專利名稱：清洗電路襯底的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電路裝置的制造領(lǐng)域，具體地，涉及清洗電路襯底領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
當(dāng)制作電路裝置時，經(jīng)常需要對其上形成和/或安裝了電路裝置的 襯底進(jìn)行清洗。電路襯底的清洗在半導(dǎo)體襯底上制造集成電路器件時尤 其重要。
在半導(dǎo)體襯底(例如硅晶片)上制造集成電路器件期間需要執(zhí)行許 多清洗步驟。在這些清洗過程中，通常需要去除諸如來自在半導(dǎo)體襯底 上承載的表面層的痕量金屬和顆粒之類的雜質(zhì)，而不能損壞在所述表面 (或那些表面)上已經(jīng)形成的結(jié)構(gòu)。將雜質(zhì)保持在表面上的力的種類和 強(qiáng)度是不同的。清洗工藝在化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)、尤其是金屬CMP之后 執(zhí)行的清洗步驟的情況下是特別具有挑戰(zhàn)性的。
通常，使用公知為包括一個或更多刷洗臺的洗滌器的設(shè)備執(zhí)行各種 晶片清洗工藝(包括CMP后晶片清洗)。圖l示出了典型的刷洗臺結(jié)構(gòu)， 所述結(jié)構(gòu)能夠同時清洗半導(dǎo)體晶片的兩個主表面。
如圖1所示，將晶片W定位于一對洗滌器刷1之間并且與其直接接 觸，所述洗滌器刷的外表面用聚合體材料(諸如多乙酸乙烯酯PVA)制 造。涂敷清洗液體以便幫助刷子和晶片的清洗。將這些清洗液體滴落到 晶片和/或刷子上、噴射到晶片上、或者通過刷子本身來提供。清洗液體 一般是設(shè)計用于特定應(yīng)用的專用化學(xué)藥品。這些化學(xué)藥品一般本質(zhì)上是 水性的，典型地基于有機(jī)酸(檸檬酸、草酸等)或有機(jī)基(特別是TMAH)， 在晶片表面上具有遠(yuǎn)低于0. 1M的摩爾濃度。一般將刷子與去離子水的穩(wěn)定流體相連，并且當(dāng)晶片通過清洗工具時或在刷子清洗周期期間提供所 述化學(xué)藥品。
在傳統(tǒng)的基于洗滌器的清洗工藝中，半導(dǎo)體襯底(這里是晶片w)
繞其自己的軸旋轉(zhuǎn)，并且洗滌器刷子l繞它們各自的軸旋轉(zhuǎn)。當(dāng)晶片和 洗滌器刷子旋轉(zhuǎn)時，通過洗滌器刷子的機(jī)械作用和/或溶液的化學(xué)作用移 走了晶片表面上的顆粒。然后，腔室中的液體動力機(jī)制將已移走的顆粒 從晶片表面上去除。如果進(jìn)行合適地選擇，清洗化學(xué)藥品也可以通過調(diào)
整晶片表面上的顆粒和材料的zeta電勢以使將它們彼此排斥的方式來 輔助清洗，使顆粒的去除更加容易。此外，再通過清洗液體的合適選擇， 可以通過晶片表面非常輕的刻蝕來剝離顆粒。此外，所述清洗應(yīng)該有效 地去除電介質(zhì)表面上的金屬物質(zhì)并且禁止其再次沉積。這有助于減小在 晶片上制造的已完成的集成電路的表面漏電。
在圖l的結(jié)構(gòu)中，晶片垂直朝向，因此將該洗滌器結(jié)構(gòu)稱作"垂直 結(jié)構(gòu)"。也可以使用水平結(jié)構(gòu)。
現(xiàn)有技術(shù)的傳統(tǒng)洗滌器型清洗結(jié)構(gòu)存在許多缺點。
首先，考慮圖l所示的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，示出了其中洗滌晶片的方式依賴 于晶片上的徑向位置而不同。更具體地，晶片W的中心與洗滌器刷子1 連續(xù)接觸，而晶片的外圍只斷斷續(xù)續(xù)地與洗滌器刷子接觸。圖2的曲線 近似示出了晶片與刷子接觸的時間比例隨著晶片上的徑向位置而變化。 此外，通過晶片和洗滌器刷子.的旋轉(zhuǎn)引起的液體動力機(jī)制引起清洗液體 在晶片的中心區(qū)域與晶片上的其它區(qū)域相比不同地操作。'
作為以上過程的結(jié)果，在晶片的徑向的清洗條件中存在梯度，其中 晶片的中心具有與晶片的邊緣不同的清洗程度。這導(dǎo)致在晶片中心部分 中特定缺陷出現(xiàn)頻率的增加，對于CuCMP工藝顯著的枝蔓和侵蝕。在其 它工藝之后的擦洗可能導(dǎo)致在晶片中心處類似更高級別的損傷 (defectivity)，或者相反(中心比邊緣更好地進(jìn)行了清洗)。該效果如 圖3A-3D所示，示出了使用傳統(tǒng)清洗洗滌器結(jié)構(gòu)的CMP后清洗工藝之后 晶片上的缺陷圖。
圖3A示出了已經(jīng)使用傳統(tǒng)洗滌設(shè)備進(jìn)行清洗的整個晶片的圖像。 在圖3A的圖像中，斑點表示已經(jīng)通過缺陷探測工具査找到的缺陷。圖3B、圖3C和圖3D示出了晶片的中心部分的特寫圖，并且示出了只在該 中心部分處可見的侵蝕缺陷。
其次，使用相同的洗滌器刷子清洗一連串不同的晶片。隨著時間的 繼續(xù)，刷子逐漸積聚了顆粒，并且將所述顆粒再次沉積到正在清洗的下 一個晶片上。盡管存在這樣的事實當(dāng)在清洗站中不存在晶片時將刷子 用清洗液體和/或去離子水沖洗，這種積聚和再沉積也會發(fā)生，并且即使 刷子的外表面是由不吸收液體(試圖防止裝滿顆粒的液體的吸收)的材 料構(gòu)成也會發(fā)生這種積聚和再沉積。此外，可能將顆粒嵌入到刷子表面 中，然后所述顆粒將引起進(jìn)行清洗的晶片的擦傷。
最后，時常需要更換刷子。這可能引起清洗設(shè)備冗長的停機(jī)時間， 例如由于需要重新校準(zhǔn)內(nèi)部滾筒間隔。
考慮到上述問題而已經(jīng)實現(xiàn)本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了一種在所附權(quán)利要求中所述的清洗方法和清洗設(shè)備。


參考附圖，根據(jù)作為示例給出的本發(fā)明各種優(yōu)選實施例的以下描 述，本發(fā)明的特征和優(yōu)點將變得清楚，其中
圖1示意性地示出了用于清洗半導(dǎo)體晶片的基于傳統(tǒng)洗滌器的裝
置；
圖2是表示當(dāng)使用如圖1所示的傳統(tǒng)晶片清洗裝置時，給定晶片部 分與清洗刷子接觸的時間比例隨著晶片上的徑向位置如何變化的曲線；
圖3A-3D示出了已經(jīng)使用如圖1所示的傳統(tǒng)晶片清洗工具進(jìn)行了 CMP后清洗的半導(dǎo)體晶片上的缺陷，其中
圖3A示出了整個晶片的缺陷圖；以及
圖3B至圖3D示出了在晶片中心處的侵蝕缺陷；
圖4A-4C示出了使用根據(jù)本發(fā)明第一方面的洗滌器型晶片清洗裝置 的刷子的優(yōu)選實施例，其中
圖4A是刷子的側(cè)視圖；圖4B是沿圖3A的X-X，線得到的剖面圖；以及 圖4C是沿圖3B的Y-Y，線得到的剖面圖。
圖5示出了在根據(jù)本發(fā)明第一方面的洗滌器型晶片清洗裝置中可用 的刷子表面的不同結(jié)構(gòu)，其中
圖5A示出了使用具有錐形末端的單空腔的變體； 圖5B示出了使用具有錐形末端的多個空腔的變體；
圖5C示出了使用具有變化寬度的螺旋形凹槽的變體；以及
圖5D示出了使用在刷子表面的不同區(qū)域中具有不同密度分布的空 腔的變體；
圖6示意性地示出了在根據(jù)本發(fā)明第二方面的洗滌器型清洗設(shè)備的 第一優(yōu)選實施例中的主要部件；
圖7示意性地示出了圖6的洗滌器型清洗設(shè)備的變體；
圖8示意性地示出了在根據(jù)本發(fā)明第二方面的洗滌器型清洗設(shè)備的 第二優(yōu)選實施例中的主要部件；
圖9示意性地示出了在根據(jù)本發(fā)明第二方面的洗滌器型清洗設(shè)備的 第三優(yōu)選實施例中的主要部件；
圖10A-10C示意性地示出了用于晶片等的第一支撐結(jié)構(gòu)，其中圖 IOA至圖IOC示出了晶片的不同位置；以及
圖11A-11D示意性地示出了用于晶片等的第二支撐結(jié)構(gòu)，其中圖 IIA至圖IID示出了晶片的不同位置。
具體實施例方式
現(xiàn)在將描述本發(fā)明的第一方面，涉及設(shè)計用于減小晶片等上的清洗 性能差別的洗滌器型清洗方法和設(shè)備。
在根據(jù)本發(fā)明第一方面的第一優(yōu)選實施例中，在洗滌器裝置中使用 的傳統(tǒng)刷子用具有新型形狀的刷子來代替，如圖4A-4C所示。圖4A示出了 新刷子的一個實施例的側(cè)視圖，而圖4B示出了沿圖4A的線X-X'得到的剖 面圖，而圖4C示出了沿圖4B的Y-Y'線得到的剖面圖?？梢允褂门c傳統(tǒng)洗 滌器刷子相同的材料來制作新刷子。
傳統(tǒng)的洗滌器刷子形狀上是柱形的。如可以在圖4A-4C中看出的，
6本發(fā)明的該實施例使用的刷子具有一般的柱形形狀，但是其中洗滌器刷 子一般將與正在清洗的晶片的中心區(qū)域連續(xù)接觸的位置處，在刷子的外
圍存在空腔c。該空腔生成了其中刷子不與正在清洗的晶片的中心部分接
觸的非接觸區(qū)。通常，該非接觸區(qū)將大致定位于沿柱狀物長度的一半處。
如可以從圖4C所示的剖面圖看出的，非接觸區(qū)只延刷子外周延伸一 定距離，以便確保在刷子的每一次旋轉(zhuǎn)期間，正在清洗的晶片的中心與 刷子表面接觸一定比例的時間，而不是如在傳統(tǒng)洗滌設(shè)備中那樣連續(xù)地 接觸。優(yōu)選地，選擇空腔C的尺寸以便確保晶片在整個徑向上與刷子接觸 實質(zhì)上相同的時間量。
根據(jù)本發(fā)明的該實施例，刷子中的空腔C應(yīng)該具有足夠的深度d，以 確保在正在進(jìn)行清洗的晶片(等)的中心區(qū)域和該位置處的刷子表面之 間沒有接觸，記住清洗期間可能在刷子和晶片(等)之間施加壓力。合 適的深度一般在O. 5至5mm之間。
為了避免在晶片中產(chǎn)生應(yīng)力、或者在晶片的正面和背面上摩擦作用 的差別，優(yōu)選地，使用根據(jù)圖4A-4C的一對刷子(與圖l中所示的刷子一 樣布置)以同時清洗晶片的正面和背面，同時使刷子的旋轉(zhuǎn)同步，使得 當(dāng)一個刷子的非接觸部分面向晶片的正面時，同時另一個刷子的非接觸 部分面向晶片的背面。
如圖4B所示，刷子中空腔C的側(cè)壁實質(zhì)上與刷子的柱形外表面垂直， 并且這些側(cè)壁實質(zhì)上彼此垂直并且與空腔的底部垂直(于是限定了沿第 一平面的矩形部分空腔以及沿與第一平面垂直的第二平面的扇形部分空 腔)。然而，本發(fā)明不局限于使用這種形式的空腔來在刷子的外表面和正 在進(jìn)行清洗的晶片等的中心區(qū)域之間提供非接觸區(qū)。更具體地，空腔的 側(cè)壁可以傾斜，使得空腔的深度在空腔中心處最大，并且向著空腔的外 圍逐漸減小，以便使晶片界面處的切向應(yīng)力最小化。
此外，可以使用一個或更多空腔的不同結(jié)構(gòu)，以便使晶片的不同部 分與刷子表面接觸的時間相等。例如，如圖5A所示，即使將單空腔C'設(shè) 置在刷子表面，該空腔的寬度和/或深度可以沿刷子的軸向(與晶片徑向 的方向相對應(yīng))變化。更具體地，空腔的寬度和/或深度可以在設(shè)計用于與晶片的徑向內(nèi)部的部分接觸的區(qū)域中最大，向著設(shè)計用于與晶片徑向 外部的部分接觸的區(qū)域逐漸減小，使得晶片上的每一個點與刷子接觸相 同的時間量。
圖5B中示出了另一個變體。根據(jù)該變體，代替使用單空腔以便使晶 片的不同區(qū)域與刷子的接觸時間相等，將多個空腔C"分布在刷子外周的 周圍。在圖5B所示的示例中，這些空腔C"的形狀從晶片的中心向晶片的 徑向外部的部分在寬度上逐漸變細(xì)，但是可以使用其他空腔形狀。
另一種可能(如圖5C所示)包括使用刷子表面中的一個或更多螺旋 狀凹槽G在刷子和晶片之間提供非接觸區(qū)。螺旋狀凹槽(或多個凹槽)G 可以向著刷子的末端(將與晶片的徑向外部接觸)較細(xì)，并且向著刷子 的中點(將與晶片的中心接觸)變得更粗和更深，以便維持刷子和晶片 上的不同區(qū)域之間的接觸的恒定時間。
.刷子表面的另一種可能結(jié)構(gòu)如圖5D所示。根據(jù)該變體，刷子的表面 配置有大量空腔，所述空腔減少了刷子和晶片之間的接觸?？涨坏膫€數(shù) 在設(shè)計用于與晶片的中心接觸的刷子表面的第一區(qū)域Z1中最大，在將與 晶片上的徑向外部區(qū)域接觸的區(qū)域Z2和Z3中逐漸減小。設(shè)計用于與晶片 上的徑向最外部區(qū)域接觸的區(qū)域Z4可以沒有空腔。
在圖5D的變體中，在刷子表面中空腔的分布在刷子表面的不同區(qū)域 中按照離散的方式變化，但是這不是必需的?？涨坏姆植伎梢赃B續(xù)地變 化，或者空腔的大小可以改變(離散地或連續(xù)地)。
應(yīng)該注意的是刷子表面的空腔或多個空腔可以具有許多形狀，不局 限于附圖中示出的那些形狀。同樣，盡管優(yōu)選的是排列空腔/凹槽的圖案 以便使刷子和晶片的全部不同區(qū)域之間的接觸時間相等，本實施例(及 其變體)即使在接觸時間不相等時也是有利的(在減小接觸時間的差別 的情況下)。更具體地，空腔/凹槽的圖案可以只用于減小晶片的中心部 分和刷子之間的接觸時間，使其接近晶片的其它部分經(jīng)歷的接觸時間。
另外，盡管根據(jù)本發(fā)明的第一方面的上述第一優(yōu)選實施例(及其變 體)使用考慮到刷子和晶片的不同部分之間的接觸時間而設(shè)計的空腔/ 凹槽的圖案，可以設(shè)定空腔/凹槽圖案的設(shè)計，以便均衡在已經(jīng)清洗晶片
8之后所觀察到的缺陷(基于缺陷分布的經(jīng)驗觀察)和/或以便使缺陷的總 數(shù)最小化。
根據(jù)本發(fā)明第一方面的第二實施例提出了一種洗滌器設(shè)備，其中可 以仍然使用傳統(tǒng)的刷子，但是通過在刷子和晶片之間引入相對平移運動
(relative translational movement)來防止在晶片(等)的中心區(qū)域 和刷子之間的連續(xù)接觸。
更具體地，根據(jù)本實施例，可以按照選定的速度向上或向下?lián)軇泳?片的位置，以便確保晶片(等)的中心區(qū)域受到足夠程度的清洗而無需 與洗滌器刷子連續(xù)接觸。替換地，可以通過在晶片(等)的旋轉(zhuǎn)固定位 置的同時、向上和向下轉(zhuǎn)動刷子的位置來實現(xiàn)所需的平移運動。優(yōu)選地， 沿兩個相反方向中的每一個方向，晶片位置相對于刷子整體位置的平移 幅度最大至約晶片直徑的三分之一。平移運動應(yīng)該具有每秒0. 1至10個周 期之間的速度。如果晶片以軌道運動旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)速度應(yīng)該在10至600rpm 之間。
根據(jù)本發(fā)明第一方面的第三實施例也提出了一種洗滌器設(shè)備，其中 仍然可以使用傳統(tǒng)的刷子，但是通過更改設(shè)備中的液體動力機(jī)制來更加 均勻地分布晶片(等)上的清洗性能。根據(jù)本實施例，使用新型的機(jī)制 將化學(xué)藥品分配到晶片(等)的表面上。
當(dāng)晶片如圖l所示朝向時，在傳統(tǒng)的洗滌設(shè)備中，或者使用通過刷 子引起清洗液體分配的分配機(jī)制，或者使用從垂直噴射條/噴嘴(即，位 于晶片上方、與晶片對齊并且垂直向下噴出清洗液體的噴射條/噴嘴)將 清洗液體噴射到晶片表面上的分配機(jī)制，來在晶片表面上提供清洗液體。
根據(jù)本發(fā)明的該實施例，使用一種新的分配機(jī)制在晶片的兩側(cè)上 將清洗液體導(dǎo)引到晶片的中心?？梢酝ㄟ^單個或多個噴嘴提供清洗液體， 其中典型地將多個噴嘴安裝在噴射多支管上。在使用噴射多支管的情況 下，典型地，噴嘴相對于晶片主表面的角度在30至90度之間。有利地， 根據(jù)本實施例，對清洗化學(xué)藥品所影響的晶片表面上的位置進(jìn)行優(yōu)化， 以在表面上產(chǎn)生化學(xué)藥品的均勻分布并且/或者使在已清洗晶片上的缺 陷最小化。典型地，噴嘴將位于晶片上方，但是它們可以位于其它位置。本發(fā)明的第二方面涉及一種清洗方法和設(shè)備，所述方法和設(shè)備設(shè)計
用于減小正在進(jìn)行清洗的晶片等表面的再次沾污和擦傷，現(xiàn)在將參考圖6 至圖11A-IID進(jìn)行描述。
在根據(jù)本發(fā)明第二方面的優(yōu)選實施例中，將洗滌器裝置中使用的傳 統(tǒng)刷子用滾筒和清洗材料網(wǎng)狀物來代替。旋轉(zhuǎn)滾筒不與正在清洗的晶片
(等)接觸，相反，將清洗材料網(wǎng)狀物饋入到滾筒和晶片(等)之間， 使得該清洗材料的清洗表面與晶片(等)表面接觸并且從所述表面上去 除雜質(zhì)。在晶片和清洗材料與晶片的接觸點之間存在相對運動。滾筒通 過清洗材料向晶片施加壓力，并且確保機(jī)械清洗。
現(xiàn)在將參考圖6的清洗設(shè)備100描述根據(jù)本發(fā)明第二方面的第一優(yōu) 選實施例。在該實施例中，將待清洗的晶片(等)饋入到一對相對的滾 筒110之間。滾筒110沿相對的方向旋轉(zhuǎn)，如同傳統(tǒng)洗滌設(shè)備中的刷子。
如圖6所示，每一個滾筒110與用于饋送相應(yīng)清洗材料網(wǎng)狀物116的 機(jī)制相關(guān)聯(lián)，所述清洗材料網(wǎng)狀物116可以是薄紗(tissue)網(wǎng)。優(yōu)選地， 所述薄紗由諸如PVA或聚亞安酯之類的軟聚合體合成物組成，具有表面參 數(shù)(例如電勢、表面函數(shù)(surface functionality)和電荷)的特定值。 清洗材料網(wǎng)狀物116可以用與形成傳統(tǒng)清洗刷子表面的通常使用的相同 材料制成。那么，可以確定薄紗不會溶解在清洗液體中。
更具體地，薄紗網(wǎng)從供給巻軸(新的薄紗鼓)112供應(yīng)，纏繞在滾 筒表面的一部分上(在兩個滾筒彼此相對的位置)，并且?guī)啍n到吸納巻軸 (已使用的薄紗鼓)114上。供應(yīng)巻軸112和吸納巻軸114旋轉(zhuǎn)，并且可以 這樣設(shè)定它們的旋轉(zhuǎn)速度，使得清洗材料的饋送速率可以與滾筒的轉(zhuǎn)動 速率不同。在一個實施例中，只驅(qū)動吸納巻軸114旋轉(zhuǎn)并且設(shè)定清洗材料 網(wǎng)狀物的饋送速度。
在使用期間，將晶片W (等)饋送到旋轉(zhuǎn)的滾筒110之間。然而，在 所述滾筒彼此相對的位置處，晶片(等)與纏繞到滾筒表面上的兩個清 洗材料網(wǎng)狀物116接觸，而不是與滾筒表面本身接觸。在晶片(等)與清 洗材料網(wǎng)狀物116之間的接觸區(qū)，沿與晶片相反的方向移動所述清洗材 料。
10滾筒具有可調(diào)的間隔，將所述間隔設(shè)定為確保將清洗材料網(wǎng)狀物壓
到正在清洗的晶片(等)上的值。典型地，滾筒間隔將在0至3mm之間。 滾筒還具有加載彈簧(未示出)，所述加載彈簧使得能夠在清洗材料與晶 片表面接觸的位置處，基本沿滾筒表面切向的方向?qū)⒘κ┘拥骄?等) 上。來自滾筒的垂直力在清洗材料和晶片之間產(chǎn)生可控的非零摩擦系數(shù)。 典型地，摩擦系數(shù)大于O，并且最大為約15kg/cm2。連同晶片表面和清洗 材料之間的相對運動，這導(dǎo)致對粘附到晶片表面上的雜質(zhì)顆粒起作用的 剪切力。這些剪切力試圖從晶片表面上去除雜質(zhì)顆粒。
因為從供應(yīng)巻軸連續(xù)地饋送清洗材料網(wǎng)狀物116，晶片表面總是與 清洗網(wǎng)狀物的清洗部分接觸。將已經(jīng)與晶片表面接觸并且從所述晶片表 面上去除雜質(zhì)的那部分清洗網(wǎng)狀物從晶片上帶走，并且纏繞到吸納巻軸 114上。因此，消除了通過己去除雜質(zhì)對晶片表面的再沾污或刮傷的可能 性。
在該實施例中，優(yōu)選地是使用清洗液體和清洗材料網(wǎng)狀物兩者以便 清洗晶片(等)的表面。清洗液體可以是去離子水和/或一個或更多合適 的化學(xué)藥品(如上所述)。例如如圖6所示，可以將這些清洗液體從分配 機(jī)制的管子118滴到或噴射到滾筒上。替換地，可以通過滾筒110來分配 所述清洗液體。
用于分配清洗液體的其它可能是(通過適當(dāng)定位的分配機(jī)制)將 清洗液體直接分配到晶片表面上；或者(在新的清洗材料網(wǎng)狀物與待清 洗項目接觸之前)將清洗液體涂敷到新的清洗網(wǎng)狀物上；或者(例如通 過在如圖6虛線所示的位置處提供管子)來將清洗液體分配到清洗材料和 正在清洗的項目之間的界面。在一個變體中，清洗液體已經(jīng)存在于供應(yīng) 巻軸處，并且在清洗材料網(wǎng)狀物離開供應(yīng)巻軸時或在離開供應(yīng)巻軸之前， 例如通過將供應(yīng)巻軸設(shè)置在鼓狀外殼內(nèi)部或者加載具有清洗液體的鼓， 將清洗液體涂敷到清洗材料網(wǎng)狀物上。
優(yōu)選的是在該實施例中使用的清洗材料網(wǎng)狀物是設(shè)置在非滲透性 的承載網(wǎng)狀物(例如，由塑料材料制成的帶子)上的吸收材料。該變體 150的優(yōu)勢可以根據(jù)圖7更好地理解。如圖7所示，當(dāng)清洗材料網(wǎng)狀物166包括設(shè)置在非滲透性襯墊上的吸 收材料時，該網(wǎng)狀物這樣朝向，使得非滲透性襯墊面向滾筒表面，并且 吸收材料面向待清洗的表面。在通過滾筒160和待清洗晶片表面之間之 前，清洗材料網(wǎng)狀物166吸收清洗液體，例如這可以通過在送出清洗材料 網(wǎng)狀物的供應(yīng)鼓內(nèi)提供清洗液體來實現(xiàn)。在該變體中，這樣設(shè)定滾筒160 之間的間隔，使得當(dāng)清洗材料進(jìn)入滾筒和晶片之間的間隙時壓縮所述清 洗材料。當(dāng)壓縮清洗材料時，吸收材料將清洗液體釋放到晶片表面上。
當(dāng)清洗材料離開滾筒160和晶片W之間的間隙時，清洗材料再次膨 脹，并且再次吸收現(xiàn)在已經(jīng)加載了已經(jīng)從晶片表面上去除的雜質(zhì)的清洗 液體。因為清洗材料的網(wǎng)狀物具有配置為面向滾筒的非滲透性襯墊層， 防止了加載有己去除顆粒的清洗液體到達(dá)滾筒并且沾污其表面。
根據(jù)本發(fā)明第二方面的第一優(yōu)選實施例使用清洗材料網(wǎng)狀物以便 從晶片等的表面上去除雜質(zhì)。接觸晶片(等)表面那部分清洗材料總是 新的部分，以便確保不會將已去除的雜質(zhì)再次沉積到所述表面上。此外， 相對簡單的結(jié)構(gòu)使得能夠執(zhí)行雙側(cè)清洗。換句話說，實質(zhì)同時地對晶片 (等)的兩個主表面進(jìn)行清洗。
此外，當(dāng)清洗材料網(wǎng)狀物接近用光時，可以使用已知類型的帶末 (end-of-tape)傳感器(未示出)來檢測這一事實并且產(chǎn)生適當(dāng)?shù)膱缶?輸出。這使得能夠取得新的清洗材料巻軸，并且將其起始端附加到前一 個清洗材料巻軸的終止末端。因此，將一個清洗材料網(wǎng)狀物改變成下一 個清洗材料網(wǎng)狀物所花費的時間相對較小，并且可以避免諸如滾筒分離 和滾筒之間的間隔重新校準(zhǔn)之類的冗長程序。
本實施例可以按照這樣的方式實現(xiàn)，使得將晶片一個接一個地與多 個不同的網(wǎng)狀物接觸。例如，本實施例可以使用如圖6所示的多組設(shè)備100
來實現(xiàn)組成濕臺的第一組設(shè)備100;組成清洗臺的下一組；以及組成干 臺的第三組。將晶片W按照所需順序簡單地傳送通過不同的臺。
現(xiàn)在將參考圖8的清洗設(shè)備200描述根據(jù)本發(fā)明第二方面的第二優(yōu) 選實施例。該第二優(yōu)選實施例使用兩個連續(xù)的清洗材料網(wǎng)狀物216，用于 從晶片等的兩個主表面去除雜質(zhì)。
12如圖8中所示，使用兩個壓力滾筒210將兩個連續(xù)的清洗材料網(wǎng)狀物 216壓到待清洗的晶片(等)上。這些壓力滾筒210與在前的實施例(圖6 和圖7)中使用的滾筒IIO、 160實質(zhì)相同，因此這里將不再詳細(xì)描述。也 將每一個連續(xù)的清洗材料網(wǎng)狀物壓到附加的饋送滾筒對212、 214上，所 述饋送滾筒對保持清洗材料網(wǎng)狀物的所需的運行路徑和運行速度。典型 地，清洗材料網(wǎng)狀物的運行速度在0至100m/min，而晶片將花20至90秒通 過所述單元。
在該實施例中，有利的是每一個網(wǎng)狀物216的清洗材料由多孔薄 紗材料構(gòu)成，所述多孔薄紗材料例如可以由PVA或聚亞安酯構(gòu)成，并且當(dāng) 其與待清洗晶片(等)接觸時加載有清洗液體。多孔薄紗材料可以具有 帶電的表面函數(shù)，以便陷落顆粒。
當(dāng)將清洗材料壓到晶片(等)的表面上時，所述清洗材料從晶片表 面上去除雜質(zhì)并且?guī)ё唠s質(zhì)。然后清洗材料通過下部饋送滾筒214，并且 通過帶狀調(diào)節(jié)器220，所述帶狀調(diào)節(jié)器220摩擦清洗材料的表面以便使清 洗材料再生效。該帶狀調(diào)節(jié)器可以由金剛石盤組成，所述金剛石盤在每 個晶片通過過程之后或者按照預(yù)定的間隔與清洗材料表面接觸。典型地， 對于每一個晶片通過過程去除了0至5微米的清洗材料表面。
清洗材料的連續(xù)網(wǎng)狀物的接觸表面(即，其表面與待清洗晶片接觸) 的這種再生效的重要性如下
防止將顆粒嵌入到清洗材料的表面中(否則，將引起下一個待清洗 表面的劃傷)；以及
確保了在每一次通過過程中，清洗材料具有足夠粗糙以有效去除雜 質(zhì)的接觸表面。
替換地，在清洗材料具有帶電表面函數(shù)的情況下，可以將顆粒從清 洗材料上去除如下將薄紗在具有適用于顛倒薄紗的zeta電勢的pH值的 環(huán)境中沖洗，顆粒不再粘附到薄紗上，因此通過沖洗過程去除了顆粒。
.在已經(jīng)通過帶狀調(diào)節(jié)器使清洗材料的接觸表面再生效之后，連續(xù)的 網(wǎng)狀物的運行路徑攜帶再生效的部分通過漂洗臺222。在該漂洗臺222中， 使清洗材料網(wǎng)狀物216接受連續(xù)的漂洗液體流，以便從其上提取已經(jīng)從晶片表面上去除的顆粒以及在最后一個清洗過程期間已經(jīng)用于從晶片表面 去除雜質(zhì)的現(xiàn)在已沾污的清洗液體。替換地，可以按照脈沖方式施加漂
洗液體。將漂洗臺222配置用于引起漂洗液體通過多孔清洗材料，例如通 過沿與網(wǎng)狀物216的表面基本垂直的方向進(jìn)行導(dǎo)引。典型地，漂洗液體的 流速在20至1000ml/min之間。
漂洗液體可以由去離子水或任意合適的漂洗液體(包括特定的清洗 液體)構(gòu)成，所述漂洗液體適用于從清洗材料網(wǎng)狀物中提取顆粒和已沾 污的清洗液體。有利的是使用中和從晶片上去除的顆粒的電荷的漂洗液 體。例如，如果在從晶片上去除顆粒期間使用的清洗液體是TMAH (四甲 基氫氧化銨)，那么可以使用諸如檸檬酸之類的物質(zhì)作為漂洗液體(反之 亦然)。
在通過漂洗臺222之后，連續(xù)的清洗材料網(wǎng)狀物216通過干燥臺224。 在干燥臺224中，從清洗材料中去除過多的液體，以便確保實質(zhì)上涂敷到 清洗材料網(wǎng)狀物上的是很少或沒有稀釋的清洗液體?？梢酝ㄟ^任意方便 的方法從所述網(wǎng)狀物中去除過多的液體，例如，通過在抽氣的條件下引 起空氣通過網(wǎng)狀物。如果空氣通過網(wǎng)狀物以便去除過多的液體，然而優(yōu) 選地的是使該空氣變潮濕以便確保所述網(wǎng)狀物不會完全干燥；這有助于 確保在清洗網(wǎng)狀物的表面殘留的任意顆粒不會化學(xué)接合到表面上(這可 能導(dǎo)致被清洗晶片的劃傷)。
.在已經(jīng)在干燥臺224中處理了清洗材料之后，清洗材料運行通道使 清洗材料通過其中加載有一種或更多種清洗液體的加載臺226。例如，可 以使用傳統(tǒng)的清洗液體ATMI生產(chǎn)的無氟堿性產(chǎn)品ESC784;由光純化學(xué) 株式會社(Wako Pure Chemical Industries)生產(chǎn)的C100等。通過按照
與漂洗液體的涂敷類似的方式引起清洗化學(xué)藥品流過清洗材料的網(wǎng)狀物 216來將清洗化學(xué)藥品涂敷到清洗材料的網(wǎng)狀物216上。
在離開加載臺226之后，清洗材料網(wǎng)狀物216通過上饋送滾筒212， 在這里它被導(dǎo)引去往壓力滾筒210之間的與晶片(等)的接觸區(qū)域。
和根據(jù)本發(fā)明第二方面的第一優(yōu)選實施例一樣，該第二優(yōu)選實施例 允許使用新的清洗表面來清洗晶片等的表面(在這種情況下，連續(xù)的清洗材料網(wǎng)狀物的再生效表面)。這避免了困擾傳統(tǒng)洗滌器型清洗設(shè)備的晶 片再沾污和晶片劃傷等問題。
現(xiàn)在將參考圖9的清洗設(shè)備300來描述根據(jù)本發(fā)明第二方面的第三 優(yōu)選實施例。在該第三優(yōu)選實施例中，使用在其接觸表面上具有粘附材 料的網(wǎng)狀物來清洗晶片(等)的表面。
如圖9所示，在該實施例中，清洗材料網(wǎng)狀物316可以是在其表面上 具有粘附層的帶子。使用一對滾筒310將每一個帶子與晶片W (等)的相 應(yīng)主表面接觸。滾筒310實質(zhì)上可以與在本發(fā)明的在先實施例中使用的那 些滾筒相同，因此這里將不再詳細(xì)描述。當(dāng)將粘附性材料壓向晶片時， 晶片表面上存在的雜質(zhì)顆粒被粘到粘附性材料上并且從晶片上脫離。
明顯的是，必須這樣選擇粘附性材料及其承載帶，使得粘附材料和 承載帶之間的粘附力比粘附材料與在晶片(等)表面上遇到的任意物質(zhì) 之間的接合力大。如果不是這樣的，那么粘附性材料可能會粘到晶片表 面上。合適的粘附性材料包括丙烯酸、橡膠、或合成橡膠基粘附劑。 典型的載體包括聚乙烯、聚丙烯或聚酯帶。各種版本的這些粘附劑和承 載帶由3M公司制造，包括由3M制造的高強(qiáng)度、高接合性、高軌跡(high track)和超凈版本。
如圖9所示，在滾筒310旋轉(zhuǎn)并且相對于晶片平移時保持被清洗的晶 片(等)靜止。.在該結(jié)構(gòu)中，在滾筒向下移動(圖9中)將涂敷粘附劑的 帶子的新部分壓向晶片表面的連續(xù)部分的同時，也保持每一個清洗帶靜 止。 一旦已經(jīng)處理了整個晶片表面，增加滾筒310之間的間隔以便使它們 從晶片表面撤回。這允許去除所述晶片并且將另一個晶片就位以便清洗。 同時，使清洗帶前進(jìn)以便將新的清洗帶部分帶到待清洗的下一個晶片的 任意側(cè)的位置。
當(dāng)下一個晶片和清洗帶的新部分在適當(dāng)位置時，使?jié)L筒310恢復(fù)彼 此相對，并且相對于待清洗的下一個晶片旋轉(zhuǎn)和平移。這引起清洗帶上 粘附性材料的連續(xù)部分再次壓向下一個晶片表面的連續(xù)部分?？梢赃@樣 配置所述設(shè)備，使得滾筒310在清洗操作期間沿相同的方向移動(例如， 如圖9所示向下)。替換地，可以這樣配置所述設(shè)備，使得滾筒在一次清洗過程中向下移動而在下一次清洗過程中向上移動，并且按照交替的方 式如此往復(fù)。
代替平移滾筒310相對于晶片W(等)的位置，還可以這樣支撐滾筒， 使得它們在固定的位置旋轉(zhuǎn)，并且移動晶片通過清洗設(shè)備。如以下詳細(xì) 描述的，這可以使用多個不同的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)。然而，這里應(yīng)該注意的是， 在該實施例的滾筒310在固定的位置旋轉(zhuǎn)、并且將晶片平移通過清洗設(shè)備 的情況下，例如使用與圖6類似的結(jié)構(gòu)的饋送滾筒使清洗帶運行通過所述 設(shè)備。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，清洗材料與晶片表面的接觸點需要相對于 晶片進(jìn)行平移運動，以便清洗晶片的整個表面。在根據(jù)本發(fā)明第二方面 的全部實施例中，可以通過平移滾筒的整體位置(例如，如圖9所示)來 產(chǎn)生該運動。替代地，可以平移晶片的整體位置，使得晶片通過滾筒之 間。然而，在這兩種情況下，因為滾筒比晶片寬，需要采用這樣的晶片 支撐結(jié)構(gòu)，所述支撐結(jié)構(gòu)確保在滾筒和晶片之間的相對平移期間支架結(jié) 構(gòu)本身不會影響滾筒。
圖10A-10C示出了可以用于平移晶片(等)通過如上結(jié)合圖6到9所 述的洗滌器型清洗設(shè)備的第一結(jié)構(gòu)。為了輔助理解，在圖10A-IOC中只示 出了一對滾筒，并且使用虛線示出其位置。粗虛線標(biāo)出晶片一半的位置。
如圖10A-10C所示，使用一組轉(zhuǎn)動軸(capstan)支撐晶片。在該示 例中，使用四對轉(zhuǎn)動軸，并且將每一對轉(zhuǎn)動軸用從1至4中的相應(yīng)數(shù)字來 標(biāo)記。
在該示例中，首先將晶片放置在清洗設(shè)備下面，位于兩個滾筒之間 的平面中。例如使用支撐架(未示出)來支撐整個轉(zhuǎn)動軸組，所述支撐 架如圖10A-IOC所示地向上平移所述組轉(zhuǎn)動軸的整體位置，從而在滾筒之 間向上移動晶片。
當(dāng)將晶片向滾筒運送并且到達(dá)兩個滾筒之間的區(qū)域中時，只通過較 低的兩對轉(zhuǎn)動軸(轉(zhuǎn)動軸對3和轉(zhuǎn)動軸對4)支撐晶片。將最上面的轉(zhuǎn)動 軸對(轉(zhuǎn)動軸對1和轉(zhuǎn)動軸對2)保持遠(yuǎn)離晶片的邊緣，如圖10A所示。分 離最上面的轉(zhuǎn)動軸對l，使得這對轉(zhuǎn)動軸可以在滾筒的末端周圍移動。當(dāng)晶片進(jìn)一步前進(jìn)通過清洗設(shè)備時，將第二對轉(zhuǎn)動軸對(轉(zhuǎn)動軸對
2)分離，使得該對中的轉(zhuǎn)動軸可以在滾筒末端周圍移動(參見圖10B)。 同時，最上面的轉(zhuǎn)動軸對(轉(zhuǎn)動軸對l)現(xiàn)在繞過滾筒，并且與晶片邊緣 接觸。
當(dāng)晶片進(jìn)一步其前進(jìn)時，第二對轉(zhuǎn)動軸對(轉(zhuǎn)動軸對2)在晶片中 點以下的位置處與晶片邊緣接觸?，F(xiàn)在晶片被支撐在第二對轉(zhuǎn)動軸對(轉(zhuǎn) 動軸對2)上，并且通過第一對轉(zhuǎn)動軸(轉(zhuǎn)動軸對l)來穩(wěn)定其位置?，F(xiàn) 在可以分離最下面的兩對轉(zhuǎn)動軸(轉(zhuǎn)動軸對3和轉(zhuǎn)動軸對4)，以便避免碰 到滾筒。
圖10A-IOC中所示的結(jié)構(gòu)具有以下優(yōu)勢將特定對的轉(zhuǎn)動軸專用于 在清洗之前和之后操縱晶片。換句話說，轉(zhuǎn)動軸對1和轉(zhuǎn)動軸對2只在已 經(jīng)清洗了晶片之后與晶片接觸，而轉(zhuǎn)動軸對3和轉(zhuǎn)動軸對4只在清洗之前 與晶片接觸。這進(jìn)一步地減小了清洗之后晶片的再沾污風(fēng)險。
圖11A-11D示出了可以用于將晶片(等)平移通過如上結(jié)合圖6至圖 9所述的洗滌器型清洗設(shè)備的第二結(jié)構(gòu)。在該示例中，再次使用四對轉(zhuǎn)動 軸來支撐晶片。
在圖11A-11D所示的示例中，將全部轉(zhuǎn)動軸對偏向晶片邊緣并且支 撐晶片，除了必須使它們分離以便避免與滾筒接觸的時候。
在該示例中，當(dāng)將晶片向滾筒運送時通過全部的轉(zhuǎn)動軸來支撐晶 片。當(dāng)晶片的頂部邊緣到達(dá)兩個滾筒之間的區(qū)域時，最上面的轉(zhuǎn)動軸對 (轉(zhuǎn)動軸對l)分離以便允許這對轉(zhuǎn)動軸繞過滾筒的末端。如圖11A所示， 此時通過轉(zhuǎn)動軸對2至轉(zhuǎn)動軸對4來支撐所述晶片。
當(dāng)晶片進(jìn)一步前進(jìn)通過清洗設(shè)備時，將第二對轉(zhuǎn)動軸(轉(zhuǎn)動軸對2) 分離，使得這對轉(zhuǎn)動軸可以在滾筒末端周圍移動(參見圖11B)。同時， 最上面一對轉(zhuǎn)動軸(轉(zhuǎn)動軸對l)現(xiàn)在繞過滾筒，并且與晶片邊緣接觸。
類似地，當(dāng)晶片進(jìn)一步前進(jìn)使得晶片的中點已經(jīng)通過了滾筒時，分 離第三對轉(zhuǎn)動軸(轉(zhuǎn)動軸對3)使得這對轉(zhuǎn)動軸可以在滾筒的末端周圍移 動(參見圖11C)。同時，第二對轉(zhuǎn)動軸(轉(zhuǎn)動軸對2)現(xiàn)在已經(jīng)繞過了滾 筒并且與晶片邊緣接觸。最下面的轉(zhuǎn)動軸對(轉(zhuǎn)動軸對4)仍然與晶片接觸并且支撐所述晶片。
當(dāng)?shù)谌龑D(zhuǎn)動軸(轉(zhuǎn)動軸對3)已經(jīng)繞過了滾筒并且縮回，以在晶 片中點以下的位置處與晶片邊緣接觸時，最下面的一對轉(zhuǎn)動軸對(轉(zhuǎn)動
軸對4)分離以便避免撞擊滾筒，如圖11D所示)。
在圖11A-11D中所示的結(jié)構(gòu)中，轉(zhuǎn)動軸在清洗之前和之后與晶片邊 緣接觸，從而存在清洗的晶片表面再沾污的可能性。然而，再沾污的風(fēng) 險較小，并且該結(jié)構(gòu)具有以下優(yōu)勢總是通過大量轉(zhuǎn)動軸來支撐所述晶片。
此外，在圖10A-10C和圖11A-IID的結(jié)構(gòu)中，可以向每一個轉(zhuǎn)動軸裝 備清洗結(jié)構(gòu)，從而將清洗材料網(wǎng)狀物饋送至轉(zhuǎn)動軸周圍，使得是清洗材 料而不是轉(zhuǎn)動軸本身與晶片邊緣接觸(與用于清洗晶片本身的清洗材料 網(wǎng)狀物的配置類似)。
在以上兩種結(jié)構(gòu)中，有利的是轉(zhuǎn)動軸旋轉(zhuǎn)以便使晶片旋轉(zhuǎn)。在這種 情況下，晶片進(jìn)行相對于其與清洗材料的接觸點的旋轉(zhuǎn)和平移。因為晶 片表面上的雜質(zhì)顆粒受到沿不同方向的剪切力，所得到的晶片中心的軌 道運動(如圖11A-IID所示)提供更加有效的清洗。
已經(jīng)針對晶片進(jìn)行相對于(在固定位置旋轉(zhuǎn)的)滾筒平移的情況描 述了圖10A-10C和圖11A-11D的結(jié)構(gòu)。應(yīng)該易于理解的是在滾筒進(jìn)行平 移而晶片處于固定位置的情況下，可以使用圖10A-10C和圖11A-IID的結(jié) 構(gòu)來防止晶片的支撐結(jié)構(gòu)和滾筒之間的接觸。
應(yīng)該注意的是本發(fā)明的洗漆器型清洗結(jié)構(gòu)適用于清洗剛性板狀物 體，例如半導(dǎo)體晶片，所述半導(dǎo)體晶片如果受到過大的橫向力(沿與晶 片的主表面的平面實質(zhì)垂直的方向作用的力)將破裂。此外，根據(jù)本發(fā) 明的結(jié)構(gòu)提供了一種雙側(cè)清洗。
盡管以上已經(jīng)參考特定的優(yōu)選實施例描述了本發(fā)明，應(yīng)該理解的是 本發(fā)明不局限于參考這些優(yōu)選實施例的特定細(xì)節(jié)。更具體地，本領(lǐng)域的 普通技術(shù)人員應(yīng)該易于理解，在不脫離所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的 范圍的情況下，可以在優(yōu)選實施例中進(jìn)行各種修改和改進(jìn)。
例如，附圖示出了使用配置為垂直結(jié)構(gòu)的洗滌器設(shè)備的本發(fā)明的實施例。應(yīng)該理解的是本發(fā)明也包含水平結(jié)構(gòu)。
另外，盡管特定的附圖示出了用于清洗設(shè)備中滾筒和晶片之間的平 移運動的具體方向，應(yīng)該理解的是相對平移方向不是嚴(yán)格的，只要其被 設(shè)定以使得對晶片的整個表面進(jìn)行清洗即可。
此外，應(yīng)該理解的是在圖8和圖9的結(jié)構(gòu)中，使用的轉(zhuǎn)動軸對的個數(shù) 可以不是4。
此外，盡管已經(jīng)在半導(dǎo)體晶片的清洗方面討論了本發(fā)明的優(yōu)選實施 例，應(yīng)該理解的是本發(fā)明可以更通用地應(yīng)用于清洗具有剛性盤狀結(jié)構(gòu)的 電路襯底等，尤其是具有碟形形狀的物體。
權(quán)利要求
1.一種電路襯底清洗設(shè)備，包括一對延長滾筒，配置使得所述延長滾筒的曲面在間隙兩端彼此相對，每一個滾筒可繞其縱軸旋轉(zhuǎn)，并且每一個滾筒的外部曲面適合進(jìn)行清洗；以及電路襯底支撐裝置，用于支撐和旋轉(zhuǎn)在滾筒之間并且與滾筒接觸的電路襯底；其特征在于包括補(bǔ)償裝置，適用于減小在電路襯底的徑向上的清洗的不均勻性，所述補(bǔ)償裝置包括一個或更多非接觸區(qū)，設(shè)置在配置為面對被支撐在滾筒之間的電路襯底的中心區(qū)的位置處的滾筒曲面中，并且所述補(bǔ)償裝置包括當(dāng)電路襯底在滾筒之間被支撐并且旋轉(zhuǎn)時撥動電路襯底相對于滾筒的整體位置的裝置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路襯底清洗設(shè)備，其中所述補(bǔ)償裝置 包括當(dāng)電路襯底在滾筒之間被支撐并且旋轉(zhuǎn)時，向電路襯底的所述中心 區(qū)導(dǎo)引清洗液體的裝置。
全文摘要
使用新的洗滌器型設(shè)備對硅晶片等進(jìn)行清洗，其中采用手段以通過以下方式對晶片中心區(qū)域的有差異清洗進(jìn)行補(bǔ)償使用具有一個或更多非接觸部分的旋轉(zhuǎn)刷子，非接觸部分配置在旋轉(zhuǎn)刷子的面對襯底中心區(qū)域的部分中；或者撥動晶片和旋轉(zhuǎn)刷子的相對位置；或者優(yōu)先地將清洗液體導(dǎo)引到晶片的中心區(qū)域。本發(fā)明的另一個方面提出了一種洗滌器型清洗設(shè)備，其中用滾筒(110)來代替旋轉(zhuǎn)刷子。將清洗材料網(wǎng)狀物(116)插入到每一個滾筒和襯底之間?？梢允褂酶鞣N不同的清洗材料網(wǎng)狀物，例如一段薄紗、在每一次清洗過程中其表面再次調(diào)節(jié)的清洗材料的連續(xù)回路、以及在承載帶上設(shè)置的粘附性材料等。
文檔編號H01L21/00GK101604625SQ20091015211
公開日2009年12月16日 申請日期2005年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月20日
發(fā)明者亞諾什·法爾卡斯, 凱文·E·庫珀, 塞巴斯蒂安·珀蒂迪迪埃, 揚·范-哈塞爾, 斯?fàn)栒病た茽柕峡?申請人:飛思卡爾半導(dǎo)體公司;皇家飛利浦電子股份有限公司