半导体晶片的清洗方法与系统技术方案

本发明专利技术是关于一种半导体晶片的清洗方法与系统。该清洗方法的起始是通过使用一种将化学溶液施加到晶片表面的清洗刷来刷洗晶片的表面。在一实施例中，该清洗刷是施行通过刷子（ＴＴＢ，Ｔｈｒｏｕｇｈ　ｔｈｅ　ｂｒｕｓｈ）的技术来涂布化学制品。刷洗工作通常利用一顶部清洗刷和一底部清洗刷在刷洗盒中进行。该顶部清洗刷接着从与晶片表面接触的地方移开。在刷洗操作期间，在顶部刷中的化学制品浓度实质上维持着与之前一样的浓度。接着，将水流（最好是去离子水）输送到晶片表面。水流的输送最好配置成在进入下个清洗操作程序前，可实质地将所有的化学溶液从晶片表面上移除。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术是关于半导体晶片(wafer)的清洗，以及尤其关于更有效率地将清洁液施加于晶片上，并改良晶片的清洗处理能力的技术。
技术介绍
在半导体晶片的制造过程中，众所皆知的是，由已经实施过的制造操作程序所遗留在晶片表面的不必要残留，必须加以清洗。此般的制造操作范例包括有等离子体蚀刻(例如，钨回蚀(WEB，tungsten etch back))和化学机械抛光法(CMP，chemical mechanical polishing)。若不必要的残留物质和微粒在连续的制造操作过程中遗留在晶片的表面，这些残留物质和微粒将会造成如晶片表面刮伤、和金属化特征间的不适当的交互作用等瑕疵。在一些案例中，此般瑕疵可能导致晶片上的装置变得无法运作。欲避免由于丢弃具有无法运作的装置的晶片而所造成的额外费用，因此，当在晶片表面上遗留不必要的残余物的制造操作程序之后，必须适当并有效率地清洗晶片。图1显示一晶片清洗系统50的高层示意图。该清洗系统50基本上包括一载入站10，在该载入站10可将复数个晶片插入盒之14中的，以便经由整个系统来加以清洗。一旦晶片被插入该载入站10，一晶片12将从盒子14被取出并被移到刷洗盒一16a，在该刷洗盒一16a中，晶片12用选取的化学制品和水(例如，去离子(DI，de-ionized)水)来予以刷洗。晶片12接着被移到刷洗盒二16b。在晶片于刷洗盒16中被刷洗过后，即被移至一旋转、冲洗和乾燥(SRD，Spin，Rinse and Dry)站20，在该处去离子水被喷洒到晶片表面以便旋干。在SRD站的冲洗操作期间，晶片以每分钟约一百转或更高的速度来转动。在晶片被放置并通过SRD站以后，即被移到卸除站22。图1B显示在刷洗盒一16a中所实施的清洗程序的简单图式。在刷洗盒16a中，晶片12被插入一顶部刷30a和一底部刷30b之间。晶片12可以转动使刷子30a和30b充分地清洗晶片的整个顶部和底部表面。在特殊的状况下，因为来自底部的脏污可能移到顶部表面12a，所以晶片的底部表面也需要清洗。虽然晶片的顶部表面12a和底部表面都用刷子30来加以清洗，然而由于顶部表面12a为制造集成电路装置之处，因此，以顶部刷30a来刷洗的顶部表面12a为清洗的主要目标。在典型的CMP操作之后，一晶片被放置到清洗站50中。在刷洗盒一16a，顶部刷30a和底部刷30b最好以清洗用的化学制品来沾附集结，而该化学制品来自于一供应源32。一旦使用该化学制品来实施刷洗工作，通常会将晶片表面12a用水来加以清洗。实施用水来清洗的方式，使得在刷洗期间所用的所有化学制品实质上可从晶片表面12a移除。在现有技术中，标准的程序乃是让水流透过刷子(TTB，Though The Brush)来实施。然而，因为刚完成化学刷洗，刷子将布满着清洗用的化学制品。结果，欲适当地用水清洗晶片表面，这些刷子必须特别以大量清水冲洗以移除来自刷子本身和晶片表面上的化学制品。很遗憾地，虽然这些刷子以大量清水冲洗，仍然有部分低浓度的清洗用化学制品残留在刷子和晶片表面上。因此，此般的清洗程序很明显地是有缺点的，因为用于清洗操作中的一些化学制品本身可能在晶片移至下个刷洗盒时，仍然残留在晶片上。在某些情况下，残留的化学制品可能具有的缺点是，导致化学制品本身和在下个刷洗盒中所施加的清洗化学制品产生不希望的反应；在其它情况下，某些清洗化学制品在晶片被移到SRD站20时可能仍然残留在晶片表面上。不希望的反应也可能具有产生或导致微粒的弊端。另外，如果氢氟酸(HF，Hydrofluoric)运用于清洗系统50中，非常重要的是，在晶片被送至SRD站20前，必须在实质上将所有的HF移除。在某些HF仍然残留在晶片表面的情况下，HF可能具有将SRD站20的内部机械部侵蚀的破坏作用。假设在刷洗盒一16a中一既定的晶片已经完成刷洗，且该晶片也被移至下个站，则下个晶片将从载入站10被送到刷洗盒一16a。在新的晶片用清洗化学制品来清洗之前，必须经过一段时间以让刷子30沾附适当的化学制品浓度。因为在清洗现有晶片的期间，已经用清水冲洗刷子以移除化学制品并施行DI水的清洗，故此补充化学制品的动作是必要的。在一段时间过后，刷子将再次备妥以准备施加于晶片之上，以使得化学清洗可以用刷子来加以实施。前述的清洗技术很显然地过度没有效率。此般的清洗程序具有的弊端为花更多时间来载入具有适当化学浓度的化学制品的刷子；花更多时间来冲洗刷子的化学制品以实施晶片的清洗；接着还要再次重新将化学制品加载在刷子上。这个程序不但没有效率，同时也没有安全性，因为其中会产生多余的化学反应，促使微粒的生成，且清洗站50的机械元件可能因此而处于性能退化的危机。鉴于现有所述，清洗程序需要通过改善清洗液施加技术和增加晶片清洗的处理能力来避免现有技术的问题。
技术实现思路
大体来说，本专利技术通过提供一清洗半导体晶片的改良方法来补足上述的需要。该方法实施一种技术，以在晶片清洗程序中将刷子中的化学制品浓度维持在一个实质上定量的基准。需了解本专利技术可以多种方式来实施，其包括以程序、设备、系统、装置或方法的方式。本专利技术的数个专利技术实施例说明如下。在一实施例中，揭露有一种清洗晶片表面的方法。晶片的表面通常利用将化学溶液涂布到晶片表面的清洗刷来加以刷洗。在本实施例中，一清洗刷施行一种透过刷子(TTB)的技术以施加化学制品。该刷洗程序通常利用一顶部清洗刷和一底部清洗刷在刷洗盒中实施。顶部清洗刷接着可能从与晶片顶部表面接触的地方被移开。流经顶部刷的化学制品流体最好于此时停止，且在刷洗操作期间，顶部刷的化学制品浓度最好在实质上能维持着如同之前在刷子中的相同浓度。接着，水流(最好是去离子水)被传送到晶片的表面。水流的传送方式，最好能在进入下个清洗操作程序前实质地将化学溶液从晶片表面移除。在另一个实施例中，揭露有一个用来清洗半导体晶片的系统。该系统包括一刷洗盒，而该刷洗盒具有一顶部刷和一底部刷以分别刷洗晶片的顶部和底部表面。这些刷子为了施行刷洗操作程序所用的化学清洗溶液所设置。顶部刷配置成在晶片放置于底部刷上并对立着滚子而转动时，可从顶部表面而扬升。该系统也包括了至少一个在晶片顶部表面上施加水流(最好是去离子水)的顶部喷嘴。由顶部喷嘴所施加的水流配置为可实质地移除所有化学清洗溶液。该系统也可能至少包括一个用来将水流施加到半导体晶片的底部表面的底部喷嘴。在另一个实施例中，揭露有一个用来清洗半导体晶片的设备。该设备包括一个刷洗盒，该刷洗盒包括一个顶部刷和一底部刷来分别刷洗晶片的顶部和底部表面。这些刷子是为了施行刷洗操作程序所用的化学清洗溶液而配置。该晶片配置成在不接触顶部和底部刷的情况下，通过一组滚子来支撑并转动。该设备也包括了至少一个顶部喷嘴来将水流施加于半导体晶片的表面上。由顶部喷嘴所拖加的水流配置为可实质地移除所有的化学清洗溶液。该系统也可能至少包括一个用来将水流施加到半导体晶片的底部表面的底部喷嘴。有利的是，通过施行一种将清洗刷的浓度维持在一个实质的定量基准的方法，晶片清洗程序的效率可实质地提升。本专利技术的清洗程序省略了在清水清洗的程序中用来将刷子上的化学制品冲净所需要的时间。另外，不需要为了下个晶片的清洗作准备而将化学制品重新载入到刷子，借此可实质地减少昂贵的化学制品本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种晶片表面的清洗方法，包含有： 用一个将化学溶液施加到晶片表面的清洗刷来刷洗晶片的表面； 将清洗刷从与晶片表面接触的地方移开；及 将水流输送到晶片表面，所述的水流输送被配置成可实质地将化学溶液从晶片表面上移除。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 1999-6-10 09/329,2071.一种晶片表面的清洗方法，包含有用一个将化学溶液施加到晶片表面的清洗刷来刷洗晶片的表面；将清洗刷从与晶片表面接触的地方移开；及将水流输送到晶片表面，所述的水流输送被配置成可实质地将化学溶液从晶片表面上移除。2.如权利要求1所述的晶片表面的清洗方法，其特征在于，该用来涂布化学溶液的清洗刷是以透过刷子(TTB)的化学制品传送技术来实施。3.如权利要求1所述的晶片表面的清洗方法，其特征在于，刷洗工作在刷洗盒中实施，该刷洗盒具有一清洗刷和一第二清洗刷。4.如权利要求3所述的晶片表面的清洗方法，其特征在于，该第二清洗刷用来刷洗晶片底部表面。5.如权利要求1所述的晶片表面的清洗方法，其特征在于，将清洗刷从与晶片表面接触的地方移开即完成化学清洗操作程序。6.如权利要求所述1的晶片表面的清洗方法，其特征在于，将水流输送到晶片表面的程序还包含有在晶片表面上设定一第一输送源和一第二输送源以便将水流输送到晶片表面；及其中经过第一和第二的各输送源的水流速约在每分钟150ml和每分锺750ml之间。7.如权利要求6所述的晶片表面的清洗方法，还包含有将第一输送源和第二输送源的压力范围设定在约20psi和50psi。8.如权利要求6所述的晶片表面的清洗方法，还包含有将水流向晶片表面输送的时间范围设定在约5秒和60秒之间。9.如权利要求所述6的晶片表面的清洗方法，还包含有持续输送水流到晶片表面，直至晶片表面的流体的PH值到达至少4或4以上为止。10.如权利要求6所述的晶片表面的清洗方法，还包含有持续输送水流到晶片表面，直至晶片表面的流体的PH值最多到达8.5或8.5以下为止。11.如权利要求1所述的晶片表面的清洗方法，其特征在于，清洗刷上的化学溶液在刷洗和输送期间实质上维持一恒定的化学浓度。12.一种半导体晶片的清洗系统，包含有一刷洗盒，该刷洗盒包括一顶部刷和一底部刷，其用来刷洗半导体晶片的顶部表面和底部表面，该半导体晶片被配置成以对立...

【专利技术属性】
技术研发人员：卡特林纳A米可哈林奇，麦克拉夫金，唐E安德森，
申请(专利权)人：拉姆研究公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]