專利名稱：使用薄的、高速液體層處理晶片表面的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體晶片處理，更具體地涉及用于在減少污染和降低晶片清洗費(fèi)用的情況下更有效地提供并從晶片表面去除液體的裝置和工藝。
背景技術(shù)：
眾所周知，在半導(dǎo)體芯片制造過程中，需要使用例如清洗和烘干的操作來處理晶片。在這些操作類型的每一種類型中，都需要有效地提供并去除晶片處理過程中的液體。
舉例來說，在進(jìn)行制造操作的地方不得不引入晶片清洗使得在晶片表面留下不希望的殘余物。這種制造操作的例子包括等離子體蝕刻(例如，鎢深蝕刻(tungsten etch back)(WEB))和化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)。在CMP中，晶片放在支架上，此支架對(duì)著旋轉(zhuǎn)帶或旋轉(zhuǎn)壓板推動(dòng)晶片表面。此帶使用漿料，其由引起拋光的化學(xué)品和研磨材料組成。遺憾地，這種處理傾向于在晶片表面留下漿料顆粒的聚集物和殘余物。如果在晶片上殘留，除了別的物質(zhì)以外(amongother things)，不希望的殘余材料和顆粒就會(huì)引起缺陷，如晶片表面的劃痕和在金屬化特性間的不合適的相互作用。在一些情況，這些缺陷可引起晶片上的器件不可能工作。為了避免丟棄不能工作的器件的晶片的過度花費(fèi)，因此，就必須在留下不希望的殘余物的制造操作后充分地有效地清洗晶片。
在濕法清洗晶片后，必須有效地烘干晶片以防止水或清洗液殘余物在晶片表面上殘留。如果在晶片表面的清洗液可以蒸發(fā)，如通常發(fā)生小滴形式時(shí)，蒸發(fā)后，先前溶于清洗液的剩余物或污染物會(huì)留在晶片表面上(例如，形成水滴斑點(diǎn))。為了防止蒸發(fā)發(fā)生，必需盡可能塊地去除清洗液，在晶片表面不形成小滴。在嘗試完成這個(gè)問題中，應(yīng)用了幾個(gè)不同的烘干技術(shù)如旋轉(zhuǎn)烘干、IPA或馬蘭各尼(Marangoni)烘干中的一種技術(shù)。所有這些烘干技術(shù)利用在晶片表面上的運(yùn)動(dòng)的液體/氣體界面的一些方式，如果合適地保持，就導(dǎo)致在沒有小滴形成的情況下烘干晶片表面。遺憾地，如果運(yùn)動(dòng)的液體/氣體界面中斷，如前述所有的烘干方法就會(huì)經(jīng)常發(fā)生，小滴形式和蒸發(fā)就會(huì)發(fā)生，導(dǎo)致在晶片表面上殘留污染物。當(dāng)今使用最流行的烘干技術(shù)是旋轉(zhuǎn)漂洗烘干(SRD)。
圖1A說明在SRD處理過程中在晶片10上的液體運(yùn)動(dòng)。在這種烘干處理中，濕晶片通過選轉(zhuǎn)14高速旋轉(zhuǎn)。在SRD中，通過使用離心力，用于漂洗晶片的液體從晶片的中心推到晶片的外邊最后離開晶片，如液體方向箭頭16所示。隨著烘干過程的進(jìn)展，液體被推離晶片，運(yùn)動(dòng)的液體氣體界面12在晶片的中心產(chǎn)生并運(yùn)動(dòng)到晶片的外邊(即，由運(yùn)動(dòng)的液體/氣體界面12產(chǎn)生的圓就會(huì)變大)。在圖1A的例子中，由運(yùn)動(dòng)的液體/氣體界面12形成的圓的內(nèi)部區(qū)域并無液體，且由運(yùn)動(dòng)的液體/氣體界面12形成的圓的外部區(qū)域存在液體。因此，隨著烘干處理的繼續(xù)，運(yùn)動(dòng)的液體氣體界面12的內(nèi)部(干區(qū)域)增加，而運(yùn)動(dòng)的液體/氣體界面12的外部(濕區(qū)域)減少。如前所述，如果運(yùn)動(dòng)的液體/氣體界面12中斷，流動(dòng)的小滴就會(huì)形成在晶片上，由于小滴的蒸發(fā)就會(huì)產(chǎn)生污染。同樣地，限制小滴形成和隨后的蒸發(fā)以使晶片表面遠(yuǎn)離污染是必須的。遺憾地，目前的烘干方法僅對(duì)于防止運(yùn)動(dòng)的液體界面中斷部分地有效。
另外，對(duì)于不易被水粘濕的干晶片表面，用SRD處理是困難的。不易被水粘濕的晶片表面難烘干，因?yàn)檫@種表面排斥水和水基(含水的)清洗溶液。因此，隨著烘干處理的繼續(xù)和清洗液被推離晶片表面，剩余的清洗液(如果含水基)會(huì)被晶片表面排斥。結(jié)果，含水的清洗液以最少的面積與不易被水粘濕的晶片表面接觸。另外，由于表面張力的結(jié)果(即，作為分子氫鍵鍵合的結(jié)果)，含水的清洗溶液傾向于自身粘緊。因此，由于不易被水粘濕的界面和表面張力，含水清洗液球(或小滴)以不可控的方式在不易被水粘濕的晶片表面上形成。此形成的小滴導(dǎo)致有害的蒸發(fā)和前面討論的污染。在晶片中心對(duì)小滴起作用的離心力最小，SRD的局限性尤其嚴(yán)重。因此，盡管SRD處理是目前最常用的晶片烘干方法，該方法在晶片表面上減少形成清洗液小滴是困難的，尤其地當(dāng)用于不易被水粘濕的晶片表面。晶片的特定部分可能有不同的不易被水粘濕(疏水)的特性。
圖1B表示晶片烘干處理18的示例。在此例中，晶片10的部分20是親水的區(qū)域，部分22是不易被水粘濕的區(qū)域。部分20吸引水，因此液體26匯聚在這個(gè)區(qū)域。部分22是不易被水粘濕的，以致該區(qū)域排斥水，因此在晶片10的此部分就會(huì)有更薄的水膜。因此，晶片10的不易被水粘濕的部分通常比親水的部分更快地被烘干。這就會(huì)導(dǎo)致不一致的晶片烘干，其增加了污染水平，因此降低了晶片產(chǎn)量。
因此，需要一種避免現(xiàn)有技術(shù)的方法和裝置，通過優(yōu)化的液體控制和應(yīng)用于晶片使得減少沉積在晶片表面的污染。這種當(dāng)今經(jīng)常出現(xiàn)的沉積減少了可接受的晶片產(chǎn)量和增加了制造半導(dǎo)體器件的費(fèi)用。

發(fā)明內(nèi)容
一般的說，本方明通過提供襯底處理裝置來滿足這些需要，此裝置能夠以高速液體層處理晶片表面，同時(shí)有效減少晶片污染。值得稱贊的是本發(fā)明能夠用多種方法實(shí)現(xiàn)，包括如處理、裝置、系統(tǒng)、器件或方法。本發(fā)明的幾個(gè)創(chuàng)造性實(shí)施例如下所述。
在一個(gè)實(shí)施例中，公開了一種處理襯底的方法，其包括在襯底表面上產(chǎn)生液體層，液體層限定出液體彎月面。這種產(chǎn)生包括移動(dòng)頭部以接近表面，從頭部給表面提供液體，同時(shí)接近襯底表面的頭部限定液體層，用真空通過接近的頭部從表面去除液體。液體沿著在頭部和襯底之間的液體層以增加頭部更接近表面的速度流動(dòng)。
在另一個(gè)實(shí)施例中，提供一種處理襯底的裝置，其包括能夠移動(dòng)接近襯底表面和在襯底表面產(chǎn)生以限定出液體彎月面的液體層的頭部。這個(gè)接近的頭部包括至少一個(gè)從襯底表面去除液體的入口。這個(gè)頭部能夠沿著在頭部和襯底之間的液體層以增加頭部更接近表面的速度移動(dòng)液體。
在另一個(gè)實(shí)施例中，提供一種襯底準(zhǔn)備系統(tǒng)，其包括當(dāng)操作時(shí)，接近襯底表面能夠被移動(dòng)的頭部和經(jīng)過頭部傳送液體到襯底表面的第一管道。這個(gè)系統(tǒng)進(jìn)一步包括用以從襯底表面去除液體的第二管道，在操作中液體在襯底表面上形成液體層。液體沿著在頭部和襯底之間的液體層以增加頭部更接近表面的速度流動(dòng)。
本發(fā)明有許多優(yōu)點(diǎn)。最顯著地，在此描述的裝置和方法利用液體彎月面以高速液體層有效地處理(例如，清洗、烘干等)襯底，通過包括液體提供的優(yōu)化的控制和從襯底去除液體的操作，從而減少了留在晶片表面的不希望的液體和污染。在一個(gè)實(shí)施例中，通過使用高速液體產(chǎn)生液體彎月面，液體彎月面能夠應(yīng)用于襯度/晶片，而不需要利用表面張力來減小氣體對(duì)著液體彎月面/氣體邊界。結(jié)果，由于有效的晶片處理，就能夠提高晶片處理和生產(chǎn)，并獲得更高的晶片產(chǎn)量。
參照附圖理解，通過例子說明本發(fā)明的原理，從下面的詳細(xì)描述中，本發(fā)明的其它方面和優(yōu)點(diǎn)將變得明顯。


參照附圖，通過隨后的詳細(xì)描述，將很好地理解本發(fā)明。為了便于描述，相同的參考數(shù)字代表相同的元件結(jié)構(gòu)。
圖1A表示在SRD烘干處理期間，晶片上的清洗液的運(yùn)動(dòng)。
圖1B表示晶片烘干處理的一個(gè)例子。
圖2顯示了依照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的晶片處理系統(tǒng)。
圖3表示了依照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的接近頭部進(jìn)行晶片處理的操作。
圖4表示了可以由依照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的接近頭部引起的晶片處理操作。
圖5A表示依照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的接近頭部的頂視圖。
圖5B表示依照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的接近頭部的透視圖。
圖6A表示依照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的接近頭部在晶片表面產(chǎn)生具有高速液層的液體彎月面的側(cè)視圖。
圖6B表示依照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的與晶片平面呈一角度的接近頭部。
圖7表示依照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的延伸到晶片直徑上的接近頭部。
圖8描述了依照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的在晶片上的操作處理中的接近頭部。
圖9表示依照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的具有第一零件(piece)和第二零件的接近頭部。
圖10表示依照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的晶片處理系統(tǒng)。
圖11A表示依照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的接近頭部進(jìn)行的烘干操作。
圖11B表示依照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的接近頭部的局部頂視圖。
圖11C表示依照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的接近頭部的入口/出口圖形。
圖11D表示依照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的接近頭部的另一個(gè)入口/出口圖形。
圖11E表示依照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的接近頭部的又一個(gè)入口/出口圖形。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明公開了用于處理襯底的方法和裝置。在下面的描述中，為了完全理解本發(fā)明，闡述多個(gè)具體的詳細(xì)說明。然而，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該清楚，不脫離某些或全部的這些詳細(xì)說明就可以實(shí)施本發(fā)明。此外，為了避免混淆本發(fā)明，沒有詳細(xì)地描述公知的處理操作。
雖然本發(fā)明根據(jù)幾個(gè)優(yōu)選實(shí)施例來描述，應(yīng)該意識(shí)到，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在閱讀前面的詳述和研究附圖的基礎(chǔ)上可以實(shí)現(xiàn)就此不同的修改、增加、置換和等效替換。因此，希望本發(fā)明包括所有這些修改、增加、置換和等效替換，并落入本發(fā)明的精神和范圍之內(nèi)。
以下

使用接近頭部(多個(gè)接近頭部)用高速液體層產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)具體形狀、尺寸和位置的液體彎月面的晶片處理系統(tǒng)的各實(shí)施例。在一個(gè)實(shí)施例中，用以產(chǎn)生液體彎月面的高速液體，通過彎月面在被處理的晶片上產(chǎn)生柏努利(Bernoulli)效應(yīng)。因此，通過液體彎月面被處理的晶片表面區(qū)域受到的力就會(huì)比沒有與液體彎月面接觸的其它的晶片區(qū)更小。因此，這種力實(shí)際上在接近頭部和液體彎月面之間產(chǎn)生幾乎相同的吸引力(attractive-like force)。因此，像這種效應(yīng)就會(huì)產(chǎn)生高度地可控且穩(wěn)定的液體彎月面，而不需要使用表面張力減少氣體來控制液體彎月面的邊界。
在這里描述的技術(shù)可以被用來形成任一合適類型的組合晶片操作(多操作)類型，例如，舉例來說烘干、蝕刻、電鍍等。應(yīng)該清楚，在此描述的系統(tǒng)和接近頭部本質(zhì)上是示例性的，任何其它能產(chǎn)生和移動(dòng)一個(gè)或多個(gè)彎月面的適合類型的結(jié)構(gòu)都可以使用。在所示的實(shí)施例中，接近頭部(多個(gè)接近頭部)可以以直線形式從晶片中心部分運(yùn)動(dòng)到晶片邊緣。應(yīng)該清楚，其它的實(shí)施例可以使用接近頭部(多個(gè)接近頭部)以直線形式運(yùn)動(dòng)，從晶片的一邊到另一個(gè)徑直相對(duì)的晶片邊緣，或其它非直線的運(yùn)動(dòng)也可使用，例如，舉例來說，以放射狀的運(yùn)動(dòng)、以圓形的運(yùn)動(dòng)、以螺旋形的運(yùn)動(dòng)、以鋸齒形的運(yùn)動(dòng)、以隨機(jī)運(yùn)動(dòng)、等。另外，運(yùn)動(dòng)也可以是由使用者期望的任一適合的指定的運(yùn)動(dòng)輪廓。另外，在一個(gè)實(shí)施例中，可以旋轉(zhuǎn)晶片并沿直線形式移動(dòng)接近頭部，因此接近頭部可以處理晶片的所有部分。應(yīng)該清楚，其他的實(shí)施例可以使用晶片不旋轉(zhuǎn)但是接近頭部設(shè)置為在晶片上以能夠處理晶片的所有部分的形式來運(yùn)動(dòng)。另外，在此描述的接近頭部和晶片處理系統(tǒng)可以被用來處理任何形狀和尺寸的襯底，例如200mm晶片、300mm晶片、扁平的基板等。
另外，可以改變接近頭部的尺寸并順序地(in turn)改變彎月面的尺寸(或根據(jù)實(shí)施例的彎月面)。在一個(gè)實(shí)施例中，接近頭部的尺寸和彎月面(或多個(gè)彎月面)的尺寸可以比待處理的晶片更大，在另一個(gè)實(shí)施例中，接近頭部和彎月面的尺寸可以比待處理的晶片小。而且，在此描述的彎月面被用于晶片處理工藝的其他形式，例如，舉例來說，清潔、光刻、兆聲波(megasonics)、等?？梢杂媒咏^部支持和移動(dòng)(例如，移動(dòng)到晶片上、從晶片上移除和穿過晶片)液體彎月面。應(yīng)該清楚，在此描述的系統(tǒng)在本質(zhì)上僅僅是示例性的，在此描述的接近頭部可以在任何適合的系統(tǒng)中使用。
圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的晶片處理系統(tǒng)100。系統(tǒng)100包括滾軸102a和102b，它們可以保持和/或旋轉(zhuǎn)晶片使得能夠處理晶片表面。系統(tǒng)100也包括接近頭部106a和106b，在一個(gè)實(shí)施例中，它們各自固定在上臂104a和下臂104b上。在一個(gè)實(shí)施例中，參照?qǐng)D5A到9如下所述，接近頭部106a和/或106b被設(shè)置成對(duì)晶片提供高速液體層。接近頭部106a和106b可以是任一可適合產(chǎn)生液體彎月面的裝置，例如，舉例來說如在此描述的任一接近頭部。在另一實(shí)施例中，接近頭部106a和/或106b可以是在此描述的任一適合的接近頭部(多個(gè)接近頭部)。上臂104a和下臂104b可以部分地裝配以使接近頭部106a和106b沿著晶片半徑基本線性移動(dòng)。在另一個(gè)實(shí)施例中，裝配使得接近頭部106a和106b沿任一適合的使用者確定的位移(movement)運(yùn)動(dòng)。
在一個(gè)實(shí)施例中，把上臂104設(shè)置成保持位于晶片之上的接近頭部106a且接近頭部106b位于晶片下靠近(in close proximity to)晶片。例如，在一個(gè)示例性實(shí)施例中，可以通過具有上臂104a和下臂104b沿垂直的方式運(yùn)動(dòng)使得一旦接近頭部水平地運(yùn)動(dòng)到晶片開始處理的位置，接近頭部106a和106b可以垂直地運(yùn)動(dòng)到接近晶片的位置來實(shí)現(xiàn)。在另一個(gè)實(shí)施例中，可以設(shè)置上臂104a和下臂104b使得在處理之前產(chǎn)生彎月面的位置處接近頭部106a和106b開始并且從晶片108的邊緣區(qū)將在接近頭部106a和106b之間已經(jīng)產(chǎn)生的彎月面移送到待處理的晶片表面上。因此，上臂104a和下臂104b可以以任一合適的方式設(shè)置使得接近頭部106a和106b可以移動(dòng)以進(jìn)行如在此描述的晶片處理。還應(yīng)該清楚，系統(tǒng)100可以以任一合適的方式設(shè)置，只要接近頭部(多個(gè)接近頭部)可以移動(dòng)接近晶片來產(chǎn)生和控制彎月面。還應(yīng)該清楚，接近可以是與晶片任一合適的距離，只要可以保持彎月面。在一個(gè)實(shí)施例中，接近頭部106a和106b的(與在此描述的其它接近頭部一樣)每一個(gè)都可以位于離晶片大約0.1mm到大約10mm之間來在晶片表面上產(chǎn)生液體彎月面。在優(yōu)選的實(shí)施例中，接近頭部106a和106b(與在此描述的其它接近頭部一樣)的每一個(gè)可以位于離晶片大約5微米到大約500微米之間來在晶片表面上產(chǎn)生液體彎月面，在更優(yōu)選的實(shí)施例中，接近頭部106a和106b(與在此描述的其它接近頭部一樣)的每一個(gè)都可以位于離晶片大約70微米來在晶片表面上產(chǎn)生液體彎月面。另外，根據(jù)液體彎月面和晶片表面間的距離，形成液體彎月面的液體速度可以變化。
在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)100、臂104設(shè)置為使接近頭部106a和106b從已處理的到未處理的晶片部分移動(dòng)。應(yīng)該清楚，臂104可以以任一合適的方式移動(dòng)，此合適的方式為使得接近頭部106a和106b移動(dòng)以按所需來處理晶片。在一個(gè)實(shí)施例中，臂104可以由電機(jī)驅(qū)動(dòng)沿著晶片表面來移動(dòng)接近頭部106a和106b。應(yīng)該清楚，盡管所示的晶片處理系統(tǒng)100具有接近頭部106a和106b，可以使用任一合適數(shù)目的接近頭部，例如，舉例來說，1、2、3、4、5、6等個(gè)接近頭部。晶片處理系統(tǒng)100的接近頭部106a和/或106b也可以是如所示的任一一種尺寸和形狀，舉例來說，如在此描述的任一接近頭部。在此描述的不同結(jié)構(gòu)在接近頭部和晶片之間產(chǎn)生液體彎月面?？梢砸苿?dòng)液體彎月面橫跨晶片，通過給晶片表面施加液體和從表面去除液體來處理晶片。在這種方式中，根據(jù)施加給晶片的液體，就可以實(shí)現(xiàn)清洗、烘干、蝕刻和/或電鍍。因此，接近頭部106a和106b可以有如在此所述的任何數(shù)目的結(jié)構(gòu)類型或其它結(jié)構(gòu)，以致能夠進(jìn)行在此所述的處理。還應(yīng)該清楚，系統(tǒng)100可以處理晶片的一個(gè)表面或晶片的上表面和下表面兩個(gè)表面。
另外，除了處理晶片的上表面和/或下表面之外，系統(tǒng)100也可以設(shè)置為用一種類型的工藝(例如，蝕刻、清洗、烘干、電鍍等)來處理晶片的一側(cè)，通過輸入和輸出不同類型的液體或通過使用不同的輪廓的彎月面，用相同的工藝或不同的工藝來處理晶片的另一側(cè)。接近頭部可以設(shè)置為除了處理晶片的上部和/下部之外，還處理晶片的傾斜邊緣。這些通過從晶片處理傾斜邊緣的晶片邊緣移除(或移入)彎月面來實(shí)現(xiàn)。還應(yīng)該清楚接，近頭部106a和106b可以是相同類型的裝置或不同類型的接近頭部。
通過滾軸102a和102b保持和以任一合適的方向旋轉(zhuǎn)晶片108，只要這個(gè)方向使得所需的接近頭部靠近待處理的晶片108的一部分。在一個(gè)實(shí)施例中，滾軸102a和102b能以順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)使得晶片108在逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。應(yīng)該清楚，根據(jù)所需的晶片旋轉(zhuǎn)，滾軸可以以逆時(shí)針或順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。在一個(gè)實(shí)施例中，通過滾軸102a和102b給予晶片108的旋轉(zhuǎn)起到移動(dòng)未被處理的晶片區(qū)以靠近接近頭部106a和106b的作用。然而，自身的旋轉(zhuǎn)不能烘干晶片或?qū)⒕砻嫔系囊后w朝晶片邊緣移動(dòng)。因此，在一個(gè)晶片處理操作的例子中，未處理的晶片區(qū)可以通過接近頭部106a和106b的線性運(yùn)動(dòng)和通過晶片108的旋轉(zhuǎn)提交給接近頭部106a和106b。通過至少一個(gè)接近頭部可以自身地進(jìn)行晶片處理操作。因此，在一個(gè)實(shí)施例中，隨著處理操作的進(jìn)展，晶片108的已處理部分可以以螺旋線運(yùn)動(dòng)(spiral movement)從晶片108的中心區(qū)擴(kuò)展到邊緣區(qū)。在另一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)接近頭部106a和106b從晶片108的周邊運(yùn)動(dòng)到晶片108的中心時(shí)，晶片108的已處理部分以螺旋線運(yùn)動(dòng)從晶片108的邊緣擴(kuò)區(qū)展到晶片108的中心區(qū)。
在一個(gè)處理操作例子中，應(yīng)該清楚，接近頭部106a和106b可以設(shè)置為烘干、清洗、蝕刻和/或電鍍晶片108。在一個(gè)示例性的晶片處理實(shí)施例中，至少設(shè)置一個(gè)給晶片表面提供處理液體的人口，并至少設(shè)置一個(gè)通過提供真空(也通稱真空出口)可從晶片和特定的接近頭部之間的區(qū)域去除液體的出口。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，可以使用另外的入口給晶片表面的液體提供表面張力減少液體(例如，氮?dú)庵械漠惐颊羝?。在一個(gè)烘干操作的實(shí)施例中，至少一個(gè)入口可給晶片表面提供去離子水。
在一個(gè)示例性的清洗實(shí)施例中，清洗溶液可由DIW來替代。示例性蝕刻的實(shí)施例可實(shí)施為由DIW替代蝕刻劑。在另外的實(shí)施例中，如在此所述(asdescribed)，通過使用處理液體和設(shè)置為電鍍的接近頭部結(jié)構(gòu)可以完成電鍍。另外，可以輸入其它類型的溶劑到晶片表面上的液體彎月面并根據(jù)所需的處理操作將其從液體彎月面去除。
應(yīng)該清楚，位于接近頭部面上的入口和出口可以以任一合適的方式設(shè)置，只要可以使用如此所述的穩(wěn)定的彎月面。在一個(gè)實(shí)施例中，至少一個(gè)入口與至少一個(gè)真空出口相鄰以形成處理液體真空方向，在那里至少一個(gè)出口至少部分地圍繞至少一個(gè)入口。應(yīng)該清楚，根據(jù)所需的晶片處理和希望被增強(qiáng)的晶片處理機(jī)理的類型，可以使用其它方向的類型。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，真空處理液體方向可以被用來巧妙地和有效地產(chǎn)生、控制和移動(dòng)位于接近頭部和待處理的晶片之間的彎月面。如果上述方向可以保持，可以以任一合適的方式設(shè)置處理液體入口和真空出口。例如，除了真空出口和處理液體入口之外，在另外的實(shí)施例中，根據(jù)所需接近頭部的結(jié)構(gòu)，可以有附加組的處理液入口裝置和/或真空出口。應(yīng)該清楚，真空處理液方向的精確結(jié)構(gòu)可以根據(jù)應(yīng)用來變化。例如，真空和處理液輸入位置之間的距離可以變化，因此，距離是恒定或距離是不一致的。另外，根據(jù)接近頭部106a的尺寸、形狀和結(jié)構(gòu)和處理彎月面(即，彎月面形狀和尺寸)的所需尺寸，真空出口和處理液入口之間的距離大小可以不同。
在優(yōu)選實(shí)施例中，至少一個(gè)N2/IPA蒸汽入口和至少一個(gè)真空出口相鄰，該真空出口與至少一個(gè)處理液入口依次相鄰以形成IPA真空處理液方向。
在一個(gè)實(shí)施例中，接近頭部106a和106b可以各自置于靠近晶片108的上表面和下表面，可以利用至少一個(gè)入口和至少一個(gè)出口來產(chǎn)生和晶片108接觸的晶片處理彎月面，其能夠處理晶片108的上表面和下表面?；旧贤瑫r(shí)提供處理液給晶片表面，提供真空靠近晶片表面來去除處理液和周邊的一些空氣、和/或可存在晶片上的液體。處理液部分即在接近頭部和晶片之間的區(qū)域是彎月面。應(yīng)該清楚，如此使用的術(shù)語“輸出”指從晶片108和特定的接近頭部之間的區(qū)域去除液體，術(shù)語“輸入”指將液體引入到晶片108和特定的接近頭部之間的區(qū)域。
圖3說明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的接近頭部106進(jìn)行的晶片處理操作。圖3到圖4B顯示通過使用IPA操作(application)產(chǎn)生液體彎月面的方法。圖5A到9說明不使用IPA操作產(chǎn)生液體彎月面的方法和裝置。在一個(gè)實(shí)施例中，接近頭部106移動(dòng)一會(huì)以接近晶片108的上表面108a來產(chǎn)生晶片處理操作。應(yīng)該清楚，接近頭部106也可以被用來處理(例如，清洗、烘干、電鍍、蝕刻等)晶片108的下表面108b。在一個(gè)實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)晶片108，因此當(dāng)處理上表面108a時(shí)，接近頭部106可以沿頭部的移動(dòng)以直線方式移動(dòng)。通過入口302提供IPA310，經(jīng)過出口304提供真空312和經(jīng)過入口306提供處理液314，可以產(chǎn)生彎月面116。應(yīng)該清楚，如圖3所示的入口/出口方向在本質(zhì)上僅是示例性的，任何可以產(chǎn)生穩(wěn)定彎月面的合適的入口/出口方向都可以使用，如在此描述的那些結(jié)構(gòu)。在一個(gè)實(shí)施例中，可以產(chǎn)生具有高速液體層的彎月面116。因此，參考圖6A進(jìn)一步說明，在晶片108上產(chǎn)生柏努利效應(yīng)，因此，減小或避免了需要給液體彎月面116邊界提供表面張力減少液體(如，氣體、物質(zhì)、液體等)。
圖4說明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例通過接近頭部106a來進(jìn)行(conducted)的晶片處理操作。應(yīng)該清楚，IPA的提供是隨意的和如參考圖6A所述的在優(yōu)選實(shí)施例中的不使用IPA就可以產(chǎn)生液體彎月面116。盡管圖4顯示被處理的上表面108a，應(yīng)該清楚，基本上同樣的方式用于晶片108的下表面108b就可以完成晶片處理。在一個(gè)實(shí)施例中，入口302可以被用來朝晶片108的上表面108a提供異丙醇(IPA)蒸汽，入口306可以被用來朝晶片108的上表面108a提供處理液。另外，出口304可以被用來在靠近晶片表面區(qū)域提供真空來去除位于上表面108a上或臨近上表面108a的液體或蒸汽。如上所述，應(yīng)該清楚，只要彎月面116可以形成，可以使用任何入口和出口的適合組合。IPA可以是任何合適的形式，例如，舉例來說，IPA蒸汽，這里通過使用氮?dú)猓哉羝问捷斎隝PA。而且，可以使用能夠或增強(qiáng)晶片處理的任何合適的用來處理晶片的液體(例如，清洗液、烘干液、蝕刻液、電鍍液等)。在一個(gè)實(shí)施例中，通過入口302提供IPA流310，通過出口304提供真空312和通過入口306提供處理液流314。因此，如果液體膜殘留在晶片108上，通過IPA流(inflow)310提供第一液壓到晶片表面，通過處理液流314提供第二液壓到晶片表面，和通過真空312提供第三液壓來去除在晶片表面上的處理液、IPA和液體膜。
因此，在一個(gè)晶片處理實(shí)施例中，在朝晶片表面提供處理液流314和IPA流310時(shí)，晶片表面的液體(如果有的話)和處理液流314混合。此時(shí)，朝晶片表面提供的處理液流314遇到IPA流310。IPA與處理液流314形成界面118(也通稱IPA/處理液界面118)，并與真空312一起有助于從晶片108的表面把處理液流314和其它的液體一起去除。在一個(gè)實(shí)施例中，IPA/處理液界面118減少處理液的表面張力。在操作中，朝晶片表面提供處理液并幾乎立刻通過出口304提供真空來一起去除在晶片表面上的液體。提供朝晶片表面的處理，且同時(shí)在接近頭部和晶片表面之間區(qū)域的殘留物和晶片表面的任何液體一起形成彎月面116，這里彎月面116的邊界是IPA/處理液界面118。因此，彎月面116是朝表面提供的恒定的液體流和基本上同時(shí)隨著晶片表面的任何液體被去除。幾乎立刻從晶片表面去除處理液就防止了在被烘干的晶片表面區(qū)域上形成液滴，因此，處理液已經(jīng)完成根據(jù)操作(例如，蝕刻、清洗、烘干、電鍍等)目的之后，就減小了污染晶片108的可能性。IPA向下注入的壓力(該壓力由IPA的流速產(chǎn)生)也有助于保持彎月面116。
攜帶氣體含有IPA的N2的流速可有助于引起位移或推動(dòng)處理液流離開接近頭部和晶片表面之間的區(qū)域并進(jìn)入出口304(真空出口)，通過此出口液體可以從接近頭部輸出。應(yīng)注意，推動(dòng)處理液流不是處理所需的但是可以使用以優(yōu)化彎月面邊界控制。因此，當(dāng)IPA和處理液被推入到出口304時(shí)，因?yàn)闅怏w(例如，空氣)和液體一起被推入到出口304中，所以構(gòu)成IPA/處理液界面118的邊界是不連續(xù)的邊界。在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)真空從出口304推動(dòng)處理液、IPA和晶片表面上的液體時(shí)，進(jìn)入出口304的流體是不連續(xù)的。當(dāng)在液體和氣體的混合物上施加真空時(shí)，流體的不連續(xù)性類似于通過稻草撥起液體和氣體。因此，當(dāng)接近頭部106a移動(dòng)時(shí)，彎月面和接近頭部一起移動(dòng)，由于IPA/處理液或僅處理液界面118的移動(dòng)，以前被彎月面占據(jù)的區(qū)域已經(jīng)干了。還應(yīng)該清楚，根據(jù)裝置的結(jié)構(gòu)和所需彎月面的尺寸和形狀，可以使用任何合適數(shù)目的入口302、出口304和入口306。在另一個(gè)實(shí)施例中，液體流速和真空流速是如此以至于所有流入到真空出口的液體是連續(xù)的，因此沒有氣體流入真空出口。應(yīng)該清楚，處理液和真空可以使用任何合適的流速，只要可以保持高速液體層構(gòu)成的彎月面116。應(yīng)該清楚，液體流速可以根據(jù)接近頭部的尺寸變化，只要液體彎月面116能在晶片上保持伯努俐類型效應(yīng)。以下參考圖6A進(jìn)一步詳細(xì)討論使用的特定流速。在一個(gè)實(shí)施例中，更大的頭部和更小的接近頭部相比，可以有更大的液體流速。在一個(gè)實(shí)施例中，這可以發(fā)生，因?yàn)檩^大的接近頭部有更大的入口306和出口304。
應(yīng)該清楚，根據(jù)使用的處理液，使用彎月面可以進(jìn)行任何合適類型的晶片處理操作。例如，清洗液例如，舉例來說，SC-1、SC-2等，可以被用作處理液以進(jìn)行晶片清洗操作。類似的方式，可以使用不同液體，并可以使用相似的入口和出口結(jié)構(gòu)，所以晶片處理彎月面也可以蝕刻和/或電鍍晶片。在一個(gè)實(shí)施例中，蝕刻液如，舉例來說，HF、EKC專利的溶液、KOH等，可以被用來蝕刻晶片。在另一個(gè)實(shí)施例中，電鍍液如，舉例來說，Cu硫酸鹽、Au氯化物、Ag硫酸鹽等，與電的輸入一同使用。
圖5A到9顯示接近頭部106的實(shí)施例，其可具有至少一個(gè)給晶片提供處理液的入口和通過至少一個(gè)出口去除處理液。參考圖5A到9如優(yōu)選實(shí)施例所述，不需要提供IPA，可以產(chǎn)生穩(wěn)定且可移動(dòng)的液體彎月面。在一個(gè)示例性的實(shí)施例中，接近頭部可以通過至少一個(gè)入口在晶片表面上提供高速液體層和通過至少一個(gè)出口從高速液體層去除液體來產(chǎn)生液體彎月面。通過在接近頭部和晶片表面之間提供高速液體層，可以產(chǎn)生伯努利類型效應(yīng)，因此在晶片表面和液體彎月面接觸的區(qū)域建立低的向下力(downforce)區(qū)。隨著給晶片表面提供液體，在一個(gè)實(shí)施例中，來自出口的真空和在接近頭部和晶片表面的小間隙的組合可以產(chǎn)生構(gòu)成高速液體層的更高速度的液體。因此，液體彎月面的液體在晶片表面之上以高速度運(yùn)動(dòng)，這里通過真空去除液體和液體在接近頭部和襯底表面之間的小間隙中運(yùn)動(dòng)來產(chǎn)生較高速度。隨著接近頭部和襯底表面的間隙變得越來越小，構(gòu)成高速液體層的液體速度就會(huì)增加。因此，低的向下力(downforce)區(qū)域可向?qū)Ψ椒较蛴行Ю瓌?dòng)接近頭部和晶片，直到在晶片表面和接近頭部的處理表面之間取得平衡距離。因此產(chǎn)生的液體彎月面可應(yīng)用和從晶片表面以不留下液滴的優(yōu)選方式去除液體，高度地減少了在晶片表面上的污染水平。
圖5A說明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的接近頭部106′的頂視圖。接近頭部106′包括處理區(qū)320，處理區(qū)320包括有多個(gè)入口306和多個(gè)出口304的區(qū)域。在一個(gè)實(shí)施例中，多個(gè)入口306被設(shè)置成能夠以在晶片表面上產(chǎn)生高速液體層的流速給晶片表面提供處理液。在一個(gè)實(shí)施例中，多個(gè)出口304給液體彎月面邊緣提供真空并從液體彎月面去除一些從多個(gè)入口306輸入的液體。參考圖6A進(jìn)一步詳細(xì)描述，在晶片表面的高速液體是在晶片表面上的液體彎月面，根據(jù)使用的處理液，可產(chǎn)生任何適合晶片表面的處理類型。另外，在一個(gè)實(shí)施例中，這里接近頭部106′位于晶片108之上，高速液體層通過表面張力和伯努利類型效應(yīng)保持在處理區(qū)下面的位置來產(chǎn)生液體彎月面。因此，在接近頭部和晶片108之間有一低壓，因?yàn)樵谝后w彎月面中運(yùn)動(dòng)的液體如此快速地運(yùn)動(dòng)，隨著液體彎月面如液體運(yùn)輸?shù)夭僮?，此低壓造成晶?08附著于接近頭部。另外，這種穩(wěn)定且非常薄的液體彎月面的產(chǎn)生避免了需要其它的源出口來提供表面張力減小液體，例如，舉例來說，IPA蒸汽。
圖5B說明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的接近頭部106′的透視圖。在一個(gè)實(shí)施例中，接近頭部106′包括一排基本上被多個(gè)出口304包圍的入口306。因此，隨著處理液從一排入口306提供到晶片表面，高速的液體在晶片表面上形成一層以產(chǎn)生伯努利類型效應(yīng)。應(yīng)該清楚，接近頭部106′可以是任何適合的尺寸和形狀，只要可以產(chǎn)生具有高速液體層的液體彎月面即可。在一個(gè)實(shí)施例中，接近頭部106′可以比晶片小和可以用于處理操作而在晶片上被掃描。在另一個(gè)實(shí)施例中，接近頭部106′可以有比晶片直徑大的長度。在此實(shí)施例中，參考圖7所述，接近頭部106′通過在晶片上一次掃描，接近頭部106′可以處理晶片的整個(gè)表面。另外，應(yīng)該清楚，接近頭部106′可由任何適合的材料制造，例如，塑料、藍(lán)寶石、石英、金屬。另外，接近頭部106′可以由多種材料制造。在一個(gè)實(shí)施例中，參考圖9如下所述，接近頭部106′的處理區(qū)可由結(jié)構(gòu)上和化學(xué)上極穩(wěn)定的材料制造，例如，舉例來說，藍(lán)寶石，接近頭部其它的部分可由塑料制造。
圖6A說明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的在晶片表面上產(chǎn)生具有高速液體層的液體彎月面116的接近頭部106′的側(cè)視圖。如通過處理液提供336所示，通過入口306，接近頭部106′給晶片表面提供處理液。以高速提供處理液，因此，形成高速液體層，其大體上是液體彎月面116。通過定向箭頭344顯示高速液體層的運(yùn)動(dòng)。通過真空334經(jīng)過出口304去除提供給晶片表面的處理液。
在另一個(gè)實(shí)施例中，僅在如圖示的源出口304的一個(gè)中使用真空334。應(yīng)該清楚，每單位時(shí)間通過入口306提供的處理液量和每單位時(shí)間通過出口304去除的處理液量基本上相等。大體上，在一個(gè)實(shí)施例中，一旦在接近頭部106′和晶片108之間建立了液體彎月面116，穩(wěn)定態(tài)的通過源入口306的液體流入和通過源出口304的液體流出，就可以保持彎月面的穩(wěn)定。因此，通過出口304提供真空和通過入口306提供的處理流速可以一致，因此單位時(shí)間單元流入液體彎月面116的液體量和單位時(shí)間從液體彎月面116除去的液體量基本上相同。
在定向344上的液體流速與液體速度和高度(例如，接近頭部106′和晶片108之間的間隙的高度)的乘積成比例。因此，通過增加進(jìn)入源入口306的流速和增加從出口304去除的液體，可以在接近頭部106′和晶片108之間產(chǎn)生高速液體，因此獲得的高度隨著流速變化。另外，可以設(shè)定某個(gè)點(diǎn)的高度且流量可保持常量，因此增加液體速度以在晶片108和接近頭部106′之間產(chǎn)生低壓區(qū)。因此，液體速度越高，高度越小。因此，假定流速保持不變，在接近頭部和晶片表面之間的間隙越小，在晶片表面上的液體速度越高。因此，在一個(gè)實(shí)施例中，在入口302和出口304之間的區(qū)域中，液體以更高的速度在更高速液體區(qū)348中傳遞。因此，在通過液體彎月面116處理的晶片表面上產(chǎn)生低壓區(qū)域。這個(gè)低壓區(qū)比較它周圍的高壓區(qū)在接近頭部106′和晶片108之間產(chǎn)生吸引力。
通過高速液體層和通過表面張力產(chǎn)生的伯努利類型效應(yīng)，不損壞彎月面的情況下，液體彎月面116能夠極穩(wěn)定且可移動(dòng)的橫跨在晶片表面上。另外，產(chǎn)生在晶片上的伯努利類型效應(yīng)，在接近頭部106′和晶片108之間產(chǎn)生保持接近頭部106′靠近晶片108的力346。因此，在一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)構(gòu)成液體彎月面116的液體層中的液體速度，可以改變?cè)诮咏^部106′和晶片108之間的距離382。
在特定路徑內(nèi)的特定液體速度可產(chǎn)生不同類型的低壓帶。因此，通過以越來越高的流速供給進(jìn)入液體彎月面116的液體，低壓區(qū)可被制成為更低的平均低壓區(qū)，因此增加了晶片108和接近頭部106′之間的引力。因此，通過控制液體彎月面116內(nèi)的液體速度，可以調(diào)節(jié)在晶片108和接近頭部106′之間的低壓量。結(jié)果，通過以特定速度提供液體通過液體彎月面116，可以獲得特定水平的低壓。因此，朝晶片背面的壓力可保持不變但在前側(cè)(具有液體彎月面的一側(cè))的壓力就會(huì)降低。因此，在晶片108背側(cè)的壓力就會(huì)朝接近頭部106′的方向推動(dòng)晶片。
因?yàn)榈蛪毫亢驮诮咏^部106′和液體彎月面116之間的引力的量相關(guān)，就可以通過液體速度改變?cè)诮咏^部106′和晶片108之間的間隔。在一個(gè)不同的實(shí)施例中，可以設(shè)置距離382和可利用在344方向上優(yōu)化的處理液速度來產(chǎn)生優(yōu)化的液體彎月面附著。
此外，提供提供高速液體以產(chǎn)生液體彎月面116，由高速液體產(chǎn)生低壓區(qū)就能夠移動(dòng)晶片108、定位晶片108并對(duì)準(zhǔn)晶片108。
另外，通過將高度減小到非常短的距離，可以降低流速仍然獲得高速液體。因此，可以用更少量的液體來處理晶片。這樣可以節(jié)省處理晶片的費(fèi)用和增強(qiáng)晶片處理操作。還應(yīng)該清楚，接近頭部106′可以使用任何適合類型的液體來產(chǎn)生液體彎月面116。因此，根據(jù)使用的液體可以進(jìn)行任何適合類型的晶片處理操作，例如，舉例來說，蝕刻、清洗、沖洗、烘干等。此外，根據(jù)接近頭部106′的處理表面上的導(dǎo)管結(jié)構(gòu)，彎月面116可以處理干或濕的表面。
因此，根據(jù)所需的晶片處理操作，距離382可以是任何適合的距離，只要具有高速液體層的液體彎月面116可以在接近頭部106和晶片108之間產(chǎn)生。在一個(gè)實(shí)施例中，距離382在大約5微米和大約500微米之間。在另一個(gè)實(shí)施例中，距離382為大約50微米到大約200微米。在優(yōu)選實(shí)施例中，距離382大約為70微米。另外，當(dāng)運(yùn)動(dòng)時(shí)在入口和出口之間的液體速度可以在5cm/sec和200cm/sec之間。在另一個(gè)實(shí)施例中，接近頭部能夠沿晶片表面從入口到出口以速度在10cm/sec和100cm/sec之間移動(dòng)液體。
液體流速和液體彎月面的高度(例如，接近頭部106′和晶片108之間的距離)具有如下表所示的關(guān)系。
表1

如表1所示的所用的方程中，L是彎月面116的長度，H是彎月面的高度。應(yīng)該清楚根據(jù)所需的晶片處理操作，液體彎月面116可以是任何適合的尺寸。使用液體彎月面116的下述尺寸純粹是示范的目的，不應(yīng)該解釋為限制液體彎月面到某一尺寸。在一個(gè)實(shí)施例中，液體彎月面116可以具有長度50mm，寬度為大約0.25英寸。通過使用如表1所示的方程，如果高度H為1.5mm，在1000ml/min的流速下可以獲得10cm/s的速度，在500ml/min的流速下可以獲得5cm/s的速度，在100ml/min的流速下可以獲得1cm/s的速度。在另一個(gè)例子中，如果液體彎月面的高度(例如，接近頭部106和晶片108之間的間隙)是大約0.005cm，那么在1L/min的流速下可以獲得167cm/s的速度，對(duì)于500mL/min的流速可以獲得83cm/s的速度，對(duì)于100mL/min的流速可以獲得17cm/s的速度。例子的計(jì)算純粹是示范目的，應(yīng)該清楚根據(jù)彎月面116的尺寸，可以改化以上的計(jì)算。
圖6B顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的與晶片108的平面形成角度的接近頭部106′。在一個(gè)實(shí)施例中，接近頭部106′以角度θ452形成角度，這里接近頭部106′和晶片108之間的距離可以根據(jù)所需的結(jié)構(gòu)和處理操作而變化。角度θ452可以是任何適合的角度，只要液體彎月面116可以在晶片表面形成。在一個(gè)實(shí)施例中，角度θ452可以在0到2度之間。在另一個(gè)實(shí)施例中角度θ452可以在2到10度之間，在優(yōu)選實(shí)施例中角度θ452大約是0.3度。
通過具有角度θ452，可以改變彎月面116的形狀。在一個(gè)實(shí)施例中，通過包括角度θ452，接近頭部106′可以優(yōu)化成在特定方向操作。舉例來說，如圖6B所示，提升接近頭部106′的右側(cè)比接近頭部106′的左側(cè)高。因此，通過接近頭部106′產(chǎn)生的液體彎月面316具有在右側(cè)比左側(cè)更大的高度。在此實(shí)施例中，液體彎月面316可以有優(yōu)化的運(yùn)動(dòng)模式到左邊(例如，液體彎月面316的更薄的末端是引導(dǎo)末端)和將待處理的晶片表面先遇到液體彎月面316的左邊。如果是那樣的話，最后液體彎月面316的右側(cè)將留在被處理的區(qū)域。
如圖所示，因?yàn)樵谝后w彎月面316的右側(cè)的邊界374處的液體-氣體界面，晶片表面的處理區(qū)是左邊以更有效的方式被烘干而液體彎月面316的右邊最后接觸處理區(qū)。另外，在圖6B所示的結(jié)構(gòu)中，當(dāng)液體彎月面316的引導(dǎo)邊緣是液體較薄層的側(cè)面時(shí)，可以以更快速方式移動(dòng)接近頭部106′，因此在某個(gè)時(shí)間段可以處理更大的晶片區(qū)域。在一個(gè)實(shí)施例中，可以以固定的方式保持晶片108，因此在接近頭部106′的任何位置和晶片108之間的距離不變。這樣，處理環(huán)境可保持不變。
圖7顯示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的擴(kuò)展超過晶片108的接近頭部106″。在一個(gè)實(shí)施例中，接近頭部106″可以從晶片108的一個(gè)末端開始，在502方向上沿晶片108的直徑向下移動(dòng)來處理晶片108。在一個(gè)實(shí)施例中，接近頭部可以位于晶片之上和晶片之下，因此，在接近頭部之間可以形成液體彎月面116。
圖8描繪了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的在處理操作中晶片108上的接近頭部106a″和106b″。在接近頭部106a″和106b″的一個(gè)實(shí)施例中，接近頭部106a″和106b″的入口306在接近頭部106a″和106b″之間產(chǎn)生高速液體層，液體彎月面116通過處理液提供。距離346可以分隔接近頭部106a″和106b″，因此，可以產(chǎn)生具有高度即距離346的液體彎月面。高速液體層可以在接近頭部106a″和106b″之間產(chǎn)生低壓區(qū)，從而在接近頭部106a″和106b″之間產(chǎn)生吸引力。因此根據(jù)構(gòu)成液體彎月面的液體的速度，通過接近頭部106a″產(chǎn)生的液體彎月面就可以非常薄。因?yàn)樵诮咏^部106a″和106b″之間產(chǎn)生的低壓區(qū)，所以液體彎月面是極穩(wěn)定且可運(yùn)動(dòng)的。另外，產(chǎn)生的液體彎月面在運(yùn)動(dòng)中不留下水滴和沒有污染殘留于干的處理表面，因此增強(qiáng)了晶片處理操作。
圖9說明根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的具有第一零件和第二零件的接近頭部106。在一個(gè)實(shí)施例中，接近頭部106可以包括設(shè)置靠近晶片108的第一零件600和包圍第一零件600的第二零件602。在此實(shí)施例中，第一零件600可以是具有強(qiáng)容限能力的材料，例如，舉例來說，藍(lán)寶石。第二零件602可以是容易構(gòu)形的材料，例如，舉例來說，塑料、PET等。第一零件600和第二零件602可以栓接或者通過粘接劑粘在一起。在一個(gè)實(shí)施例中，第一零件600和第二零件602可以被設(shè)置以使第一零件600比第二零件602更靠近晶片108。在此方式中，可以將接近頭部106的具有最高尺寸公差的部分置于處理區(qū)，在處理區(qū)產(chǎn)生液體彎月面116。
在一個(gè)實(shí)施例中，接近頭部106可包括至少一個(gè)源入口306和至少一個(gè)源出口304。至少一個(gè)源入口302可以給晶片108的表面提供處理液。當(dāng)在朝源出口304的高速層中運(yùn)動(dòng)時(shí)，液體可以形成液體彎月面116，出口304可以利用真空從晶片108的表面去除液體。這樣，在晶片和接近頭部106之間的晶片表面上可以產(chǎn)生薄的高速層。因此，在晶片表面上產(chǎn)生伯努利效應(yīng)，因而穩(wěn)定液體彎月面116并使在晶片表面上的液體彎月面116運(yùn)動(dòng)，通過從晶片表面優(yōu)化去除液體，就不留下液滴或污染。
下圖描述具有可產(chǎn)生液體彎月面的示例性的接近頭部的示例性的晶片處理系統(tǒng)。應(yīng)該清楚，具有可產(chǎn)生液體彎月面的任何適合類型的接近頭部的適合系統(tǒng)都可用于本發(fā)明在此描述的實(shí)施例。
圖10顯示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的晶片處理系統(tǒng)1100。應(yīng)該清楚，任何適合的保持和移動(dòng)晶片的方式都可以使用，例如，舉例來說，滾軸(rollers)、栓(pins)、壓盤(platen)等。系統(tǒng)1100可以包括滾軸1102a、1102b和1102c，它們可以保持和旋轉(zhuǎn)晶片使得晶片表面能夠被處理。系統(tǒng)1100也可包括接近頭部106a和106b，在一個(gè)實(shí)施例中，接近頭部106a和106b分別固定在上臂1104a和下臂1104b上。上臂1104a和下臂1104b可以是接近頭部運(yùn)載裝置1104的一部分，該運(yùn)載裝置能夠沿著晶片半徑基本上線性移動(dòng)接近頭部106a和106b。在一個(gè)實(shí)施例中，接近頭部運(yùn)載裝置1104可以被設(shè)置為在晶片之上保持接近頭部106a和在晶片之下接近頭部106b靠近晶片。這可通過上臂104a和下臂104b以垂直方式移動(dòng)來實(shí)現(xiàn)，因此，一旦接近頭部水平地運(yùn)動(dòng)到晶片處理的開始位置，接近頭部106a和106b可以垂直地運(yùn)動(dòng)到靠近晶片的位置。在另一個(gè)實(shí)施例中，液體彎月面可以在接近頭部106a和106b之間形成，并運(yùn)動(dòng)到晶片的上表面和下表面上。上臂1104a和下臂1104b可以以任何適合的方式設(shè)置，因此，可以移動(dòng)接近頭部106a和106b如此所述地進(jìn)行晶片處理。還應(yīng)該清楚，可以以任何適合的方式設(shè)置系統(tǒng)1100，只要可以移動(dòng)接近頭部(多個(gè)接近頭部)靠近晶片來在晶片上產(chǎn)生并控制彎月面。在另一個(gè)示例性實(shí)施例中，接近頭部106被設(shè)置在臂的第一末端，其圍繞由臂的第二末端限定的軸旋轉(zhuǎn)。因此，在此實(shí)施例中，接近頭部可以在晶片表面之上以弧形運(yùn)動(dòng)。在再一個(gè)實(shí)施例中，臂可以以旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和直線運(yùn)動(dòng)結(jié)合的方式運(yùn)動(dòng)。盡管已經(jīng)顯示，對(duì)應(yīng)晶片的每一側(cè)有接近頭部106，但晶片的每側(cè)也可以使用單個(gè)頭部。在不使用接近頭部106的側(cè)面，可以進(jìn)行其它的表面準(zhǔn)備處理，例如晶片刷洗。
在另一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)1100可包括接近頭部對(duì)接(docking)部位，其具有與晶片相鄰的過渡表面。在此實(shí)施例中，當(dāng)在控制和操縱狀態(tài)中，液體彎月面可以在對(duì)接部位和晶片表面之間過渡。此外，只要預(yù)定處理晶片的一側(cè)，就可利用具有一個(gè)接近頭部的一個(gè)臂。
圖11說明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的接近頭部106進(jìn)行的晶片處理操作。在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)靠近晶片108上表面108a時(shí)，接近頭部106移動(dòng)以進(jìn)行晶片處理操作。應(yīng)該清楚，根據(jù)提供給晶片108的液體的類型，通過接近頭部106在晶片表面108a上產(chǎn)生的液體彎月面116可以適合任何晶片處理操作，例如，舉例來說，清洗、漂洗、烘干、蝕刻、電鍍等。應(yīng)該清楚，還可以用接近頭部106來處理晶片108的下表面108b。在一個(gè)實(shí)施例中，可以旋轉(zhuǎn)晶片108，因此，當(dāng)液體彎月面處理上表面108a時(shí)，可以移動(dòng)接近頭部106。在另一個(gè)實(shí)施例中，可以保持晶片108，直到接近頭部106在晶片表面上產(chǎn)生液體彎月面。接著，接近頭部可以在晶片表面之上移動(dòng)或掃描，因此沿著晶片表面移動(dòng)液體彎月面。在再一個(gè)實(shí)施例中，接近頭部106可以制造得足夠大以至于液體彎月面包圍整個(gè)晶片表面區(qū)。在這類實(shí)施例中，通過提供液體彎月面到晶片表面，不用移動(dòng)接近頭部就可以處理晶片的整個(gè)表面。
在一個(gè)實(shí)施例中，接近頭部106包括源入口1302和1306和源出口1304。在這類實(shí)施例中，通過源入口1302給晶片表面提供在氮?dú)庵械漠惐颊羝鸌PA/N21310，通過源出口1304給晶片表面提供真空1312，通過源入口1306給晶片表面提供處理液1314。
在一個(gè)實(shí)施例中，提供IPA/N21310和處理液1314，除了提供真空1312來從晶片表面108a上去除處理液1314和IPA/N21310之外，還能夠產(chǎn)生液體彎月面116。液體彎月面116可以是限定在接近頭部106和晶片表面之間的液體層，其可以以穩(wěn)定且可控的方式移動(dòng)橫跨晶片表面108a。在一個(gè)實(shí)施例中，液體彎月面116可以通過恒定的提供和去除處理液1314來限定。根據(jù)源入口1306、源出口1304和源入口1302的尺寸、數(shù)量、形狀和/或圖形，限定液體彎月面116的液體層可以是任何適合的形狀和/或尺寸。
另外，根據(jù)所需待產(chǎn)生的液體彎月面的類型，可以使用任何適合的真空、IPA/N2、真空和處理液的流速。在再一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)在接近頭部106和晶片表面之間的距離，當(dāng)產(chǎn)生和利用液體彎月面116時(shí)，可以省略IPA/N2。在這類實(shí)施例中，接近頭部106可以不包括源入口1312，僅通過源入口1306提供處理液1314和通過源出口1304去除處理液1314來產(chǎn)生液體彎月面116。
在另一個(gè)接近頭部106的實(shí)施例中，根據(jù)產(chǎn)生的彎月面結(jié)構(gòu)，接近頭部106的處理表面(設(shè)置源入口和源出口的接近頭部的區(qū)域)可以具有任何適合的表面形貌。在一個(gè)實(shí)施例中，接近頭部的處理表面可以是從周邊表面凹陷或突出。
圖11B顯示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的接近頭部106的一部分的頂視圖。應(yīng)該清楚，參考圖8B所述接近頭部106結(jié)構(gòu)在本質(zhì)上是示例性的。因此，其它接近頭部結(jié)構(gòu)可以用來產(chǎn)生液體彎月面，只要可以給晶片表面提供處理液和從晶片表面去除處理液以在晶片表面產(chǎn)生穩(wěn)定的液體彎月面即可。另外，如上所述，當(dāng)接近頭部106被設(shè)置為不使用N2/IPA產(chǎn)生液體彎月面時(shí)，其它接近頭部106的實(shí)施例就不需要源入口1316。
在一個(gè)實(shí)施例的頂視圖中，從左到右是一組源入口1302、一組源出口1304、一組源入口1306、一組源出口1304、和一組源入口1302。因此，當(dāng)N2/IPA和處理化學(xué)進(jìn)入接近頭部106和晶片108之間的區(qū)域，真空將N2/IPA和處理化學(xué)和任何液體膜和/或留在晶片108上的污染一起去除。在此描述的源入口1302、源入口1306和源出口1304可以是任何適合的幾何形貌類型，例如，舉例來說，圓形開孔、三角形開孔、方形開孔等。在一個(gè)實(shí)施例中，源入口1302和1306和源出口1304具有圓形開孔。應(yīng)該清楚，根據(jù)所需待產(chǎn)生的液體彎月面116的尺寸和形狀，接近頭部106可以是任何適合的尺寸、形狀、和/或結(jié)構(gòu)。在一個(gè)實(shí)施例中，接近頭部可以延伸小于晶片的半徑。在另一個(gè)實(shí)施例中，接近頭部可以延伸大于晶片的半徑。因此，根據(jù)任何在給定時(shí)間內(nèi)所需待處理的晶片表面區(qū)的尺寸，液體彎月面的尺寸可以是任何適合的尺寸。另外，應(yīng)該清楚，根據(jù)晶片處理操作，接近頭部106可以定位于任何適合的方向，例如，舉例來說，水平地、垂直地或其間任何適合的其它位置。接近頭部106也可以集成到可進(jìn)行一個(gè)或多個(gè)類型的晶片處理操作的晶片處理系統(tǒng)中。
圖11C說明根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的接近頭部106的入口/出口圖形。在這個(gè)實(shí)施例中，接近頭部106包括源入口1302和1306，以及源出口1304。在一個(gè)實(shí)施例中，源出口1304可以圍繞源入口1306，源入口1302可以圍繞源出口1304。
圖11D說明根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的接近頭部106的另外的入口/出口圖形。在這個(gè)實(shí)施例中，接近頭部106包括源入口1302和1306，以及源出口1304。在一個(gè)實(shí)施例中，源出口1304可以圍繞源入口1306，源入口1302可至少部分地圍繞源出口1304。
圖11E說明根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的接近頭部106的又一個(gè)入口/出口圖形。在這個(gè)實(shí)施例中，接近頭部106包括源入口1302和1306，以及源出口1304。在一個(gè)實(shí)施例中，源出口1304可以圍繞源入口1306。在一個(gè)實(shí)施例中，接近頭部106不包括源入口1302，因?yàn)?，在一個(gè)實(shí)施例中，不需提供IPA/N2，接近頭部106就能夠產(chǎn)生液體彎月面。應(yīng)該清楚，上述入口/出口圖形在本質(zhì)上是示例性的且可以使用任何適合類型的入口/出口圖形，只要可以產(chǎn)生穩(wěn)定且可控的液體彎月面即可。
雖然，根據(jù)幾個(gè)優(yōu)選實(shí)施例來描述了本發(fā)明，應(yīng)該清楚，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在閱讀前面的詳述和研究附圖的基礎(chǔ)上可以實(shí)現(xiàn)就此不同的修改、增加、置換和等效替換。因此可以認(rèn)為，本發(fā)明包括所有這些修改、增加、置換和等效替換，且它們將落入本發(fā)明的精神和范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種處理襯底的方法，包括在襯底表面產(chǎn)生液體層，液體層限定出液體彎月面，這種產(chǎn)生包括移動(dòng)頭部以接近表面；當(dāng)頭部接近襯底表面時(shí)從頭部給表面提供液體以限定液體層；和用真空通過接近的頭部從表面去除液體；其中，液體沿著在頭部和襯底之間的液體層以增加頭部更接近表面的速度流動(dòng)。
2.如權(quán)利要求1所述的處理襯底的方法，其中在液體層的產(chǎn)生期間頭部距離在大約5微米和大約500微米之間，速度在5厘米/秒和200厘米/秒之間。
3.如權(quán)利要求2所述的處理襯底的方法，其中液體具有在大約50毫升/秒和大約500毫升/秒之間的流速。
4.如權(quán)利要求1所述的處理襯底的方法，其中液體彎月面用于蝕刻操作、清洗操作、電鍍操作或烘干操作中的一種。
5.如權(quán)利要求1所述的處理襯底的方法，其中產(chǎn)生液體層包括通過液體入口給襯底表面提供液體和通過液體出口從襯底表面去除液體。
6.如權(quán)利要求5所述的處理襯底的方法，其中液體是蝕刻液、電鍍液、清洗液或漂洗液之一。
7.如權(quán)利要求1所述的處理襯底的方法，其中產(chǎn)生液體層包括給液體彎月面提供表面張力減小液。
8.如權(quán)利要求5所述的處理襯底的方法，其中去除液體包括通過液體出口提供真空。
9.一種處理襯底的裝置，包括能夠移動(dòng)接近襯底表面并在襯底表面產(chǎn)生液體層以限定液體彎月面的頭部，接近頭部包括至少設(shè)置一個(gè)給襯底表面提供液體以限定液體層的入口，至少設(shè)置一個(gè)從襯底表面去除液體的出口，其中，頭部能夠沿著頭部和襯底之間的液體層以增加頭部更接近表面的速度移動(dòng)液體。
10.如權(quán)利要求9所述的處理襯底的裝置，其中，設(shè)置頭部以使在操作中在距離表面大約5微米和大約500微米之間移動(dòng)。
11.如權(quán)利要求9所述的處理襯底的裝置，其中頭部能夠以大約50毫升/秒和大約4000毫升/秒之間的流速給表面提供液體。
12.如權(quán)利要求9所述的處理襯底的裝置，其中液體彎月面用于蝕刻操作、清洗操作、電鍍操作或烘干操作中的一種。
13.如權(quán)利要求9所述的處理襯底的裝置，其中出口提供真空以從表面去除液體。
14.如權(quán)利要求9所述的處理襯底的裝置，其中頭部能夠沿著襯底表面從入口到出口以10厘米/秒和100厘米/秒之間的速度移動(dòng)液體。
15.如權(quán)利要求9所述的處理襯底的裝置，其中液體層選自蝕刻液、電鍍液、清洗液或漂洗液中的一種。
16.如權(quán)利要求9所述的處理襯底的裝置，進(jìn)一步包括能夠給液體彎月面邊緣提供表面張力減小液的另外一個(gè)入口。
17.如權(quán)利要求9所述的處理襯底的裝置，其中，其中表面張力減小液是氮?dú)庵械漠惐颊羝?br> 18.一種襯底準(zhǔn)備系統(tǒng)，包括當(dāng)操作中，能夠被移動(dòng)接近襯底表面的頭部；通過頭部給襯底表面輸送液體的第一管道；和從襯底表面去除液體的第二管道，在操作中，液體在襯底表面上形成液體層；其中，液體沿著在頭部和襯底之間的液體層以增加頭部更接近襯底表面的速度流動(dòng)。
19.如權(quán)利要求18所述的襯底準(zhǔn)備系統(tǒng)，其中，在操作中設(shè)置頭部以使在距離襯底表面大約5微米和大約500微米之間移動(dòng)。
20.如權(quán)利要求18所述的襯底準(zhǔn)備系統(tǒng)，其中，頭部能夠以大約10厘米/秒和大約100厘米/秒之間的流速提供液體。
21.如權(quán)利要求18所述的襯底準(zhǔn)備系統(tǒng)，其中，液體層用于蝕刻操作、清洗操作、電鍍操作或烘干操作中的一種。
22.如權(quán)利要求18所述的襯底準(zhǔn)備系統(tǒng)，其中，第二管道提供真空以從襯底表面去除液體。
23.如權(quán)利要求18所述的襯底準(zhǔn)備系統(tǒng)，其中，液體是蝕刻液、電鍍液、清洗液或漂洗液中的一種。
24.如權(quán)利要求18所述的襯底準(zhǔn)備系統(tǒng)，進(jìn)一步包括能夠給襯底表面供表面張力減小液的另外一個(gè)入口。
25.如權(quán)利要求24所述的襯底準(zhǔn)備系統(tǒng)，其中表面張力減小液是氮?dú)庵械漠惐颊羝?br> 全文摘要
在許多實(shí)施例之中的一個(gè)實(shí)施例中，公開了一種處理襯底的方法，其包括在襯底表面產(chǎn)生液體層，液體層限定液體彎月面。這種產(chǎn)生包括移動(dòng)頭部以接近表面，當(dāng)頭部接近襯底表面時(shí)從頭部給表面提供液體以限定液體層，和用真空通過接近的頭部從表面去除液體。液體沿著在頭部和襯底之間的液體層以增加頭部更接近表面的速度流動(dòng)。
文檔編號(hào)B08B3/04GK1707759SQ200510071758
公開日2005年12月14日 申請(qǐng)日期2005年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月1日
發(fā)明者M·拉金, M·G·R·史密斯, J·M·德拉里奧斯, F·雷德克, M·科羅里克, C·迪皮伊特羅 申請(qǐng)人:蘭姆研究有限公司