專利名稱：去除微粒的方法和設(shè)備的制作方法
去除機(jī):并立的方法和i殳備本申請(qǐng)要求2005年12月30日遞交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)No. 60/755, 377的優(yōu)先權(quán)。為了所有目的，這個(gè)專利申請(qǐng)的公開內(nèi)容通過引用結(jié)合在 這里。
相關(guān)申請(qǐng)的交叉參考本申請(qǐng)與以下申請(qǐng)有關(guān)美國(guó)專利申請(qǐng)No. 10/608,871,遞交于 2003年6月27日,主題為"Method and Apparatus for Removing Target Layer from Substrate Using Reactive Gases";美國(guó)專利申i貪No. 10/816,337,遞交 于2004年3月31日，主題為"Apparatuses and Methods for Cleaning Substrate";美國(guó)專利申請(qǐng)No.11/173，132,遞交于2005年6月30日，主題為 "System and Method for Producing Bubble Free Liquids for Nanometer Scale Semiconductor Processing";美國(guó)專利申i青No. 11/153,957，遞交于2005年6 月15日，主題為"Method和Apparatus for Cleaning Substrate Using Non-Newtonian Fluids";美國(guó)專利申請(qǐng)No.11/154,129，遞交于2005年6月15 日，主題為"Method and Apparatus for Transporting Substrate Using Non-Newtonian Fluid";美國(guó)專利申請(qǐng)No. 11/174,080,遞交于2005年6月30 日,主題為"Method for Removing Material from Semiconductor Wafer and Apparatus for Performing the Same"; 美國(guó)專利申^"No.10/746,114,遞交于 2003年12月23日，主題為"Method and Apparatus for Cleaning Semiconductor Wafers using Compressed and/or Pressurized Foams ， Bubbles, and/or Liquids";美國(guó)專利申請(qǐng)No.11/336，215,遞交于2006年1月20日，主題為 "Method and Apparatus for Removing Contamination from Substrate";美國(guó)專 利申請(qǐng)No.l 1/346,894,遞交于2006月2月3日，主題為"Method for Removing Contamination From Substrate and for Making Cleaning Solution "; 以及美國(guó)
專利申請(qǐng)No.l 1/347,154，遞交于2006年2月3日，主題為"Cleaning Compound and Method and System for Using the Cleaning Compound"。 為了所有目的, 這些相關(guān)申請(qǐng)每個(gè)的公開內(nèi)容通過引用結(jié)合在這里。
背景4支術(shù)存在減小產(chǎn)品中特征的關(guān)鍵尺寸的要求。隨著特征尺寸減小， 在這些特征處理過程中污染的影響增大，這些污染可能產(chǎn)生缺陷。示范性
的污染物是顆粒物質(zhì)，其包括多晶硅裂片、光刻膠微粒、金屬氧化物;徵粒、 金屬微粒、研磨液殘留、灰塵、污垢，以及各種基本分子，如碳、氫和/ 或氧。顆粒物質(zhì)經(jīng)常由弱共價(jià)鍵、靜電力、范德瓦耳斯力、氫鍵合、庫(kù)侖 力或偶極-偶極相互作用粘附在表面上，使得難以去除這些顆粒物質(zhì)。歷史上，通過化學(xué)和機(jī)械工藝的結(jié)合來去除顆粒物質(zhì)污染物。
這些工藝使用清潔工具和制劑，這可能在清潔工藝過程中引入額外的污染 物。另 一種清潔基片表面的技術(shù)通過將該表面暴露于高溫中以蒸
發(fā)其上存在的污染物而不使用化學(xué)制劑。通過排空該表面所處的室來將這 些蒸汽去除。該工藝需要的高溫將其應(yīng)用限制為之后的沉積工藝不能包括 在接近污染物蒸發(fā)溫度的溫度下結(jié)構(gòu)變化的材料。另 一種清潔」技術(shù)/>開在美國(guó)專利第6,881,687并且使用 一種激 光清潔與生產(chǎn)同步的系統(tǒng)。該系統(tǒng)加入激光清潔操作，該操作與缺陷檢查 操作協(xié)同工作，協(xié)作將關(guān)于剩下的缺陷的根源的信息反饋給更早的工藝階 段，用于修正該根源，而產(chǎn)量必然增加。在最簡(jiǎn)單的構(gòu)造中，激光清潔之 后剩下的微粒通過它們的類型、大小、形狀、密度、位置和化學(xué)成分來表 征以減少那些特定微粒存在的根源。這個(gè)信息用來提高后面處理的產(chǎn)品晶 片的產(chǎn)量，從而它們的產(chǎn)量高于該被表征的晶片。然而，需要提供更加有
效的清潔工藝，其避免在已經(jīng)經(jīng)過清潔處理的表面上出現(xiàn)殘留的顆粒物質(zhì) 污染物。所以，需要提供改進(jìn)的技術(shù)以清洗基片表面。

發(fā)明內(nèi)容
方法和系統(tǒng)，用于清潔基片特征的表面，該表面上具有顆粒物 質(zhì)，用其中夾帶有耦合元件的射流撞擊該表面。該方法包括用其中夾帶有 耦合元件的射流撞擊該表面；以及向該耦合元件傳遞足夠的動(dòng)量以在該液 體內(nèi)移動(dòng)并且向該顆粒物質(zhì)傳遞一定量的所述動(dòng)量，所述量為足以導(dǎo)致所 述顆粒物質(zhì)相對(duì)于所述基片移動(dòng)的量。本發(fā)明基于這樣一種信條，即其中
阻擋，該阻擋妨礙該耦合元件與該顆粒物質(zhì)污染物之間的相互作用。相信 這會(huì)降低該耦合元件的效能以從該基片表面去除該顆粒物質(zhì)污染物。如果 不能避免，本發(fā)明通過形成該液體的射流削弱該流體的阻擋效果。相信該 射流中該耦合元件的動(dòng)量連同該流體在該表面上的撞擊增加了該耦合元 件與該顆粒物質(zhì)污染物相互作用并將其去除的可能性。對(duì)于較低速率的流 體射流，該夾帶的耦合元件受到流體拖戔。這個(gè)拖曳力通過與該耦合元件 的相互作用直接傳遞到該顆粒物質(zhì)，其中產(chǎn)生足夠的力以去除該污染。因 此，本發(fā)明還可以流態(tài)運(yùn)行，其中粘性力占優(yōu)勢(shì)。本發(fā)明的這些和其他特 征將在下面連同附圖所謂本發(fā)明示例的具體描述中變得更加明顯。


通過下面連同附圖的具體描述可容易理解本發(fā)明，以及相似的 參考標(biāo)號(hào)標(biāo)示相似的結(jié)構(gòu)元件。圖1是示范性的基片清潔系統(tǒng)的筒化的側(cè)視圖，其中結(jié)合本發(fā)
明一個(gè)實(shí)施方式；
圖2是示范性的基片清潔系統(tǒng)的筒化俯視圖，其中結(jié)合本發(fā)明
的一個(gè)實(shí)施方式；圖3是示出依照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的所使用的以從基片表 面去除顆粒物質(zhì)污染物的液體的平面圖；圖4展示依照本發(fā)明的相對(duì)圖中污染物的懸浮的韌性區(qū)域的相 對(duì)4黃截面積；圖5是依照本發(fā)明的在圖4示出的所使用的液體的平面圖，展示 了為了促進(jìn)從晶片表面去除該顆粒物質(zhì)污染物而施加在顆粒物質(zhì)上的力；圖6是圖4和5所示液體的平面圖，展示由該液體呈現(xiàn)的對(duì)其中 夾帶的耦合原件的阻擋區(qū)域；圖7是示出依照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的圖1所示的LAS操作的 詳細(xì)一見圖；圖8是示出依照本發(fā)明第一備選實(shí)施方式的圖1所示的LAS操 作的詳細(xì)視圖；圖9是示出依照本發(fā)明第二備選實(shí)施方式的圖1所示的LAS操 作的詳細(xì)^L圖；圖10是示出依照本發(fā)明第三備選實(shí)施方式的圖1所示的LAS操 作的詳細(xì)-見圖；圖11是示出依照本發(fā)明第四備選實(shí)施方式的圖1所示的LAS搡 作的詳細(xì)-見圖12是示出依照本發(fā)明第五備選實(shí)施方式的圖1所示的LAS操 作的詳細(xì)視圖；以及圖13是示出依照本發(fā)明另一實(shí)施方式用來從基片表面去除顆 粒物質(zhì)污染物的流體的平面圖。
具體實(shí)施例方式在下面的描述中，闡述許多具體細(xì)節(jié)以提供對(duì)本發(fā)明的徹底理 解。然而，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員，顯然，本發(fā)明可不利用這些具體細(xì)節(jié)的 一些或者全部而實(shí)施。在有的情況下，公知的工藝步驟和/或結(jié)構(gòu)沒有說明， 以避免不必要的混淆本發(fā)明。參考圖1，用來清潔基片11的系統(tǒng)10設(shè)置在潔凈室，其壁和底 部分別以12和14表示。系統(tǒng)10包括外殼，相對(duì)的壁16和18,延伸在該相對(duì) 壁之間的底部20。系統(tǒng)10包括多個(gè)處理區(qū)域，示為22、 24和26,其位于托 盤28的多個(gè)部分，該托盤具有形成在其中的凹座。當(dāng)為了促進(jìn)清潔基片ll 而將其置于處理區(qū)域22、 24和26之一時(shí)，與每個(gè)處理區(qū)域22、 24和26相關(guān) 聯(lián)的是液體涂敷器(applicator)系統(tǒng)(LAS)以在基片ll上沉積化學(xué)制品。 具體地，LAS 32與處理區(qū)域22相關(guān)聯(lián)，LAS 34與處理區(qū)域34相關(guān)聯(lián)以及 LAS36與處理區(qū)域26相關(guān)聯(lián)。為了達(dá)到這個(gè)目的，化學(xué)制品容器(示為42、 44和46)有選4奪地i殳置為經(jīng)由管線47、 48、 49和50以及質(zhì)量流量控制器 MFC 52、 54和56與LAS32、 34和36的一個(gè)或者多個(gè)流體連通。由壁供給源58通過管線59向與其流體連通的容器42、 44和46 提供合適的化學(xué)制品。壁供給源58與合適的化學(xué)制品的存儲(chǔ)箱(未示)流 體連通，該存儲(chǔ)箱在該潔凈室以及壁12之外以有選擇地將化學(xué)制品放置在 通過閥門62、 64和66與容器42、 44和46流體連通的存儲(chǔ)箱(未示)中。盡 管僅示出容器42、 44和46，以及三個(gè)閥門62、 64和66,但是可包括許多額 外的容器和閥門以幫助控制用在由系統(tǒng)10執(zhí)行的工藝中的許多化學(xué)制品。
可達(dá)此目的的示范性化學(xué)制品包括異丙醇(IPA), 二氧化石友(C02 ),氮(N2 ), 乙二醇，去離子水(DIW),氨(NH3)，氟化氫(HF)，氬(Ar),氧(02), 過氧化氫(H202),氬(H2)，氬氯酸(HC1)，臭氧(03)，過氧化銨(NH4OH) 和/或其組合，例如， 一種這里稱作SC-I溶液(NH40H/H202/H20)的去泡 劑。盡管未示，系統(tǒng)10可以完全封閉形成室67。為了控制系統(tǒng)10中的壓力， 泵68可設(shè)置為與室67流體連通。參考圖1和2，基片可由托輥70支撐在處理區(qū)域22中。其他合適 的用于移動(dòng)晶片的技術(shù)還可包括夾持爪(holding prong)(未示)、載運(yùn)盤 (未示)、機(jī)器人和軌道。在這個(gè)例子中，將基片11移動(dòng)到處理區(qū)域24和 26是由機(jī)器人72和托架子系統(tǒng)完成的。托架子系統(tǒng)包括所連接的可移動(dòng)臺(tái) 74，以在一對(duì)分開的軌道76相對(duì)端之間往復(fù)運(yùn)動(dòng)并有選擇地將基片ll設(shè)置 在處理區(qū)域24和26中。為了達(dá)到這個(gè)目的，馬達(dá)78連"t妄到可移動(dòng)臺(tái)74以寸吏 用合適的機(jī)構(gòu)提供必需的移動(dòng)，該機(jī)構(gòu)例如螺紋傳動(dòng)裝置或直接驅(qū)動(dòng)傳動(dòng) 裝置等。機(jī)器人72包括一對(duì)操縱臂80以抬高基片11并且在輥托(roller carrier) 70和可移動(dòng)臺(tái)74之間移動(dòng)，并且安裝成在馬達(dá)80的驅(qū)動(dòng)下沿軌道 82在處理區(qū)域22和24之間往復(fù)運(yùn)動(dòng)。對(duì)著機(jī)器人72設(shè)置的可以是另外一個(gè) 機(jī)器人84，其具有與機(jī)器人72相同的設(shè)計(jì)。機(jī)器人84的作用是在退出處理 區(qū)域26時(shí)將基片11從可移動(dòng)臺(tái)74移除。各種子系統(tǒng)的運(yùn)行可由運(yùn)行計(jì)算機(jī) 可讀指令的處理器86來控制，這些指令存在于與處理器86數(shù)據(jù)通信的存儲(chǔ) 器88中。系統(tǒng)10還可連接到局域網(wǎng)、城域網(wǎng)和/或廣域網(wǎng)。具體地，處理器 86與LAS 32、 34和36， MFC 52、 54和56，馬達(dá)78、機(jī)器人80和84以及泵 68數(shù)據(jù)通信以控制其操作。參考圖3，可從LAS 32、 34和36出來的示范性液體包括具有多 個(gè)區(qū)域的懸浮液卯，這些區(qū)域具有不同的流動(dòng)特征，從而與這些區(qū)域的一 個(gè)有關(guān)的流動(dòng)特征不同于與其余區(qū)域相關(guān)的流動(dòng)特征。在當(dāng)前的例子中， 懸浮液90包括液體區(qū)域92和耦合元件94。液體區(qū)域92具有與其相關(guān)的第一 粘度。耦合元件94可包括剛性固體、韌性固體或具有流體特征的固體，即， 固體的粘度遠(yuǎn)大于與液體區(qū)域92有關(guān)的粘度。耦合元件94夾帶在整個(gè)液體 區(qū)域92,從而液體區(qū)域92起到傳輸耦合元件94的作用以有助于將耦合元件 94設(shè)在基片11的表面98上存在的顆粒物質(zhì)污染物96附近。耦合元件94由能夠通過傳遞來自懸浮液90的力而從表面98去 除污染物96的材料組成，即，移動(dòng)液體區(qū)域92到與耦合元件94關(guān)聯(lián)的污染 物96。因此，需要提供橫截面積足以從表面98去除污染物96的耦合元件94。 通常，該耦合元件94的橫截面積大于污染物96的橫截面積。這樣，促進(jìn)了 響應(yīng)作用在耦合元件94上的拖曳力巧的污染物96的移動(dòng)，需要理解拖曳力 ^包括摩擦力^和法向力，而該法向力包括動(dòng)量。拖曳力^是與液體區(qū) 域92和耦合元件94的物理屬性和相對(duì)速度有關(guān)的函數(shù)。在污染物96表面上的摩擦力g即拖曳力^的切向分量是該污 染物表面的剪切應(yīng)力乘以該污染物的表面積巧=54 。作用在該耦合元 件上的摩擦力巧是該耦合元件表面的剪切應(yīng)力乘以耦合元件的表面積 5 = ^4。與污染物96接觸的耦合元件94直接傳遞其摩擦力。因此，該污染 物受到的表面剪切應(yīng)力是該耦合元件94與污染物96表面積的比。具體地， 該污染物受到的表面剪切力S是
其中A是該耦合元件94的橫截面積，以及Ac是該污染物96的4黃截面 積。假設(shè)，例如，污染物96的有效直徑D小于大約0.1微米以及每個(gè)耦合元 件94的寬度W和長(zhǎng)度L為大約5微米到大于50微米。假設(shè)耦合元件94的厚度 t為大約l到大約5微米，該比率(或者壓力倍數(shù))的范圍在大約2500到大 約250000之間。當(dāng)該法向力包含在該拖曳力^計(jì)算中時(shí)，這個(gè)數(shù)值會(huì)增加。 為了^f更于討i侖，關(guān)于六面體討論圖4所示的耦合元件94。然而，應(yīng)當(dāng)理解
耦合元件基本上具有任意形狀，以及上面提及的長(zhǎng)度L、寬度W和厚度t 是懸浮液中耦合元件94的平均值。參考圖5，與耦合元件94關(guān)聯(lián)的傳遞到污染物96的力通過一種 或者多種不同的^4'J將耦合元件94耦合到污染物而實(shí)現(xiàn)。為了達(dá)到這個(gè)目 的，液體區(qū)域92在液體區(qū)域92內(nèi)的耦合元件94上施加向下的力^，從而將 耦合元件94帶到表面98上的污染物96附近或與之接觸。當(dāng)移動(dòng)耦合元件94 靠近或者接觸污染物96時(shí)，在耦合元件94和污染物96之間發(fā)生耦合。耦合 機(jī)制是形成耦合元件94和污染物96的材料及其屬性的函數(shù)。耦合元件94和 污染物96足以允許傳遞足夠量的力以克服污染物96和表面98之間的附著 力，以及耦合元件94和污染物96之間的任何斥力。因此，當(dāng)耦合元件94被 剪切力？從表面98移走時(shí)，耦合在那里的污染物96也被從表面98移走，即， 污染物96從表面98清除?！N這樣的耦合機(jī)制是耦合元件94和污染物96之間的機(jī)械接 觸。為了達(dá)到這個(gè)目的，耦合元件94的韌性可比污染物96更高或者更低。 在耦合元件94的韌性比污染物96高的實(shí)施方式中，傳遞在污染物96上的力 由于耦合元件94的變形而減小，這個(gè)變形是由與污染物96的撞擊而引起 的。結(jié)果，污染物96變成印壓在耦合元件94內(nèi)和/或巻入耦合元件94的網(wǎng)內(nèi)。 這會(huì)在耦合元件94和污染物96之間產(chǎn)生機(jī)械連接，固定它們之間的相對(duì)位 置。積4成應(yīng)力可乂人耦合元件94傳遞到污染物96，由此增加污染物96乂人表面 98掙脫的可能性。另外，也會(huì)出現(xiàn)化學(xué)耦合機(jī)制，如污染物96和耦合元件 94之間的粘結(jié)。在耦合元件94和污染物96足夠硬的情況下，會(huì)發(fā)生基本上是彈 性的碰撞，導(dǎo)致相當(dāng)多的能量從耦合元件94傳遞到污染物96,由此增加污 染物96乂人表面98脫離的可能性。然而，耦合元件94和污染物96之間粘結(jié)的
化學(xué)耦合機(jī)制會(huì)被減弱，這會(huì)減小通過該碰撞所獲得的可能性。另外，對(duì)于上面討論的機(jī)械和化學(xué)耦合機(jī)制，可能發(fā)生靜電耦 合。例如，要是耦合元件94和污染物96具有相反的表面電荷，它們將電吸 引(electrically attract )。有可能耦合元件94和污染物96之間的靜電引力足 以克服將污染物96與表面98連接的力。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到前面提到的一種或者多 種耦合機(jī)制可關(guān)于表面上的 一種或多種污染物96在任何給定的時(shí)間發(fā)生。
的耦合元件94而引起?；蛘?，該臨近的耦合元件94和該污染物96之間的靜 電排斥力可能足夠強(qiáng)而將該污染物96從該表面98逐出。懸浮液90的示范性實(shí)施方式包括液體區(qū)域92，其粘度大約l厘 泊(cP)到大約10000cP。此外，液體區(qū)域92可以是牛頓流體或非牛頓流 體。可用作液體區(qū)域92的示范性材料包括去離子水(DIW)，碳?xì)浠衔铮?碳氟化合物，礦物油或酒精等。此外，懸浮液卯可包括離子或非離子溶劑 和其他化學(xué)添加劑。例如，對(duì)該懸浮液90的化學(xué)添加劑可包括輔助溶劑、 pH調(diào)節(jié)劑、鰲合劑、極性溶劑、表面活性劑、氫氧化銨、過氧化氫、氫氟 酸、羥化四曱銨和流變調(diào)節(jié)劑(如聚合體、微粒和多肽)的任意組合。耦合元件94可具備實(shí)質(zhì)上表示任何子狀態(tài)的物理屬性，從而除 了上面闡述的這些屬性，當(dāng)設(shè)為緊密臨近或接觸表面98時(shí)，不粘附在表面 98。另外，由耦合元件94導(dǎo)致的對(duì)表面98的損傷應(yīng)當(dāng)最小，耦合元件94與 表面98之間的附著力也一樣應(yīng)當(dāng)最小。在一個(gè)實(shí)施方式中，該耦合元件94 的硬度小于該表面98的硬度。而且，當(dāng)設(shè)置為鄰近或者接觸表面98時(shí)，耦 合元件94避免粘附到表面98。各種實(shí)施方式中，耦合元件94可以為結(jié)晶體 或非結(jié)晶體。非結(jié)晶體的例子包括脂族酸、羧酸、石蠟、蠟、聚合物、聚
苯乙烯、多肽和其他粘彈性物質(zhì)。為了達(dá)到這個(gè)目的，懸浮液卯中的耦合 元件94的濃度應(yīng)當(dāng)超過在液體區(qū)域92中的溶解度限制。應(yīng)當(dāng)理解該脂族酸實(shí)際上代表任何由有機(jī)化合物形成的酸，其 中碳原子形成開放的鏈。脂肪酸是可用作懸浮液卯中耦合元件94的脂族 酸的一個(gè)例子。可用作固體成分109的脂肪酸的例子包括月桂酸、棕櫚酸、
石更脂酸、油酸、亞油酸、亞麻酸、花生四烯酸、順9-二十石友烯酸、酪酸、
丁酸、己酸、辛酸、豆蔻酸、十七酸、二十二(石友)烷酸、lignoseric 酸、9-十四烯酸、棕櫚油酸、神經(jīng)酸、十八》友四烯酸、二十石灰五烯酸、巴 西烯酸、鰷魚酸、二十四(烷)酸、蠟酸及其混合物。在一個(gè)實(shí)施方式中，耦合元件94可代表由多種不同碳鏈長(zhǎng)度 (從C-l到C-26)形成的脂肪酸的混合物。羧酸實(shí)質(zhì)上由任何包括一個(gè)或 多個(gè)羧基(、COOH)的有機(jī)酸形成。當(dāng)用作耦合元件94時(shí)，該羧酸可包括 多種不同碳鏈長(zhǎng)度(從C-l到C-lOO)的混合物。并且，這些羧酸可包括其 他功能基團(tuán)，比如，但不限于，曱基、乙烯基、炔，酰胺，伯胺，仲胺， 叔胺，偶氨基，腈，硝基，亞硝基，吡啶基，羧基，過氧基，醛，酮，伯 亞胺，仲亞胺，醚，酯，囟素，異氰酸酯，異疏氰酸鹽，苯基，苯曱基， 磷酸二酯，氫硫基，但是仍保持不溶于該懸浮液卯。—種形成具有由羧酸成分形成的區(qū)域的懸浮液卯的方法包括 使液體區(qū)域92呈現(xiàn)為凝膠體，其由濃度大約3%到大約5%,優(yōu)選為大約4% 到大約5%的羧酸固體與去離子水(DIW)形成。該濃度可加熱到75。C到 大約85。C之間，促進(jìn)這些固體進(jìn)入溶液，即，溶解。 一旦這些固體溶解， 就可以冷卻該清潔溶液。在該冷卻過程中，針狀或片狀的固體化合物將會(huì) 沉淀。以這種方式形成示范性的懸浮液90，在每秒0.1的剪切速率下粘度為 大約1000cP，當(dāng)剪切速率增加到每秒1000時(shí)，該粘度降低到大約10cP,即， 其為非牛頓流體。應(yīng)當(dāng)理解懸浮液可由一種或多種羧酸(或鹽)溶于水以 外的溶劑而形成，可采用極性或者非極性溶劑。懸浮液卯、耦合元件94的另一實(shí)施方式是由水解的化學(xué)制劑形 成，或者通過包括表面活性劑而形成。例如，在液體區(qū)域92中可包括^t 劑材料以促進(jìn)耦合元件94分散在整個(gè)懸浮液90中。為了達(dá)到這個(gè)目的，可 向懸浮液卯添加堿(base)以從羧酸或硬脂酸材料中夾帶耦合元件94，羧 酸或硬脂酸材料的數(shù)量少于化學(xué)計(jì)量。 一種示范性的堿是氫氧化銨，然而， 任何商業(yè)上可以得到的堿均可用于這里描述的實(shí)施方式。另外，形成耦合
元件94的材料的表面功能性會(huì)受到可溶于懸浮液卯的那部分的影響，如羧 化物，磷酸鹽，硫酸根基團(tuán)，多羥基基團(tuán)，環(huán)氧乙烷等。這樣，就有可能 將耦合元件94^t在整個(gè)懸浮液卯中，而避免它們不希望的聚集，即，形 成基本上均質(zhì)的懸浮液卯。這樣，避免了這種情況，即耦合元件94的聚集 變得不足以耦合和/或?qū)⑽廴疚?6從表面98去除。參考圖6和7，遇到了與潤(rùn)滑層的生成有關(guān)或者由潤(rùn)滑層產(chǎn)生的 問題，在液體區(qū)域92中示為102和104。在污染物96和一個(gè)或多個(gè)耦合元件 94之間的空隙106中存在潤(rùn)滑層102和104證明是有問題的。具體地，潤(rùn)滑 層102和104的粘滯阻力會(huì)阻止耦合元件94和污染物96之間由于，尤其是， 耦合元件94的動(dòng)量傳播而發(fā)生機(jī)械耦合。 一種避免由潤(rùn)滑層102和104導(dǎo)致 的缺陷的方法是在液體區(qū)域92產(chǎn)生紊流，即減弱潤(rùn)滑層102和104中可能存 在的層流的影響。為了達(dá)到這個(gè)目的，LAS 32引導(dǎo)懸浮液90的射流108以 足夠的速度將足夠動(dòng)量傳遞到耦合元件94以允許該耦合元件傳播穿過液 體區(qū)域92并且撞擊污染物。傳遞到這些區(qū)域上的動(dòng)量應(yīng)當(dāng)足以克服潤(rùn)滑層 102和104的粘滯阻力并且傳遞足夠的拖曳力^以從表面98去除污染物，如 上面討i侖的。具體地，液體區(qū)域92和耦合元件94之間質(zhì)量和密度的不同， 與由LAS 32傳遞到懸浮液90的速度共同導(dǎo)致耦合元件94繼續(xù)向表面98傳 播，其速率大于當(dāng)懸浮液與基片98撞擊時(shí)或者之后液體區(qū)域92的速率。結(jié) 果，相信與潤(rùn)滑層102和104有關(guān)的該粘滯阻力被耦合元件94克服允許耦合 元件與污染物94耦合，或者潤(rùn)滑層102和104的粘滯阻力被生成的紊流減 小，該紊流是由耦合元件94經(jīng)過液體區(qū)域92的移動(dòng)所產(chǎn)生的。如所示，射 流108包括多個(gè)流， 一般示為110-114，其每個(gè)以相對(duì)表面98法向萬不同的 角度cp同時(shí)到達(dá)表面98。如所示，該角度cp通常是鈍角。參考圖8，在另一個(gè)實(shí)施方式中，LAS 32可實(shí)現(xiàn)為提供這樣的 射流208,其中多個(gè)流(示為210和211)基本上平行地撞擊表面，即，以 共同的角度(p撞擊表面98。具體地，沿著路徑212引導(dǎo)流210和211，從而該 ^各徑平^于于流210和211 。
參考圖9，有可能使射流208先后以多個(gè)不同角度撞擊表面98。 為了達(dá)到這個(gè)目的，基片11安裝在與馬達(dá)222連接的底座220上，它們幫助 改變相對(duì)于射流208的路徑212的法向的角度。或者，LAS 332的噴嘴323 可連接到馬達(dá)322以幫助以不同的角度(p撞擊射流208，如圖IO所示的用虛 線表示的噴嘴324所示范的。參考圖7， 8， 9， lO和ll，在一個(gè)實(shí)施方式中射流108或射流208 的任意一個(gè)撞擊在表面98的局部點(diǎn)340。為了確?；旧先康谋砻?8暴 露于點(diǎn)340或線(未示)，須保證基片11和LAS 32和噴嘴423之間的相對(duì)運(yùn) 動(dòng)。為了達(dá)到這個(gè)目的，基片ll可在方向342轉(zhuǎn)動(dòng)和/或沿著兩個(gè)橫向延伸 的方向344和346平移。備選地，或者另外，噴嘴423可沿由箭頭348標(biāo)示的 方向移動(dòng)，以及沿才黃向延伸的由一個(gè)或多個(gè)箭頭350和352標(biāo)示的方向平 移。盡管沿由342、 344、 346和/或352表示的方向發(fā)生移動(dòng)，但是角度cp可 以變化，從而射流108或射流208的任意一個(gè)可相對(duì)于法向N不同的角度掃 過表面98?；蛘?，角度(p可以在沿由一個(gè)或多個(gè)箭頭342， 344, 346和/或 352標(biāo)示的方向發(fā)生移動(dòng)后改變。這樣，點(diǎn)340或線(未示)可以沿著任何 需要的路徑(例如平行條紋、蛇形條紋等)掃過整個(gè)表面98區(qū)域(或者其 任何亞部分)。具體地，射流108或208的任意一個(gè)可以不同的角度tp撞擊表 面98同時(shí)表面11和射流108或射流208之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)沿著相對(duì)該射流108 或射流208橫向延伸的平面(即表面98位于其中的平面)發(fā)生。參考7， 8， 9, 10和圖12，示出一個(gè)實(shí)施方式，其中射流108或 射流208任意一個(gè)以縱貫基片11直徑D延伸的線354撞擊表面98。通過產(chǎn)生 沿箭頭356標(biāo)示方向的噴嘴323和基片11的相對(duì)運(yùn)動(dòng)而在表面區(qū)域上移動(dòng) 線。這個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)可通過移動(dòng)基片ll、噴嘴423或兩者來實(shí)現(xiàn)。應(yīng)當(dāng)理解
發(fā)生改變。為了達(dá)到這個(gè)目的，噴嘴423適于隨著沿箭頭356標(biāo)示的方向發(fā) 生基片11和噴嘴423的相對(duì)運(yùn)動(dòng)而動(dòng)態(tài)變化。這樣，可提供寬度基本上與 基片11寬度相當(dāng)?shù)木€354?；蛘?，如果不能更寬，該線354的寬度可建立為 至少與基片ll最寬的區(qū)域一樣寬。隨著移動(dòng)沿箭頭356標(biāo)示的方向發(fā)生， 角度cp可以變化，從而射流108或射流208任意一個(gè)可以相對(duì)法向V不同的 角度掃描。或者，可在沿一個(gè)或多個(gè)箭頭342, 344, 346和/或352標(biāo)示的方 向發(fā)生移動(dòng)后改變角度cp。這樣，點(diǎn)340或線(未示)可以不同角度cp沿著 任何需要的路徑(例如平行條紋、蛇形條紋等)掃過整個(gè)表面98區(qū)域(或 者其任何亞部分)。具體地，射流108或208任意一個(gè)可以不同的角度cp撞擊 表面98，同時(shí)表面11和射流108或射流208之間的相對(duì)移動(dòng)沿著相對(duì)該射流 108或射流208橫向延伸的平面(即，表面98位于其中的平面)發(fā)生。參考圖13，在另一個(gè)備選實(shí)施方式中，懸浮液l卯可包括額外 的成分，稱為不混溶成分lll，其夾帶在液體區(qū)域192。不混溶成分可包括 氣相、液相、固相材料或其組合。在當(dāng)前的例子中，不混溶成分lll是完 全由多個(gè)隔開的分?jǐn)溤谡麄€(gè)懸浮液190的液體區(qū)域192的氣泡的區(qū)域。該不 混溶成分包括懸浮液1卯容積的5%到99.9%。或者，不混溶成分可包括懸 浮液卯重量的50°/。到95%。示范性的氣相不混溶成分lll可由下面的氣體形 成氮?dú)釴 氬氣Ar，氧氣02,臭氧03,過氧化物&02，空氣，氬氣H2, 氨氣NH3，氫氟酸HF。液相不混溶成分lll可包括j氐分子量烷烴，如戊烷、己烷、正 庚烷、辛烷、壬烷、癸烷或礦物油?；蛘撸合嗖换烊艹煞謑ll可包括油
溶表面調(diào)節(jié)劑。參考圖3和13，關(guān)于去除污染物96,懸浮液l卯的作用基本上類 似于懸浮液卯，而耦合元件94基本上類似于耦合元件94,以及液體區(qū)域192 基本上類似于液體區(qū)域92。在懸浮液190中，然而，相信不混溶成分lll有 助于將耦合元件194設(shè)置為接觸或者十分貼近污染物96。為了達(dá)到這個(gè)目 的，緊密鄰近或者接觸污染物96的一個(gè)或者多個(gè)區(qū)域設(shè)置在污染物96和一 個(gè)或多個(gè)不混溶成分lll之間。由于具有與之相關(guān)的表面張力，不混溶成 分111是耦合元件194經(jīng)受響應(yīng)液體區(qū)域192中的力而作用在耦合元件194 上的力(F)。這個(gè)力(F)向表面98并因此向污染物96移動(dòng)耦合元件194。
耦合元件194和污染物96的耦合可以上面討-論的關(guān)于耦合元件94和污染物 96的任何方式發(fā)生。不混溶成分111在設(shè)置在基片ll上之前可夾帶在懸浮液l卯中。 或者，不混溶成分111可隨著懸浮液設(shè)在表面98上原位夾帶在懸浮液190 中，和/或可通過懸浮液l卯與表面98的撞擊生成，由此夾帶存在于周邊環(huán) 境的氣體，如空氣，例如，生成泡沫。在一個(gè)例子中，當(dāng)懸浮液l卯經(jīng)受 相對(duì)于懸浮液l卯壓力低的環(huán)境壓力時(shí)，不混溶成分lll可由溶解在液體區(qū) 域192內(nèi)的由該溶液出來的氣體生成。這個(gè)工藝的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是不混溶成分 111的主要部分將在耦合元件194附近形成，由于耦合元件194在重力下向 表面98移動(dòng)固定。這增加了耦合元件194與污染物96結(jié)合的可能性。與二元狀態(tài)的懸浮液90—樣，三元狀態(tài)的懸浮液190可包括額 外的成〗分以^修改和改進(jìn)耦合元件194和污染物之間的耦合才幾制。例如，可 改變?cè)撘后w媒介的pH以抵消該固體成分和污染物的 一 個(gè)或兩個(gè)的表面電 荷，從而減小或放大靜電排斥。另外，該懸浮液190的溫度循環(huán)可用來控 制或改變其屬性。例如，耦合元件94可由這樣的材料形成，其韌性可正比 或者反比于溫度而變化。用這種方式， 一旦耦合元件94與污染物的形狀相 一致，可改變?cè)搼腋∫旱臏囟纫越档推漤g性。另外，該懸浮液190的溶解 度，并由此該耦合元件94的濃度可正比或者反比溫度而變化?！N示范性的懸浮液190通過將加熱到超過70攝氏度的硬脂酸 固體與加熱到超過70攝氏度的DIW結(jié)合來制造。與該DIW結(jié)合的硬脂酸固 體的量大約為0.1%到10%重量分。這個(gè)組合足以將該硬脂酸成份在該DIW 中分"R/乳化。將該組合物的pH水平調(diào)節(jié)到9以上以中和該硬脂酸成份。這 通過添加石威如氪氧化4妄(NH4OH)以提供0.25°/。到10%重量分的濃度來實(shí) 現(xiàn)。這樣，形成酸基混合物，將其攪拌20分鐘以確保該混合物的同質(zhì)性。 該酸基混合物允許到達(dá)環(huán)境溫度并且沉淀以形成耦合元件194。希望在沉 淀到達(dá)10到5000微米范圍的過程中形成耦合元件194。如果需要，當(dāng)攪拌 酸基混合物時(shí)，不混溶成分lll可由該酸基混合物中夾帶的空氣形成。在另 一個(gè)實(shí)施方式中，懸浮液190可由磨成大'J、在0.5到500(M效 米范圍的微粒的粒狀硬脂酸固體形成。該磨碎的硬脂酸粒狀添加到DIW， 同時(shí)攪動(dòng)它以形成酸-DIW混合物?？赏ㄟ^任何已知的方式攪動(dòng)該DIW, 如搖動(dòng)、攪拌、旋轉(zhuǎn)等。該硬脂酸形成該酸-DIW混合物重量的大約0.1。/。 到10%。通過添加堿使得該酸-DIW混合物的pH水平接近9，從而實(shí)現(xiàn)該硬 脂酸的解離。示范性的堿包括氫氧化銨(NH4OH)，所含濃度為重量分0.5% 到10%。這使得該硬脂酸成份離子化，形成固化的硬脂酸微粒。通常，該 NH40H添加到該酸-DIW混合物，同時(shí)攪動(dòng)該混合物以將固化的硬脂酸微 粒分散于整個(gè)酸-DIW混合物中。這些固化的硬脂酸微粒的尺寸分布在0.5 到5,00(^效米的范圍內(nèi)。在又一個(gè)實(shí)施方式中，懸浮液190由硬脂-棕櫚酸混合物溶解在 異丙醇(IPA)中同時(shí)攪動(dòng)IPA形成，如上面討論的。這提供溶解的脂肪酸 的濃度呈現(xiàn)的濃度范圍為2%到20%重量分。加熱該IPA同時(shí)避免其沸騰， 和/或添加有機(jī)溶劑(如丙酮、苯或其組合)可提高該脂肪酸的溶解度。在 分解之后在該濃度中殘留的任何固體可通過過濾或離心分離技術(shù)去除，產(chǎn) 生沒有固體的溶液。該沒有固體的溶液可與對(duì)于該脂肪酸是非溶劑的液體 (如水)混合，以沉淀脂肪酸固體。該沉淀脂肪酸變成懸浮在溶液中，其 尺寸分布在0.5和5000微米的范圍內(nèi)。離子化該硬脂酸成分，如上面討論的。盡管本發(fā)明依照多個(gè)實(shí)施方式描述，但是可以理解，本領(lǐng)域的 技術(shù)人員在閱讀之前的說明書以及研究了附圖之后將會(huì)實(shí)現(xiàn)各種改變、增 加、置換及其等同方式。所以，其意圖是下面所附的權(quán)利要求解釋為包括 所有這樣的落入本發(fā)明主旨和范圍內(nèi)的改變、增加、置換和等同物。在這 些權(quán)利要求里，除非在這些權(quán)利要求中明確的聲明，元件和/或步驟并不意 味著任何特定的操作順序。
權(quán)利要求
1.一種用于清潔基片表面的方法，該表面上具有顆粒物質(zhì)，所述方法包括使用其中夾帶有耦合元件的液體撞擊所述表面；以及向所述耦合元件傳遞足夠的拖曳以使其在所述液體內(nèi)移動(dòng)，并且向所述顆粒物質(zhì)傳遞一定量的所述拖曳，所述量是足以使所述顆粒物質(zhì)相對(duì)于所述基片移動(dòng)的量。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中傳遞進(jìn)一步包括向所述耦合元件 和所述液體提供相對(duì)動(dòng)量以促進(jìn)所述耦合元件接觸所述顆粒物質(zhì)并 且導(dǎo)致所述顆粒物質(zhì)相對(duì)于所述基片移動(dòng)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中傳遞進(jìn)一步包括使所述液體的射 :流掃過所述表面。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中傳遞進(jìn)一步包括掃描射流以使所 述液體以相對(duì)所迷表面法向不同的角度撞擊所述表面。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中傳遞進(jìn)一步包括沿第一方向掃描 射流以使所述液體以相對(duì)所述表面法向不同的角度撞擊所述表面， 同時(shí)在所述射流和所述表面之間產(chǎn)生沿相對(duì)所述射流橫向延伸的平 面的相，于S動(dòng)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中撞擊進(jìn)一步包括沿路徑引導(dǎo)射流 以4吏所述液體撞擊所述表面，同時(shí)在所述^各徑和相對(duì)所述表面的法 向之間產(chǎn)生不同的角度，所述法向位于從所述表面正交延伸的平面 內(nèi)，所述路徑設(shè)置為相對(duì)所述平面處于不同的角度。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括在所述表面上產(chǎn)生所述液 體的泡沫。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中撞擊進(jìn)一步包括引導(dǎo)所述流體的 射流到所述表面，并且進(jìn)一步包括終止所述射流并且在所迷表面上 由所述液體產(chǎn)生泡沫。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中撞擊進(jìn)一步包括將所述流體的射 流引導(dǎo)至所述表面上和進(jìn)一步包括終止所述射流以及在所述表面上 生成所述液體的泡沫并將所述泡沫暴露于所述流體以從該表面去除 該泡沫和暴露所述流體于真空以去除該流體量。
10. —種用于清潔基片表面的方法，該表面之上具有顆粒物質(zhì)，所述方 法包括沿第一方向掃描液體的射流，該液體具有夾帶在其中的耦合元 件，以相對(duì)所述表面法向不同的角度撞擊所述表面，同時(shí)在所述射 流和所述表面之間產(chǎn)生沿相對(duì)所述法向橫向延伸的平面的相對(duì)移動(dòng) 以將足夠的拖曳傳遞到所述耦合元件從而在所述液體內(nèi)移動(dòng)，和將 一定量的所述拖曳傳遞到所述顆粒物質(zhì)，所述量是足以使所述顆粒 物質(zhì)相對(duì)于所述基片移動(dòng)的量。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述法向位于與所述表面正交延 伸的平面內(nèi)，以及掃描進(jìn)一步包括以相對(duì)所述平面不同的角度引導(dǎo) 設(shè)置所述路徑。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，進(jìn)一步包括在所述表面上生成所述液 體的泡沫。
13. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，進(jìn)一步包括終止所述射流以及在所述 表面上生成所述液體的泡沫。
14. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的方法，進(jìn)一步包括終止所述射流，和在所述 表面上生成所述液體的泡沫，和將所述泡沫暴露于流體以從該表面 去除該泡沫，和將所述流體暴露于真空以去除該流體量。
15. —種系統(tǒng)，其具有處理區(qū)域，用于從基片表面清除顆粒物質(zhì)，所述 系統(tǒng)包括流體傳遞子系統(tǒng)；托架，以支撐所述基片；噴射子系統(tǒng)；處理器，與所述流體傳遞子系統(tǒng)、所述托架子系統(tǒng)和所述噴射 子系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信；以及存儲(chǔ)器，與所述處理器數(shù)據(jù)通信，所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)通過所述處 理器運(yùn)行的計(jì)算機(jī)可讀指令，所述計(jì)算機(jī)可讀指令包括代碼以控制 所述流體傳遞子系統(tǒng)和所述噴射子系統(tǒng)以撞擊所述表面，液體的射 流含有夾帶在其中的耦合元件并具有足夠的拖曳以使所述耦合元件 在所述液體內(nèi)移動(dòng)，以及傳遞一定量所述拖曳到所述顆粒物質(zhì)以使 所述顆粒物質(zhì)相對(duì)所述基片移動(dòng)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括泵系統(tǒng)和其中所述計(jì)算機(jī) 可讀指令進(jìn)一步包括代碼，以控制所述噴射子系統(tǒng)的運(yùn)行以縱貫所 述表面掃描所述液體的所述射流。
17. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中所述計(jì)算機(jī)可讀指令進(jìn)一步包括 代碼以控制所述噴射子系統(tǒng)的運(yùn)行以掃描所述射流從而以相對(duì)所述 表面法向不同的角度撞擊所述表面。
18. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中所述計(jì)算機(jī)可讀指令進(jìn)一步包括 代碼以控制所述噴射子系統(tǒng)和所述托架子系統(tǒng)的運(yùn)行以沿第 一方向 掃描所述射流/人而以相對(duì)所述表面法向不同的角度撞擊所述表面，同時(shí)產(chǎn)生所述射流和所述表面之間的沿相對(duì)所述射流橫向延伸的平 面的相對(duì)移動(dòng)。
19. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中所述計(jì)算機(jī)可讀指令進(jìn)一步包括 代碼以控制所述噴射子系統(tǒng)的運(yùn)行以沿第 一方向掃描所述射流從而 以相對(duì)所述表面法向不同的角度撞擊所述表面，同時(shí)產(chǎn)生所述射流 和所述表面之間的沿相對(duì)所述射流橫向延伸的平面的相對(duì)移動(dòng)。
20. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中所述計(jì)算機(jī)可讀指令進(jìn)一步包括 代碼以控制所述噴射子系統(tǒng)的運(yùn)行，從而引導(dǎo)所述射流沿著路徑而 撞擊所述表面，同時(shí)產(chǎn)生所述路徑和所述表面法向之間不同的角度， 所述法向位于與所述表面正交延伸的平面，用來控制的代碼進(jìn)一步 包括指令，使得所述噴射子系統(tǒng)變化所述路徑和所述平面之間的角 度。
全文摘要
方法和系統(tǒng)，用于清潔基片特征的表面，該表面上具有顆粒物質(zhì)，具有夾帶在其中的耦合元件的射流撞擊該表面。將足夠的拖曳力傳遞到該耦合元件以使其關(guān)于該液體移動(dòng)并且導(dǎo)致該顆粒物質(zhì)相對(duì)于該基片移動(dòng)。
文檔編號(hào)B08B3/00GK101351281SQ200680049954
公開日2009年1月21日 申請(qǐng)日期2006年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月30日
發(fā)明者卡特里娜·米哈利欽科, 埃里克·M·弗里爾, 弗里茨·C·雷德克, 米哈伊爾·科羅利克, 約翰·M·德拉里奧斯, 邁克爾·拉夫金 申請(qǐng)人:朗姆研究公司