[发明专利]通过向清洁溶液施加周期性的切变应力清洁半导体晶片表面的方法

说明书

背景技术

在半导体器件(比如集成电路、存储单元等)的制造过 程中，执行一系列的制造操作以在半导体晶片(“晶片”)上限定特 征。该晶片包括以多层结构的形式在硅基片上限定的集成电路器 件。在基片层次，形成具有扩散区域的晶体管器件。在后续层次， 互连金属化连线被图案化并电气连接于该晶体管器件以限定想要 的集成电路器件。而且，图案化的导电层被电介质材料从其它导电 层隔离。

在一系列制造操作过程中，该晶片表面暴露于各种类型 的污染物。实质上，制造操作中存在的任何材料都是污染物的潜在 来源。例如，污染物的来源可包括工艺气体、化学制品、沉积材料 和流体及其它物质。各种污染物会以微粒的形式沉淀在该晶片表面 上。如果不除去该微粒污染物，该污染物周围区域内的器件有可能 无法工作。因此，有必要以基本上完全的方式从该晶片表面清洁污 染物而不破坏该基片上限定的特征。然而，微粒污染物的尺寸通常 是在该晶片上制造的特征的临界尺寸的量级上。除去这么小的微粒 污染物而又不会对该晶片上的特征产生负面影响是很困难的。

传统的晶片清洁方法严重依赖机械力以从晶片表面上除 去微粒污染物。随着特征尺寸不断缩小并变得更加脆弱，由于向该 晶片表面施加机械力而造成特征损害的概率增大了。例如，具有高 纵横比的特征在受到足够大的机械力影响时很容易被影响从而倒 塌或断裂。使清洁问题变的更加复杂的是，特征尺寸减小的趋势还 导致微粒污染物的尺寸的减小。足够小的微粒污染物可能会进入基 片表面上难以够到的区域，比如由高纵横比特征围绕的沟槽。因此， 在现代半导体制造过程中，高效而非破坏性地除去污染物成为晶片 清洁技术的持续进步所遭遇的不断的挑战。应当理解，平板显示器 的制造操作同样会遇到上述的集成电路制造中的同样的缺点。

有鉴于此，需要一种更高效，更有效，同时更少磨损的 清洁晶片表面的方法。

发明内容

在一个实施方式中，本发明提供一种晶片清洁方法。该 方法包含提供具有表面的晶片，该表面上有微粒。该方法还包含在 该表面上提供清洁剂，该清洁剂包括悬浮于其中的一个或多个分散 的耦合组分。该方法进一步包含向该清洁剂施加外部能量，该向该 清洁剂施加外部能量在该清洁剂内产生周期性的切变应力。该周期 性的切变应力对该一个或多个该耦合组分中的至少一个施加一个 力，该力使得该一个或多个该耦合组分中的该至少一个与该微粒相 互作用以从该表面除去该微粒

在另一个实施方式中，本发明提供一种晶片清洁系统。 该系统包含用于支撑具有表面的晶片的载具，在该表面上有微粒。 该系统还包含具有由底部和从底部延伸的一个或多个侧壁限定的 空腔的槽。该槽被配置为在该空腔内容纳一定量的清洁剂以浸没该 晶片，其中该清洁剂包括悬浮于其中的一个或多个分散的耦合组 分。该系统进一步包含耦合于该一个或多个侧壁或该底部的至少一 个的一个或多个转换器，该一个或多个转换器向该清洁剂施加声波 能量。该声波能量在该清洁剂内产生周期性的切变应力。该周期性 的切变应力在该一个或多个分散的耦合组分中的至少一个上施加 力，使得该一个或多个分散的耦合组分中的该至少一个与该微粒互 相作用以便于从该晶片的该表面除去该微粒。

在另一个实施方式中，提供一种晶片清洁系统。该系统 包含具有载具元件的处理室，该载具元件能够在该处理室内支撑晶 片从而该晶片的一个表面暴露。该暴露晶片表面上具有微粒。该系 统进一步包含喷口组件。该喷口组件被配置为产生声波能量，当清 洁剂沿着该喷口组件的通路移动时向该清洁剂施加该声波能量，其 中该清洁剂包括悬浮于其中的一个或多个分散的耦合组分，而在将 该清洁剂施加到该暴露晶片表面之前，该声波能量改变该分散的耦 合组分中的每一个的物理特性。该喷口组件还被配置从而来自该喷 口组件的喷口的流体的运动在该改变的一个或多个分散的耦合组 分中的至少一个上施加力，使得该改变的一个或多个分散的耦合组 分中的该至少一个与该微粒相互作用以从该晶片的该表面除去该 微粒。