循环成核法制造技术

本发明专利技术公开了用于各种清洗和表面处理应用的使蒸汽泡成核，生长，分离，内爆以及崩溃的表面处理。该方法可以通过，除了真空／压力以外，交替改变温度和化学以在流体中产生脉冲和持续的作用而完成。一方面，热循环成核法使用控制加热和冷却过程的温度循环，并且使用或不用真空循环来清洗精细表面。另一方面，化学循环成核使用化学蒸汽／流体的变化浓度的流体混合物来产生、生长蒸汽泡以通过崩溃或内爆蒸汽泡来处理表面。不同的化学蒸汽或液体可以直接在表面上形成化学混合物来抑制或消除粒子的再沉淀，并且可以被设计来促进表面污染物快速的化学溶解和分解。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】循环成核法本申请要求于2007年10月27日提交的名为“循环成核法”的美国临时专利申请 序列号60/983，158的优先权，该申请通过引用结合到本文中。背景半导体的清洗对于生产高成品率的集成电路是一个重要的工艺。传统地，标准的 清洗方法通常包括一种或多种形式的RCA清洗程序。RCA清洗方法典型地使用过氧化氢和 氢氧化铵或盐酸的混合物来移除粒子和污染物。在纳米工艺中，粒子或污染物可能在高纵横比的纳米沟或通孔中，并因此由于液 体表面边界层的限制而很难被有效地清除。清洗方法的改进包括在液体介质中使用超声或 兆频超声波(megasonic)辅助空化法。典型地，超声波被用于在固体表面的附近随机地产 生微小的崩溃的气泡。超声波的能量被释放进流体中并且由此能量产生的热量蒸发在物体 表面的少量体积的流体，形成蒸汽泡。该蒸汽泡被周围的流体冷却并崩溃，通过内爆将它们 的能量释放到主流体(bulk fluid)中。此内爆能量的强度和冲击力可以通过控制超声波 的频率和波长来控制。低频率长波长的超声波产生较小的，较弱冲击力的蒸汽泡，该蒸汽泡 通常被用于覆盖更大的表面积并且对于所清洗的材料具有更小的腐蚀性。概述本专利技术公开了一种使用循环成核法(CNP)的表面处理。在示例性的实施方案中， 提供了优选地在循环应用中的最佳条件，该最佳条件用于固体表面上蒸汽泡的产生和崩溃 /分离/内爆，以产生直接释放在固体表面上的能量。该方法可以通过交替改变温度，化学， 以及真空/压力以在流体中产生脉冲的作用来完成。在示例性的实施方案中，本专利技术针对在物体例如部件或晶片的表面形成蒸汽泡， 所述物体至少部分地浸没在清洗液体中。在此方法中，当清洗室中的条件达到清洗液体中 挥发性溶剂的蒸汽压时，气泡开始沿着物体表面成核。这些气泡的终止，例如崩溃，分离，或 内爆，起到了从物体表面温和地移除小粒子和污染物的作用。清洗泡的产生和终止可以重 复地来回循环以产生非常高效率而又温和的清洗作用。在一个实施方案中，本专利技术公开了用于处理物体的方法，其包括交替改变物体的 温度以导致在物体的浸没表面形成和终止减压气泡。在物体至少部分地浸没在清洗液体中 后，使物体的温度循环，例如升高和降低，优选地直到达到所想要的结果例如适当的清洗过 程为止。一方面，升高温度直至在物体表面附近的清洗液体达到使气泡沿着物体表面成核 的蒸汽压条件。例如，在沸腾温度气泡可以迅速地形成并汽化。一方面，升高温度至低于沸 腾温度的温度。一方面，当气泡在物体的表面形成后，降低物体的温度以终止气泡。气泡的 终止可以产生能量以移除任何附着于物体的粒子。在一个实施方案中，引入清洗液体以浸没物体的至少一部分后，物体被加热以使 气泡在浸没的表面形成。随后减少加热以终止气泡，将能量转移至物体的表面用以处理物 体表面。可以重复加热和减少加热的过程直至完成所想要的处理。在一个实施方案中，通过循环物体周围环境的压力和真空，进一步增强温度或物 体的加热/冷却的循环。一方面，物体被置于处理室中，并且循环地增加或降低处理室中的压力以促进气泡的产生和终止。在一个实施方案中，本专利技术公开了一种处理物体的方法，其包括使化学活性液或 化学活性剂流动以促进气泡在物体表面的产生。例如，化学活性剂可以是过氧化物或酸。可 以使化学活性剂的流动停止来促进气泡的终止以用于表面处理。可选地，可以使另一种液 体流动而不需停止化学活性剂来终止气泡或终止气泡的产生。一方面，物体可以部分地浸 没在清洗液体中，或者可以使清洗液体流到物体上以浸没物体的至少一部分。化学活性剂 可以被循环地注入清洗液体中以形成和终止气泡。在一个实施方案中，使用循环的压力，温度，加热，化学活性剂，及它们的任意组合 的处理可以被用于促进清洗气泡的产生和终止，给予物体表面能量以达到高效的处理。优 选地设计这些方法的组合来提高气泡的产生和终止。例如，真空条件，加热条件，高温条件 和化学活性剂条件可以促进气泡的形成，并因此可以将这些条件组合以增加气泡的产生。 清洗液体流可以被用来移除粒子，并且还可以在减少加热的阶段或在移除化学活性剂时起 到冷却物体的作用。附图简述附图说明图1举例说明了为本专利技术循环成核法的示例性实施方案而设计的单晶片室。图2举例说明了使用莲蓬式喷头引入流体的另一个示例性的处理室。图3举例说明了旋转室顶的实施方案，其中可以使室顶与旋转的基片一起旋转。图4举例说明了另一个示例性的单晶片循环成核清洗室。图5举例说明了使用本专利技术的循环成核法通过热循环成核来处理物体的方法。图6举例说明了通过热循环成核处理物体的另一个方法。图7举例说明了通过同时使用压力和温度/加热循环用于处理物体的示例性实施 方案。图8举例说明了使用本专利技术的循环成核法通过化学循环成核来处理物体的实施方案。图9举例说明了使用本专利技术的循环成核法通过化学循环成核来处理物体的另一 个实施方案。图10举例说明了本专利技术的示例性的实施方案。详述自肥皂的专利技术以来在液体中使用气泡来帮助清洗的概念已经被广泛应用了。在半 导体晶片处理的领域中，气泡的作用(亦称为(aka)液体内部气体蒸汽的成核)正在变得 重要。因为器件几何形状收缩，杀伤缺陷(killerdefect)粒子的最小尺寸也有相应的缩 小_所述粒子是指那些在物理上大到足以伤害或破坏半导体器件性能的粒子。从硅晶片上 移除粒子的传统的方法需要通过提供外部能量_例如超声能对液体边界层进行物理破坏。 因为杀伤缺陷粒子的尺寸已经逐年缩小，越来越多的外部能量被用来降低边界层的厚度。 基本的问题是移除这些小粒子所需的能量已经增加到同样伤害精细的晶片结构并因而可 能毁坏器件的程度。蒸汽泡可以成为一种改变这种趋势的有效的手段，因为它们的物理和 化学清洗属性被证实有益于高级的半导体清洗过程以及其它高级的清洗应用。在成长气泡的微区域内，发生三种物理的粒子移除机理。气泡的生长边缘实际上 是作为对粒子的强制对流移除过程。从气泡生长期间的扩大到气泡分离期间的快速流体冲洗，此界面快速的转换在表面产生了流体碰撞活作用。因为气泡生长在表面，任何表面上的 粒子都会经历流体运动并可以被物理地分离。第二种机理涉及在生长气泡的蒸汽-固体界面的表面活性力。如在多数的清洗方 法中那样，已经显示出表面活性剂(其将集中在此区域)增强移除过程。气泡的形成使粒 子暴露于相容的化学(compatible chemistries)，其与净化水的浮选法类似，可以接触并 移除粒子。第三种粒子移除机理是在此区域内的流体蒸发。生长气泡的前缘是主要的潜热传 导区域，因为在此区域的膜厚度非常小。此效果类似于已经显示为对于半导体成功的粒子 移除方法的流体快速激光蒸发。在示例性的实施方案中，本专利技术公开了一种使用气泡的表面处理，该表面处理使 用由气泡终止而产生的能量传递来处理物体表面。响应输入，气泡通常形成在暴露于清洗 液体的物体例如部件或晶片的表面。在一个实施方案中，本专利技术允许从表面清除粒子而使 其进入主流体或其它介质中。换言之，本专利技术的方法通过多种手段例如温度，压力，化学或 其任意组合，在其与固体表面的界面直接地“定位并瓦解/扰乱”粒子/污染物。在此方法 中，当清洗室中的条件达到清洗液体中挥发性溶剂的蒸汽压时，气泡开始沿着晶片表面成 核。这些气泡起到本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于处理物体的方法，其包括：引入清洗液体以浸没所述物体的至少一部分；和交替改变所述物体的温度以导致减压气泡在所述物体的浸没表面形成和终止。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐纳德格雷，里克普拉维达尔，夏洛特弗雷德里克，
申请(专利权)人：亥普弗罗有限责任公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]