CN1263100C - 用于清洗衬底表面的晶片清洗组件及其方法 - Google Patents
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Abstract
在用于清洗衬底表面的方法中，在衬底(102)的表面上施加一定量溶液。在表面上施加溶液之后，开始溶液结晶(104)以形成液体和晶体的混合物。在形成液体和晶体的混合物之后，在液体和晶体的混合物与衬底之间产生相对运动(106)以除去粘附在衬底上的污染物。在一个可选择的方法中，在衬垫上提供溶液。在另一个可选择的方法中，将衬底放入溶液池中。还描述了一种晶片清洗组件。
Description
技术领域
本发明一般涉及衬底的清洗以及，更特别地，涉及用于清洗衬底表面的晶片清洗组件及其方法。
背景技术
本领域技术人员熟知，在半导体器件的制造中要进行晶片制备和清洗工序。晶片清洗工序的一个作用是从晶片的表面上除去污染物，例如粘附的颗粒和吸附的化合物，如化学制品。例如，在为获得晶片表面的整体的和局部的平面化而设计进行的化学机械抛光平面化(CMP)期间，在浆料中的研磨颗粒会粘接到晶片表面并且浆料中的化学制品会被吸附在晶片表面上。
随着集成电路的特征尺寸持续减小，晶片表面的制造工序在实践中尽可能接近100％的无污染是绝对必要的。在一种公知的清洗工序中，在一个或多个刷子擦洗站中用刷子擦洗晶片从而从晶片表面上除去污染物。在刷子擦洗期间，由刷子的机械移动引起的局部射流产生充足的剪切力，从而从晶片表面除去大部分的污染物。在一些情况中，由兆赫声波搅动(megasonic agitation)来补充刷子擦洗工序，其振动晶片表面并由此帮助打破在污染物与晶片表面之间的分子间键合。在其它情况下，在清洗界面引入例如KOH和NH4OH的化学制品以增强清洗处理。当使用化学制品时，由相同电荷的离子引起的变形力帮助克服在污染物和晶片表面之间的分子间键合。
上述讨论的清洗工序具有大量的缺点。首先，这些清洗工序并未制造出无污染的晶片，因为它们没有除去大约最后的1％的污染物，这些污染物被由非常强的分子间力键合到晶片表面。第二，常规的刷子擦洗工序具有坐标中心(coordinate centric)。换句话说，常规的刷子站不能均匀擦洗晶片的中心和晶片的边缘。因此，需要多次清洗工序来彻底清洗晶片的整个表面。这是不期望的，因为这会增加花费在晶片清洗上的总的时间并由此降低生产量。第三，刷子在晶片表面可能引起微刮擦并由此将损伤晶片以至于使晶片必须作为废料而丢弃。这不利地减小了制造处理的产量。第四，由于引入了先前清洗衬底的残余物，刷子会将晶片表面再次污染，有助于需要多次清洗工序。
根据上述问题，需要一种用于清洗半导体晶片表面的方法，其在不减少生产量且无刮擦或其它对晶片表面的损伤的情况下提供无污染的晶片。
发明内容
广泛地讲，本发明通过提供通过搅动饱和溶液的液体和晶体的混合物来清洗衬底表面的方法，从而满足这些需要。本发明还提供一种晶片清洗组件。
根据本发明的一个方面，提供一种用于清洗衬底表面的方法，包括：在衬底表面上施加液体溶液；在衬底的表面上施加所述液体溶液之后，通过加热所述液体溶液开始液体溶液的结晶，以在衬底的表面上形成液体和晶体的混合物；及通过在液体和晶体的混合物与衬底之间产生相对运动来清洗衬底的表面。这一方法在半导体晶片的清洗中特别有用。
在一个实施例中，开始溶液结晶的工序包括加热溶液。例如，可以用红外放射线加热溶液或可以通过向溶液施加被加热的气体来加热溶液。
在一个实施例中，在液体和晶体的混合物和衬底之间产生相对运动的工序包括旋转衬底。可选择地，可以通过用刷子搅动液体和晶体的混合物来产生相对运动。
根据本发明的另一方面，提供一种用于清洗半导体晶片表面的方法，包括：在衬垫上施加液体溶液；通过把液体溶液的温度调节至发生结晶的温度来开始液体溶液的结晶，以在衬垫上形成液体和晶体的混合物；及通过将半导体晶片的表面与其上具有液体和晶体的混合物的衬垫部分接触来清洗半导体晶片的表面。在一个实施例中，从由带型衬垫、旋转型衬垫和环型衬垫组成的组中选择衬垫。
根据本发明的又一方面，提供一种用于清洗衬底表面的方法，包括：提供液体溶液池；将衬底放入液体溶液池中；在将衬底放入池中之后，通过加热所述液体溶液开始液体溶液的结晶，以在池中形成液体和晶体的混合物；及通过在液体和晶体的混合物与衬底之间产生相对运动来清洗衬底的表面。
在一个实施例中，开始溶液结晶的工序包括把溶液的温度调节至发生结晶的温度。在一实施例中，在液体和晶体的混合物与衬底之间产生相对运动的工序包括旋转衬底或向液体和晶体的混合物施加兆赫声波搅动。
根据本发明的再一方面，提供一种晶片清洗组件，包括：带型衬垫；用于在带型衬垫上分配饱和液体溶液的分配器，分配器设置在带型衬垫之上；用于承载半导体晶片的承载架，承载架设置在带型衬垫之上；及用于诱导在带型衬垫上的饱和溶液结晶的结晶诱导体，结晶诱导体设置在带型衬垫之上，结晶诱导体还位于分配器和承载架之间，结晶诱导体使得饱和溶液结晶为液体和晶体的混合物，其中在进行清洗时，承载架和带型衬垫之间产生相对运动。在一个实施例中，结晶诱导体是红外线灯。
本发明的用于清洗衬底表面的晶片清洗组件和方法是有利的，由于它们具有通过除去由非常强的分子间键合而粘附在衬底表面上的最后的1％的污染物而生产无污染衬底的能力。更特别地是，本发明的结晶池清洗方法是有益的，因为它具有在不引入交叉污染或在衬底表面上微刮擦的情况下清洗具有非均匀表面的衬底的能力。本发明的用于清洗衬底表面的晶片清洗组件和方法的另外的优点是它们是灵活的，不具有坐标中心，并且因为在整个清洗处理中不产生瓶颈，从而不减少生产量。
可以理解前述的总体描述和下面的详细描述仅是示例性的和说明性的，但不对本发明权利要求进行限定。
附图说明
并入并构成说明书的一部分的附图举例说明了本发明的示例性的实施例并与说明书一起用于解释本发明原理。
图1举例说明了根据本发明的一个实施例的描述在清洗半导体表面中执行的方法工序的流程图。
图2是根据本发明的一个实施例的说明在晶片表面上提供饱和溶液的清洗组件的示意性剖面图。
图3A是在图2中描述的晶片的局部放大剖面图，显示用液-晶层对晶片表面涂覆。
图3B是在图2中描述的晶片的局部放大剖面图，显示在液体和晶体的混合物中的液体蒸发时形成的晶膜的断裂。
图4是说明根据本发明的另一实施例的在使用刷子清洗半导体表面中执行的方法工序的流程图。
图5A是根据本发明的又一实施例的说明用扁平刷清洗粘附在晶片表面的颗粒的清洗组件的示意性剖面图。
图5B是在图5A中描述的晶片的分解局部剖面图，说明用刚形成的晶体俘获粘附的颗粒。
图6是根据本发明的又一实施例的在使用衬垫清洗半导体晶片表面中执行的方法工序的流程图。
图7A是根据本发明的再一实施例的说明利用具有液体和晶体的混合物层的带型衬垫清洗所粘附颗粒的清洗组件的简化的局部剖面图。
图7B是图7A中示出的衬垫的分解局部剖面图，显示晶体和饱和溶液在衬底表面上共存。
图8是说明根据本发明的又一实施例的在使用结晶池清洗半导体晶片的表面中执行的方法工序的流程图。
具体实施方式
下面参考附图将详细描述本发明的几个示例性的实施例。
图1是说明根据本发明的一个实施例在清洗半导体晶片的表面中执行的方法工序的流程图200a。方法从工序102开始，在工序102中在晶片表面上提供需要数量的饱和溶液。为获得饱和溶液，可以将固体成分溶解在液体成分中。液体成分可以是任意适合的液体，例如去离子(DI)水或水一酒精混合物。固体成分可以是任意适合的可溶固体化合物。这样，本领域技术人员将会意识到在本发明的方法中可以使用广泛范围的饱和溶液。
可以根据在特定清洗步骤中将要清洗的污染物种类的属性来选择用于形成饱和溶液的液体和固体成分。例如，根据要清洗的污染物的种类，可以适当地使用下面化合物的任意一种：铵盐，例如氟化铵、硝酸铵、碳酸铵、重碳酸铵等；有机酸，例如草酸、酒石酸、顺丁烯二酸、柠檬酸、苯甲酸、硼酸、EDTA(乙二胺四乙酸)等；氨基酸，例如氨基乙酸、丙氨酸等；碱，例如，氢氧化钾、碳酸钾、重碳酸钾等；固体螯合/氧化/还原盐，例如苯二甲酸氢钾、重铬酸钾、铁氰化钾、氰亚铁酸钾、硝酸钾、草酸钾、高锰酸钾等；固体表面活性剂；和离子交换树脂。例如，用于清洗铜污染物，优选地可以利用例如任何有机酸的酸化物。下而将提供关于铜污染物的清洗的详细描述。
实现的饱和溶液的浓度取决于固体成分的溶解度和溶液的温度。而且，确定饱和溶液的浓度，使得饱和溶液的液体成分蒸发所需要的时间并不显著增加整个清洗过程。
所需溶液的数量是基本上能充分涂敷晶片表面污染物的数量，或生成基本上与污染物一样厚的饱和溶液层。例如，通常要除去的缺陷(即污染物)的尺寸是几微米或更小。这样，所需饱和溶液的数量根据将要清洗的衬底的尺寸和污染物的尺寸来改变。例如，假设100微米的饱和溶液层涂敷300毫米的晶片，那么可以粗略估计每一晶片所需的饱和溶液的最小量为大约1毫升。
依然参考工序102，然后用所需数量的饱和溶液涂敷晶片表面。利用不同的技术可以实现这一目的。例如可以在晶片表面上喷射饱和溶液直到饱和溶液基本上覆盖整个晶片表面。另一选择是旋转晶片直到所需数量的溶液以基本上涂敷到晶片表面上。第三种选择是通过将晶片表面浸泡在具有饱和溶液供给的容器中来形成饱和溶液层。浸泡晶片表面的方法比较廉价因此是有利的，因为它仅用足够的饱和溶液在晶片表面上基本上提供一个层。
在晶片表面上提供所需数量的饱和溶液之后，方法继续进行到工序104，在工序104中开始饱和溶液结晶。取决于使用的化合物，通过热烘干进行饱和溶液的干燥或者通过饱和溶液的冻结可以实现结晶工序。可以通过在室温或升高的温度同时使用气体流(如，氮和氩)来增强饱和溶液的热烘干。饱和溶液还可以通过用红外线辐射(如，红外线灯)照射表面来干燥。然而，为了安全或其它原因，一些化合物不能被加热。在这种情况下，可以通过冻结或冷却饱和溶液来产生晶体。众所公知的，化合物的溶解度在低温下下降。最初，当饱和溶液被加热或冷却时，晶体开始形成同时一些液体依然存在，这样产生液体和晶体的混合物。然而，当饱和溶液的结晶继续时，几乎全部的饱和溶液最后转变成晶体，这样产生结晶膜。
继续参考图1，在开始结晶之后，方法继续到工序106，在工序106中在结晶的饱和溶液和晶片之间产生相对运动。举例说明，可以通过旋转晶片来实现旋转。然而，本领域技术人员必须意识到可以执行其它机理来产生结晶溶液和晶片之间的相对运动，例如利用刷子搅动剩余的饱和溶液。
如下所述，通过机械和化学力的作用除去粘附在衬底上的污染物。当旋转晶片时，表面接触对象，即晶体和剩余的饱和溶液，冲击在晶片表面上的污染物。此时，通过晶体和液体和晶体的混合物来机械地和化学地轰击晶体表面。这是由液体和晶体的混合物和晶体相对于运动晶片的基本上较慢的运动造成的，因为液体饱和溶液和晶体不固定在晶片表面上。随后，随着由于液体蒸发的增加使得饱和溶液的浓度提高，污染物的化学轰击逐渐增强。最后发生完全结晶。当液体蒸发时，饱和溶液的化学浓度逐渐提高直到饱和溶液已完全转变成具有晶体水合物作为其主要成分的结晶膜。这样，起初，由于饱和溶液分子转变成晶体水合物，饱和溶液分子的体积显著增加。然而，随后，随着持续向结晶膜供热，含于晶体水合物中的现有的液体分子蒸发，因此减小晶体的体积。结果，结晶膜破裂，由此产生大量的能量。然后该释放的能量被转移到污染物和晶片表面的附着界面从而产生显著量的剪切力。最后，剪切力促进污染物和晶片表面的接合的破裂。
在工序106之后，在工序108中，向晶体添加溶剂以便溶解晶体并从晶片表面除去俘获的污染物并且该方法完成。其后，如果需要，可以旋转晶片以便除去溶解的溶液。当然，为获得基本上无污染物的晶片表面，根据需要可以重复这一方法多次。在本发明的结晶清洗之后，为了冲洗并干燥所处理的晶片表面可以进行最后的漂洗和干燥。
在一个实施例中，本发明的清洗方法可以运用在后CMP晶片的清洗中。这样，优选地，本发明的整个衬底清洗方法所需的时间周期对于CMP工序不产生瓶颈。因而，优选地，饱和溶液结晶化所需的时间周期不超过大约30秒钟长。同样地，优选地，晶体溶解所需的时间周期不超过大约30秒钟长。
图2是根据本发明的一个实施例的说明在晶片表面上提供饱和溶液的清洗组件200的示意性剖面图。如图所示，通过限定在晶片202周边附近的多个导向通道204直接向晶片202表面提供饱和溶液206。如图所示，位于晶片表面202上的大量粘附颗粒202已经被一层饱和溶液206涂敷。在一个实施例中，饱和溶液层206的厚度基本上等于存在的粘附颗粒202a的厚度。然而，对于本领域技术人员很显然的，在不同的实施例中，饱和溶液层206的厚度可以根据应用而改变。在图2的实施例中，通过执行加热例如IR辐射来实现饱和溶液206的结晶。然而，本领域技术人员必须理解，可以用如上面充分讨论过的任何合适的机理实现饱和溶液206的结晶。而且，在不同的实施例中，可以冷却饱和溶液206以便到达结晶相。
图3A是在图2中示出的晶片202的放大的局部剖面图，说明根据本发明的一个实施例的用液体和晶体的混合物对晶片表面202涂敷。如图所示，饱和溶液206的晶体206a已基本俘获了粘附颗粒202a。这一现象发生是因为，通常粘附颗粒202a基本上充当结晶中心并且因此开始结晶过程。这样，起初，当向饱和溶液206提供热时，逐渐在粘附颗粒202a周围形成晶体206a同时依然保留一些液体。此时，如果例如通过旋转晶片或引入刷子来促动饱和溶液206的液体和晶体的混合物，晶体206a和液体饱和溶液206机械地轰击粘附颗粒202a从而除去它们。然而，当向液体和晶体的混合物提供更多的热时，饱和溶液206的浓度提高，因此增加了饱和溶液206对粘附颗粒202a的化学轰击。
图3B是图2中晶片202的放大的局部剖面图，说明根据本发明的一个实施例的结晶膜破裂。如图所示，向饱和溶液206施加热，这样基本上将其转变成具有晶体水合物作为其主要成分的结晶膜206b。如图所示，粘附颗粒202a已经基本上充当结晶中心并且被晶体206a包围并俘获。当持续施加热时，晶体水和物206a的水分子蒸发，从而降低晶体206a的体积，这样在结晶膜206b中产生裂缝206b’。由于结晶膜206b破裂的结果而产生的能量已经被转移到粘附颗粒202a与晶片表面202之间的附着界面，从而产生显著量的剪切力。产生的剪切力促进了粘附颗粒202a和晶片表面202之间的分子间键合的破裂。
如前所述的本发明，特别有益于清洗具有不均匀表面的晶片，具有形貌的晶片表面，且特别是在后铜-CMP清洗中。众所周知的，在构图的铜晶片的清洗中所面临的一组独特的挑战。例如，除清洗污染物之外，铜清洗方法还必须具有除去保留在晶片表面和晶片背面的铜副产品的能力。另外，所执行的清洗方法还需要防止任何的铜腐蚀并消除晶片与晶片之间的交叉污染。本发明满足了这些需要，因为它能基本上在消除铜腐蚀和晶片表面交叉污染的可能性的同时从晶片表面除去污染物和铜副产品。
例如，在一个实施例中，利用图1的衬底清洗方法，晶片的铜清洗起初通过在晶片表面上提供所需数量的饱和溶液来开始。优选地，在铜清洗中，可以用酸化合物制作饱和溶液，如草酸(H2C2O4)、酒石酸、顺丁烯二酸、柠檬酸、苯甲酸、硼酸、EDTA(乙二胺四乙酸)，或其他任何的有机酸。而且，可以添加氧化剂或抑制剂(例如苯并三唑)来提供抑制作用。然后，利用红外光，开始饱和溶液的结晶。众所周知，可见光会引起铜腐蚀而因此不能用于铜清洗中。而且，红外辐射产生更强烈的热因而减少了干燥时间。在铜清洗中，粘附颗粒，即污染物，例如浆料微粒和化学物以及铜副产品，作为结晶中心并因此被晶体水合物俘获。由于例如通过旋转晶片，在饱和溶液的液体和晶体的混合物和晶片之间产生相对移动，液体和晶体的混合物的晶体和液体成分化学或机械地攻击粘附颗粒，因而除去粘附颗粒。然后，在晶片表面添加溶剂以便溶解俘获的粘附颗粒和饱和溶液晶体，而不在晶片表面上引入任何微刮擦。
这里提及的用晶体从晶片表面除去污染物是有利的，因为它不具有坐标中心。相比较，常规的刷子擦洗工序具有坐标敏感性且不能在晶片的边缘和晶片的中心均匀地进行刷子擦洗。另外，使用液体和晶体的混合物中的晶体来除去污染物提供了清洗余留在衬底表面的最后1％的污染物的能力，这些污染物包括处于晶片表面的小凹陷地形中的污染物。
图4是根据本发明的一个实施例说明在使用刷子清洗半导体晶片中执行的方法工序的流程图200b。方法开始于工序102，其中在晶片表面上提供所需数量的饱和溶液。接着，方法进行到工序104，其中提供的饱和溶液开始结晶。上面已参考图1全面描述了工序102和104。
然后方法继续进行到工序110，其中对具有液体和晶体的混合物的晶片表面进行刷洗。在一个实施例中，刷子可以是聚乙烯醇(PVA)扁平型刷子。在这一实施例中，由扁平刷的机械运动补充液体和晶体的混合物对污染物的化学攻击，因此促进了从晶片表面除去污染物。随后，在工序108中，用溶剂溶解被除去的污染物和液体和晶体的混合物并完成该方法。
虽然上述实施例使用了扁平型刷子，本领域人员必须意识到可以使用任何合适类型的刷子，例如铅笔刷或旋转刷。而且，除由PVA泡沫材料制成的外，所使用的刷子可以由其它任何适合的材料制作，例如尼龙或马海毛。
图4的方法还可以根据在图5A中所示的清洗组件200b’来理解，图5A显示根据本发明的一个实施例的用扁平型刷清洗晶片表面的粘附颗粒。如图5A所示，配置承载架214以在旋转方向226中旋转同时利用夹持环216固定晶片202。在一个实施例中，用一层饱和溶液206涂敷粘附颗粒202a。如图所示，在一个实施例中，安装在板222上的刷子224基本设置在承载架214上方的左侧并配置其向晶片表面202施加力F，同时其在刷子旋转方向220旋转。结晶诱导体212基本设置在承载架214上方的左侧。在一个实施例中，结晶诱导体212是加热装置，如灯。如图所示，由结晶诱导体212(例如灯)产生的辐射基本上瞄准晶片表面202。
图5B是图5A中示出的晶片202的解析的局部剖面图，说明用刚形成的饱和溶液206的晶体206a对粘附颗粒202a进行俘获。图5A的晶片清洗组件200b’用化学和机械力的组合从晶片表面202上除去粘附颗粒202a。起初，当晶片202在旋转方向226中旋转时，液体和晶体的混合物206的晶体206a化学地和机械地轰击粘附颗粒202。这一机械轰击是未固定的晶体206a与颗粒202a缓慢移动的共同结果，从而除去粘附颗粒202a。但是，化学攻击是存在于饱和溶液206的液体蒸发的结果。该化学和机械轰击还可以由扁平刷224的机械运动补充。当承载架224和这样的晶片202以及液体和晶体的混合物在旋转方向226中旋转时，在旋转的晶片202上提供旋转刷224，由此除去粘附颗粒202a。
图6是根据本发明的又一实施例的在用衬垫清洗半导体晶片表面中执行的方法工序的流程图200c。方法从工序102中开始，其中在衬垫上提供饱和溶液。在一个实施例中，衬垫是软衬垫；然而，本领域技术人员必须理解可以使用其它任何适合的衬垫类型。在一个实施例中，在衬垫上提供的饱和溶液的数量被配置成基本上足够在整个衬垫表面形成一层饱和溶液。可以利用不同的方法在衬垫表面上提供饱和溶液来实现这一目的，例如引导通道或直接用饱和溶液喷射衬垫。其后，方法继续到工序114，其中开始提供的饱和溶液的结晶。与工序102和104(见图4)有关的上述关于溶液和溶液结晶以形成液体和晶体的混合物的详细描述还可以分别应用到工序112和114。
在晶体开始出现在衬垫表面上之后，方法进行到工序116，其中晶片表面与衬垫接触。在该方法中，由于液体和晶体的混合物与污染物接触，当该液体和晶体的混合物包围并俘获污染物时，液体和晶体的混合物对污染物的化学攻击开始。其后，由衬垫的机械运动补充该化学攻击，最终除去污染物。此时，方法完成。
图6的方法还可以根据图7A理解。图7A是根据本发明的一个实施例的说明利用具有液体和晶体的混合物层的带型衬垫清洗粘附颗粒的晶片清洗组件200c’的放大的局部剖面图。如图所示，在一个实施例中，配置饱和溶液206以通过基本设置在衬垫208上方的左侧的饱和溶液分配器210传送到带型衬垫208的表面上。用夹持环216固定晶片202的承载架214基本设置在衬垫208上方的右侧。配置承载架以用力F把晶片202施加到运动的衬垫208上。结晶诱导体212基本设置在衬垫208之上且位于饱和溶液分配器210和承载架214之间。在一个实施例中，结晶诱导体212是加热组件，例如灯。因此，从结晶诱导体212产生的热被引导到饱和溶液206以蒸发存在于饱和溶液206中的液体，这样，产生液体和晶体的混合物。当衬垫208在运动方向218中运动时，液体和晶体的混合物与晶片表面202的粘附颗粒202a接触，由此除去粘附颗粒202a。
图7B描述图7A中示出的衬垫208的分解局部剖面图，展示根据本发明的一个实施例的晶体206a和饱和溶液206在衬垫208上共存。虽然在该实施例中衬垫208为带型衬垫，但本领域技术人员必须理解衬垫208可以是任何合适形状，例如，旋转型或环型。
图8是根据本发明的一个实施例的说明在使用结晶池清洗半导体晶片的表面中执行的方法工序的流程图200d。方法从工序120开始，其中提供溶液供给。溶液供给，可以是饱和溶液，优选地放置在容器中并足够覆盖放置在容器中的半导体晶片。关于在饱和溶液制作中使用的固体成分和液体成分的详细描述已在前面有关工序102(见图1)中提供。
其后，在工序122中把晶片放置在饱和溶液中。继续进行到工序124，然后方法开始饱和溶液的结晶。前述有关工序104(见图1)的结晶工序的详细描述同样应用到工序124。在一个实施例中，取决于使用的固体成分和液体成分，通过降低饱和溶液的温度到结晶温度Tc之下而实现饱和溶液的结晶。在饱和溶液的温度低于Tc之后，饱和溶液开始转变成液体和晶体的混合物。其后，方法继续进行到工序118，其中，在液体和晶体的混合物和晶片之间产生相对运动。在一个实施例中，通过旋转在液体和晶体的混合物池中的晶片来产生相对运动。然而，在不同的实施例中，可以通过任何合适的机理(例如兆赫声波搅动)来产生相对运动。在晶片和液体和晶体的混合物之间产生相对运动的结果是，刚形成的晶体包围并俘获余留在晶片表面的污染物。从而，由于晶片运动或通过兆赫声波搅动被搅动的液体和晶体的混合物产生的喷射的结果，可以除去被俘获的污染物。最后，方法继续进行到工序120，通过例如将液体和晶体的混合物的温度增加到Tc之上而使液体和晶体的混合物去结晶。随着液体和晶体的混合物的温度增加，晶体开始转变回饱和溶液的液体状态，因而将除去的污染物释放到饱和溶液池中。
由于结晶池清洗方法在清洗晶片表面中没有使用刷子，因此它很灵活且因此有利。特别有益于具有不均匀表面的晶片的清洗，例如，铜晶片，因为晶片的清洗可以在多次重复的清洗工序中完成。在这种情况下，将晶片放置在充满适合于清洗第一种类型的污染物及其副产品的饱和溶液的容器中并对晶片清洗。然后，排干容器并为随后的晶片清洗工序漂洗和干燥晶片。接着，将晶片放入充满适合于清洗第二种类型的污染物及其副产品的饱和溶液的容器中进行清洗。其后，再一次排干容器并对晶片进行第二次漂洗和干燥。可以根据需要随后重复多次这样的清洗而不从在先的清洗工序中引入任何交叉污染。
对于本领域普通技术人员必须意识到，虽然在改实施例中，将饱和溶液冷却到它的Tc，在不同的实施例中，可以加热饱和溶液直到获得液体和晶体的混合物。而且，一旦充当结晶中心的污染物被晶体包围，粘合力被打破从而除去颗粒。其后，在这种情况下，将晶体简单溶解和漂洗就足以从晶片表面除去颗粒。
总之，本发明提供了通过在溶液的液体和晶体的混合物和衬底之间产生相对运动来清洗衬底表面的方法和晶片清洗组件。根据几个优选实施例已对发明做出了描述。从发明的说明书和实践的考虑，本发明的其它实施例对于本领域技术人员显而易见。例如，清洗方法在一些阶段可以修改成包括兆赫声波搅动。上述实施例和优选特征的描述应当理解为所附的权利要求书所限定的发明的示例性说明。
Claims (18)
1.一种用于清洗衬底表面的方法，包括：
在衬底表面上施加液体溶液；
在衬底的表面上施加所述液体溶液之后，通过加热所述液体溶液开始液体溶液的结晶，以在衬底的表面上形成液体和晶体的混合物；及
通过在液体和晶体的混合物与衬底之间产生相对运动来清洗衬底的表面。
2.根据权利要求1的方法，其中衬底是半导体晶片。
3.根据权利要求1的方法，其中液体溶液是饱和液体溶液。
4.根据权利要求1的方法，其中用红外线辐射加热液体溶液。
5.根据权利要求1的方法，其中通过向液体溶液施加加热气体来加热液体溶液。
6.根据权利要求1的方法，其中在液体和晶体的混合物和衬底之间产生相对运动的工序包括旋转晶片。
7.根据权利要求1的方法，进一步包括：
在液体和晶体的混合物中添加溶剂以溶解晶体。
8.根据权利要求1的方法，其中在液体和晶体的混合物和衬底之间产生相对运动的工序包括用刷子搅动液体和晶体的混合物。
9.一种用于清洗半导体晶片表面的方法，包括：
在衬垫上施加液体溶液；
通过把液体溶液的温度调节至发生结晶的温度来开始液体溶液的结晶，以在衬垫上形成液体和晶体的混合物；及
通过将半导体晶片的表面与其上具有液体和晶体的混合物的衬垫部分接触来清洗半导体晶片的表面。
10.根据权利要求9的方法，其中液体溶液是饱和溶液。
11.根据权利要求9的方法，其中衬垫从由带型衬垫、旋转衬垫和环型衬垫组成的组中选择。
12.一种用于清洗衬底表面的方法，包括：
提供液体溶液池；
将衬底放入液体溶液池中；
在将衬底放入池中之后，通过加热所述液体溶液开始液体溶液的结晶，以在池中形成液体和晶体的混合物；及
通过在液体和晶体的混合物与衬底之间产生相对运动来清洗衬底的表面。
13.根据权利要求12的方法，其中衬底是半导体晶片。
14.根据权利要求12的方法，其中液体溶液是饱和溶液。
15.根据权利要求12的方法，其中开始液体溶液结晶的工序包括把液体溶液的温度调节到结晶发生的温度。
16.根据权利要求12的方法，其中在液体和晶体的混合物和衬底之间产生相对运动的工序包括旋转衬底和对液体和晶体的混合物进行兆赫声波搅动之一。
17.一种晶片清洗组件，包括：
带型衬垫；
用于在带型衬垫上分配饱和液体溶液的分配器，分配器设置在带型衬垫之上；
用于承载半导体晶片的承载架，承载架设置在带型衬垫之上；及
用于诱导在带型衬垫上的饱和溶液结晶的结晶诱导体，结晶诱导体设置在带型衬垫之上，结晶诱导体还位于分配器和承载架之间，结晶诱导体使得饱和溶液结晶为液体和晶体的混合物，
其中在进行清洗时，承载架和带型衬垫之间产生相对运动。
18.根据权利要求17的晶片清洗组件，其中结晶诱导体是红外线灯。
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