专利名称：采用臭氧清洗半导体晶片表面的装置和方法
技术领域：
本发明一般性地涉及半导体制造工艺，尤其是涉及用于清洗半导体晶片表面的装置和方法。
背景技术：
随着半导体器件其尺寸比例迅速地缩小，由于不同的蚀刻和/或植入工艺的需要，在光刻工艺中所采用的光刻胶掩模的步骤数增加了很多。因而，掩模后(post-masking)清洗步骤数也增加了。在半导体晶片上的一层光刻胶经过图案化且然后经受制造工艺例如等离子蚀刻或者离子植入之后，必须除去所述图案化的光刻胶层，而不留下可能会对所制得的半导体器件的性能和可靠性有不利影响的光刻胶残留物。
传统上，半导体晶片的清洗是通过将这些晶片依次浸入浴池或者不同的清洗液也即湿机架中来成批进行的。然而，随着亚0.18微米几何尺寸和300毫米晶片工艺的出现，由于交叉污染和残余污染，所述批清洗增加了半导体器件损坏的潜在性。为了减轻批清洗工艺的不足，研究出单晶片旋转型(spin-type)清洗技术。传统的单晶片旋转型清洗装置典型地包括单个的流体传送线，它在一个封闭的环境中将一种或者多种清洗液，例如去离子水，标准清洗1(SC-1)溶液和标准清洗2(SC2)溶液分配到半导体晶片的表面上。
关于单晶片旋转型技术，已经发现，在清洗液例如去离子水的基础上，将气体形式的活性剂例如臭氧引入到旋转的半导体晶片的表面对于促进氧化高度有效，这种氧化有助于除去半导体晶片表面上不想要的材料例如光刻胶。引入臭氧的常规方法包括将臭氧与清洗液混合并将该混合物涂布到该旋转半导体晶片的表面。另一个常规的方法包括将臭氧注入到一个封闭的清洗室中，以建立臭氧环境，在该清洗室中该旋转半导体晶片被清洗。在这个方法中，该臭氧环境允许臭氧扩散通过半导体晶片上所形成的清洗液的边界层。当扩散的臭氧到达晶片表面的时候，该扩散的臭氧与该晶片上不需要的材料反应。通过连续地涂布该清洗液，就将该边界层保持在该旋转半导体晶片的表面上。
前一个常规的引入臭氧的方法的一个问题在于臭氧混合清洗液中的臭氧的浓度通常非常低，这导致慢的氧化率。作为一个例子，臭氧混合去离子水中的臭氧浓度为室温下大约20ppm。此外，臭氧的浓度与温度成反比。因而，如果将该臭氧混合去离子水加热(这对于增加该半导体晶片表面上的反应率是优选的)，该臭氧混合去离子水的臭氧浓度将会更低。
对于后一个常规方法，一个问题在于当臭氧在边界层扩散的时候发生的臭氧衰减。臭氧的衰减率取决于边界层的温度和边界层中包含的化学物质。臭氧的衰减率随着边界层温度的增加而增加。因而，如果边界层是通过热的清洗液例如热的去离子水形成的，那么由于边界层的高温引起的臭氧衰减率的增加，能够到达半导体晶片表面用于氧化的臭氧量会降低。臭氧衰减率也会在一定的化学溶液例如NH4OH中增加很多，这种溶液对于清洗半导体晶片来说是非常想要的水溶液。因而，如果边界层是由NH4OH形成的，那么由于存在NH4OH而导致的臭氧衰减率的增加，能够到达半导体晶片表面的臭氧量会显著降低。
后一个方法的另一个问题在于，为除去在臭氧和半导体晶片表面连续反应期间的氧化副产品，通常使用大量的清洗液和高转速的半导体晶片。大量的清洗液产生厚的边界层，从而减少了能够经扩散而到达半导体晶片表面的臭氧量。此外，高转速容易连续不断地将含有扩散的臭氧的边界层从半导体晶片表面甩开，使得一些扩散的臭氧没有机会到达半导体晶片表面进行氧化。
从上述问题来看，需要一种清洗半导体晶片表面的装置和方法，它采用一种或者多种含有活性气态材料例如臭氧的清洗液，能够增加到达半导体晶片表面的气体活性剂的量，以促进需要的反应例如氧化反应。
发明内容
用于清洗半导体晶片表面的装置和方法，利用从气体喷嘴结构喷出的气态材料的气流产生凹陷或者孔，凹陷位于形成于半导体基片表面上的清洗液的边界层上，孔贯穿形成于半导体基片表面上的清洗液的边界层，以增加穿过该边界层而到达该晶片表面的气态材料的量。由气态材料的气流产生的凹陷减小了边界层在这些凹陷处的厚度，这使得通过扩散方式穿过边界层到达晶片表面的气态材料的量得以增加。由气态材料的气流产生的孔使得气态材料穿过边界层直接接触该晶片表面，这导致到达晶片表面的气态材料的量的增加。作为一个例子，可以使用臭氧气流使得增量的臭氧能够到达半导体晶片表面，由此将该晶片表面上的光刻胶更加有效率地氧化。
根据本发明一个实施例的装置包括物体支持结构，旋转驱动机构，流体散布结构(fluid dispensing structure)，气体喷嘴结构，压力控制设备。该物体支持结构设置为可以支持待清洗的物体。该旋转驱动机构连接到该物体支持结构以旋转该物体支持结构和该物体。该流体散布结构与所述物体支持结构有效连接。该流体散布结构包括至少一个能够将清洗液散布到所述物体的一个表面上的开口，以在所述表面上形成所述清洗液的一个层。该气体喷嘴结构也与所述物体支持结构有效连接。该气体喷嘴结构具有一个带有多个开口的表面，能够将气态材料的气流喷射到该清洗液层的不同位置。该压力控制设备与所述气体喷嘴结构有效连接，以控制气态材料的气流的压力，由此影响所述层在所述不同位置处的厚度。
根据本发明一个实施例的清洗物体表面的方法包括步骤旋转待清洗的物体，在该物体的一个表面上形成一层清洗液，以及利用气态材料的气流在该层的不同位置产生凹陷，包括控制气态材料的气流压力以控制该层在不同位置处的厚度。
根据本发明一个实施例的清洗物体表面的方法包括步骤旋转待清洗的物体，在该物体的一个表面上形成一层清洗液，以及利用气态材料的气流产生贯穿该层的孔，使得所述物体的表面直接与气态材料接触。
本发明的其他方面和优点将由下面的具体描述变得显而易见，这些描述结合附图，而且采取基于本发明原理的例子的方式来解释。
图1是根据本发明一个示例性实施例的用于清洗半导体晶片表面的装置的框图。
图2是图1中的装置的单晶片旋转型清洗单元的俯视图。
图3是图2中的单晶片旋转型清洗单元的气体喷嘴结构的透视图。
图4是图1中的装置的整个操作的流程图。
图5是一个例图，示出由从图2中的单晶片旋转型清洗单元的气体喷嘴结构喷出的气态材料的气流在边界层上形成的凹陷。
图6是一个例图，示出由从图2中的单晶片旋转型清洗单元的气体喷嘴结构喷出的气态材料的气流形成的贯穿边界层的孔。
图7是根据本发明的第一替换实施例的单晶片旋转型清洗单元的透视图。
图8是根据本发明的第二替换实施例的单晶片旋转型清洗单元的俯视图。
图9是图8中的单晶片旋转型清洗单元的棒型气体喷嘴结构的断面仰视图。
图10是根据本发明第三替换实施例的单晶片旋转型清洗单元的俯视图。
图11是图10中的单晶片旋转型清洗单元的栅格型气体喷嘴结构的断面仰视图。
图12是根据本发明一个实施例用于清洗半导体晶片表面的方法的工艺流程图。
图13是根据本发明另一个实施例用于清洗半导体晶片表面的方法的工艺流程图。
具体实施例方式
参照图1，其示出了根据本发明一个示例性实施例的用于清洗半导体晶片W表面102的装置100，它利用结合有气体活性剂例如臭氧的清洗液来除去不想要的材料例如光刻胶。该装置使用从气体喷嘴结构104喷出的气体活性剂的气流来增加经由晶片表面上所形成的清洗液的边界层到达半导体晶片表面的气体活性剂的量。如下面更具体描述的，利用气体活性剂的气流压力来增加到达半导体晶片表面的气体活性剂的量或者通过在边界层上不同的位置产生凹陷以减小这不同位置处的边界层的厚度，或者通过产生穿过边界层的孔以使该气体活性剂直接接触该晶片表面。到达半导体晶片表面的气体活性剂量的增加使得该晶片表面的清洗由于与气体活性剂反应的增加而更加有效率，这使半导体晶片表面的清洗能在更短的时间内完成。
如图1所示，该装置100包括单晶片旋转型清洗单元106，控制器108，气压控制设备110，流体混合器/选择器112，臭氧发生器114，阀116、118和120，泵122，流体供应器124，和气体供应器126。该流体供应器124包括用于存储不同类型流体的容器128、130、132和134，这些流体在该单晶片旋转型清洗单元中使用，如下所述。尽管图1中所示的流体供应器124包括四个容器，但是该流体供应器可以包括更少或者更多的容器。存储在这些容器中的流体可以包括下列流体去离子水，稀释的HF，NH4OH和H2O的混合物，标准清洗1或者说“SC1”(NH4OH、H2O2和H2O的混合物)，标准清洗2或者说“SC2”(HCl、H2O2和H2O的混合物)，臭氧化水(含有溶解的臭氧的去离子水)，改性SC1(含有臭氧的NH4OH和H2O的混合物)，改性SC2(含有臭氧的HCl和H2O的混合物)，已知的清洗溶剂(例如，羟胺类溶剂EKC265，可从EKC技术公司获得)，或者这些流体的任何组分。这些存储在流体供应器的容器中的流体的类型能够根据要在装置100中所实施的特定的清洗工艺而改变。
类似地，气体供应器126包括容器136和138，用来存储不同类型的气体，它们也要在该单晶片旋转型清洗单元106中使用，如下所述。尽管图1中所示的该气体供应器126包括两个容器，但是该气体供应器可以包括更少或者更多的容器。存储在这些容器中的气体可以包括碱性气体，以产生与半导体晶片表面102上不需要的材料例如光刻胶反应的气体活性剂，从而促进晶片表面的有效率的清洗。作为一个例子，这些容器之一可以存储氧气(O2)，其在臭氧发生器114中使用以产生臭氧。然后所产生的臭氧可被施加到该半导体晶片表面102，以氧化残留在晶片表面上的光刻胶。其他可以存储在这些容器中的气体包括在常规单晶片旋转型湿法清洗装置中普遍使用的气体例如N2，或者能够在晶片工艺中使用的任何气体，包括HF蒸气和异丙醇(IPA)蒸气。
该单晶片旋转型清洗单元106包括处理室140，它提供一个清洗单个半导体晶片例如半导体晶片W的封闭环境。该清洗单元还包括晶片支承结构142，电动机144，气体喷嘴结构104，流体散布结构146，机械臂148和150，和驱动机构152和154。该晶片支承结构142设置为能够安全地支持半导体晶片进行清洗。该晶片支承结构142与电动机144相连，该电动机可以是能够为晶片支承结构提供旋转运动的任一旋转驱动机构。由于该半导体晶片由该晶片支承结构支持着，因此该晶片支承结构的旋转也使得半导体晶片旋转。该晶片支承结构可以是能够安全地支持半导体晶片并旋转该晶片的任何晶片支承结构，例如当前在商用单晶片旋转型湿法清洗装置中使用的常规晶片支承结构。
该单晶片旋转型清洗单元106的流体散布结构146设置为可以将清洗液散布到半导体晶片W的表面102上，形成该晶片表面的清洗液的边界层。这个边界层正是由散布的清洗液例如去离子水形成于该晶片表面上的一层流体。该清洗液可以是存储在流体供应器124的容器128、130、132和134中的流体之一。
可选择地，该清洗液可以是将来自该流体供应器的两种或者多种流体组合起来形成的溶液。该流体散布结构包括一个或者多个将该清洗液散布到该半导体晶片表面上的开口(未示出)。该流体散布结构附在与驱动机构154相连的机械臂150上。如图2所示，它是该单晶片旋转型清洗单元106的俯视图，该驱动机构154设计为能将该机械臂150绕着轴202转动，以将该流体散布结构146跨过该半导体晶片表面横向或者径向移动。该流体散布结构的横向运动允许从该流体散布结构中散布出来的清洗液可被施加到该半导体晶片表面的不同区域。优选地，在该流体散布结构横向移动跨过该半导体晶片表面的时候，由电动机144将该半导体晶片旋转，从而使得所施加的清洗液能够分布在整个晶片表面上。还可以设置该驱动机构154，能够操纵该机械臂150使得该流体散布结构能够在任何可能的不同方向上移动，包括垂直方向，以便调整该流体散布结构和该半导体晶片表面之间的距离。
如图1所示，该流体散布结构146与该流体混合器/选择器112相连，以接受要施加到该半导体晶片表面102的清洗液。该流体混合器/选择器通过以下方式起到提供清洗液到流体散布结构的作用给来自该流体供应器124的容器128、130、132和134之一的所选流体定路线，或者将该流体供应器的这些容器的两种或者多种流体组合起来获得清洗液，然后将其输送到该流体散布结构。该流体混合器/选择器通过泵122与该流体供应器的每个容器相连，所述泵起到将流体从该流体供应器的容器泵运到该流体混合器/选择器的作用。
该单晶片旋转型清洗单元106的气体喷嘴结构104设置为可以将气态材料的气流喷射到该半导体晶片W的表面上去的作用。该气态材料可以是单一气体，例如臭氧，或者各气体的组合。如图3的透视图所示，其示例性气体喷嘴结构有基本上为平面的底表面结构302，其具有多个用于喷射气态材料的气流的小开口304。该气体喷嘴结构在图3中示出的是圆形。然而，该气体喷嘴结构可以设置为其他形状，例如矩形。该气体喷嘴结构可以在清洗半导体晶片期间用于将气体活性剂流喷射到形成于该半导体晶片表面上面的清洗液的边界层上，使得所述气体活性剂能够与半导体晶片表面上不想要的材料反应。此外，该气体喷嘴结构可以在半导体晶体已经清洗和/或漂洗后用于将气态材料的气流例如IPA蒸气喷射到半导体晶片表面上，以便干燥该晶片表面。
与流体散布结构146类似，该气体喷嘴结构104附在与驱动机构152相连的机械臂148上。该驱动机构152设计为可以将机械臂148绕着轴204转动，以横向或者径向移动该气体喷嘴结构跨过该半导体晶片表面102，如图2所示。该气体喷嘴结构的横向运动允许从该气体喷嘴结构喷出的气态材料的气流能够施加到该半导体晶片表面的不同区域。优选地，在该气体喷嘴结构横向移动跨过该半导体晶片表面的时候，由电动机144旋转该半导体晶片，使得该气态材料的气流能够施加到整个晶片表面上。还可以设置该驱动机构152，以操纵该机械臂148，使得该气体喷嘴结构能够在任何可能的不同方向上移动，包括垂直方向，以调整该气体喷嘴结构的开口304和半导体晶片表面之间的距离。
该气体喷嘴结构104与控制从该气体喷嘴结构喷出的气态材料的气流压力的气压控制设备110相连。在这个示例性的实施例中，该气压控制设备包括质量流控制器156和158。该质量流控制器156控制着臭氧发生器114所提供的臭氧的压力，而质量流控制器158控制着来自气体供应器126的容器138的气体的压力。如下面具体所述，该气态材料的气流的压力能够由该气体压力控制设备来调整，以便利用气态材料的气流减小形成于半导体晶片W表面102上边界层处不同位置上边界层的厚度，或者产生贯穿边界层的孔。该气压控制设备也与该气体供应器的容器138相连。阀116、118和120控制容器136和138、臭氧发生器114和气压控制设备110之间的气流。
装置100的控制器108起到控制该装置的不同组件的作用。该控制器控制电动机144，该电动机通过晶片支承结构142使半导体晶片W旋转。该控制器还控制驱动机构152和154，它们通过操纵机械臂148和150而独立地移动气体喷嘴结构104和流体散布结构146。此外，该控制器控制气压控制设备110、流体混合器/选择器112、阀116、118和120以及泵122。
参照图4的流程图描述该装置100的整个操作过程。在步骤402中，将待清洗的半导体晶片例如半导体晶片W放在单晶片旋转型清洗单元106的晶片支承结构142上。接着，在步骤404中，由电动机144旋转该晶片支承结构，使该半导体晶片旋转。在步骤406中，随着流体散布结构在该晶片表面102横向移动一个预定距离，清洗液就从流体散布结构146散布到该半导体晶片表面102上。该散布的清洗液在该半导体晶片表面上形成边界层。该流体散布结构的运动受驱动机构154的控制，该驱动机构操纵机械臂150移动该流体散布结构。接着，在步骤408中，随着气体喷嘴结构在晶片表面横向移动一个预定距离，气态材料例如臭氧的气流就以一个受控压力从气体喷嘴结构104喷射到半导体晶片表面上。由于形成于该半导体晶片表面的边界层的存在，从气体喷嘴结构喷出的气态材料的气流就施加到该边界层。该气体喷嘴结构的运动受驱动机构152的控制，该驱动机构操纵机械臂148移动气体喷嘴结构。从该气体喷嘴结构喷出的气态材料的气流压力受气压控制设备110的控制。
在一个运行模式中，喷出的气态材料的气流的压力由气压控制设备110调整，以使从该气体喷嘴结构104的开304喷出的气态材料的喷流能够减小形成于半导体晶片表面102上的边界层处于其不同位置处的厚度。如图5所示，在这个模式中，从气体喷嘴结构的每个开口喷出的气态材料502气流的压力在边界层506上形成凹陷504。凹陷504的特征包括顶直径A以及该凹陷的下表面与半导体晶片表面102之间的距离B，该距离是在凹陷处的边界层的厚度。这些特征由气态材料喷流的压力、开304的直径、该开口和边界层506的上表面之间的距离和边界层的初始厚度控制，该初始厚度由晶片旋转速度和散布的清洗液的量(或者速率)决定。在形成了凹陷的地方，该边界层的厚度减小了，如图5所示。因而，由于边界层在凹陷处的厚度减小了，经扩散穿过处于该凹陷的该边界层而到达半导体晶片表面的气态材料的量增加了。如果该气态材料是臭氧，那么经扩散而到达该半导体晶片表面的臭氧的增量将促进更多的氧化，这导致清洗效率的提高。
在另一个运行模式中，气态材料喷流的压力由气压控制设备110调整，以使从气体喷嘴结构104的开口304出来的气态材料的喷流能够直接接触半导体晶片表面102。如图6所示，在这个模式中，来自气体喷嘴结构每个开口的气态材料502气流的压力产生贯穿边界层506的孔602，使得该气态材料直接接触该半导体晶片表面。孔602的特征是孔在半导体晶片表面处的直径C。与所述凹陷的特征A和B类似，孔602的直径C由气态材料喷流的压力、开304的直径、该开口和边界层506的上表面之间的距离和边界层的初始厚度控制。这些孔能够这样产生将来自气体喷嘴结构的气态材料的气流的压力增加和/或改变该装置100的其他操作参数，例如气体喷嘴结构104的开口304和边界层506之间的距离。来自该气体喷嘴结构不同开口的气态材料的气流产生一个该半导体晶片表面的暴露区域阵列，其由清洗液也即边界层包围着。由于半导体晶片在清洗期间通常是旋转的，因此该晶片表面的暴露区域在该晶片旋转的时候连续不断地改变着。因而，该半导体晶片表面的特定区域将会仅暴露在气态材料的气流中一个短的时间，这使得该气态材料能够在该清洗液存在的时候与该晶片表面上不想要的材料反应。值得注意的是，对于臭氧来说仅仅在清洗液例如去离子水存在时才会出现所希望的其与光刻胶的氧化反应。因而，如果该半导体晶片表面的较大区域长时期暴露于臭氧中，那么在该臭氧和位于该半导体晶片表面上的光刻胶之间所希望的的反应将不会发生。
返回到图4，操作进入步骤410，在这一步用从流体散布结构146中散布的去离子水漂洗该半导体晶片表面102。在这个漂洗周期，可将气体喷嘴结构104从该半导体晶片表面移开。接下来，在步骤412中，通过高速旋转该半导体晶片将该半导体晶片表面旋干(spin-dry)。在这个旋干周期内，气体喷嘴结构104可喷射气态材料的气流例如IPA蒸气，来帮助该半导体晶片表面的干燥。在步骤414中，从该晶片支承结构142中卸下该半导体晶片。所述操作然后返回到步骤402，在这一步将待清洗的下一个半导体晶片放在该晶片支承结构上。之后重复步骤404-414。
在其他实施例中，该单晶片旋转型清洗单元106可以改型为在气体喷嘴结构104上方散布清洗液，使得清洗液和气态材料的气流施加到半导体晶片表面的公共区域。在图7中，示出了根据第一替换实施例的单晶片旋转型清洗单元702。图7中相同的元件使用了与图1中相同的参考数字来标示。在这个实施例中，清洗单元702包括位于气体喷嘴结构104上方的流体散布结构704。如图7所示，该流体散布结构704可以与驱动机构相连，因而，能够沿不同的方向移动。在一个替换的构造中，该流体散布结构704可以固定在一个预定的位置，因而不需要驱动机构。该流体散布结构704可以包括一个或者多个小开口，它们将清洗液喷射到半导体晶片表面102上，使得能够将该清洗液基本上均匀地施加到整个晶片表面102上。流体散布结构704还可以包括声换能器706，其利用声能产生清洗液的雾，这使得清洗液在整个半导体晶片表面上施加得更为均匀。
在图8中，示出了根据第二替换实施例的单晶片旋转型清洗单元802。图8中相同的元件使用与图1和7相同的参考数字来标示。清洗单元802与图7中的清洗单元702类似。这两个清洗单元之间主要的不同在于清洗单元802包括棒型气体喷嘴结构804，它取代了清洗单元702中的气体喷嘴结构104。流体散布结构702、机械臂150和驱动机构154在图8中没有示出。该棒型气体喷嘴结构的形状可以是任何棒状构造。例如，该棒型气体喷嘴结构可以是具有矩形或者圆形截面的细长结构。在其他构造中，该棒型气体喷嘴结构可以是弯曲的。该棒型气体喷嘴结构804包括位于该结构底表面904上用于喷射气态材料的气流例如臭氧的开口902，如图9所示。因而，经过该气体喷嘴结构单向横穿该晶片表面，整个半导体晶片表面就能够遭遇来自该棒型元件喷嘴结构的气态材料的气流。
在图10中，示出根据第三替换实施例的单晶片旋转型清洗单元1002。图10中相同的元件使用与图1、7和8相同的参考数字来标示。单晶片旋转型清洗单元1002与图7和8中的单晶片旋转型清洗单元702和802类似。清洗单元1002和清洗单元702及704之间主要的不同在于清洗单元1002包括栅格型气体喷嘴结构1004，而不是气体喷嘴结构104或者棒型气体喷嘴结构804。如图11的仰视图所示，该栅格型气体喷嘴结构1004设置为栅线1102以及开1104，以喷射气态材料的气流例如臭氧。所示的这些开口定位于栅线1102的交叉处。但是，这些开口可以定位于栅线的其他位置。由于这样的栅格构造，因此该栅格型气体喷嘴结构包括矩形空格1106，该矩形空格1106允许由位于该栅格型气体喷嘴结构上面的流体散布结构704散布的清洗液穿过该栅格型气体喷嘴结构。如上所述，由流体散布结构散布的清洗液可以是飞沫形式或者雾的形式。因而，该栅格型气体喷嘴结构允许来自流体散布结构的清洗液和来自栅格型气体喷嘴结构的气态材料的气流都施加在半导体晶片表面102的公共区域上。尽管该栅格型气体喷嘴结构描述并图示为栅格结构，但是该栅格型喷嘴结构可以是任何具有空格阵列的栅格状结构，可以是矩形、圆形或者任何想要的形状。例如，该栅格型气体喷嘴结构可以设置为一个具有圆形空格阵列的圆盘。
采用了单晶片旋转型清洗单元702、802或者1002的装置其操作类似于图1中的装置100的操作。一个重大不同之处在于，对于采用了单晶片旋转型清洗单元702、802或者1002的装置来说，清洗液是从气体喷嘴结构104、804或者1104上方的流体散布结构704以飞沫或者雾的形式散布的，因此允许清洗液和来自气体喷嘴结构的气态材料的气流施加到半导体晶片表面的公共区域上。
参照图12的工艺流程图描述根据本发明的一个实施例的半导体晶片表面的清洗方法。在步骤1202中，旋转将要清洗的半导体晶片。接着，在步骤1204中，在该旋转着的半导体晶片的表面上形成清洗液的流体层。该流体层可以通过以飞沫或雾的形式散布清洗液而形成。在步骤1206中，利用气态材料的气流在该流体层的不同位置产生凹陷，所述气态材料的气流可以从具有底表面的气体喷嘴结构喷出，所述底表面上具有多个小开口。此外，在步骤1206中，控制该气态材料的气流的压力，以控制在该流体层不同位置处的流体层厚度。在该流体层不同位置处因凹陷导致的流体层厚度的减小，允许通过扩散方式到达半导体晶片表面而与该晶片表面上不想要的材料例如光刻胶反应的气态材料例如臭氧的量的增加。
参照图13的工艺流程图描述根据本发明的另一个实施例的半导体晶片表面的清洗方法。在步骤1302中，旋转将要清洗的半导体晶片。接着，在步骤1304中，在旋转着的半导体晶片的表面上形成清洗液的流体层。此外，该流体层可以通过以飞沫或雾的形式散布清洗液而形成。在步骤1306中，利用气态材料的气流产生贯穿该流体层的孔，该气态材料的气流可以从具有底表面的气体喷嘴结构中喷出，该底表面具有多个小开口。这些孔允许气态材料例如臭氧直接接触该半导体晶片表面上不想要的材料例如光刻胶。
尽管已经描述并解释了本发明的具体实施例，但本发明不限于所描述和解释的这些具体形式的部件设置。本发明的范畴由附于此的权利要求及其等效方案所限定。
权利要求
1.用于清洗物体表面的装置，包括设置为可以支持物体的物体支持结构；连接到该物体支持结构以旋转该物体支持结构和该物体的旋转驱动机构；与所述物体支持结构有效结合的流体散布结构，所述流体散布结构包括至少一个能够将清洗液散布到所述物体的一个表面上的开口，所述清洗液在所述表面上形成所述清洗液的一个层；与所述物体支持结构有效结合的气体喷嘴结构，所述气体喷嘴结构具有一个带有多个开口的表面，能够将气态材料的气流喷射到所述层的不同位置；和与所述气体喷嘴结构有效连接的压力控制设备，能够控制从所述气体喷嘴结构的所述开口喷出的所述气态材料的所述气流的压力，由此影响所述层在所述不同位置处的厚度。
2.如权利要求1的装置，其中所述压力控制设备设置为能够调整所述气态材料的所述气流的所述压力，使得由所述气态材料的所述气流在所述层上产生出多个孔。
3.如权利要求1的装置，还包括连接到所述气体喷嘴结构的机械臂，所述机械臂设置为能够移动所述气体喷嘴结构横穿所述物体的所述表面。
4.如权利要求2的装置，还包括连接到所述流体散布结构的第二机械臂，所述第二机械臂设置为能够移动所述流体散布结构横穿所述物体的所述表面。
5.如权利要求1的装置，其中所述流体散布结构相对于所述气体喷嘴结构以下述方式定位，该方式为使得所述气体喷嘴结构能够处于所述流体散布结构和所述物体之间。
6.如权利要求1的装置，其中所述气体喷嘴结构构形为棒状构造。
7.如权利要求1的装置，其中所述气体喷嘴结构包括一个带有多个空格的栅格状部分，所述栅格状部分的所述空格允许从所述流体散布结构散布的所述清洗液穿过所述气体喷嘴结构。
8.如权利要求1的装置，其中所述流体散布结构设置为可以将所述清洗液以飞沫的形式散布到所述物体的所述表面上。
9.如权利要求1的装置，其中所述流体散布结构包括设置为可以产生声能的声换能器，所述声能用于将所述清洗液以雾的形式散布到所述物体的所述表面上。
10.清洗物体表面的方法，包括旋转待清洗的物体；在所述物体的一个表面上形成一层清洗液；以及利用气态材料的气流在所述层上的不同位置产生凹陷，包括控制所述气态材料的所述气流的压力，以控制所述层在所述不同位置处的厚度。
11.如权利要求10的方法，其中所述气态材料包括从由臭氧、N2、HF蒸气和IPA蒸气构成的组中选择的气体。
12.如权利要求10的方法，其中对于所述压力的所述控制包括调整所述气态材料的所述气流的所述压力，使得所述凹陷接触到所述物体的所述表面，从而在所述层的所述不同位置产生孔，所述孔允许所述气态材料直接施加到所述物体的所述表面。
13.如权利要求10的方法，其中所述层的所述形成包括将所述清洗液散布到所述物体的所述表面。
14.如权利要求13的方法，其中所述清洗液的所述散布包括将所述清洗液以飞沫的形式散布到所述物体的所述表面上。
15.如权利要求13的方法，其中所述清洗液的所述散布包括将所述清洗液以雾的形式散布到所述物体的所述表面上。
16.如权利要求14的方法，其中所述清洗液的所述散布包括利用声能产生所述雾。
17.如权利要求13的方法，其中所述清洗液的所述散布包括使所述清洗液穿过气体喷嘴结构的空格，所述气体喷嘴结构设置为能够将所述气态材料的所述气流喷射到所述物体的所述表面上。
18.如权利要求10的方法，其中所述凹陷的所述产生包括从气体喷嘴结构的多个开口喷射所述气态材料的所述气流。
19.如权利要求18的方法，其中所述气体喷嘴结构构形为棒状构造。
20.如权利要求18的方法，其中所述气体喷嘴结构包括一个带有多个空格的栅格状部分，所述栅格状部分的所述空格允许所述清洗液散布穿过所述气体喷嘴结构。
21.清洗物体表面的方法，包括旋转待清洗的物体；在所述物体的一个表面上形成一层清洗液；以及利用气态材料的气流产生贯穿所述层的孔，使得所述物体的所述表面与所述气态材料直接接触。
22.如权利要求21的方法，其中所述气态材料包括从由臭氧、N2、HF蒸气和IPA蒸气构成的组中选择的气体。
23.如权利要求21的方法，其中所述层的所述形成包括将所述清洗液散布到所述物体的所述表面上。
24.如权利要求23的方法，其中所述清洗液的所述散布包括将所述清洗液以飞沫的形式散布到所述物体的所述表面上。
25.如权利要求23的方法，其中所述清洗液的所述散布包括将所述清洗液以雾的形式散布到所述物体的所述表面上。
26.如权利要求25的方法，其中所述清洗液的所述散布包括利用声能产生所述雾。
27.如权利要求23的方法，其中所述清洗液的所述散布包括使所述清洗液穿过气体喷嘴结构的空格，所述气体喷嘴结构设置为能够将所述气态材料的所述气流喷射到所述物体的所述表面上。
28.如权利要求21的方法，其中所述凹陷的所述产生包括从气体喷嘴结构的多个开口喷射所述气态材料的所述气流。
29.如权利要求28的方法，其中所述气体喷嘴结构构形为棒状构造。
30.如权利要求18的方法，其中所述气体喷嘴结构包括一个带有多个空格的栅格状部分，所述栅格状部分的所述空格允许所述清洗液散布穿过所述气体喷嘴结构。
全文摘要
清洗半导体晶片表面的装置和方法，利用从气体喷嘴结构喷出的气态材料的气流在形成于半导体晶片表面的清洗液的边界层上产生凹陷或者贯穿该边界层的孔，以增加穿过该边界层而到达晶片表面的气态材料的量。
文档编号B08B7/04GK1729063SQ200380107179
公开日2006年2月1日 申请日期2003年10月29日 优先权日2002年10月29日
发明者容倍金, 寅权丁, 政烨金 申请人:诺沃研究有限公司