專利名稱：從襯底除去污染物的方法和裝置的制作方法
從襯底除去污染物的方法和裝置
背景技術(shù)：
在半導體器件(比如集成電路、存儲單元之類)制造中，執(zhí)行一系列制造操作以在半導體晶圓(“晶圓”)上限定特征。該晶圓(或襯底)包括在硅襯底上限定的多層結(jié)構(gòu)形式的集成電路器件。在襯底級上，形成具有擴散區(qū)的晶體管器件。在后續(xù)級中，互連金屬化線路被圖案化并被電氣連接于該晶體管器件以限定期望的集成電路器件。而且，通過電介質(zhì)材料將圖案化的導電層與其它導電層絕緣。在一系列制造操作過程中，該晶圓表面經(jīng)受各種類型的污染物。基本上制造操作中存在的任何材料都是潛在的污染源。例如，污染源可包括工藝氣體、化工品、沉積材料和流體及其它。各種污染物可能以微粒形式沉積在該晶圓表面上。如果不除去該微粒污染物， 該污染物附近區(qū)域內(nèi)的器件很可能無法工作。因此，有必要，以一種不破壞該晶圓上限定的特征的方式，從該晶圓表面清潔污染物。然而，微粒污染物的大小通常在該晶圓上制造的特征的臨界尺寸(critical dimension size)量級上。除去這么小的微粒污染物而又不會對該晶圓上的特征造成負面影響是相當困難的。

發(fā)明內(nèi)容
在一個實施方式中，公開一種從襯底清潔污染物的方法。該方法包括向襯底表面施加清潔材料的操作。該清潔材料包括用于截留該襯底表面上存在的污染物的一種或多種聚合材料。該方法還包括以受控速度向該襯底表面施加沖洗流體以從該襯底表面除去該清潔材料和該清潔材料內(nèi)截留的污染物。該沖洗流體的該受控速度被設置為使該清潔材料在被該沖洗流體沖擊時以彈性方式運行。在另一個實施方式中，公開一種用于從襯底清潔污染物的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括被限定為支撐襯底的支撐結(jié)構(gòu)。該系統(tǒng)還包括被限定為在支撐結(jié)構(gòu)上方分發(fā)清潔材料的清潔材料分發(fā)裝置，從而當該支撐結(jié)構(gòu)上存在襯底時該清潔材料被施加在該襯底上方。該系統(tǒng)進一步包括被限定為朝該支撐結(jié)構(gòu)引導沖洗流體的沖洗流體分發(fā)裝置，從而當該支撐結(jié)構(gòu)上存在襯底時該沖洗流體沖擊該襯底。該沖洗流體分發(fā)裝置被限定為將該沖洗流體的流速控制在使該清潔材料在被該沖洗流體沖擊時以彈性方式運行的速度范圍內(nèi)。在另一個實施方式中，公開一種用于從襯底清潔污染物的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括被限定為支撐襯底的支撐結(jié)構(gòu)。該系統(tǒng)還包括被限定為在該支撐結(jié)構(gòu)上方分發(fā)清潔材料的清潔材料分發(fā)裝置，從而當該支撐結(jié)構(gòu)上存在襯底時該清潔材料被施加在該襯底上方。該系統(tǒng)進一步包括被置于該支撐結(jié)構(gòu)上方的鄰近頭，從而當該支撐結(jié)構(gòu)上存在襯底時該鄰近頭的底面暴露于該襯底的頂面。該鄰近頭被限定為從該鄰近頭的底面分發(fā)沖洗流體并在該鄰近頭的底面施加真空抽吸。分發(fā)沖洗流體和施加真空抽吸用于當該鄰近頭下方的該支撐結(jié)構(gòu)上存在襯底時在該鄰近頭的底面和該襯底的頂面之間形成流體彎液面。該鄰近頭被限定為將該沖洗流體的流速控制在使該清潔材料在被該沖洗流體沖擊時以彈性方式運行的速度范圍內(nèi)。通過下面結(jié)合附圖進行的詳細說明，本發(fā)明的其他方面和優(yōu)點會變得顯而易見，其中附圖是使用本發(fā)明的實施例的方式進行描繪的。


圖IA顯示了，依照本發(fā)明的一個實施方式，包括清潔溶液的液體清潔材料，該清潔溶液有聚合材料散布其中；圖IB顯示了，依照本發(fā)明的一個實施方式，被截留在該液體清潔材料的聚合物內(nèi)的許多污染物微粒；圖IC描繪了該清潔材料內(nèi)的聚合物如何圍繞器件結(jié)構(gòu)滑動而不在該器件結(jié)構(gòu)上施加損害力；圖ID顯示了，依照本發(fā)明的一個實施方式，具有類凝膠聚合物液滴乳化在該清潔溶液中的液體清潔材料；圖IE顯示了，依照本發(fā)明的一個實施方式，在清潔溶液中溶解有聚合物以形成類凝膠聚合物團塊的液體清潔材料，該類凝膠聚合物團塊在該清潔溶液內(nèi)沒有明顯邊界；圖IF顯示了，依照本發(fā)明的一個實施方式，該清潔溶液內(nèi)散布有氣泡的清潔材料；圖2是，依照本發(fā)明的一個實施方式，顯示用于從襯底清潔污染物的系統(tǒng)的圖解；圖3是，依照本發(fā)明的一個實施方式，顯示用于從襯底清潔污染物的方法的圖解；圖4A顯示了，依照本發(fā)明的一個實施方式的一個鄰近頭系統(tǒng)，該鄰近頭系統(tǒng)被限定為以可控速度向襯底表面施加沖洗流體以去除清潔材料和截留在清潔材料內(nèi)的污染物；圖4B是，依照本發(fā)明的一個實施方式，顯示位于該襯底上方的鄰近頭的橫截面視圖的圖解；圖4C是，依照本發(fā)明的一個實施方式，顯示該鄰近頭的仰視圖的圖解；以及圖4D是，依照本發(fā)明的另一個實施方式，顯示該鄰近頭的仰視圖的圖解。
具體實施例方式在下面的描述中，闡明了許多具體細節(jié)以提供對本發(fā)明的完全理解。然而，顯然， 對本領域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以無需這些具體細節(jié)中的一些或全部而實現(xiàn)。在其它情況下，沒有對熟知的處理操作進行詳細描述以免不必要地模糊本發(fā)明。本文公開了一種用于從襯底上清潔污染物微粒的方法和裝置。該方法包括對待清潔的襯底表面施加清潔材料。該清潔材料被限定為在該襯底上截留污染物微粒。沖洗流體被施加到該襯底表面以除去該清潔材料，同時除去截留在該清潔材料內(nèi)的污染物微粒。該沖洗流體的流速被控制在一個足夠高的速度從而從該沖洗流體到該清潔材料的動量傳遞使得該清潔材料以彈性方式運行。該清潔材料以彈性方式運行使得截留在該清潔材料內(nèi)的污染物微粒保持被截留，并在該沖洗流體的沖擊下與該清潔材料一起被從該襯底表面除去。此處所指的襯底，表示而非限制于半導體晶圓、硬盤驅(qū)動器磁盤、光盤、玻璃襯底和平板顯示表面、液晶顯示表面等等，其在制造或加工操作過程中可能被污染。根據(jù)實際的襯底，表面可能以不同方式被污染，而污染的可接受的程度是在加工該襯底的特定行業(yè)中限定的。為了便于討論，此處描述的襯底污染是指在該襯底表面上存在污染物微粒。然而， 應當理解，本文所指的污染物微粒采用在基本上任何襯底處理和加工操作過程中可能接觸襯底的基本上任何類型的污染物的形式。在各種實施方式中，本文所公開的方法和裝置可以用于從圖案化襯底以及同樣從非圖案化襯底上清潔污染物微粒。在圖案化襯底的情況下，待清潔的圖案化襯底表面上的凸起結(jié)構(gòu)可以對應于凸起連線，比如多晶硅連線或金屬連線。而且，該待清潔圖案化襯底表面可包括凹陷特征，比如化學機械拋光(CMP)處理過程產(chǎn)生的凹陷通孔。圖IA顯示了，依照本發(fā)明的一個實施方式，包括清潔溶液105的液體清潔材料 100，該清潔溶液105有聚合材料散布其中。該聚合材料是由大分子量的聚合物110限定的。在一個實施方式中，該液體清潔材料100是凝膠。在另一個實施方式中，該液體清潔材料100是溶膠，也就是說，液體內(nèi)的固體微粒膠態(tài)懸浮物。在又一個實施方式中，該液體清潔材料100是液體溶液。該液體清潔材料100被限定為當施加到襯底上時從襯底上除去污染物微粒。圖IB顯示了，依照本發(fā)明的一個實施方式，在液體清潔材料100的聚合物110內(nèi)截留的許多污染物微粒120。大分子量(例如，分子量大于10，000g/mol)的聚合物110形成長聚合物鏈。這些長聚合物鏈變得彼此纏繞在一起以形成聚合網(wǎng)絡，該聚合網(wǎng)絡的作用是截留該襯底表面上的污染物微粒并阻止被截留的污染物微粒在從襯底表面除去后返回到該襯底表面。聚合物110溶解在清潔溶液105中。清潔溶液105包括影響pH值并能提高聚合物Iio的可溶性的成分。溶解在清潔溶液105中的聚合物110可以是軟凝膠或成為懸浮在清潔溶液105中的類凝膠液滴。而且，在一個實施方式中，多種類型的聚合物110可以同時溶解在清潔溶液105中。在一個實施方式中，該襯底表面上的污染物被離子力、van der Waals力、靜電力、疏水作用、空間相互作用或化學鍵合附著于溶劑化的聚合物110。因此， 當聚合物110被放入該污染物附近的作用范圍內(nèi)時，聚合物110捕獲并截留該污染物。而且，液體清潔材料100被配制為在該清潔處理過程中溫和(gentle)地存在于器件結(jié)構(gòu)上。 例如，如圖IC所示，清潔材料100中的聚合物110可以圍繞器件結(jié)構(gòu)102滑動，而不在器件結(jié)構(gòu)102上施加損害力。具有大分子量聚合物的聚合材料的實施例包括但不限于a)丙烯酸聚合物，比如聚丙烯酰胺(PAM)，b)聚丙烯酸(PAA)，比如聚羧乙烯940 和聚羧乙烯941 , c)聚-(N， N- 二甲基-丙烯酰胺)(PDMAAm)，d)聚-(N-異丙基-丙烯酰胺)(PIPAAm)，e)聚甲基丙烯酸(PMAA)，f)聚甲基丙烯酰胺(PMAAm)，g)多聚胺和氧化物，比如聚乙烯亞胺(PEI)、聚環(huán)氧乙烷(PEO)、聚氧化丙烯(PPO)等等，h)乙烯基聚合物，比如聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯磺酸 (PESA)、聚乙烯胺(PVAm)、聚乙烯-吡咯烷酮(PVP)、聚-4-乙烯基吡啶(P4VP)等等，i)纖維素衍生物，比如甲基纖維素(MC)，乙基纖維素(EC)、羥乙基纖維素(HEC)、羧甲基纖維素 (CMC)等等，j)聚糖，比如刺槐(阿拉伯樹膠)、瓊脂和瓊脂糖、肝磷脂、瓜耳膠、黃原膠等等， k)蛋白質(zhì)，比如蛋白，膠原蛋白，谷蛋白等等。至于示例性聚合物110的結(jié)構(gòu)，聚丙烯酰胺(PAM)是由丙烯酰胺亞基形成的丙烯酸酯聚合物(-CH2CHC0NH2-)n，其中“η”是整數(shù)。聚乙烯醇(PVA)是由乙烯醇亞基形成的聚合物(-CH2CHOH-)m，其中m是整數(shù)。聚丙烯酸(PAA)是由丙烯酸亞基形成的聚合物(-CH2 =CH-C00H-)o，其中“0”是整數(shù)。該聚合材料中的大分子量聚合物110或者是可溶解于水成溶液的，或者是高度吸水的，以便在水成溶液中形成軟凝膠。聚合物110可以溶解于該清潔溶液中、完全散布在該清潔溶液中、在該清潔溶液中形成液滴(乳化的)或在該清潔溶液中形成團塊。在一個實施方式中，該聚合材料的分子量大于100，000g/molo在另一個實施方式中，該聚合材料的分子量在從約0. IM g/mol到約100M g/mol的范圍內(nèi)。在另一個實施方式中，該聚合化合物的分子量在從約IM g/mol到約20M g/mol的范圍內(nèi)。在又一個實施方式中，該聚合化合物的分子量在從約15M g/mol到約20M g/mol的范圍內(nèi)。在一個實施方式中，清潔材料100中的聚合物110的重量百分比在從約0. 001 %到約20%的范圍內(nèi)。在另一個實施方式中，清潔材料100中的聚合物110的重量百分比在從約0. 001%到約10%的范圍內(nèi)。在另一個實施方式中，清潔材料100中的聚合物110的重量百分比在從約0.01%到約10%的范圍內(nèi)。在又一個實施方式中，清潔材料100中的聚合物Iio的重量百分比在從約0. 05%到約5%的范圍內(nèi)。替代地，聚合物110可以是共聚物，其源自兩種或多種單體物質(zhì)。例如，共聚物分子可以包括90%的丙烯酰胺(AM)和10%的丙烯酸(AA)。另外，聚合物110可以是兩種或多種類型的聚合物的混合物。例如，聚合物110可以是通過將兩種類型的聚合物(比如90% 的PAM和10%的PAA)在溶劑中混合而制成的。在圖1A-1C所示的示例性實施方式中，聚合物110均勻地溶解在清潔溶液105中。 清潔溶液105的基液，或溶劑可以是一種非極性液體(比如松脂)或極性液體(比如水 (H2O))。溶劑的其它實施例包括異丙醇(IPA)、二甲亞砜(DMSO)和二甲基甲酰胺(DMF)。在一個實施方式中，該溶劑是兩種或多種液體的混合物。對于有極性的聚合物110，比如PAM、 PAA或PVA，清潔溶液105的合適的溶劑是極性液體，比如水(H2O)。在另一個實施方式中，清潔溶液105包括除了該溶劑(比如水)以外的化合物，以修改清潔材料100的性質(zhì)。例如，清潔溶液105可以包括緩沖劑，緩沖劑可以是弱酸或弱堿， 以調(diào)整清潔溶液105和相應的清潔材料100的酸堿度(pH)值。弱酸的一個實施例是檸檬酸。弱堿的一個實施例是銨(NH4OH)。清潔材料100的pH值的范圍可以是從約1到約12。 在一個實施方式中，對于前端應用(在銅和金屬間電介質(zhì)沉積之前)，該清潔材料100是堿性的，PH指在從約7到約12的范圍內(nèi)。在另一個實施方式中，前端應用的pH值在從約8到約11的范圍內(nèi)。在又一個實施方式中，前端應用的PH值在約8到約10的范圍內(nèi)。在一個實施方式中，對于后端處理(在銅和金屬間電介質(zhì)沉積之后)，該清潔溶液可以是弱堿性、中性或酸性的。在一個實施方式中，后端應用的PH值在從約1到約7的范圍內(nèi)。在另一個實施方式中，后端應用的PH值在從約1到約5的范圍內(nèi)。在又一個實施方式中，后端應用的PH值在從約1到約2的范圍內(nèi)。在一個實施方式中，該清潔溶液包括表面活性劑，比如十二烷基硫酸銨(ADS)以幫助在清潔溶液105中散布聚合物110。在一個實施方式中，該表面活性劑也幫助潤濕該襯底表面上的清潔材料100。該襯底表面上的清潔材料100的潤濕允許清潔材料100與該襯底表面和上面的污染物微粒進行緊密接觸。潤濕還改善了清潔效率。而且，也可以添加其它添加劑以改善表面潤濕、襯底清潔、沖洗和其它相關(guān)性質(zhì)。在一個實施方式中，清潔溶液105被配制為緩沖溶液。例如，清潔溶液105可以被限定為緩沖銨溶液(BAQ，緩沖銨溶液包括堿性和酸性緩沖劑，比如0. Mwt % (重量百分比)的NH4OH和0. 的檸檬酸。而且，該緩沖清潔溶液，比如BAS，可以包括一定量的表面活性劑，比如的ADS，以幫助聚合物110在清潔溶液105中的懸浮和散布。包含的ADS、0.的NH3和0. 的檸檬酸的清潔溶液105在本文中被稱為溶液“S100”。
溶液“S100”和BAS兩者都有約10的pH值。圖ID顯示了，依照本發(fā)明的一個實施方式，具有乳化在清潔溶液105'中的類凝膠聚合物液滴140的液體清潔材料100'。清潔溶液105'還可包含小的和隔離的聚合物 106。表面活性劑，比如ADS，可以被添加到清潔溶液105'以幫助類凝膠聚合物液滴140在整個清潔溶液105'的均勻散布。在圖ID的示例性實施方式中，在清潔溶液105'和類凝膠聚合物液滴140之間出現(xiàn)邊界141。類凝膠聚合物液滴140是軟的，而且圍繞該襯底表面上的器件特征變形。因為類凝膠聚合物液滴140圍繞器件特征變形，所以它們不會在該器件特征上施加損害力。在一個實施方式中，類凝膠聚合物液滴140的直徑在從約0. 1 μ m (微米)到約IOOym范圍內(nèi)。圖IE顯示了，依照本發(fā)明的一個實施方式，在清潔溶液105"中溶解有聚合物以形成類凝膠聚合物團塊150的液體清潔材料100"，類凝膠聚合物團塊150在清潔溶液 105"內(nèi)沒有明顯的邊界。清潔溶液105"還可以包含小的和隔離的聚合物106。類凝膠聚合物團塊150是軟的，而且圍繞該襯底表面上的器件特征變形，并且不在該器件特征上施加損害力。在一個實施方式中，聚合物團塊150的直徑在從約0. Ιμπι到約100 μ m的范圍內(nèi)。上面討論的清潔材料100、100'和100〃都是液相的。在又一個實施方式中，清潔材料100、100'和100〃可以通過添加氣體(比如N2、惰性氣體)或氣體混合物(比如空氣)而攪拌以將清潔材料100、100'和100"轉(zhuǎn)化為泡沫。圖IF顯示了，依照本發(fā)明的一個實施方式，在清潔溶液105內(nèi)散布有氣泡160的清潔材料100女。該清潔材料可以包括聚合物鏈110、聚合物液滴140或聚合物團塊150或其結(jié)合。應該理解，清潔材料100 *包括氣相部分和液相部分兩者。如圖1A-1C所示，高分子量聚合物110的長鏈形成聚合網(wǎng)絡，該聚合網(wǎng)絡可包括或不包括聚合物交叉鏈接。如圖IC中所示，聚合物110與該襯底表面上的污染物微粒(比如污染物微粒120工和120 )進行接觸并截留該污染物微粒。在從該襯底表面除去污染物微粒后，該污染物微粒通過聚合物110的網(wǎng)絡而懸浮在清潔材料100中。例如，圖IC顯示了通過分別附著于聚合物鏈Ill1和Ill11而懸浮在清潔材料100中的污染物微粒120ΙΠ和 120 。應當理解，任何污染物微?？梢愿街谠摼酆暇W(wǎng)絡內(nèi)的多個聚合物鏈。正如上面討論的，該襯底上的污染物微粒變得被截留在該清潔材料的聚合物串/ 聚合物網(wǎng)絡中。當該清潔材料被從該襯底除去時，截留在該清潔材料內(nèi)的污染物微粒被從該襯底除去。例如，在一個實施方式中，污染物微粒和該襯底之間的粘結(jié)(bond)不會單獨被該清潔材料破壞。在此實施方式中，從該沖洗流體到該清潔材料的動量傳遞提供了足夠大的能量以將該污染物微粒和該襯底之間的粘結(jié)破壞。因此，從該襯底除去污染物微粒的效率取決于為了從該襯底除去該清潔材料而施加的沖洗流體的動量。如下所述，該沖洗流體可以由許多不同密度的不同材料限定。因此，該沖洗流體速度是根據(jù)該沖洗流體密度設定的，以便實現(xiàn)能夠從該襯底上除去清潔材料和截留于其中的污染物微粒的足夠大的沖洗流體動量。高密度沖洗流體可以被施加有更低的速度以實現(xiàn)足夠大的沖洗流體動量。相反，較低密度的沖洗流體可以被施加有更高的速度以實現(xiàn)足夠大的沖洗流體動量。施加到該清潔材料的該沖洗流體的動量應當足夠大到使該清潔材料以彈性方式運行，但是應當不會大到對該襯底和上面限定的特征造成損害。應當理解，該沖洗流體的動量主要是由沖洗操作過程中該沖洗流體的速度控制的。因此，利用該清潔材料從該襯底除去污染物微?？梢酝ㄟ^沖洗流體速度的適當設置來加以控制。如同上面提到的，該沖洗流體速度應當足夠高到使該清潔材料以彈性方式運行， 而不損害該襯底。如果該沖洗流體的速度太低，那么該沖洗流體和清潔材料之間的動量傳遞不足以使該清潔材料內(nèi)的聚合物向該污染物微粒傳遞足夠大的力而打破該污染物微粒和該襯底之間的粘著結(jié)合。而且，如果該沖洗流體速度太低，該沖洗流體可能稀釋該清潔材料，從而允許污染物微粒從它們在清潔材料的聚合物內(nèi)的截留中逃脫。如果該污染物微粒從它們在該清潔材料內(nèi)的截留逃脫，該清潔材料會被從該襯底除去而不會從該襯底除去污染物。而且，如果該沖洗流體的速度太低，該清潔材料的殘留物可能與該清潔材料的殘留物內(nèi)截留的污染物微粒一起留在該襯底上。鑒于上文，應當理解，該沖洗流體的速度是利用該清潔材料從該襯底除去污染物微粒時的關(guān)鍵參數(shù)。在一個實施方式中，該沖洗流體的速度被控制在約lm/s (米每秒)。在另一個實施方式中，該沖洗流體的速度被控制在從0. 5m/s到約lOm/s的范圍內(nèi)。在又一個實施方式中，該沖洗流體的速度被控制在從0. lm/s到約100m/S的范圍內(nèi)。如上所述，適當?shù)臎_洗流體速度部分依賴于該沖洗流體的密度，也就是說，依賴于該沖洗流體材料。該沖洗流體材料應該是與該清潔材料和待清潔襯底化學兼容的。在各種實施方式中，該沖洗流體可以是去離子水(DIW)、異丙醇(IPA)、二甲亞砜(DMSO)、二甲基甲酰胺(DMF)、醋酸二甲酯(DMAC)、氮氣、易于與DIW混合的極性溶劑、霧化液體比如霧化的極性溶劑(DIW)，或其任何結(jié)合。應當理解，上面確定的沖洗流體材料是以示例的方式提供的， 不代表沖洗流體材料的排他集合。圖2是，依照本發(fā)明的一個實施方式，顯示用于從襯底清潔污染物的系統(tǒng)的圖解。 該系統(tǒng)包括被限定為收集襯底清潔操作過程中分發(fā)的流體的槽201。襯底支撐結(jié)構(gòu)203被置于槽201的內(nèi)部容積內(nèi)。襯底支撐結(jié)構(gòu)203包括被限定為接收和支撐待清潔襯底207的頂面。該襯底支撐結(jié)構(gòu)203的底面的質(zhì)心區(qū)域固定于軸205。軸205連接于旋轉(zhuǎn)機械239， 旋轉(zhuǎn)機械239可以被操作為旋轉(zhuǎn)軸205，如箭頭206所示，以帶來襯底支撐結(jié)構(gòu)203的相應旋轉(zhuǎn)。在一個實施方式中，旋轉(zhuǎn)機械239能夠以從約500RPM(轉(zhuǎn)每分鐘)到約4000RPM范圍內(nèi)的旋轉(zhuǎn)頻率旋轉(zhuǎn)軸205。在另一個實施方式中，旋轉(zhuǎn)機械239能夠以從約100RPM到約 10000RPM范圍內(nèi)的旋轉(zhuǎn)頻率旋轉(zhuǎn)軸205。該系統(tǒng)還包括被限定為朝襯底支撐結(jié)構(gòu)203 (以及當襯底支撐結(jié)構(gòu)203上存在襯底207時朝襯底207上)分發(fā)清潔材料217的清潔材料分發(fā)頭213。清潔材料分發(fā)頭213 與清潔材料輸送控制209流體連通。清潔流體輸送控制209被限定為控制清潔材料從清潔材料儲液槽231通過導管211向清潔材料分發(fā)頭213的流動。在一個實施方式中，導管211 被限定為剛性組件，比如剛性管。在另一個實施方式中，導管211被限定為撓性組件，比如撓性管。在各種實施方式中，導管211可以被限定為一種可移動的配置以使得清潔材料分發(fā)頭213能夠在襯底支撐結(jié)構(gòu)203及其上的襯底207上方轉(zhuǎn)移，如箭頭215示例的。該系統(tǒng)還包括被限定為朝襯底支撐結(jié)構(gòu)203 (以及當襯底支撐結(jié)構(gòu)203上存在襯底207時朝襯底207上)分發(fā)沖洗流體227的沖洗流體分發(fā)頭223。沖洗流體分發(fā)頭223 與沖洗流體輸送控制219流體聯(lián)通。沖洗流體輸送控制219被限定為控制沖洗流體從沖洗流體儲液槽2 通過導管221到?jīng)_洗流體分發(fā)頭223的流動。在一個實施方式中，導管221 被限定為剛性組件，比如剛性管。在另一個實施方式中，導管221被限定為撓性組件，比如撓性管。在各種實施方式中，導管221可以被限定為一種可移動的配置以使得沖洗流體分發(fā)頭223能夠在襯底支撐結(jié)構(gòu)203及其上的襯底207上方平移，如箭頭225示例的。沖洗流體分發(fā)頭223被配置為以依照施加到該沖洗流體的壓強所必需的受控速度朝襯底207分發(fā)沖洗流體227。在一個實施方式中，沖洗流體輸送控制219裝配有能夠?qū)Ч?21中的沖洗流體227的壓強增加到必要的壓強等級的增壓器件。在各種實施方式中，沖洗流體分發(fā)頭223可以被配置為單一噴嘴、連接于歧管的多個噴嘴或多開口沖洗頭， 以及其它。不管特定的沖洗流體分發(fā)頭223實施方式如何，沖洗流體分發(fā)頭223被配置為以一種受控樣式并在受控流速下將沖洗流體227導向襯底207。在一個實施方式中，該系統(tǒng)還包括與清潔材料輸送控制209、沖洗流體輸送控制 219和旋轉(zhuǎn)機械239中的每一個分別通過連接237、235和241電氣連通的計算系統(tǒng)233。清潔材料輸送控制209、沖洗流體輸送控制219和旋轉(zhuǎn)機械239中的每一個可以包括相應的數(shù)據(jù)獲取/控制裝置，該數(shù)據(jù)獲取/控制裝置被配置為從計算系統(tǒng)233接收控制信號并依照接收到的控制信號指導操作。而且，計算系統(tǒng)233可以被操作為執(zhí)行圖形用戶界面(GUI)， 該圖形用戶界面被限定為提供虛擬控制以控制清潔材料輸送控制209、沖洗流體輸送控制 219和旋轉(zhuǎn)機械239中的每一個。而且，利用⑶I計算系統(tǒng)233可以被編程以依照預定的襯底清潔配方(recipe)指導清潔材料輸送控制209、沖洗流體輸送控制219和旋轉(zhuǎn)機械239。在一個實施方式中，計算系統(tǒng)233可包括計算機可讀介質(zhì)，該計算機可讀介質(zhì)上存儲有計算機可執(zhí)行程序指令以指導從襯底清潔污染物的操作。該計算機可讀介質(zhì)可以包括指導清潔材料分發(fā)裝置在襯底表面上方分發(fā)清潔材料的操作的程序指令。正如上面討論的，在一個實施方式中，該清潔材料被限定為有聚丙烯酰胺溶解于其中的極性溶劑，以截留該襯底表面上存在的污染物。該計算機可讀介質(zhì)還可包括用于指導沖洗流體分發(fā)裝置的操作的程序指令以指導沖洗流體以受控速度朝該襯底表面流動以影響清潔材料和該清潔材料內(nèi)截留的污染物從該襯底表面的除去。該程序指令被限定為控制該沖洗流體的速度以使該清潔材料在被該沖洗流體沖擊時以彈性方式運行。而且，在一個實施方式中，提供程序指令以指導該旋轉(zhuǎn)機械在向該襯底表面施加沖洗流體的過程中旋轉(zhuǎn)該襯底。圖3是，依照本發(fā)明的一個實施方式，顯示用于從襯底清潔污染物的方法的圖解。 該方法包括向襯底表面施加清潔材料的操作301。在一個實施方式中，該清潔材料包括用于截留該襯底表面上存在的污染物的一種或多種聚合材料。在一個實施方式中，該清潔材料被限定為有聚丙烯酰胺溶解于其中的極性溶劑。該方法還包括以受控速度向該襯底表面施加沖洗流體的操作303，以從該襯底表面去除該清潔材料和該清潔材料內(nèi)截留的污染物。該沖洗流體的該受控速度被設置以使該清潔材料在受該沖洗流體沖擊時以彈性方式運行。在一個實施方式中，該沖洗流體速度被控制在從約0. 1米每秒到約100米每秒的范圍內(nèi)。在另一個實施方式中，該沖洗流體速度被控制在約1米每秒。由于沖洗流體動量對清潔效率的重要影響，該沖洗流體可以在該清潔材料被施加到該襯底表面之后立即施加到該襯底表面。在各種實施方式中，該沖洗流體被限定為去離子水、異丙醇、二甲亞砜、二甲基甲酰胺、醋酸二甲酯、氮氣、極性溶劑和霧化極性溶劑中的一種或多種。而且，在一個實施方式中，該沖洗流體被從置于該襯底上方的噴嘴分發(fā)。在從該噴嘴分發(fā)該沖洗流體時該噴嘴可以在該襯底上方平移。該方法可進一步包括在向該襯底表面施加該沖洗流體的過程中旋轉(zhuǎn)該襯底的操作305。在一個實施方式中，該襯底以在從約100轉(zhuǎn)每分鐘到約10000轉(zhuǎn)每分鐘的范圍內(nèi)的一個速度旋轉(zhuǎn)。應當理解，該襯底的旋轉(zhuǎn)可以在一些實施方式中使用，但不是所有實施方式都需要。上面提到的計算機可讀介質(zhì)是能夠儲存數(shù)據(jù)的任何數(shù)據(jù)存儲裝置，其中該數(shù)據(jù)以后可以由計算機系統(tǒng)讀取。計算機可讀介質(zhì)的實施例包括硬盤驅(qū)動器、網(wǎng)絡附屬存儲器 (NAS)、只讀存儲器、隨機存取存儲器、⑶-ROM、⑶-R、⑶-RW、磁帶及其它光學和非光學數(shù)據(jù)存儲裝置。另外的，如同上面提到的，被實現(xiàn)為計算機可讀介質(zhì)上的計算機可讀代碼的圖形用戶界面(GUI)可以被開發(fā)以提供執(zhí)行本發(fā)明的任何實施方式的用戶界面。盡管上面參考圖2討論的示例性實施方式顯示，沖洗流體分發(fā)頭223通過導管221 連接到?jīng)_洗流體輸送控制219，然而應當理解，可以使用其它沖洗流體分發(fā)配置來向該襯底上分發(fā)沖洗流體。例如，圖4A顯示了依照本發(fā)明的一個實施方式的鄰近頭系統(tǒng)400，其被限定為以受控速度向該襯底表面施加該沖洗流體以除去該清潔材料和其中截留的污染物，如同上面參考操作303所描述的。系統(tǒng)400包括鄰近頭405和襯底座401。在一個實施方式中，鄰近頭405以固定方式配置，而襯底座401被限定為使固定于其上的襯底403在鄰近頭405下方移動，如箭頭 415所示。然而，應當理解，在其它實施方式中，襯底座401可以是固定的，而鄰近頭405可以在襯底座401上方移動。而且，在一個實施方式中，鄰近頭405被限定為跨越襯底403的直徑，從而襯底座401在鄰近頭405下方的一次通過就會使襯底403的整個頂面都經(jīng)受鄰近頭405的處理。系統(tǒng)400還包括沖洗流體供應407，沖洗流體供應407被限定為通過導管409向鄰近頭405供應沖洗流體227的受控流。系統(tǒng)400進一步包括真空源411，真空源411被限定為通過導管413向鄰近頭405施加真空。鄰近頭405被限定為以受控速度向襯底403的頂面施加沖洗流體227以去除該清潔材料和其中截留的污染物。鄰近頭405還被限定為通過真空源411從襯底403的頂面上除去施加的沖洗流體、清潔材料和其中截留的污染物。圖4B是，依照本發(fā)明的一個實施方式，顯示當襯底403在鄰近頭405下方在方向 415上移動時，置于襯底403上方的鄰近頭405的橫截面視圖的圖解。鄰近頭405被限定為包括一個或多個位于中心的沖洗流體分發(fā)口 422，通過這些沖洗流體分發(fā)口 422使沖洗流體227朝襯底403流動，如箭頭421所示。在一個實施方式中，沖洗流體分發(fā)口 422是位于鄰近頭405的底面的中心的，其中鄰近頭405的底面面對襯底403的頂面。鄰近頭405還被限定為向許多真空口 4M施加來自真空源411的真空，那些真空口 4M是圍繞沖洗流體分發(fā)口 422和圍繞鄰近頭405的底面外圍限定的。以這種方式，施加的沖洗流體227、該清潔材料和其中截留的污染物通過真空口 4M被移動遠離襯底403的頂面，如箭頭423所示。
沖洗流體227通過沖洗流體分發(fā)口 422的流動和被施加到真空口 4M的真空被控制以在鄰近頭405的底面和襯底403的頂面之間形成并保持流體彎液面427。在一個實施方式中，沖洗流體227被控制而以在從約1公升每分鐘到約4公升每分鐘范圍內(nèi)的一個流速流過沖洗流體分發(fā)口 422。應該理解，沖洗流體分發(fā)口 422的尺寸被限定為提供足夠的沖洗流體227的流動以便足夠大的動量從沖洗流體227轉(zhuǎn)移到襯底403的頂面上存在的清潔材料，從而該清潔材料與該清潔材料內(nèi)仍然截留的污染物一起被從襯底403除去。應該進一步理解，控制真空抽吸以補償沖洗流體227通過鄰近頭405向襯底403的流動，以便保持彎液面427。圖4C是，依照本發(fā)明的一個實施方式，顯示鄰近頭405的仰視圖的圖解。在此實施方式中，沖洗流體分發(fā)口 422被限定為沿鄰近頭405的長位于中心的多個孔。在此實施方式中，真空口 4M被限定為圍繞沖洗流體分發(fā)口 422并在鄰近頭405的底面外圍附近的多個孔。圖4D是，依照本發(fā)明的另一個實施方式，顯示鄰近頭405的仰視圖的圖解。在此實施方式中，沖洗流體分發(fā)口 422被限定為沿鄰近頭405的長位于中心的連續(xù)溝道。而且， 在此實施方式中，真空口 4M被限定為被置于圍繞沖洗流體分發(fā)口 422并在鄰近頭405的底面外圍附近的連續(xù)的環(huán)形溝道。應當理解，參考圖4C和4D所公開的那些實施方式是用示例的方式提供的，而不是想要表示沖洗流體分發(fā)口 422和真空口似4的合理配置的排他集合。在其它實施方式中，鄰近頭405的沖洗流體分發(fā)口 422和真空口 4M可被配置為用于以下目的的基本上任何形式1)沖洗流體227向襯底403的足夠受控流動，以便從襯底 403除去該清潔材料和截留在該清潔材料中的污染物，以及2、以受控方式保持彎液面427。盡管本發(fā)明是參照若干實施方式進行描述的，然而可以看出，本領域的技術(shù)人員在閱讀前面的說明書并研究附圖之后將能實現(xiàn)各種變更、增補、置換及其等同。因此，本發(fā)明意在包括所有這些變更、增補、置換和等同，均落入本發(fā)明的真實精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種從襯底清潔污染物的方法，包含向襯底表面施加清潔材料，其中該清潔材料包括用于截留該襯底表面上存在的污染物的一種或多種聚合材料；以及以受控速度向該襯底表面施加沖洗流體以從該襯底表面除去該清潔材料和該清潔材料內(nèi)截留的污染物，其中該沖洗流體的該受控速度被設置為使該清潔材料在被該沖洗流體沖擊時以彈性方式運行。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該清潔材料被限定為有聚丙烯酰胺溶解于其中的極性溶劑。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該沖洗流體速度被控制在約1米每秒。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該沖洗流體速度被控制在從約0.1米每秒到約100 米每秒的范圍內(nèi)。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該沖洗流體被限定為去離子水。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該沖洗流體被限定為去離子水、異丙醇、二甲亞砜、 二甲基甲酰胺、醋酸二甲酯、氮氣、極性溶劑和霧化極性溶劑中的一種或多種。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，進一步包含在向該襯底表面施加該沖洗流體的過程中旋轉(zhuǎn)該襯底。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中該襯底以在從約100轉(zhuǎn)每分鐘到約10000轉(zhuǎn)每分鐘的范圍內(nèi)的速度旋轉(zhuǎn)。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該沖洗流體是從置于該襯底上方的噴嘴分發(fā)的。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，進一步包含當從該噴嘴分發(fā)該沖洗流體時使該噴嘴在該襯底上方平移。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其中在該清潔材料被施加到該襯底表面之后馬上將該沖洗流體施加到該襯底表面。
12.一種用于從襯底清潔污染物的系統(tǒng)，包含被限定為支撐襯底的支撐結(jié)構(gòu)；被限定為在支撐結(jié)構(gòu)上方分發(fā)清潔材料的清潔材料分發(fā)裝置，從而當該支撐結(jié)構(gòu)上存在襯底時該清潔材料被施加在該襯底上方；被限定為朝該支撐結(jié)構(gòu)引導沖洗流體的沖洗流體分發(fā)裝置，從而當該支撐結(jié)構(gòu)上存在襯底時該沖洗流體沖擊該襯底，其中該沖洗流體分發(fā)裝置被限定為將該沖洗流體的流速控制在使該清潔材料在被該沖洗流體沖擊時以彈性方式運行的速度范圍內(nèi)。
13.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中該清潔材料是有聚丙烯酰胺溶解于其中的極性溶劑，且其中該沖洗流體是去離子水，且其中該沖洗流體分發(fā)裝置被限定為將該沖洗流體的流速控制在從約0.1米每秒到約100米每秒的范圍內(nèi)。
14.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，進一步包含與該清潔材料分發(fā)裝置和該沖洗流體分發(fā)裝置中的每一個電氣連通的計算系統(tǒng)，其中該清潔材料分發(fā)裝置和該沖洗流體分發(fā)裝置中的每一個被限定為從該計算系統(tǒng)接收控制信號并分別依照接收到的控制信號指導清潔材料沉積和沖洗流體沉積操作。
15.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，進一步包含連接到該支撐結(jié)構(gòu)的底面的質(zhì)心區(qū)域的軸；以及連接到該軸并被限定為以受控旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)該軸以帶來該支撐結(jié)構(gòu)的相應旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)機械，其中該旋轉(zhuǎn)機械與該計算系統(tǒng)電氣連通，其中該旋轉(zhuǎn)機械被限定為從該計算系統(tǒng)接收控制信號并依照接收到的控制信號指導該軸及其連接的支撐結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)。
16.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中該旋轉(zhuǎn)機械被配置為以在從約100轉(zhuǎn)每分鐘到約 10000轉(zhuǎn)每分鐘的范圍內(nèi)的速度旋轉(zhuǎn)該軸及其連接的支撐結(jié)構(gòu)。
17.一種用于從襯底清潔污染物的系統(tǒng)，包含被限定為支撐襯底的支撐結(jié)構(gòu)；被限定為在該支撐結(jié)構(gòu)上方分發(fā)清潔材料的清潔材料分發(fā)裝置，從而當該支撐結(jié)構(gòu)上存在襯底時該清潔材料被施加在該襯底上方；以及被置于該支撐結(jié)構(gòu)上方的鄰近頭，從而當該支撐結(jié)構(gòu)上存在襯底時該鄰近頭的底面暴露于該襯底的頂面，其中該鄰近頭被限定為從該鄰近頭的底面分發(fā)沖洗流體并在該鄰近頭的底面施加真空抽吸從而當該鄰近頭下方的該支撐結(jié)構(gòu)上存在襯底時在該鄰近頭的底面和該襯底的頂面之間形成流體彎液面，其中該鄰近頭被限定為將該沖洗流體的流速控制在使該清潔材料在被該沖洗流體沖擊時以彈性方式運行的速度范圍內(nèi)。
18.如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中該支撐結(jié)構(gòu)被限定為當該沖洗流體和真空抽吸被施加在該鄰近頭的底面時使該襯底在該鄰近頭下方移動。
19.如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，進一步包含與該鄰近頭流體連通的沖洗流體供應，該沖洗流體供應被限定為向該鄰近頭提供沖洗流體的流從而該沖洗流體以從約1公升每分鐘到約4公升每分鐘的范圍內(nèi)的流速被從該鄰近頭的底面排出。
20.如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中該清潔材料是有聚丙烯酰胺溶解于其中的極性溶劑，且其中該沖洗流體是去離子水。
全文摘要
向襯底表面施加清潔流體。該清潔流體包括用于截留該襯底表面上存在的污染物的聚合材料。以受控速度向該襯底表面施加沖洗流體以從該襯底表面去除該清潔材料和該清潔材料中截留的污染物。該沖洗流體的該受控速度被設置為使該清潔流體在被該沖洗流體沖擊時以彈性方式運行，從而改善從該襯底表面的污染物除去。
文檔編號H01L21/302GK102396050SQ200880122176
公開日2012年3月28日 申請日期2008年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月14日
發(fā)明者大衛(wèi)·穆伊, 朱吉, 阿爾瓊·門迪拉塔 申請人:朗姆研究公司