CN101080805A - 干燥盘状基材的部件和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明披露一种用于干燥一盘状基材之部件，其包含：用于固定单一盘状基材的构件，用于供应冲洗液体至盘状基材表面上的构件，用于产生一气剂的构件及用于供应该气剂至盘状基材表面上的构件。还披露一种用于干燥一盘状基材之方法，其包含以下步骤：提供单一盘状基材，将冲洗液体施加至盘状基材表面，将一气剂施加至盘状基材表面上，其中气剂包含一身为散布相的干燥液体及一身为连续相的惰性气体。液体的至少一部分系在气剂供应期间出现于盘状基材上且气剂滴粒凝结于液体表面上。

Description

干燥盘状基材的部件和方法
技术领域
本发明是关于干燥盘状基材的部件及方法，其包含用于固持单一盘状基材的构件。此用以固持单一盘状物件之固持构件系可为如US4903717所披露的一旋动夹盘。藉由此部件，用于固持单一盘状物件(譬如，半导体晶圆、CD、平板显示器、硬碟、玻璃基材)的构件通常系未浸入一液体中而是身为一配送至此盘状物件的表面上之液体。
背景技术
US5271774披露了一种用于干燥盘状基材之方法，其系为同时地将一蒸气供应至基材及旋转基材之一组合。就其本身而论，蒸气系经选择可在混合一液体时产生一比液体具有更低表面张力之混合物。这将有助于对一旋动干燥器施加所谓马拉高尼效应(Marangoni effect)。
US5882433披露了一旋动干燥方法，其中冲洗液体由一排放液体(譬如2-丙醇)或其蒸气而被排放。
旋动干燥的上述两实施例系具有难以控制取代液体量的缺点。如果使用液体，特别是对于取代液体的成本、火灾危害及环保问题而言，液体用量将远为过高。如果使用蒸气，量将过低而无法达成足够的马拉高尼效应。为了增加蒸气浓度，已经可能增高温度以便提高蒸气压，然而这将导致火灾危害的另一问题。
发明内容
本发明由此提供一用于干燥一盘状基材之部件来符合上述目的，其包含：
●用于固持单一盘状基材之构件
●用于供应冲洗液体至盘状基材表面上之构件
●用于产生一气剂之构件，其被连接至一干燥液体源以将干燥液体进给至气剂产生器及
●用于供应该气剂至盘状基材表面上之构件。
气剂用语是指一气体液体混合物，其中散布相为液体而连续相为气体。平均滴粒直径一般低于10微米。气剂所使用的其他用语为雾及烟。
用于供应冲洗液体至盘状基材表面之构件系可为用以配送一自由液体束之喷洒喷嘴或一喷嘴。
此气剂产生器可被误导地称为气化器或雾化器(atomizer)，但其既未将液体转变成蒸气亦未转变成原子。较好的用语为喷雾器、雾产生器或烟产生器。
用于供应该气剂供应至盘状基材表面之构件譬如可为一莲蓬头或者一或复数个配送喷嘴。此用于供应气剂之构件系可固定式安装至部件或可移式安装在譬如一配送臂上。
有利情形中，并未提供部件(诸如冲洗池)来淹浸盘状物件。
该部件可有利地进一步包含用于可旋转式固持单一盘状基材之构件，其因为冲洗液体不仅被干燥液体排放亦被离心力抛掷而增强干燥效率。
另一实施例中，用于产生气剂之构件包含选自包括下列各物的群组之构件：振动元件、高压液体喷嘴(称为无气或无空气)、气刷喷嘴(连接至一气体源以输送载具气体)、两流体喷注喷嘴。
一较佳实施例中，用于产生气剂之构件系包含振动元件。振动元件一般系为声波或超声波构件，诸如超声波换能器。一干燥液体源系连接至一或多个振动元件。选用的干燥液体系以小液体物流进给至振动元件。由此调整液体容积流，可控制超声波频率及振幅及气体容积流、气剂中的液体浓度及滴粒直径由此达成最好的干燥效率。
另一实施例中，用于可旋转式固持单一盘状基材之构件系进一步包含一当被处理时平行于该盘状基材之板，由此在盘状基材与该板之间提供一间隙。在冲洗及干燥盘状基材期间，冲洗液体系导入间隙中且在其后容易地被气剂所取代。
有利情形中，用于供应该气剂之构件系包含至少一气剂喷嘴。该用于供应该气剂之构件较佳系进一步包含用于将至少一气剂喷嘴移动过盘状基材的表面之构件。譬如，至少一气剂喷嘴可安装在一环转臂上。这使得气剂喷嘴能够扫描过盘状物件由此抵达表面的每个区域。
用于施加该冲洗液体之构件系包含一冲洗喷嘴。尚且，该部件可包含用于将该冲洗喷嘴移动过盘状基材的表面之构件。
为了在一特定大气(譬如惰性气体)中干燥，该部件可进一步包含一覆盖件，其对应于盘状基材的尺寸由此覆盖该盘状基材。
另一实施例中，该部件进一步包含一滴粒分离器，该滴粒分离器系操作性排列在用于产生一气剂之构件与用于供应该气剂之构件之间。使用一滴粒分离器之一优点描述如下。干燥液体中的杂质(譬如颗粒)一般系导致形成较大的滴粒。小滴粒倾向于凝结于颗粒上，其导致形成围绕此等颗粒之较大滴粒。因此，滴粒的分离系带来从气剂分离出杂质的优点。
本发明的另一方面为一用于干燥一盘状结构的方法，其包含以下步骤：
●提供单一盘状基材
●施加冲洗液体至盘状基材表面
●施加一气剂至盘状基材表面上，其中气剂包含作为散布相的干燥液体及作为连续相的惰性气体
其中液体的至少一部分在气剂供应期间出现于盘状基材上而气剂滴粒凝结于液体表面上。
一般而言，使用水(较佳为去离子水)作为冲洗液体。
为了产生气剂，较佳使用一干燥液体，其当与冲洗液体混合时产生一比先前冲洗液体具有更低表面能之液体。此干燥液体可为醇，譬如乙醇或2-丙醇。
将干燥液体施加至呈现气剂而非纯液体或蒸气形式的受到排出的冲洗液体，将有助于控制位居基材表面上之冲洗液体上的确切表面浓度。相对于达成马拉高尼效应及尽量减少环境冲击及火灾危害而言，确切表面浓度的控制系可有利地保持最佳状况。
该方法的第二实施例中，在气剂供应至盘状基材期间之时间的至少一部分，盘状基材沿一大致垂直于盘状基材表面之轴线而旋转。这有助于通过将液体旋除来增强干燥效率。
该方法的第三实施例中，液体及气剂系在该时间的至少一部分同时地供应。
该方法的第四实施例中，气剂的供应点系移动过盘状基材的表面。
该方法的第五实施例中，冲洗液体的供应点系移动过盘状基材的表面。
尚且，提供一用于干燥一盘状基材的方法，其中由上述方法的一者来处理盘状基材的两侧。
附图说明
笫1图显示本发明的一实施例之示意图。
第2图显示一以第1图所示的装置为基础之装置。
第3图显示一以第1及2图所示的装置为基础之装置。
第4图的装置系显示一晶圆W，其被固持在两平行板41、42之间。
第5图显示一以第4图所示的装置为基础的装置。
第6图显示一以第1图所示的装置为基础的装置。
第7图显示一以第1图所示的装置为基础的装置。
第8图显示一以第7图所示的装置为基础的装置。
第9图显示一以第8图所示的装置为基础的装置。
第10图显示供气剂用之一包含复数个气剂喷嘴1的替代性配送系统。
具体实施方式
第1图显示本发明的一实施例的示意图。
以水平位置提供晶圆。气剂A经由排列在晶圆上方中央处的气剂喷嘴1供应。气剂喷嘴的形状及喷洒条件系经选择以便均匀地覆盖晶圆表面。因此，气剂A将覆盖完整的晶圆W区域且其中形成一恒沸物(aceotrop)而藉由该恒沸物来移除晶圆。同时地，由于凝结在晶圆表面上且溶解在水中的气剂A滴粒，接触角(表面张力)将降低。由于该项事实，一同时性旋除将可支持干燥效率且将避免水印。
由此根据本发明之一方法来干燥一已被清理且冲洗的半导体晶圆W。
气剂A由一喷嘴1产生且配送至一晶圆W表面上。滴粒容积的90％系位于1至200微米直径的范围中。
此范例中，气剂喷嘴1在晶圆W上方置于静态。或者，可使用一用以供应气剂A之莲蓬头。
晶圆被一静态或可旋转之固持件或夹扣机构所支撑。
气剂A由2-丙醇(IPA)制成。然而，可使用能够降低先前冲洗液体(譬如去离子水(DI水))的表面张力的任何其他液体。
IPA容积流系依据基材尺寸而位于0.1毫升/分钟至100毫升/分钟的范围中。如果表面严格地为亲水性或斥水性，在较不敏感的基材上，低于0.1毫升/分钟的容积亦已足够。应考虑清理效率对气剂A消耗而将容积流予以最佳化。
第2图所示的装置以第1图所示的装置为基础。然而，晶圆W支撑件放置在一具有一壳体20之密闭室中。喷嘴1将气剂A供应至室3内。或者，惰性气体(譬如N2、He、Ar、Ne)可经由一惰性气体喷嘴(未图示)供应至室3。亦可经由喷嘴1供应惰性气体以作为用于气剂之一载具气体。
第3图所示的装置以第1及2图所示的装置为基础。然而，使用复数个气剂喷嘴1。
第4图的装置显示一晶圆W，其被固持在两平行板41、42之间。晶圆系受到安装至上板41的握持销43紧紧地固定。为了释放晶圆W，这些握持销43可偏心地移动。
为了装载及卸载晶圆，上板41系由一扬升机构(未图示)所扬升。
顶板41与晶圆W之间的间隙中及底板42与晶圆W之间的间隙中，气剂A经由各别板中的开口51、52被导入。上间隙的尺寸为1公厘；下间隙的尺寸为2公厘。气剂A由注射器喷嘴11、12产生。将清除气体(譬如惰性气体)供应至各注射器喷嘴11、12。干燥液体(譬如IPA)系进给至注射器喷嘴11、12而在其中转变成气剂A。导入上及下间隙内的气剂系驱排先前施加的冲洗流体。其后，气剂凝结在晶圆表面及板表面上。剩余的冲洗流体残留物溶解于经凝结的干燥液体中。冲洗流体及干燥液体的混合物将在气剂产生器操作的期间及其后被载具气体携出。然而，该装置亦可用来干燥或处理晶圆W的一侧。为了驱排任何干燥液体残留物，以一后续步骤来进行惰性气体的清除。气剂A及清除气体3由一排放系统(未图示)自晶圆W的边缘排出。
可供导入气剂的开口51、52系显示为相对于晶圆W呈同心。然而，气剂A亦可导入至晶圆W的一边缘部上方。在此例中，气剂A及清除气体3系自相对的边缘部被吸取。
第5图显示一以第4图所示的装置为基础之装置。各用于施加气剂之系统进一步包含一滴粒分离器21、22。滴粒分离器21(22)系插入气剂产生器11(12)与气剂配送开口51(52)之间。滴粒分离器包含一具有一气剂入口及一气剂出口的室。插入室内的气剂系可携带大滴粒，且其凝固及/或凝结在室底部的室壁或液体表面上。依此聚集的液体系经由液体出口23(24)离开且排放或回收回到气剂产生器11(12)。因此，气剂含有较小平均尺寸之滴粒。尚且，可有利地加热导往气剂配送开口51(52)之气剂管。这有助于避免干燥液体在气剂管中的凝结。
第6图所示的装置以第1图所示的装置为基础。此外，一经汽化-最佳化的覆盖件50系安装至气剂喷嘴1，且其具有一钟形。或者，覆盖件50可具有一莲蓬头形。覆盖件50的直径系对应于各别晶圆尺寸。在加上期间，覆盖件50被一扬升机构(未图示)带领而紧邻于晶圆W。覆盖件50与晶圆边缘之间的剩余间隙将为2公厘。一夹扣机构(未图示)系在程序期间固持晶圆W。夹扣机构可转动晶圆。
气剂喷嘴1将气剂A导入覆盖件50与晶圆W之间的空间中。
气剂A经由覆盖件50与晶圆边缘之间的间隙排出。可由此旋动晶圆来旋除或由清除气体来携出凝结于晶圆W或覆盖件50内壁上之气剂滴粒。
第7图所示的装置以第1图所示的装置为基础。此外，一具有一配送喷嘴61以配送冲洗液体的配送臂60排列在晶圆上方以便配送至晶圆W中与供应气剂A者相同之表面上。
一夹扣机构(未图示)在程序期间固持晶圆W。夹扣机构可转动晶圆。
配送喷嘴61可为静态或可移式安装在晶圆W上方。如果为可移式安装，配送喷嘴61可扫描过晶圆表面由此冲洗晶圆表面的各个及每个部分。当晶圆W旋转时，配送喷嘴61可沿着一半径简单地移动以抵达晶圆表面的各个及每个部分。
有利情形中，冲洗液体的配送起自于晶圆W中心且移往晶圆W边缘。在此例中，气剂A凝结于经配送液体的液体表面上。冲洗液体/干燥液体边界层因而缓慢地移动过晶圆W(从中心到边缘)。配送喷嘴61的一较佳移动速度系为0.5至5公厘每秒。
第8图所示的装置系以第7图所示的装置为基础。然而，气剂喷嘴1系安装在一分离的臂(未图示)上。因此，气剂喷嘴1可紧邻于晶圆表面(譬如0.5至2公分)移动过晶圆W。气剂喷嘴1较佳当从晶圆W的中心移至边缘时遵循配送喷嘴61。当遵循配送喷嘴61时，配送喷嘴与气剂喷嘴之间的距离可保持固定或可改变。将相对于干燥效率予以最佳化。如果气剂喷嘴与冲洗液体配送喷嘴之间的距离将为固定，气剂喷嘴可安装在与配送喷嘴相同之臂60上。气剂同时地凝结于冲洗液体表面上及晶圆表面上。当扫描过晶圆时，冲洗液体直接地被干燥液体(自气剂衍生)所驱排。剩余的冲洗液体系与干燥液体一起从晶圆表面蒸发(譬如身为一恒沸物)。
第9图所示的装置以第8图所示的装置为基础。然而，一第二配送喷嘴63安装在一第二配送臂62上。所发明的方法之此实施例系尤其在晶圆的边缘处能够使干燥程序作进一步最佳化。其允许干燥用的气剂供应臂及冲洗液体供应臂具有不同的动作速度。
第10图显示供气剂用之一包含复数个气剂喷嘴1之替代性配送系统。晶圆W上方的空间因此系设有气剂A。此外，晶圆W可如第6、7及8图所示被冲洗。

Claims (17)

1.一种用于干燥一盘状基材的部件，包含：
用于固持单一盘状基材的构件、用于供应冲洗液体至该盘状基材表面上的构件、用于产生一气剂的构件，其被连接至一干燥液体源以将干燥液体进给至该气剂产生器及用于供应该气剂至该盘状基材表面上的构件。
2.如权利要求1所述的部件，进一步包含用于可旋转地固持该单一盘状基材的构件。
3.如权利要求1所述的部件，其中，该用于产生该气剂的构件是包含选自包括下列各物的群组之构件：振动元件、高压液体喷洒喷嘴(无气)、气刷喷嘴(连接至一气体源以输送载具气体)、两流体喷注喷嘴。
4.如权利要求1所述的部件，其中，该用于产生该气剂之构件包含振动元件。
5.如权利要求2所述的部件，其中，该用于可旋转式固持单一盘状基材的构件进一步包含一当被处理时平行于该盘状基材的板，由此在该盘状基材与该板之间提供一间隙。
6.如权利要求1所述的部件，其中，该用于供应该气剂之构件包含至少一气剂喷嘴。
7.如权利要求6所述的部件，进一步包含用于将至少一气剂喷嘴移动过该盘状基材的表面的构件。
8.如权利要求1所述的部件，其中，该用于施加该冲洗液体的构件包含一冲洗喷嘴。
9.如权利要求8所述的部件，进一步包含用于将冲洗喷嘴移动过该盘状基材的表面的构件。
10.如权利要求1所述的部件，进一步包含一覆盖件，其对应于该盘状基材的尺寸，由此覆盖该盘状基材。
11.如权利要求1所述的部件，进一步包含一滴粒分离器，该滴粒分离器操作性排列在该用于产生一气剂的构件与该用于供应该气剂的构件之间。
12.一种用于干燥一盘状基材的方法，包含以下步骤：
提供单一盘状基材；施加冲洗液体至该盘状基材表面；施加一气剂至该盘状基材表面上，其中该气剂包含一作为散布相的干燥液体及一作为连续相的惰性气体，其中该液体的至少一部分在该气剂供应期间出现于该盘状基材上而气剂滴粒凝结于液体表面上。
13.如权利要求12所述的方法，其中，该盘状基材在该气剂供应至该盘状基材期间之时间的至少一部分沿一大致垂直于该盘状基材表面之轴线而旋转。
14.如权利要求12所述的方法，其中，该液体及气剂在该时间的至少一部分同时地供应。
15.如权利要求12所述的方法，其中，该气剂的供应点移动过该盘状基材的表面。
16.如权利要求12所述的方法，其中，该冲洗液体的供应点移动过该盘状基材的表面。
17.一种用于干燥一盘状基材的方法，其中，该盘状基材的两侧由根据权利要求12项的方法所处理。
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