CN106601649A - 处理半导体衬底的设备以及处理半导体衬底的方法 - Google Patents

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简渊基
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Abstract

本发明的实施例提供了处理半导体衬底的设备，包括卡盘、夹持器、液体供给系统以及正压单元。卡盘具有主面和在卡盘上形成的至少一个孔。夹持器能够将半导体衬底保持在主面上面的位置处。液体供给系统配置为通过孔将液体膜提供至主面上。正压单元配置为将气流提供至卡盘上方的空间。本文还公开了处理半导体衬底的方法。

Description

处理半导体衬底的设备以及处理半导体衬底的方法
技术领域
本发明的实施例涉及半导体领域，更具体地涉及处理半导体衬底的设备以及处理半导体衬底的方法。
背景技术
半导体集成电路(IC)工业已经经历了快速发展。在IC制造技术的进展中产生了多个IC时代，并且，每个时代制造比先前时代更小以及更复杂的电路。目前，半导体工业已经进入纳米技术节点以用于更高的器件密度和更好的电性能，并且采用诸如鳍式场效应晶体管(FinFET)的三维设计。清洗工艺和湿蚀刻工艺在制造具有纳米级部件的IC中是重要的。多种清洗工艺和湿蚀刻工艺已经由工具供应商提出，但是传统的技术已经不能在所有方面完全满足。
发明内容
本发明的实施例提供了一种处理半导体衬底的设备，包括：卡盘，所述卡盘具有主面和在所述卡盘上形成的至少一个孔；夹持器，所述夹持器能够将半导体衬底保持在所述主面上面的位置处；液体供给系统，所述液体供给系统配置为通过所述孔将液体膜提供至所述主面上；以及正压单元，所述正压单元用于将气流提供至所述卡盘上方的空间。
本发明的实施例还提供了一种处理半导体衬底的设备，所述设备包括：卡盘，所述卡盘具有主面和在所述卡盘上形成的多个孔；夹持器，所述夹持器能够将半导体衬底保持在所述主面上面的位置处，所述半导体衬底具有将要被处理的第一表面和与所述第一表面相对的第二表面；液体供给系统，所述液体供给系统用于通过所述孔将流动的液体层提供至所述主面上，其中，当所述设备处于运行时，所述半导体衬底的所述第一表面面向所述主面并且与所述流动的液体层接触；正压单元，所述正压单元用于将气流提供至所述半导体衬底的所述第二表面；以及排水单元，所述排水单元设置为邻近所述卡盘的边缘，以用于从所述卡盘的所述边缘排出液体。
本发明的实施例还提供了一种处理半导体衬底的方法，包括：将半导体衬底设置在卡盘上方，其中，所述卡盘具有主面和形成在所述卡盘上的多个孔，并且所述半导体衬底具有将要被处理的第一表面和与所述第一表面相对的第二表面；通过将液体经由所述孔供给至所述主面，形成在所述卡盘的所述主面上流动的液体层；允许所述半导体衬底的所述第一表面与所述液体层接触，使得所述液体层在所述第一表面和所述卡盘的所述主面之间流动；将气流提供至所述半导体衬底的所述第二表面；以及从所述卡盘的边缘排出所述液体层。
附图说明
当结合附图进行阅读时，根据下面详细的描述可以最佳地理解本发明的各个实施例。应该注意，根据工业中的标准实践，各个部件没有被按比例绘制。实际上，为了清楚的讨论，各个部件的尺寸可以被任意增加或减少。
图1是根据本发明的各个实施例的示意性地示出的处理半导体衬底的设备的截面图。
图2A是根据本发明的各个实施例的示意性地示出的卡盘(chuck)的俯视图。
图2B是沿着图2A的线BB'的截面图。
图3是根据本发明的各个实施例的示出了处理半导体衬底的方法的流程图。
图4至图11是根据本发明的各个实施例的示意性地示出的在各个工艺阶段中处理半导体衬底的方法的截面图。
具体实施方式
以下公开内容提供了许多不同实施例或实例，用于实现所提供主题的不同特征。下面描述组件和布置的具体实例以简化本发明。当然，这些仅是实例并且意欲不限制本发明。例如，在以下描述中，在第二部件上方或上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件直接接触的实施例，也可以包括形成在第一部件和第二部件之间的附加部件使得第一部件和第二部件不直接接触的实施例。另外，本发明可以在各个实例中重复参考标号和/或字符。这种重复是为了简化和清楚的目的，并且其本身并不表示所讨论的实施例和/或配置之间的关系。
清洗和/或湿蚀刻工艺对于制造半导体集成电路(IC)是重要的。通常，例如，诸如硅晶圆的半导体衬底具有背面和器件表面，半导体器件形成在器件表面上。在一些清洗和/或湿蚀刻工艺中，期望清洗或蚀刻效果仅发生在半导体衬底的单个表面(例如，处理表面)上，而其它表面(即，非处理表面)不希望受到诸如清洗和/或蚀刻液等的工作介质(workingmedium)的影响。然而，在传统的清洗和/或湿蚀刻设备中，工作介质不可避免地溅射或移动至非处理表面上(也称为“反洗(backwash)”)，并导致了一些问题。传统的清洗和/或湿蚀刻工具不能保证非处理表面完全远离工作介质。解决这个问题的一个方法是形成覆盖在半导体衬底的非处理表面上的保护层。这种方法是高成本低效果的。此外，当使用传统的清洗和/或湿蚀刻设备来制造现代IC时，诸如FinFET的鳍部件的一些纳米结构可能损坏。
本发明通常涉及处理半导体衬底的设备以及处理半导体衬底的方法。根据本发明的各个实施例，本文公开的设备和方法可以可靠地保证非处理表面远离工作介质。此外，本文公开的设备和方法解决了清洗工艺和/或湿蚀刻工艺中的纳米结构的损坏问题。
应该理解，虽然本文可以使用第一、第二等术语描述各个元件，但是这些元件不应该由这些术语限制。这些术语仅仅用于区分一个元件与另一个元件。例如，在不背离本发明的范围的情况下，可以将第一元件叫做第二元件，并且类似地，可以将第二元件叫做第一元件。如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个所列的相关联项目的任何以及所有的组合。
此外，为了便于描述，本文中可以使用诸如“在…下方”、“在…下面”、“下部”、“在…上面”、“上部”等的空间关系术语，以描述如图中所示的一个元件或部件与另一元件或部件的关系。除了图中所示的方位外，空间关系术语旨在包括器件在使用或操作过程中的不同方位。装置可以以其他方式定位(旋转90度或在其他方位)，并且在本文中使用的空间关系描述符可以同样地作相应地解释。
应该明白，当元件称为“连接”或“耦合”至另一个元件时，它可以直接连接或耦合至其它的元件或可以存在介于中间的元件。相反地，当元件称为“直接连接”或“直接耦合”至另一个元件时，不存在介于中间的元件。
图1是根据本发明的各个实施例的示意性地示出的处理半导体衬底的设备100的截面图。设备100包括卡盘110、夹持器120、液体供给系统140以及正压单元150。
卡盘110用作执行工艺的平台。更具体地，卡盘110具有主面110A和在卡盘上形成的一个或多个孔112。在一些实施例中，卡盘110的主面110A在基本水平的方向上延伸。取决于将要被处理的半导体衬底的尺寸，卡盘110的面积或尺寸可以变化。在一些实施例中，多个孔112形成在主面110A上。每个孔112都具有位于主面110A上的出口，并且因此可以通过孔112在主面110A上提供诸如蚀刻化学制品和清洗液的工作介质。具体地，每个孔112都连接至液体供给系统140，并且工作介质可以提供至卡盘110的主面110A。因此，多种工艺可以在卡盘110的主面110A上方进行。
液体供给系统140配置为通过卡盘110的孔112在主面110A上提供液体膜142。液体供给系统140包括液体供给器144，该液体供给器连接至一个或多个孔112并且通过卡盘110的孔112将液体供给至主面110A。所供给的液体在主面110A上流动，并且因此形成在卡盘110的主面110A上流动的液体膜142。在一些实施例中，液体供给系统140包括诸如液体供给器144、144A和144B的多个液体供给器。液体供给器144、144A、144B连接至一个或多个孔112、并且供给不同材料和化学制品至主面110A。例如，液体供给器144、144A、144B可以将蚀刻化学制品和/或清洗溶液供给至主面110A，并且因此液体膜142可以是蚀刻液体膜或清洗液体膜。在另一些实施例中，液体供给系统140还包括分配器146，该分配器互连在孔112和液体供给器144、144A、144B之间。来自液体供给器144、144A、144B的材料或化学制品在分配器146中稳定的混合，并且然后分配以及输送至孔112。
设置夹持器120以将半导体衬底130保持在卡盘110的主面110A上面的位置处。本领域公知的晶圆保持器的任何类型都可以应用在本发明中。在一些实施例中，夹持器120可以夹持半导体衬底130的边缘，并且可以在垂直方向上移动。例如，当夹持器120接收半导体衬底130时，夹持器120可以放置在相对高的位置处。并且然后，半导体衬底130可以与夹持器120一起向下移动至相对低的位置处，以进行诸如蚀刻工艺和/或清洗工艺的一些工艺。在一些实施例中，在处理时间期间，夹持器120可以程序化控制，使得在半导体衬底130和主面110A之间的间隙134可以变化。在另一些实施例中，夹持器120可以与机械臂结合，并且可以从盒体中挑选半导体衬底130，以及进一步将半导体衬底支撑在卡盘110的主面110A上面的所需位置处。卡盘110可以由诸如不锈钢、钛合金、铝合金等的材料形成。
当设备100处于运行时，通过夹持器120将半导体衬底130支撑在卡盘110的主面110A上面的平面处。此外，半导体衬底130具有将要被处理的第一表面131和与第一表面131相对的第二表面132。当设备100处于运行时，半导体衬底130的第一表面131面向下面并且相对于卡盘110的主面110A。在处理时间期间，第一表面131通过间隙134与主面110A间隔开，并且因此液体膜142可以间隙134中流动并且与第一表面131接触。通过这种方式，液体膜142可以与第一表面131相互作用，因此在第一表面131上实现一定的影响，例如蚀刻和/或清洗第一表面131。液体膜142从卡盘110的边缘由缝隙134排出。
在各个实施例中，在处理时间期间，半导体衬底130不转动和旋转，并且因为衬底在静止状态下，所以本文公开的设备的优点在于处理大尺寸的衬底。在传统的设备中，在处理时间期间，半导体衬底是旋转的，并且不利地导致半导体衬底的弯曲。因此，本文提供的设备100适合用于处理诸如18寸晶圆或更大的大尺寸衬底。然而，本发明不限制于具体地半导体衬底，并且本发明中可以使用任何半导体衬底。
正压单元150配置为将气流152提供至位于卡盘110上方的空间。当设备100处于运行时，气流152供应至半导体衬底130的第二表面132，并且气流152在第二表面132的边缘的上方吹动，然后气流离开半导体130的第二表面132。在一些实施例中，正压单元150包括壳体154和连接至壳体154的第一气体供给器156。当设备100处于运行时，将壳体154移动至半导体衬底130的上面的位置处，以覆盖半导体衬底130。第一气体供给器156将气流152供应至壳体154和半导体衬底130的第二表面132之间的空间中，并且因此在半导体衬底130的第二表面132的上方产生正压空间158。通过第一气体供给器156供给的气体从半导体衬底130边缘的流出空间158。在一些实例中，气流152包括氮气、空气或其它合适的气体。
应该注意，通过本文公开的正压单元150、半导体衬底130和卡盘110的布置有效地解决了“反洗”的问题。首先，半导体衬底130布置在用作工作介质的液体膜142上面。当液体膜142离开卡盘110的主面110A时，由于重力效果流出的液体148基本上向下流动，并且这样极大地降低了“反洗”的可能。其次，由正压单元150提供的气体在半导体衬底130的第二表面132上产生正压空间158，并且正压空间158防止流出的液体148溅射至半导体衬底130的第二表面132上。此外，在半导体衬底130的边缘的上方吹动的气流152引导流出的液体148向下流动。因此，半导体衬底130的第二表面132不受从液体膜142溅射或移动的任何液体的影响，并且在本发明的各个实施例中有效地解决了关于“反洗”的问题。
在一些实施例中，设备100还包括邻近卡盘110的边缘设置的排水单元160。排水单元160配置为从卡盘110的边缘排出液体148。在一些实例中，排水单元160包括邻近卡盘110的边缘的第一吸头162。第一吸头162设置在半导体衬底130的第一表面131和卡盘110的主面110A之间的水平面处，并且流出的液体148被吸进第一吸头162。具体地，第一吸头162和在半导体衬底130的边缘的上方吹动的气流152在半导体衬底130的边缘和液体膜142的边缘处组成气体流。组成的气体流将流出的液体148引导至第一吸头162，并且有效地防止液体148溅射至半导体衬底130的第二表面132上。在另一些实例中，排水单元160还包括设置在主面110A下面的水平面处的第二吸头164。第二吸头164可以吸收第一吸头162下方剩余的液体。
在一些实施例中，设备100还包括连接至孔112的喷雾器170。喷雾器170配置为通过卡盘110的孔112将喷雾或液滴供给至半导体衬底130的第一表面131。在形成液体膜142之前，从喷雾器170供给的喷雾或液滴的目的在于润湿第一表面131。在实例中，喷雾器170可以是超声喷雾器等。
在一些实施例中，设备100还包括连接至孔112的第二气体供给器180。第二气体供给器180可以通过卡盘110的孔112将合适的气体或空气供给至半导体衬底130的第一表面131。
在一些实施例中，设备100还包括连接至卡盘110的旋转器190。当设备100处于运行时，卡盘110可以旋转或回转(revolved)。根据本发明的一些实施例，卡盘110的旋转可以加强清洗和/或蚀刻效果。在实例中，旋转器190可以通过驱动器件190a驱动。当设备100处于运行时，驱动器件190a可以程序化控制卡盘110的旋转。
图2A是根据本发明的各个实施例的示意性地示出的卡盘110的俯视图。
在各个实施例中，卡盘110的主面110A具有中央区域和环绕中央区域的一个或多个环状区域。例如，主面110A具有中央区域110C和多个环状区域110S1、110S2、110S3，中央区域110C具有半径R，每个环状区域110S1、110S2以及110S3都具有宽度R。在一些实施例中，卡盘110和/或液体供给系统140设计为向中央区域110C供给比每个环状区域110S1、110S2以及110S3都多的液体。在另一些实施例中，供给至内环状区域上的液体比供给至外环状区域上的液体多。例如，供给至环状区域110S1上的液体比供给至环状区域110S2上的液体多，并且此外，供给至环状区域110S2上的液体比供给至环状区域110S3上的液体多。在一些实例中，供给至环状区域110S1上的液体的量是供给至中央区域110C上的约60％-80％，供给至环状区域110S2上的液体的量是供给至中央区域110C上的约30％-50％，以及供给至环状区域110S3上的液体的量是供给至中央区域110C上的约18％-38％。
在一些实施例中，如图2A所示，孔112布置在中央区域110C和环状区域110S1、110S2以及110S3中。中央区域110C中的孔112的出口的总面积大于每个环状区域110S1、110S2以及110S3中的孔的出口的总面积。此外，内环状区域中的比外环状区域中的孔112的出口的总面积大。例如，环状区域110S1中的比环状区域110S2中的孔112的出口的总面积大，并且此外，环状区域110S2中的比环状区域110S3中的孔112的出口的总面积大。在一些实例中，环状区域110S1中的孔112的出口的总面积是中央区域110C中的孔的出口的总面积的约60％-80％，环状区域110S2中的孔112的出口的总面积是中央区域110C中的孔的出口的总面积的约30％-50％，以及环状区域110S3中的孔112的出口的总面积是中央区域110C中的孔的出口的总面积的约18％-38％。在另一些实例中，孔112包括设置在卡盘110的中央处的中央孔112C，并且中央孔112C具有最大的面积。此外，对于孔112的形状无具体限制。示出的孔112的出口的形状包括圆形、三角形、矩形、菱形、十字形以及其它形状。
在一些实施例中，孔112可以包括多个排出孔116，以排出主面110A上的液体。排出孔116可以连接至诸如吸泵的排水器件。
图2B是沿着图2A的线BB'的截面图。根据本发明的另一些实施例，孔112可以包括多个回旋孔(swirling hole)114，回旋孔用于在卡盘110的主面110A上产生液体膜142的在顺时针方向或逆时针方向上的回旋流(swirling flow)145。液体膜142的回旋流145可以促进半导体衬底130的第一表面131上的蚀刻或清洗效果的均匀性。每个回旋孔114都具有轴线114A，并且每个轴线114A和主面110A都形成一个小于90°的夹角θ。在一些实例中，夹角θ可以在从约10°至约80°的范围内，具体地在约15°至约65°的范围内，更具体地在约20°至约60°的范围内。在一些实例中，当夹角θ小于诸如10°的确定值时，第一表面131上的一些纳米结构可能被损坏。另一方面，在另一些实例中，当夹角θ大于诸如80°的确定值时，半导体衬底130的第一表面131上的清洗和/或蚀刻效果无法令人满意。
本发明的另一实施例提供一种诸如蚀刻或清洗半导体衬底的处理半导体衬底的方法。图3是根据本发明的各个实施例的示出了处理半导体衬底的方法10的流程图。方法10包括操作12、操作14、操作16、操作18和操作20。图4至图11共同示出了根据本发明的各个实施例的作为一系列截面图的更具体的制造方法。应该理解，尽管这些方法中的每一个都示出了许多操作、步骤和/或部件，但是并非所有的这些操作、步骤和/或部件都是必需的，并且也可以存在其他未示出的操作、步骤和/或部件。同样，在一些实施例中，操作和/或步骤的顺序可以与这些图中示出的不同。此外，在一些实施方式中，示出的操作和/或步骤可以进一步分为子步骤，而在其它实施方式中，一些示出的操作和/或步骤可以与另一个同时实施。应该注意的是，结合图4至图11中的制造阶段和部件仅是实例。本领域技术人员将意识到可有许多替代、变化以及修改。
如图4示出的，在操作12中，半导体衬底130设置在卡盘110上面。卡盘110具有主面110A和在卡盘上形成的多个孔112。半导体衬底130具有将要被处理的第一表面131，并且第一表面131面向主面110A。半导体衬底130还具有与第一表面131相对的第二表面132。半导体衬底130通过间隙134与卡盘110的主面110A间隔开。
在一些实施例中，在操作12之后并且在操作14之前，方法10还包括通过孔112将喷雾172提供至第一表面131的步骤。在一些实施例中，提供的喷雾172或液滴用于湿润半导体衬底130的第一表面131，并且湿润处理可以有助于接下来的操作14。在一些实例中，将喷雾172提供至第一表面131的步骤可以包括应用诸如超声喷雾器的喷雾器170，以产生喷雾172。
如图5所示，在操作14中，通过将液体141经由孔112供给至主面110A来在卡盘110的主面110A上形成流动的液体层143。在一些实施例中，供给至卡盘的中央区域110C的液体的量比供给至外环状区域110S的量大，并且因此相比于外环状区域110S，液体层143在中央区域110C中具有更高的表面。在一些实例中，液体层143的在中央区域110中的高度H1为约10mm至约50mm，具体地为约12mm至约30mm，更具体地为约15mm至约25mm。在一些实例中，供给的液体可以包括蚀刻化学制品和/或清洗液。
如图6至图8所示，在操作16中，半导体衬底130的第一表面131允许与液体层143接触，使得液体层143在第一表面131和卡盘110的主面110A之间的间隙134中流动。在图6中，半导体衬底130向下移动，以轻轻地接触具有在中央区域110C中的高液体表面的液体层143的中央部分。在图7中，半导体衬底130持续向下移动，使得液体表面143S和半导体衬底130的第一表面131之间的空气149可以排出。在一些实例中，在图6至图7中示出的步骤可以重复数次，以稳定地润湿第一表面131，并且去除在第一表面131上存在的气体。特别地，在操作16中，半导体衬底130可以向上或向下周期性地移动。在图8中，半导体衬底130持续向下移动并且定位在卡盘110的主面110A的上面。在这个阶段中，液体持续从卡盘110的孔112供给，并且供给的液体流经孔112、穿过间隙134至卡盘110的边缘，并且然后离开卡盘110。在一些实例中，在图8示出的阶段中，间隙134保持在约0.1mm至约5mm的范围内，具体地在约0.2mm至约4mm的范围内，更具体地在约1mm至约4mm的范围内。在一些实例中，操作16包括从半导体衬底130的第一表面131去除材料。
在操作18中，将气流152提供至半导体衬底130的第二表面132。应该注意的是，操作18可以先于或在操作16期间开始。在一些实例中，操作18和操作16同时施行。在另一些实例中，操作18开始于操作14并且持续直至操作16结束或至操作16结束之后。在一些实施例中，操作18包括在第二表面132上面产生正压空间158。
在操作20中，如图9所示，液体层143从卡盘110的边缘排出。在一些实施例中，从孔112供给液体141的步骤停止，并且然后通过孔112将干燥气体182供给至在第一表面131和主面110A之间的间隙134，并且因此将剩余的液体层143驱除出间隙134。在另一些实施例中，从孔112供给液体141的步骤停止，但是随后通过孔112将另一液体供给至主面110A。例如，之前供给的液体可以是诸如蚀刻液的第一液体，并且随后供给的液体可以是诸如清洗液的第二液体。在另一些实施例中，方法10可以包括与图4至图9相关的在此之前描述的任何重复操作或步骤。
在操作20之后，方法还包括其他的操作或步骤。例如，如图10中示出的，当干燥气体182持续供给时，半导体衬底130的第一表面131被干燥。其后，如图11中示出的，半导体衬底130可以向上移动。
本发明的各个实施例的优势包括提供了处理半导体衬底的新型设备，以及处理半导体衬底的新方法。该设备和方法可以可靠地保证不处理表面免受诸如清洗液和/或蚀刻液的工作介质的影响。此外，本文公开的设备和方法可以解决在清洗工艺和/或湿蚀刻工艺中的诸如FinFET的鳍结构的纳米部件折断或损坏的问题。此外，本文公开的设备和方法适用于处理大尺寸衬底。
根据一些实施例的一个实施例，处理半导体衬底的设备包括卡盘、夹持器、液体供给系统以及正压单元。卡盘具有主面和在卡盘上形成的至少一个孔。夹持器能够将半导体衬底保持在主面上面的位置处。液体供给系统配置为通过孔将液体膜提供在主面上。正压单元配置为将气流提供至卡盘上方的空间。
根据一些实施例的另一实施例，处理半导体衬底的设备包括卡盘、夹持器、液体供给系统、正压单元以及排水单元。卡盘具有主面和在卡盘上形成的多个孔。夹持器能够将半导体衬底保持在主面上面的位置处，其中，半导体衬底具有将要被处理的第一表面和与第一表面相对的第二表面。设置液体供给系统以通过孔将流动的液体层提供至主面。当设备处于运行时，半导体衬底的第一表面面向主面并且与流动的液体层接触。正压单元配置为将气流提供至半导体衬底的第二表面。排水单元设置为邻近卡盘的边缘，以用于从卡盘的边缘排出液体。
根据一些实施例的另一实施例，处理半导体衬底的方法包括以下操作：(i)将半导体衬底设置在卡盘上方，其中，卡盘具有主面和在卡盘上形成的多个孔，并且半导体衬底具有将要被处理的第一表面和与第一表面相对的第二表面；(ii)通过将液体经由孔供给至主面，形成在卡盘的主面上流动的液体层；(iii)允许半导体衬底的第一表面与液体层接触，使得液体层在第一表面和卡盘的主面之间流动；(iv)将气流提供至半导体衬底的第二表面；以及(v)从卡盘的边缘排出液体层。
本发明的实施例提供了一种处理半导体衬底的设备，包括：卡盘，所述卡盘具有主面和在所述卡盘上形成的至少一个孔；夹持器，所述夹持器能够将半导体衬底保持在所述主面上面的位置处；液体供给系统，所述液体供给系统配置为通过所述孔将液体膜提供至所述主面上；以及正压单元，所述正压单元用于将气流提供至所述卡盘上方的空间。
根据本发明的一个实施例，其中，所述半导体衬底具有将要被处理的第一表面和与所述第一表面相对的第二表面，当所述设备处于运行时，所述第一表面面向所述卡盘的所述主面，并且所述第一表面通过间隙与所述主面分隔开。
根据本发明的一个实施例，其中，当所述设备处于运行时，所述液体膜在所述间隙中流动并且与所述第一表面接触。
根据本发明的一个实施例，其中，当所述设备处于运行时，所述正压单元将所述气流提供至所述半导体衬底的所述第二表面。
根据本发明的一个实施例，其中，所述卡盘具有形成在所述主面上的多个所述孔。
根据本发明的一个实施例，其中，所述主面具有中央区域和围绕所述中央区域的环状区域，所述孔布置在所述中央区域和所述环状区域两者中，并且所述中央区域中的所述孔的出口的总面积比所述环状区域中的所述孔的出口的总面积大。
根据本发明的一个实施例，其中，所述孔包括多个回旋孔，每个所述回旋孔都具有轴线，并且每个轴线和所述主面都形成小于90°的夹角。
根据本发明的一个实施例，其中，所述夹角的范围从20°至70°。
根据本发明的一个实施例，其中，所述正压单元包括：壳体；以及第一气体供给器，所述第一气体供给器连接至所述壳体，以用于供给所述气流。
根据本发明的一个实施例，设备还包括排水单元，所述排水单元设置为邻近所述卡盘的边缘，以用于从所述卡盘的所述边缘排出液体。
根据本发明的一个实施例，其中，所述排水单元包括第一吸头和第二吸头，所述第一吸头设置在所述主面和所述半导体衬底之间的水平面处，所述第二吸头设置在所述主面下面的水平面处。
根据本发明的一个实施例，设备还包括连接至所述孔的喷雾器。
根据本发明的一个实施例，设备还包括连接至所述孔的第二气体供给器。
根据本发明的一个实施例，其中，液体供给系统包括液体供给器和互连在所述孔和所述液体供给器之间的分配器。
根据本发明的一个实施例，设备还包括连接至所述卡盘的旋转器，以用于使所述卡盘旋转。
本发明的实施例还提供了一种处理半导体衬底的设备，所述设备包括：卡盘，所述卡盘具有主面和在所述卡盘上形成的多个孔；夹持器，所述夹持器能够将半导体衬底保持在所述主面上面的位置处，所述半导体衬底具有将要被处理的第一表面和与所述第一表面相对的第二表面；液体供给系统，所述液体供给系统用于通过所述孔将流动的液体层提供至所述主面上，其中，当所述设备处于运行时，所述半导体衬底的所述第一表面面向所述主面并且与所述流动的液体层接触；正压单元，所述正压单元用于将气流提供至所述半导体衬底的所述第二表面；以及排水单元，所述排水单元设置为邻近所述卡盘的边缘，以用于从所述卡盘的所述边缘排出液体。
本发明的实施例还提供了一种处理半导体衬底的方法，包括：将半导体衬底设置在卡盘上方，其中，所述卡盘具有主面和形成在所述卡盘上的多个孔，并且所述半导体衬底具有将要被处理的第一表面和与所述第一表面相对的第二表面；通过将液体经由所述孔供给至所述主面，形成在所述卡盘的所述主面上流动的液体层；允许所述半导体衬底的所述第一表面与所述液体层接触，使得所述液体层在所述第一表面和所述卡盘的所述主面之间流动；将气流提供至所述半导体衬底的所述第二表面；以及从所述卡盘的边缘排出所述液体层。
根据本发明的一个实施例，方法还包括：形成在所述主面上流动的液体层的操作之前，通过所述孔将喷雾提供至所述第一表面。
根据本发明的一个实施例，其中，允许所述半导体衬底的所述第一表面与所述液体层接触的操作包括：从所述半导体衬底的所述第一表面去除材料。
根据本发明的一个实施例，其中，将所述气流提供至所述半导体衬底的所述第二表面的操作包括：在所述第二表面上面产生正压空间。
以上论述了若干实施例的部件，使得本领域的技术人员可以更好地理解本发明的各个方面。本领域技术人员应该理解，可以很容易地使用本发明作为基础来设计或更改其他的处理和结构以用于达到与本发明所介绍实施例相同的目的和/或实现相同优点。本领域技术人员也应该意识到，这些等效结构并不背离本发明的精神和范围，并且在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以进行多种变化、替换以及改变。

Claims (1)

1.一种处理半导体衬底的设备，包括：
卡盘，所述卡盘具有主面和在所述卡盘上形成的至少一个孔；
夹持器，所述夹持器能够将半导体衬底保持在所述主面上面的位置处；
液体供给系统，所述液体供给系统配置为通过所述孔将液体膜提供至所述主面上；以及
正压单元，所述正压单元用于将气流提供至所述卡盘上方的空间。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10269557B2 (en) * 2015-10-20 2019-04-23 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Apparatus of processing semiconductor substrate

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS609129A (ja) * 1983-06-29 1985-01-18 Fujitsu Ltd ウエツト処理装置
US5312487A (en) * 1991-09-20 1994-05-17 Tokyo Electron Kabushiki Kaisha Coating apparatus
JP3388628B2 (ja) * 1994-03-24 2003-03-24 東京応化工業株式会社 回転式薬液処理装置
US5451260A (en) * 1994-04-15 1995-09-19 Cornell Research Foundation, Inc. Method and apparatus for CVD using liquid delivery system with an ultrasonic nozzle
US5609720A (en) * 1995-09-29 1997-03-11 Lam Research Corporation Thermal control of semiconductor wafer during reactive ion etching
US5863396A (en) * 1996-10-25 1999-01-26 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for fabricating a wafer spacing mask on a substrate support chuck
US6113698A (en) * 1997-07-10 2000-09-05 Applied Materials, Inc. Degassing method and apparatus
US6102057A (en) * 1998-02-14 2000-08-15 Strasbaugh Lifting and rinsing a wafer
ATE211855T1 (de) * 1999-04-28 2002-01-15 Sez Semiconduct Equip Zubehoer Vorrichtung und verfahren zur flüssigkeitsbehandlung von scheibenförmigen gegenständen
US6827814B2 (en) * 2000-05-08 2004-12-07 Tokyo Electron Limited Processing apparatus, processing system and processing method
EP1174910A3 (en) * 2000-07-20 2010-01-06 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for dechucking a substrate
JP4018958B2 (ja) * 2001-10-30 2007-12-05 大日本スクリーン製造株式会社 基板処理装置
US6743722B2 (en) * 2002-01-29 2004-06-01 Strasbaugh Method of spin etching wafers with an alkali solution
US6797069B2 (en) * 2002-04-08 2004-09-28 Cree, Inc. Gas driven planetary rotation apparatus and methods for forming silicon carbide layers
US7223308B2 (en) * 2003-10-06 2007-05-29 Applied Materials, Inc. Apparatus to improve wafer temperature uniformity for face-up wet processing
KR100763332B1 (ko) * 2006-02-16 2007-10-04 삼성전자주식회사 나이프에지링 및 이를 갖는 반도체 현상설비, 반도체현상설비의 웨이퍼 저면 세정방법
JP4895774B2 (ja) * 2006-11-24 2012-03-14 大日本スクリーン製造株式会社 基板処理装置および基板処理方法
US8057602B2 (en) * 2007-05-09 2011-11-15 Applied Materials, Inc. Apparatus and method for supporting, positioning and rotating a substrate in a processing chamber
KR100882910B1 (ko) * 2007-07-19 2009-02-10 삼성모바일디스플레이주식회사 식각장치
JP5049891B2 (ja) * 2008-06-13 2012-10-17 新光電気工業株式会社 基板温調固定装置
US8851133B2 (en) * 2009-03-31 2014-10-07 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Method and apparatus of holding a device
EP2577334B1 (en) * 2010-06-07 2015-03-04 Cascade Microtech, Inc. High voltage chuck for a probe station
US9022392B2 (en) * 2012-08-31 2015-05-05 United Microelectronics Corporation Chuck and semiconductor process using the same
JP2015060852A (ja) * 2013-09-17 2015-03-30 株式会社東芝 半導体装置の製造方法及び製造装置
TWI661502B (zh) * 2014-02-27 2019-06-01 日商斯克林集團公司 基板處理裝置
US10269557B2 (en) * 2015-10-20 2019-04-23 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Apparatus of processing semiconductor substrate

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