使用多相溶液进行基片清洁的技术的制作方法

专利名称：使用多相溶液进行基片清洁的技术的制作方法
使用多相溶液进行基片清洁的技术
背景技术：
存在一种期望，即减小电子基片产品中的特4正(features ) 的关4建尺寸。随着该特征尺寸的减小，在对特征进行处理的过程中 污染物的影响增大，这可能产生缺陷。典型的污染物是各种樣支粒， 包括多晶硅碎片、光刻胶微粒、金属氧化物孩t粒、金属微粒、泥浆 残余物、灰尘、污垢，以及各种包含比如碳、氬和/或氧等原子的分 子。微粒频繁地被弱共价键、静电力、范德华力(van der Waals forces )、氢键合、库仑力或偶极间作用力粘着于基片表面，^使得该 樣M立难以除去。历史上，微粒污染物是结合化学和机械处理除去的。这 些处理使用清洁工具和清洁剂，其有可能在清洁过程中引入其它的 污染物。用于清洁基片表面的另 一种技术通过将该表面暴露于高 温中以蒸发上面存在的污染物，省略了化学试剂的使用。通过将该 基片表面所在的室4非空而将该蒸汽除去。这种处理要求的高温限制 了其对不涉及具有在^妻近该污染物的蒸发温度的温度下结构变化
的材^)"的后沉积处理的应用。另 一种清洁:技术在专利号为6,881,687中揭示过，并^:用 一种;敫光清洁良率4吏能(laser-clean yield-enabling ) #支术。i亥系统结 合激光清洁操作，与缺陷监测操作协同工作以将于导致剩余缺陷的 根本原因的信息反馈回更早的处理阶段，以矫正该才艮本原因，并带来良率的提升。在一种最简配置中，在激光清洁之后剩余的樣史粒根据其类型、尺寸、形状、密度、位置和化学成分#皮特征化以_惟断出
那些特定微粒存在的根本原因。这种信息被用于改善后续生产的待处理晶片的良率，以便它们的良率比被特征化的晶片的良率更高。然而，它要求^是供一种更可靠的清洁处理，其可以避免在已经一皮才丸行了清洁处理的表面上存在剩余的微粒污染物。因此，存在这样一种需要，即提供清洁基片表面的改进
的技术。

发明内容
—种用于清洁上面有污染物的半导体基片的相对表面的方法和系统。在一个实施方式中，该方法包4舌通过将具有多个基片的盒暴露至溶液，在该多个基片和该溶'液之间同时产生相乂于移动。该溶液有散布其中的耦合单元且该相对移动在该耦合单元的子集上施加足够的牵引以形成该子集的该耦合单元在该溶液中的移动并在该污染物上施加一定量的牵引以导至丈该污染物相对于该基片移动。另 一个实施方式指向 一个方法，该方法包4舌在;充体和基片之间产生相3于移动。该相只于移动在4黄穿(transverse)该相3寸表面之一的法线的方向上并产生两个间隔开的液流。每个液流邻近该相乂于表面中的一个，该表面不同于邻近该多个、液流的剩余'液:流的该相对表面。该流体具有散布于其中的耦合单元，而建立该相对移动以向该污染物上施力口足够的牵引，以相对与该基片移动该污染物。参考下面通过本发明的实施例的方式描绘的具体实施方式
，并结合附图，本发明的其它方面和特征会变得更加显而易见。
通过下面结合附图进行的详细i兌明，可以4艮容易i也理解本发明，且同类的参考标号代表同类的结构元件。

图1是包括本发明的 一种基片处理系统的平面图。图2是根据本发明的 一 个实施方式的示例性基片清洁系统的简化侧^L图。图3是沿线3-3的图2中所示的浸没槽和基片运输系统的侧^L图。图4是显示，根据本发明的一个实施方式，用于从基片表面除去凝:粒污染物的流体的平面图。图5显示了，才艮据本发明，有关于图4中的污染物的该悬浮液中的可延展区域的相关横截面。图6是图4中使用的流体的平面图，显示了，根据本发明，为了促进从该晶片表面除去该微粒污染物而施加在微粒上的力。图7是显示，用于清洁图2和3所示的基片的处理的流程图。图8是，根据一个替代实施方式，图4中所示的浸没槽的横截面视图。图9是显示，根据本发明的另一个实施方式，用于从基片表面除去微粒污染物的流体的平面图。
图IO是根据一个替代实施方式，用于清洁基片的系统的透视图。图ll是图IO中所示的浸没槽的才黄截面浮见图。图12是图10和11中所示的浸没槽之一 的 一种替代实施方式。图13是图11中所示的浸没槽之一的一种替代实施方式。图14是图13中所示的浸没槽的横截面视图，其中盖子被移去了。
具体实施例方式在以下描述中，阐明了许多的具体细节以提供对本发明的彻底了解。然而，显然，对于本领域的4支术人员来说，没有这些具体细节中的一些或全部本发明仍然能够实现。在其它情况下，没有对熟知的处理操作进行描述，以免不必要地模糊本发明。参考图1,在一种基片处理系统中包4舌本发明的一个实施方式，该系统包括多个排列成通常,皮称为集群工具10的处理4莫块。集群工具10通常位于洁净房内，该洁净房由围墙14部分限定。该集群工具10的各模块通常包括一个或多个装载/卸载台，其中两个显示为16和18。集群工具10内部的空气#1控制为在处理过程中尽量减少(如果不是完全防止的话)基片暴露于洁净室12的环境中。台16和18促进基片20在洁净房12和集群工具10之间的传输。基片,人台16和18之一被引入到实验室环境可控模块22中以便于执行湿法处理。
ii
通过实验室环境可控传输模块22,使基片20能够进入湿法处理模块24、 26和28。实验室环境控制传输模块22运作，以确保基片20在进入湿法处理模块24、 26和28中的每一个之前都保持干燥。为该目的，湿法处理才莫块24、 26和28中的每一个在处理完成之后干燥基片20的表面。在清洁基片20之后，通过装载锁定(load lock )34和真空传送模块36能够进入等离子体处理模块30和32。真空传输模块36与等离子体处理模块30和32交界，该等离子体处理4莫块30和32可以是已知的任何适于在半导体基片上沉积薄月莫的气相沉积处理系统，例如， 一个或多个等离子体处理才莫块可以是等离子体增强化学气相沉积PECVD系统。假使在等离子体处理之前/之后或没有进4亍等离子体处理，基片20要在镀-覆—/沉积冲莫块38中进行处理或在刻蚀才莫块40中进行刻蚀处理的话，横越装载锁定42。在横越装载锁定42之后，基片进入可控环境传输模块44,其帮助进入模块38和40而不将基片暴露于洁净房12的环境中。参考图1和图2两幅图，图中的 一个或多个湿法处理才莫块24、 26和28的一个实施方式包括由任何合适的材料(比如铝、塑料等)形成的本体51。本体51限定浸没槽52，该浸没槽52与末端53间隔开，该末端53在两者间限定空隙54,导管55穿过该空隙以4吏浸没槽52与其他的系统(未示)流体连通。槽开口 57一皮配置为与浸没槽52的闭合端58相对。4非架(shelving )系统60与开口57相对。 一个或多个基座61被配置在排架60上。排架系统60运作以在靠近开口 57的 第一位置(如图所示)和远离开口57的第二位置间转换。为了该目 的，提供轨道62,排架系统60沿着该轨道运动。在该第二位置，开 口57被解除遮挡，允许进入浸没槽52。基板盒63配置于基底61上，该基板盒63运作以保持基片， 比如半导体基片64。为了在盒63和槽52之间移动基片64,基片传输 系统(STS) 65被置于浸没槽52附近。STS 65包括机械臂66，其具 有耦合于其上的采摘臂67。采摘臂67具有耦合于其上的釆摘器68， 该采摘器68具有末端执行器69。采摘臂67由机械臂66控制以相对于 浸没槽52移动并指引该采摘器68，使得末端执行器69定位于浸没槽 52中。为了该目的，初4成臂66可以包括步进马达、伺月l马达或其它 类型的马达以提供对该采摘臂67的精确控制。采摘臂67被配置为枢 接(pivot)末端执行器69以沿着两个横向平面延伸以便于将基片64 从盒63移动到位于槽52中的盒70中。为了该目的，末端执行器69被 提供有合适的尺寸和功能以操纵基片64 。在本实施例中，显示了STS 65，其中采摘臂67位于浸没 槽52的外部上。STS65便于将采摘器68插入盒70。结果是，基片65 可以在浸没槽52中被处理以除去基片64表面上存在的微粒物质。为 了该目的，浸没槽52包括足够多的清洁溶液71以允许基片64的所有 表面最多的(如果不是整个)区域被相同的清洁溶液覆盖。参考图2、 3和4，其中在第二位置的开口57中的排架系统 60一皮暴露，允许无阻碍地将盒70引入并4呆持在与吊架72相对的槽52 中，该吊架72连接于吊架臂73。吊架臂73耦合于马达(未示)以改 变盒70在浸没槽52中的位置。在本发明的一个实施方式中，STS65 被用于在盒70装载有多个基片64时将该盒70移动到浸没槽52中。用 这种方式，在清洁处理中可以对基片进行批上可能有污染物75。浸没槽可以装满溶液。采摘臂67耦合于盒70上 的制动器77以将盒70移入和移出浸没槽52。盒70在溶液中的移动松 开、软化、移去或以其它方式增强了残留物、化学制品和孩史粒(统 称为污染物75)从基片64表面的除去。设定盒70被引入浸没槽52的 速度以便于从基片64除去污染物75。具体地说，制造溶液以使其具 有适当的特性以与污染物75相互作用并/人基片64表面除去该污染 物。类似地，盒70从溶液71中移除的速度也促进了从基片64表面除 去污染物。结果是，在存在溶液71之前，将盒70和基片引入浸没槽 52是可能的。在盒70和基片64存在于浸没槽52中以后，引入溶液71 而溶液71相对于每个基片64的移动有助于从基片上除去污染物75。 乂人浸没槽52移除基片64之后，对该基片可以进行漂洗处理以除去溶 液71和/s戈私、动乘j杀、的污染净勿。1'列^口,这可以通过3夸装满基片64的盒 70插入槽(未示)中以进入漂洗状态，在湿法处理才莫块24、 26和28 中进行，该槽有去离子水DIW溶液或IPA溶液以4足进批量漂洗。应 当理解，STS 65可以被用于通过采摘臂67分别从盒70移除每一个基 片64，该采摘臂67将相同的基片升高到该基片64可以被机械臂66获 取的空间76，以移动到现有4支术中熟知的漂洗台中。参考图3和4两幅图，可以形成;容液71的示范性才才并+包括「 悬浮液卯，其具有多个具有不同流动特性的区域，以1更与各区域中 的 一个相关的流动特性不同于与其它区域相关的流动特性。在当前 实施例中，悬浮液90包括液态区域92和耦合单元94。液态区域92具 有与之相关的第一粘度。耦合单元94可以包含刚性的固态本体、延 展性的固态本体或具有流体特性的固体本体，也就是说，具有远大 于与该液态区域92相关的粘度的粘度。耦合单元94散布(entrained) 于遍及液态区域92的大部分，从而液态区域92用作耦合单元94的传 送器以将耦合单元94置于基片64的表面98上存在的微粒污染物75 附近。
耦合单元94由一种材料组成，该材料能够通过将力从悬 浮液90传递到与耦合单元94相对的污染物75 (也就是液态区域92的 移动)而除去污染物75。因此，期望提供具有足以从表面98除去污 染物75的一黄截面的耦合单元94。通常，耦合单元94的一黄截面面积大 于污染物75的4黄截面面积。以这种方式，促进了污染物75响应作用 在耦合单元94上的牵引力&的移动，可以理解，牵引力&包括摩擦
力&和法向力，其中i亥法向力包4舌动力(momentum )。 牵引力A是 与液态区域92和耦合单元94有关的物理性质和相对速度的函^:。污染物75表面上的摩擦力& ，即牵引力A的切向分量， 是i亥污染物表面的+刀变应力乘以该污染4勿的表面面积、的函凄t: f^4c。作用在该耦合单元上的该摩纟察力^/是该耦合单元表面的该
切变应力乘以该耦合单元的表面面积^>=fd。与污染物96"l姿触的 津禺合单元94直"l妄转移其摩纟察力。因此，该污染物经受表面切变应力 (apparent shear stress )， i亥表面+刀变应力是i亥井禺合单元94与；亏染4勿 75的表面面积的比例。具体;也i兌，污染物所经历的该表面切变应力 &是，其中」是耦合单元94的横截面面积而A是污染物75的横截面面 积。例如，々支定污染物75的有效直径D小于约0.U效米而耦合单元94 的宽度W和长度L都在约5樣i米到约5(M效米之间。々支定耦合单元94的 厚度t在约l到约5微米之间，该比例(或应力乘积)的范围在2,500
到约250,000之间。当该牵引力&计算中包括该法向力时，这个数字 会增加。图5中所示的耦合单元94是当作六面体进行讨论的，以便 于讨论。然而，可以理解，该耦合单元是大体上任意形状的，且上 面提到的该长度L、宽度W和厚度t是悬浮液中的耦合单元94的平均 值。参考图6，传递到与耦合单元94相对的污染物75的力通过 由 一个或多个不同机制使耦合单元94耦合于污染物而发生。为了该目的，液态区域92在该液态区域92中的耦合单元94上施加向下的力 ，o,从而4吏耦合单元94非常靠近或4妻触表面98上的污染物75。当耦 合单元94移动到靠近或4妻触污染物75时，在耦合单元94和污染物75 之间会发生耦合。带来的耦合机制是形成耦合单元94和污染物75的 材料及其特性的函数。耦合单元94和污染物75之间的相互作用足以 使得克服污染物75和表面98之间的粘着力和耦合单元94和污染物 75之间的排斥力的力能够传递。因此，在切变应力？"吏耦合单元94 远离表面98时，与其耦合的污染物75也会远离表面98,也就是说， 污染物75一皮从表面98清洁掉。—种这样的耦合机制是耦合单元94和污染物75间的机械 接触。为了该目的，耦合单元94可以比污染物75具有更多或更少的 延展性。在一个实施方式中，耦合单元94比比污染物75更具延展性， 施加在污染物75上的力由于耦合单元94的变形而减少，该变形是由 污染物75的影响带来的。结果是，污染物75会被印在耦合单元94中 或,皮缠在耦合单元94的网络中。这可以在耦合单元94和污染物75之 间产生才几械联动，而固定其相对位置。耦合单元94的才几械应力可以 #皮传递到污染物75,从而增加污染物75乂人表面98中^皮解开的相克率。 另外，化学耦合才几制，比如污染物75和耦合单元94之间的粘着，可 以出现。在耦合单元94和污染物75足够刚性的情况下，大体上弹 性的碰撞会发生，导致能量从耦合单元94大量转移到污染物75，从 而增加污染物75祐:从表面98^皮解开的概率。然而，耦合单元94和污 染物75之间的粘着的化学耦合机制可以被削弱，这会减少由碰撞获 4寻的相克率。除了上面讨论的机械和化学耦合机制外，还可能出现静 电耦合。例如， -假如耦合单元94和污染物75具有相反的表面电荷时，它们会#1电性吸引。耦合单元94和污染物75之间的静电引力足以克 服连接污染物75与表面98的力，是可能的。应当意识到，上述的耦 合机制中的 一个或多个可以在任何给定的时间相对于表面上的一 种或多种污染物75发生。另外，这可是以随时发生的，或由不同材 料形成或具有不同形状和硬度的耦合单元94引起的。替代地，该接 近的耦合单元94和该污染物75之间的静电排斥作用可能足够强而 使污染物75逃离该表面98。参考图2、 4和7,耦合单元94与污染物75的相互作用部分 是由在基片64和溶液71之间产生相对移动而实现的。悬浮液卯和基 片64之间的相对移动以 一定速度发生以施加足够的动量以允许耦 合单元94影响污染物75并施加足够的牵引力&以从基片64的表面 98移走污染物，正如以上的讨论。在本发明的一个实施方式中，相 对移动是由将盒70以必要的速度ii入溶液71中产生的，该速度产生 上面讨论的动量而又不会使得动量太大而不会像对耦合单元94的 相同的影响那样，损害基片64的特征。这部分是由在操作(fUnction) 120中用溶液71填充浸没槽产生的。在才乘作122，盒70(具有上面有 污染物75的至少一个基片)被下降到溶液71中，在溶液71和基片64 间产生相对移动。以这种方式，在基片64周围创建了两个分隔开的 7K流100和102。如图所示，水流100邻近基片64的一侧，而水流102 邻近相对的一侧。水流100和102的方向大体上^黄穿(transverse )基 片64的表面的法线N。水流100和102中均散布有耦合单元94。该相 对移动在水流100个102的每一个中的耦合单元94的子集上施加了 足够的牵引，以与污染物75相互作用并4吏污染物75相对于该基片64 移动并^皮乂人那里除去。在进4亍足够多的移动之后，基片可以在才喿作 124用上面讨论的方式从盒70中移除。在移除基片64之后，在操作 126,基片64可以用，例如，去离子水(DIW)漂洗以完全除去基 片64上剩余的污染物。替代地，溶液可以相应于各导管55中的一个被排出。然后，可以使用各导管55中的另一个导管引入DIW以漂洗 基片64上任意剩余的污染物。参考图4和8两幅图，在另一个实施方式中，盒70净皮降低 到浸没槽52中，该浸没槽52中没有溶液71。具体地:〖兌，盒70一皮置于 静止在搁板93上，该搁4反93由支柱95支撑在闭合端58上。然后，溶 液71一皮喷淋头101引入浸没槽52。为了该目的，喷淋头101(与溶液 71的供应103流体连通) 一皮用来产生溶液71的多个液流，其中该溶 液71中散布有耦合单元94。在溶液71进入浸没槽52的同时，导管55 发^军排水管的作用以将溶液71乂人那里除去。喷'淋头101一皮配置为产 生溶液71的水帘，其流过基片64中的每一个的相对表面足够长的时 间，以乂人其表面P余去污染物75。在本发明的另一个实施方式中，导 管55可以闭合以允许流出喷淋头101的溶液71在浸没槽52中积累起 来，并允许基片64变为浸没在溶液71中。这可以通过将泵系统106 耦合到各个导管55以控制从中通过的流速来进行。柱95可以 一皮配置 为允许搁板在位置105和位置107之间往复运动。以这种方式，溶液 71和每一个基片64之间的相对表面之间的相对运动可以沿相反的 方向发生，3o箭头l09所示。悬浮液卯的示例性实施方式包括液态区域92 ，其粘度在 约l厘泊(cP)到约10,000cP之间。而且，液态区域69可以是牛顿流 体或非牛顿流体。可以用作液态区域92的示例性材料包括去离子水 (DIW)、石友氢化合物、碳氟化合物、矿物油或乙醇等。而且，悬 浮液90可以包括离子的或非离子的溶剂及其他化学添加剂。例如， 悬浮液90的化学添加剂可能包括共溶剂、pH值调节剂、螯合剂、极 性溶剂、表面活性剂、氢氧化氨、过氧化氢、氢氟酸、四曱基氢氧 化铵和流动性调节剂比如聚合物、微粒和缩多氨酸的任何组合。
耦合
以便除了上面列举的特性以外，在非常靠近或接触表面98的时候不 会粘着于表面98。另外，耦合单元94给表面98带来的损害，以及耦 合单元94和表面98之间的粘着，应当^皮最小化。在一个实施方式中， 耦合单元94的硬度小于表面98的-更度。而且，需要避免耦合单元94 在4艮靠近或4妄触表面98时粘着于表面98。各种实施方式的耦合单元 94可以被限定为结晶固体或非结晶固体。非结晶固体的实例包括脂 肪族酸、羧酸、石蜡、蜡、聚合物、聚苯乙烯、多肽、及其他粘弹 性材料。为了该目的，悬浮液90中耦合单元94的数量应当为浓度超 过其溶解度极限。应当理解，脂肪族酸代表基本上由碳原子形成开链的有 机化合物限定的任何酸。脂肪酸是可用作悬浮液卯中的耦合单元94 的脂肪族酸的一个实例。可以使用的脂肪酸的实例包括月桂酸、棕 榈酸、-更脂酸、油酸、亚油酸、亚麻酸、花生四烯g臾、烯酸、芥酸、 丁酸、己酸、辛酸、十四酸、十七酸、廿二酸、廿四酸、肉豆蔻酸、 棕榈酸、二十四烯酸、十八-友四歸酸、二十石友五烯酸、顺芜酸、鲶 鱼酸、二十四烷酸、蜡酸及其混合物以及其它。在一个实施方式中，耦合单元94可以代表由C-l到C-26
的各种碳链长度形成的脂肪酸的混合物。羧酸被定义为基本上任何 包括一个或多个羧基(COOH)的有机酸。当用作耦合单元94时， 该羧酸可能包括从C-1到C-100的各种碳链长度的混合物。并且，该 羧酸可能包括其它官能团，比如但不限于，甲基、乙烯基、炔、酰 胺、伯胺、仲胺、叔胺、偶氮基、腈、硝基、亚硝基、氮苯基、羧 基、过氧、醛、酮、伯亚胺、仲亚胺、乙醚、酯、卣素、异氰酸酯、 异硫氰酸盐、苯基、苯甲基、磷酸二脂、氢硫基，但是在悬浮液90 中仍然保持不可溶性。
用由羧酸组分形成的区域形成悬浮液卯的 一种方式包括 存在作为由一定浓度(比如在约3到约50wt。/。之间，优选地，在约4% 到约20wt。/。之间)的羧酸固体与去离子水(DIW)形成的凝月交的液 态区i或69。氢氧化4妄可以一皮添加到该;容液中，且该混合物一皮加热到 55。C到约85。C (含)之间，以促进该固体进入到溶液中，也就是说， 溶解掉。 一旦该固体溶解掉，该清洁溶液可祐:冷却。在该冷却操作 过程中，会沉淀出针或4反形式的固体化合物。用这种方式形成的示 例性的悬浮液90具有在O. 1每秒的切变速率下约1 OOOcP的粘度，而当 该切变速率增加到1000每秒时，该粘度降低到约10cP,也就是说， 它是非牛顿流体。应当理解，悬浮液可以是由除了水之外的溶剂中 的羧酸(或盐)形成的，可以使用极性溶剂或非极性溶剂，比如乙 醇。具有耦合单元94的悬浮液卯的另一个实施方式是由水解 化学试剂形成的，或通过包括表面活性剂形成的。例如，在液态区 域92中可包括分散剂材料以促进耦合单元在整个悬浮液90中的分 散。为了该目的，可以将石咸添加到悬浮液90以使耦合单元94能够在 比如羧酸或硬脂酸等材料中散布，其中存在的该材料的量小于化学 计量。 一种示例性的》威是氢氧化4耍，然而，此处所述的实施方式可 使用市场上可买到的任何^成。另外，形成耦合单元94的材料的表面 功能可以被包含的可在悬浮液卯中的部分所影响，比如羧酸盐、磷 酸盐、石克酸盐基团、多元醇基团、环氧乙烷等。以这种方式，将耦 合单元94分散到整个悬浮液90中同时避免其不想要的结块，也就是 说，形成大体上均匀的悬浮液卯，是可能的。以这种方式，可以避 免 一种情况，即耦合单元94的结块变得不足以耦合和/或从表面98 除去污染物96。
参考图9，在另一个替代实施方式中，悬浮液190可包括 其他的成分， 一皮称为不混合成分lll,其散布于液态区域192中。不 混合成分可以包括气相、液相、固相的材一牛或其组合。在本实施例 中，不混合成分111是包含散布于悬浮液1卯的整个流体区域192的间 隔开的气泡的全部的区域。该不混合成分包含悬浮液l卯的体积的 2%到99% (含)。示例性气相不混合成分lll可以是由以下气体形成 的氮气N2、氩Ar、氧气02、臭氧03、过氧11202、空气、氢气112 或NH3、氢氟S臾HF。
液相不混合成分111可包括低分子量链烷，比如戊烷、己 烷、庚烷、辛烷、壬烷、癸烷或矿物油。替代地，液相不混合成分 lll可以包括油溶性表面调节剂。参考图4和9两幅图，悬浮液190的 作用大体上类似于悬浮液90相对于除去污染物75的作用，其中耦合态区域92。然而，在悬浮液l卯中，据信不混合成分lll有利于使耦 合单元194"l妄触，或非常靠近，污染物75。为了该目的，在污染物 75和一个或多个不混合成分111之间配置非常靠近或接触污染物75 的一个或多个区域。不混合成分lll具有相关的表面张力，响应液态 区域中的力而向耦合单元194施加力(F)。该力(F)将耦合单元194 移向表面98以及污染物75。耦合单元194和污染物75之间的耦合可 以以上面针对耦合单元94和污染物75讨i仑的任何方式发生。
在被配置到基片64上之前，不混合成分lll可以散布于悬 浮液1卯中。替代地，当悬浮液一皮沉积在表面98上时，不混合成分 lll可以原地散布于悬浮液l卯中，或者可以由悬浮液190与表面98 的影响产生，,人而夹带周围环境中存在的气体，比如空气，产生泡 沫。在一个实施例中，不混合成分lll可以是由溶解在液态区域中的 气体产生的，该气体是在该悬浮液190在处于相对于悬浮液190的压强更小的环境压强下时从溶液中出来的。这种操作的一个优点是大多数的不混合成分111是在耦合单元194附近形成的，因为耦合单元 194在朝表面98的重力的作用下向下移动沉降。这增加了耦合单元 194与污染物75耦合的相克率。
正如^又态悬浮液90的情况一样，三态悬浮液190可包括其 他的成分以调节和改善耦合单元194和污染物之间的耦合机制。例 如，可以调节该液态介质的pH^直以消除该固态成分和污染物中的一 个或两个上的表面电荷，乂人而减少或》丈大静电斥力。另外，可以佳: 用悬浮液l卯的温度周期变化来控制或改变其特性。例如，耦合单 元94可以是由一种材料形成的，该材料的延展性可以与温度成正比 例或反比例变化。用这种方式， 一旦耦合单元94与污染物的形状相 符，可以改变悬浮液的温度以减少其延展性。另外，悬浮液190的 可;容性以及由此带来的壽禹合单元194的浓度可以与温度成正比例或 反比例变4b。
示例性的悬浮液190是通过结合石更脂酸固体(加热到7(TC 以上)与DIW (力口热到7(TC以上)而制造的。石更脂酸固体与DIW结 合的量为大约0.1%到10% (含)，以重量计。这种结合足以分散/乳 化该DIW中的硬脂酸成分。该结合的pH水平一皮调整到9以上以平衡 该石更脂酸成分。这是通过增加石咸，比如氬氧化4耍(NH4OH),以才是 供0.25%和10% (含)的浓度(以重量计)而实现的。以这种方式， 形成酸石成混合物，将该混合物搅动20分钟以确保该混合物的均一 性。允许该酸石成混合物达到环境温度，以允许脂肪酸盐沉淀并形成 耦合单元194。期望，在沉淀过程中形成的耦合单元194达到0.5到 5000 (含n鼓米大小。如需要，不混合成分lll可以是由对该酸石成混 合物进行搅动时，空气在该酸》咸混合物中的散布形成的。
在另 一个实施方式中，悬浮液190是由磨细到0.5到5000微米(含)的微粒尺寸的粒状硬脂酸固体形成的。粒状形式的磨细 的硬脂酸被添加到DIW中，同时对其进行搅动以形成酸-DIW混合 物。该DIW的4觉动可以以4壬^f可已杀口方式进^f亍，比3口4吝动、〗觉4半、^走 转等。该石更脂酸形成大约0.1%到10% (含)的酸-DIW混合物，以重 量计。该硬脂酸的溶解是通过增加》威而将该酸-DIW混合物的pH水 平确立为大约9而实现的。示例性的》成包括浓度为0.5到10% (含， 以重量计)氪氧化铵(NH4OH)。该石咸中和该石更脂酸成分而形成硬— 脂酸4妄盐孩i粒。通常，将NH40H添加到该酸-DIW混合物同时对其 进行搅拌以将该固化的硬脂酸微粒分散到整个酸-DIW混合物中。这 些固化的硬脂酸铵微粒的尺寸分布范围为0.5到5，000微米(含)。
在又一个实施方式中，悬浮液1卯是由在搅拌IPA时溶解 在该异丙醇(IPA)中的硬脂酸-棕榈酸混合物形成的，正如上面讨 论的。这提供了溶解的脂肪酸的浓度为浓度范围在2%到20%之间 (含，以重量计)。力o热该IPA,同时避免煮沸它，和/或添加有才几溶 剂，比如丙酮、苯或其组合，可以改善该脂肪酸的可溶性。在溶解 之后该浓度下剩余的任何固体可以通过过滤或离心技术除去，从而 产生没有固体的溶液。该没有固体的溶液可以与不溶解于该脂肪酸 的流体，比如水，混合以沉淀出脂肪酸固体。沉淀的脂肪酸变得悬 浮在溶液中，其中尺寸的分布范围为0.5和5,000微米(含)之间。 该石更脂酸成分可以4皮离子4匕，^口上面所讨^r的。
参考图10，才艮据本发明的另一个实施方式，基片清洁系 统400(SCS)包括多个浸没槽，显示为402、 404和406。浸没槽402、 404和406中的每一个均可包含上面纟是到的悬浮液的任〗可一种，例如 悬浮液90或1卯。采摘系统包括多个采摘器，显示为408、 410和412。 采摘器408、 410和412中的每一个都#1耦合以沿着轨道414往复运动控制系统400的才喿作以将基片64浸没到浸没槽402、 404和406中。为了该目的，处理器与马达420进行数据通讯，马达 420用于沿着轨道414移动釆摘器408、 410和412,以及将基片64移 入和移出浸没槽408、 410和412。处理器也与流体供应422、 424和 426进行数据通讯以调节流体进入浸没槽408、 410和412。另外，处 理器416与浸没槽408、 410和412进行数据通讯以控制其才喿作，例如， 以允许流体从浸没槽408、 410和412排出。
参考图10和11两幅图，在运4亍中，采摘器408、 410和412 之一 (图中显示为采摘器408)将基片64存放到浸没槽402、 404和 406之一 (图中显示为浸没槽402)中。而在浸没槽402中，基片64 静止在支柱428上。然后用溶液71充满浸没槽402。溶液71是在处理 器416的操作下被引入浸没槽402的，该处理器416促使流体供应422 的泵(未示)将溶液71从那里沿着导管430进入适当的浸没槽402、 404和406。为了控制流入浸没槽402、 404和406的液流，其中每一 个均包4舌与处理器416进4亍凄t据通ifl并由处理器416控制的岡门 432、 434和436。阀门432选择性地允许和防止流体从流体供应422、 424和426流动到浸没槽402;阀门434选择性地允许和防止流体乂人流 体供应422、 424和426流动到浸没槽404;而阀门436选4奪性地允许 和防止流体从流体供应422、 424和426流动到浸没槽楊。处理器416 调节浸没槽402、 404和406的排水，该处理器416控制与其进行数据 通ifl的泉438、 440,口442。具体i也i兌，f菱5殳冲曹402的氺卜7jc由泉4384侏 动或阻止；浸没槽404的排水由泵440推动或阻止；而浸没槽406的 4非水由泵442推动或阻止。
在一种运行才莫式过程中，溶液71在出口446^皮引入浸没槽 402以充满浸没槽402。这可以在将基片62引入浸没槽402之前或之 后完成。然而，通常，基片64在引入溶液71之前被》丈入浸没槽402 中。在静止在支柱428上后，处理器416将溶液71引入浸没槽402。 当溶液71通过出口446引入时，处理器416激活泵438以乂人浸没槽402 排出溶液71。以这种方式，使基片64暴露于溶液71的连续液流中。 应当注意，浸没冲曹402、 404和406中的每一个可以同时使用以将基 片64暴露于溶液71的连续液流中。为了该目的，阀门432、 434和436 可被操作以允许溶液71从供应422 、 424和426之一进入浸没槽420、 404和406。替代地，浸没槽402、 404和406中的一个或多个可以包 括/人供应422、 424和426之一供应的DIW。在一皮暴露于溶液71之后， 基片564可以通过暴露于DIW被漂洗。这可以通过用DIW填充浸没 槽420、 404和406中的一个，然后将基片64引入其中而完成。替代 ;也，基片64可以存在于浸没槽420、 404和406之一中，然后DIW可 -陂引入该浸没槽。同时，浸没槽402、 404和406中的一个可包含悬 i孚液90,而其余的^菱^1冲會402、 404,口406中的一个可包含悬5孚液190, 而其余的浸没槽402、 404和406可包含DIW。以这种配置，基片64 可以在用DIW漂洗之前，被暴露于悬浮液卯和l卯中。在共同的浸 没槽402中连续地将基片64暴露于悬浮液90和1卯和DIW中是可行 的。^口果希望的i舌，f憂5殳冲曹402、 404,口406可以在基片64力文入之后 密封起来，如图所示，密封浸没槽406的罩450包括连接到清洗气体 (比如氦气)供应454的通路52。用这种方式，浸没槽406的环境可 以被控制，以减少(如果不是完全避免的话)基片84的过早干燥。 使用O形环以在罩450和浸没槽406之间形成密闭的密封。
参考图10和12两幅图，浸没槽402、 404和406的另一个实 施方式显示为具有盖503的浸没槽502，其具有0形环505，与浸没槽 502的本体507形成液密的密封。具体地i兌，浸没槽包4舌多个通^各540、 542、 544、 546、 547、 548、 550和552。通路540和548被选择 性地置于与异丙醇(IPA )和DIW的供应流体连通，而通路546和552 一皮选择性地置于与清洁溶液和DIW的供应流体连通。具体地i兌，通 ^各540可以选4奪性地置于与分别相应于阀门558和560的IPA供应554 和DIW供应556流体连通。通^各548可以选4奪性地一皮置于与分别相应 于阀门566和568的IPA供应562和DIW供应564流体连通。通^各542和 550分别与排水管570和572流体连通。通路546可以选才奪性地被置于 与分别相应于阀门580和582的清洁溶液71的供应574和DIW供应 576流体连通。通路547可以选择性地一皮置于与相应于阀门551的排 水管549流体连通。通^各552可以选4奪性地一皮置于与分别相应于阀门 588和5卯的清洁溶液71的供应584和DIW供应586流体连通。在操作中，基片64被置于没有溶液71的浸没槽502中。阀 门580和588中的一个或两个在处理器416的控制下^皮激活，以产生 溶液的液流，分别通过通路546和552流入浸没槽502。结果是，所 产生的;容液71的液流600和602以与重力京相反的方向移动，/人而通 过邻近基片64的相对表面65和67的附近，其中;容-液通过通3各542和 550分别进入排水管570和572而从浸没槽502流出。在暴露于足够多 的溶液71之后，通过将表面65和67暴露于IPA和/或DIW中的一种或 多种而进行漂洗。为了该目的，阀门580和588被停用，而阀门582 和5卯被激活。用这种方式，基片64被暴露于来自供应576和586的 DIW，其中该DIW进入排水管570和572。替代地，阀门551、 560和 568可#皮激活以允i午DIW的液流610和612沿着一个3各径以重力忌的 方向流动并流出到排水管549。这是在不存在真空的情况下进行的。 在基片64一皮DIW完全浸没之后，泵57(H皮激活以除去DIW。以类似 的方式，可以通过激活阀门558和566,用来自供应的IPA漂洗基片 64。
参考图12和13,根据本发明的另一个实施方式，浸没槽 502的另一个实施方式被显示为浸没槽602，其中本体607,通^各642、 644、 646、 647、 650、 652,排 K管649、 670、 672,供应674、 676、 684、 686和阀门680、 682、 688和649分另'J提供由本体507,通路542、 544、 546、 547、 550和552，排水管570、 572，供应574、 576、 584、 586和阀门580、 582、 588和549提供的功能。另夕卜，浸没槽602形成 了进入本体607的两个其他的通^各691和692，其分别允许来自供应 654和662的IPA进入浸没槽。具体地说，阀门658允许来自供应654 的IPA选4奪性地进入浸没槽602，阀门666允"i午来自供应662的IPA选 择性地进入浸没槽602。阀门660允许来自供应656的DIW选4奪性地 进入浸没槽602，而阀门668允许来自供应664的DIW选冲奪性地进入 浸没槽602。另外，基片64所在的支柱693耦合于马达694以允许改 变基片64和通路647之间的距离。盖603包括两组O形环605和606。 O形环605与O形环606以同样的方式运作。另一方面，O形环606一皮 置于位于通3各540、 548和通^各542和550之间的盖603的挡块部分695 的一端。用这种配置，当阀门551阻止流向排水管549的液流时，通 路691、 692、 640和648一皮,人流体流出通路546和552隔离开，也就是 说，在两个通^各642和650和通路691、 692、 640和648之间形成液密 密封。参考图13,在一种操作方式中，基片64被》文入没有溶液 71的浸没槽602中。阀门680和688中的 一个或两个在处理器416的控 制下,皮激活，以产生溶液的液流，分别通过通^各646和652流入浸没 槽602的，阀门551#1停用，以阻止溶液71的液流进入排水管549。 结果是，所产生的溶液71的液流700和702以与重力忌相反的方向移 动，,人而通过邻近基片64的相对表面65和67的附近，其中;容液通过 通^各670和672分别进入通^各642和650并到达排水管670和672而从 浸没槽602流出。
参考图13和14两幅图，在暴露于足够多的溶液71中之后， 通过将表面65和67暴露于IPA和/或DIW中的一种或多种而进4亍漂 洗。具体地说，盖601被除去以将通路691、 692、 540和548与通路 542和550流体连通。阀门658和666被激活以在重力^的作用下产生 IPA的液流，其导致在溶液71接触浸没槽602中的IPA和空气的地方 形成弯液面700。在IPA从通路691和692两者流动的过程中，马达694 运作以移动夹具693并将基片64提出浸没槽602。结果是，在基片被 才是出浸没槽时，；容液7W皮乂人基片64除去。尽管本发明是依照几个实施方式进行描述的，然而应当 理解，本领域的^支术人员在阅读前述说明书并研究附图之后，可以 实现各种变更、添加、置换和其等同。因此，本发明意在包4舌所有 这些变更、添加、置换和等同，其均落入本发明的真实精神和范围。 在权利要求中，各元件和/或步骤不暗示任何特定的操作顺序，除非 在4又利要求中有明确陈述。
权利要求
1.一种用于清洁多个具有相对表面的基片的方法，其中至少一个基片上包括污染物，所述方法包括通过将其中包含了多个基片的盒暴露至溶液，在所述多个基片和所述溶液之间同时产生相对移动，其中所述溶液有散布其中的耦合单元且所述相对移动在所述耦合单元的子集上施加足够的牵引以产生有所述子集的该耦合单元在所述溶液中的移动并在所述污染物上施加一定量的牵引以导致所述污染物相对于所述基片移动。
2. 如权利要求1所述的方法，其中同时产生进一步包括用所述溶液填充槽，限定一定容积以及将所述盒插入所述容积以便所述多个基片中的每一个都被浸没在所述容积中。
3. 如4又利要求1所述的方法，其中同时产生进一步包4舌用所述;容液填充槽，限定一定容积以及将所述盒插入所述容积以在所述多个基片的表面和所述溶液之间产生沿第 一方向的相对移动，以及从所述容积移除所述盒以在所述表面之间产生在与第一方向相反的第二方向的相对移动。
4. 如权利要求1所述的方法，其中同时产生进一步包括将所述盒积/人而所述多个基片中的每一个都浸没于所述容积中。
5. 如权利要求1所述的方法，其中同时产生进一步包括将所述盒力文入槽中并将所述溶液引入所述槽以在所述溶液和所述多个基片的表面之间产生沿第 一 方向的相对移动，其中足够多的所述溶液^皮引入以在所述槽中产生所述;容液的 一定容积，该容积足以将所述多个基片中的每一个浸没于所述容积中，以及乂人所述容积移除所述盒以在所述表面之间产生在与第一方向相反的第二方向的相对移动。 '
6. —种用于清洁具有相对表面的基片的方法，其中一个表面上包:括污染物，所述方法包4舌在溶液和所述基片之间产生在横穿所述相对表面之 一 的法线的方向上的相对移动，以产生两个间隔开的液流，其中每个-液流邻近所述相7十表面中的一个表面，该表面不同于邻近所述多个液流的剩余液流的相对表面，其中所述溶液具有散布于其中的津禺合单元，而所述相对移动在所述耦合单元的子集上施加足够的牵引以产生有所述子集的该津禺合单元在所述溶液中的移动并在所述污染物上施加一定量的所述牵引以4吏所述污染物相对于所述基片移动。
7. 如权利要求6所述的方法，其中所述间隔开的液流中的每一个在共同的方向上移动。
8. 如斥又利要求6所述的方法，其中所述两个间P鬲开的液流在所述基片周围同时移动。
9. 如权利要求6所述的方法，进一步包括反转所述间隔开的液流的方向。
10. 如权利要求6所述的方法，进一步包括将所述基片放置在容器中，而产生进一步包括将所述溶液的两个液流乂人所述容器的第一末端导向所述基片并将所述两个液流的溶液从所述容器的第二末端除去，该第二末端与该第一末端相只于。
11. 如权利要求6所述的方法，进一步包括将所述基片放置于容器中，其中所述法线横穿重力方向延伸，且产生进一步包括将所述溶液的液流导向所述基片，其中所述两个间隔开的液流以大体上平4于于所述重力方向的方向移动。
12. 如4又利要求6所述的方法，其中产生进一步包4舌在有所述子集的该耦合单元上施加足够大的动量以 <吏有所述子集的该耦合
13. 如^L利要求6所述的方法，进一步包招^人所述溶液产生泡沫，其中所述两个间隔开的液流由所述泡沫组成。
14. 如权利要求6所述的方法，进一步包括^人所述溶液产生泡沫，以产生大体上由所述泡沫形成的所述两个间隔开的液流，以及4亭止所述两个间隔开的液流并将所述基片暴露于溶液中以除去所述泡沫，并将所述基片暴露于真空中以除去所述溶液。
15. —种用于清洁具有相对表面的基片的方法，该表面上有污染物，所述方法包括二产生邻近所述相对表面的多个液流，其中每一个都包括散布于其中的耦合单元，其中所述多个液流中的每一个都向所述耦合单元上施加足够的牵引以^吏所述津禺合单元的子集在所述溶液内移动并向所述污染物上施加一定量的所述牵引，其中所述一定量足够大以使得所述污染物相对于所述基片移动。
16. 如权利要求15所述的方法，进一步包括将所述基片放置在容器中，而产生进一步包括将所述溶液的两个液流从所述容器的第一末端导向所述基片并将所述两个液流的溶液/人所述容器的第二末端除去，该第二末端与该第一末端相对。
17. 如权利要求15所述的方法，进一步包括将所述基片放置于容器中，其中所述法线横穿重力方向延伸，且产生进一步包括将所述溶液的液流导向所述基片，其中所述两个间隔开的液流以大体上平;f于于所述重力方向的方向移动。
18. 如权利要求15所述的方法，其中产生进一步包括在有所述子集的该耦合单元上施加足够大的动量以 <吏有所述子集的该寿禺
19. 如纟又利要求15所述的方法，进一步包括^人所述溶液产生泡沫，其中所述两个间隔开的液流由所述泡沫组成。
20. 如权利要求15所述的方法，进一步包括从所述溶液产生泡沫，以产生基本上由所述泡沫形成的所述多个液流，以及停止所述两个间隔开的液流并将所述基片暴露于溶'液中以除去所述泡沫，并将所述基片暴露于真空中以除去所述溶液。
21.—种具有用于乂人基片的相对表面上清洁污染物的处理区域的系统，所述系乡克包含溶液处理子系统；支撑所述基片的载具子系统；外壳组件，包括与溶液传输子系统液体连通的容器；与所述溶液传输子系统、所述载具子系统和所述外壳组件进行数据通讯的处理器；以及与所述处理器进行数据通讯的存储器，所述存储器存储将由所述处理器执行的计算机可读指令，所述计算机可读指令包括控制所述载具子系统并将所述基片放置在所述容器中的第一组^码，以及控制所述溶液处理子系统以在所述基片上撞击的第二组代码，所述溶液的多个液流邻近所述相对表面，其中所述多个液流中的每一个中具有散布于其中的耦合单元，其中所述溶液传输系统被建立以使所述多个液流中的每一个在所述耦合单元的子集上施加足够的牵引以〗吏所述子集该耦合单元在所述溶液中移动并向所述污染物施加一定量的牵引，其中所述一定量足够大以使所述污染物相对于所述基片移动。
22. 如权利要求21所述的系统，其中所述计算机可读指令进一步包括控制所述溶液处理系统以停止所述多个液流并用所述溶液填充所述容器的第 一子程序，以及控制所述基片载具子系统以从所述容器中移除所述基片，从而在所述溶液和所述相对表面之间产生在一个方向上相对移动的第二子程序，该方向与所述相乂十表面和所述多个'液流之间的相乂于移动的方向大体相同。
23. 如一又利要求22所述的系统，其中所述计算才几可读指令进一步包括控制所述溶液处理系统以用所述溶液填充所述容器，从而限定充满的容器的第 一子程序，以及控制所述基片载具子系统以将所述基片》丈入所述充满的容器，乂人而在所述溶液和所述相对表面之间产生在一个方向上相对移动的第二子程序，该方向与所述相^f表面和所述多个液流之间的相7于移动的方向相反。
24. 如权利要求22所述的系统，其中所述多个液流沿第一方向移动而所述计算才几可读指令进一步包4舌用一定量的所述溶液i真充所述容器并结束所述多个液流，然后控制所述载具子系统以4吏所述基片在所述一定量的溶液中在所述第一方向和第二方向之间往复运动的子程序，其中所述第二方向与所述第 一方向相反。
25.如权利要求22所述的系统，其中所述多个液流沿第一方向移动而所述计算才几可读指令进一 步包括:控制所述载具子系统以4吏所述基片在所述第 一方向和第二方向之间往复运动的子程序，其中所述第二方向与所述第一方向相反。
全文摘要
一种清洁上面有粒状物的半导体基片的相对表面的方法和系统。该方法包括在流体和该基片间产生相对移动。该相对移动在横穿(transverse)该相对表面之一的法线的方向上并产生两个间隔开的液流。每个液流邻近该相对表面中的一个，该表面不同于邻近该多个液流的剩余液流的该相对表面。该流体具有散布于其中的耦合单元，而建立该相对移动以向该耦合单元的子集上施加足够的牵引以产生该子集的该耦合单元在该流体中的移动。以这种方式，向该粒状物上施加一定量的牵引以使该粒状物相对于该基片移动。
文档编号H01L21/465GK101675509SQ200880014419
公开日2010年3月17日 申请日期2008年4月4日 优先权日2007年5月2日
发明者埃里克·M·弗里尔, 弗里茨·C·雷德克, 米哈伊尔·科罗利克, 约翰·M·德拉里欧斯, 迈克尔·拉夫金 申请人:朗姆研究公司