專利名稱：清潔表面的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及清潔盤狀物體的表面的方法。
這種盤狀物體可為碟狀物體諸如半導(dǎo)體晶片、緊湊光盤以及多邊 形物體諸如平板顯示器。這種清潔方法一般用于從半導(dǎo)體晶片的結(jié)構(gòu)
化表面上除去顆粒。
迄今，從表面除去顆粒的未解決的困境如下。顆粒一般粘附至表面 且僅能通過機械能量除去。被引入到表面的機械能量越高，除去的效 率越好。但是負(fù)面作用是用于顆粒除去過程的機械能量越高，施加至 表面的壓力越大，從另一方面講，該表面是不應(yīng)該受到影響的。因此 認(rèn)為若不接受對于表面的更多損害，那么就給定的除去技術(shù)而言，顆 粒除去效率是不能改進的。
然而對半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)而言，損害是不可接受的。因此用于顆粒除去 的機械震動是現(xiàn)存的問題，當(dāng)結(jié)構(gòu)變得更小時，這個問題更加嚴(yán)重。
因此本發(fā)明的目的是提供一種清潔方法，其能夠有效地除去顆粒 而不會顯著地?fù)p害盤狀物體(尤其是結(jié)構(gòu)化的半導(dǎo)體晶片)的表面。
本發(fā)明通過提供清潔盤狀物體的表面的方法而滿足所述目的，所
述方法包括以下步驟以自由流動清潔處理所述表面，其中將液體經(jīng) 由分配噴頭以連續(xù)液體流分配到所述表面上；以噴灑清潔處理所述表 面，其中將液體經(jīng)由分配噴頭以液滴的形式導(dǎo)向所述表面；其中所述 表面在所述自由流動清潔步驟之前用噴灑清潔步驟處理和在所述自由 流動清潔步驟之后用噴灑清潔步驟處理。
噴灑的液滴的平均直徑(D3。)在0. OOl毫米和O. l毫米(l - IOO微米) 之間。本申請的平均直徑(D3。)基于體積分布且如下計算D3。- (ED N7 1:仏"(1/3)。
在一個實施方案中，自由流動清潔步驟之后接著噴灑清潔步驟的 順序至少執(zhí)4于兩次。200
有利地，自由流動清潔步驟之后接著噴灑清潔步驟的順序至少執(zhí) 行三次。
在另一個實施方案中，所述自由流動清潔步驟和/或所述噴灑清潔
步驟B中的至少一種使用堿性清潔液體，所述堿性清潔液體包含選自由 臭氧、過氧化氫和臭氧與過氧化氫的混合物組成的集合的氧化劑。
優(yōu)選地，所述清潔液體包含氨。有用的清潔液體例如是包括過氧 化氫與氨的水含量為80至99. 8wt。/。的水溶液。
在另 一 實施方案中，至少 一個所述噴灑清潔步驟使用選自包括水、 有機溶劑堿性組合物和酸性組合物的集合的清潔液體。
當(dāng)所迷自由流動清潔步驟和所述噴灑清潔步驟在時間上重合不多 于5秒時，有助于在清潔期間保持表面濕潤但限制飛濺。
如果盤狀物體在至少 一 個清潔步驟期間旋轉(zhuǎn)，則會均勻地跨過晶 片進行清潔?；蛘咚鰢婎^(噴灑噴頭和/或自由流動噴頭)可以橫向 掃過晶片而使盤狀物體保持不動。
有利地，所述噴灑清潔步驟使用選自無空氣噴灑噴頭、具有內(nèi)部 混合的兩相噴頭或具有外部混合的兩相噴頭的噴灑噴頭。
優(yōu)選地，所述噴灑清潔步驟使用具有外部混合的兩相噴頭。
在一個實施方案中，所述噴灑噴頭的噴口位于離盤狀物體的表面 距離d處，d為O. 1厘米至10厘米，優(yōu)選O. 3厘米至5厘米。
在另一個實施方案中，至少兩個所述噴灑清潔步驟各自運行各自 的噴灑清潔步驟5秒至45秒的時間段；優(yōu)選8秒至30秒。
在另一個實施方案中，至少兩個所述自由流動清潔步驟各自運行 各自的流動清潔步驟5秒至45秒的時間段；優(yōu)選8秒至30秒。
優(yōu)選地，所述噴灑噴頭橫向掃過所述盤狀物體；例如，同時該盤 狀物體正在旋轉(zhuǎn)。
可以控制橫向移動參數(shù)(如速度、寬度及寬度方向上的速度偏差) 以使得該噴頭掃過該盤狀物體，以使得盤狀物體表面的每個點都處理 相同的時間段。
有利地，盤狀物體在噴灑清潔期間旋轉(zhuǎn)，且噴灑噴頭從旋轉(zhuǎn)中心
5朝向盤狀物體的邊緣徑向地移過表面。
閱讀優(yōu)選的實施方案的描述后，本發(fā)明的方法的進一步細(xì)節(jié)將變 得顯而易見。
將結(jié)構(gòu)化的300 mm的半導(dǎo)體晶片放在旋轉(zhuǎn)處理器的旋轉(zhuǎn)卡盤上。 或者，在清潔過程前，可先蝕刻或剝除所述晶片上的一層(例如用濃硫 酸與過氧化氫的混合物)。
第一步驟(預(yù)漂洗步驟R):漂洗液體(去離子水)以5 1/min的流量 供應(yīng)至晶片中心上，同時晶片以300rpm的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。
第二步驟(自由流動步驟A):將稀釋的SCl(O. 7體積％- 32%的過氧 化氫；28. 4體積％-35°/。的氨水；70. 9體積°/。的水)在40。C下以10 1/min 的流量噴散到晶片上，同時晶片以600 rpm的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。
第三步驟(噴灑步驟B):將以氮氣為載氣(連續(xù)相(cp)-氮氣；分散 相(dp)-去離子水)的去離子水噴灑物在25。C下以1000rpni的轉(zhuǎn)速噴灑 到晶片上。氮氣流速為90 sl/min (sl =標(biāo)準(zhǔn)升，1013 hPa， 25T下)； 去離子水流量為70 ral/min。在噴灑期間，噴灑噴頭緩'(t地以10 mm/s (0. 01 m/s)的速度從中心至邊緣掃過晶片。
第四步驟(最終漂洗步驟R):漂洗液體(去離子水)以5 1/min的流 量供應(yīng)至晶片中心上，同時晶片以300 rpm的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。
第五步驟(干燥步驟D):用具有2體積y。的2-丙醇的氮氣除去漂洗 液體(去離子水)，同時供應(yīng)水至晶片上，以使得液體-氣體邊界層從中 心掃至邊緣，以使得在除去液體后，晶片保持完美的千燥。
這個過程可簡化為順序為R-A-B-R-D (現(xiàn)有技術(shù))的工藝步驟順 序，其中步驟A耗時60秒和步驟B耗時45秒。
根據(jù)本發(fā)明(實施例l)，第二及第三工藝步驟重復(fù)一次，導(dǎo)致順 序R-A-B-A-B-R-D，其中每個步驟A耗時30秒和每個步驟B耗時22. 5秒。
令人驚訝地，顆粒除去效率可大幅增加(增加了多于20%)而沒有改 變每個步驟的工藝參數(shù)也沒有增加整個工藝的時間。
每個工藝步驟可以與前面的步驟重合，這有助于在清潔期間保持 表面濕潤直到表面最終被千燥。這種重合可以在0， 5秒至5秒的范圍內(nèi)。
6或者(實施例2)，第二及第三工藝步驟重復(fù)兩次，導(dǎo)致順序 R-A-B-A-B-A-B-R-D,其中每個步驟A耗時20秒和每個步驟B耗時15秒。 整個工藝的時間再次地沒有增加。這個工藝順序?qū)е骂w粒除去效率進 一步增加，盡管不那么顯著。
表l顯示本發(fā)明方法的兩個實施例(l及2)以及一個對比例(0 =現(xiàn) 有技術(shù))。
表l:
實施例第一流體(A) (連續(xù)液體流 A)第二流體(B) (噴灑步驟B) 連續(xù)相(cp) 分散相(dp)順序
0 (現(xiàn)有技術(shù))SC1-60秒cp:氮氣； dp:去離子水 -45秒R-A-B-R-D
1SC1-30秒cp:氮氣； dp:去離子水 -22. 5秒R-A-B-A-B-R-D
2SC1-2 0秒cp:氮氣； dp:去離子水 -15秒R-A-B-A-B-A-B-R-D
潔效率。
表2:
實施例重復(fù)A-B整個清潔時間顆粒除去效率
0 (現(xiàn)有技術(shù))lx (未重復(fù))105秒64. 2
12 x105秒77. 7
23 x105秒78
本發(fā)明的其它實施方案簡述于下。所用的簡寫如下所述
A:自由流動清潔步驟，其中將液體以連續(xù)自由流動的方式傾倒在
表面上；
B:噴灑清潔步驟，其中用噴灑噴頭將液體分配到表面上；
R:漂洗步驟，其中DI (去離子水)以自由流動方式供應(yīng)(氣體例如
7C02可溶在DI水中)；
D:干燥步驟，其從表面除去液體；
R-B-A-B-R-D:此為根據(jù)本發(fā)明的基本過程，其中核心順序B-A-B 之前有預(yù)漂洗之后有漂洗和干燥順序。
R-B-A1-A2-B-R-D:此實施例將指出，在至少兩個噴灑清潔步驟之 間，可以進行兩個或更多個自由流動清潔步驟；例如用兩種不同的清 潔液體。
R-B-A-B-A-R-D:在預(yù)漂洗步驟之后，此順序可起始噴灑清潔步驟。 B-A-B-A-R-D:此順序可起始于噴灑清潔步驟而無預(yù)漂洗。 B-A-B-R-D:此順序可起始于噴灑清潔步驟而無預(yù)漂洗而且也無最 終的自由流動清潔步驟。
B-A-B-D:采用此清潔順序，最后(第二)噴灑步驟B (介于A及D之
間)同時作為漂洗步驟。因此，優(yōu)選使用蒸發(fā)而不會留下任何殘余物的 液體。
A-B+B-A-R-D
對于步驟A,使用SC1 (過氧化氫與氨的水性溶液)?；蛘?，可以使 用膽堿(或其它季胺)的水溶液。
權(quán)利要求
1.一種清潔盤狀物體的表面的方法，包括以下步驟-以自由流動清潔處理所述表面，其中將液體經(jīng)由分配噴頭以連續(xù)液體流分配到所述表面上，-以噴灑清潔處理所述表面，其中將液體經(jīng)由噴灑噴頭以液滴的形式導(dǎo)向所述表面，其中所述表面在所述自由流動清潔步驟之前用噴灑清潔步驟處理，且在所述自由流動清潔步驟之后用噴灑清潔步驟處理。
2. 權(quán)利要求l的方法，其中將自由流動清潔步驟之后接著噴灑清 潔步驟的順序至少執(zhí)行兩次。
3. 權(quán)利要求l的方法，其中所述自由流動清潔步驟和/或所述噴灑 清潔步驟中的至少 一種使用堿性清潔液體。
4. 權(quán)利要求3的方法，其中所述堿性清潔液體包含選自由臭氧、 過氧化氫和臭氧與過氧化氫的混合物組成的集合的氧化劑。
5. 權(quán)利要求4的方法，其中所述清潔液體包含氨。
6. 權(quán)利要求l的方法，其中所述至少一個噴灑清潔步驟使用選自 包括水、有機溶劑堿性組合物和酸性組合物的集合的清潔液體。
7. 權(quán)利要求l的方法，其中所述自由流動清潔步驟和所述噴灑清 潔步驟在時間上重合不多于5秒。
8. 權(quán)利要求l的方法，其中所述盤狀物體在至少一個清潔步驟期 間被旋轉(zhuǎn)。
9. 權(quán)利要求l的方法，其中所述噴灑清潔步驟使用選自無空氣噴 灑噴頭、具有內(nèi)部混合的兩相噴頭或具有外部混合的相噴頭的噴灑噴 頭。
10. 權(quán)利要求9的方法，其中所述噴灑清潔步驟使用具有外部混合 的兩相噴頭。
11. 權(quán)利要求9的方法，其中所述噴灑噴頭的噴口位于離盤狀物體 的表面距離d處，d為O. 1厘米至10厘米，優(yōu)選O. 3厘米至5厘米。
12. 權(quán)利要求l的方法，其中至少兩個所述噴灑清潔步驟各自運行5 秒至45秒；優(yōu)選8秒至30秒。
13. 權(quán)利要求2的方法，其中至少兩個所述自由流動清潔步驟各自 運行5秒至45秒；優(yōu)選8秒至30秒。
14. 權(quán)利要求9的方法，其中所述噴灑噴頭橫向掃過所述盤狀物體。
全文摘要
公開了一種清潔盤狀物體的表面的方法。所述方法包括以下步驟以自由流動清潔處理所述表面，其中將液體經(jīng)由分配噴頭以連續(xù)液體流分配到所述表面上，和以噴灑清潔處理所述表面，其中將液體經(jīng)由噴灑噴頭以液滴的形式導(dǎo)向所述表面，所述表面在所述自由流動清潔步驟之前用噴灑清潔步驟處理，且在所述自由流動清潔步驟之后用噴灑清潔步驟處理。
文檔編號H01L21/00GK101583439SQ200880002706
公開日2009年11月18日 申請日期2008年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月22日
發(fā)明者R·塞爾莫 申請人:Sez股份公司