用于清潔基板的方法和裝置的制造方法
【專利說明】用于清潔基板的方法和裝置
[0001]領域
[0002]本發(fā)明的實施方式一般涉及半導體處理設備。
[0003]背景
[0004]在制造工藝期間(例如，在金屬沉積、化學氣相沉積或蝕刻工藝期間)，半導體基板在半導體基板的邊緣及背側(cè)上經(jīng)多次處理。此處理可引起污染物粘附至基板的背側(cè)及與基板一起從腔室移動至腔室、從基板移動至基板、從前開式晶片盒(Front Open UnifiedPod ；F0UP)移動至FOUP或從處理工具移動至處理工具。這些污染物可移動至基板的前側(cè)，引起產(chǎn)量損失?；蛘?，污染物可導致基板不能平放在處理工具中的基板支撐件上。舉例而言，在光刻步驟中，污染物可非所欲地導致基板不平坦地放在光刻工具中的支撐臺階頂部上，超出步進器透鏡的像場工作深度。
[0005]此問題的典型解決方案已經(jīng)經(jīng)由使用濕化學品的內(nèi)生產(chǎn)線(in-product1n-line)清潔工具、背側(cè)刷洗、限制顆粒形成的努力及/或處理工具的頻繁清潔來移除污染物。然而，這些步驟僅減緩產(chǎn)量損失且在設備和耗材方面為昂貴的。舉例而言，使用濕化學品要求濕化學處理和處置，及對基板的背側(cè)的可能有非所欲的損害。
[0006]同樣地，發(fā)明人已提供用于從基板清潔顆粒污染物的改良的方法和裝置。
[0007]概沭
[0008]本文公開了從基板清潔污染物的方法的實施方式。在一些實施方式中，基板清潔裝置可包括:基板支撐構(gòu)件，用以支撐基板，該基板具有第一側(cè)面和污染的第二側(cè)面；液態(tài)二氧化碳源；氣態(tài)二氧化碳源；及一或更多個噴嘴，該一或更多個噴嘴耦合至液態(tài)二氧化碳源和氣態(tài)二氧化碳源，其中一或更多個噴嘴配置為接收液態(tài)二氧化碳及排放來自液態(tài)二氧化碳源的固態(tài)和氣態(tài)二氧化碳的第一混合物至基板的第二側(cè)面，及接收氣態(tài)二氧化碳及排放來自氣態(tài)二氧化碳源的固態(tài)和氣態(tài)二氧化碳的第二混合物至基板的第二側(cè)面。
[0009]在一些實施方式中，提供從設置在基板支撐構(gòu)件的頂部上的基板清潔污染物的方法。在一些實施方式中，從設置在基板清潔腔室內(nèi)部的基板清潔污染物的方法(其中該基板具有第一側(cè)面及第二側(cè)面)可包括:(a)引導來自液態(tài)二氧化碳源的固態(tài)和氣態(tài)二氧化碳的第一混合物至基板的第二側(cè)面，以從基板的第二側(cè)面移除一或更多種污染物，其中第一混合物留下第一殘余物；及(b)引導來自氣態(tài)二氧化碳源的固態(tài)和氣態(tài)二氧化碳的第二混合物至基板的第二側(cè)面，以移除至少一些第一殘余物，其中第一混合物包含比第二混合物更大量的固態(tài)二氧化碳。
[0010]以下描述本發(fā)明的其他及進一步實施方式。
[0011]附圖簡要說明
[0012]以上簡要概述及以下更詳細論述的本發(fā)明的實施方式可通過參閱隨附附圖中圖示的本發(fā)明的說明性實施方式理解。然而，應注意，隨附附圖僅圖示本發(fā)明的典型實施方式，故隨附附圖不應被視為會對本發(fā)明的范圍構(gòu)成限制，因為本發(fā)明可允許其他等效實施方式。
[0013]圖1圖示根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式的清潔基板的方法的流程圖。
[0014]圖2圖示根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式的基板清潔裝置的示意圖。
[0015]圖3A至圖3F圖示根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式的各個清潔階段中的靜止基板。
[0016]圖4A至圖4F圖示根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式的各個清潔階段中的旋轉(zhuǎn)基板。
[0017]圖5圖示根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式的適合于執(zhí)行本發(fā)明的各部分的群集工具。
[0018]為了促進理解，已盡可能使用相同元件符號以表示圖中共用的相同元件。附圖并非按比例繪制及附圖可出于清晰目的而簡化。預期一個實施方式的元件及特征可有利地并入其他實施方式而無需進一步詳述。
[0019]具體描沐
[0020]本發(fā)明的實施方式提供用于清潔基板的改良的方法和裝置。本發(fā)明的實施方式可有利地允許移除于制造工藝期間積聚在基板上的污染物(諸如當在工藝步驟之間處理基板時及當在處理腔室內(nèi)部夾緊基板時)，此可限制或防止污染物到達基板的正面及引起產(chǎn)量損失。本發(fā)明的實施方式可有利地允許在沒有關于接觸清潔或濕清潔的基板的潛在損害的情況下移除污染物。本發(fā)明的實施方式可在其中要求極高的顆粒移除加上極低的顆粒增加的各種清潔表面上使用，例如，在顯示處理，硅晶片封裝、硬盤介質(zhì)清潔和光學器件制造中。
[0021]圖1圖示根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式的清潔基板的方法100的流程圖。在一些實施方式中，方法100的至少一些部分可在基板清潔裝置(諸如以下關于圖2描述的基板清潔裝置200)中執(zhí)行。
[0022]本文圖示的基板清潔裝置200的特定實施方式針對說明目的而提供及應不會用于限制本發(fā)明的范圍。圖2中圖示的基板清潔裝置200大體包含用以支撐基板220的基板支撐構(gòu)件218。在一些實施方式中，基板支撐構(gòu)件設置在具有第一空間234的選擇性處理腔室232中。在其他實施方式中，基板支撐構(gòu)件218可設置在任何適當?shù)奈恢弥幸灾挝丛O置在腔室中的待清潔的基板。在一些實施方式中，基板清潔裝置還包含熱源230，諸如鎢絲燈，以加熱基板220。
[0023]基板220可為在半導體或類似薄膜制造工藝中使用的任何適當?shù)幕?，諸如各種材料的圓形、正方形、矩形或其他形狀的基板。在一些實施方式中，基板220可為半導體晶片(例如，200mm、300mm、450mm或類似的硅晶片)。待清潔的基板220大體包括未污染的第一側(cè)面236和污染的第二側(cè)面222。在一些實施方式中，基板支撐構(gòu)件218由基板220的外邊緣夾緊基板220而不夾緊第一側(cè)面236，從而防止污染第一側(cè)面236 ;并且不夾緊第二側(cè)面222，從而允許完全達到基板220的第二側(cè)面222。
[0024]基板220下方為耦合至可移動臂208的第一噴嘴212?？梢苿颖劢?jīng)耦合至致動器206以促進可移動臂208的移動。第一噴嘴212耦合至液態(tài)二氧化碳源202。第一噴嘴212排放包含夾帶在氣態(tài)二氧化碳流中的固態(tài)二氧化碳流的第一混合物214至基板220的第二側(cè)面222。在一些實施方式中，液態(tài)二氧化碳穿過精細網(wǎng)格過濾器210 (例如，鎳網(wǎng)格過濾器)以在從第一噴嘴212排放之前有利地從液態(tài)二氧化碳移除粗的微粒。如本文關于網(wǎng)格過濾器所使用，“精細”代表具有一孔徑尺寸的過濾器，該孔徑尺寸小于基板上正制造的裝置的節(jié)點尺寸的大約二分之一。舉例而言，在其中節(jié)點尺寸為大約22nm的一些實施方式中，精細網(wǎng)格過濾器210可具有小于大約Ilnm的過濾器孔徑尺寸。
[0025]第一混合物至污染的第二側(cè)面222的施加從第二側(cè)面222移除污染物240。在一些實施方式中，液態(tài)二氧化碳以大約200psi至大約100psi (或在一些實施方式中，以大約800psi至大約850psi)的壓力供應至第一噴嘴212。在一些實施方式中，在取決于室溫(例如，大約25攝氏溫度)下的液態(tài)CO2的蒸氣壓力的壓力下，液態(tài)二氧化碳經(jīng)供應至第一噴嘴212。在一些實施方式中，第一噴嘴212為節(jié)流噴嘴，該節(jié)流噴嘴引起液態(tài)二氧化碳的等焓膨脹，以使得當二氧化碳離開第一噴嘴212時，二氧化碳膨脹成為第一混合物214。第一混合物214包含比氣態(tài)二氧化碳更大量的固態(tài)二氧化碳。在一些實施方式中，第一混合物214包含大約10%至大約50%的固態(tài)二氧化碳及大約90%至大約50%氣態(tài)二氧化碳。
[0026]不期望受限于理論，發(fā)明人相信固態(tài)二氧化碳顆粒撞擊第二側(cè)面222上的污染物240及從固相變化至氣相，從而引起膨脹，該膨脹推動污染物240離開第二側(cè)面222。然而，引起污染物240的移除的其他物理處理、化學處理和/或熱處理也是可能的。然而，當?shù)谝换旌衔?14有效地從基板220的第二側(cè)面222移除污染物240時，也不期望沉積一層殘余物至第二側(cè)面222上。在一些實施方式中，殘余物包含金屬、金屬氧化物、有機材料和其他介電材料。
[0027]在一些實施方式中，為了移除由第一混合物214沉積的殘余物層，第一噴嘴212耦合至氣態(tài)二氧化碳源204及排放包含夾帶于氣態(tài)二氧化碳流中的固態(tài)二氧化碳流的第二混合物216至基板220的第二側(cè)面222。可提供開關或其他管路以有選擇地耦合第一噴嘴212至液態(tài)二氧化碳源202或氣態(tài)二氧化碳源204。在一些實施方式中，氣態(tài)二氧化碳穿過如上所述的精細網(wǎng)格過濾器210(例如，鎳網(wǎng)格過濾器)，以在從第一噴嘴212排放之前有利地從氣態(tài)二氧化碳移除粗的微粒。
[0028]或者，在一些實施方式中，氣態(tài)二氧化碳源204耦合至第二噴嘴238，該第二噴嘴238排放第二混合物216至基板220的第二側(cè)面222。在一些實施方式中，第二噴嘴耦合至可移動臂208。在一些實施方式中，氣態(tài)二氧化碳在由第二噴嘴238排放之前穿過精細網(wǎng)格過濾器210 (例如，鎳網(wǎng)格過濾器)。
[0029]類似于第一噴嘴212，在一些實施方式中，第二噴嘴238為節(jié)流噴嘴，該節(jié)流噴嘴引起氣態(tài)二氧化碳的膨脹，使得當氣態(tài)二氧化碳離開第二噴嘴238時，氣態(tài)二氧化碳膨脹成為第二混合物216。然而，第二混合物216含有比第一混合物214的尺寸及數(shù)量更少的固態(tài)二氧化碳顆粒。在一些實施方式中，第二混合物216包含大約1%至大約20%的固態(tài)二氧化碳，及大約99%至大約80%的氣態(tài)二氧化碳。
[0030]發(fā)明人觀察到，由于固態(tài)二氧化碳顆粒的較少數(shù)量，故與第一混合物214相比，第二混合物216在