專利名稱：在晶片處理中結(jié)合現(xiàn)場計(jì)量的系統(tǒng)和方法
1.發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明一般涉及半導(dǎo)體制造處理，更特別地，涉及用于有效地監(jiān)控和測量半導(dǎo)體制造處理的方法和系統(tǒng)。
2.現(xiàn)有技術(shù)的描述半導(dǎo)體芯片制造處理需要許多操作和子處理。這種制造操作的實(shí)例包括蝕刻、化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)、淀積、漂洗、干燥以及其他操作。為了確?？梢哉_地、反復(fù)地并以適時(shí)的方式完成操作必須監(jiān)控每個制造操作。
作為CMP中的實(shí)例，半導(dǎo)體晶片放置在一保持器上，該保持器將晶片表面推靠在拋光表面上。拋光表面可利用由化學(xué)制劑和研磨材料組成的漿液進(jìn)行拋光。典型地，CMP可用于去除超覆層以便暴露下器件層。如果允許CMP處理持續(xù)時(shí)間太長，將會去除過多的超覆材料，那么就可能損壞下面的器件。去除過多的超覆材料還可能改變下面的電器件層的電性質(zhì)，從而使得到的電性質(zhì)的變化超出可接受的范圍。因此，由下面的器件形成的電路將不能滿足性能目標(biāo)。在可替換方案中，如果CMP處理過早地停止，那么就不能去除足夠量的超覆材料。因此，剩余的超覆材料可能導(dǎo)致下面的器件之間不期望的互連。在CMP中，通?？梢允褂靡恍╊愋偷慕K端檢測器或終端監(jiān)控處理以適時(shí)的方式停止CMP處理。
其他類型的制造處理(例如蝕刻、漂洗、干燥、淀積)也必須具有某種類型的子系統(tǒng)或子處理，其能夠監(jiān)控各個制造處理的進(jìn)程。當(dāng)器件的特征尺寸變得更小而集成水平增加時(shí)，過程控制的要求會變得更加嚴(yán)格，這日益顯得重要。典型地，監(jiān)控系統(tǒng)或子處理與制造處理分開。作為實(shí)例，在濕法化學(xué)蝕刻制造處理中，通常以如下方式中斷濕法蝕刻處理和評價(jià)進(jìn)程。向半導(dǎo)體襯底施加蝕刻處理一段初始的時(shí)間。然后漂洗、干燥該半導(dǎo)體襯底并將其從蝕刻處理工具移開，由一個適當(dāng)?shù)淖酉到y(tǒng)或子處理利用計(jì)量進(jìn)行評價(jià)，從而確定濕法蝕刻處理是否已經(jīng)達(dá)到期望的目標(biāo)。如果蝕刻處理達(dá)到了期望的目標(biāo)(即，如果蝕刻處理已經(jīng)蝕刻掉期望的材料)，就將隨后的處理(例如清潔、漂洗、干燥)施加到半導(dǎo)體襯底上。
可替換地，如果濕法蝕刻處理沒有達(dá)到期望的目標(biāo)(即，如果蝕刻處理不能去除所有期望的材料)，那么就在再加工處理中再次向半導(dǎo)體襯底施加蝕刻處理。一次或多次再加工處理之后，濕法蝕刻處理會去除半導(dǎo)體襯底上所期望的材料。在批量處理系統(tǒng)的情況下，在再加工整個一組襯底之前，可以使用單個半導(dǎo)體襯底來校驗(yàn)所需的再加工處理(例如校正處理時(shí)間)。在單個半導(dǎo)體襯底處理系統(tǒng)的情況下，在對整個一組襯底進(jìn)行再加工濕法蝕刻處理之前可以使用類似的方法。
在等離子干法蝕刻中還有多個可以使用現(xiàn)場處理監(jiān)控器的方法來提供厚度損耗測量的實(shí)例。這些方法常常使用一干涉計(jì)在蝕刻處理中確定和提供薄膜的厚度變化信息。當(dāng)使用濕法化學(xué)處理時(shí)會出現(xiàn)問題，因?yàn)樵诖郎y量的襯底表面上的液體膜會使測量復(fù)雜化以及干擾測量。
此外，典型的現(xiàn)有技術(shù)的子系統(tǒng)或子處理其本身效率很低，因?yàn)楸仨毝啻沃袛嗵幚肀旧砗椭貑?，所述子系統(tǒng)或子處理用于監(jiān)控各個制造處理的進(jìn)程。開始和停止各個半導(dǎo)體制造處理還需要半導(dǎo)體襯底的附加處理和更加復(fù)雜的、綜合的半導(dǎo)體制造處理。所述附加處理和更復(fù)雜的處理可能在半導(dǎo)體制造處理中引入附加的不均勻、缺陷或錯誤。
考慮到上述問題，需要一種系統(tǒng)和方法，用于監(jiān)控和量化在制造處理本身中的半導(dǎo)體制造處理結(jié)果。
發(fā)明概述一般來說，本發(fā)明通過提供一種用于監(jiān)控向晶片施加的處理的現(xiàn)場傳感器可以滿足這些要求。應(yīng)該理解，本發(fā)明可以多種方式實(shí)施，包括例如處理、裝置、系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)或器件。下面描述本發(fā)明的幾個有創(chuàng)造性的實(shí)施例。
一個實(shí)施例提供了一種處理晶片的方法。該方法包括向晶片施加一處理。該處理由表面張力梯度裝置支持。監(jiān)控該處理的結(jié)果。監(jiān)控的結(jié)果被輸出。然后根據(jù)監(jiān)控的結(jié)果調(diào)節(jié)處理。
該處理包括至少一個由清潔處理、漂洗處理、干燥處理、蝕刻處理、淀積處理和電鍍處理組成的一組處理。可以用現(xiàn)場傳感器監(jiān)控處理的結(jié)果。該現(xiàn)場傳感器包括至少一個由光學(xué)傳感器和渦流傳感器組成的一組傳感器。
表面張力梯度裝置包括至少一個鄰近頭?？梢詫?shí)時(shí)輸出監(jiān)控的結(jié)果。并將監(jiān)控的結(jié)果輸出到一處理控制器。然后該處理控制器根據(jù)監(jiān)控的結(jié)果調(diào)節(jié)處理。處理控制器可以實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)處理。
另一個實(shí)施例包括一晶片處理系統(tǒng)。該晶片處理系統(tǒng)包括至少一個能夠支持處理的表面張力梯度裝置，用于監(jiān)控處理結(jié)果的現(xiàn)場傳感器，以及與現(xiàn)場傳感器和表面張力梯度裝置耦合的系統(tǒng)控制器。該系統(tǒng)控制器包括一處理制法(process recipe)。
該處理包括至少一個由清潔處理、漂洗處理、蝕刻處理、淀積處理和電鍍處理組成的一組處理。現(xiàn)場傳感器包括至少一個由光學(xué)傳感器和渦流傳感器組成的一組傳感器。
可以實(shí)時(shí)輸出監(jiān)控的結(jié)果。表面張力梯度裝置包括一個鄰近頭。
該處理支持在由表面張力梯度裝置支撐的彎月形部中。而現(xiàn)場傳感器包括在表面張力梯度裝置內(nèi)。該彎月形部包括由現(xiàn)場傳感器包圍(subtended)的干燥區(qū)域。
現(xiàn)場傳感器可以和表面張力梯度裝置一起移動。可替換地，可以不依賴于表面張力梯度裝置而移動現(xiàn)場傳感器。
另一個實(shí)施例提供了一種處理晶片的方法。該方法包括將一處理施加到晶片上。該處理由一鄰近頭支持。利用現(xiàn)場傳感器監(jiān)控該處理的結(jié)果。將監(jiān)控的結(jié)果實(shí)時(shí)輸出到一處理控制器。然后在該處理控制器中根據(jù)監(jiān)控的結(jié)果實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)處理的制法。
本發(fā)明有利地提供了對處理的更精確的控制。這種更加精確的控制可以縮短處理的時(shí)間，因此和現(xiàn)有技術(shù)的處理和系統(tǒng)相比，增大了晶片產(chǎn)量。
通過下面詳細(xì)的描述并結(jié)合附圖，本發(fā)明的其他方面和優(yōu)點(diǎn)將變得明顯，作為實(shí)例所述描述示出了本發(fā)明的原理。
附圖簡述通過下面結(jié)合附圖的詳細(xì)描述，可以更加容易地理解本發(fā)明，其中相同的參考數(shù)字表示相同的結(jié)構(gòu)元件。


圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的晶片處理系統(tǒng)。
圖2A示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的晶片處理系統(tǒng)的另一個視圖。
圖2B示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例保持晶片108的晶片處理系統(tǒng)的側(cè)面近視圖。
圖2C示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的晶片處理系統(tǒng)的另一個側(cè)面近視圖。
圖3A是一個頂視圖，其示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的具有雙鄰近頭的晶片處理系統(tǒng)。
圖3B示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的具有雙鄰近頭的晶片處理系統(tǒng)的側(cè)視圖。
圖4A示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例包括多個用于晶片的特定表面的鄰近頭的晶片處理系統(tǒng)的頂視圖。
圖4B示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例包括多個用于晶片的特定表面的鄰近頭的晶片處理系統(tǒng)的側(cè)視圖。
圖5A示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例具有水平結(jié)構(gòu)的鄰近頭的晶片處理系統(tǒng)的頂視圖，所述鄰近頭在晶片的直徑上延伸。
圖5B示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例具有水平結(jié)構(gòu)的鄰近頭的晶片處理系統(tǒng)的側(cè)視圖，所述鄰近頭在晶片的直徑上延伸。
圖5C示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例具有水平結(jié)構(gòu)的鄰近頭的晶片處理系統(tǒng)的頂視圖，所述鄰近頭配置成向靜止的晶片施加一個或多個制造處理。
圖5D示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例具有水平結(jié)構(gòu)的鄰近頭的晶片處理系統(tǒng)的側(cè)視圖，所述鄰近頭配置成處理靜止的晶片。
圖5E示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例具有垂直結(jié)構(gòu)的鄰近頭的晶片處理系統(tǒng)的側(cè)視圖，所述鄰近頭配置成處理靜止的晶片。
圖5F示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的晶片處理系統(tǒng)的另一個側(cè)視圖，該側(cè)視圖從圖5E示出的視圖轉(zhuǎn)過90度。
圖5G示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例具有水平結(jié)構(gòu)的鄰近頭的晶片處理系統(tǒng)的頂視圖，所述鄰近頭在晶片的半徑上延伸。
圖5H示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例具有水平結(jié)構(gòu)的鄰近頭的晶片處理系統(tǒng)的側(cè)視圖，所述鄰近頭在晶片的半徑上延伸。
圖6A示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的鄰近頭的入口/出口的定向，利用該定向可以向晶片施加一制造處理。
圖6B示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的另一個鄰近頭的入口/出口的定向，利用該定向可以向晶片施加一制造處理。
圖6C示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的又一個鄰近頭的入口/出口的定向，利用該定向可以向晶片施加一制造處理。
圖6D示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的示例性晶片干燥處理的優(yōu)選實(shí)施例，其可以由一鄰近頭實(shí)施。
圖6E示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例使用另一個源入口/出口的定向的晶片干燥處理，其可以由一鄰近頭實(shí)施。
圖6F示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的另一個源入口/出口的定向，其中可以利用附加的源出口輸入附加的流體。
圖7A示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例執(zhí)行示例性干燥操作的鄰近頭。
圖7B示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的部分鄰近頭的頂視圖。
圖8A示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例在雙晶片表面處理系統(tǒng)中使用的鄰近頭的側(cè)視圖。
圖8B示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例在雙晶片表面處理系統(tǒng)中的鄰近頭。
圖9A示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的處理窗口。
圖9B示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例大體上為圓形的處理窗口。
圖10A示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施側(cè)的示例性鄰近頭。
圖10B示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的鄰近頭的截面圖。
圖11A示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例由鄰近頭形成的示例性彎月形部的頂視圖。
圖11B示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例由鄰近頭形成的彎月形部的截面圖。
圖12A示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的晶片處理系統(tǒng)。
圖12B示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的晶片處理系統(tǒng)。
圖13示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的晶片處理系統(tǒng)的方框圖。
圖14是根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的方法操作的流程圖，其用于現(xiàn)場監(jiān)控鄰近頭中的處理。
優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述現(xiàn)在將描述半導(dǎo)體制造處理的幾個示例性實(shí)施例，所述制造處理利用了表面張力梯度裝置并與現(xiàn)場計(jì)量系統(tǒng)結(jié)合。對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯而易見的是，可以在省略這里描述的一些或者所有的具體細(xì)節(jié)的情況下實(shí)施本發(fā)明。
盡管已經(jīng)根據(jù)幾個優(yōu)選實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，當(dāng)閱讀了前述的說明并且研究了附圖時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的各種變化、添加、置換以及等同物。因此希望的是，本發(fā)明包括所有這些變化、添加、置換以及等同物，正如其落入本發(fā)明真正的精神和范圍中的一樣。
下面的圖1至2C示出了多個示例性的晶片處理系統(tǒng)的實(shí)施例。應(yīng)該理解該系統(tǒng)是示例性的，并且可以使用任何其他合適類型的結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)能夠使鄰近頭移動成接近晶片。在示出的實(shí)施例中，鄰近頭以線性的方式從晶片的中心部分移動到晶片的邊緣。應(yīng)該理解可以利用其他實(shí)施例，其中鄰近頭以線性的方式從晶片的一個邊緣移動至晶片直徑上相對的另一個邊緣，或者可以利用其他非線性的移動，例如以徑向的方式、圓周運(yùn)動的方式、螺旋運(yùn)動的方式、鋸齒形運(yùn)動的方式等等。該運(yùn)動還可以是用戶所期望的任何合適的特定運(yùn)動曲線。此外，在一個實(shí)施例中，可以使晶片旋轉(zhuǎn)，鄰近頭以線性的方式移動，從而鄰近頭可以處理晶片的所有部分。應(yīng)該理解，還可以利用其他實(shí)施例，其中晶片沒有旋轉(zhuǎn)，但是鄰近頭配置成以能夠處理晶片的所有部分的方式在晶片上移動。此外，可以利用這里描述的鄰近頭和晶片處理系統(tǒng)來處理任何形狀和尺寸的襯底，例如200mm的晶片、300mm的晶片、平面板等等。根據(jù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)可以利用晶片處理系統(tǒng)向晶片施加任何類型的制造處理。
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的晶片處理系統(tǒng)100。該系統(tǒng)100包括滾輪102a、102b和102c，其可以保持和旋轉(zhuǎn)晶片，以便處理晶片表面。系統(tǒng)100還包括鄰近頭106a和106b，在一個實(shí)施例中，上述鄰近頭分別連接到上臂104a和下臂104b。上臂104a和下臂104b是鄰近頭承載組件104的一部分，該承載組件可使鄰近頭106a和106b沿晶片的半徑大體上線性地運(yùn)動。
在一個實(shí)施例中，鄰近頭承載組件104配置成將鄰近頭106a保持在晶片上方，鄰近頭106b保持在晶片下方與晶片接近。這可以通過使上臂104a和下臂104b以垂直的方式移動來實(shí)現(xiàn)，因此只要鄰近頭水平移動到開始晶片處理的位置，鄰近頭106a和106b就可以垂直移動到接近晶片的位置。上臂104a和下臂104b可以任何合適的方式進(jìn)行配置，因此能夠移動鄰近頭106a和106b以便進(jìn)行這里描述的晶片處理。應(yīng)該理解，系統(tǒng)100可以任何合適的方式配置，只要鄰近頭可以移動至接近晶片，并如下面參考圖6D至8B所論述的產(chǎn)生和控制一彎月形部。還應(yīng)該理解，鄰近頭可以距晶片任何合適的距離，只要可以保持如進(jìn)一步參考圖6D至8B所論述的彎月形部。在一個實(shí)施例中，鄰近頭106a和106b(以及這里描述的任何其他鄰近頭)每個都可以在距晶片大約0.1mm至大約10mm之間移動，以便開始晶片處理操作。在一個優(yōu)選實(shí)施例中，鄰近頭106a和106b(以及這里描述的任何其他鄰近頭)每個都可以在距晶片大約0.5mm至大約4.5mm之間移動，以便開始晶片處理操作，在更優(yōu)選的實(shí)施例中，鄰近頭106a和106b(以及這里描述的任何其他鄰近頭)每個都可以移動到距晶片大約0.5mm的位置處，以便開始晶片處理操作。
圖2A示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的晶片處理系統(tǒng)100的另一個視圖。在一個實(shí)施例中，系統(tǒng)100具有鄰近頭承載組件104，其配置成使鄰近頭106a和106b從晶片的中心向晶片的邊緣移動。應(yīng)該理解，可以任何合適的方式移動鄰近頭承載組件104，使鄰近頭106a和106b移動以便如所期望地清潔和/或干燥晶片。在一個實(shí)施例中，可以使鄰近頭承載組件104機(jī)動化，以使鄰近頭106a和106b從晶片的中心向晶片的邊緣移動。應(yīng)該理解，盡管示出的晶片處理系統(tǒng)100具有兩個鄰近頭106a和106b，但是也可以利用任何合適數(shù)量的鄰近頭，例如1、2、3、4、5、6等等。晶片處理系統(tǒng)100的鄰近頭106a和/或106b還可以是任何合適的尺寸或形狀，如這里描述的任一鄰近頭所示出的。鄰近頭106a和106b還可以配置成彼此獨(dú)立地移動，使得每個鄰近頭處于晶片108表面的不同部分上。
這里描述的不同結(jié)構(gòu)可在鄰近頭和晶片之間產(chǎn)生一流體彎月形部。作為實(shí)例，通過向晶片表面施加流體，并從晶片表面去除流體，可以在晶片上移動流體彎月形部以便清潔和干燥晶片。因此，鄰近頭106a和106b可以具有如這里所示的多種結(jié)構(gòu)或其他結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)這里描述的處理。還應(yīng)該理解，系統(tǒng)100可以處理晶片的一個表面或晶片的頂面和底面。
此外，除了處理晶片的頂面和底面，如果需要，系統(tǒng)100還可以通過將不同種類的流體輸入和輸出到晶片的每一側(cè)，以及配置成在晶片的每一側(cè)上執(zhí)行不同的處理。作為實(shí)例，系統(tǒng)100可以清潔晶片的前側(cè)，和干燥晶片的后側(cè)。應(yīng)該理解，根據(jù)期望的操作，系統(tǒng)100可以將不同的化學(xué)制劑分別施加到鄰近頭106a和106b的頂部和底部。除了處理晶片的頂面和/或底面之外，鄰近頭可以配置成處理晶片的斜邊。這可以通過使彎月形部移動離開晶片的邊緣來實(shí)現(xiàn)，所述彎月形部可清潔斜邊。還應(yīng)該理解，鄰近頭106a和106b可以是相同類型的裝置或不同類型的鄰近頭。
圖2B示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例保持晶片108的晶片處理系統(tǒng)100的側(cè)面近視圖。晶片108可以由滾輪102a、102b和102c以任何合適的定向保持和旋轉(zhuǎn)，只要該定向能夠使期望的鄰近頭接近待處理的晶片108的部分。在一個實(shí)施例中，可以利用心軸111使?jié)L輪102b旋轉(zhuǎn)，利用滾輪臂109保持和旋轉(zhuǎn)滾輪102c。也可以利用其自身的心軸使?jié)L輪102a旋轉(zhuǎn)(如圖3B所示)。在一個實(shí)施例中，滾輪102a、102b和102c以順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，以便以逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)晶片108。應(yīng)該理解，滾輪可以根據(jù)期望的晶片旋轉(zhuǎn)來順時(shí)針或逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。在一個實(shí)施例中，由滾輪102a、102b和102c施加給晶片108的旋轉(zhuǎn)用于使未經(jīng)處理的晶片區(qū)域移動接近鄰近頭106a和106b。在示例性的干燥操作中，通過鄰近頭106a和106b的線性運(yùn)動和晶片108的旋轉(zhuǎn)，晶片的濕區(qū)域可以提供到鄰近頭106a和106b。干燥或清潔操作本身由至少一個鄰近頭執(zhí)行。因此，在一個實(shí)施例中，當(dāng)進(jìn)行干燥操作時(shí)，晶片108的干區(qū)域?qū)⒁月菪\(yùn)動的方式從晶片108的中心區(qū)域向邊緣區(qū)域擴(kuò)展。在一個優(yōu)選實(shí)施例中，晶片108的干區(qū)域?qū)@晶片108移動，并且晶片108將在一次旋轉(zhuǎn)中干燥(如果鄰近頭106a和106b的長度至少是晶片108的半徑)。通過改變系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)以及鄰近頭106a和/或106b的移動定向，可以改變干燥運(yùn)動，從而幾乎適應(yīng)任何合適類型的干燥路徑。
應(yīng)該理解，鄰近頭106a和106b可以配置成具有至少一個配置成輸入去離子水(DIW)或其他處理化學(xué)制劑的第一源入口(也稱為DIW入口)，至少一個配置成輸入蒸汽形式的異丙醇(IPA)的第二源入口(也稱為IPA入口)，至少一個配置成通過施加真空從晶片和特定的鄰近頭之間的區(qū)域輸出流體的源出口(也稱為真空出口)。應(yīng)該理解這里采用的真空還可以是抽氣。此外，可以將其他類型的溶液輸入到第一源入口和第二源入口，例如蝕刻化學(xué)物、光致抗蝕劑濕法剝離化學(xué)制劑、清洗溶液、氨、HF等等。應(yīng)該理解，盡管在一些示例性實(shí)施例中可以使用IPA蒸汽，但是也可以使用其他表面活性的物質(zhì)(即可提供或增大或減小襯底-液體界面之間的表面張力梯度的物質(zhì))和氮或其他惰性運(yùn)載氣體來運(yùn)載張力-活性的蒸汽?？梢蕴鎿QIPA的蒸汽包括但不限于以下物質(zhì)雙丙酮、雙丙酮醇、1-甲氧基-2-丙醇、乙二醇-乙醚、甲基吡咯烷酮(methyl-pyrrolidon)、乳酸乙酯、2-丁醇。此外，可以使用任何其他類型的蒸汽或氣體，例如氮、氬或其他氣體，可與水互溶的任何合適的乙醇蒸汽、有機(jī)化合物等等。
在一個實(shí)施例中，至少一個IPA蒸汽入口與至少一個真空出口相鄰，而所述真空出口與至少一個DIW入口相鄰，以便形成IPA-真空-DIW定向。應(yīng)該理解，根據(jù)期望改進(jìn)的晶片處理，可以使用其他類型的定向，例如IPA-DIW-真空、DIW-真空-IPA、真空-IPA-DIW等等。在一個優(yōu)選實(shí)施例中，可以使用IPA-DIW-真空定向來智能地產(chǎn)生、控制和移動位于鄰近頭和晶片之間的彎月形部，從而清潔和干燥晶片。如果保持上述定向，可以適當(dāng)?shù)姆绞讲贾肈IW入口、IPA蒸汽入口和真空出口。在其他實(shí)施例中，例如，除了IPA蒸汽入口、真空出口和DIW入口，根據(jù)所需的鄰近頭的結(jié)構(gòu)，還可以有附加組的IPA蒸汽出口、DIW入口和/或真空出口。因此，另一個實(shí)施例采用了IPA-真空-DIW-DIW-真空-IPA，或者這里描述的具有IPA源入口、真空源出口和DIW源入口結(jié)構(gòu)的其他示例性實(shí)施例，參考圖6D描述了其中一個優(yōu)選實(shí)施例。應(yīng)該理解，IPA-真空-DIW定向的準(zhǔn)確結(jié)構(gòu)可以隨應(yīng)用而變化。例如，可以改變IPA輸入、真空和DIW輸入位置之間的距離，使得這些距離一致或者使這些距離不一致。此外，IPA輸入、真空和DIW輸出之間的距離的數(shù)量級可以依鄰近頭106a的尺寸、形狀和結(jié)構(gòu)以及依處理窗口(即彎月形部的形狀和尺寸)的期望尺寸而不同，所述處理窗口將參考圖9A和9B進(jìn)一步詳細(xì)描述。此外，如參考圖9A和9B所論述的，IPA-真空-DIW的定向配置成使得真空區(qū)大體上圍繞DIW區(qū)，以及IPA區(qū)大體上圍繞真空區(qū)的至少后緣部分。
圖2C示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的晶片處理系統(tǒng)100的另一個側(cè)面近視圖。在該實(shí)施例中，利用鄰近頭承載組件104，鄰近頭106a和106b定位成分別接近晶片108的頂面108a和底面108b。當(dāng)處于該位置時(shí)，鄰近頭106a和106b可以利用IPA和DIW源入口以及真空源出口來產(chǎn)生與晶片108接觸的晶片處理彎月形部，通過上述入口和出口可以從頂面108a和底面108b去除流體。根據(jù)參考圖6A至9B的描述可以形成該晶片處理彎月形部，其中IPA蒸汽和DIW被輸入到晶片108和鄰近頭106a和106b之間的區(qū)域。IPA和DIW基本上是同時(shí)輸入的，可以在晶片表面附近施加一真空，以便輸出IPA蒸汽、DIW、以及晶片表面上的流體。應(yīng)該理解，盡管在示例性實(shí)施例中利用了IPA，但是也可以利用其他合適類型的蒸汽，例如可以與水互溶的任何合適的乙醇蒸汽、有機(jī)化合物、己醇、乙二醇-乙醚等等。已知的這些流體可以是表面張力減小流體。表面張力減小流體用于增大兩個表面(即鄰近頭和晶片表面)之間的表面張力梯度。
在鄰近頭和晶片之間的區(qū)域中的DIW部分是彎月形部。應(yīng)該理解如這里所使用的，術(shù)語“輸出”表示從晶片108和特定的鄰近頭之間的區(qū)域去除流體，而術(shù)語“輸入”表示將流體引入晶片108和特定的鄰近頭之間的區(qū)域。
在另一個示例性實(shí)施例中，鄰近頭106a和106b可以一種方式移動，使得晶片108的所有部分都被處理，而不用旋轉(zhuǎn)晶片108。在該實(shí)施例中，鄰近頭承載組件104可以配置成使鄰近頭106a和106b中的一個或兩個都移動，以便接近晶片108的任何合適的區(qū)域。在一個實(shí)施例中，鄰近頭的長度小于晶片的半徑，鄰近頭可以配置成以螺旋的方式從晶片108的中心向邊緣移動或者相反。在一個優(yōu)選實(shí)施例中，當(dāng)鄰近頭的長度大于晶片的半徑時(shí)，鄰近頭106a和106b可以旋轉(zhuǎn)的方式在晶片的整個表面上移動。在另一個實(shí)施例中，鄰近頭106a和106b可以線性的方式在晶片108上來回移動，使得晶片表面108a和/或108b的所有部分都被處理。在又一個實(shí)施例中，可以利用下面參考圖5C至5H所論述的結(jié)構(gòu)。因此，為了使晶片處理操作最優(yōu)化，可以利用無數(shù)種不同結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)100。
圖3A是一個頂視圖，它示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例具有雙鄰近頭的晶片處理系統(tǒng)100。如上面圖1至2C所描述的，上臂104a可以配置成將鄰近頭106a移動和保持在晶片108上方附近合適的位置處。上臂104a還可以配置成以大體上線性的方式113使鄰近頭106a從晶片108的中心向晶片108的邊緣移動。因此，在一個實(shí)施例中，當(dāng)晶片108按方向112旋轉(zhuǎn)時(shí)，利用參考圖6A至8B進(jìn)一步詳細(xì)描述的處理，鄰近頭106a能夠?qū)⒘黧w從晶片108的頂面108a移動和去除流體。因此，鄰近頭106a可以大體上為螺旋的路徑在晶片108上處理晶片108。在另一個實(shí)施例中，如參考圖3B所示出的，可以在晶片108下方布置第二鄰近頭，以執(zhí)行對晶片108的底面108b的處理。
圖3B示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例具有雙鄰近頭的晶片處理系統(tǒng)100的側(cè)視圖。在該實(shí)施例中，系統(tǒng)100包括能夠處理晶片108的頂面的鄰近頭106a和能夠處理晶片108的底面的鄰近頭106b。在一個實(shí)施例中，心軸111a和111b和滾輪臂109可以分別使?jié)L輪102a、102b和102c旋轉(zhuǎn)。滾輪102a、102b和102c的旋轉(zhuǎn)可以使晶片108旋轉(zhuǎn)，從而可以大體上將晶片108的所有表面提供給鄰近頭106a和106b，用于干燥和/或清潔。在一個實(shí)施例中，在晶片108被旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，鄰近頭106a和106b分別由臂104a和104b帶動接近晶片表面108a和108b。當(dāng)鄰近頭106a和106b接近晶片108時(shí)，將開始晶片處理。在操作中，鄰近頭106a和106b都可以通過向晶片108的頂面和底面施加IPA、去離子水和真空以便從晶片108移動/去除處理流體，如下面參考圖6A-6F所描述的。
在一個實(shí)施例中，利用鄰近頭106a和106b，系統(tǒng)100例如可以在45秒內(nèi)干燥200mm的晶片。在另一個實(shí)施例中，其中鄰近頭106a和106b的長度至少等于晶片的半徑，晶片的干燥時(shí)間可少于30秒。應(yīng)該理解，通過增大鄰近頭106a和106b從晶片108的中心向晶片108的邊緣的移動速度，可以減少處理時(shí)間。在另一個實(shí)施例中，可以將鄰近頭106a和106b用于更快旋轉(zhuǎn)的晶片，以在更短的時(shí)間內(nèi)處理晶片108。在又一個實(shí)施例中，可以同時(shí)調(diào)節(jié)晶片108的旋轉(zhuǎn)和鄰近頭106a和106b的移動，以獲得最佳的處理速度。在一個實(shí)施例中，鄰近頭106a和106b可以大約0毫米/秒至大約50毫米/秒的速度從晶片108的中心向晶片108的邊緣線性運(yùn)動。
圖4A示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的晶片處理系統(tǒng)100-1的頂視圖，其包括多個用于晶片108的特定表面的鄰近頭。在該實(shí)施例中，系統(tǒng)100-1包括上臂104a-1和上臂104a-2。如圖4B所示，系統(tǒng)100-1還包括分別與鄰近頭106b-1和106b-2連接的下臂104b-1和下臂104b-2。在系統(tǒng)100-1中，鄰近頭106a-1和106a-2(以及106b-1和106b-2，如果進(jìn)行頂面和底面處理的話)一同工作，通過用兩個鄰近頭處理晶片108的特定表面，可以使處理時(shí)間減少大約一半。因此，在操作中，在旋轉(zhuǎn)晶片108的同時(shí)鄰近頭106a-1、106a-2、106b-1和106b-2在晶片108的中心附近開始處理，并大體上以線性的方式朝晶片108的邊緣向外移動。通過這種方式，晶片108的旋轉(zhuǎn)112使晶片108的所有區(qū)域接近鄰近頭，以處理晶片108的所有部分。因此，利用鄰近頭106a-1、106a-2、106b-1和106b-2的線性運(yùn)動和晶片108的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，被處理的晶片表面以螺旋的方式從晶片108的中心向晶片108的邊緣移動。
在另一個實(shí)施例中，鄰近頭106a-1和106b-1可以開始處理晶片108，并且在它們遠(yuǎn)離晶片108的中心區(qū)移動之后，鄰近頭106a-2和106b-2可以移動到晶片108的中心區(qū)中合適的位置，從而加強(qiáng)晶片的處理操作。因此，利用多個鄰近頭來處理特定的晶片表面，可以顯著地減少晶片處理時(shí)間。
圖4B示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的晶片處理系統(tǒng)100-1的側(cè)視圖，所述晶片處理系統(tǒng)包括多個用于特定晶片108表面的鄰近頭。在該實(shí)施例中，系統(tǒng)100-1包括能夠處理晶片108的頂面108a的鄰近頭106a-1和106a-2和能夠處理晶片108的底面108b的鄰近頭106b-1和106b-2。在系統(tǒng)100中，心軸111a和111b和滾輪臂109可以分別使?jié)L輪102a、102b和102c旋轉(zhuǎn)。滾輪102a、102b和102c的旋轉(zhuǎn)可以使晶片108旋轉(zhuǎn)，因此大體上晶片108的所有表面都可接近鄰近頭106a-1、106a-2、106b-1和106b-2，用于晶片處理操作。
在操作中，例如圖6A至8B所示，通過向晶片108的頂面和底面施加IPA、去離子水和真空，每個鄰近頭106a-1、106a-2、106b-1和106b-2都可以從晶片108上施加/移動/去除處理流體。通過在每個晶片側(cè)布置兩個鄰近頭，可以大體上以更短的時(shí)間完成晶片處理操作(即清潔、干燥、蝕刻、淀積等等)。應(yīng)該理解，如果利用參考圖3A和3B所描述的晶片處理系統(tǒng)，晶片的旋轉(zhuǎn)速度可以改變成任何合適的速度，只要其結(jié)構(gòu)能夠進(jìn)行適當(dāng)?shù)木幚?。在一個實(shí)施例中，當(dāng)采用一半的晶片108旋轉(zhuǎn)來處理整個晶片時(shí)，可以減少晶片處理時(shí)間。在該實(shí)施例中，晶片處理速度可以是在晶片每側(cè)僅采用了一個鄰近頭時(shí)的處理速度的大約一半。
圖5A示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例具有水平結(jié)構(gòu)的鄰近頭106a-3的晶片處理系統(tǒng)100-2的頂視圖，所述鄰近頭在晶片108的直徑上延伸。在該實(shí)施例中，鄰近頭106a-3由上臂104a-3保持，所述上臂在晶片108的直徑上延伸。在該實(shí)施例中，利用上臂104a-3的垂直運(yùn)動，鄰近頭106a-3可以移動到處理位置，因此鄰近頭106a-3可以處于接近晶片108的位置。只要鄰近頭106a-3接近了晶片108，就可以進(jìn)行晶片108頂面的晶片處理操作。
圖5B示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例具有水平結(jié)構(gòu)的鄰近頭106a-3和106b-3的晶片處理系統(tǒng)100-2的側(cè)視圖，所述鄰近頭在晶片108的直徑上延伸。在該實(shí)施例中，鄰近頭106a-3和鄰近頭106b-3都足夠細(xì)長，以便能夠橫跨晶片108的直徑。在一個實(shí)施例中，當(dāng)使晶片108旋轉(zhuǎn)時(shí)，鄰近頭106a-3和106b-3分別由上臂104a和底臂106b-3帶動接近晶片表面108a和108b。因?yàn)猷徑^106a-3和106b-3在晶片108上方延伸，所以只需要一半的全程旋轉(zhuǎn)來處理晶片108。
圖5C示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例具有水平結(jié)構(gòu)的鄰近頭106a-3和106b-3的晶片處理系統(tǒng)100-3的頂視圖，所述鄰近頭配置成向處于靜止的晶片108施加一個或多個制造處理。在該實(shí)施例中，晶片108由任何合適類型的晶片保持裝置保持靜止，所述晶片保持裝置例如是邊緣夾具、具有邊緣固定部分的指狀件等等。鄰近頭承載組件104配置成在橫過整個晶片直徑之后在晶片108的直徑上從晶片108一側(cè)的邊緣向晶片108另一側(cè)的邊緣移動。通過這種方式，鄰近頭106a-3和/或鄰近頭106b-3(如下面參考圖5D示出的)可以橫過晶片移動，即沿晶片108的直徑的路徑從一個邊緣移動到相對的邊緣。應(yīng)該理解，鄰近頭106a-3和/或106b-3可以任何合適的方式移動，所述方式能夠使鄰近頭從晶片108的邊緣向在直徑上相對的另一個邊緣移動。在一個實(shí)施例中，鄰近頭106a-3和/或106b-3可以沿方向121(例如，圖5C中從頂部向底部或者從底部向頂部)移動。因此，晶片108可以保持靜止而不用任何旋轉(zhuǎn)或移動，并且鄰近頭106a-3和/或106b-3可以移動成接近晶片并且在晶片108上經(jīng)過一次，來處理晶片108的頂面和/或底面。
圖5D示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例具有水平結(jié)構(gòu)的鄰近頭106a-3和106b-3的晶片處理系統(tǒng)100-3的側(cè)視圖，所述鄰近頭配置成處理靜止的晶片108。在該實(shí)施例中，鄰近頭106a-3處于水平位置，晶片108也處于水平位置。利用至少橫跨晶片108的直徑的鄰近頭106a-3和106b-3，通過沿圖5C所述的方向121移動鄰近頭106a-3和106b-3，可以一次完成晶片108的處理。
圖5E示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例具有垂直結(jié)構(gòu)的鄰近頭106a-3和106b-3的晶片處理系統(tǒng)100-4的側(cè)視圖，所述鄰近頭配置成處理靜止的晶片108。在該實(shí)施例中，鄰近頭106a-3和106b-3是垂直的結(jié)構(gòu)，并且其配置成或者從左向右移動，或者從右向左移動，從晶片108的第一邊緣開始移動到在直徑上與第一邊緣相對的晶片108的第二邊緣。因此，在該實(shí)施例中，鄰近頭承載組件104可以使鄰近頭104a-3和104b-3移動接近晶片108，和可以使鄰近頭104a-3和104b-3在晶片上從一個邊緣移動到另一個邊緣，從而一次完成晶片108的處理，由此減少處理晶片108的時(shí)間。
圖5F示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的晶片處理系統(tǒng)100-4的另一個側(cè)視圖，該側(cè)視圖從圖5E示出的視圖轉(zhuǎn)過90度。應(yīng)該理解，可以任何合適的方式定向鄰近頭承載組件104，例如與圖5F所示的相比，可以使鄰近頭承載組件104旋轉(zhuǎn)180度。
圖5G示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例具有水平結(jié)構(gòu)的鄰近頭106a-4的晶片處理系統(tǒng)100-5的頂視圖，所述鄰近頭在晶片108的半徑上延伸。在一個實(shí)施例中，鄰近頭106a-4延伸小于被處理襯底的半徑。在另一個實(shí)施例中，鄰近頭106a-4在被處理襯底的半徑上延伸。在一個優(yōu)選實(shí)施例中，鄰近頭106a-4延伸超過晶片108的半徑，因此鄰近頭可以處理晶片108的中心和晶片108的邊緣，因而鄰近頭106a-4可以覆蓋和處理晶片的中心和邊緣。在該實(shí)施例中，利用上臂104a-4的垂直移動，鄰近頭106a-4可以移動到處理位置，由此鄰近頭106a-4可以處于接近晶片108的位置。只要鄰近頭106a-4接近晶片108，就對晶片108的頂面進(jìn)行處理操作。在一個實(shí)施例中，因?yàn)猷徑^106a-4延伸超過晶片的半徑，所以可以在一次旋轉(zhuǎn)中處理晶片。
圖5H示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例具有水平結(jié)構(gòu)的鄰近頭106a-4和106b-4的晶片處理系統(tǒng)100-5的側(cè)視圖，所述鄰近頭在晶片108的半徑上延伸。在該實(shí)施例中，鄰近頭106a-4和106b-4都是細(xì)長的，并且能夠延伸超過晶片108的半徑。如參考圖5G所論述的，根據(jù)期望的實(shí)施，例鄰近頭106a-4可以延伸小于晶片108的半徑、正好等于半徑或大于半徑。在一個實(shí)施例中，在使晶片108旋轉(zhuǎn)時(shí)，鄰近頭106a-4和106b-4分別由上臂104a和底臂106b-4帶動接近晶片表面108a和108b。因?yàn)樵谝粋€實(shí)施例中，鄰近頭106a-4和106b-4延伸超過了晶片108的半徑，所以僅需要一個全程旋轉(zhuǎn)來處理晶片108。
如果出現(xiàn)增大的表面張力梯度，那么這些裝置和表面如鄰近頭106a-5和106b-5在移動彎月形部的液體時(shí)將更加有效，所述鄰近頭可以用于接近晶片108的表面或邊緣，并參與(即限制)了一個或多個彎月形部106a-6和106b-6，從而有助于形成彎月形部。作為實(shí)例，當(dāng)鄰近頭具有比晶片小的表面張力時(shí)，可以增大表面張力梯度。表面張力梯度可以更大，因?yàn)榫?08的疏水性比鄰近頭106a-5和106b-5更大。疏水材料對于選定的液體具有更小的吸引力(例如更大的表面張力)。親水材料對于選定的液體具有更大的吸引力(例如更小的表面張力)。作為實(shí)例，如果鄰近頭106a-5和106b-5對于彎月形部106a-6具有比晶片更小的表面張力(例如更大的親水性)，那么當(dāng)在晶片上移動彎月形部時(shí)，彎月形部上的液體很少會留在晶片(即晶片將更加干燥)上。使表面張力的差值最大(即使表面張力梯度最大)將進(jìn)一步加強(qiáng)把彎月形部從第一表面移動到第二表面的干燥效果。
因此，這種裝置和表面的表面材料可以選擇成使裝置和表面相對于晶片108的相對表面張力最優(yōu)化。作為實(shí)例，當(dāng)在晶片表面上移動彎月形部時(shí)，具有比晶片108和邊緣平臺110更大的親水性的鄰近頭將有助于使遺留在晶片上的液體量最小。
圖6A示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的鄰近頭的入口/出口的定向117，利用該定向可以向晶片108施加一制造處理。在一個實(shí)施例中，定向117是鄰近頭106a的一部分，其中在示出的定向117中可以利用源入口302和306以及源出口304。該定向117包括在前邊緣109上的源入口306，以及在源入口306和源入口302之間的源出口304。
圖6B示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的另一個鄰近頭的入口/出口的定向119，利用該定向可以向晶片108施加一制造處理。在一個實(shí)施例中，定向119是鄰近頭106a的一部分，其中除了示出的定向119，可以利用源入口302和306以及其它源出口304。該定向119包括在前邊緣109上的源出口304，以及在源出口304和源入口306之間的源入口302。
圖6C示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的又一個鄰近頭的入口/出口121的定向，利用該定向可以向晶片108施加一制造處理。在一個實(shí)施例中，定向121是鄰近頭106a的一部分，其中除了示出的定向119，可以利用源入口302和306以及其它源出口304。該定向119包括在前邊緣109上的源入口306，以及在源出口304和源入口306之間的源入口302。
圖6D示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的示例性晶片干燥處理的優(yōu)選實(shí)施例，其可以由一鄰近頭106a實(shí)施。盡管圖6D示出了被干燥的頂面108a，但是應(yīng)該理解，可以大體上相同的方式完成對晶片108的底面108b的晶片干燥處理。圖6D中示出了在晶片干燥處理時(shí)，還可以相同的方式向晶片表面施加許多其他的制造處理。在一個實(shí)施例中，可以利用源入口302向晶片108的頂面108a施加異丙醇(IPA)蒸氣，利用源入口306向晶片108的頂面108a施加去離子水(DIW)。此外，可以利用源出口304向接近晶片表面的區(qū)域施加真空，以便去除位于頂面108a上或者在頂面108a附近的流體或蒸氣。應(yīng)該理解，可以利用多個源入口和多個源出口的任何合適的組合，只要存在至少一種組合，其中至少一個源入口302與至少一個源出口304相鄰，而至少一個源出口304與至少一個源入口306相鄰。IPA可以是任何合適的形式，例如IPA蒸氣，其中蒸氣形式的IPA是利用N2運(yùn)載氣體輸入的。此外，盡管這里利用了DIW，但是也可以利用任何其他合適的流體，只要其能夠進(jìn)行或加強(qiáng)晶片處理，例如所述流體可以是以其他方式凈化的水、清潔流體、其他處理流體以及化學(xué)制劑。在一個實(shí)施例中，從源入口302輸入IPA流入物310，從源出口304施加真空312，以及從源入口306輸入DIW流入物314。由此，利用如上面參考圖2A描述的IPA-真空-DIW定向的實(shí)施例。因此，如果在晶片108上形成了流體薄膜，就利用IPA流入物310向晶片表面施加第一流體壓力，利用DIW流入物314向晶片表面施加第二流體壓力，以及利用真空312施加第三流體壓力，以便去除晶片表面上的DIW、IPA和流體薄膜。
因此，在一個實(shí)施例中，當(dāng)向晶片表面施加DIW流入物314和IPA流入物310時(shí)，晶片表面上的任何流體將與DIW流入物314互相混合。此時(shí)，向晶片表面施加的DIW流入物314會與IPA流入物310接觸。IPA會形成與DIW流入物314的界面118(也可稱為IPA/DIW界面118)，并與真空312一起有助于從晶片108的表面去除DIW流入物314和任何其他流體。在一個實(shí)施例中，IPA/DIW界面118可減小DIW的表面張力。在操作中，向晶片表面施加DIW，然后利用從源出口304施加的真空迅速去除該DIW和晶片表面上的流體。向晶片表面施加DIW一段時(shí)間之后保留在鄰近頭和晶片表面之間的區(qū)域中的DIW和晶片表面上的任何流體可形成彎月形部116，其中彎月形部的邊界是IPA/DIW界面118。因此，彎月形部116是向晶片表面施加并大體上同時(shí)與晶片表面上的任何流體一同被去除的恒定流體流。從晶片表面迅速去除DIW可防止在被干燥的晶片表面區(qū)域上形成流體液滴，由此減小污染物干燥在晶片108上的可能性。向下注入的IPA的壓力(該壓力由IPA的流動速度引起的)有助于控制彎月形部116。
用于IPA的N2運(yùn)載氣體的流動速度有助于使鄰近頭和晶片表面之間區(qū)域的水流排出并進(jìn)入源出口304，通過該源出口可以將流體從鄰近頭輸出。因此，當(dāng)IPA和DIW進(jìn)入源出口304時(shí)，構(gòu)成IPA/DIW118的邊界是一個連續(xù)的邊界，因?yàn)闅怏w(例如空氣)和所述流體是一起進(jìn)入源出口304的。在一個實(shí)施例中，當(dāng)來自源出口304的真空推動DIW、IPA和晶片表面上的流體時(shí)，進(jìn)入源出口304的流動是不連續(xù)的。這種流動的不連續(xù)性類似于當(dāng)將真空施加于流體和氣體的組合之上時(shí)通過吸管吸起的流體和氣體。因此，當(dāng)鄰近頭106a移動時(shí)，彎月形部與鄰近頭一起移動，由于IPA/DIW界面118的移動，會干燥之前被彎月形部占據(jù)的區(qū)域。還應(yīng)該理解，根據(jù)裝置的結(jié)構(gòu)、彎月形部的期望尺寸和形狀可以利用任何適當(dāng)數(shù)量的源入口302、源出口304和源入口306。在另一個實(shí)施例中，流體流速和真空流速足以使得進(jìn)入真空出口的總液體流量是連續(xù)的，因此氣體不會流入真空出口。
應(yīng)該理解，對于IPA、DIW和真空來說，可以采用任何合適的流速，只要能夠保持彎月形部116。在一個實(shí)施例中，流過一組源入口306的DIW的流速是大約25毫升/分鐘至大約3,000毫升/分鐘。在一個優(yōu)選實(shí)施例中，流過一組源入口306的DIW的流速是大約400毫升/分鐘。應(yīng)該理解，流體的流速可以隨鄰近頭的尺寸而變化。在一個實(shí)施例中，更大的鄰近頭具有比更小的鄰近頭更大的液體流量。這是可能發(fā)生的，因?yàn)樵谝粋€實(shí)施例中，更大的鄰近頭具有更多的源入口302和306以及源出口304，因此更大的鄰近頭具有更大的流量。
在一個實(shí)施例中，流過一組源入口302的IPA蒸氣的流速是大約1標(biāo)準(zhǔn)立方英尺/小時(shí)(SCFH)至大約100SCFH。在一個優(yōu)選實(shí)施例中，IPA流速是大約5至50SCFH。
在一個實(shí)施例中，流過一組源出口304的真空的流速是大約10標(biāo)準(zhǔn)立方英尺/小時(shí)(SCFH)至大約1250SCFH。在一個優(yōu)選實(shí)施例中，流過一組源出口304的真空的流速是350SCFH。在一個示例性實(shí)施例中，可以采用流量計(jì)來測量IPA、DIW和真空的流速。
圖6E示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例使用另一個源入口/出口的定向的晶片干燥處理，其可以由一鄰近頭106a實(shí)施。在該實(shí)施例中，鄰近頭106a可以在晶片108的頂面108a上移動，因此可以沿晶片表面108a移動彎月形部。該彎月形部可向晶片表面施加流體，然后從晶片表面去除流體，由此同時(shí)清潔和干燥晶片。在該實(shí)施例中，源入口306可向晶片表面108a施加DIW流314，源入口302可向晶片表面108a施加IPA流310，以及源出口312可從晶片表面108a去除流體。應(yīng)該理解在該實(shí)施例以及這里描述的鄰近頭106a的其他實(shí)施例中，可以結(jié)合圖6E中示出的源入口302和306以及源出口304的定向，使用附加數(shù)量和類型的源入口和源出口。此外，在該實(shí)施例以及其他鄰近頭的實(shí)施例中，通過控制流體流動到晶片表面108上的量，和控制施加的真空，可以任何合適的方式操縱和控制彎月形部。例如在一個實(shí)施例中，通過增大DIW流314和/或減小真空312，流過源出304的流出物幾乎全是DIW和從晶片表面108a去除的流體。在另一個實(shí)施例中，通過減小DIW流314和/或增大真空312，流過源出口304的流出物大體上是DIW和空氣以及從晶片表面108a去除的流體的組合。
圖6F示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的另一個源入口/出口的定向，其中可以利用附加的源出口307輸入附加的流體。圖6E中示出的入口和出口的定向與參考圖6D進(jìn)一步詳細(xì)描述的定向一樣，除了包括附加的源出口307，其與源出口304相對側(cè)上的源入口306相鄰。在該實(shí)施例中，可以通過源入口307輸入DIW。因此，可以利用清潔溶液流315來加強(qiáng)晶片108的清潔，并大體上同時(shí)干燥晶片108的頂面108a。
圖7A示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例執(zhí)行示例性的干燥操作的鄰近頭106。在一個實(shí)施例中，該鄰近頭106可在接近晶片108的頂面108a的同時(shí)移動，以便執(zhí)行清潔和/或干燥操作。應(yīng)該理解，還可以利用鄰近頭106來處理(例如清潔、干燥等等)晶片108的底面108b。在一個實(shí)施例中，使晶片108旋轉(zhuǎn)，使得鄰近頭106可以線性的方式沿頭部運(yùn)動移動，同時(shí)從頂面108a去除流體。通過從源入口302施加IPA310，從源出口304施加真空312，以及從源入口306施加去離子水314，可以產(chǎn)生參考圖6D所論述的彎月形部116。
圖7B示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的部分鄰近頭106的頂視圖。在該實(shí)施例的頂視圖中，從左向右是一組源入口302、一組源出口304、一組源入口306、一組源出口304以及一組源入口302。因此，當(dāng)將N2/IPA和DIW輸入到鄰近頭106和晶片108之間的區(qū)域中時(shí)，真空可去除N2/IPA和DIW以及留在晶片108上的任何流體薄膜。這里描述的源入口302、源出口304還可以是任何型式的幾何結(jié)構(gòu)，例如圓形開口、正方形開口等等。在一個實(shí)施例中，源入口302和306以及源出口304具有圓形開口。
圖8A示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例在雙晶片表面處理系統(tǒng)中使用的鄰近頭106和106b的側(cè)視圖。在該實(shí)施例中，通過分別從源入口302和306輸入N2/IPA和DIW(或其他處理流體)以及從源出口304施加真空，可以形成彎月形部116。此外，在源入口306的與源入口302相對的一側(cè)上布置一源出口304，以便去除DIW和使彎月形部116保持完整。如上面所論述的，在一個實(shí)施例中，可以分別從源入口302和306輸入N2/IPA流入物310和DIW流入物314，同時(shí)從源出口304施加真空312。應(yīng)該理解，可以從源入口302、源出口304和源入口306的任何合適的結(jié)構(gòu)。例如，鄰近頭106和106b具有與上面參考圖7A和7B描述的結(jié)構(gòu)一樣的源入口和源出口的結(jié)構(gòu)。此外，在其他實(shí)施例中，鄰近頭106和106b可以是如下面參考圖9A至10B所示的結(jié)構(gòu)。通過使彎月形部116移動接近表面和遠(yuǎn)離表面移動，可以干燥與彎月形部116接觸的任何合適的表面。
圖8B示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例在雙晶片表面處理系統(tǒng)中的鄰近頭106和106b。在該實(shí)施例中，鄰近頭106可處理晶片108的頂面108a，鄰近頭106b可處理晶片108的底面108b。通過分別從源入口302和306輸入N2/IPA和DIW，以及從源出口304施加真空，可以在鄰近頭106和晶片108之間以及在鄰近頭106b和晶片108之間形成彎月形部116。因此鄰近頭106和106b以及彎月形部116可以一種方式在晶片表面的濕區(qū)域上移動，從而能夠處理(例如清潔、干燥)整個晶片108。
圖9A示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的處理窗口538-1。在一個實(shí)施例中，處理窗口538-1包括多個源入口302和306以及多個源出口304。處理窗口538-1是鄰近頭106(或這里提及的任何其他鄰近頭)上的一個區(qū)域，所述鄰近頭可以產(chǎn)生和控制彎月形部116的形狀和尺寸(例如面積)。因此，處理窗口538-1可以是干燥晶片的區(qū)域，如果期望以那種方式使用該鄰近頭106。在一個實(shí)施例中，處理窗口538-1大體上為矩形。應(yīng)該理解，處理窗口538-1(或這里描述的任何其他合適的處理窗口)的尺寸可以是任何合適的長度和寬度(正如從頂視圖中所看到的)。
圖9B示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例大體上為圓形的處理窗口538-2。在一個實(shí)施例中，處理窗口538-2包括多個源入口302和306以及多個源出口304。該處理窗口538-2是鄰近頭106(或這里參考的任何其他鄰近頭)上的一個區(qū)域，所述鄰近頭可以產(chǎn)生和控制彎月形部116。因此，處理窗口538-2可以是干燥晶片的區(qū)域，如果期望以那種方式使用該鄰近頭106。在一個實(shí)施例中，處理窗口538-2大體上為圓形。
圖10A示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的示例性鄰近頭1000。圖10B示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的鄰近頭1000的截面圖。該鄰近頭1000包括多個處理化學(xué)制劑入口1004、多個IPA入口1002、多個IPA蒸氣入口1008和多個真空出口1006。各個入口1002、1004、1006和出口1008圍繞傳感器1020布置。該傳感器1020是一計(jì)量傳感器，其能夠評價(jià)由處理頭部1000施加的制造處理的進(jìn)程。
傳感器1020可以在是鄰近頭1000中有用的任何類型的傳感器。作為實(shí)例，一現(xiàn)場計(jì)量傳感器可以監(jiān)控蝕刻處理，以便根據(jù)期望的結(jié)果確定期望被蝕刻掉的材料是否完全去除或部分去除。傳感器1020包括一個或多個以下示例性類型的傳感器渦流傳感器(例如用于測量金屬和其他相容材料)、散射測量(例如用于粒子或地形學(xué)測量)、光學(xué)干涉量度法或反射測量法(例如用于測量薄膜厚度)和本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的任何其他的各種終端檢測方法。
圖11A示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例由鄰近頭1000形成的示例性彎月形部1100的頂視圖。圖11B示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例由鄰近頭1000形成的彎月形部1100的截面圖。該彎月形部1100包括一“干燥”的中心區(qū)1102，其中去除了流體彎月形部，使得傳感器1020不會干涉對傳感器和晶片108表面之間的彎月形部1100的處理化學(xué)。
作為實(shí)例，傳感器1020可以是光纖傳感器，其可用于對干燥中心區(qū)1102執(zhí)行激光或?qū)拵Ч鈱W(xué)干涉量度法。在一個實(shí)施例中，鄰近頭1000可以向晶片108施加一蝕刻處理。為了有效和及時(shí)，蝕刻處理需要比通常用于多個晶片批量處理更高濃度的蝕刻化學(xué)物，所述處理可施加于待從晶片108的表面去除的薄膜上。利用干燥中心區(qū)1102中的光學(xué)干涉量度法可以實(shí)現(xiàn)精確的現(xiàn)場薄膜測量，并且不會受通常由液體薄膜引起的干涉。當(dāng)鄰近頭處理晶片時(shí)，使晶片旋轉(zhuǎn)并掃描鄰近頭1000，從而傳感器1020可以在晶片108上提供對晶片的整個表面的現(xiàn)場掃描。
傳感器1020還可以提供蝕刻處理的實(shí)時(shí)反饋。把實(shí)時(shí)反饋提供給控制蝕刻處理的控制系統(tǒng)可以提供蝕刻處理的閉合控制回路。該蝕刻處理的閉合回路控制允許控制系統(tǒng)交互式地實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)蝕刻處理。可以調(diào)節(jié)多個蝕刻處理變量中的任何一個，包括頭部位置、濃度、駐留時(shí)間、流速、壓力、化學(xué)制劑和其他處理變量。通過這種方式可以提供精確的處理控制。更加精確的處理控制允許使用更加濃縮的蝕刻化學(xué)制劑，這又可以使晶片的處理時(shí)間減少到最小。
這種處理的現(xiàn)場、實(shí)時(shí)控制還可以使可變處理施加到晶片表面上，從而在晶片處理中對不一致性進(jìn)行校正。作為實(shí)例，如果是在蝕刻處理中，那么傳感器可以檢測晶片108的第一區(qū)中較薄的薄膜和第二區(qū)中較厚的薄膜。當(dāng)鄰近頭1000掃描過晶片108時(shí)，對于檢測到的薄膜厚度，可以動態(tài)地調(diào)節(jié)(例如蝕刻化學(xué)制劑濃度、駐留時(shí)間等等)蝕刻處理制法。因此，當(dāng)向晶片108施加蝕刻處理時(shí)，可以動態(tài)地現(xiàn)場校正不一致的薄膜厚度，從而大體上消除再處理晶片以校正不一致性的需要。
在另一個實(shí)施例中，不需要干燥區(qū)1102。作為實(shí)例，如果傳感器1020是渦流傳感器，那么該渦流傳感器可以穿過液體層(例如彎月形部1100)測量薄膜厚度，所述液體層例如是向晶片108表面施加的處理化學(xué)制劑。
圖12A示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的晶片處理系統(tǒng)1200。該晶片處理系統(tǒng)1200類似于上面在圖3A中描述的晶片處理系統(tǒng)100，但是它增加了一個現(xiàn)場傳感器1202A。該傳感器1202A布置在臂104a上，位于鄰近頭106a的外部，但是可以和鄰近頭一起前后移動。因此，傳感器1202A可以測量處理附近的相應(yīng)位置，所述處理由鄰近頭106a施加給晶片108。
圖12B示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的晶片處理系統(tǒng)1200’。該晶片處理系統(tǒng)1200’類似于上面在圖12A中描述的晶片處理系統(tǒng)1200，但是它具有一布置在臂1204上的現(xiàn)場傳感器1202B，所述臂1204與保持鄰近頭106a的臂104a分開。臂1204允許傳感器1202B不依賴于鄰近頭106a而移動。因此，傳感器1202B可以測量處理附近的相應(yīng)位置，所述處理由鄰近頭106a施加給晶片108，還可以大體上在鄰近頭向晶片施加處理的同時(shí)獨(dú)立掃描晶片表面上的位置。
圖13示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的晶片處理系統(tǒng)1300的方框圖。該系統(tǒng)包括一具有制法1304的控制器1302。該制法1304可以控制由鄰近頭1310A、1301B向晶片108施加的處理的各個參數(shù)和特征、作為實(shí)例，該制法可確定DIW、IPA和IPA蒸氣的流量和真空的壓力，以及鄰近頭1310A、1310B的準(zhǔn)確位置和晶片108的旋轉(zhuǎn)方向和速度，如果晶片被旋轉(zhuǎn)的話。傳感器1320A、1320B可監(jiān)控和評價(jià)由鄰近頭1310A、1301B向晶片108施加的處理。在一個實(shí)施例中，傳感器1320A、1320B可以提供反饋給控制器1302。然后該控制器1302可以響應(yīng)于來自一個或多個傳感器的反饋修改制法。上述傳感器1320A、1320B可以包括在鄰近頭1310A、1301B中，如上面在圖10A-11B中所描述的。或者，傳感器1320A、1320B可以位于鄰近頭1310A、1301B的外部，如上面在圖12A和12B中所描述的。
圖14是根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的方法操作1400的流程圖，其用于現(xiàn)場監(jiān)控鄰近頭中的處理。在操作1405中，由表面張力梯度處理系統(tǒng)如鄰近頭向晶片108表面施加處理。該處理包括漂洗、清潔、蝕刻、干燥、淀積、電鍍或可以由表面張力梯度施加的其他處理。鄰近頭可支持電鍍處理。
在操作1410中，一現(xiàn)場傳感器可監(jiān)控向晶片108施加的處理，如上面詳細(xì)描述的。
在操作1415中，該現(xiàn)場傳感器實(shí)時(shí)輸出處理的監(jiān)控結(jié)果。在一個實(shí)施例中，可以儲存該監(jiān)控的結(jié)果以備日后參考。在另一個實(shí)施例中，可以把監(jiān)控的結(jié)果輸出到控制該處理的控制系統(tǒng)。
在操作1420中，根據(jù)從現(xiàn)場傳感器輸出的監(jiān)控結(jié)果調(diào)節(jié)處理(例如制法)。在一個實(shí)施例中，由控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)動態(tài)地調(diào)節(jié)處理。在另一個實(shí)施例中，可以為下一個晶片調(diào)節(jié)處理。然后可以結(jié)束該方法和操作?；蛘撸绻麑?shí)時(shí)調(diào)節(jié)處理，那么該方法和操作可以從上面的操作1405開始重復(fù)。
如這里所描述的，現(xiàn)場傳感器可以提供附加的處理控制。因此該處理控制是一個更加精確的受控處理，反過來，這允許更短的處理時(shí)間，也就是說增大了晶片產(chǎn)量。此外，現(xiàn)場傳感器可以提供實(shí)時(shí)的處理數(shù)據(jù)，該處理數(shù)據(jù)可以用于動態(tài)地和實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)處理。
進(jìn)一步地應(yīng)該理解，不需要按照說明的順序執(zhí)行由圖14中的操作表示的指令，由這些操作表示的所有處理可能在實(shí)施本發(fā)明時(shí)不是必須的。盡管為了清楚理解的目的已經(jīng)在上面詳細(xì)地描述了本發(fā)明，但是顯而易見的是，在隨附權(quán)利要求的范圍的條件下，可以進(jìn)行某些變化和修改。因此，應(yīng)該認(rèn)為上述實(shí)施例是說明性的，而不是限制性的，并且本發(fā)明不限于這里給出的細(xì)節(jié)，但是在隨附的權(quán)利要求的范圍和等同物的條件下可以進(jìn)行修改。
權(quán)利要求
1.一種處理晶片的方法，包括向晶片施加一處理，所述處理由表面張力梯度裝置支持；監(jiān)控所述處理的結(jié)果；以及輸出所述監(jiān)控的結(jié)果。
2.按照權(quán)利要求1的方法，其中所述處理包括清潔處理、漂洗處理、干燥處理、蝕刻處理、淀積處理和電鍍處理中至少一個。
3.按照權(quán)利要求1的方法，其中所述處理的結(jié)果由現(xiàn)場傳感器監(jiān)控。
4.按照權(quán)利要求3的方法，其中所述現(xiàn)場傳感器包括光學(xué)傳感器和渦流傳感器中至少一個。
5.按照權(quán)利要求1的方法，其中所述表面張力梯度裝置包括鄰近頭。
6.按照權(quán)利要求1的方法，其中實(shí)時(shí)輸出所述監(jiān)控的結(jié)果。
7.按照權(quán)利要求1的方法，還包括根據(jù)所述監(jiān)控的結(jié)果調(diào)節(jié)所述處理。
8.按照權(quán)利要求1的方法，其中將所述監(jiān)控的結(jié)果輸出到處理控制器。
9.按照權(quán)利要求8的方法，其中所述處理控制器根據(jù)監(jiān)控的結(jié)果調(diào)節(jié)所述處理。
10.按照權(quán)利要求9的方法，所述處理控制器實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)所述處理。
11.一種晶片處理系統(tǒng)，包括支持處理的至少一個表面張力梯度裝置；用于監(jiān)控所述處理的結(jié)果的現(xiàn)場傳感器；以及系統(tǒng)控制器，其與所述現(xiàn)場傳感器和所述表面張力梯度裝置耦合，所述系統(tǒng)控制器包括一處理制法。
12.按照權(quán)利要求11的系統(tǒng)，其中所述處理包括清潔處理、漂洗處理、蝕刻處理、淀積處理和電鍍處理中的至少一個。
13.按照權(quán)利要求11的系統(tǒng)，其中所述現(xiàn)場傳感器包括光學(xué)傳感器和渦流傳感器中的至少一個。
14.按照權(quán)利要求11的系統(tǒng)，其中實(shí)時(shí)輸出所述監(jiān)控的結(jié)果。
15.按照權(quán)利要求11的系統(tǒng)，其中所述表面張力梯度裝置包括鄰近頭。
16.按照權(quán)利要求11的系統(tǒng)，其中所述處理被支持在由表面張力梯度裝置支撐的彎月形部中。
17.按照權(quán)利要求16的系統(tǒng)，其中所述現(xiàn)場傳感器包括在表面張力梯度裝置內(nèi)。
18.按照權(quán)利要求17的系統(tǒng)，其中所述彎月形部包括圍繞現(xiàn)場傳感器的干燥區(qū)域。
19.按照權(quán)利要求11的系統(tǒng)，其中所述現(xiàn)場傳感器和所述表面張力梯度裝置一起移動。
20.按照權(quán)利要求11的系統(tǒng)，其中所述現(xiàn)場傳感器獨(dú)立于所述表面張力梯度裝置移動。
21.一種處理晶片的方法，包括向晶片施加一處理；所述處理由鄰近頭支持；利用現(xiàn)場傳感器監(jiān)控所述處理的結(jié)果；將所述監(jiān)控的結(jié)果實(shí)時(shí)輸出到處理控制器；以及在所述處理控制器中根據(jù)監(jiān)控的結(jié)果實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)處理的制法。
全文摘要
一種處理晶片的系統(tǒng)和方法，包括向晶片施加一處理。所述處理由表面張力梯度裝置支持。監(jiān)控所述處理的結(jié)果。然后輸出所述監(jiān)控的結(jié)果。
文檔編號H01L21/00GK1853264SQ200480024386
公開日2006年10月25日 申請日期2004年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月24日
發(fā)明者J·M·博伊德, J·M·德賴瑞厄斯, M·瑞夫肯, F·C·瑞德克 申請人:蘭姆研究有限公司