在衬底处理中利用弯液面的设备和方法技术

本发明专利技术提供了一种用于处理衬底的设备，该设备包括在工作时靠近衬底表面的邻近头。该设备还包括邻近头表面上朝向限定在邻近头中的空腔的开口，其中空腔通过开口传送活化剂到衬底表面。该设备进一步包括邻近头表面上的多个导管，用于在围绕开口的衬底表面上产生流体弯液面。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体晶片处理，尤其涉及用于更有效地应用流体到晶片表面和从晶片表面去除流体、同时减少污染和降低晶片处理成本的设备和技术。
技术介绍
在半导体芯片制造工艺中，众所周知的是，需要使用例如清洁和干燥等操作来处理晶片。在属于这些类型的每种操作中，对于晶片都需要操作工艺有效地应用和去除流体。例如，在已经执行制造操作，但在晶片表面上留下不想要的残留物时，必须执行晶片清洁。这种制造操作的实例包括等离子体蚀刻(例如，钨回蚀(WEB))和化学机械抛光(CMP)。在CMP中，将晶片放在将晶片表面推压靠着转动的传送带的保持器中。这种传送带使用包含化学材料和研磨材料的浆料来形成抛光。令人遗憾的是，这种工艺往往在晶片表面处积聚浆料颗粒和残留物。如果在晶片上留下不想要的残留物材料和颗粒，则这些残留物材料和颗粒尤其可能造成例如晶片表面上的刮擦和金属化特性之间不适当的相互作用等缺点。在某些情形下，这种缺点可导致晶片上的器件变得不能工作。为了避免丢弃具有不能工作的器件的晶片的不当成本，因此有必要在留下不想要的残留物的制造操作后充分而有效地清洁晶片。在已经对晶片进行湿清洁(wet clean)后，必须有效地干燥晶片，以防止水或清洁流体残留物在晶片上留下残留物。如果如小滴形成时经常发生的一样，使得晶片表面上的清洁流体蒸发，则在蒸发后，先前溶解在清洁流体中的污染物物或残留物将留在晶片表面上(例如，并且形成水渍)。为了防止蒸发的发生，必须尽可能快地去除清洁流体，而不在晶片表面上形成小滴。在试图实现这一点的过程中，采用几种不同的干燥技术中的一种，例如旋转干燥(spin drying)、IPA、或马兰葛尼(Marangoni)干燥等。这些干燥技术全部都利用晶片表面上的移动液体/气体分界面的某种形式，如果适当保持，则可使得晶片表面变干，而不会形成小滴。令人遗憾的是，像对于上述所有干燥方法常常发生的那样，如果移动液体/气体分界面损坏，则形成小滴，且发生蒸发，造成污染物留在晶片表面上。目前使用的最普遍的干燥技术是旋转漂洗干燥(SRD)。图1A示出SRD工艺期间流体在晶片10上的运动。在此干燥工艺中，湿晶片以高速旋转，用旋转14表示。在SRD中，利用离心力，将用于漂洗晶片的流体从晶片中央拉到晶片外部，最终离开晶片，如用流体方向箭头16表示的。当将流体拉离晶片时，移动流体/气体分界面12在晶片中央处产生，且向晶片外部移动(即，由移动流体/气体分界面12形成的圆的内部区域变大)。在图1的实例中，由移动流体/气体分界面12形成的圆的内部区域没有流体，且由移动流体/气体分界面12形成的圆的外部区域有流体。因此，随着干燥工艺的继续，移动流体/气体分界面12内部的部分(干燥区)增大，而移动流体/气体分界面12外部的区域(湿区)减少。如前所述，如果移动流体/气体分界面12损坏，则流体小滴在晶片上形成，从而由于小滴蒸发发生污染。这样，限制小滴形成和随后的蒸发，从而使污染物脱离晶片表面是必要的。令人遗憾的是，目前的干燥方法在防止移动流体分界面损坏中仅是部分成功的。此外，SRD工艺在干燥疏水的晶片表面方面有困难。疏水的晶片表面难以变干，因为这种表面排斥水和水基(水性)清洁液。因此，随着干燥工艺的继续，将清洁流体拉离晶片表面时，晶片表面将排斥剩余的清洁流体(如果是水基的)。结果，水性清洁流体将希望与疏水的晶片表面的接触面积最小。另外，由于表面张力(即，由于分子氢键结合)，水性清洁液往往自身附在一起。因此，由于疏水作用和表面张力，水性清洁流体的球形物(或小滴)以不受控制的形式在疏水晶片表面上形成。这种小滴形成造成先前描述的有害蒸发和污染。SPD的局限性在作用于小滴上的离心力最小的晶片中央特别严重。因此，尽管SRD工艺目前是最普遍的晶片干燥方式，但是这种方法难以减少清洁流体小滴在晶片表面上的形成，特别在用在疏水表面上时更是如此。晶片的某些部分可能具有不同的疏水性。图1B示出示范性晶片干燥工艺18。在此实例中，晶片10的部分20具有亲水区，且部分22具有疏水区。部分20吸水，所以流体26汇集在此区域中。部分22是疏水的，所以此区域排斥水，从而在晶片10的该部分上存在较薄的水膜。因此，晶片10的疏水部分常常比亲水部分更快地变干。这可导致不一致的晶片变干，可提高污染程度，因而降低晶片生产量。因此，需要一种方法和设备通过使流体管理和流体向晶片的应用优化来减少晶片表面上的污染沉积物，避免现有技术的缺点。目前常常出现的这种沉积物减少了合格晶片的产量，从而提高了制造半导体晶片的成本。
技术实现思路
概括地说，通过提供一种能用流体弯液面内的活性空腔处理晶片表面的衬底处理设备，本专利技术满足了这些需要。此外，也提供了利用自动调节产生流体弯液面的邻近头。应意识到，本专利技术可以多种方式实现，这些方式包括工艺、设备、系统、器件、或方法。下面将描述本专利技术的几个有创造性的实施例。在一个实施例中，披露了一种用于处理衬底的设备，该设备包括产生在工作时靠近衬底表面的邻近头。该设备还包括邻近头表面上朝向限定在邻近头中的空腔的开口，其中空腔通过开口传送活化剂到衬底表面。该设备进一步包括邻近头表面上的多个导管，用于在围绕开口的衬底表面上产生流体弯液面。在另一实施例中，提供了一种用于处理衬底的方法，该方法包括将活化剂应用到衬底表面的活性区，和利用邻近头在衬底表面上产生流体弯液面，其中流体弯液面围绕活性区。在再一实施例中，提供了一种用于处理衬底的方法，该方法包括在衬底表面上产生第一流体弯液面，和在衬底表面上产生第二流体弯液面，其中第二流体弯液面靠近第一流体弯液面。产生第一流体弯液面和第二流体弯液面包括从第一流体弯液面虹吸至少第一流体。在另一实施例中，提供了一种用于处理衬底的方法，该方法包括应用流体到衬底表面上，和从衬底表面虹吸至少该流体，其中就在流体应用于衬底表面时执行去除。在再一实施例中，提供了一种用于处理衬底的邻近头，该邻近头包括限定在邻近头中的至少一个第一导管，其中至少一个导管应用流体到衬底表面。邻近头包括限定在邻近头中的至少一个第二导管，其中至少一个第二导管从晶片表面虹吸流体时靠近至少一个第一导管。将流体应用到衬底表面和从衬底表面虹吸流体产生流体弯液面。本专利技术的优点很多。最显著地，本文中描述的设备和方法利用带有至少一个空腔的邻近头。通过使用空腔应用活性剂到晶片表面，可处理晶片表面，接着围绕活性空腔的弯液面可漂洗已处理的区域。因此，可强有力地控制和管理处理环境，从而产生更一致的晶片处理。因而，可提高晶片处理和生产，且由于有效的晶片处理，可获得较高的晶片产量。此外，本文中描述的邻近头可利用虹吸管从流体弯液面去除流体。由于在所述实施例中的弯液面可能自动调节，所以利用虹吸管可提高弯液面稳定性和控制。当流入弯液面的流体流速较高时，虹吸管以高速去除流体。因此，可使得晶片处理一致，从而提高了晶片处理量。结合借助于实例示出本专利技术的原理的附图，根据以下详细描述，本专利技术的其它方面和优点将变得显然。附图说明在结合附图进行以下详细描述后，将易于理解本专利技术。为了便于描述，相同参考标号表示相同结构元件。图1A示出SRD干燥工艺期间清洁流体在晶片上的运动。图1B示出示范性晶片干燥工艺。图2示出根据本专利技术的一个实施例的晶片处理系本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于处理衬底的设备，包括：邻近头，配置为工作时靠近衬底表面；开口，位于邻近头表面上，朝向限定在邻近头中的空腔，所述空腔配置为通过开口传送活化剂到衬底表面；以及多个导管，位于邻近头表面上，配置为在围绕开口的衬底表面 上产生流体弯液面。

【技术特征摘要】
US 2004-6-30 10/883301;US 2004-9-30 10/9567991.一种用于处理衬底的设备，包括邻近头，配置为工作时靠近衬底表面；开口，位于邻近头表面上，朝向限定在邻近头中的空腔，所述空腔配置为通过开口传送活化剂到衬底表面；以及多个导管，位于邻近头表面上，配置为在围绕开口的衬底表面上产生流体弯液面。2.一种根据权利要求1所述的用于处理衬底的设备，其中所述流体弯液面处理衬底表面。3.一种根据权利要求1所述的用于处理衬底的设备，其中所述多个导管包括多个入口和多个出口。4.一种根据权利要求1所述的用于处理衬底的设备，其中所述多个导管包括将流体应用到衬底表面的入口和从衬底表面去除流体的出口。5.一种根据权利要求4所述的用于处理衬底的设备，其中所述流体属于光刻流体、蚀刻流体、镀覆流体、清洁流体、或漂洗流体中的一种。6.一种根据权利要求4所述的用于处理衬底的设备，其中多个导管进一步包括另一将表面张力减少流体应用于衬底表面的入口。7.一种根据权利要求1所述的用于处理衬底的设备，其中活化剂是气体、液体、或蒸汽中至少之一。8.一种根据权利要求1所述的用于处理衬底的设备，其中多个导管围绕朝向空腔的开口。9.一种根据权利要求1所述的用于处理衬底的设备，其中所述空腔包括至少一个配置为将活性气体输入空腔中的入口。10.一种用于处理衬底的方法，包括将活化剂应用到衬底表面的活性区；以及利用邻近头在衬底表面上产生流体弯液面，其中流体弯液面围绕活性区。11.一种根据权利要求10所述的用于处理衬底的方法，进一步包括用所述活化剂处理衬底表面；以及用所述流体弯液面处理衬底表面。12.一种根据权利要求11所述的用于处理衬底的方法，其中用所述活化剂处理衬底表面包括蚀刻操作、清洁操作、漂洗操作、镀覆操作、和光刻操作中的一种操作。13.一种根据权利要求10所述的用于处理衬底的方法，其中用所述流体弯液面处理衬底表面包括蚀刻操作、清洁操作、漂洗操作、镀覆操作、干燥操作、和光刻操作中的一种操作。14.一种根据权利要求11所述的用于处理衬底的方法，其中产生流体弯液面包括通过流体入口将流体应用于衬底表面，将流体从衬底表面通过流体出口去除。15.一种根据权利要求14所述的用于处理衬底的方法，其中所述流体是光刻流体、蚀刻流体、镀覆流体、清洁流体、和漂洗流体中的一种流体。16.一种根据权利要求13所述的用于处理衬底的方法，其中产生所述流体弯波面进一步包括通过另一入口将另一流体应用于所述衬底表面，所述另一流体是表面张力减少流体。17.一种根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：RJ奥东内尔，
申请(专利权)人：兰姆研究有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]