增强的晶片清洗方法
【专利摘要】提供了一种在如图2D所示的单晶片清洗系统(100-2)中去除后处理残余物的方法。所述方法开始于向设置于衬底(108)之上的近程头(106a-3,106b-3)提供第一被加热流体。之后，在所述衬底的表面和所述近程头的相对表面之间形成所述第一流体的弯月面。使所述衬底在所述近程头下面线性移动。
【专利说明】增强的晶片清洗方法
[0001] 本申请是申请号为200680005277. 7,申请日为2006年2月8日， 申请人:为兰姆研 究有限公司，发明创造名称为"增强的晶片清洗方法"的发明专利申请的分案申请。
【技术领域】
[0002] 本发明涉及半导体晶片清洗和干燥，更具体而言，涉及在蚀刻或灰化操作之后从 晶片表面更为有效地去除残余物的设备和技术。
【背景技术】
[0003] 众所周知，在半导体芯片制造工艺中，如果执行了将在晶片表面上留下不想要的 残余物的制造操作时，必须对晶片进行清洗和干燥。等离子蚀刻操作和灰化操作可能在衬 底的表面上留下不想要的残余物。例如，在后双重金属镶嵌清洗中，在这些操作之后，在衬 底表面上仍然会残留有机和无机残余物。有机残余物可能是光致抗蚀剂的残留或者可能是 由用于在蚀刻过程中保护所形成的特征的侧壁的反应物有意生成的，而无机残余物可能是 由溅射操作导致的残余物或者是下部金属互连层的氧化物。如果不去除，那么这些不需要 的残余材料和颗粒尤其可能在晶片表面引起缺陷，以及在金属化特征之间引起不适当的相 互作用。在一些情况下，这样的缺陷可能使后续的金属互连层在金属线内导致孔穴或者使 其产生高电阻，甚至导致在当前和前面的金属层之间的接触界面内产生孔穴，因而使晶片 上的器件变得无法工作。为了避免由丢弃带有故障器件的晶片而造成的无谓的损失，必须 在留下了不需要的残余物的制造操作之后充分清洗晶片。
[0004] 图1是利用分配清洗剂的喷淋系统的单晶片清洗系统的简化示意图。通过喷嘴14 将清洗流体散布到晶片10上。通常在喷洒流体的同时旋转晶片10。由区域12表示的清洗 流体的最初散布的分布是不均匀的。此外，在晶片10的旋转导致的离心力的作用下，由于 晶片中央的流体速度较低，因而晶片的中央区域与衬底/流体界面处的流体的低质量传递 相关。但是，晶片10的边缘区域由于流体的速度较高，因而与高质量传递相关。对于晶片 10表面上的清洗流体而言，在最初散布期间并非在整个晶片上均匀分布直到所述流体在整 个衬底上均匀分布为止的滞留时间将进一步损伤清洗的一致性。也就是说，最初施加了清 洗流体的晶片10的中央区域具有高滞留时间，而边缘区域则具有低滞留时间。因而，如果 衬底对所施加的流体的活性即滞留时间敏感，那么滞留时间较高的区域可能倾向于损伤位 于残余物下面的层，即互连电介质材料，滞留时间较低的区域可能无法适当清除残余物。
[0005] 因此，需要一种允许在不损坏下层的情况下均匀清洗后蚀刻（post etch)残余物 的方法和设备。
【发明内容】
[0006] 概括地讲，本发明通过提供一种清洗和干燥设备而满足了这些需求，所述设备能 够从衬底表面清除不想要的残余物，又不会对其上沉积了残余物的层造成不利影响。应当 认识到，可以以多种方式实现本发明，包括作为过程、设备、系统、装置或方法。下文描述了 本发明的几个发明的实施例。
[0007] 在一个实施例中，提供了一种在单晶片清洗系统中去除后处理（post processing)残余物的方法。所述方法开始于向设置于衬底之上的近程头（proximity head)提供第一流体。之后，在所述衬底表面和所述近程头的相对表面之间形成所述第一流 体的弯月面。对所述第一流体加热，并使所述衬底在所述近程头下线性移动。
[0008] 在另一个实施例中，提供了一种在单晶片清洗系统中去除后蚀刻残余物的方法。 所述方法开始于向设置于衬底之上的近程头提供流体。之后，在所述衬底表面和所述近程 头的相对表面之间形成所述流体的弯月面。对所述流体加热，并使在所述衬底的表面上的 所述流体保持小于30秒的基本恒定的滞留时间。
[0009] 在又一实施例中，提供了一种单晶片清洗系统。所述清洗系统包括流体源和在操 作上连接至所述流体源的近程头。所述系统还包括衬底支撑件，其被配置为支撑设置于其 上的衬底。所述衬底支撑件能够使所述衬底在所述近程头下移动，以在所述近程头和所述 衬底的相对表面之间形成流体的弯月面。包括控制器。所述控制器与所述衬底支撑件通 信。所述控制器通过所述衬底支撑件的移动限定了所述流体的弯月面在所述衬底表面上的 滞留时间。
[0010] 通过下文中结合附图的详细说明，本发明的其他方面和优点将变得显而易见，所 述附图借助实例说明了本发明的原理。
【专利附图】
【附图说明】
[0011] 通过下文中结合附图的详细说明，本发明将更易于理解。为了简化这一说明，采用 类似的附图标记表示类似的结构元件。
[0012] 图1示出了在离心旋转、漂洗和干燥（SRD)清洗及干燥过程中晶片上的清洗流体 的移动。
[0013] 图2A示出了根据本发明的一个实施例的晶片清洗和干燥系统的顶视图，所述系 统带有近程头，所述近程头具有跨越晶片108的直径延伸的水平构造。
[0014] 图2B示出了根据本发明的一个实施例的晶片清洗和干燥系统的侧视图，所述系 统带有近程头，所述近程头具有跨越晶片的直径延伸的水平构造。
[0015] 图2C示出了根据本发明的一个实施例的、被配置用于清洗和/或干燥晶片的晶片 清洗和干燥系统的顶视图，所述系统具有采用水平构造的近程头。
[0016] 图2D示出了根据本发明的一个实施例的、被配置用于清洗和/或干燥晶片的晶片 清洗和干燥系统的侧视图，所述系统具有采用水平构造的近程头。
[0017] 图3示出了根据本发明的一个实施例的、可以通过近程头执行的晶片清洗/干燥 工艺。
[0018] 图4A示出了根据本发明的一个实施例的近程头的一部分的顶视图。
[0019] 图4B示出了执行根据本发明的实施例的干燥操作的具有倾斜源入口的近程头。
[0020] 图5A示出了根据本发明的实施例的多工艺窗口近程头。
[0021] 图5B示出了根据本发明的实施例的具有三个工艺窗口的多工艺窗口近程头。
[0022] 图6是根据本发明的一个实施例的单晶片清洗系统的高级简化示意图。
[0023] 图7是根据本发明的一个实施例的单晶片表面清洗的简化截面示意图。
[0024] 图8是根据本发明的一个实施例的可以用来执行单晶片表面清洗的近程头的简 化截面图。
[0025] 图9是示出了根据本发明的一个实施例在单晶片清洗系统中去除后处理残余物 的方法操作的流程图。
【具体实施方式】
[0026] 本发明公开了用于从晶片上有效地清洗掉工艺残余物的方法和设备。在下述说明 中，阐述了多个具体的细节，以提供对本发明的全面理解。但是，本领域技术人员应当理解， 可以在不利用所述具体细节的部分或全部的情况下实施本发明。在其他情况下，没有对公 知的工艺操作进行详细描述，以免对本发明造成不必要的模糊。
[0027] 尽管依照几个优选实施例对本发明进行了说明，但是本领域技术人员应当意识 至IJ，可以实现所述实施例的多种变型、添加、置换和等效。因此，本发明意在包括所有落在本 发明的精神和范围内的此类变型、添加、置换和等效。
[0028] 应当认识到，这里描述的系统只是示例性的，可以采用任何其他适当类型的构造， 其能够使近程头移动紧密靠近晶片。在图示的实施例中，近程头可以从晶片的中央部分以 线性方式移动到晶片的边缘。应当认识到，可以采用其他实施例，其中近程头以线性方式从 晶片的一个边缘移动到晶片的另一沿直径相对的边缘，或者可以利用其他的非线性移动， 例如，径向运动、圆形运动、螺旋运动、锯齿形运动等。所述运动还可以是用户根据需要指定 的任何适当的运动轮廓。此外，在一个实施例中，可以旋转晶片，并且以线性方式移动近程 头，从而使近程头能够处理晶片的所有部分。还应当理解，也可以利用其他实施例，其中，不 旋转晶片，而是将近程头配置为按照一定的方式在晶片上移动，从而能够处理晶片的所有 部分。或者，晶片可以在固定的近程头下移动。此外，可以利用这里描述的近程头以及晶片 清洗和干燥系统清洗和干燥任何形状和尺寸的衬底，例如，200mm晶片、300mm晶片、平面面 板等。可以根据所述晶片清洗和干燥系统的配置来利用所述系统进行晶片清洗或者干燥， 或者同时进行晶片清洗和干燥。
[0029] 图2A示出了根据本发明的一个实施例的晶片清洗和干燥系统100-2的顶视图，其 带有采用水平构造的近程头l〇6a-3,所述近程头跨越晶片108的直径延伸。在这一实施例 中，通过跨越晶片108的直径延伸的上臂104a-3支持近程头106a-3。可以通过上臂104a-3 的垂直移动将近程头106a-3移动到清洗/干燥位置，因而所述近程头能够处于紧密靠近晶 片108的位置。一旦近程头106a-3紧密靠近晶片108的顶表面，就能够执行对晶片顶表面 的晶片处理操作。
[0030] 图2B示出了根据本发明的一个实施例的晶片清洗和干燥系统100-2的侧视图，其 带有采用水平构造的近程头l〇6a-3和106b-3,所述近程头跨越晶片108的直径延伸。在这 一实施例中，近程头l〇6a-3和近程头106b-3都是细长的，以便能够跨越晶片108的直径。 这里，在旋转晶片108的同时，分别通过顶臂104a和底臂106b-3使近程头106a-3和106b-3 紧密靠近晶片表面108a和108b。由于近程头106a-3和106b-3跨越晶片108延伸，因而只 需要完全旋转的一半来对晶片108进行清洗/干燥。
[0031] 图2C示出了根据本发明的一个实施例的被配置用于对晶片108进行清洗和干燥 的晶片清洗和干燥系统100-3的顶视图，所述系统带有采用水平构造的近程头106a-3和 106b-3。在这一实施例中，可以通过任何适当类型的晶片保持装置，例如边缘夹、带有边缘 附件的指状物等使晶片108保持固定。近程头载体组件104"'被配置为可以从晶片108 的一个边缘跨越晶片的直径移动到跨越了整个晶片直径之后的晶片另一侧的边缘。以这种 方式，近程头106a-3和/或近程头106b-3(如下面参考图2D所示）可以遵循沿晶片108 的直径的路径跨越晶片从一个边缘移动到相对的边缘。应当认识到，近程头l〇6a-3和/或 106b-3可以采取任何适当的方式移动，使得其能够从晶片108的一个边缘移动到另一沿直 径相对的边缘。在一个实施例中，近程头106a-3和/或近程头106b-3可以沿方向121移 动（例如，图2C中的顶部到底部或底部到顶部）。因此，晶片108可以保持固定而不发生 任何旋转或移动，并且近程头l〇6a-3和/或近程头106b-3可以通过移动紧密靠近晶片，并 且通过一次通过整个晶片来对晶片的顶表面和/或底表面进行清洗/干燥。或者，近程头 106a-3和106b-3可以是固定的，而晶片108沿箭头121的方向移动。这里，将例如边缘夹、 带有边缘附件的指状物等的衬底支撑件连接至使衬底在近程头下面移动的驱动系统。
[0032] 图2D示出了根据本发明的一个实施例的被配置用于对晶片108进行清洗和干燥 的晶片清洗和干燥系统100-3的侧视图，所述系统带有采用水平构造的近程头106a - 3和 106b-3。在该实施例中，近程头106a-3处于水平位置并且晶片108也处于水平位置。利用 至少跨越晶片108的直径的近程头106a-3和近程头106b-3,可以如参考图2C所讨论的那 样，通过使近程头106a-3和106b-3沿方向121移动而在一次通过中对晶片进行清洗和/ 或干燥。当然，近程头l〇6a-3和106b-3可以保持固定，并且晶片108可以在近程头下面/ 之间移动。
[0033] 图3示出了根据本发明的一个实施例的、可以通过近程头106执行的晶片清洗/ 干燥工艺。尽管图3示出了正在被清洗的顶表面108a，但是应当认识到，可以采用基本相同 的方式执行对晶片108的底表面108b的晶片干燥工艺。在一个实施例中，可以利用源入口 302朝向晶片108的顶表面108a施加异丙醇（IPA)蒸汽，并且可以利用源入口 306朝向晶 片108的顶表面108a施加清洗化学试剂或去离子水（DIW)。此外，可以利用源出口 304向 紧密靠近晶片表面的区域施加真空，以去除可能位于顶表面108a上或附近的流体或蒸汽。 应当认识到，可以采用源入口和源出口的任何适当组合，只要存在至少一个组合，其中至少 一个源入口 302与至少一个源出口 304相邻，所述至少一个源出口 304又与至少一个源入 口 306相邻。IPA可以采用任何适当的形式，例如IPA蒸汽，其中通过利用诸如氮气（N2)的 非活性气体输入蒸汽形式的IPA。应当认识到，尽管这里提及了 DIW，但是也可以采用任何 其他适当的能够实现或增强晶片处理的流体，例如以其他方式净化的水、清洗流体等。在 一个实施例中，通过源入口 302提供IPA流入物310,可以通过源出口 304施加真空312,以 及可以通过源入口 306提供清洗化学试剂/DIW流入物314。因此，如果流体膜存留在晶片 108上，那么可以通过IPA流入物310向晶片表面施加第一流体压力，可以通过化学试剂/ DIW流入物314向晶片表面施加第二流体压力，以及可以通过真空312施加第三流体压力， 以去除晶片表面上的化学试剂/DIW、IPA和流体膜。
[0034] 因此，在一个实施例中，随着向晶片表面施加流入物314和流入物310,可以将晶 片表面上的任何流体/残余物与DIW流入物314混合。这时，向晶片表面施加的流入物314 将遇到流入物310。IPA与流入物314形成界面118(又称为IPA/DIW界面118)，并且与真 空312 -起辅助从晶片108的表面去除314连同任何其他的流体/残余物。在一个实施例 中，IPA/DIW界面118减小了化学试剂/DIW的表面张力。在操作过程中，朝向晶片表面施 加化学试剂/DIW，并且通过源出口 304施加的真空将所述化学试剂/DIW连同晶片表面上的 流体一起几乎立即去除。向晶片表面施加的并在近程头和晶片表面之间的区域内停留片刻 的化学试剂/DIW与晶片表面上的任何流体一起形成了弯月面116,其中所述弯月面的边界 为IPA/DIW界面118。因此，弯月面116是向所述表面施加的并且基本上与晶片表面上的任 何流体同时被去除的恒流流体。IPA的向下注入的压力（其是由IPA的流速引起的）也有 助于包含弯月面116。
[0035] 含有IPA的N2载气的流速可能辅助引起水流从近程头和晶片表面之间的区域移 出或将其从该区域推出并进入源出口 304(抽吸出口），通过其流体/残余物可以从近程头 输出。注意，对水流的推动并非工艺要求，而是可以用于优化弯月面边界控制。因此，当将 IPA和化学试剂/DIW吸入源出口 304时，构成IPA/DIW界面118的边界不是连续边界，因为 气体（例如，空气）被连同流体一起吸入源出口 304。在一个实施例中，当来自源出口 304 的真空吸引DIW、IPA和晶片表面上的流体时，进入源出口 304的流是非连续的。这一流动不 连续性与在向流体和气体的组合施加真空时受到吸管向上吸引的流体和气体类似。因此， 当近程头106a移动时，弯月面与近程头一起移动，并且先前受到弯月面占据的区域因 IPA/ DIW界面118的移动而被干燥。还应当理解，可以根据设备的构造以及所需的弯月面尺寸和 形状利用任何适当数量的源入口 302、源出口 304和源入口 306。在另一个实施例中，液体 流速和真空流速使得进入真空出口的总液体流是连续的，因而没有气体流入真空出口。
[0036] 应当认识到，可以对N2/IPA、DIW和真空采用任何适当的流速，只要能够保持弯月 面116。在一个实施例中，通过一组源入口 306的化学试剂/DIW的流速处于大约25ml每分 钟到大约3, 000ml每分钟之间。在优选实施例中，通过该组源入口 306的化学试剂/DIW的 流速为大约40ml每分钟。应当理解，流体的流速可以根据近程头的尺寸而变化。在一个实 施例中，较大的头可以具有比较小的近程头更高的流体流速。这是因为，较大的近程头（在 一个实施例中）具有更多的源入口 302和306以及源出口 304。
[0037] 在一个实施例中，通过一组源入口 302的N2/IPA蒸汽的流速处于大约1标准立方 英尺每小时（SCFH)到大约100SCFH之间。在优选实施例中，IPA流速处于大约5和50SCFH 之间。在另一实施例中，通过一组源出口 304的真空流速处于大约10标准立方英尺每小时 (SCFH)到大约1250SCFH之间。在优选实施例中，通过该组源出口 304的真空流速大约为 350SCHL在示范性实施例中，可以采用流速计测量队/IPAADIW和真空的流速。这里描述 的实施例采用的清洗化学试剂包括任何适当的商业上可用的单晶片清洗化学试剂，例如可 从 ATMI Incorporated of Danbury CT 得到的那些。
[0038] 图4A示出了根据本发明的一个实施例的近程头106的一部分的顶视图。在该实施 例的顶视图中，从左至右为一组源入口 302、一组源出口 304、一组源入口 306、一组源出口 304和一组源入口 302。因此，当将N2/IPA和化学试剂/DIW输入到近程头106与晶片108 之间的区域时，真空会将N 2/IPA和化学试剂/DIW连同可能存留在晶片108上的任何流体 膜一起去除。这里描述的源入口 302、源入口 306和源出口 304也可以是任何适当类型的几 何形状，例如，圆形开口、三角形开口、方形开口等。在一个实施例中，源入口 302和306以 及源出口 304具有圆形开口。
[0039] 图4B示出了根据本发明的一个实施例执行干燥操作的具有倾斜源入口 302'的 近程头106。应当认识到，这里描述的源入口 302'和306以及源出口 304可以以任何适当 的方式倾斜，以优化晶片清洗和/或干燥过程。在一个实施例中，向晶片108输入IPA蒸汽 的倾斜源入口 302'朝向源入口 306倾斜，以便引导IPA蒸汽流以包含弯月面116。应当认 识到，尽管在上述实施例中提及了真空，但是真空的使用是可选的。
[0040] 图5A不出了根据本发明的一个实施例的多工艺窗口近程头106-6。近程头106-6 包括两个工艺窗口 538-1和538-2。在一个实施例中，工艺窗口 538-2可以采用适于单晶 片清洗操作的清洗流体，以替代DIW来清洗晶片。工艺窗口 538-2可以采用任何适当的源 入口和出口的构造，所述构造可以将任何适当类型的清洗流体施加至晶片。在一个实施例 中，工艺窗口 538-2可以只包括可以施加清洗流体的源入口。在另一个实施例中，工艺窗口 538-2可以包括这里描述的源入口和出口的其他构造和功能。
[0041] 之后，工艺窗口 538-1可以对晶片进行干燥。工艺窗口 538-1可以采用与这里描 述的用于干燥晶片表面的构造和功能一致的源入口和源出口的任何适当构造。因此，利用 多个工艺窗口，可以通过一个近程头完成诸如清洗和干燥的多项功能。在又一实施例中，代 替在一个近程头上设置多个工艺窗口，可以利用多个近程头处理晶片，其中例如根据这里 描述的设备和方法，一个近程头可以清洗晶片，且另一近程头可以干燥晶片。
[0042] 图5B示出了根据本发明的一个实施例的具有三个工艺窗口的多工艺窗口近程 头106-7。应当认识到，近程头106-7可以包括任何适当数量的处理窗口，这取决于希望通 过近程头106-7完成的处理的数量和类型。在一个实施例中，近程头106-7包括工艺窗口 538-1、538-2和538-3。在一个实施例中，工艺窗口 538-1、538-2和538-3分别为清洗化学 试剂1窗口、清洗化学试剂2窗口和漂洗/干燥工艺窗口。在一个实施例中，工艺窗口 538-1 可以形成由DIW构成的弯月面，以漂洗晶片表面。工艺窗口 538-2可以生成清洗晶片表面 的清洗流体弯月面。工艺窗口 538-1和538-2包括用于向晶片表面施加流体的至少一个源 入口 306。在一个实施例中，工艺窗口 538-1和538-2可以可选地包括源入口 302和源出 口 304,以生成稳定且可控的流体弯月面。工艺窗口 538-3可以生成干燥晶片的流体弯月面 116。应当认识到，工艺窗口 538-3既可以对晶片表面进行漂洗，又可以对其进行干燥，因为 所述流体弯月面是由DIW构成的。因此，在近程头106-7中包括不同类型的工艺窗口。如 上面参考图5讨论的，代替在一个近程头中具有多个工艺窗口，可以采用多个近程头，其中 可以将所述近程头中的一个或多个用于不同的用途，诸如清洗、漂洗、干燥等。
[0043] 图6是根据本发明的一个实施例的单晶片清洗系统的高度简化示意图。在腔室 600内，包括由衬底支撑件608支撑的晶片108和近程头106。采用衬底支撑件608使晶片 108在近程头106下移动。由于图6示出了腔室600的顶视图，因而晶片108掩盖了衬底 支撑件608。在一个实施例中，衬底支撑件608可以是替换类型的驱动，例如可以沿边缘支 撑晶片的类型，并使晶片在近程头106的下面移动。应当认识到，可以采用任何适当的驱动 机构来使衬底支撑件608和晶片108在近程头106的下面移动。或者，近程头106可以在 晶片108固定的情况下跨越晶片表面移动。所述系统还包括控制器602、流体源604和泵 606。控制器602与泵606和衬底支撑件608的驱动机构通信。在一个实施例中，晶片108 在近程头106下面移动的线速度处于大约1. 0毫米每秒和大约10毫米每秒之间。在这一 速度范围，可以在小于200秒内清洗单个200mm晶片，并且在一个实施例中，可以在小于20 秒内清洗单个200mm晶片。应当认识到，在晶片108固定且近程头106移动的情况下，控制 器602将与近程头通信，以控制所述移动。
[0044] 仍然参考图6,通过加热元件加热位于近程头106内或者位于流体源贮存器604 内的流体源可用于提高清洗化学试剂的温度。在较高温度下，清洗化学试剂在从晶片108 的表面去除后蚀刻膜的过程中变得腐蚀性更强。通过控制晶片在近程头106上移动的速 度，可以控制晶片暴露于清洗化学试剂的滞留时间。应当认识到，由晶片108的表面上的后 蚀刻操作导致的残余物可能对化学试剂的温度敏感，并且对与化学试剂接触的滞留时间不 太敏感，但是其上设置残余物的层，例如电介质膜，可能对与化学试剂接触的滞留时间更敏 感。因而，借助上述系统，可以控制和优化清洗化学试剂的滞留时间和温度，以确保在不损 伤电介质层的情况下去除残余物。本领域技术人员将认识到，可以将多个流体源用于参考 图5A和5B描述的该多个窗口。
[0045] 图7是根据本发明的一个实施例的单晶片表面清洗的简化截面示意图。将近程头 106设置在晶片108之上。晶片108的层包括衬底层618、低K电介质层616、铜层620和低 K电介质层610。层614是在蚀刻或灰化操作之后留下的后蚀刻或后灰化残余物。按照箭 头624所示的方向驱动晶片108。这里，可以通过参考图6的衬底支撑件驱动晶片。将弯月 面116设置在近程头106的底表面和晶片108的顶表面之间。将构成弯月面116的清洗化 学试剂配置为从晶片108的顶表面去除残余物层614。如上所述，控制在近程头106下驱动 晶片108的速度，以及清洗流体在弯月面612内的温度。应当认识到，可以通过这里描述的 实施例清洗电介质层610内的图案特征。
[0046] 图8是根据本发明的一个实施例可以用来执行单晶片表面清洗的近程头的简化 截面图。近程头106可以包括两个部分，例如参考图5A所示的清洗和漂洗/干燥部分。清 洗部分626将提供参考图7所示的清洗化学试剂弯月面，以便从衬底表面清洗掉残余物。漂 洗部分622将提供去除由部分626留下的任何清洗化学试剂。可以调整由部分626的后缘 和部分622的前缘限定的间隙628,以便进一步控制清洗晶片表面所经历的滞留时间。因 而，可以通过晶片移动的线速度和间隙628的尺寸控制该滞留时间。
[0047] 图9是示出了根据本发明的一个实施例在单晶片清洗系统中去除后处理残余物 的方法操作的流程图。所述方法从操作640开始，其中向设置在衬底上的近程头提供流体。 应当认识到，可以向近程头施加一种以上的流体，其中近程头具有参考图5A和图5B所示的 清洗部分和漂洗/干燥部分。近程头的结构可以如上所述。此外，可以将流体用泵送至近 程头。在一个实施例中，流体的流速是大约40毫米每分钟。之后，所述方法继续至对流体 加热的操作642。在一个实施例中，可以通过设置在近程头内的加热元件对流体加热。或 者，可以提供含有流体的贮存器来对流体加热。也就是说，可以由近程头对流体加热，或者 可以在将流体传递给近程头之前对其加热。在一个实施例中，将流体加热至处于大约20°C 和80°C之间的温度。之后，所述方法进行到操作644,其中在衬底表面和近程头的强加表面 (imposing surface)之间生成流体的弯月面。如上面参考图7所述，采用所述弯月面从晶 片表面清洗后蚀刻残余物。示范性清洗化学试剂包括非水溶剂、半水基化学试剂和水基化 学试剂。在一个实施例中，清洗化学试剂包括辅助去除后蚀刻残余物的螯合剂。
[0048] 之后，图9所示的方法继续到操作646,其中使流体在衬底表面上保持基本恒定的 滞留时间。为了保持该恒定的滞留时间，使晶片在近程头下移动的速度保持恒定。在一个 实施例中，不旋转晶片，而只是使其在近程头下面线性移动。应当认识到，在另一个实施例 中，近程头可以相对于晶片移动。也就是说，在近程头以恒定的速度在晶片表面之上移动的 过程中晶片保持固定。还可以通过在上面参考图8讨论的间隙的宽度控制滞留时间。
[0049] 通过上述实施例，通过利用化学活性优化滞留时间为在残余物和其上设置残余物 的层之间的选择性优化了清洗化学试剂。所述滞留时间使残余物去除速度最大化，并且使 对其上设置残余物的层（例如低电介质膜）的损伤降至最低。因而，如上所述，可以通过晶 片在近程头下移动的快慢或者近程头采用的弯月面的宽度来控制滞留时间。清洗化学试剂 至近程头的流速控制质量传递。在一个实施例中，滞留时间小于30秒，并且向近程头传递 的流速小于40毫升每分钟。应当认识到，可以采用任何适当的泵，例如注射泵，来向近程头 传递这样的流速。此外，可以基于清洗化学试剂的活性调整滞留时间。例如，这里描述的实 施例能够实现瞬间的滞留时间。这些实施例还可以在昂贵清洗化学试剂的低流速下操作， 由此降低成本，并且可能消除重复循环的必要。
[0050] 尽管已经就几个优选实施例对本发明进行了说明，但是应当认识到，本领域技术 人员在阅读了上述说明以及研究了附图之后，可以意识到对所述实施例的多种变型、添加、 置换及其等效。因此，本发明意在包括所有落在本发明的精神和范围内的此类变型、添加、 置换和等效。
【权利要求】
1. 一种单晶片清洗系统，包括： 多个不同的流体源； 在操作上连接至所述流体源的近程头，其中所述近程头包括多个工艺窗，所述多个工 艺窗中每个与所述多个不同的流体源之一流体连通； 衬底支撑件，其被配置为支撑设置于其上的衬底，所述衬底支撑件或所述近程头线性 移动以在所述近程头和所述衬底的相对表面之间形成来自对应流体源的流体的弯月面，所 述近程头和所述多个工艺窗沿衬底的直径延伸；以及 与所述衬底支撑件通信的控制器，所述控制器通过所述衬底支撑件或所述近程头的移 动限定所述流体的弯月面在所述衬底的表面上的滞留时间。
2. 根据权利要求1所述的系统，还包括： 用于将来自所述流体源之一的流体传递给所述工艺窗之一的泵。
3. 根据权利要求1所述的系统，其中所述近程头包括加热元件，所述加热元件被配置 为将所述流体的温度升高至处于大约20°C和大约80°C之间。
4. 根据权利要求2所述的系统，其中所述控制器通过操纵所述流体向所述近程头的工 艺窗的流速来调整所述流体的弯月面的质量传递特性。
5. 根据权利要求1所述的系统，其中所述滞留时间小于30秒。
6. 根据权利要求1所述的系统，其中以在大约0. 5毫米每秒和10毫米每秒之间的线速 度控制所述衬底支撑件或所述近程头的移动。
【文档编号】C23G1/00GK104091771SQ201410279936
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2006年2月8日 优先权日:2005年2月17日
【发明者】允锡民, J·M·柏依, M·威尔克逊, J·德赖瑞厄斯 申请人:兰姆研究有限公司