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TWI897361B - 複合式清潔製程及系統 - Google Patents

複合式清潔製程及系統

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TWI897361B
TWI897361B TW113114787A TW113114787A TWI897361B TW I897361 B TWI897361 B TW I897361B TW 113114787 A TW113114787 A TW 113114787A TW 113114787 A TW113114787 A TW 113114787A TW I897361 B TWI897361 B TW I897361B
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cleaning
cleaned
area
gas
liquid
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寇崇善
葉文勇
陳長營
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日揚科技股份有限公司
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Priority to US18/747,573 priority patent/US20250326009A1/en
Priority to JP2024100464A priority patent/JP7781963B2/ja
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Abstract

一種複合式清潔製程及系統，其中複合式清潔系統用以進行複合式清潔製程。複合式清潔系統包含載台、雷射清潔裝置及氣體或液體清潔裝置，其中載台用以承載至少一物件，此物件具有至少一待清潔標的位於物件之待清潔區域上。複合式清潔製程之複合式清潔步驟包含以雷射清潔裝置對物件之待清潔區域進行雷射反應性清潔步驟以及以氣體或液體清潔裝置對物件之待清潔區域進行氣體或液體反應性清潔步驟，藉以使得雷射反應性清潔步驟及氣體或液體反應性清潔步驟中之一者藉由另一者之輔助而提升對待清潔標的之清潔效果。

Description

複合式清潔製程及系統
本發明是有關於一種清潔製程及系統，特別是有關於一種複合式清潔製程及系統。
半導體晶圓製程中有五大污染物：粒子、金屬不純物(如金屬離子)、有機污染物、原生氧化層(Native Oxide)及晶圓表面的微粗糙結構等。半導體晶圓的製程相當繁複，而且不管是前段製程或是後段製程中所包括的每個步驟，例如蝕刻、氧化、沉積、去光阻、化學機械研磨、封裝及切割等，都是造成晶圓表面污染的來源。這些污染對於製程品質及良率有相當大的影響，因此晶圓製程中必需經過反覆多次清洗製程。而且，隨著超大型積體電路(VLSI，ULSI)的發展，對於晶圓潔淨度要求更趨嚴苛。目前業者常使用RCA標準清潔法(RCA Standard Clean)對晶圓進行清潔處理，RCA標準清潔法是1960年代由RCA公司研發出來，使用至今已有相當歷史，原因是因為目前尚未有新的清洗技術可以有效取代它(SC-1，又稱APM；SC-2，又稱HPM)。以清潔基材為例，習知技術係使用SPM/SC-1清潔配方、SC-2/SPM/DHF清潔配方及SC-1清潔配方作為反應性清潔成分進行一或多次清潔步驟。以清潔已完成前段製程的物件(FEOL)物件為例，習知技術係使用SPM/SC-1清潔配方、SC-2/SPM/DHF清潔配方及SPM 清潔配方作為反應性清潔成分進行一或多次清潔步驟。以清潔已完成後段製程(BEOL)物件為例，習知技術係使用EKC、NMP、IPA、ACE溶劑或溶液等作為清潔配方進行一或多次清潔步驟，其中NMP為N-甲基吡咯烷酮(N-Methylpyrrolidon)，EKC溶液為含有NMP(N-甲基吡咯烷酮，N-Methylpyrrolidon)溶劑和帶有鹼性的胺的混合溶液，IPA為異丙醇，ACE為丙酮。以清潔封裝物件為例，習知技術係使用EKC、NMP、IPA、ACE溶劑或溶液等作為清潔配方進行一或多次清潔步驟。然而，傳統清潔製程耗水量相當高，且會產生許多有害廢棄物排放。
再者，製程奈米化及“綠色生產”是目前與將來高科技產業發展的共同趨勢，包括深次微米半導體、TFT-LCD、III-V通訊元件、超精密加工、奈米材料製造及奈米電子元件等技術，皆積極朝超精細與超潔淨的方向研發，在奈米化製程環境中，任一環節縱使存在極少量污染物，如微顆粒、金屬不純物、有機物或聚合物等，都可能造成製程良率極大的傷害。然而，這種漸趨嚴格的製程潔淨度需求，已經無法經由傳統電子製程的RCA清潔技術來提供，且前述這些高水資源耗用、高污染水排放的製程，也將嚴重影響高科技電子產業的發展。
目前雖有採用臭氧進行清潔之技術，然而礙於臭氧在水溶液中的溶解度低，且對環境變因相當敏感，非常容易受氣相臭氧的濃度、溶液溫度及酸鹼度等影響，導致清潔效率不穩定。此外，目前現行技術雖單純試圖改變物理條件，如改良臭氧水氣液接觸系統及清洗系統溫度壓力操作範圍，以增進臭氧水濃度及增進反應速率，但是改進有限，造成臭氧水技術迄今仍無法廣泛地在製程上普及應用。
以控制物理條件，例如改良臭氧水氣液接觸系統及清洗系統溫度壓力操作範圍控制，藉以盡量提高臭氧水濃度及增進反應速率目的，但是在實際應用上的效率仍未盡理想，其原因在於單以改變物理條件以趨近熱力學的臭氧飽和濃度對增進臭氧水濃度的改進有限，造成臭氧水技術迄今仍無法廣泛地在製程上普及應用。
有鑑於上述習知技術之問題，本發明之一目的就是在提供一種複合式清潔製程及系統，可解決漸趨嚴格的製程潔淨度需求。
為達前述目的，本發明提出一種複合式清潔製程，包含下列步驟：提供至少一物件，該物件具有至少一待清潔標的位於一待清潔區域上；以及使用一複合式清潔系統對該物件之該待清潔區域進行一複合式清潔步驟，其中該複合式清潔步驟包含以一雷射清潔裝置對該物件之該待清潔區域進行一雷射反應性清潔步驟以及以一氣體或液體清潔裝置對該物件之該待清潔區域進行一氣體或液體反應性清潔步驟，藉以使得該雷射反應性清潔步驟及該氣體或液體反應性清潔步驟中之一者藉由另一者之輔助而提升對該待清潔區域上之該待清潔標的之一清潔效果。
其中，該複合式清潔步驟係同時、依序或反序對該物件之該待清潔區域進行該雷射反應性清潔步驟及該氣體或液體反應性清潔步驟。
其中，該雷射反應性清潔步驟以及該氣體或液體反應性清潔步驟係分別選自於由乾式清潔法及濕式清潔法所組成之族群。
其中，該複合式清潔步驟係對該物件之該待清潔區域上具有該待清潔標的之一部分區域或一全部區域進行該雷射反應性清潔步驟，且對該物件之該待清潔區域之該一部分或該全部區域進行該氣體或液體反應性清潔步驟。
其中，在該複合式清潔步驟中，該雷射清潔裝置係僅對該物件之該待清潔區域上的該待清潔標的進行該雷射反應性清潔步驟。
其中，該氣體或液體反應性清潔步驟係對該物件之該待清潔區域進行選自於由臭氧清洗法、氫氟酸清洗法及RCA清洗劑清潔法所組成之族群之清潔步驟。
其中，該臭氧清洗法係使用臭氧水、臭氧及/或氫氟酸清潔該物件之該待清潔區域，該氫氟酸清洗法係使用氫氟酸清潔該物件之該待清潔區域，該RCA清洗劑清潔法係使用RCA清洗劑清潔該物件之該待清潔區域。
其中，該複合式清潔系統之該氣體或液體清潔裝置更包含一震盪元件，用以在對該物件之該待清潔區域進行該氣體或液體反應性清潔步驟時，同時震盪該物件之該待清潔區域。
其中，該複合式清潔系統之該氣體或液體清潔裝置包含一溫度控制與調整元件，用以在對該物件之該待清潔區域進行該氣體或液體反應性清潔步驟時，同時進行溫度之控制及調整。
其中，該複合式清潔系統包含一轉動式工作台，用以使得該物件之該待清潔區域於旋轉狀態下進行該氣體或液體反應性清潔步驟。
其中，該複合式清潔系統之該複合式清潔步驟更包含在進行該雷射反應性清潔步驟與該氣體或液體反應性清潔步驟之前、之間或之後對該物件之該待清潔區域進行一磨拋步驟。
其中，該複合式清潔步驟更包含以一電漿裝置在進行該磨拋步驟之前或之後，對該物件之該待清潔區域提供一電漿。
其中，該複合式清潔步驟係在含有臭氧或臭氧水之環境對該物件之該待清潔區域進行該磨拋步驟。
其中，該複合式清潔步驟更包含以一電漿裝置對該物件之該待清潔區域提供一電漿。
其中，電漿裝置為遠程電漿裝置，該電漿為遠程電漿。
其中，該雷射反應性清潔步驟係使用雷射光束掃描式提供一脈衝式能量給該物件之該待清潔區域。
其中，該雷射反應性清潔步驟係使得該物件之該待清潔區域上之該待清潔標的吸收該脈衝式能量而脫離該物件之該待清潔區域。
其中，該雷射反應性清潔步驟係使得一液體吸收該脈衝式能量而產生爆炸壓力波，藉以透過該液體之輔助而對該物件之該待清潔區域上之該待清潔標的產生該清潔效果。
其中，該雷射反應性清潔步驟係提供該脈衝式能量聚焦於鄰近該待清潔標的之一焦點位置，藉以透過在該焦點位置形成之電漿衝擊波而對該待清潔標的產生該清潔效果。
其中，該雷射清潔裝置在該雷射反應性清潔步驟中係經由該雷射光束提供可調式之該脈衝式能量給該物件之該待清潔區域。
其中，該待清潔標的係選自於由有機物、聚合物、金屬附著物、粒子、微粗糙結構及原生氧化層所組成之族群。
其中，該物件為晶錠、切割後磨拋前的晶圓或磨拋後的晶圓。
其中，該物件為一基材、一已完成前段製程(FEOL)物件、一已完成後段製程(BEOL)物件或一封裝物件。
其中，該物件為選自於由矽、砷化鎵、磷化銦、氮化鎵及碳化矽所組成之族群之半導體材料。
其中，該物件為低能隙半導體(<1.5eV)或高能隙半導體(>3.0eV)。
為達前述目的，本發明另提出一種複合式清潔系統，用以對至少一物件之一待清潔區域進行一複合式清潔步驟，包含：一載台，用以承載該物件，該物件具有至少一待清潔標的位於該物件之該待清潔區域；一雷射清潔裝置，用以對該物件之該待清潔區域進行一雷射反應性清潔步驟；以及一氣體或液體清潔裝置，用以對該物件之該待清潔區域進行一氣體或液體反應性清潔步驟，藉以使得該雷射反應性清潔步驟及該氣體或液體反應性清潔步驟中之一者藉由另一者之輔助而提升對該待清潔區域上之該待清潔標的之一清潔效果。
其中，該複合式清潔步驟係同時、依序或反序對該物件之該待清潔區域進行該雷射反應性清潔步驟及該氣體或液體反應性清潔步驟。
其中，該氣體或液體清潔裝置係用以對該物件之該待清潔區域進行選自於由臭氧清洗法、氫氟酸清洗法及RCA清洗劑清洗法所組成之族群之清潔步驟。
其中，該臭氧清洗法係使用臭氧水、臭氧及/或氫氟酸清潔該物件之該待清潔區域，該氫氟酸清洗法係使用氫氟酸清潔該物件之該待清潔區域，該RCA清洗劑清潔法係使用RCA清洗劑清潔該物件之該待清潔區域。
其中，該氣體或液體清潔裝置更包含一槽體，其中該物件之該待清潔區域係於該槽體中進行該氣體或液體反應性清潔步驟。
其中，該氣體或液體清潔裝置更包含一槽體，其中該物件之數量為複數個，該複數個物件係同時放置於該槽體中進行該氣體或液體反應性清潔步驟。
其中，該複合式清潔系統之該氣體或液體清潔裝置包含一震盪元件，用以在對該物件之該待清潔區域進行該複合式清潔步驟時，同時震盪該物件之該待清潔區域。
其中，該複合式清潔系統之該氣體或液體清潔裝置包含一溫度控制與調整元件，用以在對該物件之該待清潔區域進行該複合式清潔步驟時，同時控制及調整該複合式清潔步驟之溫度。
其中，該載台係一轉動式工作台，用以旋轉該物件，藉以使得該氣體或液體清潔裝置對處於旋轉狀態之該物件之該待清潔區域進行該氣體或液體反應性清潔步驟。
其中，該氣體或液體清潔裝置包含一氣體或液體供應源，且該氣體或液體供應源選自於由臭氧水產生裝置、臭氧產生裝置、氫氟酸供應裝置以及RCA清洗劑供應裝置所組成之族群。
其中，複合式清潔系統更包含在進行該雷射反應性清潔步驟與該氣體或液體反應性清潔步驟之前、之間或之後對該物件之該待清潔區域進行一磨拋步驟。
其中，複合式清潔系統更包含一電漿裝置，其中該電漿裝置係在進行該磨拋步驟之前或之後，對該物件之該待清潔區域提供一電漿。
其中，該複合式清潔步驟係在含有臭氧或臭氧水之環境對該物件之該待清潔區域進行該磨拋步驟。
其中，該複合式清潔步驟更包含以一電漿裝置對該物件之該待清潔區域提供一電漿。
其中，電漿裝置為遠程電漿裝置，該電漿為遠程電漿。
其中，該雷射清潔裝置係經由產生雷射光束，藉以掃描式提供一脈衝式能量給該物件之該待清潔區域。
其中，該雷射清潔裝置在該雷射反應性清潔步驟中係使得該物件之該待清潔區域上之該待清潔標的吸收該脈衝式能量而脫離該物件之該待清潔區域。
其中，該雷射清潔裝置在該雷射反應性清潔步驟中係使得一液體吸收該脈衝式能量而產生爆炸壓力波，藉以透過該液體之輔助而對該物件之該待清潔區域上之該待清潔標的產生該清潔效果。
其中，該雷射清潔裝置在該雷射反應性清潔步驟中係提供該脈衝式能量聚焦於相聚該待清潔標的一距離之一焦點位置，藉以透過在該焦點位置形成之電漿衝擊波而對該待清潔區域上之該待清潔標的產生該清潔效果。
其中，該雷射清潔裝置在該雷射反應性清潔步驟中係經由該雷射光束提供可調式之該脈衝式能量給該物件之該待清潔區域。
其中，該雷射光束為波長1,064nm的脈衝奈秒雷射。
承上所述，本發明之複合式清潔製程及系統，具有下列優點及特色：
(1)藉由進行雷射反應性清潔步驟及氣體或液體反應性清潔步驟取代僅以RCA清洗劑清潔法清潔物件之習知技術，可滿足漸趨嚴格的製程潔淨度需求。
(2)使用脈衝式能量搭配氣體或液體反應性清潔步驟，可大幅減少製程步驟，還可降低耗水量、減少化學用品的使用量及排放量並可縮短製程時間而提高產能。
(3)使用脈衝式能量搭配氣體或液體反應性清潔步驟，對於各種待清潔標的(如，有機物、聚合物、金屬附著物、粒子及原生氧化層)有良好清潔效果，且表面粗糙度優於傳統標準清潔程序。
(4)使用脈衝式能量搭配氣體或液體反應性清潔步驟，再搭配電漿裝置提供電漿，可進一步使得待清潔區域具有粗糙度降低、小缺陷去除(晶體級)、高溫退火及微成長磊晶等功效。
(5)在氣體或液體反應性清潔步驟中使用臭氧(UV-Ozone)或臭氧水(DI-Ozone)可以結合或取代傳統清洗製程的有害化學物質，可降低耗水量、減少化學用品的使用量及排放量，並可縮短製程時間而提高產能，且清潔效果及表面粗糙度優於傳統標準清潔程序。
(6)使用脈衝式能量清潔待清潔區域，可使得位在其上之待清潔標的因吸收雷射短脈衝的高能光線後產生離子化而離開。
(7)藉由使用脈衝式能量，氣體或液體反應性清潔步驟之反應性清潔成分可選用臭氧(氣體或水溶液)、臭氧(氣體或水溶液)與氫氟酸(氣體或水溶液)或者是RCA清洗劑，皆可符合製程潔淨度需求。
茲為使鈞審對本發明的技術特徵及所能達到的技術功效有更進一步的瞭解與認識，謹佐以較佳的實施例及配合詳細的說明如後。
10:雷射清潔裝置
12:雷射光束產生器
14:透鏡組
16:雷射光束
19:交接處
20:氣體或液體清潔裝置
22:氣體或液體供應源
24:槽體
25:液體
26:震盪元件
28:溫度控制與調整元件
50:磨拋裝置
52:轉動平台
54:研磨墊
56:研磨漿供應源
57:研磨漿
60:電漿裝置
62:電漿源
63:電漿
64:腔體
100:物件
110:待清潔區域
120:待清潔標的
200:載台
S10、S20、S210、S220、S230、S240:步驟
θ:傾斜角度
圖1為本發明之第一實施例之複合式清潔製程之流程示意圖。
圖2為本發明之第一實施例之複合式清潔系統之系統示意圖，其中雷射清潔裝置與氣體或液體清潔裝置為各自獨立之不同裝置，圖2(A)顯示進行雷射反應性清潔步驟，圖2(B)顯示進行氣體或液體反應性清潔步驟。
圖3為本發明之第一實施例之複合式清潔系統之系統示意圖，其中雷射清潔裝置與氣體或液體清潔裝置整合成同一裝置。
圖4為本發明之第二實施例之複合式清潔製程之流程示意圖。
圖5為本發明之第二實施例之複合式清潔系統之系統示意圖，圖5(A)顯示進行磨拋步驟，圖5(B)顯示進行雷射反應性清潔步驟，圖5(C)顯示進行氣體或液體反應性清潔步驟。
圖6為本發明之第三實施例之複合式清潔製程之流程示意圖，圖6(A)為第一種製程態樣，圖6(B)為第二種製程態樣。
圖7為本發明之第三實施例之複合式清潔系統之系統示意圖，圖7(A)顯示進行提供電漿步驟，圖7(B)顯示進行磨拋步驟，圖7(C)顯示進行雷射反應性清潔步驟，圖7(D)顯示進行氣體或液體反應性清潔步驟。
圖8為本發明之雷射清潔裝置之雷射光束以傾斜角度照射清潔標的之結構示意圖。
為利瞭解本發明之技術特徵、內容與優點及其所能達成之功效，茲將本發明配合圖式，並以實施例之表達形式詳細說明如下，而其中所使用之圖式，其主旨僅為示意及輔助說明書之用，未必為本發明實施後之真實比例與 精準配置，故不應就所附之圖式的比例與配置關係解讀、侷限本發明於實際實施上的權利範圍。此外，為使便於理解，下述實施例中的相同元件係以相同的符號標示來說明。
另外，在全篇說明書與申請專利範圍所使用的用詞，除有特別註明外，通常具有每個用詞使用在此領域中、在此揭露的內容中與特殊內容中的平常意義。某些用以描述本發明的用詞將於下或在此說明書的別處討論，以提供本領域技術人員在有關本發明的描述上額外的引導。
關於本文中如使用“第一”、“第二”、“第三”等，並非特別指稱次序或順位的意思，亦非用以限定本發明，其僅僅是為了區別以相同技術用語描述的組件或操作而已。
其次，在本文中如使用用詞“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等，其均為開放性的用語，即意指包含但不限於。
本發明之複合式清潔製程及系統係藉由至少兩種或兩種以上的清潔裝置對各種物件進行至少兩種或兩種以上的反應性清潔步驟。本發明對於位在物件上之待清潔區域上之待清潔標的之清潔效果可比傳統單一反應性清潔步驟更好，而且可發揮彼此輔助清潔之功效，藉此可滿足漸趨嚴格的製程潔淨度需求。本發明之複合式清潔製程及系統可用來清除各種半導體物件製程中的多種污染物，如粒子、金屬不純物、有機污染物、原生氧化層(Native Oxide)及物件表面的微粗糙結構等，還可用來替代傳統光阻剝除製程中所採用的電漿灰化技術。本發明所使用之用詞“清潔”係泛指清洗、潔淨以及/或者清除位在物件之待清潔區域上之待清潔標的，甚至也包含指減弱或克服上述待清潔標的與其他物質(如，待清潔標的所附著之物件或由其所構成之物件)之間的凡得瓦力(van der Waals force)或靜電力(electrostatic force)。上述待清潔之物件係例如為各種之基材、已完成前段製程(FEOL，front-end-of-line)物件、已完成後段製程(BEOL，back end of line)物件或封裝物件等各種物體，且其上所形成之結構並無侷限。此物件亦可例如為晶錠、切割後磨拋前的晶圓或磨拋後的晶圓。舉例來說，本發明所適用之物件可例如為第一類半導體、第二類半導體或第三類半導體等半導體，例如，但不限於，選自於由矽、砷化鎵、磷化銦、氮化鎵及碳化矽所組成之族群之半導體材料，且可例如為低能隙半導體(<1.5eV)或高能隙半導體(>3.0eV)。由此可知，本發明所適用之待清潔標的可依據實際待清潔之物件之種類及此物件在進行清潔之前所經歷之處理製程而為對應之一種或多種物質或物質層，例如為，但不限於，選自於由有機物(如，光阻殘渣)、聚合物(如，光阻聚合物)、金屬不純物(如，金屬離子)、粒子、微粗糙結構及原生氧化層所組成之族群，且上述之待清潔標的係例如為附著於物件上或者是構成物件之結構之一部分。惟須注意，本發明雖列舉適用之物件及待清潔標的如上所述，但並非用以侷限本發明之權利範圍，任何物件及待清潔標的只要可藉由本發明之複合式清潔製程或複合式清潔系統達到清潔之效果，皆屬於本發明請求保護之範圍。
圖1為本發明之第一實施例之複合式清潔製程之流程示意圖，圖2為本發明之第一實施例之複合式清潔系統之系統示意圖，其中雷射清潔裝置與氣體或液體清潔裝置為各自獨立之不同裝置，圖2(A)顯示進行雷射反應性清潔步驟，圖2(B)顯示進行氣體或液體反應性清潔步驟，圖3為本發明之第一實施例之複合式清潔系統之系統示意圖，其中雷射清潔裝置與氣體或液體清潔裝置整合成同一裝置。請參閱圖1、圖2及圖3，本發明之複合式清潔製程至少包含下列步驟：提供物件100之步驟(S10)，其中此物件100具有至少一待清潔標的120位於待 清潔區域110上；以及使用複合式清潔系統對上述之物件100之待清潔區域110進行複合式清潔步驟(S20)。上述進行之複合式清潔步驟(S20)包含以雷射清潔裝置10對物件100之待清潔區域110進行雷射反應性清潔步驟(S210)；以及以氣體或液體清潔裝置20對物件100之待清潔區域110進行氣體或液體反應性清潔步驟(S220)。本發明之一項特色在於雷射反應性清潔步驟(S210)以及氣體或液體反應性清潔步驟(S220)中之一者可藉由另一者之輔助而提升對待清潔區域110上之待清潔標的120之清潔效果。
請續參閱圖1、圖2及圖3，本發明之複合式清潔系統至少包含用以提供脈衝式能量(如，一道或複數道雷射光束16)之雷射清潔裝置10以及用以提供反應性清潔成分(如，一種或多種反應性氣體及/或液體)之氣體或液體清潔裝置20，其中複合式清潔系統選擇性包含載台200，用以承載待清潔之至少一物件100，物件100之數量可為一或複數個，其中物件100具有至少一待清潔標的120位於待清潔區域110上。雷射清潔裝置10例如包含雷射光束產生器12及透鏡組14，其中雷射光束產生器12係產生一道或複數道雷射光束16且經由透鏡組14照射待清潔之物件100，以便進行雷射反應性清潔步驟(S210)，其中亦可選擇性省略透鏡組14或將透鏡組14整合至雷射光束產生器12中。氣體或液體清潔裝置20例如包含氣體或液體供應源22，用以供應反應性清潔成分(如，反應性氣體及/或液體)至待清潔之物件100上，且氣體或液體清潔裝置20選擇性更包含槽體24，此槽體24例如為中空容器，藉此可將上述待清潔之一個物件100或複數個物件100同時放置在槽體24中，並且將反應性清潔成分(如，液體25)供應至槽體24中，以便進行氣體或液體反應性清潔步驟(S220)。氣體或液體清潔裝置20之氣體或液體供應源22可選擇性選用習知商品化產品，例如，但不限於，選自於由臭氧水 產生裝置、臭氧產生裝置、氫氟酸供應裝置以及RCA清洗劑供應裝置所組成之族群，藉以供應一種或多種反應性氣體及/或液體。臭氧水產生裝置係用以供應習知用於清潔之臭氧水，臭氧產生裝置係用以供應習知用於清潔之臭氧氣體，氫氟酸供應裝置係用以供應習知用於清潔之氣態或液態氫氟酸，以及RCA清洗劑供應裝置係用以供應習知用於清潔之RCA清洗劑，例如，但不限於SC-1清潔配方及SC-2清潔配方等。
氣體或液體清潔裝置20還可選擇性更包含震盪元件26，例如超音波震盪元件，藉由產生超音波震盪增進氣體或液體反應性清潔步驟(S220)之清潔效果。此外，氣體或液體清潔裝置20還可選擇性更包含溫度控制與調整元件28，其可例如為習知商品化之控溫器，用以在對物件100進行氣體或液體反應性清潔步驟(S220)時，進行溫度之控制及調整。例如，依據氣體或液體反應性清潔步驟(S220)所提供之反應性清潔成分與待清潔標的120進行清潔反應所需之溫度而即時調整氣體或液體反應性清潔步驟(S220)之溫度。其中，待清潔之物件100亦可選擇性承載於載台200上，且經由載台200之移動而放置在槽體24中。雷射清潔裝置10及氣體或液體清潔裝置20可為各自獨立(如，圖2所示)或彼此整合(如，圖3所示)，藉此本發明可選擇性在不同裝置或同一裝置中進行上述之雷射反應性清潔步驟(S210)以及氣體或液體反應性清潔步驟(S220)。
在本發明之複合式清潔製程中，雷射反應性清潔步驟(S210)與氣體或液體清潔裝置20皆可例如為選自於由乾式清潔法及濕式清潔法所組成之族群。本發明之雷射清潔裝置10係產生一道或複數道雷射光束16掃描式直接或間接提供脈衝式能量(如，脈衝式反應性能量)給物件100之待清潔區域110，藉以對物件100之待清潔區域110進行雷射反應性清潔步驟(S210)，其中雷射反應性清潔 步驟(S210)例如為選自於由乾式清潔法及濕式清潔法所組成之族群，藉以達到乾式或濕式清潔待清潔區域110之效果。
詳言之，雷射清潔裝置10係經由雷射光束產生器12產生雷射光束16以選擇性提供固定式或可調式之脈衝式能量。舉例而言，雷射清潔裝置10可例如藉由選擇性調整雷射光束16之掃描速度、脈衝寬度、脈衝輸出週期、波長、重複頻率(Repetition Frequency)、入射角、穿透深度及/或熱擴散長度以提供可調式之脈衝式能量。通常，雷射光束16之波長較短，則待清潔標的120所吸收之能量也會越高，升溫速度也會越快。此外，本發明亦可藉由雷射光束16以提供選擇性清潔之功效，例如僅去除待清潔區域110上之待清潔標的120，而保留待清潔區域110上的其餘結構或物質。雷射清潔裝置10所提供之雷射光束例如，但不限於，脈衝奈秒雷射。雷射光束16之脈衝寬度若大於奈秒(ns)等級，雖然攻擊性較強，但材料選擇性較弱。雷射光束16之脈衝寬度若小於奈秒(ns)等級，則屬於冷燒灼(cold ablation)且其材料特異性(material specificity)較低。本發明所採用之雷射光束16之脈衝寬度較佳為奈秒(ns)等級，藉此可比其他等級之脈衝寬度具有較高之升溫及降溫頻率，且具有較佳的材料特異性。舉例而言，雷射清潔裝置10之雷射光束產生器12可選擇性選用習知商品化產品，例如，但不限於，Nd：YAG脈衝雷射源、Nd：YVO4脈衝雷射源或KrF脈衝雷射源。以Nd：YAG脈衝雷射源為例，其波長為約1,064nm，頻率為約20kHz，脈衝寬度為約150ns，但不限於此。雷射光束產生器12所產生之波長亦可例如為266nm或532nm。舉例而言，雷射光束16之移動速率範圍為約10mm/sec至約1,000mm/sec，雷射光束16之波長範圍較佳為約266nm至約1,600nm，脈衝寬度約小於1,000ns，重複頻率(Repetition Frequency)範圍為約30Hz至約10MHz，脈衝能量(Pulse Energy，E)範圍例如為約 0.1μJ至約10,000μJ，光點點徑(Spot Diameter)範圍例如為約0.5μm至約100mm。
本發明之氣體或液體清潔裝置20所提供之反應性清潔成分可例如為反應性氣體及/或液體，例如包含臭氧氣體(UV-Ozone)及/或臭氧水(DI-Ozone)，甚至選擇性更包含氫氟酸，藉此可強化清潔效果，或者是減量或取代傳統清潔製程所採用的有害化學物質，或降低可能對物件產生之不良影響。其中，反應性清潔成分選擇性例如為氣體型態之臭氧(O3)，用以直接使用或搭配其他氣體(如，氫氟酸)或液體(如，氫氟酸溶液或RCA清洗劑)使用以對待清潔區域110進行清潔步驟。臭氧可以各種方式形成或產生，包括藉由習知商品化之臭氧產生裝置所提供，其係例如將氧氣通過能量場(如紫外光、電漿或離子場)而生成臭氧。此外，本發明之反應性清潔成分亦可選擇性為含臭氧之水溶液(俗稱，臭氧水，DI-Ozone)，用以直接或搭配其他氣體(如，氫氟酸)或液體(如，氫氟酸溶液或RCA清洗劑)對待清潔區域110進行清潔步驟，其中臭氧在DI水溶液中的濃度從約1ppm至約300ppm。舉例而言，本發明之氣體或液體反應性清潔步驟(S220)可例如以約30ppm濃度之臭氧水及約2 lpm(升/每分鐘)之流量對待清潔標的120清潔約1小時。此外，DI水溶液中亦可包含臭氧清潔輔助劑，例如碳酸鹽及碳酸氫鹽陰離子，以及有機酸，如甲酸、草酸、醋酸及乙二醇酸等。舉例而言，在習知技術以電漿蝕刻法搭配SPM清潔液去除光阻之製程中，在以電漿去除大部分(約99%)的光阻之後，係以RCA清洗劑清潔法去除剩餘1%的光阻殘留物。然而，本發明之複合式清潔步驟(S20)可以進行雷射反應性清潔步驟(S210)及氣體或液體反應性清潔步驟(S220)取代習知技術之RCA清洗劑清潔法，或者是取代RCA清洗劑清潔法中的部分清潔配方，例如本發明可以臭氧水(DI-Ozone) 取代習知技術之RCA清洗劑清潔法之SC-1清潔配方中之H2O2，或者是例如以稀釋之氫氟酸(DHF)搭配臭氧水(如，室溫)取代需要高溫(約攝氏100度至約攝氏130度)SPM清潔液(H2SO4/H2O2/H2O，即Piranha清潔液)，藉以去除剩餘1%的光阻殘留物。甚至，本發明還可例如藉由雷射反應性清潔步驟(S210)取代上述之電漿蝕刻法，藉以去除大部分(約99%)的光阻。氫氟酸和臭氧水的體積比範圍例如為約1：1至約10：1之間。
在第一實施例中，本發明係例如為同時、依序或反序對上述之物件100之待清潔區域110進行雷射反應性清潔步驟(S210)及進行氣體或液體反應性清潔步驟(S220)，藉以達到輔助清潔待清潔標的120之效果。如同前述，本發明之雷射清潔裝置10及氣體或液體清潔裝置20可為各自獨立之不同裝置或彼此整合成同一裝置，藉此本發明可選擇性在不同裝置或同一裝置中進行上述之雷射反應性清潔步驟(S210)以及氣體或液體反應性清潔步驟(S220)。
在第一實施例之第一種態樣中，本發明係例如先以雷射清潔裝置10產生雷射光束16掃描式直接或間接提供脈衝式能量給物件100之待清潔區域110，藉以對物件100之待清潔區域110進行雷射反應性清潔步驟(S210)。接著，再以氣體或液體清潔裝置20對經過雷射反應性清潔步驟(S210)清潔之待清潔區域110進行氣體或液體反應性清潔步驟(S220)。由於雷射清潔裝置10已經先對物件100之待清潔區域110進行雷射反應性清潔步驟(S210)，因此本發明可藉由雷射反應性清潔步驟(S210)之輔助而提升氣體或液體反應性清潔步驟(S220)對待清潔區域110之待清潔標的120之清潔效果。
在第一實施例之第二種態樣中，本發明係例如先以氣體或液體清潔裝置20對待清潔區域110進行氣體或液體反應性清潔步驟(S220)。接著，再以 雷射清潔裝置10產生雷射光束16掃描式直接或間接提供脈衝式能量給物件100之待清潔區域110，藉以對經過氣體或液體反應性清潔步驟(S220)清潔之待清潔區域110進行雷射反應性清潔步驟(S210)。由於氣體或液體清潔裝置20已經先對物件100之待清潔區域110進行氣體或液體反應性清潔步驟(S220)，因此本發明可藉由氣體或液體反應性清潔步驟(S220)之輔助而提升雷射反應性清潔步驟(S210)對待清潔區域110之待清潔標的120之清潔效果。
在第一實施例之第三種態樣中，本發明係例如同時以雷射清潔裝置10以及以氣體或液體清潔裝置20對物件100之待清潔區域110進行雷射反應性清潔步驟(S210)以及氣體或液體反應性清潔步驟(S220)。由於雷射清潔裝置10與氣體或液體清潔裝置20係同時對物件100之待清潔區域110進行雷射反應性清潔步驟(S210)以及氣體或液體反應性清潔步驟(S220)，因此雷射反應性清潔步驟(S210)以及氣體或液體反應性清潔步驟(S220)可藉由彼此輔助，而提升對待清潔區域110之待清潔標的120之清潔效果。
在本發明之複合式清潔製程中，上述之物件100係例如為承載於複合式清潔系統之載台200上。此載台200可為各種定點式或移動式工作台，且可選擇性為各種固定式或轉動式工作台，載台200之組態或型態並無侷限性，其可依據實際待清潔之物件100之種類及雷射清潔裝置10以及氣體或液體清潔裝置20之組態或型態而定。以轉動式工作台為例，此載台200可例如選自於水平式、縱向式及傾斜式工作台所組成之族群，例如習知商品化之磨拋步驟(如，機械磨拋或化學機械研磨(Chemical-Mechanical Polishing，CMP))所使用之旋轉平台。或者，氣體或液體清潔裝置20例如為習知商品化之去光阻清洗機(如，溶劑噴灑機台(Spray Solvent Tool，SST))，而載台200則為此SST機台之轉動式承載 架，藉此可例如對處於旋轉狀態之物件100之待清潔區域110同時進行氣體或液體反應性清潔步驟。
續言之，本發明之複合式清潔步驟可選擇性對物件100之待清潔區域110上具有待清潔標的120之一部分區域或全部區域進行上述之雷射反應性清潔步驟(S210)，且選擇性對物件之待清潔區域110之上述之一部分或全部區域進行氣體或液體反應性清潔步驟(S220)。換言之，在本發明中，雷射反應性清潔步驟(S210)與氣體或液體反應性清潔步驟(S220)兩者所進行清潔之清潔區域雖較佳為重疊，但不侷限於完全相同，只要可提供輔助清潔之效果，皆屬於本發明請求保護之範圍。舉例而言，在本發明之複合式清潔步驟中，雷射清潔裝置10亦可例如為僅對待清潔區域110上的待清潔標的120進行上述之雷射反應性清潔步驟(S210)，而氣體或液體反應性清潔步驟(S220)則是對包含待清潔標的120之待清潔區域110進行氣體或液體反應性清潔步驟(S220)。
本發明之雷射清潔裝置10可例如藉由蝕刻清潔法、液體輔助雷射清潔法及/或雷射震波清潔法等方式進行雷射反應性清潔步驟(S210)。以蝕刻清潔法為例，在進行複合式清潔製程之雷射反應性清潔步驟(S210)時，本發明所適用之物件100不侷限於位在空氣環境中，不論待清潔之物件100位於液體環境中或是位於氣體環境中，本發明皆可藉由雷射清潔裝置10產生之雷射光束16直接照射(如，聚焦)上述之物件100之待清潔標的120，使得待清潔區域110之待清潔標的120直接吸收雷射光束16(如，短脈衝)之脈衝式能量後產生離子化現象而離開待清潔區域110以及/或者例如弱化待清潔標的120與物件100之間的鍵結(凡得瓦鍵結)強度或使其產生缺陷或不穩定現象，藉此有助於複合式清潔步驟(S20)整體對待清潔區域110之清潔效果。其中，此液體或氣體可為相同於或不同於上述 之氣體或液體反應性清潔步驟(S220)所使用之反應性清潔成分。此外，在蝕刻清潔法中，雷射光束16可選擇性例如為直接照射在待清潔標的120(例如，金屬不純物或微粒)與物件100之交接處19(shadow interface)(如圖8所示)，藉由待清潔標的120與物件100之間的材料特性(如，熱膨脹係數)不同，將可在交接處19產生應力，有助於使得待清潔標的120脫離物件100。本發明所提供之雷射光束16雖可為直接照射在待清潔標的120之正上方，即雷射光束16之照射方向垂直於物件100，但不限於此。舉例而言，如圖8所示，為了使得待清潔標的120與物件100之交接處19能夠有效地吸收雷射光束16(如，短脈衝)之脈衝式能量，雷射光束16亦可選擇性以傾斜角度θ照射待清潔標的120(例如，金屬不純物或微粒)與物件100之交接處19，藉以避免待清潔標的120之頂部阻擋雷射光束16直接照射在上述之交接處19。或者是，在蝕刻清潔法中，雷射光束16亦可例如為背後式(reverse side)照射待清潔標的120，亦即雷射光束16較佳為照射且穿透物件100(如，具非吸光性之基板)，再照射至待清潔標的120之底部，例如待清潔標的120與物件100之交接處19上。其中，雷射光束16之照射方向例如為不同於待清潔標的120之延伸方向，例如為非垂直於物件100。換言之，上述之傾斜角度之範圍為約89度至約179度。
以液體輔助雷射清潔法為例(請一併參閱圖2)，若待清潔之物件100位於液體25中，則本發明可例如使液體25吸收雷射光束16之脈衝式(如，短脈衝)反應性能量，藉以透過液體25之輔助而對物件100之待清潔區域110上之待清潔標的120產生清潔效果。舉例來說，本發明所提供之雷射光束16可例如為直接聚焦照射待清潔標的120鄰近(或稱之為附近或周圍)之液體25(如，水或醇類(如異丙醇)等液體)，藉由液體25溫度升高(過熱)而爆炸蒸發所產生的爆炸壓力波 (pressure wave)可降低或消除待清潔標的120與物件100之間的鍵結力，故可達到清潔效果。而且，本發明藉由升溫液體25還可減少熱應力的產生。上述之液體25可為相同於或不同於上述之氣體或液體反應性清潔步驟(S220)所使用之反應性清潔成分。以液體輔助雷射清潔法去除矽基材表面之金與鎢微粒(粒徑為約μm等級)為例，雷射光束產生器12可選用KrF脈衝雷射源，雷射光束16之脈衝寬度為約30ns，重複頻率範圍為約100Hz，脈衝能量約為0.3J/cm2，波長為約248nm。以液體輔助雷射清潔法去除矽基材表面之氧化鋁微粒(Al2O3，粒徑約60nm)為例，雷射光束產生器12可選用Nd：YAG脈衝雷射源，雷射光束16之脈衝寬度為約7ns，重複頻率範圍為約8Hz，脈衝能量約為0.17J/cm2，波長為約532nm。
以雷射震波清潔法為例，本發明可例如將雷射光束16所提供之脈衝式能量聚焦於相聚待清潔標的120一距離(例如，鄰近或稱之為附近或周圍)之焦點位置，其中物件100可例如位在空氣環境中，或者位於氣態環境中，藉以使得位在此焦點位置的氣體分子被電離而形成快速膨脹之電漿而產生電漿衝擊波(shock wave)，故可用以去除待清潔標的120。其中，上述之氣態環境中之氣體可為相同於或不同於上述之氣體或液體反應性清潔步驟(S220)所使用之反應性清潔成分。簡言之，本發明可藉由雷射光束16直接接觸(聚焦)待清潔標的120之方式或是雷射光束16非直接接觸(聚焦)待清潔標的120之方式，且不論是在液態環境或氣態環境中，對待清潔標的120進行雷射反應性清潔步驟(S210)，皆有助於複合式清潔步驟(S20)對待清潔區域110之清潔效果。以蝕刻清潔法或雷射震波清潔法去除矽基材表面之二氧化矽粒子(如，熔融石英顆粒，粒徑約5μm)為例，雷射光束產生器12可選用KrF脈衝雷射源，雷射光束16之脈衝寬度為約15ns，重複頻率範圍為約30Hz，脈衝能量約為60mJ/cm2，波長為約248nm。以蝕刻清潔 法或雷射震波清潔法去除矽基材表面之銅粒子(粒徑為約1μm)為例，雷射光束產生器12可選用Nd：YAG脈衝雷射源，雷射光束16之脈衝寬度為約10ns，重複頻率範圍為約10kHz，脈衝能量約為0.18/0.46mJ/cm2，波長為約266/352nm。以蝕刻清潔法或雷射震波清潔法去除矽基材表面沉積之金層(厚度為約48nm)為例，雷射光束產生器12可選用Nd：YAG脈衝雷射源，雷射光束16之脈衝寬度為約100ns，重複頻率範圍為約2kHz，脈衝能量約為10mJ/cm2，波長為約1,064nm。以蝕刻清潔法或雷射震波清潔法去除矽基材表面之聚苯乙烯膠乳奈米粒子(polystyrene latex nanoparticles，粒徑為約300nm)為例，雷射光束產生器12可選用Nd：YAG脈衝雷射源，雷射光束16之脈衝寬度為約6ns，脈衝能量約為100-600mJ/cm2，波長為約1,064nm。
本發明之氣體或液體反應性清潔步驟(S220)係提供反應性清潔成分(如，反應性氣體及/或液體)，用以進行選自於由乾式清潔法及濕式清潔法所組成之族群，其中氣體或液體反應性清潔步驟(S220)係例如為對物件100之待清潔區域110進行選自於由臭氧清洗法、氫氟酸清洗法及RCA清洗劑清潔法所組成之族群之清潔步驟。舉例而言，上述之臭氧清洗法可例如為採用含有臭氧氣體(UV-Ozone)之乾式清洗法及/或採用含有臭氧水(DI-Ozone)之濕式清洗法，臭氧在DI水溶液中的濃度範圍為約1ppm至約300ppm，清潔溫度範圍為約攝氏0度至約攝氏60度。上述之氫氟酸清洗法可例如為採用含有氫氟酸(HF)氣體之乾式清洗法及/或採用含有氫氟酸液體(如，稀釋之氫氟酸液體)之濕式清洗法，其中HF：H2O的體積比範圍為約1：2至約1：10，清潔溫度範圍為約攝氏20度至約攝氏25度，氫氟酸具有能夠溶解二氧化矽的特性，故可將矽基材之表面上生成的氧化層(如，原生氧化層)去除，同時將吸附在氧化層上的粒子及金屬不純物去除，而且 在去除氧化層的同時還可在矽基材表面形成矽氫鍵而使矽表面呈疏水性的作用。RCA清洗劑清潔法則例如為採用SC-1及SC-2清潔配方，甚至可例如選擇性包含採用SPM清潔液(如SC-3清潔配方)，其中SC-1清潔配方例如為NH4OH/H2O2/H2O，體積比範圍為約1：1：5至約1：2：7，清潔時間範圍為約10分鐘至約20分鐘，清潔溫度範圍為約攝氏65至約攝氏80度，SC-1清潔配方較佳為用於鹼性氧化，去除矽基材上的粒子，並可氧化及去除表面少量的有機物(如，殘留光阻)和Au、Ag、Cu、Ni、Cd、Zn、Ca、Cr等金屬污染，其中清潔溫度控制在攝氏80度以下有助於減少因氨和過氧化氫揮發造成的損失；SC-2清潔配方例如為HCl/H2O2/H2O，體積比範圍為約1：1：5至約1：2：8，清潔時間範圍為約10分鐘至約20分鐘，清潔溫度範圍為約攝氏75至約攝氏85度；SC-3清潔配方例如為H2SO4/H2O2/H2O，體積比為約5：1：1，清潔溫度範圍為約攝氏120度至約攝氏280度，SC-3清潔配方具有很高的氧化能力，可將金屬氧化後溶於清洗液中，並能把有機物氧化生成CO2和H2O。SC-3清潔配方可清洗矽基材表面的有機物汙染和部分金屬不純物，但是當有機物汙染特別嚴重時，反而會使有機物碳化而難以去除。
以清潔基材、FEOL、BEOL及封裝物件為例，本發明係進行雷射反應性清潔步驟(S210)及氣體或液體反應性清潔步驟(S220)取代習知技術僅以RCA清洗劑清潔法清潔待清潔標的120。其中，本發明之複合式清潔步驟(S20)之氣體或液體反應性清潔步驟(S220)可選擇性使用臭氧清洗法、氫氟酸清洗法及RCA清洗劑清潔法中之任一種或多種方法之任意組合。
圖4為本發明之第二實施例之複合式清潔製程之流程示意圖。圖5為本發明之第二實施例之複合式清潔系統之系統示意圖，圖5(A)顯示進行磨拋步驟，圖5(B)顯示進行雷射反應性清潔步驟，圖5(C)顯示進行氣體或液體反應性 清潔步驟。如圖4及圖5所示，在本發明之第二實施例中，除了第一實施例所示之裝置之外，本發明之複合式清潔系統更包含磨拋裝置50。本發明之複合式清潔步驟(S20)選擇性更包含以磨拋裝置50(如，機械磨拋或化學機械研磨裝置)對物件100之待清潔區域110進行磨拋步驟(S230)後，再對上述之物件100之待清潔區域110同時、依序或反序進行雷射反應性清潔步驟(S210)及進行氣體或液體反應性清潔步驟(S220)。以磨拋裝置50為化學機械研磨裝置舉例，磨拋裝置50之結構例如包含轉動平台52、研磨墊54及研磨漿供應源56，轉動平台52係用以帶動研磨墊54相對於載台200上之物件100進行旋轉，且研磨漿供應源56係用以供應研磨漿57至研磨墊54與物件100之間，藉此可對物件100進行磨拋步驟(S230)。惟，本發明不限於此，本發明亦可選擇性在進行雷射反應性清潔步驟(S210)及進行氣體或液體反應性清潔步驟(S220)之前、之間或之後對物件100之待清潔區域110進行磨拋步驟(S230)。
圖6為本發明之第三實施例之複合式清潔製程之流程示意圖，圖6(A)為第一種製程態樣，圖6(B)為第二種製程態樣。圖7為本發明之第三實施例之複合式清潔系統之系統示意圖，圖7(A)顯示進行提供電漿步驟，圖7(B)顯示進行磨拋步驟，圖7(C)顯示進行雷射反應性清潔步驟，圖7(D)顯示進行氣體或液體反應性清潔步驟。如圖6及圖7所示，在本發明之第三實施例中，除了第二實施例所示之裝置之外，本發明之複合式清潔系統更包含電漿裝置60，例如包含電漿源62及腔體64，其中腔體64用以放置物件100，電漿源62係用以在複合式清潔步驟S20中提供電漿63至物件100之待清潔區域110上。其中，電漿裝置60係例如為遠程電漿(Remote Plasma)裝置，電漿63例如為遠程電漿，但不限於此。如圖6(A)、圖7(B)、圖7(C)及圖7(D)所示，在進行雷射反應性清潔步驟S210或者是 氣體或液體反應性清潔步驟(S220)之前或之後，本發明之電漿裝置60可例如對物件100之待清潔區域110進行提供電漿步驟(S240)。此外，如圖6(B)及圖7(A)至圖7(D)所示，本發明之複合式清潔步驟(S20)選擇性更包含在進行磨拋步驟(S230)之前或之後，例如在進行磨拋步驟(S230)之後，以電漿裝置60進行提供電漿步驟(S240)，用以提供電漿63至物件100之待清潔區域110上，使得物件100之待清潔區域110具有例如粗糙度降低、小缺陷去除(晶體級)、高溫退火及微成長磊晶等功效，再同時、依序或反序對上述之物件100之待清潔區域110進行雷射反應性清潔步驟(S210)及進行氣體或液體反應性清潔步驟(S220)。在本發明中，雷射清潔裝置10、氣體或液體清潔裝置20、磨拋裝置50以及電漿裝置60之使用順序(如，圖中所示箭頭表示方向)以及搭配方式可依據實際應用，例如待清潔之物件之態樣(即，在進行本發明之複合式清潔製程之前所經過之前一個製程)而對應調整。舉例而言，本發明可以習知商品化的研磨漿(例如添加氧化鋁、二氧化矽、尖晶石、三氧化二鈽及氧化鋯)進行磨拋步驟(S230)，或者是，本發明亦可在含有臭氧或臭氧水之環境對物件100之待清潔區域110進行磨拋步驟(S230)，例如使臭氧或臭氧水溶解於上述的習知商品化的研磨漿中，藉此可同時進行氣體或液體反應性清潔步驟(S220)及磨拋步驟(S230)(如，機械磨拋或化學機械研磨，CMP)，其中臭氧在DI水溶液中的濃度從約1ppm至約300ppm，端視所需清潔之待清潔標的120而定。此外，DI水溶液亦可包含臭氧清潔輔助劑，例如碳酸鹽及碳酸氫鹽陰離子，以及有機酸，如甲酸、草酸、醋酸及乙二醇酸等。
在本發明以複合式清潔系統進行複合式清潔製程之不同清潔步驟(如，進行雷射反應性清潔步驟(S210)、進行氣體或液體反應性清潔步驟(S220)、進行磨拋步驟(S230)及提供電漿步驟(S240)時，用來承載物件100所使用 之載台200可為同一者或更換成不同者，若為同一者，則可例如為藉由輸送帶或機械手臂等輸送系統(未繪示)將載台200及其所承載之物件100由前一個清潔裝置移動至下一個清潔裝置，以便進行一個清潔步驟，若為不同者，則可例如為藉由輸送帶或機械手臂等輸送系統(未繪示)將物件100移動至不同載台200上，以便進行一個清潔步驟。換言之，在本發明以複合式清潔系統進行複合式清潔製程之不同清潔步驟時，若將多個清潔裝置選擇性整合在一起，則可省略上述輸送系統之使用，且有助於縮短製程成本、製程時間及提高產能。
綜上所述，本發明之複合式清潔製程及系統，具有下列優點及特色：
(1)藉由進行雷射反應性清潔步驟及氣體或液體反應性清潔步驟取代僅以RCA清洗劑清潔法清潔物件之習知技術，可滿足漸趨嚴格的製程潔淨度需求。
(2)使用脈衝式能量搭配氣體或液體反應性清潔步驟，可大幅減少製程步驟，還可降低耗水量、減少化學用品的使用量及排放量並可縮短製程時間而提高產能。
(3)使用脈衝式能量搭配氣體或液體反應性清潔步驟，對於各種待清潔標的(如，有機物、聚合物、金屬不純物、粒子及原生氧化層)有良好清潔效果，且表面粗糙度優於傳統標準清潔程序。
(4)使用脈衝式能量搭配氣體或液體反應性清潔步驟，再搭配電漿裝置提供電漿，可進一步使得待清潔區域具有粗糙度降低、小缺陷去除(晶體級)、高溫退火及微成長磊晶等功效。
(5)在氣體或液體反應性清潔步驟中使用臭氧(UV-Ozone)或臭氧水(DI-Ozone)可以結合或取代傳統清洗製程的有害化學物質，可降低耗水量、減少化學用品的使用量及排放量，並可縮短製程時間而提高產能，且清潔效果及表面粗糙度優於傳統標準清潔程序。
(6)使用脈衝式能量清潔待清潔區域，可使得位在其上之待清潔標的因吸收雷射短脈衝的高能光線後產生離子化而離開。
(7)藉由使用脈衝式能量，氣體或液體反應性清潔步驟之反應性清潔成分可選用臭氧(氣體或水溶液)、臭氧(氣體或水溶液)與氫氟酸(氣體或水溶液)或者是RCA清洗劑，皆可符合製程潔淨度需求。
以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。
10:雷射清潔裝置
12:雷射光束產生器
14:透鏡組
16:雷射光束
20:氣體或液體清潔裝置
22:氣體或液體供應源
24:槽體
25:液體
26:震盪元件
28:溫度控制與調整元件
100:物件
110:待清潔區域
120:待清潔標的
200:載台

Claims (46)

  1. 一種複合式清潔製程，包含下列步驟： 提供至少一物件，該物件具有至少一待清潔標的位於一待清潔區域上；以及 使用一複合式清潔系統對該物件之該待清潔區域進行一複合式清潔步驟，其中該複合式清潔步驟包含以一雷射清潔裝置對該物件之該待清潔區域進行一雷射反應性清潔步驟以及以一氣體或液體清潔裝置對該物件之該待清潔區域進行一氣體或液體反應性清潔步驟，藉以使得該雷射反應性清潔步驟及該氣體或液體反應性清潔步驟中之一者藉由另一者之輔助而提升對該待清潔區域上之該待清潔標的之一清潔效果。
  2. 如請求項1所述之複合式清潔製程，其中該複合式清潔步驟係同時、依序或反序對該物件之該待清潔區域進行該雷射反應性清潔步驟及該氣體或液體反應性清潔步驟。
  3. 如請求項1所述之複合式清潔製程，其中該雷射反應性清潔步驟以及該氣體或液體反應性清潔步驟係分別選自於由乾式清潔法及濕式清潔法所組成之族群。
  4. 如請求項1所述之複合式清潔製程，其中該複合式清潔步驟係對該物件之該待清潔區域上具有該待清潔標的之一部分區域或一全部區域進行該雷射反應性清潔步驟，且對該物件之該待清潔區域之該一部分或該全部區域進行該氣體或液體反應性清潔步驟。
  5. 如請求項1所述之複合式清潔製程，其中在該複合式清潔步驟中，該雷射清潔裝置係僅對該物件之該待清潔區域上的該待清潔標的進行該雷射反應性清潔步驟。
  6. 如請求項1所述之複合式清潔製程，其中該氣體或液體反應性清潔步驟係對該物件之該待清潔區域進行選自於由臭氧清洗法、氫氟酸清洗法及RCA清洗劑清潔法所組成之族群之清潔步驟。
  7. 如請求項6所述之複合式清潔製程，其中該臭氧清洗法係使用臭氧水、臭氧及/或氫氟酸清潔該物件之該待清潔區域，該氫氟酸清洗法係使用氫氟酸清潔該物件之該待清潔區域，該RCA清洗劑清潔法係使用RCA清洗劑清潔該物件之該待清潔區域。
  8. 如請求項1所述之複合式清潔製程，其中該複合式清潔系統之該氣體或液體清潔裝置更包含一震盪元件，用以在對該物件之該待清潔區域進行該氣體或液體反應性清潔步驟時，同時震盪該物件之該待清潔區域。
  9. 如請求項1所述之複合式清潔製程，其中該複合式清潔系統之該氣體或液體清潔裝置包含一溫度控制與調整元件，用以在對該物件之該待清潔區域進行該氣體或液體反應性清潔步驟時，進行溫度之控制及調整。
  10. 如請求項1所述之複合式清潔製程，其中該複合式清潔系統包含一轉動式工作台，用以使得該物件之該待清潔區域於旋轉狀態下進行該氣體或液體反應性清潔步驟。
  11. 如請求項1所述之複合式清潔製程，其中該複合式清潔系統之該複合式清潔步驟更包含在進行該雷射反應性清潔步驟與該氣體或液體反應性清潔步驟之前、之間或之後對該物件之該待清潔區域進行一磨拋步驟。
  12. 如請求項11所述之複合式清潔製程，其中該複合式清潔步驟更包含以一電漿裝置在進行該磨拋步驟之前或之後，對該物件之該待清潔區域提供一電漿。
  13. 如請求項11所述之複合式清潔製程，其中該複合式清潔步驟係在含有臭氧或臭氧水之環境對該物件之該待清潔區域進行該磨拋步驟。
  14. 如請求項1所述之複合式清潔製程，其中該複合式清潔步驟更包含以一電漿裝置對該物件之該待清潔區域提供一電漿。
  15. 如請求項12或14所述之複合式清潔製程，其中該電漿裝置為一遠程電漿裝置，該電漿為一遠程電漿。
  16. 如請求項1所述之複合式清潔製程，其中該雷射反應性清潔步驟係使用雷射光束掃描式提供一脈衝式能量給該物件之該待清潔區域。
  17. 如請求項16所述之複合式清潔製程，其中該雷射反應性清潔步驟係使得該物件之該待清潔區域上之該待清潔標的吸收該脈衝式能量而脫離該物件之該待清潔區域。
  18. 如請求項16所述之複合式清潔製程，其中該雷射反應性清潔步驟係使得一液體吸收該脈衝式能量而產生爆炸壓力波，藉以透過該液體之輔助而對該物件之該待清潔區域上之該待清潔標的產生該清潔效果。
  19. 如請求項16所述之複合式清潔製程，其中該雷射反應性清潔步驟係提供該脈衝式能量聚焦於鄰近該待清潔標的之一焦點位置，藉以透過在該焦點位置形成之電漿衝擊波而對該待清潔標的產生該清潔效果。
  20. 如請求項16所述之複合式清潔製程，其中該雷射清潔裝置在該雷射反應性清潔步驟中係經由該雷射光束提供可調式之該脈衝式能量給該物件之該待清潔區域。
  21. 如請求項1所述之複合式清潔製程，其中該待清潔標的係選自於由有機物、聚合物、金屬不純物、粒子、微粗糙結構及原生氧化層所組成之族群。
  22. 如請求項1所述之複合式清潔製程，其中該物件為晶錠、切割後磨拋前的晶圓或磨拋後的晶圓。
  23. 如請求項1所述之複合式清潔製程，其中該物件為一基材、一已完成前段製程(FEOL)物件、一已完成後段製程(BEOL)物件或一封裝物件。
  24. 如請求項1所述之複合式清潔製程，其中該物件為選自於由矽、砷化鎵、磷化銦、氮化鎵及碳化矽所組成之族群之半導體材料。
  25. 如請求項1所述之複合式清潔製程，其中該物件為低能隙半導體(＜1.5 eV)或高能隙半導體(＞3.0 eV)。
  26. 一種複合式清潔系統，用以對至少一物件之一待清潔區域進行一複合式清潔步驟，包含： 一載台，用以承載該物件，該物件具有至少一待清潔標的位於該物件之該待清潔區域； 一雷射清潔裝置，用以對該物件之該待清潔區域進行一雷射反應性清潔步驟；以及 一氣體或液體清潔裝置，用以對該物件之該待清潔區域進行一氣體或液體反應性清潔步驟，藉以使得該雷射反應性清潔步驟及該氣體或液體反應性清潔步驟中之一者藉由另一者之輔助而提升對該待清潔區域上之該待清潔標的之一清潔效果。
  27. 如請求項26所述之複合式清潔系統，其中該複合式清潔步驟係同時、依序或反序對該物件之該待清潔區域進行該雷射反應性清潔步驟及該氣體或液體反應性清潔步驟。
  28. 如請求項26所述之複合式清潔系統，其中該氣體或液體清潔裝置係用以對該物件之該待清潔區域進行選自於由臭氧清洗法、氫氟酸清洗法及RCA清洗劑清洗法所組成之族群之清潔步驟。
  29. 如請求項28所述之複合式清潔系統，其中該臭氧清洗法係使用臭氧水、臭氧及/或氫氟酸清潔該物件之該待清潔區域，該氫氟酸清洗法係使用氫氟酸清潔該物件之該待清潔區域，該RCA清洗劑清潔法係使用RCA清洗劑清潔該物件之該待清潔區域。
  30. 如請求項26所述之複合式清潔系統，其中該氣體或液體清潔裝置更包含一槽體，其中該物件之該待清潔區域係於該槽體中進行該氣體或液體反應性清潔步驟。
  31. 如請求項28所述之複合式清潔系統，其中該氣體或液體清潔裝置更包含一槽體，其中該物件之數量為複數個，該複數個物件係同時放置於該槽體中進行該氣體或液體反應性清潔步驟。
  32. 如請求項26所述之複合式清潔系統，其中該複合式清潔系統之該氣體或液體清潔裝置更包含一震盪元件，用以在對該物件之該待清潔區域進行該複合式清潔步驟時，同時震盪該物件之該待清潔區域。
  33. 如請求項26所述之複合式清潔系統，其中該複合式清潔系統之該氣體或液體清潔裝置包含一溫度控制與調整元件，用以在對該物件之該待清潔區域進行該複合式清潔步驟時，控制及調整該複合式清潔步驟之溫度。
  34. 如請求項26所述之複合式清潔系統，其中該載台係一轉動式工作台，用以旋轉該物件，藉以使得該氣體或液體清潔裝置對處於旋轉狀態之該物件之該待清潔區域進行該氣體或液體反應性清潔步驟。
  35. 如請求項26所述之複合式清潔系統，其中該氣體或液體清潔裝置包含一氣體或液體供應源，且該氣體或液體供應源選自於由臭氧水產生裝置、臭氧產生裝置、氫氟酸供應裝置以及RCA清洗劑供應裝置所組成之族群。
  36. 如請求項26所述之複合式清潔系統，更包含在進行該雷射反應性清潔步驟與該氣體或液體反應性清潔步驟之前、之間或之後對該物件之該待清潔區域進行一磨拋步驟。
  37. 如請求項36所述之複合式清潔系統，更包含一電漿裝置，其中該電漿裝置係在進行該磨拋步驟之前或之後，對該物件之該待清潔區域提供一電漿。
  38. 如請求項36所述之複合式清潔系統，其中該複合式清潔步驟係在含有臭氧或臭氧水之環境對該物件之該待清潔區域進行該磨拋步驟。
  39. 如請求項26所述之複合式清潔系統，其中該複合式清潔步驟更包含以一電漿裝置對該物件之該待清潔區域提供一電漿。
  40. 如請求項37或39所述之複合式清潔系統，其中該電漿裝置為一遠程電漿裝置，該電漿為一遠程電漿。
  41. 如請求項26所述之複合式清潔系統，其中該雷射清潔裝置係經由產生雷射光束，藉以掃描式提供一脈衝式能量給該物件之該待清潔區域。
  42. 如請求項41所述之複合式清潔系統，其中該雷射清潔裝置在該雷射反應性清潔步驟中係使得該物件之該待清潔區域上之該待清潔標的吸收該脈衝式能量而脫離該物件之該待清潔區域。
  43. 如請求項41所述之複合式清潔系統，其中該雷射清潔裝置在該雷射反應性清潔步驟中係使得一液體吸收該脈衝式能量而產生爆炸壓力波，藉以透過該液體之輔助而對該物件之該待清潔區域上之該待清潔標的產生該清潔效果。
  44. 如請求項41所述之複合式清潔系統，其中該雷射清潔裝置在該雷射反應性清潔步驟中係提供該脈衝式能量聚焦於相聚該待清潔標的一距離之一焦點位置，藉以透過在該焦點位置形成之電漿衝擊波而對該待清潔區域上之該待清潔標的產生該清潔效果。
  45. 如請求項41所述之複合式清潔系統，其中該雷射清潔裝置在該雷射反應性清潔步驟中係經由該雷射光束提供可調式之該脈衝式能量給該物件之該待清潔區域。
  46. 如請求項41所述之複合式清潔系統，其中該雷射光束為波長1,064 nm的脈衝奈秒雷射。
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