[发明专利]用于清洗衬底的方法

说明书

本申请是申请日为2006年6月15日、申请号为200610106069.8、发明名称为“使用非牛顿流体清洗衬底的方法和装置”的中国发明专利申请的分案申请。

背景

整个半导体器件制造工艺中，要清洗半导体晶片以从半导体晶片的表面去除颗粒，诸如自沉积系统的污染物。如果不能去除颗粒，颗粒将污染半导体晶片导致半导体晶片上的电子器件损坏。结果在整个制造工艺中重复多次的清洗操作限定了非常关键的步骤。

一种清洗半导体晶片的方法是用去离子水冲洗半导体晶片的表面。然而，因为该工艺使用大量的水来去除仅少量的污染物，用水清洗半导体晶片是非常无效率的。具体地，无效率是因为水的牛顿特性。图1是水的切应力和应变的图。切应力和应变的图是切应力比对切应变的曲线。如图1所示，切应变比对切应力的曲线在图中为直线。这样，水(及所有的牛顿流体)的特征在于具有与切应变比成线性比例的切应力。曲线经过图的原点101。因此，施加任何有限的切应力到水上能促使水流动。换句话说，水具有小的或没有屈服点，其需要小力以促使水流动。

图2是在半导体晶片202的表面上的水流的流速分布图。如图2中所示，因为水基本上没有屈服点，与半导体晶片202的表面接触的水的速度基本上为零且从半导体晶片向外速度增加。因此，在与半导体晶片202的表面接触处的水基本上静止。因为恰好在半导体晶片202的表面上的水不移动，没有水流机制带走在半导体晶片表面的颗粒。因此，需要大量的水流以在半导体晶片202的表面上产生任何显著的速度以能够从表面去除颗粒。

根据前述观点，需要提供更有效地使用流体以清洗半导体晶片的方法和装置。

概要

一般地洗，本发明提供了用于清洗衬底的方法和装置满足这些需要。应该清楚本发明可以以多种方式实施，包括作为方法、系统或设备。下面描述本发明的几个创造性的实施方式。

根据本发明的第一方面，提供了用于清洗衬底的方法。在该方法中，提供了非牛顿流体流，其中至少部分流呈现栓塞流。为了从衬底表面去除颗粒，放置衬底表面与呈现栓塞流的流部分接触以使呈现栓塞流的流部分在衬底表面上移动。

根据本发明的第二方面，提供了用于清洗衬底的方法。在该方法中，腔室用非牛顿流体充满以及将衬底放置到腔室中。此后，另外非牛顿流体强迫进入腔室以产生非牛顿流体流，其中至少部分流呈现栓塞流。衬底放置在腔室内以使呈现栓塞流的流部分在衬底表面上移动以从衬底表面去除颗粒。

根据本发明的第三方面，提供了用于清洗衬底的方法。在该方法中，提供应用元件的表面以及设置应用元件在衬底表面之上。在应用元件的表面和衬底表面之间施加非牛顿流体流。至少部分流呈现栓塞流以使呈现栓塞流的流部分在衬底表面上移动以从衬底表面去除颗粒。

根据本发明的第四方面，提供了用于清洗衬底的装置。该装置为配置在衬底表面之上且配置成接收非牛顿流体的应用元件。该应用元件能够施加非牛顿流体到表面以在应用元件和表面之间产生非牛顿流体流。该流具有呈现栓塞流的部分以使栓塞流在衬底表面上移动以从表面去除颗粒。

根据本发明的第五方面，提供了用于清洗衬底的装置。该装置包括具有导管形式空腔的腔室。导管能够输送非牛顿流体流以使部分流呈现栓塞流。另外，腔室配置成容纳衬底以使栓塞流在衬底表面上移动以从表面去除颗粒。

参考附图，通过例子的方式说明本发明的原理，从下面的详细的说明将清楚本发明的优点和其它方面。

附图说明

参考附图，通过下面的详细的说明将清楚本发明，相同的参考数字代表相同的结构元件。

图1是水的切应力和应变的图。

图2是在半导体晶片的表面上的水流的流速分布图。

图3是根据本发明一个实施方式的非牛顿流体的切应力和应变的图。

图4是根据本发明一个实施方式的腔室内的非牛顿流体的栓塞流的流速分布图。

图5是根据本发明一个实施方式的腔室内的非牛顿流体的栓塞流的另一个流速分布图。

图6是根据本发明一个实施方式的用于清洗衬底的方法的高水平概述的流程图。

图7是根据本发明一个实施方式的清洗衬底的装置的简化透视图。

图8是图7中示出的应用元件的截面、侧视图。

图9是根据本发明一个实施方式的在图7和图8中示出的装置的表面和衬底的表面之间的非牛顿流体流的流速分布图。

图10是根据本发明一个实施方式的清洗衬底的另一个装置的简化透视图。