兩相污染物移除介質的組成和應用的制作方法
【專利摘要】【具體實施方式】提供用于將污染物從基板表面去除以提高器件產量的基板清洗技術。基板清洗技術利用如下清洗材料，該清洗材料帶有分散在清洗液體中的固體成分和具有大分子量的聚合物，以形成清洗材料，所述清洗材料是流體性的。固體成分通過與污染物接觸而將基板表面上的污染物去除。具有大分子量的聚合物形成將固體捕捉并俘獲在清洗材料中的聚合物鏈和聚合物網，所述聚合物鏈和聚合物網防止固體落到基板表面上。此外，聚合物還可以通過與基板表面上的污染物接觸而輔助將污染物從基板表面上去除。在一種實施方式中，清洗材料在基板表面上的凸出特征周圍滑過而不對凸出特征產生有力沖擊而損壞它們。
【專利說明】兩相污染物移除介質的組成和應用
本申請是申請號為200980144364.4，申請日為2009年10月I日， 申請人:為朗姆研究公司，發明創造名稱為“兩相污染物移除介質的組成和應用”的發明專利申請的分案申請。

【技術領域】
[0001]在半導體器件(例如集成電路、存儲單元等)的制造中，一系列制造工序被用于在半導體基板上(“基板”)上定義特征。在所述一系列制造工序中，基板表面暴露在各種類型的污染物下。基本上，在制造工序中存在的任何材料都是污染物的潛在來源。例如，污染物的來源可以包括工藝氣體、化學品、沉積材料、蝕刻副產品以及液體等。各種污染物可能以微粒形式(或顆粒)淀積在晶片表面上。

【背景技術】
[0002]必須將基板污染物從半導體基板表面上清除。如果沒有清除，在污染物附近的器件很可能會無法運行。基板污染物還可能影響裝置的性能特點并且導致裝置以比平常更快的速率發生故障。因此，有必要以基本上完整的方式將污染物從基板表面清除，同時不損壞基板和定義在基板上的特征。微粒污染物的大小通常與在晶片上制造的特征的關鍵尺寸(critical dimens1n)大小相似。去除這樣小的微粒污染物，但不對基板上的表面和特征產生不利影響，這可能非常困難。
[0003]鑒于上述情況，需要一種改進的基板清洗技術來將污染物從基板表面除去，以提高器件產量。


【發明內容】

[0004]一般來說，使用基板清洗技術將污染物從基板表面去除，以提高器件產量，這樣的實施方式滿足所述需要。所述基板清洗技術利用帶有固體成分和具有大分子量的聚合物的清洗材料，所述固體成分和具有大分子量的聚合物分散在清洗液體中以形成所述清洗材料(或清洗溶液或清洗劑)。固體成分通過與污染物接觸而將基板表面上的所述污染物去除。具有大分子量的聚合物形成將固體捕捉并俘獲在清洗材料中的聚合物鏈和聚合物網，所述聚合物鏈和聚合物網防止固體，例如微粒污染物、雜質和清洗材料中的固體成分，落到基板表面上。此外，聚合物還可以通過與基板表面上的污染物接觸而輔助將污染物從基板表面上去除。在一種實施方式中，清洗材料在基板表面上的凸出特征周圍滑過而不對凸出特征產生有損害的有力沖擊。
[0005]應該理解的是，本發明能夠以各種各樣的方式來實施，包括例如材料(或溶液)、方法、工藝、設備或系統。本發明的一些創造性的實施方式在下文加以描述。
[0006]在一種實施方式中，提供有一種用于從半導體基板表面去除污染物的清洗材料。所述清洗材料包括清洗液體和分散在所述清洗液體中的多個固體成分。所述多個固體成分與半導體基板表面上的至少一些污染物相互作用，以將污染物從基板表面去除。清洗材料還包括分子量大于10000克/摩爾的聚合化合物(polymeric compound)的聚合物(polymer)。聚合物在清洗液體中變得可溶并且形成帶有清洗液體和多個固體成分的清洗材料。具有長聚合物鏈的、溶解的聚合物捕捉并俘獲清洗液體中的固體成分和污染物。
[0007]在另一實施方式中，提供有一種用于將污染物從半導體基板的基板表面上清洗掉的設備。該設備包括用于將半導體基板保持住(holding)的基板支撐組件。該設備還包括施加(apply)清洗材料，從而將污染物從基板表面清洗掉的清洗材料分配頭。清洗材料含有清洗液體、多個固體成分和分子量大于10000克/摩爾的聚合化合物的聚合物。多個固體成分和聚合物分散在清洗液體中，并且其中，多個固體成分與半導體基板表面上的至少一些污染物相互作用，以將污染物從基板表面上去除。聚合物在清洗液體中變得可溶，并且具有長聚合物鏈的、溶解的聚合物捕捉并俘獲清洗液體中的固體成分和污染物。
[0008]在又一實施方式中，提供有一種用于將污染物從半導體基板的基板表面上去除的方法。所述方法包括將半導體基板置于清洗設備中。所述方法還包括分配清洗材料，以從基板表面清洗掉污染物。清洗材料含有清洗液體、多個固體成分和分子量大于10000克/摩爾的聚合化合物的聚合物。多個固體成分和聚合物分散在清洗液體中。多個固體成分與半導體基板表面上的至少一些污染物相互作用，以將污染物從基板表面上去除。聚合物在清洗液體中變得可溶，并且具有長聚合物鏈的、溶解的聚合物捕捉并俘獲清洗液體中的固體成分和污染物。
[0009]由從下面的詳細描述，結合附圖，通過舉例的方式對本發明原理的闡釋而使本發明的其他方面和優點變得明顯。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]下面通過結合附圖進行詳細描述，將使本發明很容易理解，其中相同參考號指代相同的結構元件。
[0011]圖1A示出根據本發明的實施方式，用于將微粒污染物從基板表面去除的清洗材料的物理圖。
[0012]圖1B示出根據本發明的實施方式，圖1A的清洗溶液的固體成分在基板表面上的污染物附近的物理圖。
[0013]圖1C示出根據本發明的實施方式，與基板表面上的污染物接觸的、圖1A的清洗溶液固體成分的物理圖。
[0014]圖1D示出根據本發明的實施方式，將污染物從基板表面移去的、圖1A的清洗溶液固體成分的物理圖。
[0015]圖1E示出根據本發明的實施方式，雜質的沉積和先前在基板表面上被移除的污染物的再沉積的物理圖。
[0016]圖1F示出根據本發明的實施方式，具有固體成分和聚合物的清洗材料的物理圖。
[0017]圖1G示出根據本發明的實施方式，具有固體成分和聚合物的清洗材料在帶有凸出的表面特征120的基板表面上的物理圖。
[0018]圖2A示出根據本發明的實施方式，用于從基板表面清洗掉污染物的設備的示意圖。
[0019]圖2B示出根據本發明的實施方式，圖2A的設備的俯視圖。
[0020]圖2C示出根據本發明的實施方式，圖2A的區域250的示意圖。
[0021]圖2D示出根據本發明的實施方式，與圖2A的處理區域250相似的處理區域250’的示意圖。
[0022]圖2E示出根據本發明的實施方式，沖洗和干燥設備270的示意圖。
[0023]圖3A示出根據本發明的實施方式，用清洗材料來清洗基板表面的工藝流程。
[0024]圖3B示出根據本發明的實施方式，制作清洗材料的工藝流程。

【具體實施方式】
[0025]提供有用于將微粒污染物從基板上移除以提高工藝效率的改進的基板清洗技術的幾個示例性實施方式。應當理解的是，本發明能夠以各種各樣的方式來實施，包括如解決方案、工藝、方法、設備或系統。本發明的一些創造性實施方式在下文中加以描述。對所屬領域的專業人員來說，顯而易見的是，無需其中所闡述的部分或全部具體細節就可以實施本發明。
[0026]基板清洗技術利用帶有固體成分和具有大分子量的聚合物的清洗材料，所述固體成分和具有大分子量的聚合物分散在清洗液體中以形成所述清洗材料(或清洗溶液或清洗劑)。固體成分通過與污染物接觸而將基板表面上的污染物去除。具有大分子量的聚合物形成將固體捕捉并俘獲在清洗材料中的聚合物鏈和聚合物網，所述聚合物鏈和聚合物網防止固體，例如微粒污染物、雜質和清洗材料中的固體成分，落到基板表面上。此外，聚合物還可以通過與基板表面上的污染物接觸而輔助將污染物從基板表面上去除。在一種實施方式中，清洗材料在基板表面上的凸出特征周圍滑過而不對凸出特征產生有損害的有力沖擊。
[0027]圖1A示出根據本發明的實施方式，用于將污染物103，例如103工和103π，從半導體基板105的表面106上去除的清洗材料(或清洗溶液，或清洗劑)101的物理圖。清洗材料(或清洗溶液)101包括清洗液體(或溶劑)107和固體成分109。固體成分109分散在清洗液體107中。清洗液體107提供一種媒介物，以使固體成分109貼近污染物103，接著固體成分109和污染物103例如103工和103π相互作用，從而最終將污染物103從基板表面106上去除。在一種實施方式中，通過化學試劑，如添加的表面活性劑，溶解固體成分109。在一種實施方式中，清洗材料101可以通過以大于0.1%的重量/重量百分比將羧酸固體溶解在去離子水(DIW)中來制備。在一種實施方式中，DIW中的羧酸固體約小于20%。羧酸的特點是在化合物中存在羧基(-C00H)。固體化合物109是由溶解在DIW中的羧酸沉淀而成的羧酸固體或羧酸鹽。在一種實施方式中，羧酸碳數> 4。在一種實施方式中，羧酸是一種脂肪酸，所述脂肪酸是具有長的無支鏈的脂肪族尾(或鏈)的羧酸。羧酸固體和表面活性劑溶液(或表面活性劑水溶液)的混合物可以被加熱到約75°C至約85°C，以縮短固體在表面活性劑溶液中分散的時間。一旦固體溶解，清洗溶液就可以冷卻下來。在冷卻過程中，以針狀物或板狀物形式存在的羧酸固體可以在清洗液體107中沉淀。
[0028]有一點要注意的是，清洗材料(或清洗溶液，或清洗劑)101可以通過將固體成分，如羧酸(或鹽)，混合在不同于水的液體中而制成。其他類型的極性液體，如酒精，也可以用作清洗液體107。
[0029]應該理解的是，根據特定的實施方式，清洗材料101中的固體成分109可能具有表征(representing)固相中幾乎任何子狀態的物理特性,其中，將固相定義為不同于液體或氣體的相。舉例來說，諸如彈性和可塑性之類物理特性可以在清洗材料101中的不同類型的固體成分109之間有所不同。此外，應該理解的是，在不同的實施方式中，固體成分109可以被定義為結晶固體或非晶固體。不管物理特性如何，當貼近基板表面106或與基板表面106接觸時，清洗材料(或清洗液體，或清洗劑)101中的固體成分109應該可以避免附著至基板表面106的表面。此外，固體成分109的力學(mechanical)特性不應該在清洗過程中使基板表面106受損。在一種實施方式中，固體成分109的硬度低于基板表面106的硬度。
[0030]此外，固體成分109在貼近污染物103或與污染物103接觸時應該能夠與存在于基板表面106上的污染物103相互作用。例如，固體成分109的大小和形狀應該有利于固體化合物109與污染物103之間的相互作用。在一種實施方式中，與污染物的橫截面積相比，固體化合物109的橫截面積更大。如圖1B所示，當與微粒污染物103’的表面積Altl3，相比，固體化合物109’具有大表面積Altl9，時，作用于固體化合物109’的剪切力(shear force)Fs’以大致乘以面積比的剪切力(Fs’ XA109VA103O被傳輸到微粒污染物103’上。例如，顆粒污染物103’的有效直徑D小于約0.1微米。固體化合物109’的寬度W和長度L均在約5微米至50微米之間，而固體化合物109’的厚度在約I微米至約5微米之間。面積比(或力乘子)可能在2500至約250000之間或更高。作用于顆粒污染物103’的剪切力可能非常大并且可以從基板表面106移去顆粒污染物103’。
[0031]從固體成分109’到污染物103’的能量轉移可以通過直接或間接的接觸而發生，并且可能使得污染物103’從基板表面106被移去。在該實施方式中，與污染物103’相比，固體成分109’可能更軟或更硬。如果固體成分109’比污染物103’更軟，那么固體成分109’可能在碰撞(或接觸)時發生變形，結果用于將污染物103’從基板表面106上移去的動能較少地發生傳遞。在這種情況下，固體成分109’與污染物103’之間的附著連接可能更強。如果固體成分109’比污染物103’更硬，那么污染物103’可能在碰撞時發生變形，結果用于將污染物103’從基板表面106上移去的動能較少地發生傳遞。如果固體成分109’至少像污染物103’ 一樣硬，那么在固體成分109’與污染物103’之間可能發生基本上完整的能量轉移，因此增加了用于將污染物103’從基板表面106上移去的能量。可是，在固體成分109’至少像污染物103’ 一樣硬的情況下，依賴于固體成分109’或污染物103’的變形的相互作用力可能會減小。應該理解的是，與固體成分109’和污染物103’相關的物理特性和相對速度會影響它們之間的相互碰撞作用。
[0032]圖1C和圖1D示出清洗材料101如何將污染物1SplOSn從基板表面106上去除的實施方式。在清洗過程中，為力F的向下分量的向下作用力Fd作用于清洗液體107中的固體成分1g1上，從而使得固體成分1g1貼近基板表面1e上的污染物1s1或與基板表面106上的污染物1S1接觸。當迫使固體成分10?充分接近污染物1S1或與污染物1S1接觸時，固體成分10?與污染物103=之間就相互作用。固體成分10?與污染物103=之間的相互作用足以克服污染物103工與基板表面106之間的附著力，以及污染物1S1與基板表面106之間的排斥力。因此，當固體成分1h被為力F的剪切分力的垂直力(sheer force)Fs從基板表面106上被移走時，與固體成分109工相互作用的污染物1S1也從基板表面106上被移走，即，污染物1S1從基板表面106被清洗掉。在一種實施方式中，當迫使固體成分10^充分接近污染物1S1時，固體成分10?與1S1之間發生相互作用。在一種實施方式中，該間距可能在約10納米之內。在另一實施方式中，當固體成分10?真正與污染物103J接觸時，固體成分1g1與污染物1s1之間發生相互作用。這種相互作用也可以指固體成分10?與污染物1S1的嚙合。固體成分109π與污染物103π之間的相互作用和固體成分109工與污染物1S1之間的相互作用相似。
[0033]固體成分10?與污染物1S1之間的相互作用力以及固體成分109π與污染物103π之間的相互作用力都大于污染物1S1UOSn與基板表面106的連接力。圖1D示出:當固體成分109工和109π從基板表面106被移走時，與固體成分109工和109π綁定的污染物1S1和103π也從基板表面106被移走。應當注意的是，在清洗過程中可能形成多種污染物去除機制。
[0034]應該理解的是，因為固體成分109與污染物103，例如103” 103π，相互作用，影響清洗過程。跨越基板表面106地去除諸如1S1和103π污染物將取決于固體成分109在液體107中的狀態如何以及固體成分109跨越基板表面106的分布如何。在優選實施方式中，固體成分109將會如此好適當分布，以致于基本上基板表面106上的每個污染物103都會接近至少一個固體成分109。應該理解的是，一個固體成分109可以按同步的方式或按相繼的方式與多于一個污染物103發生接觸或相互作用。此外，固體成分109可以是不同成分的混合物，而非都是相同的成分。因此，有可能的是，清洗溶液(或清洗材料或清洗化合物)101是針對特定目的，即以特定類型的污染物為目標，而設計的，或者清洗溶液101可以具有廣泛的污染物目標，其中提供有多種類型的固體成分。
[0035]固體成分109與污染物103之間的相互作用可以通過一種或多種機制包括附著、碰撞和引力等來建立。固體成分109與污染物103之間的附著可以通過化學相互作用和/或物理相互作用來建立。例如，在一種實施方式中，化學相互作用使得固體成分109與污染物103之間發生膠狀效應(glue-like effect)。在另一實施方式中，固體成分109的力學特性促進了固體成分109與污染物103之間的物理相互作用。例如，固體成分109可以是有延展性的，從而當被壓向污染物103時，污染物103被壓印在有延展性的固體成分109中。
[0036]除了上文之外，在一種實施方式中，固體成分109與污染物103之間的相互作用可以由靜電引力來產生。例如，如果固體成分109和污染物103具有相反的表面電荷,那么它們將彼此電吸附。可能的是，固體成分109與污染物103之間的靜電引力可能足以克服使污染物103與基板表面106相連的力。
[0037]在另一實施方式中，靜電排斥可能存在于固體成分109與污染物103之間。例如，固體成分109和污染物103都可以具有負的表面電荷或正的表面電荷。但是，如果可以使固體成分109與污染物103足夠貼近，那么它們之間的靜電排斥可以通過范德華力(van derWaals attract1n)來克服。通過液體107施加于固體成分109的力可能足以克服靜電排斥，從而在固體成分109與污染物103之間建立范德華力。
[0038]此外，在另一實施方式中，可以調整清洗液體107的pH (酸堿度)，用于補償存在于固體成分109和污染物103之一或兩者上的表面電荷，從而使得它們之間的靜電排斥得以減小，以促進相互作用，或者使固體成分或污染物顯示出相對于另一個產生靜電引力的電荷相反的表面電荷，結果產出靜電引力。例如，堿，如氫氧化銨(NH4OH),可以被添加到具有羧酸(一種脂肪酸)固體成分的清洗溶液中，用于提高清洗溶液的PH值，其中所述清洗溶液通過諸如將2%至4%的羧酸溶解在DIW中而制備。所添加的NH4OH的量在約0.05%至約5%之間，優選在約0.25%至2%之間。氫氧化銨幫助羧酸(或脂肪酸)固體變成鹽形式，所述鹽形式的羧酸更容易分散在清洗溶液中。氫氧化銨還可以使污染物103水解。為了清洗金屬污染物，還可以使用較低PH溶液。酸性溶液可以被用來將pH值調整到約2至約9之間。
[0039]除了使用堿(例如氫氧化銨)來提高清洗效率之外，還可以將表面活性劑，例如月桂醇硫酸酯銨鹽，CH3(CH2)11OSO3NH4,添加到清洗材料中。在一種實施方式中，約0.1%至約5%的表面活性劑被添加到清洗溶液101中。在優選的實施方式中，約0.5%至約2%的表面活性劑被添加到清洗溶液101中。
[0040]此外，固體成分109應該避免溶解在清洗液體107中或者應該在清洗液體107中具有有限溶解度，并且應該具有在遍布整個清洗液體107中分散的表面官能性(funct1nality)。對于不具有或者具有有限的能夠使分散遍及整個清洗液體107的表面官能性的固體成分109來說，可以將化學分散劑添加到液體介質107中，以便能夠使固體成分109遍及整個清洗液體107分散。根據其具體的化學特性及其與周圍的清洗液體107的相互作用，固體成分109可以采用幾種不同形式中的一種或多種。例如，在不同的實施方式中，固體成分109可以形成聚集體、膠體、凝膠、聚結球狀體(coalesced sphere),或者幾乎任何其它類型的凝集、混凝、絮凝、團聚或聚結。在其它實施方式中，固體成分109可以采用未在這里具體確定的一種形式。因此，需要理解的重點是，固體成分109可以基本上被定義為任何如下固體材料,所述固體材料能夠以前面針對其與基板表面106和污染物103的相互作用所述的方式發揮作用。
[0041]一些示例性的固體成分109包括脂肪族酸、羧酸、石蠟、纖維素、蠟、聚合物、聚苯乙烯、多肽以及其他兼具粘性和彈性的材料。固體成分109的材料應該以大于其在清洗液體107中的溶解度的濃度而存在。此外，應該理解的是，與固體成分109的特殊材料相關的清洗效果可能會隨溫度、PH和其他環境條件而變化。
[0042]脂肪族酸本質上是指由有機化合物定義的任何酸，其中碳原子形成開鏈。脂肪酸是脂肪族酸的一個例子并且是如下羧酸的一個例子，所述羧酸可以用作清洗材料101中的固體成分109。可以用作固體成分109的脂肪酸的例子包括月桂酸、棕櫚酸、硬脂酸、油酸、亞油酸、亞麻酸、花生四烯酸、鱈油酸、芥酸(eurcic acid)、丁酸、己酸、辛酸、肉豆蘧酸、真珠酸(margaric acid)、山酸、木焦油酸(lignoseric acid)、肉豆蘧腦酸(myristoleic acid)、掠櫚油酸、神經酸(nervanic acid)、杷甚酸(parinaric acid)、花生五烯酸(timnodonic acid)、順完酸(brassic acid)、祭魚酸(clupanodonic acid)、木臘酸(lignoceric acid)、臘酸及其混合物等。在一種實施方式中，固體成分109可以是由從C4至C-26的不同碳鏈長度定義的脂肪酸的混合物。羧酸基本上被定義為任何包括一個或多個羧基(C00H)的任何有機酸。此外，羧酸還可以包括其他官能團，例如但不限于甲基、乙烯基、炔、酰胺、伯胺、仲胺、叔胺、偶氮基、腈、硝基、亞硝基、氮苯基(pyrifyl)、羧基、過氧、醒、酮、伯亞胺(primary imine)、仲亞胺、醚、酯、鹵異氰酸酯(halogen isocyanate)、異硫氰酸酯、苯基、苯甲基、磷酸二酯、巰基，但仍維持在清洗液體107中的不溶性。
[0043]此外，固體成分109的表面官能性可能受可與清洗液體107混溶的包含部分(官能團)，如羧酸酯、磷酸酯、硫酸基、多元醇基(polyol group)、環氧乙烷等的影響。要理解的重點是，固體成分109應該能夠以基本上均勻的方式遍及整個清洗液體107地分散，從而避免固體成分109凝結成一種不能與存在于基板105上的污染物103相互作用的形式。
[0044]應該理解的是，可以調節清洗液體107，以包括離子或非離子溶劑和其他化學添加齊U。例如，清洗液體107的化學添加劑可以包括復合溶劑、pH值調節劑、螯合劑、極性溶劑、表面活性劑、氫氧化銨、過氧化氫、氫氟酸、四甲基氫氧化銨以及流變改性劑(例如聚合物、微粒和多肽)的任何組合。
[0045]如上所述，圖1D示出:當固體成分109工和109π從基板表面106被移走時，與固體成分10?和109π綁定的污染物1S1和103π也從基板表面106被移走。有時，在將污染物與所粘附的固體成分，例如圖1D中的1S1和10?以及103π和109π，一起從基板表面去除之前，一些污染物例如103π可能落回到基板表面106上。此外，在清洗材料101中出現的雜質例如雜質108也可能落在基板表面106上。雜質例如雜質108可能通過與用于制備清洗材料的固體成分和/或清洗液體的化學品一起或者在制備過程中，被引入清洗材料101中。圖1E示出仍粘附于固體成分109π的污染物103π在像在圖1D中所示的那樣被從基板表面106上提起之后又落回到基板表面106上。圖1E還示出雜質108沉積(或落在)基板表面106上，該雜質108是清洗溶液101的部分。污染物103π的再沉積和雜質108的沉積降低了清洗溶液的微粒去除效率(PRE)。
[0046]再沉積的污染物和/或沉積的雜質可能在清洗溶液101從基板表面106被移去之后仍留在基板表面上。留在基板表面上的污染物和/或雜質會使得污染物和/或雜質附近區域內的器件無法使用，并因此降低基板的產量。因此，期望的是，使從基板表面去除的污染物和/或混在清洗液體107中的雜質懸浮或保持在清洗液體107 (或清洗材料101)中，以防止它們落回到基板表面106上。
[0047]清洗液體中帶有固體成分的清洗材料的細節可以在申請號為11/159，354、于2006 年 9 月 11 日提交的、題為 “Method and System Using a Two-Phases SubstrateCleaning Compound(利用兩相基板清洗劑的方法和系統)”的、基于所有目的而援引并入此處的美國專利申請中找到。
[0048]圖1F中示出根據本發明的實施方式，可以將污染物和/或雜質保持在清洗液體107’中或者清洗材料110中的清洗溶液(或清洗材料，或清洗劑)110。在一種實施方式中，清洗材料110是一種液體溶液。在另一種實施方式中，清洗材料110是一種凝膠。在又一種實施方式中，清洗材料110是溶膠。清洗材料(或清洗溶液)110具有清洗液體107’和固體成分109’，所述清洗液體107’和固體成分109’由與上面描述的清洗溶液101的清洗液體107和固體成分109的相同材料構成。固體成分109’能夠以與上面描述的用清洗溶液101將污染物103例如1S1和103π去除掉的相同的方式，幫助將污染物103’例如103工’和103π’從基板表面106’上去除。此外，根據本發明的一種實施方式，清洗溶液含有具有大分子量的、溶解在清洗液體107’中的聚合物111。根據本發明的一種實施方式，聚合物111由具有大分子量，例如大于10000克/摩爾或100000克/摩爾，的聚合化合物構成。聚合物111形成用于捕捉并俘獲被去除的污染物例如103工和103π的長聚合物鏈和聚合物網，以防止污染物回到基板表面106’上。由聚合物111形成的長聚合物鏈和聚合物網還可以捕捉并俘獲雜質108’和固體成分109’，以防止它們落到基板表面106’上。聚合物還可以通過粘附基板表面106’上的污染物103’例如103ΠΙ’來幫助去除污染物103’。在一種實施方式中，當聚合物靠近污染物時，基板表面上的污染物103’通過離子力、范德瓦耳斯力、靜電力、疏水性相互作用、空間相互作用或化學鍵接而粘附于溶劑化的(solvated)聚合物。聚合物111捕捉并俘獲污染物103’，例如103/U03H’和103m，。
[0049]清洗液體中帶有具有大分子量的聚合物的清洗材料已在申請號為12/131,654、于2008年6月2日提交的、題為“通過單相和兩相介質來去除微粒的材料(Materials forParticle Removal by Single-Phase and Two-Phase Media) ” 的、基于所有目的而援引并入此處的美國專利申請中有所描述。清洗材料中具有大分子量并形成聚合物鏈或聚合物網的聚合物能夠幫助去除基板上的污染物(或微粒)，而不損壞基板上的特征。
[0050]聚合物111溶解在清洗液體107’中，清洗液體可能含有影響pH值并提高聚合物111的溶解度的元素。溶解在清洗液體107’中的聚合物可以是軟凝膠體或者變成類似凝膠體的微滴懸浮在清洗溶液中。
[0051]圖1G示出根據本發明的實施方式應用于基板表面上的清洗材料110。清洗材料110具有聚合物網110，所述聚合物網捕捉并俘獲污染物103’、固體成分109’和雜質108’。在一種實施方式中，聚合物111和固體成分109’都輔助將污染物103’從基板表面106’上去除。在另一種實施方式中，固體成分109’將污染物103’從基板表面上去除，而聚合物111捕捉并俘獲已被清洗材料110中的固體成分109’從基板表面106’上去除的污染物103’。圖1G示出:大量聚合物111鏈分散在清洗液體107’中，而污染物，例如103/、103π’、103ΠΙ’以及103IV’直接或間接通過固體成分109’例如109/和109π’粘附于聚合物鏈。此外，固體成分109’，例如109ΠΙ’以及雜質例如108’可以粘附于聚合物鏈而遠離基板表面106’。
[0052]如上所述，具有大分子量的聚合化合物的聚合物在清洗液體107 ’中形成網。此外，具有大分子量的聚合化合物的聚合物分散在清洗液體107’中。清洗材料110，連同聚合物111和固體成分109’，在清洗過程中很輕柔地作用于基板上的器件結構，例如結構120。清洗材料110中的聚合物111可以掠過(或滑過)器件結構，例如結構120，如圖1G所示，而不對器件結構120造成有力沖擊。這與上面提到的、會與器件結構產生不能彎曲的接觸并損壞器件結構的、硬刷和襯墊相反。其他的清洗方法和系統利用由兆聲清洗中的空化效應產生的力(或能量)和在可能損壞基板上的結構例如結構120的噴霧期間由液體產生的高速沖擊而產生的相關問題，使用清洗材料110時沒有發生。當清洗材料110中的聚合物從基板表面例如通過沖洗被去除時，粘附于聚合物鏈的污染物與聚合物鏈一起從基板表面被去除。
[0053]如上所述，具有大分子量的聚合化合物的聚合物分散在清洗溶液中。具有大分子量的聚合化合物的例子包括但不限于:丙烯酸類聚合物例如聚丙烯酰胺(PAM)，和聚丙烯酸(PAA)，例如卡波泊爾940?和卡波泊爾941?、聚(N，N- 二甲基丙烯酰胺)(PDMAAm)、聚(N-異丙基丙烯酰胺)(PIPAAm)、聚甲基丙烯酸(PMAA)、聚甲基丙烯酰胺(PMAAm);聚胺(polyimines)和氧化物，例如聚乙烯亞胺(PEI)、聚環氧乙烷(PEO)、聚環氧丙烷(PPO)等；乙烯基類聚合物，例如聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯磺酸(PESA)、聚乙烯胺(PVAm)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚4-乙烯基吡啶(P4VP)等；纖維素衍生物例如甲基纖維素(MC)、乙基纖維素(EC)、羥乙基纖維素(HEC)、羧甲基纖維素(CMC)等；多糖例如合歡樹(阿拉伯樹膠)、瓊脂和瓊脂糖、肝素、瓜爾豆膠、黃原膠等；蛋白質例如蛋白、膠原、面筋等。為了說明聚合物結構的幾個例子，聚丙烯酰胺是一種由丙烯酰胺亞基形成的丙烯酸酯聚合物(-ch2chconh2-)n。聚乙烯醇是一種由乙烯醇亞基形成的聚合物(_CH2CH0H-)m。聚丙烯酸是一種由丙烯酸亞基形成的聚合體(-CH2 = CH-COOH-)。。和“ο”是整數。具有大分子量的聚合化合物的聚合物要么在水溶液中可溶要么高度吸水，以便在水溶液中形成軟凝膠。在一種實施方式中，聚合物是親水性的。
[0054]污染物103’可以通過在上面在圖1G中討論過的機制而用清洗材料110去除。在一種實施方式中，聚合物充當絮凝劑，使來自基板表面和清洗材料內固體的微粒(污染物)從溶液中出來變成絮凝物或絮片，所述絮凝物或絮片是由細微的懸浮微粒聚集形成的物質。高分子絮凝劑的例子包括聚環氧乙烷(PEO)、聚丙烯酰胺(PAM)、聚丙烯酸(PAA)、和殼聚糖，所述殼聚糖是多糖的一種形式、聚(二烯丙基二甲基氯化銨)、聚(環氯醇-Co-乙烯二胺)和聚(二甲基胺-Co-環氯醇-Co-乙烯二胺)。絮凝劑，聚合的或非聚合的，可以由一種以上的絮凝劑混合而成。在另一種實施方式中，聚合物不充當絮凝劑。
[0055]在一種實施方式中，聚合化合物的分子量大于100000克/摩爾。在另一種實施方式中，聚合化合物的分子量在約0.1兆克/摩爾至約100兆克/摩爾之間。在另一種實施方式中，聚合化合物的分子量在約I兆克/摩爾至約20兆克/摩爾之間。在又一種實施方式中，聚合化合物的分子量在約15兆克/摩爾至約20兆克/摩爾之間。在一種實施方式中，聚合物在清洗材料中的重量百分比在約0.001%至約20%之間。在另一種實施方式中，重量比在約0.001%至約10%之間。在另一種實施方式中，重量比在約0.01%至約10%之間。在又一種實施方式中，重量比在約0.05%至約5%之間。聚合物可以溶解在清洗溶液中，完全分散在清洗溶液中，在清洗溶液中形成液體微滴(被乳化)或者在清洗溶液中形成塊狀。
[0056]一種以上類型的聚合物可以溶解在清洗溶液中，以配制清洗材料。舉例來說，清洗材料中的聚合物可以包括“A”聚合化合物和“B”聚合化合物。可選地，聚合物可以是源自兩個或多個單體類型的共聚物。例如，共聚物可以包括90%的PAM和10%的PAA，并且由PAM和PAA的單體構成。此外，聚合物可以是兩種或多種類型的聚合物的混合物。例如，聚合物可以通過將兩種類型的聚合物,如90%的PAM和10%的PAA’混合在溶劑中而構成。
[0057]在圖1G所示的實施方式中，具有大分子量的聚合化合物的聚合物均勻地溶解在清洗液體107’中。清洗液體(或清洗溶液)107’的堿性液體或溶劑可以是任何極性液體，例如水(H2O)。對于極性聚合物，例如PAM、PAA或PVA，用于清洗溶液的合適的溶劑是極性液體，例如水(H2O)。溶劑的其他例子包括異丙醇(IPA)、二甲基亞砜(DMSO)和二甲基甲酰胺(DMF)。在一種實施方式中,溶劑包括一種以上的液體而且是兩種或多種液體的混合物。
[0058]在另一實施方式中，清洗溶液包括不同于溶劑例如水的化合物，以便改變如下清洗材料的屬性，所述清洗材料通過將聚合物混合在清洗溶液中而形成。例如，清洗溶液可以包括緩沖劑，所述緩沖劑可以是弱酸或弱堿，用于調整清洗溶液和由清洗溶液形成的清洗材料的酸堿度(pH)值。弱酸的一個例子是檸檬酸。弱堿的一個例子是銨(NH4OH)。清洗材料的PH值在約I至約12之間。在一種實施方式中，對于前端應用(在銅和金屬間電介質沉積之前)，清洗材料是堿性的。在一種實施方式中，前端應用的PH值在約7至約12之間。在另一種實施方式中，前端應用的PH值在8約至約11之間。在又一種實施方式中，前端應用的PH值在約8至約10之間。高pH值使基板表面帶負電荷，這使得基板表面排斥固體成分109’，所述固體成分在高pH值情況下也帶負電荷。
[0059]在一種實施方式中，對于后端處理(在銅和金屬間電介質沉積之后)，清洗溶液是弱堿性的，中性的或酸性的。后端互連中的銅與帶有銨的基本溶液不兼容，所述銨腐蝕銅。在一種實施方式中，用于后端應用的PH值在約I至約7之間。在另一種實施方式中，用于后端應用的PH值在約I至約5之間。在又一種實施方式中，用于后端應用的pH值在約I至約2之間。在另一種實施方式中，清洗溶液包括表面活性劑，例如十二烷基硫酸銨(ADS)，用于輔助聚合物分散在清洗溶液中。在一種實施方式中，表面活性劑還輔助基板表面上的清洗材料的濕化。基板表面上的清洗材料的濕化允許清洗材料與基板表面以及基板表面上的微粒緊密接觸。濕化提高了清洗效率。其他添加劑也可以被添加用于改善表面濕化，基板清洗，沖洗和其他相關屬性。
[0060]清洗溶液的例子包括緩沖銨溶液(BAS)，所述緩沖銨溶液包括堿性緩沖劑和酸性緩沖劑，例如在溶液中有0.44wt% (重量百分比)的NH4OH和0.4wt%的檸檬酸。可選地，緩沖溶液例如BAS包括一些量的表面活性劑例如1?丨％的ADS，以幫助聚合物懸浮和擴散在清洗溶液中。含有Iwt %的ADS、0.44被％的NH3和0.4wt%的檸檬酸的溶液被稱為溶液“100”。溶液“100”和BAS都有約為10的pH值。
[0061]表I示出各種清洗材料的微粒去除效率(PRE)和所添加的微粒(或污染物)的數量。通過將4%的硬脂酸銨酸(作為固體成分)混入上面定義的清洗溶液100中并且將0.2% (重量百分比)的15-20兆克/摩爾的聚(丙烯酰胺-Co-丙烯酸(acrylamind-co-acrylic acid))混入上面定義的清洗溶液100中，來制備清洗材料。一些清洗材料僅包含固體成分和清洗液體，而一些清洗液體僅包含聚合物和清洗液體。對于包含所有三種成分(即固體成分、聚合物和清洗液體)的清洗材料來說，清洗材料可以先通過將脂肪酸和水，以及將聚合物和水各自預混合，然后將該預混合物混在一起而制成。可選地，具有所有三種成分的清洗材料可以通過首先將脂肪酸或聚合物和水混合并且然后混入第三種成分而制成。在另一種實施方式中，三種成分可以在相同時間被混合在一起。
[0062]PRE通過使用微粒監測基板來測量，所述微粒監測基板被有目的地與具有不同大小的氮化硅微粒一起沉積。在該項研究中，只測量到大小在90納米至I微米之間的微粒。通過下面列出的等式(I)來計算PRE:
PRE =(清洗前總數-清洗后總數)/清洗前總數 (I)
帶有氮化硅的基板被預掃描，以便測量微粒總數并且獲得有待與基板清洗后的基板進行比較的微粒圖。如果微粒出現在基板上的如下位置，基板上的所述位置在基板清洗前沒有微粒，那么這些微粒被認為是“加入者(adder)”。“加入者”可以是基板上已被移至新位置的污染物或者來自被沉積于基板表面上的清洗材料的微粒(污染物或者雜質)。
清洗材料編號I脂肪酸(％)~I聚合物(ppm) Ipre(% ) |加入者數量
#1Γ0O92273
#2170O70288
#3?7010009636
#4?705009824 #5[Γ?[250[%[30
#6Γ05009827
#7?δ1009827
#8Γ0209635
#90Γθ1000949
#100Γθ5008124
表I不同清洗材料的微粒去除效率(PRE)。
[0063]表I中的數據顯示:純粹由脂肪酸(固體成分)和水(清洗液體)構成的清洗材料#1和#2具有良好的清洗效率(或PRE) (#1為94%且#2為70% )。然而，加入者數量相當高(> 250)。但是，如果將一些量的聚合物添加到清洗材料中，不僅加入者數量得以大大減少，還使PRE得以提高。這可以通過將清洗材料#1和#2的清洗數據與清洗材料#3至#10的清洗數據進行比較而看出。數據顯示:將聚合物添加到清洗材料中很大程度地使加入者數量從大于250減少至小于40。將聚合物添加到清洗材料中也提高了 PRE。這可以通過將清洗材料#2與清洗材料#3、#4和#5比較而看出。這四個清洗材料都具有2%的脂肪酸和從250ppm至100ppm的不同量的聚合物。隨著聚合物的添加，帶有2%脂肪酸的清洗材料的PRE從70%大幅提高至約96% -98%。即使添加少量的聚合物，例如250ppm，將足以提高PRE和減少加入者數量。
[0064]脂肪酸的作用可能在確定濃度的聚合物的情況下是重要的。清洗材料#3和#9都具有100ppm濃度的聚合物，這兩個清洗材料的PRE相當接近，#3為96%且#9為94%。具有2 %脂肪酸的清洗材料的加入者數量略微高些，36個加入者比9個加入者。均具有500ppm的聚合物的清洗材料#4和#10的PRE顯示:添加2%的脂肪酸使PRE從81 %提高到98%。結果顯示:脂肪酸有助于提高PRE，并且在確定的聚合物濃度例如500ppm的情況下PRE的提聞更有意義。
[0065]表I中的實驗結果還顯示:隨著聚合物在清洗材料中的添加，當脂肪酸的在2%至4%之間時，PRE不隨著脂肪酸濃度的變化而變化。均具有500ppm的聚合物的清洗材料#4 (2%的脂肪酸)和清洗材料#6 (3%的脂肪酸)的PRE均為約98%。此外，清洗材料#2、#3、#4、#5、#6、#7和#8的PRE全都在約96%至約98%之間。表I中的數據顯示:脂肪酸為2% -4%并且聚合物濃度在20ppm至100ppm之間時，能夠以帶有約96%至約98%之間的高PRE并且帶有約27至約36之間的少加入者的方式清洗基板。
[0066]表I中的結果顯示:將聚合物添加到清洗材料中大大減少了加入者并且還提高了PRE0聚合鏈和聚合網幫助捕捉并俘獲基板表面上和清洗液體中的微粒，并且防止它們沉積或再沉積在基板表面上。表I中的結果還顯示:固體成分在清洗基板表面上的污染物中起作用。
[0067]圖2A示出根據本發明的實施方式，用于清洗基板250的設備200。所述設備200包括清洗材料分配頭204a，所述清洗材料分配頭用于將清洗材料分配到基板205的表面215上。將清洗材料分配頭204a聯接到清洗材料儲存器231。在一種實施方式中，通過臂(未示出)將清洗材料分配頭204a臨近(臨近頭)基板205的表面215保持住。使用臨近頭來清洗基板的示例性設備的細節可以在申請號為12/165，577、于2008年6月30日提交的、題為“Single Substrate Processing Head for Particle Removal Using Low ViscosityFluicK用低粘度流體來去除微粒的單基板處理頭)”的并且通過援引而全部并入此處的美國專利申請中找到。
[0068]所述設備還包括用于沖洗和干燥基板205的表面215的上部沖洗干燥頭204b_l。將上部沖洗干燥頭204b-l聯接到沖洗液體儲存器232，所述沖洗液體儲存器提供用于沖洗基板表面215的沖洗液體，所述基板表面被由清洗材料分配頭204a分配的清洗材料202的薄膜所覆蓋。此外，將上部沖洗干燥頭204b-l聯接到廢料儲存器233和真空泵(vacuum) 234。廢料儲存器233包含帶有從基板表面215上去除的污染物的清洗材料和由上部沖洗干燥頭204b-l分配的沖洗液體的混合物。
[0069]在一種實施方式中，基板205沿方向201在清洗材料分配頭204a和上部沖洗干燥頭204b-l下移動。首先用清洗材料的薄膜來覆蓋基板205的表面215，然后通過上部沖洗干燥頭204b-l來沖洗和干燥基板205的表面215。基板205由基板保持架240保持住。可選地，可以使基板205保持穩定(不移動)，并且使清洗材料分配頭204a和上部沖洗干燥頭204b-l沿與方向210相反的方向210’移動。
[0070]在一種實施方式中，清洗材料分配頭204a和上部沖洗干燥頭204b_l屬于兩個獨立的系統。在第一系統中用清洗材料分配頭將清洗材料分配到基板205上，然后用沖洗干燥設備移動到第二系統上。所述沖洗干燥設備可以是一種設備，例如上部沖洗干燥頭204b-l，或者是其他類型的沖洗干燥設備。
[0071]在一種實施方式中，在基板205下方有兩個下部沖洗干燥頭204b_2和204b_3，用于清洗基板205的表面216。在一種實施方式中，將兩個下部沖洗干燥頭204b-2和204b_3聯接到沖洗液體儲存器232’和廢料儲存器233’以及真空(泵)234’，如圖2A所示。在另一實施方式中，將每個下部沖洗干燥頭204b-2和204b-3都聯接到單獨的沖洗液體儲存器和單獨的廢料儲存器以及單獨的真空泵。在又一種實施方式中，將沖洗液體儲存器232和232’合并成一個儲存器，并且將廢料儲存器233和233’合并成一個儲存器。在該實施方式中，也將真空泵234和234’合并成一個真空泵。
[0072]在一種實施方式中，沖洗干燥頭204b_2正好在清洗材料分配頭204a下方，而下部沖洗干燥頭204b-3正好在上部沖洗干燥頭204b-l下方。在另一實施方式中，下部沖洗干燥頭204b-2和204b-3的位置與清洗材料分配頭204a和上部沖洗干燥頭204b_l的位置無關。在一種實施方式中，通過臂(未示出)將上部沖洗干燥頭204b-l、下部沖洗干燥頭204b-2和204b-3臨近(臨近頭)基板205的相應的表面215和216被保持住。
[0073]圖2B示出根據本發明的實施方式，設備200的俯視圖。清洗材料分配頭204a平行于上部沖洗干燥頭204b-l。下部沖洗干燥頭204b-2和204b-3 (未示出)在基板205和清洗材料分配頭204a以及上部沖洗干燥頭204b-l下方。在一種實施方式中，下部沖洗干燥頭204b-2和204b-3都與上部沖洗干燥頭204b_l相似并且它們互相平行。
[0074]圖2C示出根據本發明的實施方式，圖2B的處理區域250。所述處理區域250說明的是從清洗材料分配頭204a和上部沖洗干燥頭204b-l以及下部沖洗干燥頭204b_2和204b-3到基板205上的流體應用的實施方式。在該實施方式中，上部沖洗干燥頭204b-l和下部沖洗干燥頭204b-2和204b-3沖洗和干燥基板205。上部沖洗干燥頭204b_l和下部沖洗干燥頭204b-2和204b-3具有分配端口 208和真空端口 206。在一種實施方式中，分配端口 208用于將沖洗液體，如去離子水，應用于基板205。真空穿過真空端口 206以去除通過分配端口 208應用的流體。穿過真空端口而去除的流體包括沖洗液體、清洗材料以及與清洗材料一起被去除的污染物。其他類型的清洗液體也可以穿過分配端口 208被應用于基板205。
[0075]圖2C還示出將清洗材料101的薄膜202施加于基板205的清洗材料分配頭204a。在一種實施方式中，清洗材料分配頭204a跨越基板205提供均勻的傳送流(flow delivery)。如上所述，在一種實施方式中，基板205沿方向210在上部給料器(applicator) 204a與下部給料器204b_2之間移動。根據本發明的實施方式，依賴于所傳送的清洗材料的類型和基板在清洗材料分配頭204a下面的速度，可以通過分配頭209以約20cc/min(立方厘米/分鐘)到500cc/min的速度將清洗材料供應至基板205。清洗材料分配頭204a在打開時分配清洗材料101的薄膜202。在一種實施方式中，清洗材料的流體表面張力防止:當穿過歧管(manifold)(未示出)的清洗材料流被關閉時，清洗材料從上部給料器204a上滴下或漏出。在沖洗干燥頭的下面存在著某一體積203的材料，所述某一體積的材料包含沖洗液體、清洗材料和從基板表面去除的污染物。
[0076]在一種實施方式中，圖2A-2C中的清洗材料分配頭204a通過清洗材料的分配作用，提供一個到清洗材料和基板表面的向下的力。通過氣壓或機械泵可以將清洗材料壓出清洗材料分配頭204a。在另一實施方式中，給料器204a通過向下的機械力向基板表面的清洗材料提供一個向下的力。在一種實施方式中，基板205在給料器204a下面沿方向210的移動，向清洗材料和基板表面提供垂直力(sheer force)。所述向下的垂直力輔助清洗材料將污染物從基板表面215上去除。
[0077]圖2D示出根據本發明的實施方式，與圖2A的處理區域250相似的處理區域250’的示意圖。在該實施方式中，存在上部清洗材料分配頭204a和下部清洗材料分配頭204a’。上部清洗材料分配頭204a已在上文在圖2A-2C中描述過。下部清洗材料分配頭204a’也將清洗材料101’的薄膜202’分配在基板205的下側上。下部清洗材料分配頭204a’還具有用于分配清洗材料101’的分配端口 209’。所分配的清洗材料101’在基板205的下側形成薄膜202’。在該實施方式中，下部清洗材料分配頭204a’以與前面討論過的上部清洗材料分配頭204a類似的方式將清洗材料101’的薄膜202’施加于基板205的下表面216。在一種實施方式中，清洗材料101和101’相同，而在另一種實施方式中，清洗材料101和101’不同。
[0078]有些清洗材料流向分配端口 209’的下部分配頭210的側壁，以形成薄膜203’。在分配端口 209’的下端部，存在用于收集如下清洗材料的收集器207，所述清洗材料流至下部分配頭209’的分配端口 209’周圍的側壁210。在一種實施方式中，收集器207在頂部附近具有寬開口，同時在底部附近具有窄通道。在一種實施方式中，如在圖2A中所示，如果清洗材料101與清洗材料101’相同，那么上部分配頭204a和下部分配頭204a’都被聯接到清洗材料儲存器231上。在另一種實施方式中，下部分配頭204a’被聯接至清洗材料101’的另一儲存器(未示出)，所述清洗材料101’可以與清洗材料101相同，或者與清洗材料101不同。由收集器207收集的溢出的清洗材料可以被供應至用于向分配端口 209’供應清洗材料101’的清洗材料儲存器或者被供應至不同的清洗材料儲存器(未示出)。
[0079]圖2D中的上部沖洗干燥頭204b_l和下部沖洗干燥頭204b_3與圖2A和圖2C中描述的給料器204b-l和204b-3相似。當基板205在上部給料器204b_l與下部給料器204b_3之間經過時，對其進行沖洗和干燥。通過端口 208將沖洗劑204施加于基板205。在一種實施方式中，沖洗劑204是去離子水。在另一實施方式中，沖洗劑204是去離子水和異丙醇的混合物。真空穿過端口 206，以將沖洗劑204與流體202和202’ 一起從基板205上去除。
[0080]可選地，清洗設備2A不具有沖洗干燥頭204b-l、204b_2和204b_3。在將清洗材料施加于基板205之后。可將基板移至用于沖洗和干燥的另一設備。圖2E示出沖洗干燥設備270的實施方式的示意圖。設備270具有容納基板支撐組件272的容器271。基板支撐組件272具有支撐基板205”的基板保持器273，所述基板保持器具有用于清洗材料101的層280。通過旋轉機構274來旋轉基板支撐組件272。所述設備270包括沖洗液體分配器320，所述沖洗液體分配器可以將沖洗液體276分配到基板表面，以清洗基板表面的清洗材料。在一種實施方式中，沖洗液體是去離子水(DIW)。在另一種實施方式中，分配器275將沖洗溶液，例如帶NH4OH的DIW，分配到基板表面上，以使清洗材料水解，從而能夠將清洗材料從基板表面上運走。然后，相同的分配器270或不同的分配器(未示出)可以分配DIW，以從基板表面去除清洗溶液。
[0081]圖3A示出根據本發明的實施方式，用包含固體成分和具有大分子量的聚合化合物的聚合物的清洗材料來清洗基板的工藝流程300。在一種實施方式中，基板是圖案化的基板，所述圖案化的基板帶有從基板表面凸出的特征。在另一實施方式中，基板是沒圖案化的空白的晶片。清洗材料中的化學品已在上面描述過。在操作301中，將待清洗的基板置于清洗設備中。在操作302中，將清洗材料分配到基板表面上。在上面提到的情況中，清洗材料含有固體成分以及具有大分子量的聚合物，兩者都被混合在清洗液體中。在操作303中，將沖洗液體分配到圖案化的基板的表面上，以沖洗掉清洗材料。所述沖洗液體已在上文描述過。在操作304中，將沖洗液體和清洗材料從基板的表面上去除。在一種實施方式中，在將沖洗液體應用于基板表面之后，通過真空方式將基板表面上的沖洗液體、清洗材料和污染物從圖案化的基板的表面上去除。圖案化的基板上的有待去除的污染物基本上可以是任何類型的、與半導體晶片制造工藝有關的表面污染物，所述污染物包括但不限于微粒污染物、痕量金屬污染物、有機污染物、光刻膠碎片、源自晶片處理設備的污染物和晶片背側微粒污染物。工藝流程300中描述的基板清洗方法還包括:向固體成分施加力，以便使固體成分與存在于基板上的污染物接近，從而在固體成分與污染物之間建立一種相互作用。在一種實施方式中，在將清洗材料分配到基板表面上時，向固體成分施加力。在另一實施方式中，在將清洗材料分配到基板表面上并且還將沖洗液體施加于基板表面上時，向固體成分施加力。在該實施方式中，在沖洗期間向基板表面施加力還有助于使固體成分接近污染物，以在固體成分與污染物之間建立相互作用。
[0082]此外，在一種實施方式中，工藝流程300可以包括用于控制清洗材料的溫度以增強固體成分與污染物之間的相互作用的的操作。更具體地，清洗材料的溫度可被控制用來對固體成分的屬性進行控制。例如，在較高的溫度下，固體成分可能更具可塑性，從而所述固體成分在被壓向污染物時更好地順應(conform)。于是，一旦所述固體成分受壓并且順應了污染物，就降低溫度，以使固體成分具有較少的可塑性，以便更好地保持其相對于污染物的順應形狀(conformal shape)，因此有效地將固體成分和污染物鎖在一起。此外，溫度也可用于控制溶解度，并且因此用于控制固體成分的濃度。例如，在較高溫度下，固體成分可能更容易溶解在清洗液體中。溫度也可用于控制和/或使固體成分能夠在基板上在原位從液體-液體懸浮液中形成。
[0083]在一種實施方式中，所述方法包括用于控制清洗材料在基板上的流速，以便控制或增強固體清洗材料和/或污染物離開基板的運動。本發明的用于將污染物從基板去除的方法能夠以很多不同的方式來實施，只要存在有將力施加到清洗材料的固體成分從而使固體成分與待去除的污染物相互作用的措施。
[0084]可選地，在基板沖洗的操作303之前，可以利用使用化學品的最后清洗來清洗帶有清洗材料(所述清洗材料包含被移去的污染物)的基板，所述化學品促進將所有清洗材料連同污染物從基板表面去除。例如，如果清洗材料含有羧酸固體，那么稀釋在DIW中的NH4OH可用于將羧酸從基板表面去除。NH4OH使羧酸水解(或通過去質子化使其離子化)并且能夠使水解的羧酸從基板表面被運走。可選地，表面活性劑，例如十二烷基硫酸銨，CH3(CH2)11OSO3NH4，可被添加到DIW中，用于將羧酸固體從基板表面去除。
[0085]用于沖洗操作303的沖洗液體可以是任何液體，例如DIW或其他液體，以將最后清洗(如果存在這種操作的話)中所使用的化學品或清洗材料(沒有最后清洗操作)從基板表面上去除。在沖洗操作中使用的液體應該在其蒸發之后不在基板表面留下化學殘余物。
[0086]圖3B示出根據本發明的實施方式，制備用于清洗圖案化的基板的清洗材料的工藝流程350。像上文描述的那樣，清洗材料含有固體成分和具有大分子量的聚合化合物的聚合物。在操作351中，通過將用于固體成分的化學品與清洗液體混合來制備第一混合物。在一種實施方式中，用于固體成分的化學品呈粉末形式，所述粉末形式物與清洗液體混合以制成第一混合物。在一種實施方式中，操作351還包括在混合過程中進行加熱和冷卻。在操作352中，通過將用于聚合物的化學品與清洗液體混合來制備第二混合物。在一種實施方式中，用于聚合物的化學品呈粉末形式，所述粉末形式物與清洗液體混合以制成第二混合物。在一種實施方式中，操作351還包括在混合過程中進行加熱和冷卻。在操作353中，將第一混合物和第二混合物混合在一起來制成清洗材料，所述清洗材料包含固體化合物、聚合物和清洗液體。在一種實施方式中，聚合物在清洗材料中形成網。在一種實施方式中，在開始操作351之前，就測量和制備操作351和352所需的化學品和清洗液體。
[0087]此外，在一種實施方式中，工藝流程350可以包括用于控制清洗材料的溫度的操作。溫度可用于控制溶解度，并且因此用于控制固體成分的濃度。例如，在較高溫度下，固體成分可能更容易溶解在清洗液體中。溫度也可用于控制固體成分和/或使固體成分能夠于基板上在原位從液體-液體懸浮液中形成。在一個單獨的實施方式中，所述工藝流程可以包括用于使溶解在粘性液體中的固體脫溶的操作。這種脫溶操作可以通過將固體溶解溶劑中然后添加與溶劑可溶混但不溶解固體的成分來實現。在一種實施方式中，在開始操作351之前，就測量和制備操作351和352所需的化學品和清洗液體。如上所述，清洗材料也可以通過將來自固體成分以及聚合物的化學品，與清洗液體混合而在單個操作中來制備。
[0088]盡管已經就幾個實施方式對本發明進行了描述，但要理解的是，本領域普通技術人員通過閱讀在前的說明書和研究圖紙將能夠實現對本發明的各種更改、添加、置換和等同。因此，意圖在于，本發明包括落入本發明真正實質和范圍內的所有這些更改、添加、置換和等同。在權利要求中，要素和/或步驟并不意味著任何特定的操作順序，除非在權利要求中明確地予以說明。
【權利要求】
1.一種清洗材料在將污染物從半導體基板表面去除中的用途，其中所述清洗材料包含: 清洗液體； 分散在所述清洗液體中的多個固體成分，其中，所述多個固體成分占所述清洗材料的2%并且與所述半導體基板表面上的至少一些污染物相互作用，以將所述污染物從所述基板表面上去除；以及 含量從250ppm到100ppm的聚合化合物的聚合物,其中，所述聚合物在所述清洗液體中變得可溶并且形成帶有所述清洗液體和所述多個固體成分的所述清洗材料，并且其中，具有長聚合物鏈的、溶解的所述聚合物捕捉并俘獲所述清洗液體中的固體成分和污染物。
2.根據權利要求1所述的用途，其中，當將力施加到覆蓋圖案化的所述基板的所述清洗材料上時，所述清洗材料在圖案化的所述基板的所述表面上的器件特征附近發生變形，將所述清洗材料施加到圖案化的所述基板的所述表面上以將所述污染物從所述表面去除而基本上不損壞所述表面上的所述器件特征。
3.根據權利要求1所述的用途，其中，所述固體成分由重量百分比在范圍約1%至約20%之間的羧酸構成。
4.根據權利要求1所述的用途，其中，所述多個固體成分是碳數大于4的脂肪酸。
5.根據權利要求4所述的用途，其中，所述脂肪酸選自:月桂酸、棕櫚酸、硬脂酸、油酸、亞油酸、亞麻酸、花生四烯酸、鱈油酸、芥酸、丁酸、己酸、辛酸、肉豆蘧酸、真珠酸、山酸、木焦油酸、肉豆蘧腦酸、棕櫚油酸、神經酸、杷荏酸、花生五烯酸、順蕪酸、祭魚酸及其混合物。
6.根據權利要求1所述的用途，其中，所述清洗液體選自:水、異丙醇(IPA)、二甲基亞砜(DMSO)、二甲基甲酰胺(DMF)或其組合。
7.根據權利要求1所述的用途，其中，所述聚合化合物選自如下親水聚合物:丙烯酸類聚合物、聚胺和氧化物、乙烯基類聚合物、纖維素衍生物、多糖以及蛋白質。
8.根據權利要求7所述的用途，其中，所述丙烯酸類聚合物是聚丙烯酰胺(PAM)、聚丙烯酸(PAA) ,PAM和PAA的共聚物、聚(N，N- 二甲基丙烯酰胺)(PDMAAm)、聚(N-異丙基丙烯酰胺)(PIPAAm)、聚甲基丙烯酸(PMAA)或聚甲基丙烯酰胺(PMAAm);所述聚胺和氧化物是聚乙烯亞胺(PEI)、聚環氧乙烷(PEO)或聚環氧丙烷(PPO);所述乙烯基類聚合物是聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯磺酸(PESA)、聚乙烯胺(PVAm)，聚乙烯吡咯烷酮(PVP)或聚4-乙烯基吡啶(P4VP);所述纖維素衍生物是甲基纖維素(MC)、乙基纖維素(EC)、羥乙基纖維素(HEC)、羧甲基纖維素(CMC)、殼聚糖、聚(環氯醇-Co-乙烯二胺)或聚(二甲基胺-Co-環氯醇-Co-乙烯二胺)；所述多糖是合歡樹、瓊脂和瓊脂糖、肝素、瓜爾豆膠或黃原膠；以及所述蛋白質是蛋白、膠原或面筋。
9.根據權利要求1所述的用途，其中，所述聚合化合物的聚合物作為絮凝劑。
10.根據權利要求1所述的用途，其中，所述聚合化合物的所述聚合物的分子量在約0.1兆克/摩爾至約100兆克/摩爾之間。
11.根據權利要求1所述的用途，其中，所述聚合物在所述清洗材料中的重量百分比在約0.001%至約10%之間。
12.根據權利要求1所述的用途，還包含: 用于在所述清洗液體中輔助分配或濕化所述聚合物和固體成分的表面活性劑。
13.根據權利要求12所述的用途，其中，所述表面活性劑是十二烷基硫酸銨(ADS)。
14.根據權利要求1所述的用途，其中，所述清洗材料為液體、溶膠或凝膠形式的流體。
15.根據權利要求1所述的用途，其中，針對在銅和金屬間電介質沉積之前的應用，所述清洗材料的PH值在約7至約12之間。
16.根據權利要求1所述的用途，其中，針對在銅和金屬間電介質沉積之后的應用，所述清洗材料的pH值在約I至約7之間。
17.根據權利要求1所述的用途，其中，所述聚合物捕捉并俘獲所述清洗材料中的雜質。
【文檔編號】C11D3/37GK104148322SQ201410365784
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2009年10月1日 優先權日:2008年11月7日
【發明者】朱極, 阿瓊·門迪拉塔, 大為·穆易 申請人:朗姆研究公司