清洗电路衬底的设备的制作方法

专利名称：清洗电路衬底的设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及电路装置的制造领域，具体地，涉及清洗电路衬底领域。
背景技术：
当制作电路装置时，经常需要对其上形成和/或安装了电路装置的 衬底进行清洗。电路衬底的清洗在半导体衬底上制造集成电路器件时尤 其重要。
在半导体衬底(例如硅晶片)上制造集成电路器件期间需要执行许 多清洗步骤。在这些清洗过程中，通常需要去除诸如来自在半导体衬底 上承载的表面层的痕量金属和颗粒之类的杂质，而不能损坏在所述表面 (或那些表面)上已经形成的结构。将杂质保持在表面上的力的种类和 强度是不同的。清洗工艺在化学机械抛光(CMP)、尤其是金属CMP之后 执行的清洗步骤的情况下是特别具有挑战性的。
通常，使用公知为包括一个或更多刷洗台的洗涤器的设备执行各种 晶片清洗工艺(包括CMP后晶片清洗)。图l示出了典型的刷洗台结构， 所述结构能够同时清洗半导体晶片的两个主表面。
如图1所示，将晶片W定位于一对洗涤器刷1之间并且与其直接接 触，所述洗涤器刷的外表面用聚合体材料(诸如多乙酸乙烯酯PVA)制 造。涂敷清洗液体以便帮助刷子和晶片的清洗。将这些清洗液体滴落到 晶片和/或刷子上、喷射到晶片上、或者通过刷子本身来提供。清洗液体 一般是设计用于特定应用的专用化学药品。这些化学药品一般本质上是 水性的，典型地基于有机酸(柠檬酸、草酸等)或有机基(特别是TMAH)， 在晶片表面上具有远低于0. 1M的摩尔浓度。一般将刷子与去离子水的稳定流体相连，并且当晶片通过清洗工具时或在刷子清洗周期期间提供所 述化学药品。
在传统的基于洗涤器的清洗工艺中，半导体衬底(这里是晶片w)
绕其自己的轴旋转，并且洗涤器刷子l绕它们各自的轴旋转。当晶片和 洗涤器刷子旋转时，通过洗涤器刷子的机械作用和/或溶液的化学作用移 走了晶片表面上的颗粒。然后，腔室中的液体动力机制将已移走的颗粒 从晶片表面上去除。如果进行合适地选择，清洗化学药品也可以通过调
整晶片表面上的颗粒和材料的zeta电势以使将它们彼此排斥的方式来 辅助清洗，使颗粒的去除更加容易。此外，再通过清洗液体的合适选择， 可以通过晶片表面非常轻的刻蚀来剥离颗粒。此外，所述清洗应该有效 地去除电介质表面上的金属物质并且禁止其再次沉积。这有助于减小在 晶片上制造的已完成的集成电路的表面漏电。
在图l的结构中，晶片垂直朝向，因此将该洗涤器结构称作"垂直 结构"。也可以使用水平结构。
现有技术的传统洗涤器型清洗结构存在许多缺点。
首先，考虑图l所示的传统结构，示出了其中洗涤晶片的方式依赖 于晶片上的径向位置而不同。更具体地，晶片W的中心与洗涤器刷子1 连续接触，而晶片的外围只断断续续地与洗涤器刷子接触。图2的曲线 近似示出了晶片与刷子接触的时间比例随着晶片上的径向位置而变化。 此外，通过晶片和洗涤器刷子.的旋转引起的液体动力机制引起清洗液体 在晶片的中心区域与晶片上的其它区域相比不同地操作。'
作为以上过程的结果，在晶片的径向的清洗条件中存在梯度，其中 晶片的中心具有与晶片的边缘不同的清洗程度。这导致在晶片中心部分 中特定缺陷出现频率的增加，对于CuCMP工艺显著的枝蔓和侵蚀。在其 它工艺之后的擦洗可能导致在晶片中心处类似更高级别的损伤 (defectivity)，或者相反(中心比边缘更好地进行了清洗)。该效果如 图3A-3D所示，示出了使用传统清洗洗涤器结构的CMP后清洗工艺之后 晶片上的缺陷图。
图3A示出了已经使用传统洗涤设备进行清洗的整个晶片的图像。 在图3A的图像中，斑点表示已经通过缺陷探测工具査找到的缺陷。图3B、图3C和图3D示出了晶片的中心部分的特写图，并且示出了只在该 中心部分处可见的侵蚀缺陷。
其次，使用相同的洗涤器刷子清洗一连串不同的晶片。随着时间的 继续，刷子逐渐积聚了颗粒，并且将所述颗粒再次沉积到正在清洗的下 一个晶片上。尽管存在这样的事实当在清洗站中不存在晶片时将刷子 用清洗液体和/或去离子水冲洗，这种积聚和再沉积也会发生，并且即使 刷子的外表面是由不吸收液体(试图防止装满颗粒的液体的吸收)的材 料构成也会发生这种积聚和再沉积。此外，可能将颗粒嵌入到刷子表面 中，然后所述颗粒将引起进行清洗的晶片的擦伤。
最后，时常需要更换刷子。这可能引起清洗设备冗长的停机时间， 例如由于需要重新校准内部滚筒间隔。
考虑到上述问题而已经实现本发明。

发明内容
本发明提出了一种在所附权利要求中所述的清洗方法和清洗设备。


参考附图，根据作为示例给出的本发明各种优选实施例的以下描 述，本发明的特征和优点将变得清楚，其中
图1示意性地示出了用于清洗半导体晶片的基于传统洗涤器的装
置；
图2是表示当使用如图1所示的传统晶片清洗装置时，给定晶片部 分与清洗刷子接触的时间比例随着晶片上的径向位置如何变化的曲线；
图3A-3D示出了已经使用如图1所示的传统晶片清洗工具进行了 CMP后清洗的半导体晶片上的缺陷，其中
图3A示出了整个晶片的缺陷图；以及
图3B至图3D示出了在晶片中心处的侵蚀缺陷；
图4A-4C示出了使用根据本发明第一方面的洗涤器型晶片清洗装置 的刷子的优选实施例，其中
图4A是刷子的侧视图；图4B是沿图3A的X-X，线得到的剖面图；以及 图4C是沿图3B的Y-Y，线得到的剖面图。
图5示出了在根据本发明第一方面的洗涤器型晶片清洗装置中可用 的刷子表面的不同结构，其中
图5A示出了使用具有锥形末端的单空腔的变体； 图5B示出了使用具有锥形末端的多个空腔的变体；
图5C示出了使用具有变化宽度的螺旋形凹槽的变体；以及
图5D示出了使用在刷子表面的不同区域中具有不同密度分布的空 腔的变体；
图6示意性地示出了在根据本发明第二方面的洗涤器型清洗设备的 第一优选实施例中的主要部件；
图7示意性地示出了图6的洗涤器型清洗设备的变体；
图8示意性地示出了在根据本发明第二方面的洗涤器型清洗设备的 第二优选实施例中的主要部件；
图9示意性地示出了在根据本发明第二方面的洗涤器型清洗设备的 第三优选实施例中的主要部件；
图10A-10C示意性地示出了用于晶片等的第一支撑结构，其中图 IOA至图IOC示出了晶片的不同位置；以及
图11A-11D示意性地示出了用于晶片等的第二支撑结构，其中图 IIA至图IID示出了晶片的不同位置。
具体实施例方式
现在将描述本发明的第一方面，涉及设计用于减小晶片等上的清洗 性能差别的洗涤器型清洗方法和设备。
在根据本发明第一方面的第一优选实施例中，在洗涤器装置中使用 的传统刷子用具有新型形状的刷子来代替，如图4A-4C所示。图4A示出了 新刷子的一个实施例的侧视图，而图4B示出了沿图4A的线X-X'得到的剖 面图，而图4C示出了沿图4B的Y-Y'线得到的剖面图。可以使用与传统洗 涤器刷子相同的材料来制作新刷子。
传统的洗涤器刷子形状上是柱形的。如可以在图4A-4C中看出的，
6本发明的该实施例使用的刷子具有一般的柱形形状，但是其中洗涤器刷 子一般将与正在清洗的晶片的中心区域连续接触的位置处，在刷子的外
围存在空腔c。该空腔生成了其中刷子不与正在清洗的晶片的中心部分接
触的非接触区。通常，该非接触区将大致定位于沿柱状物长度的一半处。
如可以从图4C所示的剖面图看出的，非接触区只延刷子外周延伸一 定距离，以便确保在刷子的每一次旋转期间，正在清洗的晶片的中心与 刷子表面接触一定比例的时间，而不是如在传统洗涤设备中那样连续地 接触。优选地，选择空腔C的尺寸以便确保晶片在整个径向上与刷子接触 实质上相同的时间量。
根据本发明的该实施例，刷子中的空腔C应该具有足够的深度d，以 确保在正在进行清洗的晶片(等)的中心区域和该位置处的刷子表面之 间没有接触，记住清洗期间可能在刷子和晶片(等)之间施加压力。合 适的深度一般在O. 5至5mm之间。
为了避免在晶片中产生应力、或者在晶片的正面和背面上摩擦作用 的差别，优选地，使用根据图4A-4C的一对刷子(与图l中所示的刷子一 样布置)以同时清洗晶片的正面和背面，同时使刷子的旋转同步，使得 当一个刷子的非接触部分面向晶片的正面时，同时另一个刷子的非接触 部分面向晶片的背面。
如图4B所示，刷子中空腔C的侧壁实质上与刷子的柱形外表面垂直， 并且这些侧壁实质上彼此垂直并且与空腔的底部垂直(于是限定了沿第 一平面的矩形部分空腔以及沿与第一平面垂直的第二平面的扇形部分空 腔)。然而，本发明不局限于使用这种形式的空腔来在刷子的外表面和正 在进行清洗的晶片等的中心区域之间提供非接触区。更具体地，空腔的 侧壁可以倾斜，使得空腔的深度在空腔中心处最大，并且向着空腔的外 围逐渐减小，以便使晶片界面处的切向应力最小化。
此外，可以使用一个或更多空腔的不同结构，以便使晶片的不同部 分与刷子表面接触的时间相等。例如，如图5A所示，即使将单空腔C'设 置在刷子表面，该空腔的宽度和/或深度可以沿刷子的轴向(与晶片径向 的方向相对应)变化。更具体地，空腔的宽度和/或深度可以在设计用于与晶片的径向内部的部分接触的区域中最大，向着设计用于与晶片径向 外部的部分接触的区域逐渐减小，使得晶片上的每一个点与刷子接触相 同的时间量。
图5B中示出了另一个变体。根据该变体，代替使用单空腔以便使晶 片的不同区域与刷子的接触时间相等，将多个空腔C"分布在刷子外周的 周围。在图5B所示的示例中，这些空腔C"的形状从晶片的中心向晶片的 径向外部的部分在宽度上逐渐变细，但是可以使用其他空腔形状。
另一种可能(如图5C所示)包括使用刷子表面中的一个或更多螺旋 状凹槽G在刷子和晶片之间提供非接触区。螺旋状凹槽(或多个凹槽)G 可以向着刷子的末端(将与晶片的径向外部接触)较细，并且向着刷子 的中点(将与晶片的中心接触)变得更粗和更深，以便维持刷子和晶片 上的不同区域之间的接触的恒定时间。
.刷子表面的另一种可能结构如图5D所示。根据该变体，刷子的表面 配置有大量空腔，所述空腔减少了刷子和晶片之间的接触。空腔的个数 在设计用于与晶片的中心接触的刷子表面的第一区域Z1中最大，在将与 晶片上的径向外部区域接触的区域Z2和Z3中逐渐减小。设计用于与晶片 上的径向最外部区域接触的区域Z4可以没有空腔。
在图5D的变体中，在刷子表面中空腔的分布在刷子表面的不同区域 中按照离散的方式变化，但是这不是必需的。空腔的分布可以连续地变 化，或者空腔的大小可以改变(离散地或连续地)。
应该注意的是刷子表面的空腔或多个空腔可以具有许多形状，不局 限于附图中示出的那些形状。同样，尽管优选的是排列空腔/凹槽的图案 以便使刷子和晶片的全部不同区域之间的接触时间相等，本实施例(及 其变体)即使在接触时间不相等时也是有利的(在减小接触时间的差别 的情况下)。更具体地，空腔/凹槽的图案可以只用于减小晶片的中心部 分和刷子之间的接触时间，使其接近晶片的其它部分经历的接触时间。
另外，尽管根据本发明的第一方面的上述第一优选实施例(及其变 体)使用考虑到刷子和晶片的不同部分之间的接触时间而设计的空腔/ 凹槽的图案，可以设定空腔/凹槽图案的设计，以便均衡在已经清洗晶片
8之后所观察到的缺陷(基于缺陷分布的经验观察)和/或以便使缺陷的总 数最小化。
根据本发明第一方面的第二实施例提出了一种洗涤器设备，其中可 以仍然使用传统的刷子，但是通过在刷子和晶片之间引入相对平移运动
(relative translational movement)来防止在晶片(等)的中心区域 和刷子之间的连续接触。
更具体地，根据本实施例，可以按照选定的速度向上或向下拨动晶 片的位置，以便确保晶片(等)的中心区域受到足够程度的清洗而无需 与洗涤器刷子连续接触。替换地，可以通过在晶片(等)的旋转固定位 置的同时、向上和向下转动刷子的位置来实现所需的平移运动。优选地， 沿两个相反方向中的每一个方向，晶片位置相对于刷子整体位置的平移 幅度最大至约晶片直径的三分之一。平移运动应该具有每秒0. 1至10个周 期之间的速度。如果晶片以轨道运动旋转，旋转速度应该在10至600rpm 之间。
根据本发明第一方面的第三实施例也提出了一种洗涤器设备，其中 仍然可以使用传统的刷子，但是通过更改设备中的液体动力机制来更加 均匀地分布晶片(等)上的清洗性能。根据本实施例，使用新型的机制 将化学药品分配到晶片(等)的表面上。
当晶片如图l所示朝向时，在传统的洗涤设备中，或者使用通过刷 子引起清洗液体分配的分配机制，或者使用从垂直喷射条/喷嘴(即，位 于晶片上方、与晶片对齐并且垂直向下喷出清洗液体的喷射条/喷嘴)将 清洗液体喷射到晶片表面上的分配机制，来在晶片表面上提供清洗液体。
根据本发明的该实施例，使用一种新的分配机制在晶片的两侧上 将清洗液体导引到晶片的中心。可以通过单个或多个喷嘴提供清洗液体， 其中典型地将多个喷嘴安装在喷射多支管上。在使用喷射多支管的情况 下，典型地，喷嘴相对于晶片主表面的角度在30至90度之间。有利地， 根据本实施例，对清洗化学药品所影响的晶片表面上的位置进行优化， 以在表面上产生化学药品的均匀分布并且/或者使在已清洗晶片上的缺 陷最小化。典型地，喷嘴将位于晶片上方，但是它们可以位于其它位置。本发明的第二方面涉及一种清洗方法和设备，所述方法和设备设计
用于减小正在进行清洗的晶片等表面的再次沾污和擦伤，现在将参考图6 至图11A-IID进行描述。
在根据本发明第二方面的优选实施例中，将洗涤器装置中使用的传 统刷子用滚筒和清洗材料网状物来代替。旋转滚筒不与正在清洗的晶片
(等)接触，相反，将清洗材料网状物馈入到滚筒和晶片(等)之间， 使得该清洗材料的清洗表面与晶片(等)表面接触并且从所述表面上去 除杂质。在晶片和清洗材料与晶片的接触点之间存在相对运动。滚筒通 过清洗材料向晶片施加压力，并且确保机械清洗。
现在将参考图6的清洗设备100描述根据本发明第二方面的第一优 选实施例。在该实施例中，将待清洗的晶片(等)馈入到一对相对的滚 筒110之间。滚筒110沿相对的方向旋转，如同传统洗涤设备中的刷子。
如图6所示，每一个滚筒110与用于馈送相应清洗材料网状物116的 机制相关联，所述清洗材料网状物116可以是薄纱(tissue)网。优选地， 所述薄纱由诸如PVA或聚亚安酯之类的软聚合体合成物组成，具有表面参 数(例如电势、表面函数(surface functionality)和电荷)的特定值。 清洗材料网状物116可以用与形成传统清洗刷子表面的通常使用的相同 材料制成。那么，可以确定薄纱不会溶解在清洗液体中。
更具体地，薄纱网从供给巻轴(新的薄纱鼓)112供应，缠绕在滚 筒表面的一部分上(在两个滚筒彼此相对的位置)，并且巻拢到吸纳巻轴 (已使用的薄纱鼓)114上。供应巻轴112和吸纳巻轴114旋转，并且可以 这样设定它们的旋转速度，使得清洗材料的馈送速率可以与滚筒的转动 速率不同。在一个实施例中，只驱动吸纳巻轴114旋转并且设定清洗材料 网状物的馈送速度。
在使用期间，将晶片W (等)馈送到旋转的滚筒110之间。然而，在 所述滚筒彼此相对的位置处，晶片(等)与缠绕到滚筒表面上的两个清 洗材料网状物116接触，而不是与滚筒表面本身接触。在晶片(等)与清 洗材料网状物116之间的接触区，沿与晶片相反的方向移动所述清洗材 料。
10滚筒具有可调的间隔，将所述间隔设定为确保将清洗材料网状物压
到正在清洗的晶片(等)上的值。典型地，滚筒间隔将在0至3mm之间。 滚筒还具有加载弹簧(未示出)，所述加载弹簧使得能够在清洗材料与晶 片表面接触的位置处，基本沿滚筒表面切向的方向将力施加到晶片(等) 上。来自滚筒的垂直力在清洗材料和晶片之间产生可控的非零摩擦系数。 典型地，摩擦系数大于O，并且最大为约15kg/cm2。连同晶片表面和清洗 材料之间的相对运动，这导致对粘附到晶片表面上的杂质颗粒起作用的 剪切力。这些剪切力试图从晶片表面上去除杂质颗粒。
因为从供应巻轴连续地馈送清洗材料网状物116，晶片表面总是与 清洗网状物的清洗部分接触。将已经与晶片表面接触并且从所述晶片表 面上去除杂质的那部分清洗网状物从晶片上带走，并且缠绕到吸纳巻轴 114上。因此，消除了通过己去除杂质对晶片表面的再沾污或刮伤的可能 性。
在该实施例中，优选地是使用清洗液体和清洗材料网状物两者以便 清洗晶片(等)的表面。清洗液体可以是去离子水和/或一个或更多合适 的化学药品(如上所述)。例如如图6所示，可以将这些清洗液体从分配 机制的管子118滴到或喷射到滚筒上。替换地，可以通过滚筒110来分配 所述清洗液体。
用于分配清洗液体的其它可能是(通过适当定位的分配机制)将 清洗液体直接分配到晶片表面上；或者(在新的清洗材料网状物与待清 洗项目接触之前)将清洗液体涂敷到新的清洗网状物上；或者(例如通 过在如图6虚线所示的位置处提供管子)来将清洗液体分配到清洗材料和 正在清洗的项目之间的界面。在一个变体中，清洗液体已经存在于供应 巻轴处，并且在清洗材料网状物离开供应巻轴时或在离开供应巻轴之前， 例如通过将供应巻轴设置在鼓状外壳内部或者加载具有清洗液体的鼓， 将清洗液体涂敷到清洗材料网状物上。
优选的是在该实施例中使用的清洗材料网状物是设置在非渗透性 的承载网状物(例如，由塑料材料制成的带子)上的吸收材料。该变体 150的优势可以根据图7更好地理解。如图7所示，当清洗材料网状物166包括设置在非渗透性衬垫上的吸 收材料时，该网状物这样朝向，使得非渗透性衬垫面向滚筒表面，并且 吸收材料面向待清洗的表面。在通过滚筒160和待清洗晶片表面之间之 前，清洗材料网状物166吸收清洗液体，例如这可以通过在送出清洗材料 网状物的供应鼓内提供清洗液体来实现。在该变体中，这样设定滚筒160 之间的间隔，使得当清洗材料进入滚筒和晶片之间的间隙时压縮所述清 洗材料。当压縮清洗材料时，吸收材料将清洗液体释放到晶片表面上。
当清洗材料离开滚筒160和晶片W之间的间隙时，清洗材料再次膨 胀，并且再次吸收现在已经加载了已经从晶片表面上去除的杂质的清洗 液体。因为清洗材料的网状物具有配置为面向滚筒的非渗透性衬垫层， 防止了加载有己去除颗粒的清洗液体到达滚筒并且沾污其表面。
根据本发明第二方面的第一优选实施例使用清洗材料网状物以便 从晶片等的表面上去除杂质。接触晶片(等)表面那部分清洗材料总是 新的部分，以便确保不会将已去除的杂质再次沉积到所述表面上。此外， 相对简单的结构使得能够执行双侧清洗。换句话说，实质同时地对晶片 (等)的两个主表面进行清洗。
此外，当清洗材料网状物接近用光时，可以使用已知类型的带末 (end-of-tape)传感器(未示出)来检测这一事实并且产生适当的报警 输出。这使得能够取得新的清洗材料巻轴，并且将其起始端附加到前一 个清洗材料巻轴的终止末端。因此，将一个清洗材料网状物改变成下一 个清洗材料网状物所花费的时间相对较小，并且可以避免诸如滚筒分离 和滚筒之间的间隔重新校准之类的冗长程序。
本实施例可以按照这样的方式实现，使得将晶片一个接一个地与多 个不同的网状物接触。例如，本实施例可以使用如图6所示的多组设备100
来实现组成湿台的第一组设备100;组成清洗台的下一组；以及组成干 台的第三组。将晶片W按照所需顺序简单地传送通过不同的台。
现在将参考图8的清洗设备200描述根据本发明第二方面的第二优 选实施例。该第二优选实施例使用两个连续的清洗材料网状物216，用于 从晶片等的两个主表面去除杂质。
12如图8中所示，使用两个压力滚筒210将两个连续的清洗材料网状物 216压到待清洗的晶片(等)上。这些压力滚筒210与在前的实施例(图6 和图7)中使用的滚筒IIO、 160实质相同，因此这里将不再详细描述。也 将每一个连续的清洗材料网状物压到附加的馈送滚筒对212、 214上，所 述馈送滚筒对保持清洗材料网状物的所需的运行路径和运行速度。典型 地，清洗材料网状物的运行速度在0至100m/min，而晶片将花20至90秒通 过所述单元。
在该实施例中，有利的是每一个网状物216的清洗材料由多孔薄 纱材料构成，所述多孔薄纱材料例如可以由PVA或聚亚安酯构成，并且当 其与待清洗晶片(等)接触时加载有清洗液体。多孔薄纱材料可以具有 带电的表面函数，以便陷落颗粒。
当将清洗材料压到晶片(等)的表面上时，所述清洗材料从晶片表 面上去除杂质并且带走杂质。然后清洗材料通过下部馈送滚筒214，并且 通过带状调节器220，所述带状调节器220摩擦清洗材料的表面以便使清 洗材料再生效。该带状调节器可以由金刚石盘组成，所述金刚石盘在每 个晶片通过过程之后或者按照预定的间隔与清洗材料表面接触。典型地， 对于每一个晶片通过过程去除了0至5微米的清洗材料表面。
清洗材料的连续网状物的接触表面(即，其表面与待清洗晶片接触) 的这种再生效的重要性如下
防止将颗粒嵌入到清洗材料的表面中(否则，将引起下一个待清洗 表面的划伤)；以及
确保了在每一次通过过程中，清洗材料具有足够粗糙以有效去除杂 质的接触表面。
替换地，在清洗材料具有带电表面函数的情况下，可以将颗粒从清 洗材料上去除如下将薄纱在具有适用于颠倒薄纱的zeta电势的pH值的 环境中冲洗，颗粒不再粘附到薄纱上，因此通过冲洗过程去除了颗粒。
.在已经通过带状调节器使清洗材料的接触表面再生效之后，连续的 网状物的运行路径携带再生效的部分通过漂洗台222。在该漂洗台222中， 使清洗材料网状物216接受连续的漂洗液体流，以便从其上提取已经从晶片表面上去除的颗粒以及在最后一个清洗过程期间已经用于从晶片表面 去除杂质的现在已沾污的清洗液体。替换地，可以按照脉冲方式施加漂
洗液体。将漂洗台222配置用于引起漂洗液体通过多孔清洗材料，例如通 过沿与网状物216的表面基本垂直的方向进行导引。典型地，漂洗液体的 流速在20至1000ml/min之间。
漂洗液体可以由去离子水或任意合适的漂洗液体(包括特定的清洗 液体)构成，所述漂洗液体适用于从清洗材料网状物中提取颗粒和已沾 污的清洗液体。有利的是使用中和从晶片上去除的颗粒的电荷的漂洗液 体。例如，如果在从晶片上去除颗粒期间使用的清洗液体是TMAH (四甲 基氢氧化铵)，那么可以使用诸如柠檬酸之类的物质作为漂洗液体(反之 亦然)。
在通过漂洗台222之后，连续的清洗材料网状物216通过干燥台224。 在干燥台224中，从清洗材料中去除过多的液体，以便确保实质上涂敷到 清洗材料网状物上的是很少或没有稀释的清洗液体。可以通过任意方便 的方法从所述网状物中去除过多的液体，例如，通过在抽气的条件下引 起空气通过网状物。如果空气通过网状物以便去除过多的液体，然而优 选地的是使该空气变潮湿以便确保所述网状物不会完全干燥；这有助于 确保在清洗网状物的表面残留的任意颗粒不会化学接合到表面上(这可 能导致被清洗晶片的划伤)。
.在已经在干燥台224中处理了清洗材料之后，清洗材料运行通道使 清洗材料通过其中加载有一种或更多种清洗液体的加载台226。例如，可 以使用传统的清洗液体ATMI生产的无氟碱性产品ESC784;由光纯化学 株式会社(Wako Pure Chemical Industries)生产的C100等。通过按照
与漂洗液体的涂敷类似的方式引起清洗化学药品流过清洗材料的网状物 216来将清洗化学药品涂敷到清洗材料的网状物216上。
在离开加载台226之后，清洗材料网状物216通过上馈送滚筒212， 在这里它被导引去往压力滚筒210之间的与晶片(等)的接触区域。
和根据本发明第二方面的第一优选实施例一样，该第二优选实施例 允许使用新的清洗表面来清洗晶片等的表面(在这种情况下，连续的清洗材料网状物的再生效表面)。这避免了困扰传统洗涤器型清洗设备的晶 片再沾污和晶片划伤等问题。
现在将参考图9的清洗设备300来描述根据本发明第二方面的第三 优选实施例。在该第三优选实施例中，使用在其接触表面上具有粘附材 料的网状物来清洗晶片(等)的表面。
如图9所示，在该实施例中，清洗材料网状物316可以是在其表面上 具有粘附层的带子。使用一对滚筒310将每一个带子与晶片W (等)的相 应主表面接触。滚筒310实质上可以与在本发明的在先实施例中使用的那 些滚筒相同，因此这里将不再详细描述。当将粘附性材料压向晶片时， 晶片表面上存在的杂质颗粒被粘到粘附性材料上并且从晶片上脱离。
明显的是，必须这样选择粘附性材料及其承载带，使得粘附材料和 承载带之间的粘附力比粘附材料与在晶片(等)表面上遇到的任意物质 之间的接合力大。如果不是这样的，那么粘附性材料可能会粘到晶片表 面上。合适的粘附性材料包括丙烯酸、橡胶、或合成橡胶基粘附剂。 典型的载体包括聚乙烯、聚丙烯或聚酯带。各种版本的这些粘附剂和承 载带由3M公司制造，包括由3M制造的高强度、高接合性、高轨迹(high track)和超净版本。
如图9所示，在滚筒310旋转并且相对于晶片平移时保持被清洗的晶 片(等)静止。.在该结构中，在滚筒向下移动(图9中)将涂敷粘附剂的 带子的新部分压向晶片表面的连续部分的同时，也保持每一个清洗带静 止。 一旦已经处理了整个晶片表面，增加滚筒310之间的间隔以便使它们 从晶片表面撤回。这允许去除所述晶片并且将另一个晶片就位以便清洗。 同时，使清洗带前进以便将新的清洗带部分带到待清洗的下一个晶片的 任意侧的位置。
当下一个晶片和清洗带的新部分在适当位置时，使滚筒310恢复彼 此相对，并且相对于待清洗的下一个晶片旋转和平移。这引起清洗带上 粘附性材料的连续部分再次压向下一个晶片表面的连续部分。可以这样 配置所述设备，使得滚筒310在清洗操作期间沿相同的方向移动(例如， 如图9所示向下)。替换地，可以这样配置所述设备，使得滚筒在一次清洗过程中向下移动而在下一次清洗过程中向上移动，并且按照交替的方 式如此往复。
代替平移滚筒310相对于晶片W(等)的位置，还可以这样支撑滚筒， 使得它们在固定的位置旋转，并且移动晶片通过清洗设备。如以下详细 描述的，这可以使用多个不同的结构来实现。然而，这里应该注意的是， 在该实施例的滚筒310在固定的位置旋转、并且将晶片平移通过清洗设备 的情况下，例如使用与图6类似的结构的馈送滚筒使清洗带运行通过所述 设备。
根据本发明的第二方面，清洗材料与晶片表面的接触点需要相对于 晶片进行平移运动，以便清洗晶片的整个表面。在根据本发明第二方面 的全部实施例中，可以通过平移滚筒的整体位置(例如，如图9所示)来 产生该运动。替代地，可以平移晶片的整体位置，使得晶片通过滚筒之 间。然而，在这两种情况下，因为滚筒比晶片宽，需要采用这样的晶片 支撑结构，所述支撑结构确保在滚筒和晶片之间的相对平移期间支架结 构本身不会影响滚筒。
图10A-10C示出了可以用于平移晶片(等)通过如上结合图6到9所 述的洗涤器型清洗设备的第一结构。为了辅助理解，在图10A-IOC中只示 出了一对滚筒，并且使用虚线示出其位置。粗虚线标出晶片一半的位置。
如图10A-10C所示，使用一组转动轴(capstan)支撑晶片。在该示 例中，使用四对转动轴，并且将每一对转动轴用从1至4中的相应数字来 标记。
在该示例中，首先将晶片放置在清洗设备下面，位于两个滚筒之间 的平面中。例如使用支撑架(未示出)来支撑整个转动轴组，所述支撑 架如图10A-IOC所示地向上平移所述组转动轴的整体位置，从而在滚筒之 间向上移动晶片。
当将晶片向滚筒运送并且到达两个滚筒之间的区域中时，只通过较 低的两对转动轴(转动轴对3和转动轴对4)支撑晶片。将最上面的转动 轴对(转动轴对1和转动轴对2)保持远离晶片的边缘，如图10A所示。分 离最上面的转动轴对l，使得这对转动轴可以在滚筒的末端周围移动。当晶片进一步前进通过清洗设备时，将第二对转动轴对(转动轴对
2)分离，使得该对中的转动轴可以在滚筒末端周围移动(参见图10B)。 同时，最上面的转动轴对(转动轴对l)现在绕过滚筒，并且与晶片边缘 接触。
当晶片进一步其前进时，第二对转动轴对(转动轴对2)在晶片中 点以下的位置处与晶片边缘接触。现在晶片被支撑在第二对转动轴对(转 动轴对2)上，并且通过第一对转动轴(转动轴对l)来稳定其位置。现 在可以分离最下面的两对转动轴(转动轴对3和转动轴对4)，以便避免碰 到滚筒。
图10A-IOC中所示的结构具有以下优势将特定对的转动轴专用于 在清洗之前和之后操纵晶片。换句话说，转动轴对1和转动轴对2只在已 经清洗了晶片之后与晶片接触，而转动轴对3和转动轴对4只在清洗之前 与晶片接触。这进一步地减小了清洗之后晶片的再沾污风险。
图11A-11D示出了可以用于将晶片(等)平移通过如上结合图6至图 9所述的洗涤器型清洗设备的第二结构。在该示例中，再次使用四对转动 轴来支撑晶片。
在图11A-11D所示的示例中，将全部转动轴对偏向晶片边缘并且支 撑晶片，除了必须使它们分离以便避免与滚筒接触的时候。
在该示例中，当将晶片向滚筒运送时通过全部的转动轴来支撑晶 片。当晶片的顶部边缘到达两个滚筒之间的区域时，最上面的转动轴对 (转动轴对l)分离以便允许这对转动轴绕过滚筒的末端。如图11A所示， 此时通过转动轴对2至转动轴对4来支撑所述晶片。
当晶片进一步前进通过清洗设备时，将第二对转动轴(转动轴对2) 分离，使得这对转动轴可以在滚筒末端周围移动(参见图11B)。同时， 最上面一对转动轴(转动轴对l)现在绕过滚筒，并且与晶片边缘接触。
类似地，当晶片进一步前进使得晶片的中点已经通过了滚筒时，分 离第三对转动轴(转动轴对3)使得这对转动轴可以在滚筒的末端周围移 动(参见图11C)。同时，第二对转动轴(转动轴对2)现在已经绕过了滚 筒并且与晶片边缘接触。最下面的转动轴对(转动轴对4)仍然与晶片接触并且支撑所述晶片。
当第三对转动轴(转动轴对3)已经绕过了滚筒并且縮回，以在晶 片中点以下的位置处与晶片边缘接触时，最下面的一对转动轴对(转动
轴对4)分离以便避免撞击滚筒，如图11D所示)。
在图11A-11D中所示的结构中，转动轴在清洗之前和之后与晶片边 缘接触，从而存在清洗的晶片表面再沾污的可能性。然而，再沾污的风 险较小，并且该结构具有以下优势总是通过大量转动轴来支撑所述晶片。
此外，在图10A-10C和图11A-IID的结构中，可以向每一个转动轴装 备清洗结构，从而将清洗材料网状物馈送至转动轴周围，使得是清洗材 料而不是转动轴本身与晶片边缘接触(与用于清洗晶片本身的清洗材料 网状物的配置类似)。
在以上两种结构中，有利的是转动轴旋转以便使晶片旋转。在这种 情况下，晶片进行相对于其与清洗材料的接触点的旋转和平移。因为晶 片表面上的杂质颗粒受到沿不同方向的剪切力，所得到的晶片中心的轨 道运动(如图11A-IID所示)提供更加有效的清洗。
已经针对晶片进行相对于(在固定位置旋转的)滚筒平移的情况描 述了图10A-10C和图11A-11D的结构。应该易于理解的是在滚筒进行平 移而晶片处于固定位置的情况下，可以使用图10A-10C和图11A-IID的结 构来防止晶片的支撑结构和滚筒之间的接触。
应该注意的是本发明的洗漆器型清洗结构适用于清洗刚性板状物 体，例如半导体晶片，所述半导体晶片如果受到过大的横向力(沿与晶 片的主表面的平面实质垂直的方向作用的力)将破裂。此外，根据本发 明的结构提供了一种双侧清洗。
尽管以上已经参考特定的优选实施例描述了本发明，应该理解的是 本发明不局限于参考这些优选实施例的特定细节。更具体地，本领域的 普通技术人员应该易于理解，在不脱离所附权利要求所限定的本发明的 范围的情况下，可以在优选实施例中进行各种修改和改进。
例如，附图示出了使用配置为垂直结构的洗涤器设备的本发明的实施例。应该理解的是本发明也包含水平结构。
另外，尽管特定的附图示出了用于清洗设备中滚筒和晶片之间的平 移运动的具体方向，应该理解的是相对平移方向不是严格的，只要其被 设定以使得对晶片的整个表面进行清洗即可。
此外，应该理解的是在图8和图9的结构中，使用的转动轴对的个数 可以不是4。
此外，尽管已经在半导体晶片的清洗方面讨论了本发明的优选实施 例，应该理解的是本发明可以更通用地应用于清洗具有刚性盘状结构的 电路衬底等，尤其是具有碟形形状的物体。
权利要求
1.一种电路衬底清洗设备，包括一对延长滚筒，配置使得所述延长滚筒的曲面在间隙两端彼此相对，每一个滚筒可绕其纵轴旋转，并且每一个滚筒的外部曲面适合进行清洗；以及电路衬底支撑装置，用于支撑和旋转在滚筒之间并且与滚筒接触的电路衬底；其特征在于包括补偿装置，适用于减小在电路衬底的径向上的清洗的不均匀性，所述补偿装置包括一个或更多非接触区，设置在配置为面对被支撑在滚筒之间的电路衬底的中心区的位置处的滚筒曲面中，并且所述补偿装置包括当电路衬底在滚筒之间被支撑并且旋转时拨动电路衬底相对于滚筒的整体位置的装置。
2. 根据权利要求1所述的电路衬底清洗设备，其中所述补偿装置 包括当电路衬底在滚筒之间被支撑并且旋转时，向电路衬底的所述中心 区导引清洗液体的装置。
全文摘要
使用新的洗涤器型设备对硅晶片等进行清洗，其中采用手段以通过以下方式对晶片中心区域的有差异清洗进行补偿使用具有一个或更多非接触部分的旋转刷子，非接触部分配置在旋转刷子的面对衬底中心区域的部分中；或者拨动晶片和旋转刷子的相对位置；或者优先地将清洗液体导引到晶片的中心区域。本发明的另一个方面提出了一种洗涤器型清洗设备，其中用滚筒(110)来代替旋转刷子。将清洗材料网状物(116)插入到每一个滚筒和衬底之间。可以使用各种不同的清洗材料网状物，例如一段薄纱、在每一次清洗过程中其表面再次调节的清洗材料的连续回路、以及在承载带上设置的粘附性材料等。
文档编号H01L21/00GK101604625SQ20091015211
公开日2009年12月16日 申请日期2005年4月20日 优先权日2005年4月20日
发明者亚诺什·法尔卡斯, 凯文·E·库珀, 塞巴斯蒂安·珀蒂迪迪埃, 扬·范-哈塞尔, 斯尔詹·科尔迪克 申请人:飞思卡尔半导体公司;皇家飞利浦电子股份有限公司