CN105321852A - 用于晶片形物品的液体处理的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于晶片形物品的液体处理的方法和装置。在处理晶片形物品的装置中，提供旋转卡盘以保持和转动晶片形物品。液体分配器包括止回阀，其被定位以防止处理液滴出液体分配器的排放喷嘴。止回阀的阀座与所述排放喷嘴的排出口具有在20mm至100mm范围内的距离。

Description

用于晶片形物品的液体处理的方法和装置
技术领域
本发明涉及用于晶片形物品的液体处理的方法和装置。
背景技术
液体处理包括湿式蚀刻和湿式清洁两者，其中用处理液体使晶片拟被处理的表面积湿润并由此去除晶片层或由此带走杂质。液体处理的设备记载在美国专利No.4903717中。在该设备中，液体的分配可通过施加至晶片的旋转运动而获得协助。
蚀刻和清洁盘形物品表面的技术典型地在制造工艺中在清洁硅晶片(例如预光清洁、后CMP清洁以及后等离子体清洁等)之后用于半导体产业内。然而，这些方法也适用于其它板状物品，例如压缩盘、光掩模、标线片、磁盘或平面板显示器。当用于半导体产业中时，它也适用于玻璃衬底(例如在绝缘体上硅工艺中)、III-V衬底(例如GaAs)或用于制造集成电路的任何其它衬底或载体。
随着形成在半导体晶片上的器件特征的尺寸持续减小并随着那些器件特征的纵横比持续增大，例如美国专利No.4903717中描述的单晶片工具需要满足更严格的加工条件。此外，至大直径晶片的转变意味着与损坏的晶片关联的经济损失变得更大。例如，新出现的450mm直径标准硅晶片的面积比即将谢幕的300mm直径标准硅晶片的面积大出125％，而300mm直径标准硅晶片的面积本身比前一代200mm直径标准硅晶片的面积大出125％。
发明内容
本发明至少部分地基于本发明人认识到来自前述类型处理设备中使用的液体分配器的偏离液滴可能导致对工件的显著损害和更大的工件损失。在发现了本文描述的技术的功效之前，发明人评价了多种技术以尝试解决这个问题。
由此，在一个方面，本发明涉及一种处理晶片形物品的装置，该装置包括用于保持和旋转晶片形物品的旋转卡盘。液体分配器连接至处理液的供给并被定位或可定位以当晶片形物品被定位在旋转卡盘上时将处理液分配到晶片形物品的表面上。液体分配器包括止回阀，其被定位以阻止处理液滴出液体分配器的排放喷嘴。止回阀的阀座与排放喷嘴的排出口具有在20mm-100mm范围内的距离。提供控制阀以导通和截止处理液至液体分配器的供给，控制阀位于止回阀的上游。
在根据本发明的装置的优选实施例中，控制阀定位在止回阀上游至少50cm，优选地在止回阀上游至少100cm。
在根据本发明的装置的优选实施例中，止回阀通过弹簧被推向密闭位置。
在根据本发明的装置的优选实施例中，止回阀被配置成通过在止回阀的阀部件的与弹簧相反的一侧上支承的处理液提供的压力而开启。
在根据本发明的装置的优选实施例中，止回阀是串联止回阀，其中弹簧位于阀部件的下游。
在根据本发明的装置的优选实施例中，液体分配器包括基本倒U形的分配臂，其中排放喷嘴朝向旋转卡盘向下依靠(depend)，止回阀处于分配臂的向下依靠区段。
在根据本发明的装置的优选实施例中，止回阀被配置成一旦切断处理液对液体分配器的供给即密闭。
在另一方面，本发明涉及一种在用于处理晶片形物品的装置中的液体分配器组件，其包括液体分配臂，该液体分配臂被配置成连接至处理液的供给并被定位以将处理液分配到晶片形物品的表面上。止回阀被定位在液体分配臂上或在其附近，以防止处理液滴出液体分配臂的排放喷嘴。止回阀的阀座与排放喷嘴的排出口具有20mm-100mm范围的距离。
在根据本发明的液体分配器组件的优选实施例中，止回阀通过弹簧被推向密闭位置。
在根据本发明的液体分配器组件的优选实施例中，止回阀被配置成通过在止回阀的阀部件的与弹簧相反的一侧上支承的处理液提供的压力而开启。
在根据本发明的液体分配器组件的优选实施例中，止回阀是串联止回阀，其中弹簧位于阀部件的下游。
在根据本发明的液体分配器组件的优选实施例中，止回阀是提升止回阀，其中弹簧沿与处理液流过液体分配器组件的总方向大致垂直的方向将活塞阀部件推向密闭位置。
在根据本发明的液体分配器组件的优选实施例中，液体分配器组件包括基本倒U形的分配臂，其中排放喷嘴向下依靠，止回阀处于分配臂的向下依靠区段。
在又一方面，本发明涉及一种在处理晶片形物品的装置中使用的喷嘴组件，其包括具有排放出口的喷嘴本体。止回阀在排放出口上游被定位在喷嘴本体中，以防止处理液滴出排放出口。止回阀的阀座与排放出口具有在20mm-100mm范围内的距离。
在根据本发明的喷嘴组件的优选实施例中，止回阀通过弹簧被推向密闭位置。
在根据本发明的喷嘴组件的优选实施例中，止回阀被配置成通过在止回阀的阀部件的与弹簧相反的一侧上支承的处理液提供的压力而开启。
在根据本发明的喷嘴组件的优选实施例中，止回阀是串联止回阀，其中弹簧位于阀部件的下游。
在根据本发明的喷嘴组件的优选实施例中，喷嘴本体包括：上游区段，其包含止回阀；以及可拆卸的下游区段，其形成排放出口。
在根据本发明的喷嘴组件的优选实施例中，喷嘴本体的液体入口具有比排放出口的直径更大的直径。优选地，出口的横截面积比入口的横截面积小至少5％。
在根据本发明的喷嘴组件的优选实施例中，喷嘴本体的上游端被配置成附连至入口管，并且其中喷嘴本体的包括排放出口的下游端不被配置成附连至排放出口下游的任何进一步的管。
附图说明
本发明的其它目的、特征和优势在参照附图阅读了下面对本发明的优选实施例的详细描述之后将变得更为明显，在附图中：
图1是根据本发明第一实施例的装置的示意图；
图2是图1的装置中使用的喷嘴组件的横截面图；以及
图3是适用于图1的装置的替代喷嘴组件的横截面图。
具体实施方式
现在参见附图，图1示出以预定取向将晶片W保持在其上的旋转卡盘1，其优选地使主表面水平地设置或在水平方向±20°以内设置。旋转卡盘1例如可以是根据伯努利原理工作的卡盘，例如美国专利No.4903717中描述的那样。替代地，旋转卡盘1可包括一系列夹持销，这些夹持销能支承使用中的晶片W的全部重量。
卡盘1典型地出现在用于半导体晶片的单晶片湿式加工的处理模块内，并可位于室2内或者也可以不位于室2内。液体分配器组件被定位在卡盘1之上，并包括经由控制阀6连接至处理液供给5的液体分配臂4。液体分配臂4在其远端包括喷嘴组件3。液体分配臂和喷嘴组件3图示为在高于定位在旋转卡盘1上的晶片W之上的使用位置。然而，液体臂优选地可枢转或可线性移动至待机位置，在该位置，液体臂不盖住晶片W，以利于晶片W在旋转卡盘1上的装载和卸载。
旋转卡盘1经由下轴转动，所述下轴则通过电机7被驱动转动。控制器8控制旋转卡盘1的总体操作，包括协调电机7的动作以使卡盘旋转和协调阀6的动作以开放和密闭处理液从供给5的流动。
现在转向图2，该实施例中图1的喷嘴组件3包括由上游本体构件31构成的喷嘴本体，该上游本体构件31经由螺纹35与下游本体构件33啮合。止回阀位于喷嘴组件之内，并包括通过螺旋弹簧39逆着阀座38推向密闭位置的阀部件37。阀座38与上游本体构件31一体地形成，并且图2所示的构件31、33、37和39中的每一个优选地由化学惰性塑料材料制成。
阀座38位于与喷嘴的排出口36具有距离d的位置，该距离d优选地在20mm至100mm的范围内。
此外，图1的控制阀6优选地位于止回阀上游至少50cm处，更优选地位于止回阀上游至少100cm处。
形成在上游本体构件31内的入口通道32优选地具有比形成在下游本体构件33内的出口通道34更大的横截面积。优选地，出口通道34的横截面积比入口通道32的横截面积小至少5％。
相反地，构件31的上游端被配置成附连至入口管，组件33的包括排放孔口36的下游端优选地不被配置成附连至任何进一步的下游管。
部分31、33的可拆卸特性有利于用具有不同直径排放出口36的下游构件取代当前下游构件，以适应用于不同粘性的处理液的喷嘴特性。替代地，整个喷嘴组件3也容易地从分配臂4拆卸。
在使用中，晶片W位于旋转卡盘1上并且控制器8向电机7发信号从而以选定的rpm(转数/分)使晶片转动。控制器8接着对控制阀6发信号以朝分配臂4打开处理液的供给5。
随着处理液经由形成在上游本体构件31中的入口32进入喷嘴组件3，它随后到达阀部件37，所述阀部件37到此为止已处于图2所示的密闭位置。处理液的供给压力在本实施例中足以使阀部件37离开阀座38向下位移，由此处理液可继续流过出口通道34并通过喷嘴孔口36排放到晶片W上。
在用处理液对晶片W作所要求的处理结束时，控制器8向控制阀6发信号以使其密闭。随着喷嘴组件内的处理液的压力下降，阀部件37由弹簧39推动以逆着阀座38回到其密闭位置。
在图3中，示出喷嘴组件3的一种替代结构，其中喷嘴本体30被配置成使阀座38大致定向成垂直于总体流动方向。距离d同样如联系图2描述的那样，并且本实施例的止回阀如联系图2描述的那样工作。
已发现如前所述的装置、液体分配器组件和喷嘴组件能够以令人满意的方式解决与在单晶片工具上加工半导体晶片关联的若干之前未解决的问题。具体地说，在尤其用具有低表面张力的处理液的处理过程中，处理液在流动开始和结束时和在分配臂移动至原位置时容易滴落。由于处理液因其重力导致的流淌，空气也会进入化学管。
这可能导致处理晶片上的缺陷，由此导致晶片损失。进入管道的空气也引起问题，因为连续流动(flow-on)步骤产生不均匀的流动，由于溅射效应这会促成喷溅。
为了尝试解决这些问题而开发出多种技术，包括：使用抽吸以在加工结束时“吸回”处理液，从而防止其滴出喷嘴；使用正压以吹除来自喷嘴的过量处理液；减小管直径以形成增加的内表面张力；以及将受控制的开/闭阀定位在喷嘴出口附近。然而，这些技术中没有任何一项足以解决前述问题。
另一方面，人们发现，根据本发明的装置、液体分配器组件和喷嘴组件能够解决前述问题，因为在该使用点存在仅在允许流动时才开启的止回阀。止回阀在流动停止后立即密闭并且不允许处理液在分配臂移动期间滴落。本文所述的止回阀的又一优点是，在流动停止后空气不会进入分配臂。
尽管已联系其各个优选实施例对本发明进行了描述，然而要理解，这些实施例是为了解说本发明而单独给出的，并且不应当被用作借口以限制由所附权利要求书的真实范围和精神给予的保护范围。

Claims (20)

1.处理晶片形物品的装置，包括：
用于保持和旋转晶片形物品的旋转卡盘；
液体分配器，其连接至处理液的供给并被定位或能定位以在晶片形物品被定位在所述旋转卡盘上时将所述处理液分配到所述晶片形物品的表面上；
其中所述液体分配器包括止回阀，其被定位以阻止处理液滴出所述液体分配器的排放喷嘴，所述止回阀的阀座与所述排放喷嘴的排出口具有在20mm-100mm范围内的距离；以及
控制阀，其用以导通和截止处理液至所述液体分配器的供给，所述控制阀位于所述止回阀的上游。
2.如权利要求1所述的装置，其中，所述控制阀在所述止回阀上游至少50cm，优选地在所述止回阀上游至少100cm。
3.如权利要求1所述的装置，其中，所述止回阀通过弹簧被推向密闭位置。
4.如权利要求3所述的装置，其中，所述止回阀被配置成通过在所述止回阀的阀部件的与所述弹簧相反的一侧上支承的处理液提供的压力而开启。
5.如权利要求4所述的装置，其中，所述止回阀是串联止回阀，其中所述弹簧位于所述阀部件的下游。
6.如权利要求1所述的装置，其中，所述液体分配器包括基本倒U形的分配臂，其中所述排放喷嘴朝向所述旋转卡盘向下依靠，所述止回阀处于所述分配臂的向下依靠区段。
7.如权利要求1所述的装置，其中，所述止回阀被配置成一旦切断处理液对所述液体分配器的供给即密闭。
8.一种用于处理晶片形物品的装置中的液体分配器组件，其包括：
液体分配臂，所述液体分配臂被配置成连接至处理液的供给并被定位以将处理液分配到晶片形物品的表面上；以及
止回阀，所述止回阀被定位在所述液体分配臂上或在其附近，以防止处理液滴出所述液体分配臂的排放喷嘴，所述止回阀的阀座与所述排放喷嘴的排出口具有20mm-100mm范围内的距离。
9.如权利要求8所述的液体分配器组件，其中，所述止回阀通过弹簧被推向密闭位置。
10.如权利要求9所述的液体分配器组件，其中，所述止回阀被配置成通过在止回阀的阀部件的与弹簧相反的一侧上支承的处理液提供的压力而开启。
11.如权利要求10所述的液体分配器组件，其中，所述止回阀是串联止回阀，其中所述弹簧位于所述阀部件的下游。
12.如权利要求10所述的液体分配器组件，其中，所述止回阀是提升止回阀，其中所述弹簧沿与处理液流过所述液体分配器组件的总方向大致垂直的方向将活塞阀部件推向密闭位置。
13.如权利要求8所述的液体分配器组件，其中，所述液体分配器组件包括基本倒U形的分配臂，其中所述排放喷嘴向下依靠，所述止回阀处于所述分配臂的向下依靠区段。
14.一种在处理晶片形物品的装置中使用的喷嘴组件，其包括：
具有排放出口的喷嘴本体；以及
止回阀，其在所述排放出口的上游被定位在所述喷嘴本体中，以防止处理液滴出所述排放出口，所述止回阀的阀座与所述排放出口具有在20mm-100mm范围内的距离。
15.如权利要求14所述的喷嘴组件，其中，所述止回阀通过弹簧被推向密闭位置。
16.如权利要求15所述的喷嘴组件，其中，所述止回阀被配置成通过在所述止回阀的阀部件的与所述弹簧相反的一侧上支承的处理液提供的压力而开启。
17.如权利要求15所述的喷嘴组件，其中，所述止回阀是串联止回阀，其中所述弹簧位于所述阀部件的下游。
18.如权利要求14所述的喷嘴组件，其中，所述喷嘴本体包括：上游区段，其包含所述止回阀；以及可拆卸的下游区段，其形成所述排放出口。
19.如权利要求14所述的喷嘴组件，其中，所述喷嘴本体的液体入口具有比所述排放出口的直径更大的直径。
20.如权利要求14所述的喷嘴组件，其中，所述喷嘴本体的上游端被配置成附连至入口管，并且其中所述喷嘴本体的包括所述排放出口的下游端不被配置成附连至所述排放出口下游的任何进一步的管。
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