesteuert. Der Kühlmittelkanal 40 ist durch Kühlmittelleitungen 42 und 44 mit einer Kühlmittelsteuereinheit 46 gekoppelt. Die Kühlmittelsteuerung 46 bewirkt, daß Kühlmittel, wie etwa flüssiger Stickstoff, durch die Basis des Reinigungsbads 28 zirkuliert, um die Temperatur des Reinigungsmittels 34 schnell zu vermindern.
  • Das Reinigungsbad 28 ist über zusätzliche piezoelektrische Ultraschall- Erreger 48 und 50 mit der Kammer 12 gekoppelt. Die Erreger 48 und 50 sind mit dem megasonischen Erreger 26 elektronisch gekoppelt und funktionieren in einer ähnlichen Weise wie die Erreger 32, um das Reinigungsbad 28 megasonisch zu bewegen und gleichzeitig das im Bad befindliche Reinigungsmittel 34 megasonisch zu erregen.
  • Wie hier beschrieben wird, arbeitet das System 10, um die Oberfläche des Substrats 16 zu reinigen, wobei das Reinigungsmittel 34 in der flüssigen Phase ist. Während der Oberflächenreinigung wird die Verunreinigung auf dem Substrat 16 im Reinigungsmittel 34 gelöst oder suspendiert. Das Reinigungsmittel 34 wird anschließend durch Schnellverdampfung in die Dampfphase überführt, um die Verunreinigungen, die in dem Reinigungsmittel gelöst oder suspendiert sind, zu entfernen. Diese Schnellverdampfung wird bewirkt, indem der Druck unter Verwendung der Pumpe 18 schnell abgesenkt wird, wenn das Reinigungsmittel 34 unter Verwendung der Absaugpumpe 52, die mit dem Innenraum des Reinigungsbads 28 in direkter Verbindung steht, entfernt wird. Dieser Reinigungszyklus kann wiederholt werden, um eine vollständige Entfernung von Verunreinigungen sicherzustellen. Bei mehreren Zyklen kann die Kammer 12 zwischen den Zyklen nicht vollständig entleert werden. Die Restgase füllen dann die feinen Merkmale in der Topographie des Substrats 16 aus. Diese Restgase kondensieren in diesen feinen Merkmalen während des nächsten Zyklus, wenn die neue Beschickung mit verflüssigtem Gas eingeführt wird. Dies stellt sicher, daß das Reinigungsmittel 34 mit der gesamten Oberfläche des Substrats 16 in engem Kontakt ist. Bei der herkömmlichen Naßreinigungspraxis verhindern Oberflächenspannungskräfte, daß das Reinigungsmittel 34 in die feinen Merkmale auf dem Substrat 6 eintritt. Dadurch wird eine wirksame Entfernung von Verunreinigungen aus dem Inneren der feinen Merkmale auf dem Substrat 16 verhindert.
  • Im Betrieb wird ein Reinigungsmittel von der Gasquelle 30 über das Ventil 32 in das Reinigungsbad 28 eingeführt. Das Reinigungsmittel wird gewöhnlich in der flüssigen Phase eingeführt und der Druck in der Reinigungskammer 12 wird auf einem geeigneten Druck gehalten, um das Reinigungsmittel 34 in der flüssigen Phase zu halten. Alternativ können die Gase in der gasförmigen Phase eingeführt werden und der Druck in der Kammer 12 sowie die Temperatur von Kammerbad 28, Waferfutter 18 und Substrat 16 werden so eingestellt, daß die Gase zur flüssigen Phase kondensieren, um das Reinigungsmittel 34 zu bilden. Ein enger Kontakt zwischen dem Reinigungsmittel 34 und dem Substrat 16 ist selbst für den ersten Reinigungszyklus sichergestellt. Das Halbleitersubstrat 16 wird in das flüssige Reinigungsmittel 34 abgesenkt.
  • Die Trennfläche zwischen dem Halbleitersubstrat 16 und dem Reinigungsmittel 34 wird anschließend unter Verwendung mehrerer Verfahren bewegt. Das Waferfutter 18 und das Reinigungsbad 28 werden unter Verwendung der zuvor beschriebenen piezoelektrischen Ultraschall-Erreger 22, 24, 48 und 50 bewegt. Außerdem kann die Waferfutterhalteeinrichtung 20 in schnelle Rotation versetzt werden, um das Halbleitersubstrat 16 im flüssigen Reinigungsmittel 34 zu drehen. Das schnelle Bewegen des Reinigungsmittels und des Halbleitersubstrats 16 wird die Bildung von Gas bewirken, wenn Temperatur und Druck nahe an den Phasenübergangsbedingungen zwischen der flüssigen Phase und der Dampfphase für das bestimmte Reinigungsmittel sind. Das Reinigungsmittel 34 kann nahe am Phasenübergang gehalten werden, indem die Temperatur des Reinigungsmittels 34 und der Druck in der Reinigungskammer 12 eingestellt werden. Das Bewegen bewirkt, daß sich eine kleine Menge Gas bildet, das dann in die feine Topographie eintritt, die der Oberfläche des Halbleitersubstrats 16 zugehörig ist. Nach Beendigung der Bewegung kehrt das Gas in die flüssige Phase zurück.
  • Auf diese Weise werden die Vorteile, die den Trockenreinigungstechniken zugehörig sind, die Reinigungsmittel in der Dampfphase verwenden, mit den Vorteilen der Naßreinigungstechniken kombiniert. Das Reinigungsmittel in der Dampfphase kann in die komplizierte Topographie der Oberfläche des Halbleitersubstrats eindringen und dann in die flüssige Phase zurückkehren, um Partikel und Verunreinigungen zu entfernen. Die Absaugpumpe 52 und die Pumpe 18 werden dann verwendet, um den Druck schnell abzusenken, so daß das Reinigungsmittel 34 schnell verdampft und die Partikel und Verunreinigungen von der Oberfläche des Substrats 16 zwangsläufig ausgestoßen werden. Das Schnellverdampfen bewirkt, daß die Partikel von der Oberfläche so ausgestoßen werden, daß sie nicht wieder auf der Oberfläche des Substrats 16 abgelagert werden.
  • Alternativ können die Steuerung 38 der Heizeinrichtung, das Heizelement 36, die Kühlmittelsteuerung 46, der Kühlmittelkanal 40 und die Heizelemente im Waferfutter 18 verwendet werden, um die Temperatur des Substrats 16 schnell zu ändern, um eine ähnliche abwechselnde Kondensation des Reinigungsmittels und das Schnellverdampfen des Reinigungsmittels zu bewirken. Ferner kann die kombinierte Verwendung der zyklischen Temperatur- und Druckänderung ein noch schnelleres und vollständigeres Schnellverdampfen des Reinigungsmittels 34 von der Oberfläche des Substrats 16 bewirken.
  • Gemäß einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das Reinigungsmittel 34 in der flüssigen Phase eingeführt. Die Pumpe 18 und das Heizelement 36 werden dann verwendet, um in der Reinigungskammer 12 den Druck zu senken bzw. die Temperatur zu erhöhen, um zu bewirken, daß das Reinigungsmittel kurzzeitig in die Dampfphase wechselt. Dieser Prozeß ermöglicht, daß das Reinigungsmittel in die komplizierte Topographie der Oberfläche des Halbleitersubstrats 16 eindringt. Nach einer kurzen Zeitperiode wird der Druck in der Kammer 12 wieder erhöht und die Kühlmittelsteuerung 36 und der Kühlmittelkanal 40 werden verwendet, um das Reinigungsmittel in die flüssige Phase zurückzuführen. In der flüssigen Phase kann das Reinigungsmittel 34 bewegt werden, wie zuvor beschrieben wurde. Der Reinigungszyklus wird durch das Schnellverdampfen des Reinigungsmittels 34 unter Verwendung der zuvor beschriebenen Verfahren beendet.
  • Es sollte selbstverständlich sein, daß die Menge des Reinigungsmittels 34, das in Fig. 1 gezeigt ist, in Relation zu den Abmessungen des Substrats 16 verringert werden muß. Es wird tatsächlich eine sehr kleine Menge des Reinigungsmittels benötigt, um die Reinigungsoperation der vorliegenden Erfindung auszuführen. Es ist lediglich ein dünner Flüssigkeitsfilm erforderlich, um Partikelverunreinigungen von der Oberfläche des Halbleitersubstrats zu entfernen. Das Schnellverdampfen der Reinigungsmittels 34 wird stark verbessert, wenn lediglich eine kleine Menge des Reinigungsmittels verwendet wird.
  • Das System kann eine Vielzahl von Reinigungsmitteln 34 verwenden, die durch die Gasquelle 30 geliefert werden. Zum Beispiel kann für das Entfernen von Partikelmaterial verflüssigtes Argon oder Stickstoff verwendet werden. Das Entfernen von Partikeln durch megasonisches Bewegen oder über eine Sprühreinigung unter Verwendung einer Flüssigkeit ist hauptsächlich von der Oberflächenspannung der Flüssigkeit, davon, ob die Moleküle der Flüssigkeit polar oder nichtpolar sind, und vom pH-Wert der Flüssigkeit abhängig. Typischerweise ist der Wirkungsgrad der Partikelentfernung besser bei Flüssigkeiten mit geringer Oberflächenspannung und bei nichtpolaren oder alkalischen Flüssigkeiten. Flüssigkeiten mit geringer Oberflächenspannung benetzen die Partikel und dieses Benetzen hebt die Partikel von der Oberfläche ab, wodurch die Adhäsion zwischen dem Partikel und der Oberfläche vermindert wird. Die Oberflächenspannung sinkt bei steigender Temperatur und ist am Siedepunkt null. Deswegen sind verflüssigte Gase beim Entfernen von Partikeln wirkungsvoller als herkömmliche flüssige Mittel, insbesondere dann, wenn das megasonische Bewegen bei Temperaturen ausgeführt wird, die sich dem Siedepunkt nähern. Deswegen sind verflüssigte Gase beim Entfernen von Partikeln wirkungsvoller als herkömmliche Mittel, insbesondere dann, wenn das megasonische Bewegen bei Temperaturen ausgeführt wird, die sich dem Siedepunkt nähern. Außerdem können die Bedingungen der Zwei-Phasen-Strömung (flüssig/gasförmig), die das Sieden begleiten, auf die Waferoberfläche eine zusätzliche Energie übertragen, die Partikel ablöst. Außerdem tragen thermophoretische Kräfte zum Entfernen von Partikeln bei. Mehrere nichtpolare (z. B. N&sub2;, O&sub2;, CO&sub2;) oder alkalische (z. B. NHg) verflüssigte Gase sind für das Entfernen von Partikeln geeignet.
  • Für das Entfernen von organischen Verunreinigungen können verflüssigtes Kohlendioxid oder irgendein Gas aus der Familie der Freongase verwendet werden. Außerdem kann eine Vielzahl von weiteren organischen Gasen verwendet werden, um organische Verunreinigungen zu lösen und zu entfernen. Das System der vorliegenden Erfindung kann außerdem verwendet werden, um metallische Verunreinigungen zu entfernen, indem verflüssigte Salzsäure, Flußsäure oder Schwefeldioxid verwendet werden. Die ionische Dissoziation von verschiedenen säurebildenden verflüssigten Gasen (z. B. HCl, HBr, HF, SO&sub3;) ist bei Kryotemperaturen bedeutend. In einigen Fällen, wie etwa bei HCl, können die Ionenkonzentrationen zu hoch sein. Es kann deswegen erforderlich sein, die verflüssigten Gase mit anderen verflüssigten Inertgasen oder alkalischen verflüssigten Gasen, wie etwa Ammoniak, zu verdünnen oder zu puffern. Die Verwendung dieser stark ätzenden Verbindungen kann gepuffert werden, indem verflüssigtes Ammoniak oder weitere alkalische Mittel verwendet werden, um den Säuregrad des Reinigungsmittels auszugleichen. Dieses Puffern wird verhindern, daß das Reinigungsmittel die inneren Oberflächen der Reinigungskammer 12 angreift, und kann außerdem verwendet werden, um die Schädigung am Halbleitersubstrat 16 zu steuern, die während des Reinigungsprozesses verursacht wird.
  • Ein wichtiger technischer Vorteil des Reinigungssystems 10 besteht in der Tatsache, daß die Reinigung eine Flüssigphasen-Reinigungsoperation verwendet, aber in einer gesteuerten räumlichen Umgebung stattfindet. Dementsprechend kann die Reinigungskammer 12 über die Waferbehandlungseinrichtung 14 mit verriegelter Zuführung mit weiteren atmosphärisch gesteuerten Prozessen gekoppelt sein. Zum Beispiel kann die Waferbehandlungskammer 14 mit verriegelter Zuführung verwendet werden, um ein Halbleitersubstrat 16 von der Reinigungskammer 12 an eine Vielzahl weiterer Prozesse zu übergeben, einschließlich Ätzprozesse, schnelle thermische Prozesse oder weitere Reinigungsprozesse, wie etwa Plasma-Reinigungsprozesse unter Verwendung von ultraviolettem Licht und dergleichen.
  • Ein weiterer technischer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht in der Tatsache, daß sie auf den besten Eigenschaften von Trocken- und Naßreinigungsoperationen aufbaut. Das System bewirkt, daß ein Reinigungsmittel während der Reinigungsoperation den Phasenübergang zwischen Gas und Flüssigkeit überschreitet. Die Dampfphase wird verwendet, um in die komplizierte Topographie der zu reinigenden Oberfläche einzudringen, und das Reinigungsmittel wird dann in die flüssige Phase zurückgeführt, um das Entfernen der Verunreinigungen und des Partikelmaterials zu bewirken. Das megasonische und weitere Bewegungsverfahren, die bei herkömmlichen Naßreinigungsverfahren verwendet werden, können in Verbindung mit dem System der vorliegenden Erfindung verwendet werden, wenn das Reinigungsmittel, das im System der vorliegenden Erfindung verwendet wird, in der flüssigen Phase ist. Ferner wird das Reinigungsmittel schnell verdampft, um den Prozeß zu beenden, so daß weder das Reinigungsmittel noch die Verunreinigungen auf dem Wafer zurückbleiben, wobei der Wafer dann an weitere Prozesse übergeben werden kann.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung genau beschrieben wurde, können selbstverständlich verschiedene Umbildungen, Veränderungen, Ersetzungen und Modifikationen an den hier beschriebenen Verfahren ausgeführt werden, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen, die nur durch die beigefügten Ansprüche definiert ist.

Claims (12)

1. Verfahren zum Reinigen einer Oberfläche eines Halbleitersubstrats (16), das die Folge der Schritte umfaßt:
Einleiten eines Reinigungsmittels (34) in ein Reinigungsbad (28) in einer flüssigen Phase;
Bringen der Oberfläche des Halbleitersubstrats (16) in Kontakt mit dem flüssigen Reinigungsmittel (34);
Veranlassen, daß das Reinigungsmittel (34) in die Dampfphase wechselt, so daß das Reinigungsmittel (34) in die Topologie der Oberfläche des Substrats (16) eindringen kann;
Zurückführen des Reinigungsmittels (34) in die flüssige Phase; und
Schnellverdampfen des Reinigungsmittels (34) und Entfernen des verdampften Reinigungsmittels und der von der Oberfläche des Substrats (16) entfernten Verunreinigungen aus dem Reinigungsbad (28).
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schritt, während dem das Reinigungsmittel (34) zu einem Wechsel der Phase veranlaßt wird, das Bewegen des Reinigungsmittels (34) umfaßt, um Teile des Reinigungsmittels (34) zu einem lokalen Wechsel in die Dampfphase zu veranlassen und um Partikel von der Substratoberfläche zu lösen.
3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem der Schritt des Bewegens des Reinigungsmittels (34) den Schritt des megasonischen Erregens des Reinigungsbades (28) und des megasonischen Erregens des Halbleitersubstrats (16) umfaßt.
4. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem der Schritt des Bewegens des Reinigungsmittels (34) den Schritt des schnellen Drehens des Halbleitersubstrats (16), wenn das Substrat (16) mit dem Reinigungsmittel (34) in Kontakt ist, umfaßt.
5. Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch, bei dem der Schritt, während dem das Reinigungsmittel (34) zu einem Phasenwechsel veranlaßt wird, den Schritt des Änderns des Umgebungsdrucks des Reinigungsmittels (34) umfaßt, um das Reinigungsmittel (34) zu einem Wechsel in die Dampfphase zu veranlassen.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem der Schritt, während dem das Reinigungsmittel (34) zu einem Phasenwechsel veranlaßt wird, den Schritt des Änderns der Temperatur des Mittels (34) umfaßt, um das Reinigungsmittel (34) zu einem Wechsel in die Dampfphase zu veranlassen.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Schritt des Einleitens eines Reinigungsmittels (34) den Schritt des Einleitens eines nichtpolaren Materials in das Reinigungsbad (28) umfaßt, um Partikelmaterial von der Oberfläche des Substrats (16) zu entfernen.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem der Schritt des Einleitens eines Reinigungsmittels (34) den Schritt des Einleitens eines polaren Materials in das Reinigungsbad (28) umfaßt, um Partikelmaterial von der Oberfläche des Substrats (16) zu entfernen.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem der Schritt des Einleitens eines Reinigungsmittels (34) den Schritt des Einleitens eines flüssigen, säurehaltigen Materials, das mit einem alkalischen Material gepuffert ist, umfaßt.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem der Schritt des Einleitens eines Reinigungsmittels (34) den Schritt des Einleitens von flüssiger Flußsäure, die mit Ammoniak gepuffert ist, umfaßt.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem der Schritt des Einleitens eines Reinigungsmittels (34) den Schritt des Einleitens eines flüssigen organischen Materials umfaßt.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Schritt, während dem das Reinigungsmittel (34) zu einem Wechsel in die Dampfphase veranlaßt wird, ferner das Veranlassen des Reinigungsmittels (34) zu einem vorübergehenden Wechsel in die Dampfphase durch megasonisches Erregen des Reinigungsbades (28) und durch megasonisches Erregen des Halbleitersubstrats (16) umfaßt.
DE69523208T 1994-04-08 1995-04-07 Verfahren zur Reinigung von Halbleiterscheiben mittels verflüssigter Gase Expired - Fee Related DE69523208T2 (de)

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