CN103828032B - 用于处理衬底表面的装置以及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于通过将衬底处理面(9o)沉入流体(8)中利用流体(8)来处理衬底(9)的衬底处理面(9o)的装置，该装置具有以下部件：用于容纳流体(8)的带有沉入孔(5e)的容纳件(5)，以及用于将衬底处理面(9o)通过沉入孔(5e)沉入容纳件(5)中的沉入件(19)，其特征在于，设置旋转件(13)以用于使容纳件(5)旋转以从容纳件(5)中排出至少大部分流体(8)，本发明还涉及一种用于利用流体(8)处理衬底(9)的至少一个衬底处理面(9o)的方法，其具有以下步骤、尤其地以下过程：将衬底处理面(9o)沉入容纳在用于容纳流体(8)的容纳件(5)中的流体(8)中，使容纳件(5)旋转以用于从容纳件(5)中清空流体。

Description

用于处理衬底表面的装置以及方法
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1所述的用于通过将衬底处理面沉入流体中利用该流体尤其地液体来处理衬底尤其地晶片(Wafer)的衬底处理面的装置，以及一种根据权利要求11所述的对应的方法。
背景技术
在半导体工业中，晶片表面的净化起到非常重要的作用，其中，晶片表面的净化方式是机械的处理，其也可用于剥去聚合体。
大多借助于液体净化晶片表面，该液体尤其地通过液体漩涡、滴落、倾注、喷射、气相淀积等被施加到衬底的表面上。在此，常常使衬底旋转或者在液体加载结束时使衬底旋转，以从衬底上甩开液体。
在此常常存在的技术问题是，晶片越来越薄，由此在晶片旋转时和/或在施加液体时可出现损坏。为了以一定程度上非常昂贵的用于处理晶片表面的液体均匀地且有效地加载整个晶片表面，均匀的加载也是一大挑战。此外，应避免液体的浪费。
此外值得期望的是，可在尽可能短的时间段内完成净化步骤。
发明内容
因此本发明的目标是，给出用于处理尤其地净化衬底的衬底处理面的尽可能有效地工作的装置和对应的方法，在其中可保证以尽可能少的液体消耗均匀地进行处理。
该目标通过权利要求1和11所述的特征实现。本发明的其它改进方案在从属权利要求中给出。所有由在说明书、权利要求和/或附图中给出的至少两个特征组成的组合也都落在本发明的范围中。在给出的值范围中，位于所提及的极限之内的值也应作为极限值公开并且可以任意组合的方式被要求保护。只要对于装置公开的特征也可理解成方法特征，其也应公开地适用于方法，并且反之亦然。
本发明基于这样的想法，即如此利用流体处理衬底处理面，即衬底或衬底处理面沉入设置在容器中的液体中，尤其地在衬底处理面旋转期间。该旋转也可在衬底处理面沉入液体中期间间歇性地进行。本发明的重要特征是，尤其地盆形的容器可旋转，以便在一次或多次处理衬底处理面之后可通过旋转将流体从容器中分离。紧接着，可利用新鲜流体填充容器。作为流体尤其地考虑用于湿式化学处理的液体。通过根据本发明的设计方案设置衬底处理面的非常均匀的加载，并且尤其地当沉入件旋转时流体极其有效地作用到衬底处理面上。此外，本发明保证了流体的最优的使用以及非常简单地更换流体。此外，在处理衬底处理面期间在处理空间中发生尽可能少的、尤其地不发生流体的涡流或喷溅，从而实现了非常清洁的处理。
为了固定，也可将非常薄的晶片固定在所谓的薄膜框架(Film Frames)上。根据本发明，应公开所有类型的晶片和利用其固定晶片以用于稳定和/或运输的装配件。在整个专利文献中，晶片为单个晶片或在这种装配件上的晶片的同义词。
根据本发明的有利的实施形式设置成，容纳件构造成尤其地旋转对称的盆形件，其尤其地带有在径向方向上成角度的盆形件壁。该盆形可简单地制造并且在旋转对称的设计方案中可以简单的方式旋转。成角度的盆形件壁具有的优点是，简化了流体的排出。
在此有利的是，根据另一有利的实施形式盆形件具有与盆形相反地弯曲的、尤其地伸出超过(überkragen)旋转件的周缘边缘以用于将流体转向到尤其地环形的流体聚集槽。以这种方式，针对性地在朝向流体聚集槽的方向上引导流体，确切地说通过盆形件的旋转和由此引起的流体通过弯曲的周缘边缘流下实现，其中周缘边缘有利地在流体聚集槽中结束。由此此外保证了，流体不与除了衬底处理面、容纳件和流体聚集槽之外的其它构件接触。此外根据本发明有利的是，尤其地通过定子形成的流体聚集槽在其底部处、尤其地在至少一个凹下的(abgensenkt)区域中、优选地在流体聚集槽的最低的部位处具有至少一个尤其地分别设有可操控的阀的排出部。由此，流体以最短的路程从容纳件被引导到流体聚集槽并且可从该处起通过流体聚集槽的底部和设置在底部中的排出部被排出，并且尤其地被处理以用于重新使用。
如果容纳件、尤其地仅仅可在周缘边缘的区域中固定在尤其地构造成优选地旋转对称的空心体的旋转件上，例如当磨损/污染或者用坏或为了匹配流体容纳体积时可更换容纳件。通过仅仅在周缘边缘的区域中固定，实现节省材料的实施方案并且此外实现从下方接近容纳件，尤其地对于以下继续描述的加热件。
通过设置尤其地构造成优选地旋转对称的空心体的定子以用于支撑可在定子中旋转的旋转件，根据本发明实现装置的节省空间且保护材料的设计方案。
在此根据本发明有利的是，该装置如此构造，即旋转件的旋转沿着尤其地环形的布置在定子的内周缘处的引导区段尤其地借助于在该引导区段和旋转件的对应的引导区段之间的球轴承实现。该实施方案导致装置的稳定的设计方案，从而根据本发明实现相应高的旋转速度和非常快速地将流体从容纳件中排出。
根据另一根据本发明的实施形式，设置用于控制流体温度的加热件、尤其地以优选地可旋转的带有加热板的加热体的形式。该加热件尤其地可布置在容纳件之下和/或旋转件之内。通过相应的控制设备，加热件可驶入其运行位置中并且相应地可控制加热件的旋转。根据本发明，通过加热件的旋转实现沿着容纳件的温度加载的均匀化。为此，加热板、确切地说加热板的面对容纳件的表面的等距布置也为此做出贡献。加热板相对于尤其地盆形的容纳件(盆形件)的下侧的定位优选地可控制和调整。在盆形件(容纳件)的下侧和加热板的上侧之间的最优距离在此小于1cm，优选地小于1mm，更为优选地小于300μm、最为优选地小于100μm，最最优选地小于50μm。在加热板和盆形件之间的空间根据本发明也可利用气体进行扫气，该气体优选地具有良好的热对流性能，以最优地将热从加热板输送到盆形件。该气体或者可通过伸入间隙中或者位于加热板中的喷嘴(未绘出)被引入。由于加热板可旋转地支承，优选地在两个构件相对旋转时防止在加热板的上侧和盆形件的下侧之间的接触。如果没有在加热板和盆形件之间的相对旋转，可设想加热板的上侧与盆形件的下侧接触以便更快的热传递或预热。也可设想，加热板就座在其上的轴通过联结件(未绘出)与盆形件位于其上的空心轴相联结并且由此通过盆形件旋转实现以下描述的甩开过程。
代替加热板，也可设想超声波头部(Ultraschallkopf，也称为超声波探头或超声换能器)，其与盆形件的下侧接触并且将声波耦合到盆形件的液体中以例如加速净化过程。也可设想由超声波头部和加热板形成的组合。如果应在超声波头部的表面与盆形件的下侧不直接接触的情况下通过气室实现超声波到液体中的耦合，在此这同样应被公开。
此外有利的是，沉入件具有尤其地可旋转的固定件以用于在背离衬底处理面的容纳面处固定衬底，并且通过衬底在处理衬底处理面期间即在衬底沉入流体中的状态中旋转，显著加速大多与化学反应相关的处理。该旋转可间歇性地进行。此外，根据本发明的固定件的旋转用于在处理之后(即在流体上方的位置中)附着在衬底处的流体的甩开。如果在流体表面上方不远处进行该甩开，将浪费尽可能少的流体，因为流体的大部分滴入或被甩到容纳件中。如果流体被甩开经过容纳件的边缘，则其自动地聚集在收集容器中。通过将在衬底从流体中驶出时的旋转速度尤其地减小到零且之后才缓慢提高，进一步优化了流体到容纳件中的回引。
根据本发明的另一有利的实施形式设置成，沉入件具有冲洗件以用于利用冲洗流体冲洗留在衬底处理面之外和容纳面之外的冲洗面。由此避免，用于处理衬底处理面的流体加载除了在衬底处的衬底处理面之外的区域。尤其地可考虑惰性气体作为冲洗流体，以便避免或防止与用于处理衬底的流体混合。该冲洗流体也可为液体。重要的是，在晶片的前侧的净化过程期间盆形件的净化物质不可湿润或仅仅以非常小的程度湿润晶片的后侧。
在根据本发明的方法中，根据一个有利的实施形式设置成，旋转件在用于支撑该旋转件的定子中旋转，其中旋转件的旋转沿着尤其地环形的布置在定子的内周缘处的引导区段尤其地借助于在该引导区段和旋转件的对应的引导区段之间的球轴承实现。
此外，根据该方法设置成，至少在衬底处理面的沉入期间通过用于控制温度的加热件控制流体的温度。
如果至少在衬底处理面的沉入期间冲洗保留在衬底处理面和背离衬底处理面的容纳面之外的冲洗面，避免或防止了污染或加载在衬底处理面之外的衬底。
此外根据本发明有利地设置成，衬底处理面至少在沉入期间通过用于容纳衬底的固定件旋转。由此加速了处理过程。
根据本发明的设计也允许在使用不同晶片之间和/或固定单个晶片期间更换在盆形件中的化学制品。应非常频繁地连续地以不同化学制品处理晶片的表面。在这种方法中晶片保持固定。盆形件尤其地连续地填充单个的化学制品。在使用新的化学制品之前，通过根据本发明的甩开过程从盆形件中甩出旧的化学制品。也可设想，盆形件用作用于化学制品的混合容器，以获得相应的新的化学制品。根据本发明可设置成在使用不同化学制品之间利用净化剂清洁盆形件。在这种情况中，该净化剂也是化学制品，然而优选地不与晶片接触。
附图说明
从以下对优选实施例的描述以及借助于图纸得到本发明的其它优点、特征以及细节。
图1显示了根据本发明的装置的一个实施形式的示意性横截面视图，以及
图2显示了根据图1的示意图的分解图。
在图中相同的构件或具有相同功能的构件以相同的参考标号表示。
具体实施方式
在图1和2中显示的根据本发明的实施形式中，该装置基本上由5个主要组成部分组成，即定子12、可相对于定子12旋转的旋转件13以及可固定在旋转件13上的容纳件5。此外，加热件16可驶入由旋转件13和容纳件5形成的加热腔15中并可从中驶出，确切地说沿着旋转轴线D。作为另一重要组成部分设置沉入件19，其用于将容纳在固定件22处的衬底9沉入设置在容纳件5中的流体8中。为此沉入件19构造成可沿着旋转轴线D移动。
在该实施例中，固定件22是沉入件19的组成部分，并且在可通过控制设备旋转的旋转体19r处在沉入侧19e处通过桥接部19s安置在该沉入件19处。在旋转体19r和固定件22之间设置有冲洗件11的冲洗流体通道11k以用于从穿过旋转体19r的冲洗流体管路19f中供给冲洗流体。作为冲洗流体尤其地可考虑惰性气体，利用该惰性气体衬底9可至少部分地被加载冲洗流体。
设置卡盘作为固定件22，其尤其地通过真空路径用于通过未示出的真空路径在容纳面9a处固定并且容纳衬底9。该真空路径可与冲洗流体管路19f相似地或者通过桥接部19s联接到真空设备处。以已知的方式利用固定件22容纳衬底9。
定子12包括带有圆环形的周缘壁2w的旋转对称的下部件2。圆环形的环形凸肩部2r在下侧2u处从周缘壁2w开始径向向内延伸。支承环21从环形凸肩部2r起平行于周缘壁2w延伸。为了可在支承环21处构造作为球轴承3的组成部分的引导区段12f，固定有可固定在支承环21上的轴承盖23。
球轴承3的对应的引导区段13f设置在构造成空心体的旋转件13的周缘处。通过引导区段12f和13f的对准实现旋转件13装配在定子12处，其中当球轴承3的球3k插入球轴承3中时，轴承盖23才固定在支承环21上。通过固定轴承盖23完成了球轴承3。
旋转件13在上端侧13s处超过轴承盖23的上侧23o，以便虽然周缘边缘5r具有笔直的径向地伸延的上棱边5o，但是利用周缘边缘5r置于端侧13s上的容纳件5布置成与轴承盖23隔开。
周缘边缘5r不仅在轴承盖23之上延伸，而且也在平行于旋转轴线D伸延的环形区段5a中伸出超过支承环21。该环形区段5a以相对于支承环21和轴承盖23成间距的方式伸延并且在流体聚集槽21中结束。该体聚集槽21通过支承环21、环形凸肩部2r和周缘壁2w形成，其中，流体聚集槽21的底部21b通过环形凸肩部2r形成。
旋转件13由此可通过球轴承3相对于固定的定子12旋转，确切地说通过布置在旋转件13处的驱动件14，该驱动件可由尤其地安装在定子12处的未示出的驱动马达驱动，该驱动马达由未示出的控制设备控制。
驱动件14在旋转件13的空心体4处设置在下部的区段处，而引导区段13f布置在空心体4的上部的区段处。容纳件5盆形地构造在周缘边缘5r之内，其中联接到周缘边缘5r处的盆形件壁5w不平行于旋转轴线D伸延，而是相对于旋转轴线D成角度地在15度至75度之间的、尤其地在30度至70度之间的盆形件壁角W下伸延到盆形件底部5b。通过盆形件壁5w和盆形件底部5b形成容纳件5的盆形的沉入孔5e。
容纳件5通过未示出的尤其自由地以优选地通过控制设备控制的方式可动的流体管路可填充流体8。容纳件5的尺寸如此设计，即衬底9至少利用与容纳面9a相反地布置的衬底处理面9o可沉入流体8中。
容纳面9a尤其地至少主要通过固定件22覆盖，并且在此不被流体8加载。
最晚当衬底9沉入流体8中时，冲洗流体通过冲洗件11沿着设置在容纳面9a之外和衬底处理面9o之外的冲洗面9s冲洗。冲洗面9s环形地围绕容纳面9a延伸，并且利用冲洗流体进行的冲洗导致，冲洗面9s(也)尽可能不被流体8加载。
如果使衬底处理面9o沉入流体8中，衬底9通过沉入件19的旋转而旋转，从而加速了流体8的作用。
附加地，通过加热件16驶入通过容纳件5和旋转件13形成的加热腔15中并且被激活，可加速流体8对衬底处理面9o的作用。加热件16包括面对盆形件底部5b的加热板17和容纳该加热板的加热体18，该加热体构造成可旋转以使加热作用均匀化。
如果衬底处理面9o的处理结束，减小沉入件19的旋转速度并且使衬底9从流体8中驶出，确切地说驶入在图1中显示的位置中。在该位置中，再次加速衬底9的旋转，以便首先可能的附着在衬底9处的流体8滴落并且紧接着被甩出。滴下或甩出的流体8的大部分保留在容纳件5中，而优选地小于10%的部分甩离经过周缘边缘5r并且在流体聚集槽21中收集。
在相应地处理了至少一个衬底9、但是优选地多个衬底9之后，必须更换流体8。为此，当沉入件19驶出时通过驱动件14驱动旋转件13，由此，流体8借助于作用到流体8上的离心力径向地从旋转轴线D起向外沿着盆形件底部5b和盆形件壁5r经过周缘边缘5r直至排放到流体聚集槽21中。
在底部21b或在其最低的部位处、尤其地在凹下的区域21a中，在环形凸肩部2r的周缘处分布地布置多个排出部6，通过这些排出部6尤其地通过可由控制设备操控的阀可针对性地放出流体8并且可将流体输送到处理部处。
为了将流体8尽可能完全地收集在流体聚集槽21中，在下部件2处设置有上部件1，该上部件1具有与周缘壁2w对应的周缘壁1w和径向向内指向的环形凸肩部1r。在此，该上部件1如此设计，即从容纳件5中沿着盆形件壁5w向外被甩出的流体8在由周缘壁1w和环形凸肩部1r形成的L形的内壁处被截获并且从该处滴入流体聚集槽21中或者沿着周缘壁2w流入流体聚集槽21中。
环形凸肩部1r形成孔20，沉入件19可通过该孔20向容纳件5运动。上部件1构造成独立的构件，因为孔20具有小于容纳件在环形区段5a处的直径的孔直径。
参考标号列表
1 上部件
Lw 周缘壁
Lr 环形凸肩部
2 下部件
2w 周缘壁
2r 环形凸肩部
21 支承环
2u 下侧
3 轴承
3k 球
4 空心体
5 容纳件
5r 周缘边缘
5o 上棱边
5a 环形区段
5b 盆形件底部
5e 沉入孔
5w 盆形件壁
6 排出部
8 流体
9 衬底
9o 衬底处理面
9a 容纳面
9s 冲洗面
11 冲洗件
11k 冲洗流体通道
12 定子
12f 引导区段
13 旋转件
13f 引导区段
13s 端侧
14 驱动件
15 加热腔
16 加热件
17 加热板
18 加热体
19 沉入件
19e 沉入侧
19r 旋转体
19s 桥接部
19f 冲洗流体管路
20 孔
21 流体聚集槽
21a 凹下的区域
21b 底部
22 固定件
23 轴承盖
23o 上侧
D 旋转轴线
W 盆形件壁角

Claims (19)

1.一种用于通过将衬底处理面(9o)沉入流体(8)中利用流体(8)来处理衬底(9)的衬底处理面(9o)的装置，该装置具有以下部件：
- 用于容纳流体(8)的带有沉入孔(5e)的容纳件(5)，以及
- 用于将所述衬底处理面(9o)通过所述沉入孔(5e)沉入所述容纳件(5)中的沉入件(19)，
- 旋转件(13)以用于使所述容纳件(5)旋转以从所述容纳件(5)中排出至少大部分流体(8)，
其特征在于，
所述沉入件(19)具有固定件(22)以用于在背离所述衬底处理面(9o)的容纳面(9a)处固定所述衬底(9)。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述容纳件(5)构造成旋转对称的盆形件，该盆形件带有在径向方向上成角度的盆形件壁(5w)。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述盆形件具有与所述盆形相反地弯曲的、伸出超过所述旋转件(13)的周缘边缘(5r)，以用于将所述流体(8)导出到环形的流体聚集槽(21)。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，通过定子(12)形成的流体聚集槽(21)在其底部(21b)处具有至少一个分别设有可操控的阀的排出部(6)。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述流体聚集槽(21)在至少一个凹下的区域(21a)中具有至少一个所述排出部(6)。
6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述流体聚集槽(21)在所述流体聚集槽(21)的最低的部位处具有至少一个所述排出部(6)。
7.根据权利要求3－6中的任一项所述的装置，其特征在于，所述容纳件(5)仅仅可在所述周缘边缘(5r)的区域中固定在构造成旋转对称的空心体(4)的旋转件(13)上。
8.根据权利要求4－6中的任一项所述的装置，其特征在于，设置构造成旋转对称的空心体的定子(12)以用于支撑可在所述定子(12)中旋转的旋转件(13)。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述装置如此构造，即所述旋转件(13)的旋转沿着环形的布置在所述定子(12)的内周缘处的引导区段(12f)来实现。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述旋转件(13)的旋转借助于在所述引导区段(12f)和所述旋转件(13)的对应的引导区段(13f)之间的球轴承(3)来实现。
11.根据权利要求1－6中的任一项所述的装置，其特征在于，设置加热件(16)以用于控制所述流体(8)温度。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述加热件(16)为可旋转的带有加热板(17)的加热体(18)的形式。
13.根据权利要求1－6中的任一项所述的装置，其特征在于，所述沉入件(19)具有冲洗件(11)以用于利用冲洗流体冲洗留在所述衬底处理面(9o)和所述容纳面(9a)之外的冲洗面。
14.一种用于利用流体(8)处理衬底(9)的至少一个衬底处理面(9o)的方法，其具有以下步骤：
- 通过沉入件(19)在背离所述衬底处理面(9o)的容纳面(9a)处固定和容纳所述衬底(9)，
- 将所述一个或多个衬底处理面(9o)沉入容纳在用于容纳流体(8)的容纳件(5)中的流体(8)中，以及
- 使所述容纳件(5)旋转以用于从所述容纳件(5)中清空流体。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，使旋转件(13)可旋转地支撑在定子(12)中，其中，所述旋转件(13)的旋转沿着环形的布置在所述定子(12)的内周缘处的引导区段(12f)来实现。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述旋转件(13)的旋转借助于在所述引导区段(12f)和所述旋转件(13)的对应的引导区段(13f)之间的球轴承(3)来实现。
17.根据权利要求14－16中的任一项所述的方法，其特征在于，所述流体(8)的温度通过加热件(16)控制以用于至少在所述衬底处理面(9o)的沉入期间控制温度。
18.根据权利要求14－16中的任一项所述的方法，其特征在于，至少在所述衬底处理面(9o)的沉入期间冲洗留在所述衬底处理面(9o)之外和在背离所述衬底处理面(9o)的容纳面(9a)之外的冲洗面(9s)。
19.根据权利要求14－16中的任一项所述的方法，其特征在于，所述衬底处理面(9o)通过用于容纳所述衬底(9)的固定件(22)至少在所述沉入期间旋转。
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