CN117581347A - 用液体对基底进行表面处理的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种用液体对基底(1)进行表面处理的系统(17)，包括：第一基底支架(18)、第二基底支架(19)、液体分配单元(21)、处理室(20)和控制单元(22)，其中所述第一基底支架(18)被配置为固持所述基底(1)，其中所述第一基底支架(18)在所述处理室(20)中可以移动，并被配置为将所述基底(1)移交至所述第二基底支架(19)，其中所述第二基底支架(19)可以旋转，并被配置为在所述基底(1)在所述处理室(20)内，相对于所述处理室(20)旋转期间固持所述基底(1)，其中所述液体分配单元(21)相对于所述第二基底支架(19)可以移动，并被配置为将液体分配到所述基底(1)上，以及其中所述控制单元(22)被配置为控制所述基底(1)的旋转速度、所述液体分配单元(21)的位置和/或液体的分配速度。此外，本公开还涉及一种用液体对基底(1)进行表面处理的方法(100)，以及一种用以用液体对基底(1)进行表面处理的系统(17)的计算机程序元件。

Description

用液体对基底进行表面处理的系统和方法
技术领域
本公开涉及一种用液体对基底进行表面处理的系统、一种用液体对基底进行表面处理的方法以及一种用于用液体对基底进行表面处理的系统的计算机程序元件。
背景技术
在半导体加工过程中，基底(如晶圆)要经过许多材料沉积或生长步骤，以生产出电子器件。在这些步骤中，材料不仅会沉积在基底的一面(通常是基底的正面)，还会沉积在其他面(通常是基底的背面)以及基底边缘周围的区域。基底的背面以及基底边缘周围的材料沉积或生长层大多是不需要的，因此必须在不损坏或不去除基底正面的任何材料沉积和/或生长层的情况下将其去除，具体而言，在不损坏或不去除基底正面关键区域内的材料沉积和/或生长层的情况下将其去除。所述关键区域是被配置为用作电子器件(如传感器等)的一部分的区域。
通常采用所谓背面斜面蚀刻/清洁工艺(Backside-Bevel-Echt/Clean Process)去除基底背面以及基底边缘周围的材料沉积和/或生长层，如果只需要去除颗粒等杂质，也可以简单地采用所谓背面斜面清洁工艺。
在背面斜面蚀刻/清洁工艺过程中，基底背面和基底边缘周围以及所谓“边缘禁区”(至少部分延伸至基底正面)内的材料沉积和/或生长层将被去除。所述边缘禁区是基底上不用于或不能用于生产功能性电子器件的区域。
在常见的制造环境中，用于生产电子设备的许多不同技术都是通过包括加工系统(以下简称设备)的成熟且合格的加工生产线进行并行处理，这些加工系统可以根据每种不同技术的具体要求进行方便快捷地调整。
所述边缘禁区是通过去除基底正面预设区域内的材料沉积和/或生长层而形成的。边缘禁区的形成是背面斜面蚀刻/清洁工艺的一个非常关键的部分，因为至少对于使用相同技术的多个晶圆，它需要重复形成，此外，还需要在基底周围均匀形成，且基本为连续拐角，以达到所生产的电子器件的技术要求。具体而言，术语“连续拐角”可以是“以特定半径拐角”或“缓慢拐角”。
在现有技术中，对边缘禁区要求的改变会对设备造成重大改变，从而导致非常大的调整工作量，例如，由于需要更换关键部件导致的调整工作量，和/或由于在不改变设备的情况下，不能达到生产边缘禁区所需的精确度导致的调整工作量。因此，根据不断变化的技术要求对设备进行调整，要么会增加大量额外成本和/或时间，要么会限制边缘禁区可达到的精确度。
发明内容
因此，可能有必要提供一种用液体对基底进行表面处理的改进系统，所述系统可以减少调整工作，同时提供生产边缘禁区所需的精确度。
独立权利要求的内容可以解决上述问题，其中进一步的实施例包含在从属权利要求中。需要注意的是，下文描述的本发明的各个方面也适用于一种用液体对基底进行表面处理的系统、一种用液体对基底进行表面处理的方法以及一种用于用液体对基底进行表面处理的系统的计算机程序元件。
根据本公开内容，提出一种用液体对基底进行表面处理的系统。所述系统包括第一基底支架、第二基底支架、液体分配单元、处理室以及控制单元。所述第一基底支架被配置为固持基底，在所述处理室中可以移动，并被配置为将所述基底移交至所述第二基底支架。所述第二基底支架可以旋转，并被配置为在所述基底在所述处理室内，相对于所述处理室旋转期间固持所述基底。所述液体分配单元相对于所述第二基底支架可以移动，并被配置为将液体分配到所述基底上。所述控制单元被配置为控制所述基底的旋转速度、所述液体分配单元的位置和/或液体的分配速度。
这种系统只需通过软件控制工艺参数，就能完全用液体对基底进行表面处理。这就能够产生一个高度灵活的系统，它能够根据不同的技术要求，具体而言，根据边缘禁区的变化，调整基底表面处理工艺，只需改变工艺参数，而无需改变任何硬件，也就是说，无需对设备进行任何物理改变。具体而言，所述系统允许在现代化、高生产率的制造设备中，针对所有不同的技术要求，采用高效率、高效能的背面斜面蚀刻/清洁工艺。
此外，所述系统还能以高精度实现不同的边缘禁区，预防边缘禁区出现针痕等缺陷和/或瑕疵，或者预防因基底不居中而导致基底周边出现不均匀的边缘禁区。附加地或可替代地，所述系统还可以防止由基底滑动，具体而言，由基底不受控制的滑动导致的不精确的工艺参数控制。
此外，所述系统还可以快速调整背面斜面蚀刻/清洁工艺，以至于只需通过控制单元调整可选择的工艺参数，就可以在不同的基底上改变背面斜面蚀刻/清洁工艺。
所述第一基底支架和所述第二基底支架可以提供双基底固持和/或加工方案，从而实现高质量的加工结果，并降低或消除边缘禁区出现针痕的风险。此外，通过提供双基底固持方案，可能不再需要预对准工站，从而可以大大减少设备的占地面积，节省昂贵的无尘室空间，显著降低处理复杂度和处理时间，以及提高基底生产量。总之，可以大大简化设备的复杂度，以及显著降低设备的持有成本。
用液体对基底进行表面处理优选对基底进行湿化学工艺。所述湿化学工艺还可以是湿化学蚀刻工艺和/或湿化学清洗工艺。在湿化学工艺中，可以使用各种类型的工艺流体，如酸、碱、氧化剂等和/或其混合物对基底的表面或部分表面进行蚀刻或清洗。湿化学工艺可以提供较高的化学选择性，且易于执行和扩展，适用于各种类型、各种尺寸的基底。此外，湿化学工艺的操作成本较低。
所述系统优选是所谓的单晶圆加工系统，被配置为一次只加工一个基底。此外，所述系统还可以顺序或同时执行工艺，从而显著提高工艺灵活性和工艺控制能力。
待处理的基底可以是硅晶圆或类似物，其直径或对角线可达300mm或450mm或更大。
所述液体分配单元可以被配置为能够分配各种液体以及其他流体，例如气体。
所述系统可以由化学相容材料制成，例如不锈钢、铝、钛或塑料，例如聚醚醚酮(polyether ether ketone，PEEK)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethyleneterephthalate，PET)、聚氯乙烯(polyvinyl chloride，PVC)、聚丙烯(polypropylene，PP)或类似材料。采用上述材料，所述系统就能够提供足够的刚度和稳定性。所述材料还可以额外涂覆化学相容聚合物，例如全氟烷氧基烷烃(perfluoroalkoxy alkanes，PFA)、乙烯-氯-三氟乙烯共聚物(ethylene chlorotrifluoroethylene copolymer，ECTFE)、聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene，PTFE)、乙烯-四氟乙烯(ethylene tetrafluoroethylene，ETFE)、氟化乙烯-丙烯(fluorinated ethylene propylene，FEP)等。
在一个实施例中，所述控制单元可以被配置为控制所述基底的旋转速度、所述液体分配单元的位置和/或液体的分配速度，以提供分配到旋转的基底上的液体的薄片振动。所述液体分配单元的位置可以包括所述液体分配单元与基底边缘之间的距离。采用上述实施例，可以形成薄片振动，当薄片振动正确形成时，可以有助于在边缘禁区实现高质量的结果。
控制所述基底的旋转速度以及所述液体分配单元的位置和液体的分配速度，可以实现特别精确和灵敏的蚀刻工艺。由上可知，与单独控制每个参数相比，同时控制这些参数能获得更精确的处理效果。
薄片振动描述一种现象，即根据液体的分配速度、所述液体分配单元的位置和所述基底的旋转速度，薄片的形成和消失会发生一定的振动。此外，基底的表面能级可能会影响薄片振动，从而影响最佳工艺参数，例如亲水性和/或疏水性、接触角等的程度。
通过薄片振动，可以为每个进入的晶圆选择正确的软件控制参数设置，以便进行正确加工，而无需对系统进行任何物理更改。因此，可以避免耗时的系统重新调整，物理改变的系统上的重新测试和重新鉴定。
换句话说，可以使用和/或调整薄片振动，以实现较高的工艺灵活性，从而仅通过工艺参数控制来调整边缘禁区。此外，薄片振动可以实现具有相同技术要求的不同晶圆之间的高再现性，以及实现具有不同技术要求的晶圆之间的灵活性。
在一个实施例中，对所述液体分配单元位置的控制可以是在至少两个位置点之间，控制所述液体分配单元的至少一部分的振动运动。
所述振动运动可以有助于所需薄片构造的产生或发生，以实现良好和精确的工艺结果。
在一个实施例中，所述液体分配单元可以包括设置在所述第一基底支架上的第一液体分配元件、设置在所述第二基底支架内部的第二液体分配元件和设置在所述第二基底支架上的第三液体分配元件中的至少一个。此外，至少一个液体分配元件可以被配置为分配与所述液体分配单元的另一个液体分配元件分配的另一种液体不同的液体。此外，至少一个液体分配元件可以被配置为分配其他流体，例如气体。
设置在所述第一基底支架上的第一液体分配元件可以被配置为向基底的表面(优选是正面)提供气流或分配液体。所述第一液体分配元件主要用于提供气流，以保护基底表面至少部分不受从其他液体分配元件溢出的液体的影响。此外，所述第一液体分配元件还可以用于分配冲洗液和/或清洁液，以冲洗和/或清洁基底。设置在所述第二基底支架内部的第二液体分配元件可以被配置为将液体分配到基底的另一个表面，优选是背面，具体而言，是基底需要清洁的这一表面。设置在所述第二基底支架上的第三液体分配元件可以被配置为分配液体，用于蚀刻和/或清洁基底的斜面或边缘。所述第一、第二和第三液体分配单元可以相互独立地设置在系统内部。例如，仅用于蚀刻/清洁目的时，所述第二和第三液体分配元件可以在没有第一液体分配元件的情况下使用，又例如，所述第一液体分配元件可以被停用。在另一个表面处理步骤中，可以激活所述第一液体分配元件，同时停用所述第二和第三液体分配元件。
提供三个独立的液体分配元件，可以同时通过第二分配元件对背面和通过第三分配元件对斜面执行背面斜面蚀刻/清洁工艺，也可以按顺序执行背面斜面蚀刻/清洁工艺，其中先加工背面，再加工斜面，反之亦然。采用上述实施例，可以为执行背面斜面蚀刻/清洁工艺提供更高的灵活性。
在一个实施例中，所述第一基底支架可以包括指状部，所述指状部可以移动至闭合位置以固持所述基底，以及移动至打开位置以接收或释放所述基底。
所述第一基底支架可以被配置为可以旋转。在旋转过程中，所述第一基底支架的指状部既可以处于打开位置，也可以处于闭合位置。在所述指状部处于打开位置的情况下旋转所述第一基底支架，可以防止基底上出现针痕。此外，所述指状部还可以使所述基底居中，具体而言，使所述基底相对于所述第二基底支架居中，和/或将基底移入所述处理室。包括指状部的第一基底支架也可以称为指状转子。
当第一和第二基底支架均可以旋转时，基底支架可以被配置为以相同的转速旋转，以便将基底从一个基底支架平稳地移交至另一个基底支架。
在一个实施例中，所述第二基底支架可以是真空支架，被配置为通过吸力固定所述基底。
由于第二基底支架是真空支架，因此可以通过提供足够强的吸力，将基底足够稳固地固持在不变且居中地位置，从而可以避免基底滑动，具体而言，避免基底不受控制地滑动。
在一个实施例中，所述液体分配单元可以包括至少一个液体分配臂。
所述至少一个液体分配臂也可以被认为是介质臂。所述液体分配臂可以被配置为在加工基底期间，在至少两个预设位置之间连续振动。
在一个实施例中，所述系统还可以包括干燥单元，用于干燥基底。
在背面蚀刻和/或斜面蚀刻之后，可以对基底进行至少部分冲洗，例如，使用至少一个液体分配元件将冲洗液分配到基底上。冲洗工艺结束后，在将基底从处理室释放之前，可以对基底进行干燥处理。
根据本公开内容，还提出一种用液体对基底进行表面处理的方法。所述方法包括以下步骤(不限于以下顺序)：
-在处理室中移动固持基底的第一基底支架，
-将所述基底从所述第一基底支架移交至可以旋转的第二基底支架，
-在所述处理室内，相对于所述处理室旋转由第二基底支架固持的基底，
-通过相对于所述第二基底支架可以移动的液体分配单元将液体分配到旋转的基底上，以及
-控制所述基底的旋转速度、所述液体分配单元的位置和/或液体的分配速度。
根据所述方法，基底优选在基底边缘周围的区域进行加工，其中所述基底可以以所谓面朝上的配置被固持。所述第一基底支架可以通过夹起基底使基底居中。作为一可选实施例，在将基底移入处理室之前，可以选择将基底暴露于正在进行的初始加工过程中，例如背面蚀刻。
将基底从所述第一基底支架移交至所述第二基底支架时，优选不翻转基底，以便以正面朝上的配置处理基底。
由所述第二基底支架固持的基底可以旋转的旋转速度可以取决于具体的技术要求，以达到所需的高质量边缘禁区。
在液体分配到旋转的基底上的过程中，可以对基底的正面进行物理保护，例如，将所述第一基底支架保持在非常靠近基底正面的位置，距离优选等于或小于1mm。
在一个实施例中，可以通过控制所述基底的旋转速度、所述液体分配单元的位置和/或液体的分配速度，以提供分配到旋转的基底上的液体的薄片振动。
薄片振动有助于实现良好且精确的边缘禁区。通过所述薄片振动，可以为每个进入的晶圆选择正确的软件控制参数设置，以便进行正确加工，而无需对系统进行任何物理更改。因此，可以避免耗时的系统重新调整，物理改变的系统上的重新测试和重新鉴定。
换句话说，可以使用和/或调整薄片振动，以实现较高的工艺灵活性，从而仅通过工艺参数控制来调整边缘禁区，并实现具有相同技术要求的不同晶圆之间的高再现性，以及实现具有不同技术要求的晶圆之间的高度准确的灵活性。
在另一个实施例中，所述液体分配单元可以包括设置在所述第一基底支架上的第一液体分配元件。
所述第一液体分配元件主要用于提供气流，以保护基底表面至少部分不受从其他液体分配元件溢出的液体的影响。此外，所述第一液体分配元件还可以用于分配冲洗液和/或清洁液，以冲洗和/或清洁基底。
根据另一个实施例，所述方法还可以包括以下步骤(不限于以下顺序)：
-将所述基底移回至所述第一基底支架，
-通过所述液体分配单元将液体分配到之前由所述第二基底支架覆盖的基底上的区域，以及
-控制所述基底的旋转速度、所述液体分配单元的位置和/或液体的分配速度。
采用上述实施例，可以对基底表面，具体而言，可以对基底的背面进行处理，以去除任何材料沉积和/或材料层。通过控制所述基底的旋转速度、所述液体分配单元的位置和/或液体的分配速度，可以仅通过软件控制使工艺参数适应所需的技术标准。
在一个实施例中，所述方法还可以包括旋转由所述第一基底支架固持的基底。在一个实施例中，所述液体分配单元可以包括设置在所述第二基底支架内部的第二液体分配元件。
在基底由所述第一基底支架固持并随所述第一基底支架旋转的情况下，所述第二液体分配元件可以用于将蚀刻液或清洁液等液体分配到面向所述第二液体分配元件的基底表面上。
在一个实施例中，所述表面处理可以是通过将蚀刻液和/或清洗液作为液体分配到旋转的基底上的蚀刻和/或清洗。
因此，无需更换处理室即可对基底进行蚀刻和/或清洁。
根据另一个实施例，所述方法还可以包括冲洗基底的冲洗工艺和/或干燥基底的干燥工艺。
在一个实施例中，所述基底可以包括具有功能性表面的正面、与所述正面相对的背面以及位于所述正面和所述背面之间的边缘。可以通过控制所述基底的旋转速度、所述液体分配单元的位置和/或液体的分配速度，以处理基底的边缘、基底的正面的边缘禁区和/或基底的背面。
所述基底的边缘、基底的正面的边缘禁区和/或基底的背面可以是基底上无法对电子器件起到任何作用的部分，其中所述电子器件通过材料沉积和/或至少部分在基底的正面构建的材料层而形成。在某些情况下，基底的边缘、边缘禁区和/或背面的材料沉积和/或材料层甚至可能不利于电子器件的功能。因此，可以通过蚀刻和/或清洁去除这些区域上的材料沉积和/或材料层，因为它们对电子器件没有任何作用。
在一个实施例中，所述液体分配单元可以包括设置在所述第二基底支架上的第三液体分配元件，优选长条型。所述第三液体分配元件可以横向设置在所述第二基底支架下方，或者与基底的边缘高度基本相同。所述第三液体分配单元可以被配置为将工艺流体直接输送到基底上，以确保高精度的表面清洁/蚀刻。所述第三液体分配元件相对于所述第二基底支架可以移动，从而所述第三液体分配元件可以靠近或远离所述第二基底支架，以调整到达基底的液体量。所述第三液体分配元件还可以在表面处理过程中移动，例如逐渐远离基底支架。此外，所述第三液体分配元件可以包括可以移动的头部，被配置为调整液体到达基底的角度。在一个示例中，第三液体分配元件的头部和主体之间的角度可以是30-40°。
所述第三液体分配元件也可以被认为是介质臂。所述介质臂可以被配置为在加工基底期间，在至少两个预设位置之间连续振动，并被配置为至少将液体分配到旋转的基底的边缘上。
在另一个实施例中，边缘、边缘禁区和/或背面可以同时处理，也可以依次处理。采用上述实施例，在执行表面处理工艺时具有很高的灵活性。
在一个实施例中，所述液体分配单元的受控位置可以包括液体分配单元与基底的边缘之间的距离。，采用上述实施例，可以形成薄片振动，如果形成正确，则有助于在边缘禁区实现高质量的效果。
在一个实施例中，通过控制所述基底的旋转速度、所述液体分配单元的位置和/或液体的分配速度，以将所述边缘禁区的宽度处理在0.2至12mm之间，优选0.5至9mm之间。
根据另一个实施例，所述方法还可以包括通过所述第一基底支架和/或第一液体分配元件提供的气流，保护基底的正面上无需处理的区域。
因此，在蚀刻和/或清洗基底的背面和/或边缘时，可以保护所谓的有源区，防止化学品溢出。所述有源区是基底的正面的一个区域，是电子器件的一部分。
在另一个实施例中，所述方法还可以包括通过所述第一基底支架使所述基底相对于所述第二基底支架旋转居中。
采用上述实施例，可以提供基底的故障安全旋转居中，从而能够在基底周围形成基本均匀且基本一致的边缘禁区。
在一个实施例中，所述方法还可以包括在所述第二基底支架中旋转所述基底期间旋转所述第一基底支架。采用上述实施例，所述第一基底支架可以保护朝向所述第一基底支架的基底表面，防止化学品溢出。
在另一个实施例中，在所述第一基底支架和所述第二基底支架之间移交所述基底，可以在0-700rpm的旋转速度范围内进行，优选在20-600rpm的旋转速度范围内进行。
在一个实施例中，所述基底相对于所述处理室的方向，优选正面朝上，可以在整个表面处理方法中保持不变。通过消除在表面处理过程中转动晶圆的需要，可以显著降低设备的复杂度。此外，还可以大大简化与液体分配元件的对准，以及降低损坏基底的风险。此外，用于执行所述方法的系统的成本也会大大降低。因此，基底的加工过程可以大大简化，成本也可以大大降低。
在一个实施例中，提供薄片振动的控制，具体而言是软件控制，可能是适应不同表面处理要求的唯一方法，尤其是在不更换工具的情况下。
因此，软件控制可以实现完全工艺参数控制的、高度灵活的和改进的背面斜面蚀刻/清洁工艺，而无需时间和/或成本密集的工具更换。
根据本公开内容，还提出一种用于用液体对基底进行表面处理的系统的计算机程序元件。所述计算机程序在被处理元件执行时，适于执行上述方法实施例之一的步骤。
可以理解的是，独立权利要求所述的系统、方法和计算机程序元件具有类似和/或相同的优选实施例，具体而言，如从属权利要求中所定义的实施例。此外，可以理解的是，本公开的优选实施例也可以是从属权利要求与各独立权利要求的任意组合。
本公开的这些方面和其他方面将从下文所述的实施例中变得显而易见，并将参照下文所述的实施例加以阐明。
附图说明
下文将参考以下附图描述本发明的示例性实施例。
图1a和1b示意性且示例性的示出了根据本公开内容的一种背面斜面蚀刻/清洁工艺之前(a)和之后(b)的基底；
图2a和2b示意性且示例性的示出了根据SEMI标准的两种基底几何形状；
图3示意性且示例性的示出了根据本公开内容构建的一种边缘禁区；
图4示意性且示例性的示出了根据本公开内容的一种在装载/卸载位置用液体对基底进行表面处理的系统；
图5示意性且示例性的示出了根据本公开内容的一种以斜面蚀刻的处理配置用液体对基底进行表面处理的系统；
图6示意性且示例性的示出了根据本公开内容的一种以背面蚀刻和清洁的处理配置用液体对基底进行表面处理的系统；
图7a和图7b示意性且示例性的示出了根据本公开内容的薄片振动，其中图7a示出了理想的薄片构造，图7b示出了不理想的薄片断裂状态；以及
图8示意性且示例性的示出了根据本公开内容的一种用液体对基底进行表面处理的方法。
具体实施方式
图1a示意性且示例性的示出了基底1，基底1的整个表面(即正面3、边缘4和背面5)都沉积了材料层2。基底1可以是直径约为300mm或更大的基本圆形硅晶圆。此外，也可以使用直径小于300mm的基底。材料层2被配置为仅在基底1的正面3上构建电子器件。边缘4和背面5上的材料层2并不是电子器件所需的，在某些情况下，背面5和边缘4上的材料层2甚至可能不利于电子器件的功能。因此，需要去除构建电子器件所不需要的那部分材料层2。
图1b示意性且示例性的示出了去除基底1上所有对电子器件的功能没有作用的部分的材料层2后的基底1。从基底1上所有对电子器件的功能没有作用的部分去除材料层2的工艺称为背面斜面蚀刻/清洁工艺。
因此，在图1b中，材料层2已从背面5、边缘4和正面3上靠近边缘4的小径向部分去除。这个径向部分被称为边缘禁区6。边缘禁区6是正面3和边缘4的一部分，不能用于生产功能性电子器件。边缘禁区6必须完全符合正在制造的电子器件的技术要求，并且必须在具有相同技术的不同晶圆之间可以重现。边缘禁区6可以在径向方向上从0mm延伸至8mm，优选从0mm延伸至5mm。基底1的正面3上的剩余材料层2与边缘禁区6之间的过渡由新材料边缘7形成。
图2a和图2b示意性且示例性的示出了根据国际半导体设备与材料协会(Semiconductor Equipment and Materials International，SEMI)标准的两种基底几何形状，这两种基底通常用于制造电子器件。图2a示出了所谓的“圆头型晶圆”8，它是形成为具有圆形边缘4的基本圆形晶圆的基底1。圆头型晶圆8包括从平坦晶圆表面(即正面3和背面5)到边缘4的平滑过渡。圆形边缘4可以分为五个部分：从正面3到边缘4的过渡区域13、正面圆形区域12、顶部或顶点11、背面圆形区域10以及从背面5到边缘4的过渡区域9。
图2b示出了所谓的“子弹型晶圆”14，它是形成为具有斜边4的基本圆形晶圆的基底1。斜边4可以通过所谓的“斜面研磨工艺”形成，与基底1的主要表面(即正面3和背面5)大致成22度角。斜边4可以分为五个部分：从正面3到斜边4的过渡区域13、正面斜边区域16、顶部或顶点11、背面斜边区域15以及从背面5到斜边4的过渡区域9。
图3示意性且示例性的示出了根据本公开内容构建的边缘禁区6。在背面斜面蚀刻/清洁工艺之后，基底1的正面3包括沿径向具有延伸宽度“ew”的边缘禁区6。边缘禁区6形成在具有新材料边缘7的基底1的四周，新材料边缘7作为从边缘禁区6到正面3上的材料层2的平滑、连续形成的过渡。
图4至图6示意性且示例性的示出了根据本公开内容的一种在不同配置下用液体对基底1进行表面处理的系统17，其中图4示出了装载/卸载配置，图5示出了斜面蚀刻的处理配置，图6示出了背面蚀刻和清洁的处理配置。
系统17被配置为所谓的单晶圆加工系统，一次只加工一个基底1。系统17加工的基底1可以是直径达300mm或更大的基本圆形硅晶圆。系统17包括第一基底支架18和第二基底支架19。第一基底支架18被配置为固持基底1，且可以在处理室20中移动，具体而言，可以沿上下方向26移动。此外，第一基底支架18在处理室20内可以旋转，并被配置为将基底1移交至处理室20内的第二基底支架19。第二基底支架19被配置为不可以移动，但是可以在处理室20内旋转，且还被配置为在基底1在处理室20内相对于处理室20旋转期间固定基底1。
此外，系统17还可以被配置为以正面朝上的配置处理基底1(继续参照图5)。这意味着基底1的正面3朝上，从而朝向第一基底支架18，而基底1的背面5则朝向第二基底支架19。
系统17还包括用于将液体分配到处理室20内的基底1上的液体分配单元21和控制单元22。控制单元22被配置为控制基底1的旋转速度、液体分配单元21的位置和/或液体分配单元21分配液体的分配速度。液体分配单元21相对于第二基底支架19可以移动。此外，根据图4至图6所示的示例性实施例，液体分配单元21包括第一液体分配元件23、第二液体分配元件24和第三液体分配元件25。
第一液体分配元件23设置在第一基底支架18上，被配置为将液体或气流分配到基底1的向上表面，通常是基底1的正面3。第二液体分配元件24设置在第二基底支架19内部，被配置为将液体分配到基底1的向下表面，以对该表面(通常是基底1的背面5)进行蚀刻和/或清洁。第三液体分配元件25设置在第二基底支架19上，优选横向设置在第二基底支架19的下方，并被配置为将液体分配到基底1的边缘4上，用于蚀刻和/或清洁基底1的边缘4。在一个优选实施例中，第三液体分配元件25是液体分配臂，其位置可由控制单元22控制。
一个示例性处理顺序如下：例如，通过机械臂(未示出)将基底1移交至第一基底支架18上。第一基底支架18包括至少两个指状部(未示出)，它们可以移动到闭合位置以固持基底1，也可以移动到打开位置以接收或释放基底1。因此，第一基底支架18也可以被认为是指状转子。从机械臂上接过基底1后，第一基底支架18会自动将基底1居中，并将基底1移入处理室20(参见图4)。在处理室20内，第一基底支架28将基底1移交至第二基底架19，而无需翻转基底1(参见图5)。在第一基底支架18和第二基底支架19之间移交基底1，可以在0-700rpm的旋转速度范围内进行，具体而言，在20-600rpm的旋转速度范围内进行。
第二基底支架19被配置为通过吸力固持基底1，因此也可以被认为是真空支架。第二基底支架19能够产生足够强大的吸力，将基底1稳固地固持在中心位置，避免基底1出现任何意外和/或失控地滑动。图5示例性地示出了基底1从第一基底支架18移交至第二基底支架19之后系统17的加工配置。在此位置，对基底1的边缘4进行蚀刻和/或清洁，即所谓的斜面蚀刻工艺。控制单元22根据所选技术的要求选择工艺参数，以使边缘禁区6满足径向延伸宽度ew的精确性和边缘禁区6的质量要求。
为实现所要求的边缘禁区6，控制单元22需要控制的主要工艺参数有：基底1的旋转速度(每分钟的旋转次数)、液体分配单元21的位置，具体而言，是第三液体分配元件25相对于基底1的边缘4的位置，以及通过第三液体分配元件25的至少一种液体的分配速度。控制液体分配单元21的位置包括在至少两个位置点之间，控制液体分配单元21的至少一部分的振动运动。控制单元22被配置为至少可以控制这些参数，从而实现所谓的薄片振动(继续参见图7a和7b)。因此，系统17只需通过控制软件工艺参数，就能实现延伸宽度在0.2mm至12mm(优选在0.5mm至9mm)之间的边缘禁区6。
在斜面蚀刻过程中，第二基底支架19以由控制单元22控制的预设旋转速度旋转基底1，同时至少第三液体分配元件25将液体分配到边缘4区域。液体可以是化学溶液，例如蚀刻液，被配置为去除边缘4区域的材料沉积和/或材料层2(参见图1)。控制单元22通过在至少两个位置点之间，控制液体分配单元21的至少一部分的振动运动和/或控制液体分配单元21与边缘4之间的距离来控制液体分配单元21的位置。
基底1的正面3受到物理保护，以防止第三液体元件25分配的液体溢出到基底1的有源区域，有源区域是电子器件的功能区。作为一优选实施例，通过将第一基底支架18保持在非常靠近基底1的正面3的位置(例如等于或小于1mm)，以对基底1的正面3进行保护。
此外，第一液体分配元件23还可以分配气流，例如氮气流，以便在第一基底支架18和基底1的正面3之间形成气流帘。通过第一基底支架18的物理保护，以及通过控制单元22对气流进行可控调节，可以保护所需的边缘禁区6，具体而言，可以保护边缘禁区6上延伸到基底1的正面3上的部分，防止化学品溢出。
因此，需要调整第一基底支架18的位置和相对于基底1的正面3的气流，以便仅保护基底1的正面3上的有源区域。
在斜面蚀刻过程中，第一基底支架18优选处于打开位置，以防止在边缘禁区6内产生针痕或指痕。第一基底支架18可以与第二基底支架19以相同或不同的旋转速度进行旋转。或者，第一基底支架18可以以随时间变化的速度旋转。在完成斜面蚀刻工艺后，可以选择进行短暂的冲洗，例如用去离子水(deionized，DI)清洗边缘禁区6上的化学残留物。
斜面蚀刻工艺完成后，第一基底支架1通过闭合基底1周围的指状部再次将基底1夹起，并将基底1从第二基底支架19上抬起，使基底1进入在处理室20(参见图6)内执行背面蚀刻/清洁工艺的位置，以蚀刻和/或清洁基底1上之前被第二基底支架19覆盖的区域。在图6所示位置，背面蚀刻/清洁工艺在基底1的背面5上进行。基底1的正面3由处于固持基底1的闭合位置的第一基底支架18和提供气流帘的气流进行物理保护，同时至少第二液体分配元件24将液体(例如化学溶液)分配到基底1的背面5上。
控制单元22选择或控制工艺参数，具体而言，选择或控制基底1的旋转速度(因此也包括第一基底支架18的旋转速度)、至少第二液体分配元件24的位置和液体的分配速度，以去除基底1的背面5上的材料沉积和/或材料层2。背面蚀刻工艺完成后，还要进行最后的冲洗和干燥工艺，以去除基底1上的任何化学残留物。因此，液体分配单元21可以将清洗液分配到基底1上，系统17还可以包括被配置为干燥基底1的干燥单元(未显示)。
接着，加工序列结束，第一基底支架18将基底1从处理室20移出至预设位置，机械臂(未示出)可以在所述预设位置拾取加工后的基底1，以便将基底1传送到下一个工站。
加工序列可以有多种变化。例如，在一些加工序列中，在基底1移入处理室20之前，可以对基底1进行初始加工，如背面蚀刻工艺。在一些加工序列中，在第一基底支架18将基底1移交至第二基底支架19之前和之后，可以对基底1的正面3进行适当的冲洗处理，例如用去离子水冲洗。此外，在特定情况下，任何其他对基底1进行处理和/或冲洗工艺的序列都可能有利于实现所需的结果。此外，斜面蚀刻工序和背面蚀刻工序可以如上文所述依次进行，也可以同时进行。
因此，系统17可以从基底1的相应区域上去除材料沉积和/或材料层2，在所述相应区域中，材料沉积和/或材料层2没有任何功能和/或可能是不利的，然而只需通过软件控制，即控制单元22，根据不同的表面处理要求调整工艺参数，即可实现精确的边缘禁区6，而无需更换硬件，如设备、工具等。
图7a和图7b示意性且示例性的示出了根据本公开内容的薄片振动，其中图7a示出了理想的薄片构造，图7b示出了不理想的薄片断裂状态。
当液体被分配到旋转的表面上时，就会形成薄片27。根据液体流速和至少一个液体流分配位置，即液体分配单元相对于旋转的基底1的位置，以及基底1的旋转速度，可以观察到薄片形成的某种振动及其消失。此外，还可以观察到涂有液体的基底1表面的能级对薄片的形成有重大影响，因此对选择工艺参数以获得最佳效果也有重大影响。表面的能级对表面的亲水或疏水特性有重大影响；这意味着表面的能级对液体接触表面的接触角有影响。受表面能级影响的工艺参数可以是液体的分配速度或流速、表面的旋转速度、液体分配臂的移动等。
图7a描述了液体薄片27的构造，有助于实现良好的工艺效果，而图7b则显示了液体薄片27断裂或消失的不理想状态。
图8示意性且示例性地示出了根据本公开内容的一种用液体对基底1进行表面处理的方法100。在步骤S1中，将固持基底1的第一基底支架18移入处理室20。在步骤S2中，将基底2从第一基底支架18移交至第二基底支架19。在步骤S3中，由第二基底支架19固持的基底1在处理室20内相对于处理室20旋转。在步骤S4中，通过液体分配单元21将液体分配到旋转的基底1上。液体分配单元21至少部分相对于第二基底支架19可以移动。在步骤S5中，方法100还包括控制基底1的旋转速度、液体分配单元21的位置和/或液体分配的速度。

Claims (29)

1.一种用液体对基底(1)进行表面处理的系统(17)，包括：
-第一基底支架(18)，
-第二基底支架(19)，
-液体分配单元(21)，
-处理室(20)，以及
-控制单元(22)，
其中所述第一基底支架(18)被配置为固持所述基底(1)，
其中所述第一基底支架(18)在所述处理室(20)中可以移动，并被配置为将所述基底(1)移交至所述第二基底支架(19)，
其中所述第二基底支架(19)可以旋转，并被配置为在所述基底(1)在所述处理室(20)内，相对于所述处理室(20)旋转期间固持所述基底(1)，
其中所述液体分配单元(21)相对于所述第二基底支架(19)可以移动，并被配置为将液体分配到所述基底(1)上，以及
其中所述控制单元(22)被配置为控制所述基底(1)的旋转速度、所述液体分配单元(21)的位置和/或液体的分配速度。
2.根据权利要求1所述的系统(17)，其中所述控制单元(22)被配置为控制所述基底(1)的旋转速度、所述液体分配单元(21)的位置和/或液体的分配速度，以提供分配到旋转的基底(1)上的液体的薄片振动。
3.根据前述权利要求之一所述的系统(17)，其中对所述液体分配单元(21)位置的控制是在至少两个位置点之间，控制所述液体分配单元(21)的至少一部分的振动运动。
4.根据前述权利要求之一所述的系统(17)，其中所述液体分配单元(21)包括设置在所述第一基底支架(18)上的第一液体分配元件(23)、设置在所述第二基底支架(19)内部的第二液体分配元件(24)和设置在所述第二基底支架(19)上的第三液体分配元件(25)中的至少一个。
5.根据前述权利要求之一所述的系统(17)，其中所述第一基底支架(18)包括指状部，所述指状部可以移动至闭合位置以固持所述基底(1)，以及移动至打开位置以接收或释放所述基底(1)。
6.根据前述权利要求之一所述的系统(17)，其中所述第一基底支架(18)被配置为使所述基底(1)相对于所述第二基底支架(19)旋转居中。
7.根据前述权利要求之一所述的系统(17)，其中所述第二基底支架(19)是真空支架，被配置为通过吸力固定所述基底(1)。
8.根据前述权利要求之一所述的系统(17)，其中所述液体分配单元(21)至少包括一个液体分配臂。
9.根据前述权利要求之一所述的系统(17)，还包括用于干燥所述基底(1)的干燥单元。
10.一种用液体对基底(1)进行表面处理的方法(100)，包括：
-在处理室(20)中移动固持基底(1)的第一基底支架(18)，
-将所述基底(1)从所述第一基底支架(18)移交至可以旋转的第二基底支架(19)，
-在所述处理室(20)内，相对于所述处理室(20)旋转由第二基底支架(19)固持的基底(1)，
-通过相对于所述第二基底支架(19)可以移动的液体分配单元(21)将液体分配到旋转的基底(1)上，以及
-控制所述基底(1)的旋转速度、所述液体分配单元(21)的位置和/或液体的分配速度。
11.根据权利要求10所述的方法(100)，其中通过控制所述基底(1)的旋转速度、所述液体分配单元(21)的位置和/或液体的分配速度，以提供分配到旋转的基底(1)上的液体的薄片振动。
12.根据权利要求10或11之一所述的方法(100)，其中所述液体分配单元(21)包括设置在所述第一基底支架(18)上的第一液体分配元件(23)。
13.根据权利要求10至12之一所述的方法(100)，还包括：
-将所述基底(1)移回至所述第一基底支架(18)，
-通过所述液体分配单元(21)将液体分配到之前由所述第二基底支架(19)覆盖的基底(1)上的区域，以及
-控制所述基底(1)的旋转速度、所述液体分配单元(21)的位置和/或液体的分配速度。
14.根据权利要求10至13之一所述的方法(100)，还包括旋转由所述第一基底支架(18)固持的基底(1)。
15.根据权利要求10至14之一所述的方法(100)，其中所述液体分配单元(21)包括设置在所述第二基底支架(19)内部的第二液体分配元件(24)。
16.根据权利要求10至15之一所述的方法(100)，其中所述表面处理是通过将蚀刻液和/或清洗液作为液体分配到旋转的基底(1)上的蚀刻和/或清洗。
17.根据权利要求10至16之一所述的方法(100)，还包括冲洗基底(1)的冲洗工艺和/或干燥基底(1)的干燥工艺。
18.根据权利要求10至17之一所述的方法(100)，其中所述基底(1)包括具有功能性表面的正面(3)、与所述正面(3)相对的背面(5)以及位于所述正面(3)和所述背面(5)之间的边缘(4)，其中通过控制所述基底(1)的旋转速度、所述液体分配单元(21)的位置和/或液体的分配速度，以处理基底(1)的边缘(4)、基底(1)的正面(3)的边缘禁区(6)和/或基底(1)的背面(5)。
19.根据前述权利要求所述的方法(100)，其中所述液体分配单元(21)包括设置在所述第二基底支架(19)上的第三液体分配元件(25)，优选长条型。
20.根据权利要求18或19之一所述的方法(100)，其中同时或依次处理所述边缘(4)、边缘禁区(6)和/或背面(5)。
21.根据权利要求18至20之一所述的方法(100)，其中所述液体分配单元(21)的受控位置包括液体分配单元(21)与基底(1)的边缘(4)之间的距离。
22.根据权利要求18至21之一所述的方法(100)，其中通过控制所述基底(1)的旋转速度、所述液体分配单元(21)的位置和/或液体的分配速度，以将所述边缘禁区(6)的宽度(ew)处理在0.2至12mm之间，优选0.5至9mm之间。
23.根据权利要求10至22之一所述的方法(100)，还包括通过所述第一基底支架(18)和/或所述第一液体分配元件(23)提供的气流，保护基底(1)的正面(3)上无需处理的区域。
24.根据权利要求10至23之一所述的方法(100)，还包括通过所述第一基底支架(18)使所述基底(1)相对于所述第二基底支架(19)旋转居中。
25.根据权利要求10至24之一所述的方法(100)，还包括在所述第二基底支架(19)中旋转所述基底(1)期间旋转所述第一基底支架(18)。
26.根据权利要求10至25之一所述的方法(100)，其中在所述第一基底支架(18)和所述第二基底支架(19)之间移交所述基底(1)的旋转速度的范围为0-700rpm。
27.根据权利要求10至26之一所述的方法(100)，其中所述基底(1)相对于所述处理室(20)的方向，优选正面朝上，在整个表面处理方法(100)中保持不变。
28.根据权利要求11至27之一所述的方法(100)，其中，提供薄片振动的控制，具体而言是软件控制，是适应不同表面处理要求的唯一方法，尤其是在不更换工具的情况下。
29.一种用于用液体对基底(1)进行表面处理的系统(17)的计算机程序元件，所述计算机程序元件在被处理元件执行时，适于执行权利要求10至28之一所述的方法的步骤。
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