CN100576433C - 用于晶片型件的液体处理的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
用于湿式处理具有第一表面平面W1、第二表面平面W2以及边缘表面的晶片型件的限定外围边缘区域的装置及方法。该装置包括用于保持晶片型件的支撑体；用于将液体施加到不面对支撑体的晶片型件的所述第一表面平面W1液体施加方法，其用于将至少部分环绕晶片型件的边缘表面的所述液体朝面对支撑体的第二表面平面W2引导从而弄湿至少边缘表面的连接到支撑体的液体引导件，其中所述液体引导件具环状形状。
Description
技术领域
本发明涉及用于晶片型件特别是晶片的主表面的限定区域的液体处理的装置和工艺。
背景技术
将在下面描述用于处理晶片型件的限定部分的原因，即，接近边缘的部分，尤其晶片的接近边缘的部分。
晶片，例如硅晶片，在所有面上例如可具有二氧化硅涂层或碳掺杂二氧化硅(例如，SiCOH，Black
)。为了随后的工艺(例如当施加金层或多晶硅层(多晶体硅)时)，以及为了避免这种涂层的片状剥落，可能有必要从晶片去除存在的涂层，至少从主表面的边缘区域中去除存在的涂层，并且同样，可选的在外围表面和/或第二主表面的区域中去除。通过刻蚀工艺发生剥落，刻蚀工艺主要可分为干法刻蚀工艺和湿法刻蚀工艺。从半导体基板的主表面的某些区域去除已电镀的金属(例如铜)，同样值得期望。在这种情况下，该区域可为靠近边缘的环形部分或者恰恰其中没有结构的前主表面的区域(其上设置结构的主表面＝器件面)，即，无芯片区域。
另一应用为晶片清洗。此处可能有必要至少在主表面的边缘区域清洗晶片，然而可选的也在其外围表面和/或第二主面表面的区域中清洗晶片，即，去除微粒和/或其它污染物。通过湿法清洗处理完成该工艺。
另一液体处理为层的应用，例如金属的电镀施用(电镀)。可使用或不使用电流完成该工艺，在后面的情况中其被称作“无电电镀”。
该发明致力于湿法刻蚀、湿法清洗或层的湿法化学施用(依靠术语液体处理总结)。将要处理的晶片的表面部分使用处理液弄湿并且因而去除应被去除的层或杂质。在另一情况中层建立在该表面部分中。
在液体处理中，晶片型件可为固定的或者可旋转(例如，围绕垂直于晶片型件的轴)。
为了防止处理液以不受控制的方式到达未处理的表面，US4903717提出一种使用气体使表面洁净的载体(卡盘)，该表面面对载体并且未被处理。在这样做中，气体从晶片边缘和载体之间涌出。
为了选择处理晶片型件的外围限定区域，US6435200B1公开一种用于晶片型件尤其是晶片的限定区域的液体处理的装置，其中在到晶片型件的限定的短距离处存放掩膜，以便可通过毛细作用力使液体保持在掩膜和晶片型件的限定区域之间。
然而，这种器件要求施于晶片不面对掩膜的表面上的液体，首先必须环绕晶片的边缘，因此液体可进入掩膜与面对掩膜的晶片表面之间的空隙。如果液体没有适当地弄湿晶片，明确地，这是一个问题。如果晶片具有不易沾水的表面(例如，裸硅片、有机聚合物)并且用于处理所述表面的液体为亲水液体(例如，水成的溶液)，可能发生这种情况。
假如将要处理非常小的边缘区域(例如，自边缘0.3mm)，出现另一个问题。在这种情况中，如在US6435200B1中描述的掩膜可能不能阻止已经环绕晶片边缘的液体。
发明内容
本发明的目标为提供一种克服上述问题的方法和装置。
本发明通过提供用于湿式处理具有第一表面平面W1、第二表面平面W2以及边缘表面的限定晶片型件外围边缘区域的装置，满足该目标。该装置包括：
-支撑体，其用于保持晶片型件；
-液体施加装置，其用于将液体施加到不面对支撑体的晶片型件的所述第一表面平面W1以及
-连接到支撑体的液体引导件，其用于将至少部分环绕晶片型件的边缘表面的所述液体朝面对支撑体的晶片型件的第二表面平面W2引导从而弄湿至少边缘表面，其中所述液体引导件具有环的形状。
使用这种装置，现在有可能促使液体围绕晶片型件的边缘。即使对于不润湿或者极度润湿该件的表面的液体，这也是可能的。
优选地所述边沿相对于支撑体从在晶片型件的第一表面平面与第二表面平面之间的对称平面M突出。这有助于收集在晶片型件的第一表面平面之上流出的液体。
在本发明的优选实施例中，所述环具有相对于支撑体从所述第一表面平面W1突出的边沿。这导致液体引导件的较好的收集能力。
在有优势的实施例中，环具有比晶片型件的直径dW大的外部直径d1和比晶片型件的直径dW小的内部直径d2并且在环的表面上形成环形边缘。该环形边缘面对与晶片型件第一表面相同的方向。这不仅给处理该件的边缘和斜面区域带来优势，还给处理面对支撑体的该件的表面平面的外围区域的处理带来优势。
如果dW与d2的差不大于3mm(dW-d2≤3mm)，是有利的。
在另一实施例中，所述环具有处理时面对晶片型件的表面边缘的内部表面，其中所述内部表面形成在所述内部表面与晶片型件的边缘表面之间的间隙，该间隙具有不大于2mm(g≤2mm)的间隙距离g。面对晶片型件的边缘表面的环的内部表面具有内部开口环形管道的形状。
当处理时面对晶片型件的边缘的内部表面，优选在形状上对应于晶片型件的边缘表面的形状，因此在所述内部表面和边缘表面之间形成间隙，其导致间隙距离g在0.8＊g至1.2＊g范围之间的范围内。
优选的间隙距离g不大于1mm。
在又一实施例中，环具有面对晶片型件的边缘表面的第一环状部分和面对晶片型件的第二表面平面W2的第二环状部分。这提供了晶片型件的第二表面平面的边缘和外围区域可被弄湿和处理的优势。
在另一实施例中，支撑体是可旋转的，安装以围绕垂直于表面平面的轴旋转晶片型件。于是假如支撑体旋转，则进一步增强施加液体的放射状朝外运动。
为了在处理时将气体引入到晶片型件的第二表面上，在支撑体中提供方便的气体供应装置。为引导气体远离晶片型件的边缘，提供气体引导装置，例如，在液体引导件和支撑体的基体之间的间隙。
本发明的另一方面是用于具有第一表面平面W1、第二表面平面W2以及边缘表面的晶片型件的限定外围边缘区域的湿式处理方法，包括：
-使用支撑体保持晶片型件
-在所述第一表面平面W1之上施加液体
-使用液体引导件，围绕晶片型件的边缘表面，朝第二表面平面W2引导所述液体，从而弄湿所述限定的外围边缘区域。
优选地，在该方法中使用的液体引导件具有环的形状，其中所述环具有相对于支撑体从在晶片型件的第一表面平面与第二表面平面之间的对称平面M突出的边沿。
在发明方法的优选实施例中，通过旋转支撑体旋转晶片。
上述装置及方法的实施例的每个可想到的组合，认为被发明的范围覆盖。
附图说明
通过下面的附图以及相关描述，发明方法的进一步的细节和优势将变得显而易见。
图1示出本发明的实施例的示意图。
图2示出了图1的零件D的横截面图。
具体实施方式
参考图1和图2，优选实施例描述如下。
图1示出用于晶片W的限定外围边缘区域的湿式处理的装置1。装置1包括用于容纳晶片1的支撑体3，在其上可通过夹紧件26牢固地夹持住晶片W的边缘(图2)。支撑体3安装在旋转轴(未示出)上并且可通过驱动机制(未示出)旋转并且因而支撑体3可被称作旋转卡盘。在旋转卡盘之上设置液体给料器2，为了施加液体至第一和上部晶片表面之上，在此限定其为不面对卡盘表面的晶片表面。
在卡盘3上安装环形液体引导件10，并且使用隔离套筒23保持距离卡盘基体31大约2mm。为了使液体引导件坚固地安装到卡盘3，在液体引导环10的圆周范围内至少使用六个隔离套筒。通过螺钉(未示出)或焊接或粘合到卡盘，该液体引导环安装至卡盘。
换句话说，该边沿11相对于支撑体从在晶片型件的第一表面平面W1与第二表面平面W2之间的对称平面M突出。因而液体引导途径10圆周地围绕晶片W的边缘。
液体引导环10的面向内部的表面13对应于包括要处理的晶片的斜面的边缘的形状。制作以形成在晶片W和液体引导环10之间的距离g的间隔。距离g大约1mm。面向内部的表面13以及上部表面12具有大约40°的锐角X，并且因而在液体引导环10的上部上形成刀形面向内部的边沿11。边沿11(液体引导边沿)的直径dL大于晶片直径dW。这仅仅因为当在卡盘上放置晶片时需要的间隔。假如液体引导环10被分成两个或更多的片断(优选三个片断)，其可相对于卡盘的可旋转轴A径向移动。边沿11的直径dL可甚至选择得比晶片直径dW小。如果使用这种片断，可通过片断的面向内部的突出物夹紧晶片。
液体引导环10的内部直径d2小于晶片W的直径dW。内部直径d2限定将要被处理的较低晶片表面W2(面对卡盘)的内部边界。
面向内部的表面13在其较低部分变为面向上部的内部表面16，其面对晶片W2的第二表面平面。
在面向上方的内部表面16的排泄开口17形成在液体引导环中以引导液体，该液体已经引导至面向内部的表面13与晶片边缘之间的间隙中去，远离晶片的较低表面W2。
在操作期间通过夹持件26牢固的夹持晶片。在卡盘的周长范围内，设置有至少三个这样的夹持件。优选使用六个夹持件。为了拾取和放置，夹持件径向朝外移动以打开-如通过箭头F指示。通过致动器25(偏心销)致动每个夹持件26，其离心地安装在具有齿轮22的垂直设置轴24上，其可被旋转(R1)。通过齿圈21驱动齿轮22，该齿圈21与卡盘3共中心的安装在卡盘3中。齿圈通过弹簧保持在正常关闭的位置中。将轴24放置在卡盘基体31中并且穿过间隔套筒23伸入到液体引导环10中去。
当齿圈22咬合卡盘基体31时，其同时驱动所有轴24大约70°并且致动器25使夹持件移动远离晶片边缘。
内部形成卡盘基体31的气体开口32以在晶片较低表面W2供应气体G1。这保护应当液体处理的较低晶片表面部分不遭到溅湿，并且当被放置在卡盘上时在晶片通过夹持件26夹持之前将晶片保持在距离卡盘10的限定距离内。
通过气体引导边沿15引导朝晶片边缘流动的气体流G1远离晶片边缘并且通过在液体引导环10和卡盘之间建立的间隔离开卡盘。
下面将描述这种装置的操作。
在旋转-卡盘3上放置半导体晶片W，例如使用真空夹持器。同时通过开口32引入氮气G1以产生气垫，在其上晶片以限定的距离向上面对内部表面16漂浮，例如0.2mm。于是夹持件26关闭以牢固的夹持晶片并且使晶片与旋转卡盘(spin-chuck)一起旋转。
以0.5l/min的流量在晶片的上表面施加液体(第一表面W1)。在液体施加期间，以60rpm的速度旋转卡盘。液体由延沿液体流L1的离心力维持迅速向外流动。在边沿11，液体流L1分成两个液体流L2和L3。液体流L2在液体引导环10的上表面12之上流动并且液体流L3引入到在液体引导环10的内表面13和晶片W的边缘之间的间隙中去。因而，液体弄湿并且处理晶片边缘。在下层的液体流处，所有已施加在第一晶片表面的液体可被引入至间隙中去。间隙具有在面向内部的表面13与晶片边缘表面之间的g＝0.5mm的间隔g。
通过排泄开口17，液体由形成液体流L4离开间隙。由于毛细力，液体进入在向上面对内部表面16之间的间隔中并且因而将弄湿并且处理晶片的较低表面(第二表面W2)。额外的不能通过开口17排放的液体，可溢出气体引导边沿15。液体与经过在液体引导环10和卡盘之间建立的间隔的气体一起离开卡盘。
其后，通过上涨液体转移处理液并且通过公知的干燥工艺例如旋转烘干、干燥气体(2丙醇蒸汽、氮气或其结合)吹干或其组合，去除上涨的液体。
图3示出基于图2中所示的实施例的另一优选实施例。夹持件26a具有倾斜表面，以施加向下引入的力至晶片。因而晶片压住改进的边沿15a并且牢固夹持在边沿15a与夹持件26a之间。因而，边沿15a用作密封。环绕边缘的覆盖的液体被由边沿15a构造的密封阻止。在这种情况下，甚至可省略氮净化。
Claims (12)
1、一种用于湿式处理具有第一表面平面W1、第二表面平面W2以及边缘表面的晶片型件的限定的外围边缘区域的装置，该装置包括：
支撑体，用于保持晶片型件；
液体施加装置，用于将液体施加到不面对该支撑体的该晶片型件的所述第一表面平面W1，以及
安装到该支撑体的液体引导件，用于将环绕该晶片型件的边缘表面的所述液体中的至少一部分朝面对该支撑体的该晶片型件的第二表面平面W2引导，从而弄湿至少边缘表面，其中所述液体引导件具有环的形状，
其特征在于，
所述环具有液体引导边沿，该液体引导边沿相对于该支撑体从在该晶片型件的该第一表面平面W1与该第二表面平面W2之间的对称平面M突出，其中，该液体引导边沿的直径dL大于晶片的直径dW。
2、根据权利要求1的装置，其中所述液体引导边沿相对于该支撑体从所述第一表面平面W1突出。
3、根据权利要求1的装置，其中所述环具有比该晶片型件的直径dW大的外部直径d1、和比该晶片型件的直径dW小的内部直径d2，并且在该环的表面上形成环形边沿，该环的表面与该晶片型件的该第一表面面向相同的方向。
4、根据权利要求3的装置，其中dW与d2的差不大于3mm，即dW-d2≤3mm。
5、根据权利要求1的装置，其中，所述环具有处理时面对该晶片型件的表面边缘的内部表面，其中所述内部表面形成在所述内部表面与该晶片型件的边缘表面之间的具有不大于2mm的间隙距离g的间隙，即g≤2mm。
6、根据权利要求5的装置，其中当处理时面对该晶片型件的边缘的所述内部表面在形状上对应于该晶片型件的边缘表面的形状。
7、根据权利要求5的装置，其中所述间隙距离g不大于1mm。
8、根据权利要求1的装置，其中所述环具有面对该晶片型件的该边缘表面的第一环状部分和面对该晶片型件的该第二表面平面W2的第二环状部分。
9、根据权利要求1的装置，其中所述支撑体是可旋转地安装的，以便使该晶片型件围绕垂直于表面平面的轴旋转。
10、根据权利要求1的装置，具有设在所述支撑体中的气体供给装置，以便当处理时向在该晶片型件的该第二表面平面W2上引入气体。
11、一种用于湿式处理具有第一表面平面W1、第二表面平面W2以及边缘表面的晶片型件的限定的外围边缘区域的方法，包括下述步骤：
使用支撑体保持该晶片型件
将液体施加到所述第一表面平面W1之上
使用液体引导件，将围绕该晶片型件的边缘表面的所述液体朝该第二表面平面W2引导，从而弄湿所述限定的外围边缘区域，其中所述液体引导件具有环的形状，
其特征在于，
所述环具有液体引导边沿，该液体引导边沿相对于该支撑体从在该晶片型件的该第一表面平面W1与该第二表面平面W2之间的对称平面M突出，其中，该液体引导边沿的直径dL大于晶片的直径dW。
12、根据权利要求11的方法，其中通过旋转该支撑体来旋转晶片。
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