專(zhuān)利名稱(chēng)：清洗化合物和使用該清洗化合物的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件的制造，具體涉及清洗化合物和使用該清洗化合物的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體器件如集成電路、存儲(chǔ)單元等的制造中，進(jìn)行一連串的制造過(guò)程從而在半導(dǎo)體晶片(“晶片”)上限定特征。晶片包括以多層結(jié)構(gòu)形式限定在硅襯底上的集成電路器件。在襯底層面上，形成具有擴(kuò)散區(qū)域的晶體管器件。在接下來(lái)的層面中對(duì)互連鍍金屬線進(jìn)行構(gòu)圖并且與晶體管器件電連接，從而限定出需要的集成電路器件。而且，所構(gòu)圖的導(dǎo)電層通過(guò)電介質(zhì)材料與其他導(dǎo)電層絕緣。
在一連串的制造過(guò)程中，晶片表面暴露在各種類(lèi)型的雜質(zhì)中?；旧现圃爝^(guò)程中存在的任何材料都是潛在的雜質(zhì)源。例如，除了別的以外，雜質(zhì)源可以包括處理氣體、化學(xué)藥品、淀積材料和液體。各種雜質(zhì)可能會(huì)以微粒形式沉積在晶片表面上。如果微粒雜質(zhì)沒(méi)有被除去，那么在雜質(zhì)附近的器件將很可能不能工作。因而，必須以基本徹底的方式從晶片表面上清除雜質(zhì)而不損壞晶片上限定的特征。微粒雜質(zhì)的尺寸通常與晶片上制作的特征的臨界尺寸在同一量級(jí)。除去這種小微粒雜質(zhì)而不會(huì)對(duì)晶片上的特征造成負(fù)作用是非常困難的。
傳統(tǒng)的晶片清洗方法嚴(yán)重依賴(lài)于機(jī)械力從晶片表面上除去微粒雜質(zhì)。當(dāng)特征尺寸不斷減小并且變得更加脆弱時(shí)，因?qū)砻媸┘訖C(jī)械力而導(dǎo)致特征損壞的可能性增大。例如，具有高縱橫比的特征在受到足夠機(jī)械力的沖擊時(shí)易損壞倒塌或者破裂。朝向減小的特征尺寸的進(jìn)展也引起了能夠?qū)е聯(lián)p壞的微粒雜質(zhì)的尺寸減小，從而進(jìn)一步使清洗問(wèn)題復(fù)雜化。尺寸足夠小的微粒雜質(zhì)能夠找到其自身路徑進(jìn)入到晶片表面上難以達(dá)到的區(qū)域中，例如在由高縱橫比特征或?qū)Ь€橋接包圍的溝槽等。因而，在現(xiàn)代的半導(dǎo)體制作過(guò)程中有效且無(wú)損壞地除去雜質(zhì)意味著一種要由晶片清洗技術(shù)的不斷進(jìn)步才能滿足的持續(xù)挑戰(zhàn)。應(yīng)當(dāng)明白用于平板顯示器的制造過(guò)程具有與上面討論的集成電路制作相同的缺點(diǎn)。因而，需要除去雜質(zhì)的任何技術(shù)均需要更有效且更少磨蝕的清洗技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
概括地講，本發(fā)明通過(guò)提供一種改進(jìn)的清洗技術(shù)和清洗液來(lái)滿足這些要求。應(yīng)當(dāng)明白本發(fā)明可以以多種方式來(lái)實(shí)施，包括作為一種系統(tǒng)、一種設(shè)備和一種方法來(lái)實(shí)施。下面對(duì)本發(fā)明幾個(gè)具有創(chuàng)造性的實(shí)施方案進(jìn)行描述。
在一個(gè)實(shí)施方案中，提供一種清洗化合物。該清洗化合物包括溶解在水中的大約0.5重量百分比到大約10重量百分比的脂肪酸。該清洗化合物包括堿，堿的量足以使脂肪酸水溶液的pH達(dá)到大致使多于大約50％溶解的脂肪酸離子化這樣一個(gè)水平之上。
在另一個(gè)實(shí)施方案中，提供一種清洗襯底的方法。該方法包括在襯底表面上涂覆具有與第二不溶混液體組合的第一不溶混液體的乳濁液。第二不溶混液體形成了分散在第一不溶混液體內(nèi)部的大量液滴，并且該乳濁液還包括分布在第一不溶混液體中的固體顆粒。對(duì)一個(gè)固體顆粒施加具有垂直分量的力，從而將該一個(gè)固體顆粒帶到襯底表面上雜質(zhì)的相互作用區(qū)內(nèi)。將該一個(gè)固體顆粒和雜質(zhì)從襯底表面上除去。
在另一個(gè)實(shí)施方案中，提供一種用于清洗襯底的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括構(gòu)造成配置在襯底表面上方的清洗頭，該清洗頭具有多個(gè)清洗部分。該系統(tǒng)包括向多個(gè)清洗部分中之一供應(yīng)清洗液的清洗液貯罐。清洗液具有分散相、連續(xù)相和分散在連續(xù)相內(nèi)部的顆粒。
在另一個(gè)實(shí)施方案中，提供一種用于清洗襯底的溶液的制備工序。該工序包括在特定的濃度范圍以?xún)?nèi)的溶劑中制備脂肪酸溶液，然后將水加入到該脂肪酸溶液中。該工序還包括通過(guò)在溶液中添加表面活性物質(zhì)或通過(guò)使溶液中的脂肪酸離子化來(lái)使溶液穩(wěn)定。
結(jié)合附圖，從下面作為本發(fā)明示例的詳細(xì)描述中本發(fā)明的其他方面和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更加明顯。


通過(guò)下面結(jié)合附圖的詳細(xì)描述將容易理解本發(fā)明，相同的附圖標(biāo)記表示相同構(gòu)件。
圖1為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，示出用于從半導(dǎo)體晶片上除去雜質(zhì)的清洗材料的物理圖的圖示。
圖2A-2B為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，示出清洗物質(zhì)如何實(shí)現(xiàn)從晶片上除去雜質(zhì)這一功能的圖示。
圖3為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，示出用于從襯底上除去雜質(zhì)的方法的流程圖。
圖4為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，對(duì)描述從排斥曲線中扣除吸引曲線時(shí)形成的凈互作用能曲線的圖進(jìn)行說(shuō)明的簡(jiǎn)要示意圖。
圖5為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，說(shuō)明表面活性劑分子聚合體的簡(jiǎn)要示意圖，其中該表面活性劑分子聚合體可以形成此處所述的固體顆粒。
圖6A為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，用于清洗襯底的系統(tǒng)的俯視圖的簡(jiǎn)要示意圖。
圖6B為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，圖6A中所述用于清洗襯底的系統(tǒng)的側(cè)視圖的簡(jiǎn)要示意圖。
具體實(shí)施例方式
在下面的描述中，對(duì)很多具體細(xì)節(jié)進(jìn)行闡述是為了給本發(fā)明提供完整的理解。然而，在沒(méi)有這些具體細(xì)節(jié)中的一部分或全部時(shí)均可以實(shí)踐本發(fā)明，這對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的。在其他情況，沒(méi)有對(duì)公知的過(guò)程操作進(jìn)行詳細(xì)描述是為了不對(duì)本發(fā)明造成不必要的含糊。
此處描述的實(shí)施方案提供了一種不需要磨蝕接觸并且有效地從半導(dǎo)體襯底上清除雜質(zhì)的清洗技術(shù)，其中一些半導(dǎo)體襯底可以包括高縱橫比特征。雖然這些實(shí)施方案提供了與半導(dǎo)體清洗處理相關(guān)的具體示例，但是這些清洗應(yīng)用可以擴(kuò)展到需要從襯底上除去雜質(zhì)的任何技術(shù)。如下所述，提供了一種具有連續(xù)相和分散相的清洗液。固體顆粒散布在整個(gè)連續(xù)相中。用在此處時(shí)，分散相是指分散在整個(gè)連續(xù)相中的氣泡(例如參考泡沫)、或者是指分散在整個(gè)連續(xù)相中的液體微滴(例如參考乳狀液)、或者甚至是指分散在整個(gè)連續(xù)相中的固體(不同于固體顆粒)。在一個(gè)實(shí)施方案中，分散相提供了一種將固體顆粒攜帶至雜質(zhì)附近的媒介物，用于使固體顆粒和雜質(zhì)相互作用以最終除去雜質(zhì)。
圖1為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，示出用于從半導(dǎo)體晶片(“晶片”)105上除去雜質(zhì)103的清洗材料101的物理圖的圖示。本發(fā)明的清洗材料101包括連續(xù)液體介質(zhì)107、固體組分109和不溶混組分111。固體組分109和不溶混組分111分散在連續(xù)液體介質(zhì)107的內(nèi)部。在不同的實(shí)施方案中，連續(xù)液體介質(zhì)107可以是水溶液或非水溶液。根據(jù)具體的實(shí)施方案，不溶混組分111可以限定成氣相、液相、固相或氣相、液相和固相的組合。在一個(gè)實(shí)施方案中，不溶混組分111限定為不溶混組分111的混合物，其中混合物中的每種不溶混組分111具有相同的物理狀態(tài)或者不同的物理狀態(tài)。例如，在不同的實(shí)施方案中，在不溶混組分111的混合物中的不溶混組分111的物理狀態(tài)可以包括氣體和液體、氣體和固體、液體和固體或者多種氣體、多種液體和多種固體的任何組合。
應(yīng)當(dāng)明白不溶混組分111是相對(duì)于連續(xù)液體介質(zhì)107不溶混的。在一個(gè)代表性實(shí)施方案中，不溶混組分111限定為連續(xù)液體介質(zhì)107中的氣泡。在另一個(gè)代表性實(shí)施方案中，不溶混組分111限定為連續(xù)液體介質(zhì)107中的液體微滴。無(wú)論與連續(xù)液體介質(zhì)107和不溶混組分111相關(guān)的特定實(shí)施方案如何，固體組分109懸浮分散在連續(xù)液體介質(zhì)107中。
應(yīng)當(dāng)理解根據(jù)特定實(shí)施方案，清洗材料101中的固體組分109可以具有本質(zhì)上表示固相中任何子狀態(tài)的物理性質(zhì)，其中，固相限定為除了液相和氣相的相。例如，清洗材料101中不同類(lèi)型的固體組分109之間物理性質(zhì)如彈性和可塑性可以不同。另外，應(yīng)當(dāng)理解在不同的實(shí)施方案中固體組分109可以限定為結(jié)晶固體或非晶固體。無(wú)論它們的特定物理性質(zhì)如何，清洗材料101中的固體組分109在處于與晶片105表面緊密鄰近或者接觸的位置上時(shí)，應(yīng)當(dāng)能夠避免粘附到晶片105的表面上。另外，在清洗過(guò)程中固體組分109的機(jī)械性質(zhì)應(yīng)當(dāng)不會(huì)對(duì)晶片105表面造成損壞。而且，當(dāng)固體組分109位于與雜質(zhì)103接近或接觸的位置時(shí)，其應(yīng)該能夠與在晶片105表面上存在的雜質(zhì)103材料建立相互作用。例如，固體組分109的尺寸和形狀應(yīng)該利于在固體組分109和雜質(zhì)103之間建立相互作用。
清洗材料101中的固體組分109應(yīng)當(dāng)能夠與晶片105上的雜質(zhì)103相互作用，同時(shí)避免附著在晶片105上以及損壞晶片105。另外，固體組分109應(yīng)當(dāng)避免溶解在液體介質(zhì)107中并且應(yīng)當(dāng)具有能夠分散在整個(gè)液體介質(zhì)107中的表面功能性。對(duì)于不具有能夠分散在整個(gè)液體介質(zhì)107中的表面功能性的固體組分109，所以在液體介質(zhì)107中添加化學(xué)分散劑以使固體組分109分散。根據(jù)它們的具體化學(xué)特性和它們與周?chē)后w介質(zhì)107的相互作用，固體組分109可以采用一種或多種若干不同的形式。例如，在不同的實(shí)施方案中固體組分109可以形成聚合體、膠體、凝膠體、聚結(jié)球體或?qū)嵸|(zhì)上其他任何類(lèi)型的凝集、凝結(jié)物、絮凝、結(jié)塊或聚結(jié)。應(yīng)當(dāng)明白上面確定的固體組分109的形式的示例性列表并不是全表。在其他實(shí)施方案中，固體組分109可以采用這里沒(méi)有明確表明的形式。因而，理解的要點(diǎn)在于固體組分109基本上可以限定為能夠以前面描述的關(guān)于其與晶片105和雜質(zhì)103的相互作用的方式起作用的任何固體材料。
有些示例性固體組分109包括脂肪族酸、羧酸、石蠟、蠟、聚合物、聚苯乙烯、多肽和其他類(lèi)型粘彈性材料。固體組分109材料應(yīng)當(dāng)以超過(guò)其溶解度臨界值的濃度存在于液體介質(zhì)107中。此外，應(yīng)當(dāng)理解與特定固體組分109材料相關(guān)的清洗有效性可以作為溫度、pH和其他環(huán)境條件的函數(shù)而變化。
脂肪族酸實(shí)質(zhì)上是指由碳原子形成開(kāi)鏈的有機(jī)化合物限定的任何酸。脂肪酸是可以用作清洗材料101中固體組分109的脂肪族酸的一個(gè)例子?？梢杂米鞴腆w組分109的脂肪酸的例子除了別的以外包括月桂酸、棕櫚酸、硬脂酸、油酸、亞油酸、亞麻酸、花生四烯酸、鱈烯酸、eurcicacid、酪酸、羊油酸、羊脂酸、肉豆蔻酸、真珠酸、二十二碳烷酸、木纖維素酸(lignoseric acid)、肉豆蔻腦酸、棕櫚油酸、nervanic acid、十八碳四烯酸、二十五碳五烯酸、brassic acid、祭魚(yú)酸(clupanodonic acid)、二十四烷酸、廿六碳酸及其混合物。在一個(gè)實(shí)施方案中，固體組分109可以是由從C-1延伸到大約C-26的不同碳鏈長(zhǎng)度限定的脂肪酸混合物。羧酸實(shí)質(zhì)上限定為包括一個(gè)或多個(gè)羧基(COOH)的任何有機(jī)酸。當(dāng)用作固體組分109時(shí)，羧酸可以包括從C-1到大約C-100的各種碳鏈長(zhǎng)度的混合物。并且，羧酸可以包括其他官能團(tuán)，例如但不局限于甲基、乙烯基、炔烴、酰胺、一級(jí)胺、二級(jí)胺、叔胺、偶氮基、腈、硝基、亞硝基、氮苯基、羧基、過(guò)氧基、醛、酮、一級(jí)亞胺、二級(jí)亞胺、醚、酯、鹵素、異氰酸酯、異硫氰酸酯、苯基、苯甲基、磷酸二酯、硫氫基，而在液體介質(zhì)107中仍然保持不可溶性。
在有些實(shí)施方案中，需要在液體介質(zhì)107中添加分散劑材料以使特殊類(lèi)型的固體組分109例如脂肪酸能夠分散在整個(gè)液體介質(zhì)107中。例如，可以在液體介質(zhì)107中添加堿，以使由材料如羧酸或硬脂酸形成的固體組分109能夠懸浮，其中固體組分109以少于化學(xué)計(jì)量的量存在。在一個(gè)實(shí)施方案中，堿為氫氧化銨，然而此處描述的實(shí)施方案可以使用從市場(chǎng)上購(gòu)買(mǎi)到的任何堿。另外，固體組分109材料的表面功能性能夠受到部分可與液體介質(zhì)107溶混的摻雜物的影響，例如羧酸酯、磷酸酯、硫酸酯基團(tuán)、多元醇基團(tuán)、乙撐氧等。要理解的要點(diǎn)在于固體組分109應(yīng)當(dāng)以基本均勻的方式分散在整個(gè)液體介質(zhì)107中，從而避免固體組分109在一起結(jié)塊形成不能受迫與晶片105上存在的雜質(zhì)103相互作用的形式。
如前所述，連續(xù)液體介質(zhì)107可以是水溶液或非水溶液。例如，在一個(gè)實(shí)施方案中，水溶液液體介質(zhì)107可以由去離子水限定。在另一個(gè)實(shí)施方案中，除了別的以外，非水溶液液體介質(zhì)107可以由碳?xì)浠衔?、碳氟化合物、礦物油或酒精限定。不管液體介質(zhì)107是水溶液還是非水溶液，都應(yīng)當(dāng)理解液體介質(zhì)107能夠變形為包括離子或非離子溶劑以及其他化學(xué)添加劑。例如，添加到液體介質(zhì)107中的化學(xué)添加劑可以包括共同溶劑、pH調(diào)節(jié)劑、螯合劑、極性溶劑、表面活性劑、氫氧化氨、過(guò)氧化氫、氫氟酸、氫氧化四甲銨和流變改性劑的任何組合物，例如聚合物、微粒和多肽。
如前所述，清洗材料101中的不溶混組分111可以限定為氣相、液相、固相或其組合。在具有限定為氣相的不溶混組分111的實(shí)施方案中，不溶混組分111解釋為分散在整個(gè)連續(xù)液體介質(zhì)107中的氣泡。在一個(gè)實(shí)施方案中，氣泡被限定為占據(jù)清洗材料101體積的5％到99.9％。在另一個(gè)實(shí)施方案中，氣泡被限定為占據(jù)清洗材料101重量的50％到95％。限定不溶混組分111的氣體可以是惰性的，例如N2、Ar等，或活性的，例如O2、O3、H2O2、空氣、H2、NH3、HF等。
在具有限定為液相的不溶混組分111的實(shí)施方案中，不溶混組分111被限定為分散在整個(gè)連續(xù)液體介質(zhì)107中的液滴，其中液滴在液體介質(zhì)107中是不溶混的。限定不溶混組分111的液體可以是惰性的或活性的。例如，可以使用低分子量的烷烴，例如戊烷、己烷、庚烷、辛烷、壬烷、癸烷或礦物油作為惰性液體用于限定不溶混組分111，其中液體介質(zhì)107為水溶液。在另一個(gè)示例，可以使用油溶性表面改性劑作為活性液體用于限定不溶混組分111。
在清洗過(guò)程中，對(duì)液體介質(zhì)107中的固體組分109施加向下的力，使得固體組分109與晶片105上的雜質(zhì)103緊密相鄰或緊密接觸。清洗材料101中的不溶混組分111提供了對(duì)固體組分109施加向下的力的機(jī)構(gòu)。當(dāng)固體組分109與雜質(zhì)103足夠接近或接觸而受力時(shí)，在固體組分109和雜質(zhì)103之間建立了相互作用。固體組分109和雜質(zhì)103之間的相互作用足以克服雜質(zhì)103和晶片105之間的附著力以及固體組分109和雜質(zhì)之間的任何排斥力。因而，當(dāng)固體組分109被移動(dòng)離開(kāi)晶片105時(shí)，與固體組分109相互作用的雜質(zhì)103也移動(dòng)離開(kāi)晶片105，即將雜質(zhì)103從晶片105上清除掉。
圖2A-2B為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，示出清洗物質(zhì)101如何實(shí)現(xiàn)從晶片105上除去雜質(zhì)103這一功能的圖示。應(yīng)當(dāng)理解圖2A-2B中描繪的清洗材料101的特性與前面結(jié)合圖1描述的相同。如圖2A中所示，在清洗材料101的液體介質(zhì)107中，固體組分109夾在雜質(zhì)103和不溶混組分111之間。液體介質(zhì)107中的不溶混組分111無(wú)論是氣泡還是液滴均具有伴生的表面張力。因而，當(dāng)不溶混組分111被向下壓向固體組分109時(shí)，不溶混組分111變形并且對(duì)固體組分109施加了向下的力(F)。該向下的力(F)或F的垂直分量用于使固體組分109朝向晶片105和其上的雜質(zhì)移動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施方案中，當(dāng)固體組分109被施以力而足夠接近雜質(zhì)103時(shí)，固體組分109和雜質(zhì)103之間發(fā)生相互作用。在一個(gè)實(shí)施方案中這種距離可以在大約10納米之內(nèi)。在另一個(gè)實(shí)施方案中，當(dāng)固體組分109與雜質(zhì)103實(shí)際接觸時(shí)，固體組分109和雜質(zhì)103之間發(fā)生相互作用。這種相互作用也可以稱(chēng)作固體組分109咬合雜質(zhì)103。
固體組分109和雜質(zhì)103之間的相互作用力比雜質(zhì)103連接在晶片105上的力大。另外，在固體組分109與雜質(zhì)103結(jié)合在一起的實(shí)施方案中，用于使固體組分109移動(dòng)離開(kāi)晶片105的力比雜質(zhì)103連接在晶片105上的力大。因而，如圖2B中所描繪的，當(dāng)固體組分109移動(dòng)離開(kāi)晶片105時(shí)，與固體組分109結(jié)合在一起的雜質(zhì)103也移動(dòng)離開(kāi)晶片105。應(yīng)當(dāng)明白因?yàn)楣腆w組分109與雜質(zhì)103相互作用而影響著清洗過(guò)程，所以從晶片105上除去雜質(zhì)103將取決于固體組分109在晶片105上分散的有多好。在優(yōu)選實(shí)施方案中，固體組分109分散的很好，使得基本上晶片105上的每個(gè)雜質(zhì)103都在至少一個(gè)固體組分109的附近。也應(yīng)當(dāng)明白一個(gè)固體組分109可以以同時(shí)或者連續(xù)的形式與多于一個(gè)雜質(zhì)103接觸或相互作用。而且，與所有組分相同的情況相反，固體組分109可以是不同組分的混合物。因此，清洗液能夠設(shè)計(jì)成用于具體目的，即以具體雜質(zhì)為目標(biāo)物，或者清洗液中提供多種固體組分的情況下，能夠具有廣泛的雜質(zhì)目標(biāo)譜。
固體組分109和雜質(zhì)103之間的相互作用可以通過(guò)一種或多種機(jī)理建立起來(lái)，除了別的以外包括粘接、碰撞和吸引力。固體組分109和雜質(zhì)103之間的粘接可以通過(guò)化學(xué)相互作用和/或物理相互作用建立起來(lái)。例如，在一個(gè)實(shí)施方案中，化學(xué)相互作用導(dǎo)致在固體組分109和雜質(zhì)103之間發(fā)生類(lèi)似膠水的效果。在另一個(gè)實(shí)施方案中，固體組分109的機(jī)械性質(zhì)促進(jìn)了固體組分109和雜質(zhì)103之間的物理相互作用。例如，固體組分109可以是有延展性的，使得當(dāng)其壓向雜質(zhì)103時(shí)，雜質(zhì)103在延展性固體組分109的內(nèi)部留下印記。在另一個(gè)實(shí)施方案中，雜質(zhì)103能夠纏繞在固體組分109的網(wǎng)格中。在這種實(shí)施方案中，機(jī)械應(yīng)力能夠通過(guò)固體組分109的網(wǎng)格傳遞到雜質(zhì)103上，由此提供了對(duì)于從晶片105上除去雜質(zhì)103來(lái)說(shuō)是必不可少的機(jī)械力。
固體組分109因雜質(zhì)103的印記而發(fā)生的變形形成了固體組分109和雜質(zhì)103之間的機(jī)械連接。例如，雜質(zhì)103的表面構(gòu)形可以是這樣的當(dāng)雜質(zhì)103被壓入到固體組分109中時(shí)，部分固體組分109材料進(jìn)入到雜質(zhì)103的表面構(gòu)形內(nèi)部的區(qū)域中，固體組分109材料不能容易地從其中脫出，由此形成了鎖定機(jī)構(gòu)。另外，當(dāng)雜質(zhì)103被壓入固體組分109中時(shí)，能夠產(chǎn)生真空力阻止雜質(zhì)103從固體組分109中除去。
在另一個(gè)實(shí)施方案中，通過(guò)直接或間接接觸從固體組分109傳遞到雜質(zhì)103中的能量會(huì)導(dǎo)致雜質(zhì)103從晶片105上除去。在這個(gè)實(shí)施方案中，固體組分109可以比雜質(zhì)103軟或硬。如果固體組分109比雜質(zhì)103軟，那么在碰撞過(guò)程中固體組分109很可能發(fā)生更大的變形，結(jié)果用于從晶片105上除去雜質(zhì)103的動(dòng)能傳遞減少。然而，在固體組分109比雜質(zhì)103軟的情況下，固體組分109和雜質(zhì)103之間的粘著連接可能會(huì)更強(qiáng)。反之，如果固體組分109至少和雜質(zhì)103一樣硬，那么在固體組分109和雜質(zhì)103之間能夠發(fā)生基本完全的能量傳遞，因而增大了用于從晶片105上除去雜質(zhì)103的力。然而，在固體組分109至少和雜質(zhì)103一樣硬的情況下，依賴(lài)于固體組分109變形的相互作用力會(huì)減少。應(yīng)當(dāng)明白與固體組分109和雜質(zhì)103相關(guān)的物理性質(zhì)和相對(duì)速度將對(duì)其之間的碰撞相互作用造成影響。
除了上述以外，在一個(gè)實(shí)施方案中，固體組分109和雜質(zhì)103之間的相互作用能夠由靜電引力產(chǎn)生。例如，如果固體組分109和雜質(zhì)103具有相反的表面電荷，則它們將彼此電吸引在一起?？赡芄腆w組分109和雜質(zhì)103之間的靜電引力能夠足以克服雜質(zhì)103連接在晶片105上的力。
在另一個(gè)實(shí)施方案中，固體組分109和雜質(zhì)103之間可能存在靜電斥力。例如，固體組分109和雜質(zhì)103都具有負(fù)表面電荷或正表面電荷。如果固體組分109和雜質(zhì)103能夠接近到足夠臨近，那么就能夠通過(guò)范德瓦爾斯(van der Waals)引力克服其之間的靜電斥力。不溶混組分111對(duì)固體組分109施加的力能夠足以克服靜電斥力，從而在固體組分109和雜質(zhì)103之間建立范德瓦爾斯力。參考圖4提供該實(shí)施方案的其他細(xì)節(jié)。另外，在另一個(gè)實(shí)施方案中，可以調(diào)整液體介質(zhì)107的pH以平衡固體組分109和雜質(zhì)103之一或二者上存在的表面電荷，從而降低其之間的靜電斥力促進(jìn)相互作用，或者使得固體組分或雜質(zhì)顯示出與另一個(gè)相反的表面電荷而導(dǎo)致靜電引力。
圖3為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，示出用于從襯底上除去雜質(zhì)的方法的流程圖說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解圖3中的方法所涉及的襯底可以是半導(dǎo)體晶片或者是需要從其中除去半導(dǎo)體制造過(guò)程中相關(guān)的雜質(zhì)的其他任何類(lèi)型襯底。而且，圖3中的方法所涉及的雜質(zhì)基本上可以是與半導(dǎo)體晶片制造過(guò)程相關(guān)的任何類(lèi)型雜質(zhì)，包括但不局限于微粒雜質(zhì)、痕量金屬雜質(zhì)、有機(jī)雜質(zhì)、光刻膠碎屑、來(lái)自于晶片處理設(shè)備的雜質(zhì)和晶片背面微粒雜質(zhì)。
圖3中的方法包括用于將清洗材料設(shè)置在襯底上面的步驟301，其中清洗材料包括分散在液體介質(zhì)中的固體組分。圖3中的方法所涉及的清洗材料與前面參考圖1、2A和2B描述的相同。因而，清洗材料中的固體組分在液體介質(zhì)中分散懸浮。并且，限定固體組分以避免損壞襯底以及避免附著到襯底上。在一個(gè)實(shí)施方案中，固體組分限定為非晶固體。在另一個(gè)實(shí)施方案中，固體組分限定為結(jié)晶固體。在再一實(shí)施方案中，將固體成分表示為晶體和非晶固體的組合物。另外，在不同的實(shí)施方案中，液體介質(zhì)可以是水溶液或非水溶液。
該方法還包括用于對(duì)固體組分施力以將固體組分帶至襯底上所存在的雜質(zhì)的附近，從而在固體組分和雜質(zhì)之間建立相互作用的步驟303。如前所述，在清洗材料中提供不溶混組分以對(duì)固體組分施力，必須將固體組分帶至雜質(zhì)的附近。在一個(gè)實(shí)施方案中，該方法可以包括用于控制不溶混組分以將可控量的力施加到固體組分上的步驟。不溶混組分可以限定為液體介質(zhì)中的氣泡或不溶混液滴。此外，不溶混組分可以表示為液體介質(zhì)中的氣泡和不溶混液滴的組合。
在該方法的一個(gè)實(shí)施方案中，在襯底上面設(shè)置清洗材料之前在液體介質(zhì)中限定不溶混組分。然而，在另一個(gè)實(shí)施方案中，該方法可以包括在襯底上面設(shè)置清洗材料之后原位形成不溶混組分的步驟。例如，不溶混組分可以由溶解在液體介質(zhì)中的氣體在相對(duì)于清洗材料的周?chē)鷫毫p少時(shí)形成。應(yīng)當(dāng)明白不溶混組分的原位形成可以增強(qiáng)雜質(zhì)除去過(guò)程。例如，在一個(gè)實(shí)施方案中，重力用于在不溶混組分形成之前將固體組分推向襯底。然后，外界壓力降低使得液體介質(zhì)中預(yù)先溶解的氣體從溶液中脫離出來(lái)形成氣泡。因?yàn)楣腆w組分因朝向襯底的重力而沉降下來(lái)，所以多數(shù)氣泡將形成在固體組分之上。因固體組分已經(jīng)向襯底沉降，并且氣泡形成在固體組分之上，將有助于固體組分移動(dòng)到襯底上的雜質(zhì)附近。
在各種實(shí)施方案中，可以通過(guò)附著力、碰撞力、吸引力或其組合建立固體組分和雜質(zhì)之間的相互作用。而且，在一個(gè)實(shí)施方案中，該方法包括用于使液體介質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)改變以增大固體組分和雜質(zhì)之間相互作用的步驟。例如，可以調(diào)整液體介質(zhì)的pH以消除固體組分和雜質(zhì)中之一或二者上的表面電荷，從而降低靜電斥力。
另外，在一個(gè)實(shí)施方案中，該方法可以包括用于對(duì)清洗材料的溫度進(jìn)行控制以增強(qiáng)固體組分和雜質(zhì)之間的相互作用的步驟。更具體而言，可以對(duì)清洗材料的溫度進(jìn)行控制以控制固體組分的性質(zhì)。例如，溫度越高固體組分就可以越有延展性，因此當(dāng)壓向雜質(zhì)時(shí)其就越順從。然后，一旦固體組分受壓并且順應(yīng)雜質(zhì)，就降低溫度使固體組分可延展性降低以更好地保持其相對(duì)于雜質(zhì)的共形形狀，因此有效地將固體組分和雜質(zhì)鎖定在一起。溫度還可以用于控制溶解度并且由此控制固體組分的濃度。例如，溫度越高固體組分越容易溶解在液體介質(zhì)中。還可以使用溫度來(lái)控制或?qū)崿F(xiàn)由液體-液體懸浮液在晶片上原位形成固體組分。
在一個(gè)獨(dú)立的實(shí)施方案中，該方法可以包括用于使溶解在連續(xù)液體介質(zhì)中的固體沉淀的步驟。這種沉淀步驟可以通過(guò)將固體溶解在溶劑中，然后添加與該溶劑可溶混但不溶解該固體的組分來(lái)完成。與溶劑可溶混但不溶解該固體的組分的添加導(dǎo)致固體組分的沉淀。
該方法還包括用于使固體組分移動(dòng)遠(yuǎn)離襯底，從而使與固體組分相互作用的雜質(zhì)遠(yuǎn)離襯底的步驟305。在一個(gè)實(shí)施方案中，該方法包括用于控制清洗材料流過(guò)襯底的流速，以便控制或者增大固體組分和/或雜質(zhì)遠(yuǎn)離襯底的移動(dòng)的步驟。本發(fā)明中用于從襯底上除去雜質(zhì)的方法可以以多種不同的方式完成，只要是用于對(duì)清洗材料的固體組分施力使得固體組分與要被除去的雜質(zhì)建立相互作用即可。
圖4為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，對(duì)描述從排斥曲線中扣除吸引曲線時(shí)形成的凈互作用能的圖進(jìn)行說(shuō)明的簡(jiǎn)要示意圖。如圖4中所示，線401表示電斥力，而線403表示范德瓦爾斯引力。Y軸表示能量，其中X軸上方示出的是推斥能并且X軸下方表示引力能。X軸表示顆粒之間的距離。曲線405表示凈互作用能并且僅是線401和403的總和。區(qū)域407可以稱(chēng)作是能陷(energy trap)而區(qū)域409可以稱(chēng)作是能壘(energy barrier)。本領(lǐng)域技術(shù)人員將明白當(dāng)兩個(gè)顆粒/膠體彼此接近并且它們的雙層開(kāi)始抵觸時(shí)靜電斥力變得顯著。需要能量克服這種斥力。在此處描述的一個(gè)實(shí)施方案中，可以由清洗液提供這種能量，或者更具體而言，如上所述就是清洗液中的不溶混組分。靜電斥力曲線401表示如果迫使顆粒在一起而必須克服的能量。應(yīng)當(dāng)明白最大能量與表面勢(shì)能和ζ(zeta)勢(shì)能有關(guān)。
范德瓦爾斯引力實(shí)際上是每個(gè)顆粒/膠體中的單個(gè)分子之間力的效果。該作用是加成的，即第一顆粒/膠體的一個(gè)分子對(duì)第二膠體中的每個(gè)分子具有范德瓦爾斯引力。這種范德瓦爾斯引力對(duì)第一顆粒/膠體中的每個(gè)分子都類(lèi)似，并且總力就是所有這些的總和。引力能曲線403用于表示范德瓦爾斯引力沿著顆粒之間距離的變化。在X軸上的每個(gè)距離上用較大的值減去較小的值得到凈能。然后對(duì)凈值作圖，如果排斥則在上方并且如果吸引則在下方，由此形成曲線。如果存在排斥部分，那么將最大推斥能點(diǎn)稱(chēng)作能壘409。能壘409的高度標(biāo)志該體系的穩(wěn)定程度。為了聚集在一起，在碰撞過(guò)程中的兩個(gè)顆粒必須具有足夠的動(dòng)能以躍過(guò)這個(gè)能壘，而動(dòng)能歸因于它們的速度質(zhì)量。如果跳過(guò)能壘，那么凈相互作用就是所有的引力，結(jié)果顆粒聚集在一起。該內(nèi)部區(qū)域407稱(chēng)作能陷，因?yàn)榭梢哉J(rèn)為顆粒/膠體是被范德瓦爾斯力捕獲在一起的。本領(lǐng)域技術(shù)人員將明白可以根據(jù)具體應(yīng)用，改變膠體溶液的環(huán)境條件以增大和降低能壘。可以改變的條件包括變化離子強(qiáng)度、變化pH或添加表面活性材料以直接影響膠體的電荷。在每種情況下，ζ(zeta)勢(shì)能測(cè)量可以指示所述變換對(duì)整體穩(wěn)定性的影響。
圖5為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，說(shuō)明表面活性劑分子聚合體/集合體的簡(jiǎn)要示意圖，其中該表面活性劑分子聚合體/集合體可以形成此處所述的固體顆粒。典型地，表面活性劑分子的聚集體/集合體通常為球形，但是也可以是其他幾何形狀，例如橢圓體、圓柱體、囊狀、薄片等。本領(lǐng)域技術(shù)人員將明白表面活性劑分子的聚合體/集合體也可以稱(chēng)作膠囊。當(dāng)表面活性劑濃度高于臨界膠囊濃度(CMC)并且系統(tǒng)溫度高于臨界膠囊溫度時(shí)膠囊形成。眾所周知，表面活性劑是包含疏水性基團(tuán)例如長(zhǎng)烴鏈和親水性基團(tuán)例如離子或極性基團(tuán)的化學(xué)制品。因而，在水溶液或其他極性溶劑中，膠囊的芯501由分子的疏水部分構(gòu)成，而親水部分503留在分子的表面上使得他們能夠有利于與水接觸。在離子表面活性劑的情況下，在一個(gè)實(shí)施方案中，離子頭部的電荷被位于膠囊周?chē)鷮又械膶?duì)電荷離子(反離子)中和，從而實(shí)現(xiàn)電中性的條件。在替換實(shí)施方案中，在連續(xù)相中使用非極性溶劑，親水性基團(tuán)將形成膠囊的芯，并且疏水性基團(tuán)保留在膠囊的表面上，即反膠囊。因而，在一個(gè)實(shí)施方案中，膠囊109表示可以用作固體組分109的表面活性分子的聚合體/集合體。當(dāng)然，應(yīng)當(dāng)理解這僅是一個(gè)示例性實(shí)施方案并且固體組分可以通過(guò)上述其他技術(shù)形成。
下面描述的是用于制作清洗液的示例性技術(shù)。應(yīng)當(dāng)明白這些是指向使用硬脂酸和水溶液連續(xù)相的示例性技術(shù)，其中硬脂酸和水溶液連續(xù)相可以組成泡沫應(yīng)用或乳濁液應(yīng)用。示例1提供一種需要溶化脂肪酸的技術(shù)，示例2對(duì)脂肪酸進(jìn)行預(yù)先碾磨以獲得所需要的顆粒分布，由此不需要溶化脂肪酸。示例3提供一種技術(shù)，其中使溶解的脂肪酸從溶劑中沉淀出來(lái)以獲得所需要的顆粒分布。當(dāng)然，可以使用許多其他技術(shù)制造清洗液并且使用不同的脂肪酸。另外，可以使用非極性溶劑代替水并且非極性或極性化合物可以混合/溶解在非極性溶劑中。
示例1將水加熱到70攝氏度以上(硬脂酸的熔點(diǎn))。將固體硬脂酸(大約0.1％重量到大約10％重量)加熱到70攝氏度以上并且加入到熱水中。以一定速度攪動(dòng)該水-硬脂酸混合物，使得不溶混硬脂酸分散到連續(xù)水相中或在連續(xù)水相中乳化。加入堿使pH升到大約50％的羧酸解離即解離常數(shù)(pKa)為大約50％這一點(diǎn)上，從而引發(fā)硬脂酸的電離。這在pH為大約10.2的時(shí)候發(fā)生。加入到溶液中使pH上升的示例性堿為氫氧化銨(NH4OH)。NH4OH的濃度可以在0.25％重量到10％重量之間。將硬脂酸/水/NH4OH混合物額外攪動(dòng)20分鐘形成均勻溶液。將該溶液冷卻至周?chē)鷾囟炔R置10小時(shí)，并且隨著時(shí)間的過(guò)去成為沉淀物形式，即固體組分。攪動(dòng)期間，空氣會(huì)夾入到混合物中但這不是必然的。這些沉淀顆粒(固體組分)的粒度分布在大約50納米到5000微米之間。
示例2將粒狀硬脂酸碾磨成粒度分布在大約0.5到大約5000微米的顆粒。從市場(chǎng)上購(gòu)買(mǎi)到的任何粉末均可以實(shí)現(xiàn)該粒度分布。將經(jīng)過(guò)碾磨的粒狀形式的硬脂酸(大約0.1％重量到大約10％重量)加入到水中，同時(shí)攪拌溶液。可以通過(guò)搖動(dòng)、攪動(dòng)、旋轉(zhuǎn)等攪拌該溶液。加入堿使pH升到大約50％的羧酸解離即pKa為大約50％這一點(diǎn)上，從而引發(fā)硬脂酸的解離。這在pH大于10.2的時(shí)候發(fā)生。加入到溶液中使pH上升的示例性堿為氫氧化銨(NH4OH)。NH4OH的濃度可以在0.5％重量到10％重量之間。將NH4OH加入到該水溶液中同時(shí)攪拌該溶液，使得固體硬脂酸組分分散到連續(xù)水相中。在沒(méi)有攪動(dòng)的情況下離子化硬脂酸組分仍然懸浮在連續(xù)水溶液相中。這些顆粒的粒度在大約0.5到大約5,000微米之間。
示例3將硬脂酸和棕櫚酸的混合物溶解在異丙醇(IPA)中，同時(shí)攪拌該溶液。溶劑中所溶解的脂肪酸的濃度可以為大約2％重量到20％重量。將溶劑加熱到溶劑的沸點(diǎn)以下或添加其他一種或多種有機(jī)溶劑例如丙酮或苯，可以提高脂肪酸的溶解度?？梢酝ㄟ^(guò)搖動(dòng)、攪動(dòng)、旋轉(zhuǎn)等攪拌該溶液。溶解一完成，就可以通過(guò)過(guò)濾或離心除去剩余的固體。接下來(lái)將無(wú)固體溶液與水混合(對(duì)于脂肪酸來(lái)說(shuō)并不是溶劑)沉淀出脂肪酸固體。沉淀出來(lái)的脂肪酸在溶液中懸浮，具有0.5到5,000微米之間的粒度分布。加入堿使pH升到10.2或更高可以引發(fā)硬脂酸的電離。加入到溶液中使pH上升的示例性堿為氫氧化銨(NH4OH)。NH4OH的濃度可以在0.25％重量到10％重量之間。
圖6A為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，用于清洗襯底的系統(tǒng)的俯視圖的簡(jiǎn)要示意圖。襯底601沿著直線朝向清洗頭移動(dòng)。清洗頭包括構(gòu)造成提供清洗液的部分603。如上所述，清洗液可以是泡沫或乳濁液的形式。在一個(gè)實(shí)施方案中，清洗液從貯罐中供應(yīng)，其中貯罐可以是加壓的或者不加壓。如果貯罐是加壓的，那么清洗液在供應(yīng)給清洗頭之前可以是通氣的并且形成泡沫。在貯罐不是加壓的情況下，清洗液可以泵入或者通過(guò)其他公知的方式供應(yīng)。在另一個(gè)實(shí)施方案中，可以由離線貯罐向清洗頭供應(yīng)乳濁液。部分605包括沖洗化學(xué)制品，例如去離子水(DIW)或其他一些通常用于特殊用途的清洗化學(xué)藥品。清洗頭的部分607提供干燥能力并且可以使用惰性氣體如氮?dú)夂?或低汽壓液體如異丙醇(IPA)。應(yīng)當(dāng)明白部分605和607，在一個(gè)實(shí)施方案中位于清洗部分603的下游，可以提供清洗彎液面并且可以是受讓方擁有的臨近清洗頭，并且在下面列出的交叉參考的申請(qǐng)中進(jìn)一步描述。本領(lǐng)域技術(shù)人員將明白襯底601可以旋轉(zhuǎn)并且/或者旋轉(zhuǎn)且直線移動(dòng)。或者，清洗頭可以在襯底601上移動(dòng)，而襯底是靜止不動(dòng)的或者也移動(dòng)。在另一個(gè)實(shí)施方案中，可以在清洗隔間中進(jìn)行清洗，其中在清洗室中放置單個(gè)晶片并且提供清洗液。在另一個(gè)實(shí)施方案中，可以設(shè)置為每個(gè)部分603、605和607提供順序隔間的工具。在另一個(gè)實(shí)施方案中，清洗頭可以包括兩個(gè)部分603用于提供清洗液，其中部分605夾在這兩個(gè)部分603之間。因此，對(duì)于此處描述的功能性來(lái)說(shuō)可以存在多種構(gòu)造。
圖6B為圖6A中清洗頭的側(cè)視圖。如上所述將清洗液供應(yīng)給部分603。可以將DIW和/或其他某些合適的清洗化學(xué)藥品供應(yīng)給部分605?？蛇x擇對(duì)部分605施加真空以提供如下面交叉參考的申請(qǐng)中詳細(xì)討論的彎液面。對(duì)部分607提供惰性氣體和/或IPA。這是，雖然圖6A和6B對(duì)半導(dǎo)體襯底進(jìn)行了圖示說(shuō)明，但是這些實(shí)施方案可以擴(kuò)展到平板顯示器、太陽(yáng)能電池、存儲(chǔ)器件等中。
關(guān)于臨近蒸氣清洗以及干燥系統(tǒng)的附加信息，可以參考2002年12月3日出版的名稱(chēng)為“用于單個(gè)晶片清洗及干燥的毛細(xì)鄰近頭”的美國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)US No.6,488,040中描述的示例性系統(tǒng)。關(guān)于鄰近頭的附加信息，可以參考2003年9月9日出版的名稱(chēng)為“用于晶片鄰近清洗及干燥的方法”的美國(guó)專(zhuān)利US No.6,616,772中描述的示例性鄰近頭。關(guān)于頂部和底部彎液面的附加信息，可以參考2002年12月24日提交的名稱(chēng)為“彎液面，真空，IPA蒸氣，干燥歧管”的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)No.10/330,843中描述的示例性彎液面。關(guān)于彎液面的附加信息，可以參考2005年1月24日出版的名稱(chēng)為“用于使用動(dòng)態(tài)液體彎液面處理襯底的方法和系統(tǒng)”的美國(guó)專(zhuān)利No.6,998,327以及2005年1月24日出版的名稱(chēng)為“疏阻擋層彎液面隔板和容器”的美國(guó)專(zhuān)利No.6,998,326。
在某些期望的實(shí)施方案中，連續(xù)相或分散相包括那些認(rèn)為是烴族類(lèi)的化合物。碳?xì)浠衔锸悄切┌己蜌涞幕衔?。?yīng)當(dāng)理解多數(shù)碳?xì)浠衔锸欠菢O性的，并且因而極性比水??；然而存在少數(shù)碳?xì)浠衔锟梢哉J(rèn)為其極性可能與水一樣或者比水大。碳?xì)浠衔锿ǔ＜?xì)分成為三類(lèi)脂肪族、環(huán)狀和芳香族。脂肪族碳?xì)浠衔锟梢园ㄖ辨溁衔锖头种铱赡芙绘湹幕衔铮欢?，脂肪族碳?xì)浠衔锊凰闶黔h(huán)狀的。環(huán)狀碳?xì)浠衔锸悄切┌ㄖ辽偃齻€(gè)排列成環(huán)狀結(jié)構(gòu)的碳原子的化合物，其性質(zhì)與脂肪族碳?xì)浠衔锵嗨?。芳香族烴溶劑是那些通常包括三個(gè)或更多個(gè)不飽和鍵且具有一個(gè)單環(huán)或通過(guò)公用鍵連接在一起的多個(gè)環(huán)和/或并和在一起的多個(gè)環(huán)的化合物。期望的碳?xì)浠衔锇妆?、二甲苯、p-二甲苯、m-二甲苯、1，3，5-三甲基苯、溶劑石腦油H、溶劑石腦油A，烷烴如戊烷、己烷、異己烷、庚烷、壬烷、辛烷、十二烷、2-甲基丁烷、十六烷、十三烷、十五烷、環(huán)戊烷、2，2，4-三甲基戊烷、石油醚，鹵代烴如氯代烴、氟代烴、硝基烴、苯、1，2-二甲基苯、1，2，4-三甲基苯、礦油精、煤油、異丁基苯、甲基萘、乙基甲苯、輕石油。特別期望的溶劑包括但不局限于戊烷、己烷、庚烷、環(huán)己烷、苯、甲苯、二甲苯及其混合物或組合物。
在其他期望的實(shí)施方案中，連續(xù)相或分散相可以包括那些不認(rèn)為是烴族類(lèi)化合物部分的化合物，例如酮，其包括氟化酮，例如丙酮、二乙基甲酮、甲基乙基甲酮等；醇，其包括氟化醇；酯，其包括氟化酯、氟化和非氟化碳酸酯基化合物如碳酸丙酯等；醚，其包括氟化醚；以及胺，其包括氟化胺。在另外其他期望的實(shí)施方案中，連續(xù)相或分散相可以包括這里提到的任何化合物的組合物。因而，當(dāng)連續(xù)相為極性溶劑如水時(shí)，上述列出的非極性化合物可以用在分散相中，因?yàn)榉菢O性化合物通常與極性溶劑不溶混。當(dāng)然，對(duì)于某些應(yīng)用來(lái)說(shuō)非極性化合物可以用在連續(xù)相中，并且極性化合物可以用于分散相。示例性極性溶劑除了水以外還包括醋酸、蟻酸、甲醇、乙醇、n-丙醇、n-丁醇、異丙醇、丙酮、乙腈、二甲基甲酰胺、二甲亞砜及其混合物。應(yīng)當(dāng)明白此處提供的材料列表是示例而不是限制。
雖然已經(jīng)在從半導(dǎo)體晶片上除去雜質(zhì)的上下文中對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是應(yīng)當(dāng)理解前面描述的本發(fā)明的原理和技術(shù)同樣可以用于清洗除半導(dǎo)體晶片以外的表面。例如，本發(fā)明可以用于清洗半導(dǎo)體制造中使用的任何設(shè)備表面，其中任何設(shè)備表面指的是與晶片周?chē)h(huán)境連通的表面，例如與晶片共用大氣空間。本發(fā)明還可以用在去除雜質(zhì)很重要的其他技術(shù)領(lǐng)域中。例如，本發(fā)明還可以用于除去在空間計(jì)劃或者其他尖端技術(shù)領(lǐng)域例如表面科學(xué)、能量、光學(xué)、微電子學(xué)、MEMS、平板處理、太陽(yáng)能電池、存儲(chǔ)器件等中所使用的部件上的雜質(zhì)。應(yīng)當(dāng)理解前面列出的本發(fā)明可以應(yīng)用的示例性領(lǐng)域并不是全表。此外，應(yīng)當(dāng)明白用在此處示例性描述中使用的晶片可以概括為實(shí)質(zhì)上表示其他任何結(jié)構(gòu)，例如襯底、部件、面板等。
雖然已經(jīng)對(duì)本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施方案進(jìn)行了描述，但是應(yīng)當(dāng)明白本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀前面的說(shuō)明書(shū)以及研究附圖之后就會(huì)實(shí)現(xiàn)其各種變更、增加、變換及等效替換。因此，本發(fā)明是要包括所有這些落在本發(fā)明真實(shí)精神和范圍之內(nèi)的變更、增加、變換及等效替換。在權(quán)利要求中，元件和/或步驟并不表示任何特定的操作順序，除非在權(quán)利要求中明確聲明。
權(quán)利要求
1.一種清洗化合物，其包括分散在水中的大約0.5重量百分比到大約10重量百分比的脂肪酸，以及堿，該堿的量足以使脂肪酸水溶液的pH大致達(dá)到使多于大約50％分散的脂肪酸發(fā)生電離這一程度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的清洗化合物，其中脂肪酸為硬脂酸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的清洗化合物，其中pH為大約10.2。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的清洗化合物，其中脂肪酸選自月桂酸、棕櫚酸、硬脂酸、油酸、亞油酸、亞麻酸、花生四烯酸、鱈烯酸、eurcic acid、酪酸、羊油酸、羊脂酸、肉豆蔻酸、真珠酸、二十二碳烷酸、木纖維素酸(lignoseric acid)、肉豆蔻腦酸、棕櫚油酸、nervanic acid、十八碳四烯酸、二十五碳五烯酸、brassic acid、祭魚(yú)酸(clupanodonicacid)及其混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的清洗化合物，其中脂肪酸的粒徑分布在大約50納米到5000微米之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的清洗化合物，其中脂肪酸中的酸部分選自含碳部分、磺酸基部分和磷酸部分。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的清洗化合物，其中在將脂肪酸添加到水中之前使其溶化。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的清洗化合物，還包括分散在水中的大約0.1重量百分比到大約10重量百分比的另一種脂肪酸。
9.一種清洗襯底的方法，其包括在襯底表面上涂覆具有與第二不溶混液體組合的第一不溶混液體的乳濁液，第二不溶混液體形成了分散在第一不溶混液體內(nèi)部的大量液滴，并且該乳濁液還包括分散在第一不溶混液體中的固體顆粒；對(duì)一個(gè)固體顆粒施加具有垂直分量的力，從而將該一個(gè)固體顆粒帶到襯底表面上雜質(zhì)的相互作用區(qū)內(nèi)；以及將該一個(gè)固體顆粒和雜質(zhì)從襯底表面上除去。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中第一不溶混液體為極性溶劑，第二不溶混液體為非極性溶劑。
11.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中第一不溶混液體為非極性溶劑，第二不溶混液體為極性溶劑。
12.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中極性溶劑選自水、醋酸、蟻酸、甲醇、乙醇、n-丙醇、n-丁醇、異丙醇、丙酮、乙腈、二甲基甲酰胺、二甲亞砜及其混合物。
13.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中非極性溶劑選自芳香烴溶劑、脂肪烴溶劑、環(huán)狀烴溶劑、酮溶劑、碳酸酯基溶劑、鹵代烴溶劑、醇溶劑、酯溶劑、醚溶劑、胺溶劑及其混合物。
14.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中固體顆粒為表面活性材料的聚集體。
15.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中固體顆粒首先分散到第一不溶混液體中，然后改性變成表面活性。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其中固體顆粒通過(guò)離子化改性變成表面活性。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中通過(guò)提高第一不溶混液體的pH來(lái)引發(fā)離子化。
18.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，還包括向第一和第二不溶混液體中添加第三不溶混液體，第三不溶混液體形成分散在第一不溶混液體中的多個(gè)液滴。
19.一種用于清洗襯底的系統(tǒng)，其包括構(gòu)造成配置在襯底表面上方的清洗頭，該清洗頭具有多個(gè)清洗部分；以及向多個(gè)清洗部分中之一供應(yīng)清洗液的清洗液貯罐，該清洗液具有分散相、連續(xù)相和分散在連續(xù)相內(nèi)部的顆粒。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的清洗系統(tǒng)，其中清洗頭包括在所述多個(gè)清洗部分之一下游的沖洗部分和干燥部分。
21.根據(jù)權(quán)利要求19的清洗系統(tǒng)，其中分散相和連續(xù)相具有相同的物理狀態(tài)。
22.根據(jù)權(quán)利要求19的清洗系統(tǒng)，其中清洗液以單一物理狀態(tài)在壓力下存儲(chǔ)在清洗液貯罐中并且以多個(gè)物理狀態(tài)在大氣壓力下供應(yīng)給多個(gè)清洗部分中的一個(gè)。
23.根據(jù)權(quán)利要求19的清洗系統(tǒng)，其中清洗頭是靜止不動(dòng)的。
24.根據(jù)權(quán)利要求19的清洗系統(tǒng)，其中清洗頭相對(duì)襯底是可移動(dòng)的。
25.根據(jù)權(quán)利要求19的清洗系統(tǒng)，其中向多個(gè)清洗部分中的至少兩個(gè)供應(yīng)清洗液。
26.根據(jù)權(quán)利要求19的清洗系統(tǒng)，其中清洗液的分散相提供將所述顆粒帶到分布在襯底上的任何雜質(zhì)附近的力。
27.根據(jù)權(quán)利要求19的清洗系統(tǒng)，其中分散相迫使顆粒處于任何雜質(zhì)的大約十納米范圍內(nèi)。
28.一種用于清洗襯底的清洗液，其通過(guò)包括下述方法步驟的工序制得將脂肪酸加入到異丙醇中，同時(shí)攪拌獲得濃度在大約2重量％到20重量％的溶解的脂肪酸；將任何未溶解的固體從異丙醇溶液中除去；將異丙醇溶液與水混合沉淀出所溶解的脂肪酸；并且使所溶解的脂肪酸離子化。
29.根據(jù)權(quán)利要求28的清洗液，其中脂肪酸為硬脂酸和棕櫚酸的混合物。
30.根據(jù)權(quán)利要求28的清洗液，其中從異丙醇溶液中除去任何未溶解的固體這一方法步驟包括過(guò)濾異丙醇溶液。
31.根據(jù)權(quán)利要求28的清洗液，其中使溶解的脂肪酸離子化這一方法步驟包括在異丙醇溶液和水混合之后，向異丙醇溶液中加入堿。
32.根據(jù)權(quán)利要求28的清洗液，其中使所溶解的脂肪酸離子化這一方法步驟包括在異丙醇和水混合之后，向異丙醇溶液中加入堿，使異丙醇溶液的pH達(dá)到10.2或更大。
33.根據(jù)權(quán)利要求32的清洗液，其中堿為NH4OH并且NH4OH的濃度為大約0.25重量％到大約10重量％。
全文摘要
提供一種清洗化合物。該清洗化合物包括分散在水中的大約0.1重量百分比到大約10重量百分比的脂肪酸。該清洗化合物包括堿，堿的量足以使脂肪酸水溶液的pH大致達(dá)到使大約多于50％分散的脂肪酸發(fā)生電離這一程度。還提供一種用于清洗襯底的方法、用于清洗襯底的系統(tǒng)以及通過(guò)一種工序制備的清洗液。
文檔編號(hào)H01L21/304GK101029289SQ200610172498
公開(kāi)日2007年9月5日 申請(qǐng)日期2006年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月30日
發(fā)明者E·M·弗里爾, J·M·德拉里奧斯, K·米克海利岑科, M·拉夫金, M·科羅利克, F·C·雷德克 申請(qǐng)人:蘭姆研究有限公司