專利名稱：多階段基板清潔方法和裝置的制作方法
多階段基板清潔方法和裝置
背景技術(shù)：
在制造例如集成電路、記憶單元等等的半導體設(shè)備時，執(zhí)行一系列的制造操作以在半導體晶片(“晶片”)上限定特征。這些晶片(或基板)包含限定在硅基板上的具有多層結(jié)構(gòu)形式的集成電路設(shè)備。在基板層，具有擴散區(qū)域的晶體管設(shè)備被形成。在后續(xù)的層中，互連金屬線被圖案化且被電氣連接至晶體管設(shè)備，以限定期望的集成電路設(shè)備。同時， 圖案化導電層可通過介電材料而與其它導電層隔離。在該系列的制造操作期間，晶片表面被曝露于各種污染物。實質(zhì)上存在制造操作中的任何材料為潛在污染源。例如，污染源可包含處理氣體、化學品、沉積材料、以及液體等等。各種污染物可能以微粒形式沉積在晶片表面上。若微粒污染物沒有被去除，鄰近污染物的設(shè)備很可能無法操作。因此，必須在不損壞限定于晶片上的特征的情況下，以實質(zhì)上完全的方式從晶片表面清潔污染物。然而，微粒污染物的大小通常為在晶片上所制造的特征的臨界尺寸大小的數(shù)量級。在無不利地影響晶片上的特征的情況下去除該種小型微粒污染物可能相當困難。

發(fā)明內(nèi)容
在一實施方式中，披露了一種基板清潔方法。方法包含用于對基板表面執(zhí)行清潔材料的第一施加的操作。清潔材料包含用于捕獲存在基板表面上的污染物的一種以上粘彈性材料。該方法接下來用于對基板表面執(zhí)行沖洗流體的第一施加的操作，從而從基板表面沖洗清潔材料。同時，執(zhí)行沖洗流體的第一施加，會在基板表面上留下沖洗流體的殘留薄膜。該方法還包含用于對基板表面執(zhí)行清潔材料的第二施加的操作，從而將清潔材料的第二施加施加至其上具有沖洗流體的殘留薄膜的基板表面。然后，該方法接下來用于對基板表面執(zhí)行沖洗流體的第二施加的操作，從而從基板的表面沖洗清潔材料。在另一實施方式中，披露了一種基板清潔方法。方法包含將待清潔的基板移動到第一處理頭的下方。當基板被移動到第一處理頭的下方時，操作第一處理頭將清潔材料配送到基板的上方。清潔材料包含用于捕獲存在基板上的污染物的一種或一種以上粘彈性材料。在清潔材料配送到基板上之后，操作第一處理頭以沖洗基板，從而當基板露出第一處理頭下方時，在基板上留下沖洗流體的殘留薄膜。該方法還包含將于其上具有沖洗流體的殘留薄膜的基板移動到第二處理頭的下方。操作第二處理頭將清潔材料配送到基板的上方， 使得清潔材料接觸存在基板上的沖洗流體的殘留薄膜。在清潔材料通過第二處理頭配送到基板上之后，還可操作第二處理頭以沖洗基板。在另一實施方式中，披露了一種基板清潔裝置。該裝置包含基板載具，該載具被限定為基本上沿線性路徑移動基板，同時將基板維持在基本上水平的位向(horizontal orientation)。該裝置還包含被設(shè)置在基板的路徑的上方的第一處理頭。第一處理頭被限定為將清潔材料配送到基板的上方，將沖洗流體配送到基板上，以及從基板去除沖洗流體以及清潔材料，從而在基板上留下沖洗流體的殘留薄膜。該裝置還包含第二處理頭，其被設(shè)置為相對于基板載具的行進方向位于第一處理頭后方的基板的路徑的上方。第二處理頭被限定為將清潔材料配送到基板的上方，使得清潔材料接觸存在基板上的沖洗流體的殘留薄膜。第二處理頭還被限定為將沖洗流體配送到基板上，以及從基板去除沖洗流體以及清潔材料。由第一和第二處理頭中的每一個所配送的清潔材料包含用于捕獲存在基板上的污染物的一種或一種以上粘彈性材料。本發(fā)明的其他方面和優(yōu)點將通過以下的詳細說明、結(jié)合隨附附圖以及經(jīng)由本發(fā)明的實施例的闡釋而更顯清晰。


圖IA顯示了依照本發(fā)明的一實施方式的液體清潔材料，其包含具有分布于其中的粘彈性材料的清潔溶液；
圖IB顯示了依照本發(fā)明的一實施方式的一些污染微粒，這些污染微粒被捕獲在液體清潔材料的粘彈性成分內(nèi)；
圖IC顯示了清潔材料中的粘彈性成分如何能夠在設(shè)備結(jié)構(gòu)周圍滑動而不在設(shè)備結(jié)構(gòu)上施加損壞力；
圖ID顯示了依照本發(fā)明的一實施方式的具有在清潔溶液中被乳化的凝膠狀粘彈性成分微滴的液體清潔材料；
圖IE顯示了依照本發(fā)明的一實施方式的具有溶于清潔溶液中而形成凝膠狀粘彈性成分團塊的粘彈性材料的液體清潔材料，所述團塊在清潔溶液內(nèi)不具有明顯的邊界；
圖IF顯示了依照本發(fā)明的一實施方式的具有分散在清潔溶液內(nèi)的氣泡的清潔材料； 圖2A顯示了依照本發(fā)明的一實施方式的從基板上清潔污染物的系統(tǒng)； 圖2B顯示了依照本發(fā)明的一實施方式的具有基板載具的腔室的垂直剖面圖，所述基板載具被設(shè)置在處理頭的下方以及下部處理頭的上方；
圖2C顯示了依照本發(fā)明的一實施方式的兩個處理頭，其被設(shè)置為對基板的頂面提供清潔材料的多階段施加；
圖2D顯示了依照本發(fā)明的一實施方式的第一和第二下部處理頭，當基板通過第一和第二上部處理頭的下方時，所述第一和第二下部處理頭被配置為沖洗基板的底面 圖2E顯示了依照本發(fā)明的一示例實施方式的處理頭的簡化底視圖； 圖3顯示了依照本發(fā)明的一實施方式的基板清潔方法的流程圖； 圖4顯示了依照本發(fā)明的另一實施方式的基板清潔方法的流程圖。
具體實施例方式在以下說明中，許多具體細節(jié)被提出，以提供對本發(fā)明的整體了解。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員可明白本發(fā)明可在不具有其中一些或所有這些具體細節(jié)的情況下被實施。在其它情況下，為了不使本發(fā)明產(chǎn)生非必要的模糊，不再詳述公知處理操作。本文中披露了一種從基板清潔污染微粒的方法和裝置。該方法包含將清潔材料多階段施加到待清潔的基板的表面。在一實施方式中，利用兩個階段的清潔材料施加和沖洗。然而，應理解為其他實施方式可利用兩個階段以上的清潔材料施加和沖洗。在多階段的每一階段中所施加的清潔材料被限定為捕獲存在基板上的污染微粒。在多階段的每一階段中，沖洗流體被施加到基板表面上，以去除清潔材料以及被俘獲在清潔材料內(nèi)的污染微粒。當基板行進在多階段之間時，讓沖洗流體的薄膜留在基板表面上。清潔材料和存在基板表面上的殘留沖洗流體之間的相互作用可提高微粒去除效率(PRE，particle removal efficiency)0如在本文中所提及的基板為非限制地表示導體晶片、硬盤(hard drive disks)、 光盤、玻璃基板、平面顯示器表面、液晶顯示器表面等等，其可能在制造或呈送(handling) 操作期間被污染。根據(jù)實際的基板，其表面可能被不同方式所污染，而在呈送基板的特定產(chǎn)業(yè)中限定了可接受的污染等級。為了易于討論，本文中通過基板表面上的污染微粒的存在來說明基板污染。然而，應理解為本文中所提及的污染微粒可具有實質(zhì)上任何種類的污染物的形式，其可在實質(zhì)上任何基板處理和呈送操作期間接觸基板。在各種實施方式中，本文中所披露的方法和裝置可用于從圖案化基板以及非圖案化基板等等的基板上清潔污染微粒。在圖案化基板的情況下，待清潔的圖案化基板表面上的突出結(jié)構(gòu)可相當于突出線，例如多晶硅線或金屬線。此外，待清潔的圖案化基板表面可包含下凹特征，例如因化學機械平坦化(CMP, chemical mechanical planarization)處理所產(chǎn)生的下凹穿孔。圖IA顯示了依照本發(fā)明的一實施方式的液體清潔材料100，其包含清潔溶液105， 清潔溶液105中分布有粘彈性材料。在一示例性實施方式中，粘彈性材料被限定為大分子量的聚合物110。在另一示例性實施方式中，液體清潔材料100為凝膠狀(gel-like)聚合物。在另一示例性實施方式中，液體清潔材料100為溶膠(sol)，即在液體中的固體微粒的膠狀懸浮物。在另一實施方式中，液體清潔材料100為液體溶液。液體清潔材料100被限定為在其被施加到基板時從基板去除污染微粒。圖IB顯示了依照本發(fā)明的一實施方式的捕獲在液體清潔材料100的粘彈性成分 110內(nèi)的一些污染微粒120。在一實施方式中，粘彈性成分110為形成長聚合物鏈的大分子量(例如大于10，000g/mol的分子量)的聚合物。這些長聚合物鏈相互纏繞形成聚合網(wǎng)絡(luò)， 所述聚合網(wǎng)絡(luò)可用于捕獲在基板表面上的污染微粒，以及可用于防止所捕獲的污染微粒從基板表面去除后又回到基板表面。粘彈性成分110溶解在清潔溶液105中。清潔溶液105包含影響pH值以及增加粘彈性成分Iio的溶解度的成分。溶解在清潔溶液105中的粘彈性成分110可為軟凝膠或變成懸浮在清潔溶液105中的凝膠狀微滴(droplets)。同樣，在一實施方式中，多種粘彈性成分110可同時溶解于清潔溶液105中。在一實施方式中，基板表面上的污染物因為離子強度、凡得瓦(van der ffaals)力、靜電力、疏水相互作用、空間相互作用、或化學鍵接而附著于溶劑化粘彈性成分110。因此，當粘彈性成分110被放置在污染物周圍的相互作用區(qū)域內(nèi)時，粘彈性成分110捕捉并捕獲污染物。此外，液體清潔材料100在清潔處理期間被和緩地配制在存在基板上的設(shè)備結(jié)構(gòu)上。例如，如圖IC所示，清潔材料100中的粘彈性成分 110可在設(shè)備結(jié)構(gòu)102周圍滑動，而不在設(shè)備結(jié)構(gòu)102上施加損壞力。具有大分子量聚合物的粘彈性材料的實施例包含但不限于a)丙烯酸聚合物， 例如聚丙烯酰胺(PAM) ；b)聚丙烯酸(PAA)，例如Carbopol 940 以及Carbopol941 ;c) 聚(N，N- 二甲基-丙烯醢胺)(PDMAAm) ；d)聚(N-異丙基-丙烯酰胺)(PIPAAm) ；e)聚甲基丙烯酸(PMAA) ；f)聚甲基丙烯酰胺(PMAAm) ；g)聚酰亞胺以及氧化物，例如聚乙烯亞胺 (PEI)、聚氧化乙烯(PEO)、聚氧化丙烯(PPO)等等；h)乙烯聚合物，例如聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯磺酸(PESA)、聚乙烯胺(PVAm)、聚乙烯-吡咯烷酮(PVP)、聚-4-乙烯基吡啶(P4VP)等等i)纖維素衍生物，例如甲基纖維素(MC)、乙基纖維素(EC)、羥乙基纖維素(HEC)、羧甲基纖維素(CMC)等等；j)多糖，例如阿拉伯膠、瓊脂和瓊脂糖、肝素、瓜膠(guar gum)、黃原膠 (xanthan gum)等等；k)蛋白質(zhì)，例如蛋白(albumen)、膠原(collagen)、谷蛋白(gluten)寸寸。關(guān)于示例性粘彈性成分110的結(jié)構(gòu)，聚丙烯酰胺(PAM)為由丙烯酰胺亞單元 (subimits)所形成的丙烯酸酯聚合物(-CH2CHC0NH2-)n，其中“η”為整數(shù)。聚乙烯醇(PVA) 為由乙烯醇亞單元所形成的聚合物(_CH2CH0H-)m，其中“m”為整數(shù)。聚丙烯酸(PAA)為由丙烯酸亞單元所形成的聚合物(-CH2 = CH-COOH-)。，其中“0”為整數(shù)。粘彈性材料中的大分子量粘彈性成分110可溶于水溶液或為高吸水性，從而在水溶液中形成軟凝膠。粘彈性成分110可溶于清潔溶液中，完全分散在清潔溶液中，在清潔溶液中形成液體微滴(乳化)， 或在清潔溶液中形成團塊(lumps)。在一實施方式中，粘彈性材料的分子量大于100，000g/molo在另一實施方式中，粘彈性材料的分子量在從約0. lMg/mol延伸至約lOOMg/mol的范圍內(nèi)。在另一實施方式中， 粘彈性化合物的分子量在從約lMg/mol延伸至約20Mg/mol的范圍內(nèi)。在另一實施方式中， 粘彈性化合物的分子量在從約15Mg/mol延伸至約20Mg/mol的范圍內(nèi)。在一實施方式中，在清潔材料100中的粘彈性成分110的重量百分比在從約 0. 001%延伸至約20%的范圍內(nèi)。在另一實施方式中，在清潔材料100中的粘彈性成分110 的重量百分比在從約0.001 %延伸至約10%的范圍內(nèi)。在另一實施方式中，在清潔材料100 中的粘彈性成分110的重量百分比在從約0.01%延伸至約10%的范圍內(nèi)。在另一實施方式中，在清潔材料100中的粘彈性成分110的重量百分比在從約0. 05%延伸至約5%的范圍內(nèi)。替代地，粘彈性成分110可為共聚物，其衍生自兩種或兩種以上的單體種類。例如，共聚物分子可包含90%的丙烯酰胺(AM)以及10%的丙烯酸(AA)。此外，粘彈性成分 110可為兩種或兩種以上聚合物的混合物。例如，粘彈性成分110可通過在溶劑中混合兩種聚合物(例如90%的PAM以及10%的PAA)而制成。在圖1A-1C的示例性實施方式中，粘彈性成分110被均勻溶于清潔溶液105中。 清潔溶液105的基液或溶劑可為例如松節(jié)油(turpentine)的非極性液體，或者為例如水 (H2O)的極性液體。溶劑的其它實施例包含異丙醇(IPA)、二甲亞砜(DMSO)、以及二甲基甲酰胺(DMF)。在一實施方式中，溶劑為兩種或兩種以上液體的混合物。對于具有極性的粘彈性成分110，例如PAM、PAA、或PVA，用于清潔溶液105的合適溶劑為極性液體，例如水(H2O)。在另一實施方式中，清潔溶液105包含溶劑(例如水)以外的化合物，從而對清潔材料100的特性進行改性。例如，清潔溶液105可包含緩沖劑(其為弱酸或弱堿)，以調(diào)整清潔溶液105以及相應清潔材料100的酸堿(pH，potential of hydrogen)值。弱酸的一實施例為檸檬酸。弱堿的一實施例為一水合氨(NH4OH)。清潔材料100的pH值可從約1至約12。在一實施方式中，對于前端施加(在沉積銅和金屬間(inter-metal)介電質(zhì)之前)， 清潔材料100為堿性，其具有在從約7延伸至約12的范圍內(nèi)的pH值。在另一實施方式中， 前端施加的PH值在從約8延伸至約11的范圍內(nèi)。在另一實施方式中，前端施加的pH值在從約8延伸至約10的范圍內(nèi)。在一實施方式中，對于后端處理(在沉積銅和金屬間介電質(zhì)之后)，清潔溶液可為CN 102422399 A
弱堿性、中性、或酸性。在一實施方式中，后端施加的PH值在從約1延伸至約7的范圍內(nèi)。 在另一實施方式例中，后端施加的PH值在從約1延伸至約5的范圍內(nèi)。在另一實施方式中， 后端施加的PH值在從約1延伸至約2的范圍內(nèi)。在一實施方式中，清潔溶液包含表面活性劑，例如十二烷基硫酸銨(ADQ或十二烷基硫酸鈉(SDQ，以促造粘彈性成分110分散在清潔溶液105中。在一實施方式中，表面活性劑還可促進潤濕基板表面上的清潔材料100。潤濕基板表面上的清潔材料100可使清潔材料100緊密接觸基板表面以及基板表面上的污染微粒。潤濕還可提高清潔效率。還可加入其它添加劑，以改善表面潤濕、基板清潔、沖洗、以及其它相關(guān)特性。在一實施方式中，清潔溶液105被配制成緩沖溶液。例如，清潔溶液105可被限定為銨緩沖溶液(BAS，buffered ammonium solution)，其包含堿性和酸性的緩沖劑，例如 0. 44wt% (重量百分比)的NH4OH以及0. 的檸檬酸。此外，例如BAS之類的緩沖清潔溶液可包含一些量的表面活性劑，例如的ADS或SDS,以促進粘彈性成分110在清潔溶液105中的懸浮和分散。含有Iwt%的ADS或SDS、0. Mwt%的NH3、以及0. 的檸檬酸的清潔溶液105，在此被稱為溶液“S100”。溶液“S100”和BAS兩者都具有約10的pH值。圖ID顯示了依照本發(fā)明的一實施方式的具有在清潔溶液105’中被乳化的凝膠狀粘彈性成分微滴140的液體清潔材料100'。清潔溶液105’還可含有微小且孤立的粘彈性成分106。例如ADS或SDS之類的表面活性劑可被加入清潔溶液105’中，以促進凝膠狀粘彈性成分微滴140在整個清潔溶液105’中的均勻分散。在圖ID的示例性實施方式中， 邊界141發(fā)生在清潔溶液105’和凝膠狀粘彈性成分微滴140之間。凝膠狀粘彈性成分微滴140為柔軟的，以及在基板表面上的設(shè)備特征部周圍發(fā)生變形。由于凝膠狀粘彈性成分微滴140在設(shè)備特征周圍發(fā)生變形，所以其不會在設(shè)備特征上施加損壞力。在一實施方式中，凝膠狀粘彈性成分微滴140的直徑在從約0. Ιμπι (微米)延伸至約100 μ m的范圍內(nèi)。圖IE顯示了依照本發(fā)明的一實施方式的具有粘彈性成分的液體清潔材料100”， 所述粘彈性成分溶于清潔溶液105”中形成凝膠狀粘彈性成分團塊150，此團塊在清潔溶液 105”內(nèi)不具有明顯的邊界。清潔溶液105”還可含有微小且孤立的粘彈性成分106。凝膠狀粘彈性成分團塊150為柔軟的，且在基板表面上的設(shè)備特征周圍發(fā)生變形，以及不會在設(shè)備特征上施加損壞力。在一實施方式中，凝膠狀粘彈性成分團塊150的直徑在從約0. 1 μ m 延伸至約100 μ m的范圍內(nèi)。上述清潔材料100、100’、以及100”都為液相。在另一實施方式中，清潔材料100、 100’、以及100”可通過氣體(例如N2,隋性氣體)、或氣體混合物(例如空氣)的加入而被攪動，從而將清潔材料100、100’、以及100”轉(zhuǎn)換成泡沫。圖IF顯示了依照本發(fā)明的一實施方式的具有氣泡160的清潔材料100*，這些氣泡被分散在清潔溶液105內(nèi)。清潔材料可包含粘彈性成分鏈110、粘彈性成分微滴140、或粘彈性成分團塊150、或以上的組合。應明白清潔材料100*包含氣相部分以及液相部分二者。如圖1A-1C所示，長鏈的高分子量粘彈性成分110可形成網(wǎng)絡(luò)，其可或可不包含粘彈性成分交聯(lián)(cross-linking)。如圖IC所示，粘彈性成分110和基板表面上的污染微粒 (例如污染微粒120工和120 )接觸，以及捕獲污染微粒。在從基板表面去除污染微粒時，污染微粒通過粘彈性成分110的網(wǎng)絡(luò)而懸浮在清潔材料100中。例如，圖IC顯示了分別通過粘彈性成分鏈Ill1和Ill11的附著而懸浮在清潔材料100中的污染微粒120ΙΠ和120 。應理解為任何污染微粒可附著到粘彈性成分網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的多個粘彈性成分鏈上。如上所述，基板上的污染微粒被捕獲在清潔材料100的粘彈性成分鏈/網(wǎng)絡(luò)內(nèi)。當清潔材料100通過沖洗從基板被去除時，被捕獲在清潔材料100內(nèi)的污染微?？蓮幕迦コ?。具體來說，沖洗流體被施加到基板，以去除清潔材料100以及被捕獲在清潔材料內(nèi)的污染物。沖洗流體材料應和清潔材料100以及待清潔的基板化學相容。在一實施方式中，沖洗流體為去離子水(DIW)。然而，在其它實施方式中，沖洗流體可為許多不同液態(tài)材料中的一種，例如二甲亞砜、以及二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基乙酯(DMAC)、易和DIW混合的極性溶劑、霧化(atomized)液體(例如霧化極性溶劑(例如DIW))、或其任何組合。應理解為上述沖洗流體材料是通過實施例的形式提出，并不表示包含了所有的沖洗流體材料。圖2A顯示了依照本發(fā)明的一實施方式的用于從基板去除污染物的系統(tǒng)。系統(tǒng)包含由封閉壁201所限定的腔室200。腔室200包含輸入模塊219、處理模塊221、以及輸出模塊223?；遢d具203以及相應驅(qū)動裝置被限定為基板202提供從輸入模塊219通過處理模塊221而到達輸出模塊223的線性移動，如箭頭207所示。驅(qū)動軌道205A以及牽引軌道 205B被限定為基板載具203提供受控的線性移動，使得基板202可沿著由驅(qū)動軌道205A以及牽引軌道205B所限定的線性路徑而維持實質(zhì)上水平的位向。輸入模塊219包含門組件213，經(jīng)由所述門組件213，基板202可通過基板呈送設(shè)備而嵌入腔室200內(nèi)。輸入模塊219還包含基板升降器209，所述升降器209被限定為當基板載具203在輸入模塊219中和所述升降器209同軸時，可通過基板載具203的鏤空區(qū)域進行垂直移動。當基板202通過門組件213而被嵌入腔室200內(nèi)時，基板升降器209可被升起來接收基板202。然后，基板升降器209可被降下，以將基板202放置在基板載具203 上以及清空基板載具203的線性行進路徑。處理模塊221包含一些處理頭217A-217C，當其上放置有基板202的基板載具203 移動到處理頭217A-217C下方時，所述處理頭217A-217C被配置以處理基板202。處理模塊 221還可包含配置在基板載具203的線性行進路徑下方的額外下部處理頭，當基板載具203 移動通過處理模塊221時，所述下部處理頭被限定并設(shè)置為處理基板202的底面。關(guān)于本發(fā)明如以下將進一步詳細討論的，處理頭217A和217B被限定為執(zhí)行基板202的頂面上的多階段清潔材料施加和沖洗處理。此外，在一實施方式中，處理頭217C被限定為在處理頭 217A和217B執(zhí)行多階段清潔處理之后，執(zhí)行基板202頂面上的干燥處理。一旦基板載具203移動通過處理模塊221，基板載具203到達輸出模塊215。輸出模塊215包含基板升降器211，所述基板升降器211被限定為當基板載具203在輸出模塊 223中和所述基板升降器211同軸時，可通過基板載具203的鏤空區(qū)域進行垂直移動。基板升降器211可被升高，以將基板202從基板載具203抬起到可從腔室200中提出的位置。 輸出模塊223還包含門組件215，基板202可經(jīng)由所述門組件215通過基板呈送設(shè)備從腔室 200提出。一旦基板202被從基板升降器211提出，基板升降器211可被降下，以清空基板載具203的線性行進路徑。然后，基板載具203移動回到輸入模塊219，以提取下一個基板進行處理。圖2B顯示了依照本發(fā)明的一實施方式的具有基板載具203的腔室200的垂直剖面圖，所述基板載具203位于處理頭217A的下方以及下部處理頭218A的上方。處理頭217A 被安裝在驅(qū)動軌道205A以及牽引軌道205B上，從而將處理頭217A的垂直位置指向驅(qū)動軌道205A的垂直位置以及牽引軌道205B的垂直位置，因此處理頭217A的垂直位置被指向基板載具203和固定于其上的基板202的垂直位置。處理頭217A被限定為使得位于基板載具203上的基板202的頂面曝露于處理流體231。在一些實施方式中，處理頭217A被限定為當基板202穿過處理頭217A的下方時， 將處理流體231的彎液面配送到基板202的頂面上。類似地，下部處理頭218A被限定為使得位于基板載具203上的基板202的底面曝露于處理流體233。同樣，在一些實施方式中， 處理頭218A被限定為當基板202穿過處理頭218A的下方時，將處理流體233配送到基板 202的底面上。在各種實施方式中，處理模塊221內(nèi)的每一個處理頭(例如處理頭217A和 217B)可被限定為在基板202上執(zhí)行一個以上基板處理操作。此外，在一實施方式中，處理模塊221內(nèi)的處理頭被限定為跨越基板202的直徑，使得基板載具203通過上部/下部處理頭的下方/上方一次就可處理基板202的整個頂面/底面。本發(fā)明包含對基板202的頂面的清潔材料100的多階段施加。圖2C顯示了依照本發(fā)明的一實施方式的兩個處理頭217A和217B，所述處理頭217A和217B被設(shè)置為對基板202的頂面提供清潔材料100的多階段施加。雖然，本示例實施方式利用了兩個處理頭 217A和217B，但應理解其它實施例可利用兩個以上的處理頭以向/從基板202的頂面提供清潔材料100的施加/去除?；?02沿箭頭251所示的方向在處理頭217A和217B的下方移動。第一處理頭 217A包含通道253A，清潔材料100可由所述通道253A被施加到基板202的頂面。在該實施方式中，基板202的頂面在進入位于第一處理頭217A下方的區(qū)域時，基本上為干燥的。因此，第一處理頭217A可將清潔材料100施加到基本上干燥的基板202的頂面。第一處理頭 217A被進一步限定為通過沖洗流體供應通道255A來供應沖洗流體(例如去離子水)，以及通過真空通道257A而去除沖洗流體以及清潔材料100?？刂朴烧婵胀ǖ?57A所提供的吸力，以在第一處理頭217A的下方維持實質(zhì)上受限制的流體彎液面。然而，還可控制由真空通道257A所提供的吸力，而在基板202的頂面上留下殘留沖洗流體的薄膜。因此，當基板 202的頂面從第一處理頭217A下方露出時被潤濕。在一實施方式中，在基板202穿過第一處理頭217A下方之后，留在基板202的頂面上的殘留沖洗流體的薄膜的厚度，可被控制在從約0. 01毫米(mm)延伸至約5mm的范圍內(nèi)。在另一實施方式中，在基板202穿過第一處理頭217A下方之后，留在基板202的頂面上的殘留沖洗流體的薄膜的厚度，可被控制在從約0. 05mm延伸至約2mm的范圍內(nèi)。在另一實施方式中，在基板202穿過第一處理頭217A下方之后，留在基板202的頂面上的殘留沖洗流體的薄膜的厚度，可被控制在從約0. Imm延伸至約Imm的范圍內(nèi)。在基板202穿過第一處理頭217A下方之后，留在基板202的頂面上的殘留沖洗流體的薄膜的平均厚度為約 0. 3mm。然而，由于基板202的彎曲、第一處理頭217A的彎曲、以及基板載具203和相關(guān)構(gòu)件的幾何特征，所以該平均厚度可在從約0. Imm延伸至約Imm的范圍內(nèi)變化。在一實施方式中，沖洗流體可通過第一處理頭217A而以足夠高的流率和力來施加，從而從基板202的頂面實質(zhì)上完全去除清潔材料100。因此，在該實施方式中，在露出第一處理頭217A下方時，留在基板202的濕潤頂面上的流體，主要由沖洗流體以及清潔材料 100的可能微量殘留物所構(gòu)成。在穿過第一處理頭217A的下方之后，基板202持績前進并通過第二處理頭217B的下方。在一實施方式中，第二處理頭217B在結(jié)構(gòu)上和第一處理頭217A相同。因此，第二處理頭217B包含通道25!3B，清潔材料100可從所述通道25 而被施加到基板202的濕潤頂面。第二處理頭217B被進一步限定，以通過沖洗流體供應通道255B來供應沖洗流體(例如去離子水)，以及通過真空通道257B來去除沖洗流體以及清潔材料100?？刂朴烧婵胀ǖ?57B所提供的吸力，以在第二處理頭217B的下方維持實質(zhì)上受限制的流體彎液面。在一實施方式中，還可控制由真空通道257B所提供的吸力，而以實質(zhì)上完全的方式從基板202的頂面去除清潔材料100以及沖冼流體。在另一實施方式中，由真空通道257B所提供的吸力可使得基板202的頂面由第二處理頭217B下方露出時，在基板202上帶有殘留量的沖洗流體。在該實施方式中，可提供第三處理頭來干燥基板202的頂面，例如圖2A的處理頭217C，。如圖2A-2D所示，和緊接連續(xù)放置第一和第二處理頭217A和217B相關(guān)的非預期結(jié)果為發(fā)現(xiàn)當在界面區(qū)域261將清潔材料100施加至濕潤基板202時，清潔材料100的微粒去除效率與當將清潔材料100被施加到干燥基板202接著沖洗時所達到的PRE相當。例如，不論在界面的清潔材料100的稀釋可能性如何，在界面261對濕潤基板202的清潔材料100的施加仍可提供非預期的高PRE。該發(fā)現(xiàn)被認為是重要的，因為其允許用于清潔材料100沉積/沖洗的多個處理頭(例如217A和217B)緊接連續(xù)放置，而不要求基板202 在多次通過處理頭下方之間保持干燥。應理解為在用于清潔材料100沉積/沖洗的每一個連續(xù)處理頭之間放置用于干燥的處理頭，將增加系統(tǒng)的成本以及潛在地降低此系統(tǒng)的產(chǎn)率。在一實施方式中，由第二處理頭217B(或更后面的處理頭)所配送的清潔材料 100，可置換在基板202穿過第一處理頭217A下方之后留在基板202的頂面上的殘留沖洗流體的薄膜。所述置換機制由相對于殘留沖洗流體的清潔材料100的高粘度以及清潔材料 100的粘彈性特性所提供。上述置換處理可以下列方式發(fā)生。第二處理頭217B提供高粘度(固體狀)流體 (即，清潔材料100)的垂直“帷幕”或“壁”。當基板202靠近第二處理頭217B時，殘留沖洗膜遭受到來自于由第二處理頭217B所配送的高粘度流體的垂直帷幕的高粘性阻力。殘留沖洗流體在遇到由第二處理頭217B所配送的高粘度流體的垂直帷幕時產(chǎn)生聚積，即溢流(back up)，而不留在基板202上。所聚積的殘留沖洗流體最后通過下列組合而從基板202的頂面離開1) 一旦基板載具203以及其上的基板202通過第二處理頭217B下方，流到設(shè)置在基板202的穿過路徑下方的下部處理頭；和/或2、通過基板202的周緣和基板載具203之間的間隙，流到設(shè)置在基板202的穿過路徑下方的下部處理頭。清潔材料100的粘彈性特性還有助于清潔材料 100的帷幕施加到殘留沖洗流體的阻力以及置換，因為清潔材料100不輕易和殘留沖洗流體混合。然而，應理解為在由第二處理頭217B所配送的清潔材料100和遇到清潔材料 100的帷幕的殘留沖洗流體之間可存在有少量的混合。然而，還應理解為在清潔材料100 的相應稀釋的情況下，清潔材料100和殘留沖洗流體的大量混合(bulk mixing)，發(fā)生在明顯比當基板202穿過第二處理頭217B下方時清潔材料100和沖洗流體之間的有效相互作用時間更長的時間段內(nèi)。因此，雖然少量的混合可能發(fā)生在清潔材料100和殘留沖洗流體
12之間，但相對于殘留沖洗流體的清潔材料100的高粘度可造成清潔材料100和殘留沖洗流體的置換成為主要的相互作用結(jié)果(dominant interactive effect)。圖2D顯示了依照本發(fā)明的一實施例的第一和第二下部處理頭218A和218B，當基板202通過第一和第二處理頭217A和217B的下方時，所述第一和第二下部處理頭218A和218B被配置來沖洗基板202 的底面。將第一和第二下部處理頭218A和218B的每一個限定為可使得沖洗流體朝著基板 202的底面流過通道271A/271B。同樣，將第一和第二下部處理頭218A和218B的每一個限定為包含用于從基板202的底面去除沖洗流體的真空通道273A/273B。在一實施方式中，控制通過通道271A/271B的沖洗流體的流率以及通過真空通道 273A/27;3B所提供的吸力，使得沖洗流體的各彎液面維持在下部處理頭218A和218B的每一個與基板202的底面之間。此外，應明白在相對于第一及第二處理頭217A及217B并與基板202相對的位置施加沖洗流體到基板202的底面，可對基板202的底面提供支撐力，以抵抗由第一和第二處理頭217A和217B所施加在基板202的頂面上的力?？梢栽S多不同方式來限定上部第一和第二處理頭217A和217B，只要每一個處理頭217A/217B被限定為以實質(zhì)上均勻的方式將清潔材料100配送到整個基板202，以及提供基板202的后續(xù)實質(zhì)上均勻的沖洗。圖2E顯示了依照本發(fā)明的一示例性實施方式的處理頭217A/217B的簡化底視圖。通道253A/253B(通過所述通道253A/25;3B配送清潔材料 100)被限定為延伸至少等于基板202的直徑的距離。限定通道255A/255B(通過所述通道255A/255B配送沖洗流體)，從而被環(huán)狀通道257A/257B所包圍，通過所述環(huán)狀通道施加真空。因此，沖洗流體可從通道255A/255B流過基板202的表面以及進入到環(huán)狀真空通道 257A/257B內(nèi)，從而提供涵蓋至少等于基板202的直徑的距離的有效沖洗區(qū)域。圖3顯示了依照本發(fā)明的一實施方式的基板清潔方法的流程圖。該方法包含用于對基板的表面執(zhí)行清潔材料的第一施加的操作301。在操作301中所施加的清潔材料包含用于捕獲存在基板表面上的污染物的一種或一種以上粘彈性材料。在一實施方式中，在操作301中所施加的清潔材料對應于上述清潔材料100。因此，在一實施方式中，在該方法中所使用的清潔材料被限定為具有溶解于其中的聚丙烯酰胺的極性溶劑。該方法還包含用于對基板的表面執(zhí)行沖洗流體的第一施加的操作303，從而從基板的表面沖洗清潔材料。還可在操作303中執(zhí)行沖洗流體的施加，從而在基板的表面上留下沖洗流體的殘留薄膜。在各種實施方式中，在該方法中所使用的沖洗流體被限定為去離子水、二甲亞砜、二甲基甲酰胺、二甲基乙酯、極性溶劑、霧化極性溶劑、或以上的組合。在操作301的清潔材料的第一施加之后，立即執(zhí)行操作303中的沖洗流體的第一施加。該方法接下來進行用于執(zhí)行對基板的表面的清潔材料的第二施加的操作305。應理解為執(zhí)行操作305，使得清潔材料的第二施加被施加至其上具有沖洗流體的殘留薄膜的基板表面。以該方式，進行清潔材料的第二施加，以接觸存在基板上的沖洗流體的殘留薄膜。該方法還包含用于執(zhí)行對基板的表面的沖洗流體的第二施加的操作307，從而從基板的表面沖洗清潔材料。在操作305的清潔材料的第二施加之后，立即執(zhí)行操作307中的沖洗流體的第二施加。在一實施方式中，圖3的方法包含操作第一處理頭，以執(zhí)行操作301的清潔材料的第一施加以及操作303的沖洗流體的第一施加。同樣，在該實施方式中，操作第二處理頭，以執(zhí)行操作305的清潔材料的第二施加以及操作307的沖洗流體的第二施加。同樣，在該實施方式中，基板以連續(xù)方式在第一和第二處理頭的下方移動。此外，在該實施方式的操作 303中，控制第一處理頭的真空，以在基板的表面上留下受控制厚度的沖洗流體的殘留薄膜。圖4顯示了依照本發(fā)明的另一實施方式的基板清潔方法的流程圖。該方法包含用于將待清潔的基板移動到第一處理頭下方的操作401。在操作403中，當基板被移動到第一處理頭下方時，操作第一處理頭而將清潔材料配送到基板的上方。清潔材料包含用于捕獲存在基板上的污染物的一種或一種以上粘彈性材料。本發(fā)明方法的清潔材料對應于上述清潔材料100。因此，本發(fā)明方法的清潔材料包含用于捕獲存在基板的表面上的污染物的一種或一種以上粘彈性材料。在一實施方式中，在本方法中所使用的清潔材料被限定為具有溶解于其中的聚丙烯酰胺的極性溶劑。該方法接下來進行操作405，其中清潔材料被配送到基板上之后，操作第一處理頭以沖洗基板。執(zhí)行操作405，以在基板露出第一處理頭下方時，使得沖洗流體的殘留薄膜留在基板上。在一實施方式中，控制第一處理頭的真空，以在基板上留下受控制厚度的沖洗流體的殘留薄膜。在本發(fā)明方法的各種實施方式中，沖洗流體被限定為去離子水、二甲亞砜、 二甲基甲酰胺、二甲基乙酯、極性溶劑、以及霧化極性溶劑中的一種或一種以上。在操作407中，在其上具有沖洗流體的殘留薄膜的基板被移動到第二處理頭的下方。依照操作409，操作第二處理頭，以將清潔材料配送到基板的上方，使得清潔材料接觸存在基板上的沖洗流體的殘留薄膜。然后，在操作411中，在清潔材料通過第二處理頭被配送到基板上之后，操作第二處理頭以沖洗基板。在一實施方式中，操作第一和第二處理頭中的每一個，以沿著垂直于基板的徑向弦(diametrical chord)而延伸的配送線，跨越基板配送清潔材料，同時基板沿徑向弦的方向移動。此外，當基板在第一和第二處理頭下方移動時，基板的頂面被維持在實質(zhì)上水平的位向。第一和第二處理頭被維持在充分接近基板的頂面，從而在第一和第二處理頭與基板的頂面之間分別建立沖洗流體的受控制的彎液面。此外，在一實施方式中，該方法還可包含用于將基板移動到第三處理頭下方以及操作第三處理頭以干燥基板的操作。雖然已經(jīng)用數(shù)個實施方式描述了本發(fā)明，但應理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀上述說明書以及研究附圖后，可實現(xiàn)本發(fā)明的各種修改、添加、置換以及其等同設(shè)計。因此，本發(fā)明意在包含所有該種落入本發(fā)明的真實精神和范圍內(nèi)的修改、添加、置換以及等同設(shè)計。
權(quán)利要求
1.一種基板清潔方法，其包含對基板的表面執(zhí)行清潔材料的第一施加，其中所述清潔材料包含用于捕獲存在所述基板上的污染物的一種或一種以上粘彈性材料；對所述基板的所述表面執(zhí)行沖洗流體的第一施加，從而從所述基板的所述表面沖洗所述清潔材料，以及從而在所述基板的所述表面上留下所述沖洗流體的殘留薄膜；對所述基板的所述表面執(zhí)行所述清潔材料的第二施加，其中將所述清潔材料的所述第二施加施加至其上具有所述沖洗流體的所述殘留薄膜的所述基板的所述表面；以及對所述基板的所述表面執(zhí)行所述沖洗流體的第二施加，從而從所述基板的所述表面沖洗所述清潔材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基板清潔方法，其中所述清潔材料被限定為具有聚丙烯酰胺溶解于其中的極性溶劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基板清潔方法，其中所述沖洗流體被限定為去離子水。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基板清潔方法，其中所述沖洗流體被限定為去離子水、二甲亞砜、二甲基甲酰胺、二甲基乙酯、極性溶劑、以及霧化極性溶劑中的一種以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基板清潔方法，其中在所述清潔材料的所述第一施加之后， 立即執(zhí)行所述沖洗流體的所述第一施加，以及其中在所述清潔材料的所述第二施加之后， 立即執(zhí)行所述沖洗流體的所述第二施加。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基板清潔方法，其進一步包含操作第一處理頭，以執(zhí)行所述清潔材料的所述第一施加以及所述沖洗流體的所述第一施加；操作第二處理頭，以執(zhí)行所述清潔材料的所述第二施加以及所述沖洗流體的所述第二施加；以及使所述基板以連續(xù)方式在所述第一和第二處理頭的下方移動。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基板清潔方法，其進一步包含控制所述第一處理頭的真空，以在所述基板的所述表面上留下受控制厚度的所述沖洗流體的所述殘留薄膜。
8.一種基板清潔方法，其包含將待清潔的基板移動到第一處理頭的下方；當所述基板移動到所述第一處理頭的下方時，操作所述第一處理頭將清潔材料配送于所述基板的上方，其中所述清潔材料包含用于捕獲存在所述基板上的污染物的一種或一種以上粘彈性材料；操作所述第一處理頭，以在將所述清潔材料配送于所述基板上之后沖洗所述基板，從而當所述基板由所述第一處理頭下方露出時，在所述基板上留下沖洗流體的殘留薄膜將其上具有所述沖洗流體的所述殘留薄膜的所述基板移動到第二處理頭的下方；操作所述第二處理頭，以將所述清潔材料配送于所述基板的上方，使得所述清潔材料接觸存在所述基板上的所述沖洗流體的所述殘留薄膜；以及在將所述清潔材料通過所述第二處理頭配送于所述基板上之后，操作所述第二處理頭以沖洗所述基板。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基板清潔方法，其中所述清潔材料為具有聚丙烯酰胺溶解于其中的極性溶劑，以及其中所述沖洗流體為去離子水。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基板清潔方法，其中所述沖洗流體被限定為去離子水、二甲亞砜、二甲基甲酰胺、二甲基乙酯、極性溶劑、以及霧化極性溶劑中的一種或一種以上。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基板清潔方法，其中操作所述第一和第二處理頭中的每一個，以沿著垂直于所述基板的徑向弦而延伸的配送線，跨越所述基板配送所述清潔材料，同時所述基板沿所述徑向弦的方向移動。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基板清潔方法，其中當所述基板移動到所述第一和第二處理頭的下方時，將所述基板的頂面維持在實質(zhì)上水平的位向，以及其中將所述第一和第二處理頭維持在充分接近所述基板的所述頂面處，從而在所述第一和第二處理頭與所述基板的所述頂面之間分別建立所述沖洗流體的受控制的彎液面。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基板清潔方法，其進一步包含控制所述第一處理頭的真空，以在所述基板上留下受控制厚度的所述沖洗流體的所述殘留薄膜。
14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基板清潔方法，其進一步包含將所述基板移動到第三處理頭的下方；以及操作所述第三處理頭，以干燥所述基板。
15.一種用于清潔基板的裝置，其包含基板載具，其被限定在實質(zhì)上線性的路徑中移動基板，同時將所述基板維持在實質(zhì)上水平的位向；第一處理頭，其被設(shè)置在所述基板的所述路徑的上方，從而限定所述第一處理頭以將清潔材料配送于所述基板的上方，以及將沖洗流體配送于所述基板上，以及從所述基板上去除所述沖洗流體以及所述清潔材料，從而在所述基板上留下所述沖洗流體的殘留薄膜； 以及第二處理頭，其被設(shè)置在相對于所述基板載具的行進方向的所述第一處理頭后方的所述基板的路徑上方，限定所述第二處理頭以將所述清潔材料配送于所述基板的上方，使得所述清潔材料接觸存在所述基板上的所述沖洗流體的所述殘留薄膜，且將沖洗流體配送于所述基板上，以及從所述基板上去除所述清潔材料以及所述沖洗流體，其中所述清潔材料包含用于捕獲存在所述基板上的污染物的一種或一種以上粘彈性材料。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的基板清潔裝置，其中設(shè)置所述第一和第二處理頭中的每一個，以沿著垂直于線性路徑延伸的配送線，跨越所述基板配送所述清潔材料，所述基板載具被限定為沿著所述線性路徑移動所述基板。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的基板清潔裝置，其中限定所述基板載具的所述線性路徑， 使得所述基板的頂面為實質(zhì)上水平以及平行于所述第一和第二處理頭中每一個的下側(cè)，以及其中將所述第一和第二處理頭設(shè)置在充分接近所述基板載具的所述線性路徑處，從而在所述第一和第二處理頭中的每一個與所述基板的頂面之間分別建立所述沖洗流體的受控制的彎液面。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的基板清潔裝置，其中所述第一處理頭包含用于從所述基板去除所述沖洗流體以及所述清潔材料的可控制真空，其中所述可控制真空被限定為能夠控制通過所述第一處理頭而留在所述基板上的所述沖洗流體的所述殘留薄膜的厚度。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的基板清潔裝置，其中所述清潔材料被限定為具有聚丙烯酰胺溶解于其中的極性溶劑，以及其中所述沖洗流體被限定為去離子水。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的基板清潔裝置，其進一步包含第三處理頭，其被設(shè)置在相對于所述基板載具的行進方向的所述第二處理頭后方的所述基板的所述線性路徑上方，所述第三處理頭被限定為干燥所述基板。
全文摘要
對基板的表面進行清潔材料的第一施加。清潔材料包含用于捕獲存在所述基板的表面上的污染物的一種或一種以上粘彈性材料。對所述基板的表面進行沖洗流體的第一施加，從而沖洗所述基板的表面上的清潔材料。同時，執(zhí)行沖洗流體的第一施加，以在所述基板的表面上留下沖洗流體的殘留薄膜。對于其上具有沖洗流體的殘留薄膜的基板的表面進行清潔材料的第二施加。然后，對所述基板的表面進行沖洗流體的第二施加，從而沖洗所述基板的表面上的清潔材料。
文檔編號H01L21/302GK102422399SQ201080020563
公開日2012年4月18日 申請日期2010年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月13日
發(fā)明者利昂·金茲伯格, 卡特里娜·米哈利欽科, 林成渝(肖恩), 阿諾德·霍洛堅科, 馬克·卡瓦古奇, 馬克·威爾考克森 申請人:朗姆研究公司