DE60031852T2 - Verfahren und system zur reinigung eines wafers nach chemisch- mechanischem polieren oder plasmabehandlung - Google Patents

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Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • 1. Bereich der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft das Reinigen von Halbleiterwafern und insbesondere Techniken zum verlässlicheren Aufbringen einer Spülflüssigkeit auf die Oberfläche eines Halbleiterwafers nach einem Fertigungsvorgang.
  • 2. Beschreibung der verwandten Technik
  • Bei Verfahren zur Fertigung von Halbleiterchips ist es bekannt, dass ein Bedarf an der Reinigung der Waferobertläche besteht, wenn Fertigungsvorgänge durchgeführt wurden, die unerwünschte Rückstände oder organische Verschmutzungen auf der Oberfläche des Wafers hinterlassen. Beispiele für derartige Fertigungsvorgänge umfassen Plasmaätzen (z.B. Wolframrückätzen (WEB)) und chemisch-mechanisches Polieren (CMP).
  • Wenn unerwünschtes Rückstandsmaterial und organische Verschmutzungen auf der Oberfläche des für nachfolgende Fertigungsvorgänge vorgesehenen Wafers verbleiben, können sie zu fehlerhaften Reaktionen zwischen metallisierten Elementen führen. In einigen Fällen können derartige Defekte dazu führen, dass Bauteile auf dem Wafer nicht mehr funktionsfähig sind. Um unangemessene Kosten für das Wegwerfen von Wafern mit nicht funktionsfähigen Bauteilen zu vermeiden, ist es daher erforderlich, den Wafer nach der Durchführung von Fertigungsvorgängen, die unerwünschte Rückstände und Verschmutzungen auf der Oberfläche des Wafers hinterlassen, angemessen und effizient zu reinigen.
  • Die 1 zeigt eine schematische Ansicht eines Waferreinigungssystems 50 von oben. Das Reinigungssystem 50 umfasst typischerweise eine Ladestation 10, in die eine Anzahl von in einer Kassette 14 untergebrachten Wafern eingelegt werden kann, um durch das System gereinigt zu werden. Wenn die Wafer in die Ladestation 10 eingelegt wurden, kann ein Wafer 12 der Kassette 14 entnommen werden und in ein erstes Bürstengehäuse 16a transportiert werden, in dem der Wafer 12 mit ausgewählten Chemikalien und Wasser (z.B. deionisiertem (DI) Wasser) geschruppt wird. Der Wafer 12 wird dann zu einem zweiten Bürstengehäuse 16b transportiert. Nachdem der Wafer in den Bürstengehäusen 16 geschruppt worden ist, wird der Wafer in eine Schleuder-, Spül- und Trocken-Station (SRD-Station) 20 transportiert, in der die Oberfläche des Wafers mit deionisiertem Wasser besprüht wird, während der Wafer mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 100 bis 400 Umdrehungen pro Minute geschleudert und dann trockengeschleudert wird. Nachdem der Wafer die SRD-Station 20 durchlaufen hat, wird der Wafer zu einer Entladestation 22 transportiert.
  • Wenn der Wafer 12 beispielsweise in das Reinigungssystem 50 eingebracht wird, wird der Wafer 12 in die Kassette 14 eingesetzt und kann mit Wasser besprüht werden, während er sich in der Kassette befindet, um seine Oberfläche zu benetzen. Als Alternative kann der Wafer mit Wasser besprüht werden, wenn der Wafer 12 in das erste Bürstengehäuse 16a oder das zweite Bürstengehäuse 16b hinein gelangt. Bei derartigen Wassersprühvorgängen gibt es unglücklicherweise die Tendenz, dass das Aufbringen des Wassers ungleichmäßig in der Weise erfolgt, dass einige Bereiche des Wafers von dem aufgesprühten Wasser früher erreicht werden als andere Bereiche. Es ist wahrscheinlich, dass die Bereiche des Wafers, die zuerst besprüht wurden, unerwünschte Reaktionen mit den Chemikalien eingehen, die sich auf dem Wafer 12 nach dem WEB-Vorgang befinden. Obwohl der Sprühvorgang die gesamte Oberfläche des Wafers 12 durchtränkt hat, führen die ersten Tropfen, die auf die Oberfläche des Wafers aufgebracht wurden, zwangsläufig dazu, dass der Wafer Bereiche mit fleckiger Oberfläche und Bereiche mit nichtfleckiger Oberfläche aufweist. Zusätzlich zu den Flecken kann die Technik des Wasseraufsprühens ferner zu mikrofeinen Kratzern auf der Oberfläche des Wafers führen.
  • Unerwünschte Flecken oder Mikrokratzer auf der Waferoberfläche können unter anderem zu unangemessenen Reaktionen zwischen metallisierten Elementen führen. Diese Reaktionen können die Funktionsfähigkeit der Bauteile auf dem Wafer zerstören. Ein Wafer mit Flecken oder Mikrokratzern muss normalerweise weggeworfen werden, was schließlich zu erheblichen zusätzlichen Kosten für den gesamten Herstellungsprozess führt. Unglücklicherweise können die Flecken oder Mikrokratzer auf den Oberflächen im Allgemeinen durch nachfolgende Reinigungs- oder Bearbeitungsvorgänge nicht entfernt werden.
  • Um die Ausbildung von unerwünschten Flecken oder Mikrokratzern oder das Einschleppen von unerwünschten Chemikalien auf die Waferoberfläche zu vermeiden, verwenden einige Hersteller einen zusätzlichen Arbeitsschritt, in dem der Wafer in einer SRD-Station bearbeitet wird, bevor er zu dem Schruppvorgang in dem ersten Bürstengehäuse 16a geschickt wird. Diese SRD-Station muss jedoch eine anwendungsspezifische Einheit sein, wodurch dem Aufbau eines Reinigungssystems 50 zwangsläufig beträchtliche Kosten hinzugefügt werden. Hierdurch werden nicht nur der Station erhebliche Kosten hinzugefügt, normale SRD-Stationen sind auch nicht dafür ausgelegt, eine Vorreinigung der Waferoberfläche vorzunehmen. Der Grund dafür, dass normale SRD-Stationen nicht gut geeignet sind, besteht darin, dass eine SRD-Station einen unkontrollierten Strahl aus Wasser oder Chemikalien auf die Waferoberfläche aufsprüht, während der Wafer mit hoher Geschwindigkeit gedreht wird. Somit führt der Einsatz dieser zusätzlichen anwendungsspezifischen SRD-Station in den meisten Fällen immer noch zu Mikrokratzern und Flecken. Angesichts der obigen Ausführungen besteht ein Bedarf an einem Reinigungsverfahren, das die Probleme des Stands der Technik vermeidet, indem es Waferspültechniken einsetzt, die die Bildung von unerwünschten Flecken und Mikrokratzern effektiv verhindern.
  • Weitere Beispiele für Anordnungen nach dem Stand der Technik sind aus den folgenden Veröffentlichungen ersichtlich: US-Patent Nr. US-A-4027686 (Shortes u.a.); US-Patent Nr. US-A-5311893 (Nichi); Internationale Patent Anmeldung, Veröffentlichungs-Nr. WO 9808418 (Ontrak Systems, Inc.) und "Patent Abstracts of Japan", Vol. 1997, Nr. 10, 31. Oktober 1997 und JP 09171986 A (Dainippon Screen Manufacturing Co. Ltd; Fujitsu Ltd.) und US 5975098 A (Yoshitani u.a.).
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Allgemein gesprochen erfüllt die vorliegende Erfindung diesen Bedarf, indem sie ein Verfahren und ein System für das verlässlichere Aufbringen einer Flüssigkeit auf die Oberfläche eines Halbleiterwafers gemäß der Patentansprüche 1 und 9 bereitstellt, wie in den beigefügten Patentansprüchen beschrieben ist. Es sollte bemerkt werden, dass die vorliegende Erfindung auf zahlreiche Arten Anwendung finden kann, einschließlich als Prozess, als Vorrichtung, als System, als Gerät oder als Verfahren. Mehrere erfinderische Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend beschrieben.
  • Bei einer Ausführungsform wird ein System zur Reinigung einer Oberfläche eines Wafers nach einem Fertigungsvorgang bereitgestellt. Das System umfasst ein Bürstengehäuse, das einen Fluidverteiler und mindestens eine Düse aufweist. Die Düse ist über eine flexible Leitung mit dem Fluidverteiler verbunden. Die Düse ist so ausgebildet, dass sie eine Flüssigkeit mit einem Auftragswinkel und mit einem Fächerwinkel auf die Oberfläche des Wafers sprüht. Der Auftragswinkel wird zwischen der Ebene der Oberfläche des Wafers und der Sprühebene der Flüssigkeit gebildet. Der Fächerwinkel und der Auftragswinkel sind so eingestellt, dass die versprühte Flüssigkeit die Oberfläche des Wafers bedeckt, ohne dass es zu Spritzern kommt.
  • Bei einer anderen Ausführungsform wird ein Verfahren zur Reinigung einer Oberfläche eines Wafers nach einem Fertigungsvorgang bereitgestellt. Das Verfahren umfasst das Überführen des Wafers in eine Reinigungsstation und das fächerförmige Versprühen einer Flüssigkeit auf die Oberfläche des Wafers, wenn der Wafer in die Reinigungsstation überführt wird. Der Flüssigkeitsfächer wird mit einem Auftragswinkel aufgesprüht. Der Auftragswinkel wird zwischen der Ebene der Oberfläche des Wafers und der Sprühebene der Flüssigkeit gebildet. Der Flüssigkeitsfächer, der auf die Oberfläche des Wafers gesprüht wird, wird auf einen Fächerwinkel eingestellt. Der Fächerwinkel und der Auftragswinkels werden so eingestellt, dass die versprühte Flüssigkeit der Oberfläche des Wafers bedeckt, ohne dass es zu Spritzern kommt.
  • Bei noch einer anderen Ausführungsform wird eine Wafersprüheinrichtung bereitgestellt. Die Wafersprüheinrichtung umfasst einen Verteiler zur Zufuhr eines Flüssigkeitsstroms, eine mit dem Verteiler verbundene flexible Leitung und eine Düse. Die Düse ist am entfernt liegenden Ende der flexiblen Leitung angeschlossen. Die flexible Leitung ist so ausgebildet, dass sie den Flüssigkeitsstrom von dem Verteiler zur Düse befördert. Die Düse ist so ausgebildet, dass sie einen Fächer des Flüssigkeitsstroms auf die Oberfläche des Wafers sprüht. Der Fächer des Flüssigkeitsstroms wird mit einem Auftragswinkel auf die Oberfläche des Wafers gesprüht, der zwischen der Ebene des Flüssigkeitsstromfächers und der Oberfläche des Wafers, der den Flüssigkeitsstrom von der Düse erhalten soll, gebildet wird. Die Düse wird über der Oberfläche des Wafers auf einer Düsenhöhe platziert. Die Düsenhöhe und der Auftragswinkel sind mittels der flexiblen Leitung verstellbar.
  • Die vorliegende Erfindung stellt in vorteilhafter Weise Verfahren und Systeme zum Aufbringen von Flüssigkeit auf die Oberfläche eines Wafers bereit, die eine spritzerfreie und symmetrische Auftragstechnik verwenden. Nachdem ein Wafer einem Fertigungsvorgang unterzogen wurde, führt die aufgebrachte Flüssigkeit daher nicht zu unerwünschten Reaktionen mit restlichen Chemikalien auf der Waferoberfläche. Zusätzlich zur weitgehenden Vermeidung von Flecken reduzieren die Techniken der vorliegenden Erfindung die Anzahl von Mikrokratzern, die während der Reinigungsvorgänge auf der Waferoberfläche erzeugt werden können, beträchtlich. Die Verfahren der vorliegenden Erfindung sind insbesondere vorteilhaft beim Postplasmaätzen und bei Post-CMP- Reinigungsvorgängen, wobei die Wafer unter Verwendung des Sprühgeräts besprüht werden, bevor das normale Reinigen in einem Bürstengehäuse beginnt.
  • Zusätzlich zum Schutz vor Fleckenbildung und Mikrokratzern ist die Sprühtechnik der vorliegenden Erfindung ebenfalls zum Umwandeln einer hydrophoben Oberfläche eines Wafers in eine hydrophile Oberfläche geeignet, falls dies erwünscht ist. Ferner werden durch die Sprühtechnik zusätzliche anwendungsspezifische vorgeschriebene Schleuder-, Spül- und Trockenschritte (SRD) vor dem Reinigen mit einer Bürste in einem Bürstengehäuse beseitigt. Andere Vorteile umfassen verbesserte Durchsatzraten bei kompletten Post-CMP- und Post-WEB-Reinigungsvorgängen. Schließlich werden durch die hier offenbarten Verfahren und Systeme unangemessene Kosten beim gesamten Herstellungsvorgang erheblich reduziert, da die Anzahl der beschädigten Wafer, die weggeworfen werden müssen, beträchtlich reduziert wird.
  • Andere Aspekte und Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden genauen Beschreibung im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen hervor, die in beispielhafter Weise die Prinzipien der Erfindung erläutert.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Die vorliegende Erfindung wird durch die folgende genaue Beschreibung im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen problemlos verstanden werden. Um diese Beschreibung zu vereinfachen, sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Waferreinigungssystems in der Draufsicht.
  • 2A zeigt ein System zum Reinigen eines Wafers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Verwendung einer Sprüheinrichtung, wobei der Wafer noch nicht unter der Sprüheinrichtung durchgeführt wurde.
  • 2B zeigt das Reinigungssystem der 2A gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei der Wafer gerade unter der Sprüheinrichtung durchgeführt wird.
  • 2C zeigt das Reinigungssystem der 2A gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei der Wafer gerade unter der Sprüheinrichtung durchgeführt wird und damit begonnen wird, ihn über die Reinigungsbürste zu führen.
  • 2D zeigt das Reinigungssystem der 2A gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei der Wafer unter der Sprüheinrichtung durchgeführt wurde und auf der Oberseite der Reinigungsbürste platziert ist, wobei er an die Waferrollen anstößt.
  • 3 zeigt eine dreidimensionale Ansicht des Reinigungssystems der 2 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei der Wafer gerade unter der Sprüheinrichtung durchgeführt wird und damit begonnen wird, ihn über die Reinigungsbürste zu führen.
  • 4 zeigt die Sprüheinrichtung der 2 und 3 in näheren Einzelheiten.
  • 5 zeigt ein Ablaufdiagramm für ein Waferreinigungsverfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Genaue Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
  • Es wird eine Erfindung für Verfahren und Systeme zum zuverlässigen Reinigen einer Oberfläche eines Halbleiterwafers nach chemisch-mechanischem Polieren (CMP) oder Plasmabearbeitung offenbart. In der folgenden Beschreibung werden viele spezifische Einzelheiten erläutert, um für ein umfassendes Verständnis der vorliegenden Erfindung zu sorgen. Es ist für einen Fachmann jedoch selbstverständlich, dass die vorliegende Erfindung ohne einige oder alle dieser besonderen Einzelheiten ausgeführt werden kann. In anderen Fällen sind gut bekannte Verfahrensschritte nicht im Einzelnen beschrieben worden, um die vorliegende Erfindung nicht unnötig zu verschleiern.
  • Die 2A zeigt ein System zum Reinigen eines Wafers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Verwendung einer Sprüheinrichtung 205, wobei ein Wafer noch nicht unter der Sprüheinrichtung 205 durchgeführt wurde. Bevor der Wafer in das Bürstengehäuse 200 transportiert wird, kann der Wafer einer Anzahl von unterschiedlichen Fertigungsvorgängen unterzogen werden, wie beispielsweise einem chemisch-mechanischen Polieren (CMP) oder einem Plasmaätzen (z.B. Wolframrückätzen). Es ist wichtig, die Oberfläche des Wafers angemessen vorzubereiten, bevor der Wafer die Waferrollen 210 erreicht und mit einer Reinigungsbürste 206 geschruppt wird. Unerwünschte Materialien oder organische Verschmutzungen, die durch die zuvor genannten Fertigungsvorgänge auf der Oberfläche des Wafers zurückgeblieben sein können, können zu Beschädigungen des Wafers führen, wenn der Wafer weiteren Reinigungsvorgängen unterzogen wird.
  • Zusätzlich zu dem Entfernen von unerwünschten Rückständen oder organischen Verschmutzungen kann es erwünscht sein, die Waferoberfläche 202a von einer hydrophoben in eine hydrophilen Oberfläche umzuwandeln. Das Umwandeln der Oberflächencharakteristik des Wafers, so dass sie hydrophil wird, erlaubt unter anderem die anschließende Anwendung von Wasser, ohne dass es zu Rändern und permanenten Flecken auf der Waferoberfläche 202a kommt. Die nachfolgende Erörterung der 2 stellt Techniken bereit, mit denen die Oberfläche des Wafers nach den Fertigungsvorgängen und vor der Durchführung von weiteren Waferreinigungsvorgängen effizient vorbereitet werden kann.
  • Der Wafer 202 beginnt in das Bürstengehäuse 200 einzutreten und bewegt sich in einer Beförderungsrichtung 207 in Richtung auf die Reinigungsbürste 206. In der Nähe des Eingangs in das Bürstengehäuse 200 ist die Sprüheinrichtung 205 über dem Wafer 202 platziert. Im Allgemeinen ist die Sprüheinrichtung 205 vorgesehen, um einen Flüssigkeitssprühstrahl 212 auf die Waferoberfläche 202a aufzubringen. Die Sprüheinrichtung 205 umfasst einen Fluidverteiler 204 und Sprühdüsen 208, die im Bodenbereich des Fluidverteilers 204 angeordnet sind. Eine genauere Erläuterung der mechanischen Konstruktion der Sprüheinrichtung 205 erfolgt nachstehend unter Bezugnahme auf die 4.
  • Wenn der Wafer 202 in der Beförderungsrichtung 207 unter der Sprüheinrichtung 205 hindurchläuft, sprühen die Sprühdüsen eine Flüssigkeit 212 auf die Waferoberfläche 202a. Die Beförderungsgeschwindigkeit des Wafers beträgt vorzugsweise ungefähr 5 mm/Sekunde bis ungefähr 10 mm/Sekunde. Die Düsen 208 sind so platziert, dass sie die Flüssigkeit 212 mit einem Fächerwinkel θ, der einen anfänglichen Referenzwinkel θa hat, versprühen. Der anfängliche Referenzwinkel θa ist vorzugsweise so ausgerichtet, dass er sich parallel zum Fluidverteiler 204 erstreckt. Der Fächerwinkel θ beträgt vorzugsweise ungefähr 10 Grad bis ungefähr 120 Grad und im bevorzugtesten Fall ungefähr 60 Grad.
  • Die Düsen 208 sind vorzugsweise so ausgerichtet, dass die Flüssigkeit 212 aus den Düsen 208 austritt und die Waferoberfläche 202a in einer turbulenzfreien und symmetrischen Weise tränkt. "Turbulenzfrei" bedeutet, dass die Flüssigkeit 212 auf die Waferoberfläche 202a ruhig und im Wesentlichen ohne zu spritzen aufgesprüht wird. Das im Wesentlichen spritzerfreie Aufbringen wird erreicht, indem sichergestellt wird, dass die Durchflussrate des aus den Düsen austretenden Sprühstrahls nicht zu hoch ist. Vorzugsweise sollte die kombinierte Durchflussrate für beide Düsen 208 so gesteuert werden, dass sie nicht mehr als 775 ml/Minute ± 20 ml/Minute beträgt. "Symmetrisch" bedeutet, dass die anfänglichen Referenzwinkel θa für die Düsen 208 im Wesentlichen gleich sind und die Fächerwinkel θ für die Düsen gleich sind. Die 2A zeigt eine bevorzugte Ausführungsform, bei der der Fluidverteiler 204 zwei Düsen 208 umfasst. Bei alternativen Ausführungsformen können jedoch mehr oder weniger Düsen 208 auf dem Fluidverteiler 204 angeordnet werden, vorzugsweise so viele, dass ein Platzieren der Düsen 208 zum Versprühen der Flüssigkeit 212 auf die Waferoberfläche 202a in einer symmetrischen und spritzerfreien Weise noch möglich ist.
  • Die Auswahl der chemischen Zusammensetzung der Flüssigkeit 212 ist von einer Anzahl von Faktoren abhängig, einschließlich der vorangegangenen Herstellungsvorgänge, der unerwünschten Materialien auf der Waferoberfläche 202a und des erwünschten Effekts der aufgesprühten Flüssigkeit 212. Wenn beispielsweise ein CMP-Vorgang auf der Waferoberfläche durchgeführt wurde, kann eine geeignete chemische Zusammensetzung der Flüssigkeit deionisiertes Wasser sein. Deionisiertes Wasser ist insbesondere geeignet, um gewisses unerwünschtes Rückstandsmaterial von der Waferoberfläche 202a nach einem CMP-Vorgang oder einem Wolframrückätzvorgang (WEB) zu entfernen.
  • Bei anderen Anwendungen kann die Flüssigkeit 212 "Standard Clean 1" (SC-1) sein, die NH4OH, H2O2 und deionisiertes (DI) Wasser umfasst, wobei das Volumenverhältnis von NH4OH : H2O2 : DI-Wasser ungefähr 1 : 4 : 20 beträgt. SC-1 ist nützlich, um die Waferoberfläche 202a von einer hydrophoben in eine hydrophile Oberfläche umzuwandeln oder um organische Verschmutzungen zu entfernen. SC-1 wird hauptsächlich verwendet, um Siliziumoberflächen zu reinigen. Noch eine andere Flüssigkeit zum Entfernen von Rückständen, Herabsetzen der Oberflächenspannung, Erhöhen der Benetzbarkeit und Reinigen der Waferoberfläche besteht aus einem oberflächenaktiven Stoff (Tensid). Oberflächenaktive Stoffe werden vorzugsweise verwendet, um Siliziumoberflächen nach einem CMP-Vorgang zu reinigen. Noch eine andere Flüssigkeit ist eine "Perania"-Lösung, die aus H2SO4, H2O2 und DI-Wasser besteht. Eine "Perania"-Lösung wird vorzugsweise verwendet, um organische Verschmutzungen zu entfernen und eine Siliziumoberfläche zu reinigen.
  • Die 2B zeigt das Reinigungssystem der 2A gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei der Wafer 202 gerade unter der Sprüheinrichtung 202 durchgeführt wird. Der Wafer 202 wird in der Beförderungsrichtung 207 durch das Bürstengehäuse 200 bewegt. Der Wafer 202 wird mit der Flüssigkeit 212 besprüht, wenn der Wafer damit beginnt, sich unter der Sprüheinrichtung 205 hindurch zu bewegen. Es sollte beachtet werden, dass der aktuelle Abstand der Düsen 208 und der Fächerwinkel θ verändert werden können. Veränderungen sind manchmal erforderlich, um die Waferoberfläche vollständig zu bedecken, insbesondere, wenn Wafer unterschiedlicher Größe verwendet werden, wie beispielsweise 6-Zoll-Wafer, 8-Zoll-Wafer usw.
  • Die 2C zeigt das Reinigungssystem der 2A gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei der Wafer 202 gerade unter der Sprüheinrichtung 205 durchgeführt wird und damit beginnt, über die Reinigungsbürste 206 geführt zu werden. Der Wafer 202 wird in der Beförderungsrichtung 207 durch das Bürstengehäuse 200 bewegt. Der Wafer 202 wird noch mit der Flüssigkeit 212 besprüht, wenn er bereits im Wesentlichen unter der Sprüheinrichtung 205 hindurchgeführt wurde.
  • Die 2D zeigt das Reinigungssystem der 2A gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei der Wafer 202 unter der Sprüheinrichtung 205 durchgeführt wurde und auf der Oberseite der Reinigungsbürste 206 platziert ist, wobei er an die Waferrollen 210 anstößt. An diesem Punkt ist der Vorgang des Aufsprühens der Flüssigkeit durch die Sprüheinrichtung 205 im Wesentlichen beendet. Durch die Verwendung der Technik der 2 für das Aufbringen des Fluids ist der Wafer in angemessener Weise für das Schruppen durch die Reinigungsbürste 206 vorbereitet, während der Wafer 202 durch die Waferrollen 210 gedreht wird.
  • Es sollte beachtet werden, dass die obige Erörterung der 2 die Offenbarung eines Bürstengehäuses 200 mit einer Reinigungsbürste 206 zum Schruppen der Unterseite des Wafers 202 betrifft. Andere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können mehr Reinigungsbürsten 206 umfassen, beispielsweise eine zum Schruppen der Oberseite und eine zum Schruppen der Unterseite des Wafers 202. Zur Vereinfachung der Illustration ist die obere Bürste hier nicht dargestellt worden.
  • Hinsichtlich der Merkmale der Reinigungsbürste 206 umfasst das Bürstengehäuse 200 vorzugsweise einen Satz PVA-Bürsten, die sehr weich und porös sind. Die Bürsten sind daher in der Lage, den Wafer zu schruppen, ohne die empfindliche Waferoberfläche zu beschädigen. Da die Bürsten porös sind, können sie auch als Leitung für Fluide dienen, die während des Reinigens auf die Waferoberfläche aufgebracht werden sollen. Diese Reinigungsvorgänge umfassen typischerweise Chemikalien und deionisiertes (DI) Wasser.
  • Die 3 zeigt eine dreidimensionale Ansicht des Reinigungssystems der 2 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei der Wafer 202 gerade unter der Sprüheinrichtung 205 durchgeführt wird und damit beginnt, über die Reinigungsbürste 206 geführt zu werden. Man beachte, dass die Position und die Beförderungsrichtung 207 des Wafers 202 die gleichen sind, die oben unter Bezugnahme auf die 2C erläutert wurden. Hier zeigt die 3 einen unterschiedlichen Blickwinkel, um die mechanischen Merkmale der Sprüheinrichtung 205, die den Fluidverteiler 204, die flexiblen Leitungen 304 und Düsen 208 umfasst, weiter zu erläutern.
  • Zwei flexible Leitungen 304 erstrecken sich vom Bodenbereich des Fluidverteilers 204 im Wesentlichen vertikal nach unten. Das entfernt liegende Ende jeder flexiblen Leitung 304 ist mit einer Düse 208 verbunden. Die Flüssigkeit 212 wird dem Fluidverteiler 204 zugeführt und strömt durch die flexiblen Leitungen 304 zu den Düsen 208. Wie oben unter Bezugnahme auf die 2 erörtert wurde, sprühen die Düsen 208 die Flüssigkeit auf die Waferoberfläche 202a, wenn der Wafer unter dem Fluidverteiler 204 hindurchgeführt wird.
  • Die 4 zeigt die Sprüheinrichtung 205 der 2 und 3 in näheren Einzelheiten. Die Sprüheinrichtung 205 umfasst mindestens einen Fluidverteiler 204, eine Düse 208 und eine flexible Leitung 304. Die flexible Leitung 304 umfasst Glieder 304a, die der flexiblen Leitung Biegsamkeit verleihen. Eine derartige Biegsamkeit ermöglicht kontrollierte Einstellungen beim Platzieren der Düse 208 relativ zu der Waferoberfläche 202a. Wenn eine Einstellung an der flexiblen Leitung 304 vorgenommen wurde, wird sie von den Gliedern 304a in der eingestellten Position gehalten, bis bei einem späteren Gebrauch eine erneute Einstellung vorgenommen wird.
  • Die Position der Düse wird durch mindestens zwei Parameter bestimmt, nämlich die Düsenhöhe 402 und den Auftragswinkel Φ. Die Düsenhöhe 402 ist der Abstand zwischen der Waferoberfläche und der Stelle, an der die Flüssigkeit 212 aus der Düse 208 austritt. Der Auftragswinkel Φ wird zwischen der Waferoberfläche und einem von der Düse 208 versprühten Fächer der Flüssigkeit 212 gebildet. Die Düsenhöhe 402 kann eingestellt werden, indem Glieder 304a aus der flexiblen Leitung 304 entfernt oder ihr hinzugefügt werden. Die Düsenhöhe 402 kann ebenfalls eingestellt werden, indem die flexible Leitung 304 in eine gewünschte Biegestellung gebogen wird. Der Auftragswinkel Φ kann eingestellt werden, indem die flexible Leitung 304 in eine gewünschte Biegestellung gebogen wird.
  • Die Düsenhöhe 402 beträgt vorzugsweise ungefähr 5 mm bis ungefähr 40 mm und im bevorzugtesten Fall ungefähr 20 mm. Der Auftragswinkel Φ hat vorzugsweise einen Wert von ungefähr 2 Grad bis ungefähr 80 Grad und im bevorzugtesten Fall ungefähr 5 Grad. Ohne Rücksicht auf die gewählte Position der Düse wird die Düse jedoch so platziert, dass ein Fächer der Flüssigkeit 212 spritzerfrei und symmetrisch auf die Waferoberfläche 202a gesprüht werden kann.
  • Die 5 zeigt ein Ablaufdiagramm für ein Waferreinigungsverfahren 500 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren beginnt bei Schritt 502, bei dem der Wafer 202 in ein Bürstengehäuse überführt wird. Das Verfahren geht dann zu Schritt 504 über, bei dem die Waferoberfläche 202a spritzerfrei und symmetrisch mit Flüssigkeit besprüht wird, während der Wafer in das Bürstengehäuse in Richtung auf die Reinigungsbürste und die Waferrollen transportiert wird. Eine bevorzugte Ausführungsform zum Aufbringen der Flüssigkeit auf die Waferoberfläche wurde in näheren Einzelheiten unter Bezugnahme auf die 2 bis 4 beschrieben.
  • Danach geht das Verfahren zu Schritt 506 über, bei dem weitere Reinigungsvorgänge auf dem Wafer 202 durchgeführt werden. Die weiteren Reinigungsvorgänge können beispielsweise das Schruppen der Waferoberfläche mit Reinigungsbürsten umfassen. Das Verfahren geht dann zu einem Entscheidungsschritt 508 über, in dem bestimmt wird, ob ein nachfolgender Wafer gereinigt werden soll. Wenn es keinen nachfolgenden Wafer gibt, ist das Verfahren abgeschlossen. Wenn andererseits ein nachfolgender Wafer gereinigt werden soll, geht das Verfahren zu Schritt 502 über, bei dem der nächste Wafer in das Bürstengehäuse überführt wird. Der oben genannte Zyklus wiederholt sich, bis es keinen nachfolgenden Wafer im Entscheidungsschritt 508 mehr gibt.
  • Es ist wichtig festzustellen, dass, wenn der Wafer erst einmal unter Verwendung der Sprühtechnik der Sprüheinrichtung besprüht wurde, jeder spätere Kontakt mit Wasser oder Chemikalien nicht mehr zu unerwünschter Fleckenbildung oder Beschädigungen führt, die oben unter Bezugnahme auf den Stand der Technik erläutert wurden.
  • Obwohl diese Erfindung anhand von einigen bevorzugten Ausführungsformen beschrieben wurde, sollte zur Kenntnis genommen werden, das ein Fachmann sich beim Lesen der vorhergehenden Beschreibung und beim Studium der Zeichnungen verschiedene Änderungen, Zusätze, Austauschmöglichkeiten und Entsprechungen vorstellen kann. Es ist daher beabsichtigt, dass die vorliegende Erfindung alle Änderungen, Zusätze, Austauschmöglichkeiten und Entsprechungen umfasst, solange sie in den Umfang der beigefügten Ansprüche fallen.

Claims (13)

  1. System zur Reinigung einer Oberfläche eines Wafers nach einem Fertigungsvorgang, bestehend aus: einem Bürstengehäuse (200), wobei das Bürstengehäuse umfasst: einen innerhalb des Bürstengehäuses über einem Waferweg angeordneten Fluidverteiler (204); eine mit dem Fluidverteiler über eine flexible Leitung (304) verbundene Düse (208); gekennzeichnet durch: mindestens eine Reinigungsbürste (206), wobei die Düse so ausgebildet ist, dass sie eine Flüssigkeit mit einem Auftragswinkel (Φ) von 2 Grad bis 80 Grad auf die Oberfläche des Wafers (202) aufsprüht, wobei der Auftragswinkel zwischen der Ebene der Oberfläche des Wafers und der Sprühebene der Flüssigkeit gebildet wird, und wobei die Düse (208) so ausgebildet ist, dass sie die Flüssigkeit mit einem Fächerwinkel (θ) von 10 Grad bis 120 Grad auf die Oberfläche des Wafers (202) sprüht, wobei der Fächerwinkel (θ) und der Auftragswinkel (Φ) so eingestellt sind, dass die versprühte Flüssigkeit die Oberfläche des Wafers bedeckt, ohne dass es zu Spritzern kommt.
  2. System zur Reinigung einer Oberfläche eines Wafers nach einem Fertigungsvorgang nach Anspruch 1, bei dem die Düse (208) über der Oberfläche des Wafers auf einer Düsenhöhe (402) platziert ist, wobei die Düsenhöhe mittels der flexiblen Leitung verstellbar ist.
  3. System zur Reinigung einer Oberfläche eines Wafers nach einem Fertigungsvorgang nach Anspruch 1, bei dem der Auftragswinkel (Φ) mittels der flexiblen Leitung (304) verstellbar ist.
  4. System zur Reinigung einer Oberfläche eines Wafers nach einem Fertigungsvorgang nach Anspruch 3, bei dem der Auftragswinkel (Φ) auf einen Wert von 5 Grad eingestellt ist.
  5. System zur Reinigung einer Oberfläche eines Wafers nach einem Fertigungsvorgang nach Anspruch 4, bei dem die Düsenhöhe (402) auf 5mm bis 40 mm eingestellt ist.
  6. System zur Reinigung einer Oberfläche eines Wafers nach einem Fertigungsvorgang nach Anspruch 1, weiter umfassend: eine zweite Düse (208), die über eine zweite flexible Leitung (304) mit dem Fluidverteiler (204) verbunden ist, wobei die zweite Düse so ausgebildet ist, dass sie die Flüssigkeit mit einem zweiten Auftragswinkel (Φ) auf die Oberfläche des Wafers sprüht und wobei die zweite Düse ferner so ausgebildet ist, dass sie die Flüssigkeit mit einem zweiten Fächerwinkel (θ) auf die Oberfläche des Wafers sprüht.
  7. System zur Reinigung einer Oberfläche eines Wafers nach einem Fertigungsvorgang nach Anspruch 6, bei dem ein erster Winkelausgangswert (θa) für den ersten Fächerwinkel mit dem Fluidverteiler ausgerichtet ist und ein zweiter Winkelausgangswert (θa) für den zweiten Fächerwinkel ebenfalls mit dem Fluidverteiler ausgerichtet ist.
  8. System zur Reinigung einer Oberfläche eines Wafers nach einem Fertigungsvorgang nach Anspruch 7, bei dem die mit dem ersten Fächerwinkel (θ) versprühte Flüssigkeit, die von der Düse (208) zugeführt wird, und die mit dem zweiten Fächerwinkel (θ) versprühte Flüssigkeit, die von der zweiten Düse (208) zugeführt wird, überlappen, um die Oberfläche des Wafers symmetrisch zu besprühen.
  9. Verfahren zur Reinigung einer Oberfläche eines Wafers nach einem Fertigungsvorgang, umfassend: Überführen des Wafers (202) in ein Bürstengehäuse (200) mit mindestens einer Reinigungsbürste (206); fächerförmiges Versprühen einer Flüssigkeit auf die Oberfläche des Wafers, wenn der Wafer in das Bürstengehäuse überführt wird, wobei der Flüssigkeitsfächer mit einem Auftragswinkel (Φ) von 2 Grad bis 80 Grad aufsprüht wird, wobei der Auftragswinkel zwischen der Ebene der Oberfläche des Wafers und der Ebene des Flüssigkeitsfächers gebildet wird; Einstellen des Flüssigkeitsfächers, der auf die Oberfläche des Wafers (202) gesprüht wird, auf einen Fächerwinkel (θ) von 10 Grad bis 120 Grad, und Anpassen des Fächerwinkels (θ) und des Auftragswinkels (Φ), so dass die versprühte Flüssigkeit der Oberfläche des Wafers bedeckt, ohne dass es zu Spritzern kommt.
  10. Verfahren zur Reinigung einer Oberfläche eines Wafers nach einem Fertigungsvorgang nach Anspruch 9, bei dem der Auftragswinkel (Φ) 5 Grad beträgt.
  11. Verfahren zur Reinigung einer Oberfläche eines Wafers nach einem Fertigungsvorgang nach Anspruch 9, bei dem die Flüssigkeit eine Lösung ist, die aus der aus (a) deionisiertem (DI-) Wasser; (b) NH4OH + H2O2 + DI-Wasser, und (c) H2SO4 + H2O2 + DI-Wasser bestehenden Gruppe ausgewählt wird.
  12. Verfahren zur Reinigung einer Oberfläche eines Wafers nach einem Fertigungsvorgang nach Anspruch 9, bei dem der Wafer (202) mit einer Überführungsrate von 5 mm/Sekunde bis 10 mm/Sekunde überführt wird.
  13. Verfahren zur Reinigung einer Oberfläche eines Wafers nach einem Fertigungsvorgang nach Anspruch 9, bei dem der Wafer (202) mit einer Durchflussrate von 755 ml/Minute bis 795 ml/Minute besprüht wird.
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