专利名称：用于制造电子元件的湿法处理方法
发明的领域本发明涉及用于制造诸如集成电路的半导体晶片之类的电子元件和电子元件前体的湿法处理方法。更具体说，本发明涉及利用液体处理例如半导体晶片和平板显示器等基板的密封液流管道处理的改进处理方法。
发明的背景湿法处理已广泛应用于一般包括例如半导体晶片、平板等电子元件前体和其它电子元件前体的集成电路的制造过程中。一般说，电子元件前体设于于槽或容器内，然后与一系列活性化学处理液和漂洗液接触。处理液可用于电子元件前体的腐蚀、光致抗蚀剂的剥离、和预扩散清洗及其它清洗步骤，但不限于这些。授予McConnel等人的美国专利4,633,893中介绍了电子元件前体的处理系统的一个实例，这里全文引用该文献作为参考。
在典型的湿法处理技术中，在全流容器(相对环境密封的容器)、单个箱体、湿法工作台或槽中处理电子元件前体。在典型的湿法处理技术中，电子元件前体暴露于活性化学处理液中，以去除(即清洗)电子元件前体上的沾污或腐蚀表面的某些部分。进行了这种清洗或腐蚀后，化学试剂会粘附到电子元件前体的表面上。粘附的化学试剂必须在用下一种化学反应处理液处理电子元件前体之前除去，以便化学试剂残留物不会沾污下一道反应化学工艺。一般说，利用去离子(DI)水去除粘附的化学试剂。
在电子元件和电子元件前体的制造中，有开发和使用更小型处理设备及采用更简洁工艺的趋势。然而，由于希望通过使用更大(即300mm)的前体晶片来提高产生率，削弱了小型处理设备的先进性。向着设备小型化发展的两种已知一般方法是喷射处理和单槽浸泡。随着芯片几何尺寸越来越小，晶片处理越来越大，从制造的观点考虑，采用单槽处理变得更有益。
利用多个槽和漂洗箱的湿法处理的浸泡工作台一般具有较大箱体积，满负荷时，可以间隔6.25mm容纳200mm的晶片。对于300mm的晶片来说，满负荷时标准晶片间距是10mm。采用单个处理容器的全流处理器具有小容器尺寸，因而晶片间距是浸泡箱中处理的晶片间距的一半。由于附带着可以减少水和化学试剂的消耗，所以希望采用在全流单处理容器中减小间距的这种处理。另外，由于单个容器中等效总流量的流速因间距减小的处理而增大，因此改善了晶片的漂洗效果。所以，比起已知一半间距处理系统，甚至更希望采用以小于标准间距一半的间距进行的单容器处理，例如三分之一和四分之一间距处理。将湿法处理期间的间距减小到标准晶片盒间距的三分之一或四分之一，可以将水和化学试剂消耗量分别减少同样的三分之一和四分之一。如所讨论的，对于三分之一间距处理来说，流速将提高三倍，对于四分之一间距处理来说，流速将提高四倍。
然而，已表明，由于与在单容器中的这种减小间距的处理有关的问题，以前小于标准间距一半的间距的晶片单容器处理无法让人接受。已发现，在以三分之一和四分之一间距进行的湿法处理期间，存在着液流绕着晶片通过的不希望的倾向。处理液流在晶片周围的不均匀引起了晶片腐蚀和漂洗的不均匀、由于减小间距的湿法处理导致的处理液流的不均匀，造成了无法以希望的生产率和成本实现在全流单处理容器中处理300mm晶片的事实。
所以，技术上需要一种处理方法，能够在晶片间距可以小于标准晶片间距的一半的单处理容器中，有效地处理例如300mm的晶片等电子元件前体。本发明可以满足这些要求及其它要求。
发明概述本发明提供制造诸如集成电路的半导体晶片之类的电子元件和电子元件前体的湿法处理方法。更具体说，本发明涉及例如利用湿法处理技术清洗电子元件前体的方法，其中可以在单处理容器中有效地处理间距小于标准晶片间距一半的晶片。发明的详细描述上述McConnell的专利中介绍了用于处理例如半导体晶片等电子元件前体的全流单处理容器的设备和工作方法。然而，本发明不限于该专利中所记载的处理容器。设备是所属领域已众所周知的，用于从标准晶片盒传递晶片，以便在晶片间距从标准间距减小到例如二分之一、三分之一和四分之一间距等距离的所述处理容器中在晶片盒载体中进行处理。
如上所述，关于在晶片间距小于标准晶片间距一半的单容器处理系统中的湿法处理，存在液流绕着堆置于容器中的晶片通过的不希望的趋势。已发现晶片间距的减小增大了通过晶片的流路的阻力，造成了处理液体绕着晶片流动。已发现，增大的液流阻力在晶片的中间最高。
在根据本发明的减小间距的处理中，为了在单个容器系统中在整个晶片上提供均匀的处理液流，在晶片容器外壳内在晶片叠体的上游固定流动阻力挡板。晶片叠体可以是以300mm的晶片的标准间距的一半的间距设置的这种晶片的盒，更优选该叠体是以三分之一间距或四分之一间距设置的300mm晶片的盒。流动阻力挡板被设计成使朝上通过该挡板的液流，在流过晶片之前，分布成推动液流向着液体流动阻力最高的晶片中间。在最优选实施例中，流动阻力挡板是任何合适的多孔材料构成的屏板，屏板中屏板中心(室内压力较高)的孔比屏板边上(压力较低)的孔大。另外，屏板中其中心的孔可以相互间隔较近，而屏板边上的孔以较大距离隔开，以便使较多液流进入压力较高的室，而使较少液流进入压力较低的地方。该实施例中，整个屏板上的孔尺寸可以相同，也可以不同，以提供希望的液流方案。孔图形和孔尺寸较好是选择为晶片中间的液体流动提供最小的阻力，为晶片边上的液体流动提供最大的阻力。如上述美国专利4,633,893所述，流动阻力挡板较好是设计成为晶片上的液流产生阻塞流动条件。屏板中孔的数量、形状、大小及排列可由所属领域的技术人员根据液流参数选择，以便增强向着晶片中心的液流。这些参数包括容器的尺寸和形状、所用液体的化学组分、流速、和液流压力。孔尺寸较好是大到足以使溶解于液体中的气体穿过所说屏板。可以利用激光或已知的穿孔装置，在挡板材料中制作孔。
流动阻力挡板的优选材料包括纺织纤维材料，以减小挡板处液体流动的阻塞，和纤维网材料，其中纤维按随机纤维网形式分布于整个流动阻力挡板中。由于流动阻力挡板中的制造缺陷，过一段时间后，会从挡板中消失，所以在处理容器中增加了沾污，其上也会俘获化学试剂，所以阻塞了挡板，一般具有较少制造缺陷的纺织纤维材料是流动阻力挡板的最优选材料，在另一优选实施例中，流动阻力挡板是耐化学试剂的聚合物屏板材料。特氟隆(Teflon)是最优选的聚合物材料。优选流动阻力挡板对于用于晶片处理操作的各种化学试剂来说具有耐化学性，以避免挡板材料的化学退化。
在本发明的另一实施例中，例如位于处理容器中的受控喷嘴等液流注入装置为晶片的中间提供增大的液流。注入喷嘴的位置和输出参数根据相对于流动阻力挡板的上述已知液流参数确定，并在减小间距处理中整个晶片表面上提供均匀的液流分布。受控液体注入喷嘴可与这里所述的流动阻力挡板一起使用，以便在整个晶片表面上提供均匀的液流分布，或可以单独使用受控液体喷嘴，以便在整个处理容器中提供希望的液流分布。还可以使用节流阀或其它流量控制装置。一般说，进入单槽的清洗或漂洗液体的速率分布必须设法控制来克服在槽的某些部分中发现的高流动阻力。在多晶片的情况下，在晶片的中间(即最大截面)和叠体的中间发现最大阻力。
本发明的另一个步骤，可用于在按小于一半间距的间隔设置的晶片叠体上提供均匀湿法处理液流是在晶片的化学试剂浸泡期间采用兆声波。处理期间利用兆声波产生的声流有助于化学试剂在晶片间的分布。该处理步骤期间，约500kHz-1MHz的超声波按已知方式分布于整个清洗液体中，去除晶片表面上的颗粒。也可以采用其它频率或混合技术，来克服高流动阻力存在时晶片间建立起的大边界层。
本发明的另一个步骤，可用于在按小于一半间距的间隔设置的晶片叠体上提供均匀的湿法处理液流是采用非常高的处理液体注入流速。通过利用非常高的化学试剂注入流速，由于液流的动量的缘故，迫使化学试剂介于按三分之一或二分之一间距排列近距离隔开的晶片间。在晶片载体以1/4间距载有100-300mm的晶片时，在单容器中提供有效的减小间距的优选化学试剂注入流速为18-30gpm(即，每个晶片18-30gpm)。
本发明的另一个步骤，可用于在以小于二分之一间距设置的晶片叠体上提供均匀的湿法处理液流是在足以在容器的处理区域内实现平衡条件的时间内注入化学试剂。利用较长的化学试剂注入时间，与标准注入时间相比，即使化学试剂开始时在整个晶片是不均匀地流动，但达到平衡后，晶片中间的化学试剂浓度约等于晶片边缘处的化学试剂浓度。在单个容器内提供有效的减小间距湿法处理的优选化学试剂注入时间为60秒注入时间到120秒注入时间，取决于流速和容器尺寸。
本发明可在其它特定方式下实施，而不会脱离本发明的精神或基本特征，因此，本发明的范围的基准应是所附权利要求书，而不是上述说明书。
权利要求
1．一种制造电子元件前体的方法，包括a)将电子元件前体从承载盒传送到处理盒，在承盒中各前体隔开预定间距，在处理盒中各前体隔开小于预定间距的一半的间距；b)将电子元件前体放置于用于湿法处理的容器的处理盒中；以及c)通过位于电子元件前体的容器上游的屏板注入处理液体，其中屏板中具有按一定图形排列的孔，以便为通过屏板侧边的液流提供较高阻力，为通过屏板中心的液流提供较低的阻力，从而使处理液体均匀分布于电子元件前体的整个表面上。
2．根据权利要求1的方法，其中屏板中心的孔大于屏板侧边的孔。
3．根据权利要求1的方法，其中屏板中心的孔比屏板侧边的孔彼此间更靠近。
4．根据权利要求1的方法，还包括将电子元件前体暴露于频率约为1MHz的能量下选定的一段时间的步骤。
5．根据权利要求1的方法，其中处理液体以正比于载体中晶片数量的流速注入容器中。
6．根据权利要求1的方法，其中向容器中注入处理液体，直到容纳有电子元件前体的容器的处理区内基本达到化学平衡。
7．一种用液流处理多个基本为平面的基片的装置，所说装置包括a)液体注入口；b)与所说液体注入口相连通的容器，用于接收来自所说液体注入口的液流，所说基片设于所说容器内；及c)定位于容器中各基片上游的流动阻力挡板，其中所说挡板具有按一定图形设置的孔，用于为通过挡板侧边的液流提供较高阻力，为通过挡板中心的液流提供较低的阻力，从而使处理液体均匀分布于电子元件前体的整个表面上。
8．根据权利要求7的装置，其中挡板中心的孔大于挡板侧边的孔。
9．根据权利要求7的装置，其中挡板中心的孔比挡板侧边的孔彼此间更靠近。
10．根据权利要求7的方法，其中挡板由纺织纤维材料制成。
11．根据权利要求7的方法，其中挡板是耐化学试剂的聚合物屏板材料。
12．根据权利要求7的方法，其中挡板由特氟隆制成。
全文摘要
本发明涉及用于制造诸如集成电路中使用的半导体晶片一类的电子元件前体的湿法处理方法。更具体说,本发明涉及利用湿法处理技术制造电子元件前体的方法,该方法在按三分之一和四分之一间距间隔设置的整个晶片上提供均匀的液流分布。
文档编号H01L21/302GK1299516SQ99805751
公开日2001年6月13日 申请日期1999年5月4日 优先权日1998年5月4日
发明者史蒂文·维尔哈维尔贝克, 克里斯托佛·F·麦克康奈尔, 劳伦斯·J·麦兰德 申请人:Cfmt公司