清洗电路衬底的设备制造技术

使用新的洗涤器型设备对硅晶片等进行清洗，其中采用手段以通过以下方式对晶片中心区域的有差异清洗进行补偿：使用具有一个或更多非接触部分的旋转刷子，非接触部分配置在旋转刷子的面对衬底中心区域的部分中；或者拨动晶片和旋转刷子的相对位置；或者优先地将清洗液体导引到晶片的中心区域。本发明专利技术的另一个方面提出了一种洗涤器型清洗设备，其中用滚筒（１１０）来代替旋转刷子。将清洗材料网状物（１１６）插入到每一个滚筒和衬底之间。可以使用各种不同的清洗材料网状物，例如一段薄纱、在每一次清洗过程中其表面再次调节的清洗材料的连续回路、以及在承载带上设置的粘附性材料等。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电路装置的制造领域，具体地，涉及清洗电路衬底领域。
技术介绍
当制作电路装置时，经常需要对其上形成和/或安装了电路装置的 衬底进行清洗。电路衬底的清洗在半导体衬底上制造集成电路器件时尤 其重要。在半导体衬底(例如硅晶片)上制造集成电路器件期间需要执行许 多清洗步骤。在这些清洗过程中，通常需要去除诸如来自在半导体衬底 上承载的表面层的痕量金属和颗粒之类的杂质，而不能损坏在所述表面 (或那些表面)上已经形成的结构。将杂质保持在表面上的力的种类和 强度是不同的。清洗工艺在化学机械抛光(CMP)、尤其是金属CMP之后 执行的清洗步骤的情况下是特别具有挑战性的。通常，使用公知为包括一个或更多刷洗台的洗涤器的设备执行各种 晶片清洗工艺(包括CMP后晶片清洗)。图l示出了典型的刷洗台结构， 所述结构能够同时清洗半导体晶片的两个主表面。如图1所示，将晶片W定位于一对洗涤器刷1之间并且与其直接接 触，所述洗涤器刷的外表面用聚合体材料(诸如多乙酸乙烯酯PVA)制 造。涂敷清洗液体以便帮助刷子和晶片的清洗。将这些清洗液体滴落到 晶片和/或刷子上、喷射到晶片上、或者通过刷子本身来提供。清洗液体 一般是设计用于特定应用的专用化学药品。这些化学药品一般本质上是 水性的，典型地基于有机酸(柠檬酸、草酸等)或有机基(特别是TMAH)， 在晶片表面上具有远低于0. 1M的摩尔浓度。一般将刷子与去离子水的稳定流体相连，并且当晶片通过清洗工具时或在刷子清洗周期期间提供所 述化学药品。在传统的基于洗涤器的清洗工艺中，半导体衬底(这里是晶片w)绕其自己的轴旋转，并且洗涤器刷子l绕它们各自的轴旋转。当晶片和 洗涤器刷子旋转时，通过洗涤器刷子的机械作用和/或溶液的化学作用移 走了晶片表面上的颗粒。然后，腔室中的液体动力机制将已移走的颗粒 从晶片表面上去除。如果进行合适地选择，清洗化学药品也可以通过调整晶片表面上的颗粒和材料的zeta电势以使将它们彼此排斥的方式来 辅助清洗，使颗粒的去除更加容易。此外，再通过清洗液体的合适选择， 可以通过晶片表面非常轻的刻蚀来剥离颗粒。此外，所述清洗应该有效 地去除电介质表面上的金属物质并且禁止其再次沉积。这有助于减小在 晶片上制造的已完成的集成电路的表面漏电。在图l的结构中，晶片垂直朝向，因此将该洗涤器结构称作"垂直 结构"。也可以使用水平结构。现有技术的传统洗涤器型清洗结构存在许多缺点。首先，考虑图l所示的传统结构，示出了其中洗涤晶片的方式依赖 于晶片上的径向位置而不同。更具体地，晶片W的中心与洗涤器刷子1 连续接触，而晶片的外围只断断续续地与洗涤器刷子接触。图2的曲线 近似示出了晶片与刷子接触的时间比例随着晶片上的径向位置而变化。 此外，通过晶片和洗涤器刷子.的旋转引起的液体动力机制引起清洗液体 在晶片的中心区域与晶片上的其它区域相比不同地操作。'作为以上过程的结果，在晶片的径向的清洗条件中存在梯度，其中 晶片的中心具有与晶片的边缘不同的清洗程度。这导致在晶片中心部分 中特定缺陷出现频率的增加，对于CuCMP工艺显著的枝蔓和侵蚀。在其 它工艺之后的擦洗可能导致在晶片中心处类似更高级别的损伤 (defectivity)，或者相反(中心比边缘更好地进行了清洗)。该效果如 图3A-3D所示，示出了使用传统清洗洗涤器结构的CMP后清洗工艺之后 晶片上的缺陷图。图3A示出了已经使用传统洗涤设备进行清洗的整个晶片的图像。 在图3A的图像中，斑点表示已经通过缺陷探测工具査找到的缺陷。图3B、图3C和图3D示出了晶片的中心部分的特写图，并且示出了只在该 中心部分处可见的侵蚀缺陷。其次，使用相同的洗涤器刷子清洗一连串不同的晶片。随着时间的 继续，刷子逐渐积聚了颗粒，并且将所述颗粒再次沉积到正在清洗的下 一个晶片上。尽管存在这样的事实当在清洗站中不存在晶片时将刷子 用清洗液体和/或去离子水冲洗，这种积聚和再沉积也会发生，并且即使 刷子的外表面是由不吸收液体(试图防止装满颗粒的液体的吸收)的材 料构成也会发生这种积聚和再沉积。此外，可能将颗粒嵌入到刷子表面 中，然后所述颗粒将引起进行清洗的晶片的擦伤。最后，时常需要更换刷子。这可能引起清洗设备冗长的停机时间， 例如由于需要重新校准内部滚筒间隔。考虑到上述问题而已经实现本专利技术。
技术实现思路
本专利技术提出了一种在所附权利要求中所述的清洗方法和清洗设备。 附图说明参考附图，根据作为示例给出的本专利技术各种优选实施例的以下描 述，本专利技术的特征和优点将变得清楚，其中图1示意性地示出了用于清洗半导体晶片的基于传统洗涤器的装置；图2是表示当使用如图1所示的传统晶片清洗装置时，给定晶片部 分与清洗刷子接触的时间比例随着晶片上的径向位置如何变化的曲线；图3A-3D示出了已经使用如图1所示的传统晶片清洗工具进行了 CMP后清洗的半导体晶片上的缺陷，其中图3A示出了整个晶片的缺陷图；以及图3B至图3D示出了在晶片中心处的侵蚀缺陷；图4A-4C示出了使用根据本专利技术第一方面的洗涤器型晶片清洗装置 的刷子的优选实施例，其中图4A是刷子的侧视图；图4B是沿图3A的X-X，线得到的剖面图；以及 图4C是沿图3B的Y-Y，线得到的剖面图。图5示出了在根据本专利技术第一方面的洗涤器型晶片清洗装置中可用 的刷子表面的不同结构，其中图5A示出了使用具有锥形末端的单空腔的变体； 图5B示出了使用具有锥形末端的多个空腔的变体；图5C示出了使用具有变化宽度的螺旋形凹槽的变体；以及图5D示出了使用在刷子表面的不同区域中具有不同密度分布的空 腔的变体；图6示意性地示出了在根据本专利技术第二方面的洗涤器型清洗设备的 第一优选实施例中的主要部件；图7示意性地示出了图6的洗涤器型清洗设备的变体；图8示意性地示出了在根据本专利技术第二方面的洗涤器型清洗设备的 第二优选实施例中的主要部件；图9示意性地示出了在根据本专利技术第二方面的洗涤器型清洗设备的 第三优选实施例中的主要部件；图10A-10C示意性地示出了用于晶片等的第一支撑结构，其中图 IOA至图IOC示出了晶片的不同位置；以及图11A-11D示意性地示出了用于晶片等的第二支撑结构，其中图 IIA至图IID示出了晶片的不同位置。具体实施例方式现在将描述本专利技术的第一方面，涉及设计用于减小晶片等上的清洗 性能差别的洗涤器型清洗方法和设备。在根据本专利技术第一方面的第一优选实施例中，在洗涤器装置中使用 的传统刷子用具有新型形状的刷子来代替，如图4A-4C所示。图4A示出了 新刷子的一个实施例的侧视图，而图4B示出了沿图4A的线X-X'得到的剖 面图，而图4C示出了沿图4B的Y-Y'线得到的剖面图。可以使用与传统洗 涤器刷子相同的材料来制作新刷子。传统的洗涤器刷子形状上是柱形的。如可以在图4A-4C中看出的，6本专利技术的该实施例使用的刷子具有一般的柱形形状，但是其中洗涤器刷 子一般将与正在清洗的晶片的中心区域连续接触的位置处，在刷子的外围存在空腔c。该空腔生成了其中刷子不与正在清洗的晶片的中心部分接触的非接触区。通常，该非接触区将大致定位于沿柱状物长度的一半处。如可以从图4C所示的剖面图看出的，非接触区只延刷子外周延伸一 定距离，以便确保在刷子的每一次旋转期间，正在清洗的晶片的中心与 刷子表面接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电路衬底清洗设备，包括：　一对延长滚筒，配置使得所述延长滚筒的曲面在间隙两端彼此相对，每一个滚筒可绕其纵轴旋转，并且每一个滚筒的外部曲面适合进行清洗；以及　电路衬底支撑装置，用于支撑和旋转在滚筒之间并且与滚筒接触的电路衬底； 　其特征在于包括补偿装置，适用于减小在电路衬底的径向上的清洗的不均匀性，所述补偿装置包括一个或更多非接触区，设置在配置为面对被支撑在滚筒之间的电路衬底的中心区的位置处的滚筒曲面中，并且所述补偿装置包括当电路衬底在滚筒之间被支撑并且旋转 时拨动电路衬底相对于滚筒的整体位置的装置。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：亚诺什法尔卡斯，斯尔詹科尔迪克，塞巴斯蒂安珀蒂迪迪埃，凯文E库珀，扬范哈塞尔，
申请(专利权)人：飞思卡尔半导体公司，皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]