[发明专利]用于湿法清洗设备的混合复合材料晶片托架

说明书

背景技术

在半导体芯片制造工业中，必须在执行在衬底的表面上留下不希望的残余物的制造操作之后清洗并干燥衬底。此类制造操作的示例包括等离子蚀刻(例如钨回蚀(WEB))和化学机械抛光(CMP)。在CMP中，将衬底放置在推着衬底表面抵靠抛光表面的夹具(holder)中。该抛光表面使用由化学制品和研磨材料组成的浆料。遗憾的是，CMP工艺常常在衬底表面上留下浆料颗粒和残余物组成的堆积物。如果留在衬底上，不希望的残余物和颗粒可以导致缺陷。在某些情况下，此类缺陷可以使得衬底上的器件变得不可用。在制造操作之后清洗衬底去除不希望的残余物和颗粒并防止此类缺陷发生。

在已湿法清洗衬底之后，必须有效地干燥衬底以防止水或清洗流体(下文中的“流体”)残余在衬底上留下残余物。如果允许衬底表面上的清洗流体蒸发，如形成液滴时通常发生的那样，先前溶于流体中的残余物或污染物将在蒸发之后留在衬底表面上并可能形成斑点。为了防止发生蒸发，必须尽快去除清洗流体而不在衬底表面上形成液滴。为了实现这种目的，采用几种不同的干燥技术之一，诸如旋转干燥、IPA、或马兰葛尼(Marangoni)干燥。所有这些干燥技术利用在衬底表面上的某种形式的移动液体/气体分界面，该液体/气体分界面如果经适当保持，使得衬底表面的干燥而不形成液滴的情况下。遗憾的是，如果该移动液体/气体分界面垮掉(break down)，则如所有上述干燥法常常发生的那样，会形成液滴并发生蒸发，导致污染物留在衬底表面上。

当前的衬底托架不具有用于在清洗和其它处理步骤期间以可以避免在衬底表面上形成液滴的方式传送衬底的属性的期望组合。鉴于前述内容，存在对改进清洗系统和方法的需要，其在降低来自干燥流体液滴的痕迹的可能性的同时提供高效清洗。

发明内容

概括地说，本发明通过提供用于在由衬底处理弯液面(meniscus)的处理期间来支撑晶片的托架结构及其制造方法来满足这些需要。

应认识到，可以以包括诸如工艺、装置、系统、设备或方法的许多方式来实现本发明。下面描述本发明的几个发明实施例。

在一个实施例中，提供了一种托架结构，其用于在衬底通过将该托架穿过由至少一个接近头形成的弯液面而被处理时支撑该衬底。所述托架包括框架，具有尺寸适合于容纳衬底的开口和用于在该开口内支撑该衬底的多个支撑销，所述开口略大于该衬底，使得衬底与该开口之间存在间隙。所述框架包括复合材料芯、顶片、底片、该顶片与该芯之间的芳族聚酰胺结构层以及该底片与该芯之间的第二芳族聚酰胺结构层。所述顶片和所述底片由高分子材料形成。

在另一实施例中，提供了一种制造该托架的方法。该方法包括形成具有碳纤维芯、顶片、底片、该顶片与该芯之间的芳族聚酰胺结构层以及该底片与该芯之间的第二芳族聚酰胺结构层的复合材料框架。所述顶片和所述底片每个由高分子材料形成。该方法还包括形成尺寸适合于容纳衬底的开口，以及提供延伸到该开口中以在该开口内支撑该衬底的多个支撑销。所述开口被形成为略大于该衬底，使得该衬底与该开口之间存在间隙。在又一实施例中，提供了一种制造用于在制备衬底种使用的托架的方法。该方法包括形成包括具有第一侧和第二侧的芯材料的主体、在该主体中形成开口、向该主体施加热固化循环以使残余应力最小化并降低该主体的不平特性(non-flatness characteristics)以及在该热塑材料层的顶面和边缘上施加压力以保证该主体的限制，并加工该主体以形成该托架。该芯材料具有在该芯材料的第一侧和第二侧两者上形成的热塑材料层。该开口的尺寸被确定为容纳该衬底。所述加工被配置为限定该开口的尺度和该托架的外尺寸参数。

通过结合举例示出本发明原理的附图而进行的以下详细说明，本发明的优点将变得显而易见。

附图说明

通过结合附图的以下详细说明，将容易地理解本发明，并且相同的附图标记指示相同的结构元件。

图1A是接近头装置的示例性实现的透视图。

图1B是图1A所示的示例性实现的俯视图。

图2示出上接近头的示意性表示。

图3A、3B、3C和3D说明离开由上下接近头形成的弯液面的衬底。

图4举例示出晶片托架的俯视图。

图5示出图4的晶片托架的透视横截面图。

图6举例示出具有矩形形状的托架的俯视图。

图7举例示出沿图4中的线N-N的托架的横截面图，为了清晰起见而将垂直尺度放大。

图8详细地示出图7的托架横截面的分层结构。

图9示出说明用于制造图4～8的托架的示例性复合材料成型工艺的流程图。

具体实施方式