DE102009058962A1

DE102009058962A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Behandeln von Substraten

Info

Publication number: DE102009058962A1
Application number: DE102009058962A
Authority: DE
Inventors: Uwe Austin Dietze; Peter Dr. Dreß; Sherjang Dr. Sing
Original assignee: Hama Tech Ape & Co KG GmbH; Hama Tech Ape Gmbh&cokg
Current assignee: SUSS MicroTec Photomask Equipment GmbH and Co KG
Priority date: 2009-11-03
Filing date: 2009-12-18
Publication date: 2011-05-05
Anticipated expiration: 2029-12-19
Also published as: US20170252781A1; HK1175141A1; US20170320108A1; CA2778288C; US9662684B2; CN102791391A; EP2496367A2; US20120211024A1; CN102791391B; JP5766197B2; KR20120101427A; DE102009058962B4; JP2013510332A; US10265739B2; SG10201407169UA; CA2778288A1; WO2011054405A3; EP2496367B1; WO2011054405A2

Abstract

Die Anmeldung beschreibt mehrere Verfahren und eine Vorrichtung zum Behandeln von wenigstens Teilbereichen eines Substrats. Bei den Verfahren werden jeweils wenigstens eine Flüssigkeit wenigstens auf einen Teilbereich des Substrats aufgebracht und elektromagnetische Strahlung in diese Flüssigkeit eingebracht, um je nach Verfahren gewünschte Effekte zu erreichen. Bei einem Verfahren werden insbesondere vor dem Aufbringen der Flüssigkeit mittels UV-Strahlung Radikale in der Flüssigkeit erzeugt, wobei die Erzeugung der Radikalen so unmittelbar vor der Aufbringung auf das Substrat erfolgt, dass wenigstens ein Teil der so erzeugten Radikalen das Substrat erreicht. Bei einem Verfahren, bei dem Ionen von wenigstens Teilbereichen der Oberfläche eines Substrats und oberflächennahen Schichten des Substrats entfernt werden, wird über Umgebungstemperatur erwärmte Flüssigkeit auf das Substrat aufgebracht, um einen Flüssigkeitsfilm auf wenigstens einem Teilbereich des Substrats zu erzeugen, wobei elektromagnetische Strahlung derart in den Flüssigkeitsfilm eingebracht wird, dass wenigstens ein Teil der Strahlung die Substratoberfläche erreicht. Bei einem anderen Verfahren zum Ändern einer Oberflächenbeschaffenheit eines Substrats mit einer wenigstens teilweisen hydrophoben Substratoberfläche derart, dass wenigstens ein Teilbereich der hydrophoben Substratoberfläche eine hydrophile Oberflächenbeschaffenheit erhält, wird eine Flüssigkeit auf wenigstens den Teilbereich der Oberfläche des ...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Behandeln von Substraten, bei dem eine Flüssigkeit wenigstens auf einen Teilbereich des Substrats aufgebracht und Strahlung in die Flüssigkeit eingebracht wird.
In der Halbleitertechnik ist es bekannt, dass beispielsweise Fotomasken sowohl während ihrer Herstellung als auch während Ihres Einsatzes unterschiedlichen Behandlungsschritten, insbesondere Reinigungsschritten ausgesetzt werden müssen. Insbesondere ist es bekannt, die Masken einer Nassreinigung auszusetzen. Hierzu ist es jedoch von Vorteil, dass die zu reinigende Oberfläche hydrophile Eigenschaften besitzt, um eine bessere Benetzung der zu reinigenden Oberfläche durch die aufgebrachten Prozessmedien zu gewährleisten. Aufgrund unterschiedlichster Mechanismen ist die Oberfläche von Fotomasken jedoch häufig vor ihrer Reinigung hydrophob, was einerseits durch die Ausrichtung von absorbierten Wassermolekülen an der Substratoberfläche, aber auch durch dünnste organische Schichten bedingt sein kann.
Daher ist es in der Technik bekannt, die Masken vor einer Nassreinigung in einer Gasatmosphäre, wie beispielsweise einer Stickstoffatmosphäre oder einer Sauerstoffatmosphäre mit UV-Strahlung zu bestrahlen, wobei hierfür häufig UV-Strahlung im Wellenlängenbereich von 172 nm eingesetzt wird.
Eine solche UV-Bestrahlung in einer Gasatmosphäre kann eine Reihe unterschiedlicher Mechanismen auslösen, wie beispielsweise eine Oxydation von Oberflächen-Kohlenwasserstoffen über atomaren Sauerstoff, eine Oxidation von Metallen an der Substratoberfläche über atomaren Sauerstoff, die Entfernung von hydrophiler molekularer Feuchtigkeitsschichten über Photoneneinwirkung, und einer Aktivierung von adsorbierten Ionen durch UV-Energie. Insbesondere kann ein hydrophober Oberflächenbereich hierdurch in einen hydrophilen Oberflächenbereich umgewandelt werden. Die Photonen der UV-Strahlung treffen hierbei jedoch häufig ungehindert mit hoher Energie auf die Oberfläche des Substrats auf, so dass es zu Stressbelastungen und/oder auch Relaxationsprozesse innerhalb des Substrats, insbesondere innerhalb von feinen Strukturen auf dem Substrat kommen kann. Dies kann wiederum zu Strukturverschiebungen führen, was die Verwendbarkeit des Substrats nachteilig beeinträchtigen kann.
Ferner ist es bekannt, nach einer solchen Vorbereitung des Substrats eine Nassbehandlung desselben vorzusehen, bei dem ein Flüssigkeitsfilm auf dem Substrat wenigstens lokal erzeugt wird, und in diesen Flüssigkeitsfilm UV-Strahlung eingeleitet wird. Dabei sind die Flüssigkeit und die UV-Strahlung auf einander so abgestimmt, dass ein Großteil der UV-Strahlung in dem Flüssigkeitsfilm absorbiert wird, um Radikale in dem Flüssigkeitsfilm zu erzeugen. Insbesondere ist es bekannt, Hydroxyl-Radikale beispielsweise in verdünntem Wasserstoffperoxydwasser oder Ozonwasser O₃-H₂O zu erzeugen. Solche Hydroxyl-Radikale bewirken eine selektive Lösung von organischen Materialien von der Substratoberfläche, ohne ggf. metallische Schichten auf der Substratoberfläche anzugreifen.
Ein solches Verfahren ist beispielsweise in der US 2006/0207629 A1 beschrieben. Insbesondere wird dort ein dünner Flüssigkeitsfilm, beispielsweise aus Ozonwasser, Wasserstoffperoxydwasser, Ammoniakwasser, einer Wasserstoffperoxyd-Lösung, Schwefelsäure, organischer Säure und Mischungen derselben erzeugt. Dann wird über ein UV-transparentes Fenster, das mit dem Flüssigkeitsfilm in Kontakt steht, UV-Strahlung in den Flüssigkeitsfilm eingeleitet, um Radikale zu erzeugen. Wiederum sind der Flüssigkeitsfilm und die verwendete UV-Quelle derart aufeinander abgestimmt, dass möglichst viele Radikale erzeugt werden, so dass eine hohe Absorption, möglichst eine vollständige Absorption, der UV-Strahlung in dem Flüssigkeitsfilm erfolgen sollte.
Nach der Entfernung von den genannten Verunreinigungen, insbesondere organischer Verunreinigungen, kann es darüber hinaus zweckmäßig sein, auch Rest-Ionen auf der Substratoberfläche zu entfernen. Bekannte Verfahren verwenden hierfür in der Regel erwärmte Flüssigkeiten, insbesondere de-ionisiertes Wasser (DI-Wasser), um die Oberfläche zu spülen. Hierbei ergibt sich jedoch das Problem, dass für eine vollständige Entfernung von Rest-Ionen entweder eine längere Einwirkzeit der Flüssigkeit, oder hohe Temperaturen der Flüssigkeit vorhanden sein müssen. Hohe Temperaturen sind aber dahingehend problematisch, dass diese wiederum während des Erwärmungsvorgangs der Flüssigkeit zu Verunreinigungen in derselben führen können. Insbesondere gilt dies, wenn die Temperatur in die Nähe des Siedepunktes der jeweiligen Flüssigkeit erwärmt wird. Insbesondere bei der Behandlung von temperaturempfindlichen Substraten oder Substratschichten, kann es außerdem sein, dass die Löslichkeit der Ionen unter dem erwünschten Zielwert liegt. Lange Einwirkzeiten als Kompensation für reduzierte Temperaturen sind wiederum aufgrund von Effizienzüberlegungen nicht wünschenswert.
Ausgehend von den bekannten Behandlungsverfahren liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Vorrichtung und ein verbessertes Verfahren zum Behandeln von Substraten vorzusehen. Insbesondere soll gemäß einem Aspekt der Erfindung die Hydrophilisierung der Substratoberfläche verbessert werden. Gemäß einem weiteren Aspekt soll ferner die Reinigung der Substratoberfläche verbessert werden. Gemäß einem noch weiteren Aspekt der Erfindung soll die Entfernung von Ionen von der Substratoberfläche verbessert werden.
Erfindungsgemäß wird jeweils einer oder auch mehrere dieser Aspekte durch ein Verfahren nach Anspruch 1, ein Verfahren nach Anspruch 14, ein Verfahren nach Anspruch 27, ein Verfahren nach Anspruch 32, ein Verfahren nach Anspruch 37 bzw. eine Vorrichtung nach Anspruch 42 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen.
Insbesondere ist ein Verfahren zum Reinigen von Substraten vorgesehen, bei dem eine Flüssigkeit wenigstens auf einen Teilbereich des Substrats aufgebracht wird, wobei bereits vor dem Aufbringen der Flüssigkeit mittels UV-Strahlung Radikale in der Flüssigkeit erzeugt werden und die Erzeugung der Radikalen so unmittelbar vor der Aufbringung auf das Substrat erfolgt, dass wenigstens ein Teil der so erzeugten Radikalen das Substrat erreicht. Gleichzeitig wird über die Vorbehandlung der Flüssigkeit vor dem Aufbringen auf das Substrates sichergestellt, dass unerwünschte reaktive Bestandteile, wie z. B. Ozon vernichtet oder stark reduziert werden noch bevor die Flüssigkeit die Substratoberfläche erreicht.
Durch die Erzeugung der Radikalen so unmittelbar vor der Aufbringung auf das Substrat kann außerdem über eine gezielte Flussrichtung des mit Radikalen aktivierten Mediums gewährleistet werden, dass wenigstens ein Teil dieser Radikalen das Substrat erreicht, und somit lässt sich ein verbessertes Reinigungsverhalten für die Substratoberfläche erreichen. Vorzugsweise werden ferner in den mit Radikalen oder Vorprodukten zu Radikalen aktivierten Flüssigkeitsfilm, der durch die aufgebrachte Flüssigkeit gebildet wird, UV-Strahlen eingebracht, um die Aktivierung der Radikalen in dem Flüssigkeitsfilm aufrechtzuerhalten und/oder weitere Radikale zu erzeugen. Hierdurch kann die Wirkungsdauer von Radikalen in der Flüssigkeit verlängert werden, was wiederum zu einer verbesserten Reinigung der Substratoberfläche führt.
Dabei können die UV-Strahlen, die in die Flüssigkeit vor dem Aufbringen eingebracht werden und die in den Flüssigkeitsfilm auf dem Substrat eingebracht werden, wenigstens teilweise von derselben Strahlungsquelle emittiert werden, wodurch sich eine einfache Handhabung ergibt. Für eine lokale Reinigung von Oberflächenbereichen ist es möglich, die Radikale enthaltende Flüssigkeit auf bestimmte, zu reinigende Oberflächenbereiche zu begrenzen.
Für die Erzeugung von Radikalen kann beispielsweise UV-Strahlung mit Wellenlängen im Bereich zwischen 140 nm und 280 nm, in Abhängigkeit von der Flüssigkeit im Bereich zwischen 140 nm und 200 nm eingesetzt werden, welche eine hohe Absorption in den meisten Flüssigkeiten mit sich bringen. Vorzugsweise sollte die UV-Strahlung in dem angegebenen Wellenlängenbereich so auf die eingesetzte Flüssigkeit abgestimmt sein, dass wenigstens 50% der UV-Strahlung, insbesondere 80% derselben absorbiert werden.
Bei einer Ausführungsform wird vor dem Aufbringen der Flüssigkeit auf das Substrat UV-Strahlung in die Flüssigkeit eingebracht, während diese an einer UV-Strahlungsquelle vorbei strömt, wobei die UV Strahlung einerseits so gewählt sein kann, dass sie eine Zerstörung der Molekularstruktur der Flüssigkeit bewirkt, um eine unmittelbar folgende Radikalerzeugung gegebenenfalls mittels UV-Strahlung zu erleichtern. Die Flüssigkeit wird somit für eine effiziente Radikalerzeugung vorbereitet und unerwünschte reaktive Bestandteile der Flüssigkeit werden noch vor dem Aufbringen der Flüssigkeit reduziert oder vernichtet, so dass diese gar nicht oder nur in abgeschwächter Form mit der Oberfläche des Substrates in Berührung kommen. Dies geschieht beispielsweise durch die Generierung von geeigneten Vor- und Zwischenprodukten während die Flüssigkeit in Bewegung ist, da diese Dynamik die entsprechende Zersetzung fördert und homogenisiert. Dabei ist die Strömungsrichtung der Flüssigkeit so gewählt, dass es in Richtung Substrat strömt und die Radikalerzeugung unter anderem unmittelbar vor dem Aufbringen erfolgt. Durch geeignete Wahl der UV-Strahlung kann die Vorbehandlung der Flüssigkeit einerseits und die Radikalerzeugung andererseits in unmittelbarer Aufeinanderfolge erreicht werden.
Als Flüssigkeit kann wenigstens eine der folgenden Flüssigkeiten verwendet werden: Ozonwasser, Wasserstoffwasser, DI-Wasser, H₂O₂, CO₂-H₂O, mit O₂-Gas angereichertes DI-Wasser, NH₄OH, Essigsäure, Zitronensäure, TMAH, HNO₃, HCl, H₃PO₄ oder Mischungen derselben. Es können aber auch, wie bekannt, Wasserstoffperoxidlösungen, Schwefelsäure oder andere organische Säuren eingesetzt werden, wobei durch die Zersetzung der Medien unmittelbar vor der Erzeugung der Radikalen häufig auf den Einsatz von Chemikalien, welche eine spezielle Entsorgung benötigen, verzichtet werden kann. Das Substrat kann beispielsweise eine Photomaske für die Herstellung von Halbleiterwafern, ein Halbleiterwafer, insbesondere ein Si-Wafer, Ge-Wafer, GaAs-Wafer, InP-Wafer, ein Flat panel Substrat, ein Multi-Layer Ceramic Substrat, oder ein sonstiges zu reinigendes Substrat sein, das beispielsweise in der Halbleiterherstellung eingesetzt wird. Solche Substrate können die unterschiedlichsten Größen und Formen besitzen. Während der Reinigung kann beispielsweise folgendes unterstützt durch die Radikalen wenigstens teilweise von dem Substrat entfernt werden: Kohlenstoff, Kohlenwasserstoffe, organische Kontaminationen sowie organische Funktionsschichten, wie ein positiver resist, ein negativer resist, ionenimplantierter resist, Embossing und Imprint Material, Stress Buffer und Underfill Materialien, Lacke, Farben, Biomaterialien und auch Bakterien.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Entfernen von Ionen von der Oberfläche eines Substrats und oberflächennahen Schichten des Substrats vorgesehen, bei dem über Umgebungstemperatur erwärmte Flüssigkeit auf das Substrat aufgebracht wird, um einen Flüssigkeitsfilm auf wenigstens einem Teilbereich des Substrats zu erzeugen, wobei elektromagnetische Strahlung derart in den Flüssigkeitsfilm eingebracht wird, dass wenigstens ein Teil der Strahlung die Substratoberfläche erreicht. Die elektromagnetische Strahlung bewirkt dabei eine erhöhte Ionen-Mobilität, wenn sie auf Rest-Ionen auf der Substratoberfläche trifft. Darüber hinaus kann die elektromagnetische Strahlung, sofern sie in der Flüssigkeit absorbiert wird, auch eine Temperaturerhöhung und/oder die Erzeugung von Radikalen bewirken, was beides die Entfernung von Ionen fördern kann.
Bei einer Ausführungsform wird die Flüssigkeit wenigstens teilweise unmittelbar vor und/oder während des Aufbringens mittels elektromagnetischer Strahlung erwärmt, so dass sich geringe Energieverluste ergeben, bevor sie das Substrat erreichen. Alternativ oder auch zusätzlich, kann die Flüssigkeit auch vorerwärmt an den Einsatzort geliefert werden, bevor elektromagnetische Strahlung angelegt wird. Beispielsweise kann die Flüssigkeit auf eine Temperatur im Bereich zwischen Umgebungstemperatur und seinem Siedepunkt erwärmt werden. Es ist auch möglich, das Verfahren unter erhöhtem Druck durchzuführen, und damit die Flüssigkeit auf eine höhere Temperatur zu erwärmen, bevor sie den Siedepunkt erreicht.
Als Flüssigkeit kann beispielsweise eine der folgenden Flüssigkeiten verwendet werden: Ozon-Wasser, Wasserstoff-Wasser, DI-Wasser, H₂O₂, CO₂-H₂O, mit O₂-Gas angereichertes DI-Wasser oder eine Mischungen derselben.
Bei einer Ausführungsform wird UV-Strahlung, insbesondere UV-Strahlung im Wellenlängenbereich über 190 nm in die Flüssigkeit eingebracht, von der wenigstens 50%, insbesondere wenigstens 80% die Grenzschicht zwischen einer Oberfläche des Substrats und dem Flüssigkeitsfilm erreicht. Alternativ oder zusätzlich kann auch IR-Strahlung in den Flüssigkeitsfilm eingebracht werden, die beispielsweise zu einer In-situ-Erwärmung des Flüssigkeitsfilms eingesetzt werden kann. Dabei sollten wenigstens 50% der IR-Strahlung eine Grenzschicht zwischen einer Oberfläche des Substrats und dem Flüssigkeitsfilm erreichen. Die IR-Strahlung und die UV-Strahlung können über dieselbe Strahlungsquelle in den Flüssigkeitsfilm eingebracht werden. Wenigstens ein Teil der Strahlung kann Radikale in dem Flüssigkeitsfilm erzeugen.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Verfahren zum Ändern einer Oberflächenbeschaffenheit eines Substrats mit einer wenigstens teilweise hydrophoben Substratoberfläche vorgesehen, bei dem wenigstens ein Teilbereich der hydrophoben Substratoberfläche eine hydrophile Oberflächenbeschaffenheit erhält. Hierzu wird insbesondere eine Flüssigkeit auf wenigstens den Teilbereich der Oberfläche des Substrats, dessen Oberflächenbeschaffenheit verändert werden soll aufgebracht, und UV-Strahlung innerhalb eines vorgegebenen Wellenlängenbereichs durch die Flüssigkeit hindurch auf wenigstens den Teilbereich der Oberfläche des Substrats, dessen Oberflächenbeschaffenheit verändert werden soll, geleitet. Durch die Absorption von insbesondere hochenergetischer kurzwelliger Strahlung in der Flüssigkeit werden die Probleme hinsichtlich Stressbelastungen im Bereich der Substratoberfläche durch die UV-Strahlung wesentlich abgemildert oder ganz beseitigt. Die Flüssigkeit begünstigt außerdem die Beseitigung der hydrophilen Oberflächenschicht bei schon geringeren Strahlungsenergien im Vergleich zum trockenen Zustand, wodurch eine weitere Stressentlastung für die Oberfläche erreicht wird.
Um eine gute Durchdringung des Flüssigkeitsfilms zu erreichen, liegt der vorgegebene Wellenlängenbereich der UV-Strahlung über 190 nm, wobei wenigstens 80% der Strahlung im vorgegebenen Wellenlängenbereich die Oberfläche des Substrats erreichen sollten. Als Flüssigkeit kann wenigstens einer der folgenden Flüssigkeiten verwendet werden: Ozonwasser, Wasserstoffwasser, DI-Wasser, CO₂-Wasser oder Mischungen derselben. Natürlich können auch andere Flüssigkeiten eingesetzt werden. Insbesondere kann aber auch DI-Wasser eingesetzt werden.
Die unterschiedlichen oben beschriebenen Verfahren können in vorteilhafter Weise zu einem Gesamtverfahren kombiniert werden, bei dem einzelne dieser Verfahren sequentiell und/oder auch parallel zueinander in denselben oder wechselnden Flüssigkeiten durchgeführt werden können. Insbesondere ist es möglich, die gesamten Verfahren innerhalb einer einzelnen Vorrichtung durchzuführen, ohne die Notwendigkeit, das Substrat zwischen den einzelnen Verfahren zu handhaben.
Bei einem anderen Aspekt ist eine Vorrichtung zum Behandeln von Substraten vorgesehen, die einen Substrathalter zum Aufnehmen eines Substrats, ein Gehäuse, das eine Strömungskammer mit einem Einlass und einem Auslass definiert, einer erste Strahlungsquelle und eine Einheit zum Erzeugen einer Relativbewegung zwischen Substrathalter und Gehäuse aufweist. Die erste Strahlungsquelle ist derart angeordnet, dass sie Strahlung in die Strömungskammer emittiert und sie ist ferner geeignet, UV-Strahlung zu emittieren. Die Einheit zum Erzeugen der Relativbewegung ist wiederum in der Lage, das Gehäuse bezüglich des Substrathalters so anzuordnen, dass der Auslass derart auf den Substrathalter gerichtet ist, dass aus dem Auslass austretende Flüssigkeit direkt auf ein auf dem Substrathalter befindliches Substrat strömt.
Hierdurch kann erreicht werden, dass über die erste Strahlungsquelle eine auf ein Substrat aufgebrachte Flüssigkeit mit Strahlung, insbesondere UV-Strahlung beaufschlagt werden kann. Dies kann beispielsweise wie bei den obigen Verfahren zur Erzeugung von Vor- und Zwischenprodukten für die Radikalbildung oder unmittelbar für die Erzeugung von Radikalen in der Flüssigkeit eingesetzt werden. Es ist aber auch beispielsweise eine Erwärmung der Flüssigkeit während des Aufbringens möglich.
Dabei ist es möglich, dass die Strahlungsquelle so angeordnet ist, dass sie Strahlung auch durch den Auslass aus dem Gehäuse heraus emittiert, wodurch die Strahlung nicht nur vor dem Aufbringen der Flüssigkeit in diese eingebracht werden kann, sondern auch danach, um beispielsweise eine Aktivierung von radikalen aufrecht zu halten oder weitere Erzeugung von Radikalen zu bewirken. Auch kann eine weitere Erwärmung oder das Halten einer Flüssigkeit auf einer Temperatur erreicht werden. Darüber hinaus kann hierdurch beispielsweise auch auf einfache Weise über dieselbe Strahlungsquelle, welche Strahlung in die Flüssigkeit vor dem Aufbringen derselben auf ein Substrat einbringt, eine Umwandlung einer hydrophoben in eine hydrophile Oberfläche, oder eine Entfernung von Ionen von der Substratoberfläche erreicht werden.
Bei einer Ausführungsform ist die erste Strahlungsquelle wenigstens teilweise in der Strömungskammer angeordnet. Beispielsweise weist das Gehäuse eine Auslassöffnung auf, in der die erste Strahlungsquelle wenigstens teilweise, insbesondere ungefähr mittig angeordnet ist. Dabei können beispielsweise die Auslassöffnung und die erste Strahlungsquelle eine Längserstreckung aufweisen, die größer oder gleich einer Breitenabmessung eines zu reinigenden Substrats ist, um während eines einzelnen Überstreichens des Gehäuses relativ zum Substrat eine vollständige Reinigung desselben zu ermöglichen. Bei einer Ausführungsform weist die erste Strahlungsquelle eine erste Lampe auf, die Strahlung im UV-Bereich emittiert, wobei die erste Lampe zusätzlich auch Strahlung im IR-Bereich emittieren kann. Die erste Strahlungsquelle kann zusätzlich wenigstens eine zweite Lampe aufweisen, die Strahlung primär in einem anderen Wellenlängenbereich emittiert als die erste Lampe. Beispielweise kann die zweite Lampe, wenn die erste Lampe nicht im IR-Bereich emittiert, IR-Strahlung emittieren, oder beispielsweise in einem unterschiedlichen Wellenlängenbereich UV-Strahlung emittieren. Hierdurch kann die Strahlungsquelle über eine entsprechende Ansteuerung der ersten und zweiten Lampen an die jeweiligen Erfordernisse eines Prozesses angepasst werden. Natürlich ist es auch möglich, dass die erste Strahlungsquelle noch zusätzliche Lampen aufweist.
Bei einer Ausführungsform ist eine Abdeckung zwischen der ersten und/oder zweiten Lampe und der Strömungskammer im Gehäuse vorgesehen, wobei die wenigstens eine Abdeckung für wenigstens die UV-Strahlung im Wesentlichen transparent ist. Eine solche Abdeckung ermöglicht einen Austausch einzelner Lampen der ersten Strahlungsquelle, ohne die Gefahr Verunreinigungen in die Strömungskammer einzubringen. Hierzu umgibt die Abdeckung die erste oder zweite Lampe der ersten Strahlungsquelle wenigstens in einer Ebene vollständig. Als Material für die Abdeckung kann beispielsweise Quarzglas eingesetzt werden.
Die erste und/oder zweite Lampe können jeweils Stablampen sein, die sich durch die gesamte Strömungskammer hindurch erstrecken, und eine gleichmäßige Strahlung innerhalb derselben vorsehen können. Die erste Lampe könnte unter anderem UV-Strahlung im Wellenlängenbereich zwischen 140 bis 280 nm, in Abhängigkeit von der Flüssigkeit im Bereich zwischen 140 nm und 200 nm emittieren. Bei einer Ausführungsform könnte die erste Lampe primär, d. h. größer als 50% UV-Strahlung in diesem Wellenlängenbereich emittieren. Die zweite Lampe könnte hingegen beispielsweise Strahlung im Wellenlängenbereich über 180 nm und/oder IR-Strahlung emittieren. Hierdurch können unterschiedliche Prozessergebnisse erreichen werden. So kann zum Beispiel die Strahlung über 180 nm primär eine Zersetzung bestimmter Flüssigkeiten in der Strömungskammer bewirken, um nachträglich eine Radikalerzeugung mit der Strahlung zwischen 140 und 280 nm, in Abhängigkeit von der Flüssigkeit im Bereich zwischen 140 nm und 200 nm in der Strömungskammer zu erleichtern.
Zusätzlich kann wenigstens eine zweite Strahlungsquelle außerhalb der Strömungskammer des Gehäuses derart angeordnet sein, dass sie Strahlung in einen Bereich benachbart zum Auslass des Gehäuses emittiert. Eine solche Strahlungsquelle würde dann nicht primär Strahlung in die Strömungskammer emittieren, sondern ggf. in einen Flüssigkeitsfilm, der durch aus der Strömungskammer austretende Flüssigkeit auf einem Substrat gebildet wird. Die zweite Strahlungsquelle kann Strahlung primär in einem anderen Wellenlängenbereich emittieren als die erste Strahlungsquelle, obwohl es auch denkbar ist, dass sie annähernd dieselbe Strahlung emittiert. Insbesondere kann die zweite Strahlungsquelle zum Beispiel UV-Strahlung im Wellenlängenbereich über 180 nm und/oder IR-Strahlung emittieren.
Ein Steuereinheit zum individuellen und unabhängigen ansteuern der ersten und zweiten Strahlungsquelle und gegebenenfalls einzelner Lampen derselben kann vorgesehen sein. Hierdurch kann der jeweilige Eintrag von Strahlung in die auf ein Substrat aufgebrachte Flüssigkeit an die jeweiligen Prozessbedürfnisse angepasst werden.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt:
1 eine schematische Draufsicht auf eine Behandlungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 eine schematische Schnittansicht durch die Vorrichtung gemäß 1 entlang der Linie I-I;
3 eine schematische Schnittansicht ähnlich der 2 gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung;
4 eine schematische Schnittansicht ähnlich der 2 gemäß einer weiteren alternativen Ausführungsform der Erfindung.
5 eine schematische Schnittansicht ähnlich der 2 gemäß einer noch weiteren Ausführungsform der Erfindung.
In der nachfolgenden Beschreibung verwendete Richtungsangaben, wie oben oder unten, links oder rechts, beziehen sich auf die Darstellung in den Figuren und ist in keiner Weise einschränkend, obwohl es sich auch um bevorzugte Anordnungen handeln kann.
1 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine Vorrichtung 1 zum Behandeln von Substraten 2, während 2 eine schematische Schnittansicht durch die Vorrichtung 1 entlang der Linie I-I zeigt. Die Vorrichtung 1 besteht im Wesentlichen aus einer Substrataufnahme 4 und einer Auftragseinheit 6. Die Substrataufnahme 4 und die Auftragseinheit 6 können in einer nicht dargestellten Druckkammer aufgenommen sein, in der über geeignete Mittel ein Überdruck oder auch ein Unterdruck erzeugt werden kann.
Die Substrataufnahme 4 ist, wie in den Figuren zu erkennen ist, als eine flache rechteckige Platte zum Aufnehmen des ebenfalls rechteckigen Substrats 2 dargestellt. Die Substrataufnahme 4 kann aber auch unterschiedliche Formen annehmen und an die Form eines zu behandelnden Substrats 2 angepasst sein. Die Substrataufnahme 4 besitzt einen nicht dargestellten Ablauf für Flüssigkeiten, die über die Auftragseinheit 6 auf das Substrat 2 aufgebracht werden können.
Die Auftragseinheit 6 besteht aus einem Hauptteil 8 und einem Tragteil 10, der den Hauptteil 8 beweglich trägt, wie durch die Doppelpfeile A und B angezeigt ist. Insbesondere besteht der Tragteil 10 aus einem Tragarm 12, der an einem Ende mit dem Hauptteil 8 verbunden ist und dessen anderes Ende mit einem nicht dargestellten Antrieb verbunden ist. Wie durch die Doppelpfeile A und B gezeigt ist, kann der Antrieb beispielsweise eine Schwenkbewegung des Tragarms 10 und somit des Hauptteils 8 und/oder eine Linearbewegung vorsehen. Hierdurch kann der Hauptteil 8 in gewünschter Weise über ein auf der Substrataufnahme 4 aufgenommenes Substrat 2 hinweg bewegt werden, um eine Behandlung von Teilbereichen desselben oder auch der gesamten Oberfläche zu ermöglichen. Darüber ist es auch möglich, dass der Tragarm 10 eine Hubbewegung durchführt, um einen Abstand des Hauptteils 8 zur Oberfläche eines sich auf der Substrataufnahme 4 befindlichen Substrats 2 einstellen zu können.
Alternativ oder auch zusätzlich ist es auch möglich einen Bewegungsmechanismus für die Substrataufnahme vorzusehen, um eine relativ Bewegung zwischen Substrat 2 und Hauptteil 8 vorsehen zu können.
Der Hauptteil 8 besteht im Wesentlichen aus einem Gehäuse 14, einem Fluidanschluss 16 und einer Strahlungsquelle 18. Das Gehäuse 14 besitzt einen lang gestreckten quaderförmigen Körper 20, der in Längserstreckung eine Strömungskammer 22 definiert, die sich im Wesentlichen über die gesamte Länge des Körpers 20 erstreckt. Die Strömungskammer 22 besitzt dabei eine Länge die größer ist als eine Breitenabmessung des Substrats 2, um dieses über die gesamte Breite hinweg mit einem Fluid Beaufschlagen zu können, wie nachfolgend noch näher erläutert wird. Es ist aber auch möglich, dass die Strömungskammer kleinere Abmessung besitzt. Die Innenwände der Strömungskammer 22 können so ausgebildet sein, dass sie insbesondere für UV-Strahlung eine hohe Reflektivität aufweisen, IR-Strahlung hingegen im Wesentlichen absorbieren.
Die Strömungskammer 20 besitzt einen im Wesentlichen runden Querschnitt. Die Strömungskammer 22 ist zur Unterseite des Körpers 20 hin offen, so dass der Köper hier eine zum Substrat 2 weisende Ausgangsöffnung definiert. Im oberen Bereich der Strömungskammer 22 ist in dem Körper 20 eine Leitung 24 vorgesehen, die sich im Wesentlichen parallel zur Strömungskammer 22 erstreckt. Die Leitung 24 steht mit der Strömungskammer 22 an einer Vielzahl von Stellen in Strömungsverbindung, um über die Leitung 24 Fluide in die Strömungskammer 22 leiten zu können. Hierbei kann die Leitung 24 im Wesentlichen über die gesamte Länge der Strömungskammer 22 Fluide in diese einleiten. Die Leitung 24 steht ferner mit dem Fluidanschluss 16 in Verbindung.
Der Fluidanschluss 16 steht mit wenigstens einer nicht dargestellten Zuleitung in Verbindung, über die ein oder auch mehrere Fluide zum Fluidanschluss 16 geleitet werden können. Es ist dabei möglich, über eine solche Zuleitung mehrere Fluide gleichzeitig oder auch sequentiell zu dem Fluidanschluss zu leiten. Es ist aber auch möglich mehrere Zuleitungen vorzusehen, über die beispielsweise unterschiedliche Fluide zum Fluidanschluss geleitet werden können. Als Fluide kommen hier insbesondere Flüssigkeiten in Betracht, es können aber auch Gase zugeleitet werden, die zum Beispiel mit einer Flüssigkeit im Fluidanschluss 16 und der Leitung 24 vermischt werden, bevor sie in die Strömungskammer 22 eingeleitet werden. In 2 sind Strömungspfeile angedeutet, die eine Strömung eines Fluids von dem Fluidanschluss 16 über die Leitung 24 und die Strömungskammer 22 aus dem Gehäuse 14 heraus zeigt.
Die Strahlungsquelle 18 besitzt eine lang gestreckte Form und erstreckt sich entlang der gesamten Strömungskammer 22, und zwar im Wesentlichen Mittig hierzu. Die Strahlungsquelle 18 weist eine Stablampe 30 auf, die von einer für Strahlung der Lampe 30 im wesentlichen transparente Abdeckung 32 umgeben ist. Die Stablampe 30 ist eines Typs, der wenigstens UV-Strahlung in einem vorbestimmten Wellenlängenlängenbereich emittiert. Dabei ist es möglich, dass die Stablampe 30 Strahlung über ein großes Wellenlängenspektrum und insbesondere UV-Strahlung und IR Strahlung emittiert.
Die Abdeckung 32, die beispielsweise aus Quarzglas bestehen kann, umgibt die Stablampe 30 in der Strömungskammer 22 vollständig und isoliert sie somit gegenüber Fluiden in der Strömungskammer 22. Die Abdeckung kann sich gegebenenfalls durch eine Endwand der Strömungskammer 22 durch den Körper 20 hindurch erstrecken. Hierdurch kann ein Zugriff auf die Stablampe 30 zum Beispiel zu Austausch oder Wartungszwecken ermöglicht werden, ohne in die Strömungskammer 22 eingreifen zu müssen. Die Abdeckung 32 bildet durch ihre Anordnung in der Strömungskammer 22 gemeinsam mit den Innenwänden der Strömungskammer 22 einen Strömungspfad für aus der Leitung 24 in die Strömungskammer eingeleitete Fluide. Diese Umströmen insbesondere die Abdeckung 32 und somit insgesamt die Strahlungsquelle 18. Von der Stablampe 30 emittierte Strahlung wird somit in Fluide eingebracht, die entlang dem Strömungspfad strömen. Ferner steht die Abdeckung 32 nach unten über eine Unterseite des Körpers 20 vor und ist somit teilweise in einer Auslassöffnung des Körpers 20 angeordnet. Hierdurch ist es möglich, dass von der Stablampe emittierte Strahlung auch aus der Strömungskammer 22 heraus in Richtung des Substratträgers 4 oder eines hierauf befindlichen Substrats 2 emittiert wird. Insbesondere kann die Strahlung in einen Flüssigkeitsfilm auf dem Substrat 2 eingekoppelt werden, der beispielsweise durch Flüssigkeit gebildet wird, die durch die Strömungskammer 22 auf das Substrat strömt.
3 zeigt eine schematische Schnittansicht ähnlich der 2 einer alternativen Ausführungsform einer Vorrichtung 1 zum Behandeln von Substraten 2. Bei der Beschreibung dieser Ausführungsform werden dieselben Bezugszeichen verwendet wie zuvor, soweit gleiche oder ähnliche Elemente vorgesehen sind.
Die Vorrichtung 1 besteht im Wesentlichen wieder aus einer Substrataufnahme 4 zur Aufnahme eines Substrats und einer Auftragseinheit 6. Die Substrataufnahme 4 kann in der gleichen Art und Weise aufgebaut sein, wie zuvor unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschrieben wurde.
Die Auftragseinheit 6 besteht wieder aus einem Hauptteil 8 und einem Tragteil, der in 3 nicht dargestellt ist, aber den gleichen Aufbau besitzen kann, wie zuvor unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschrieben wurde. Der Hauptteil 8 besteht im Wesentlichen wieder aus einem Gehäuse 14, einem Fluidanschluss 16 und einer Strahlungsquelle 18, wobei das Gehäuse 14 und der Fluidanschluß den gleichen Aufbau haben können, wie zuvor unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschrieben wurde.
Die Strahlungsquelle 18 besitzt wieder eine lang gestreckte Form und erstreckt sich in etwa mittig durch die Strömungskammer 22. Die Strahlungsquelle 18 weist bei dieser Ausführungsform zwei Stablampen 30, 30' auf, die von einer für Strahlung der Stablampen 30, 30' im Wesentlichen transparente Abdeckung 32 umgeben sind. Die Stablampen 30, 30' sind in 3 übereinander dargestellt, sie können aber auch auf anderer Weise in der Abdeckung 32 angeordnet sein. Sie können desselben oder eines unterschiedlichem Typs sein, wobei wenigstens eine UV-Strahlung in einem vorbestimmten Wellenlängenlängenbereich emittiert. Insbesondere ist es möglich, dass beide Stablampen 30, 30' UV-Strahlung jedoch in unterschiedlichen Wellenlängenbereichen emittiert. So kann die obere Stablampe 30' beispielsweise wenigsten teilweise oder auch primär UV-Strahlung im Wellenlängenbereich über 180 nm emittieren, während die unter Stablampe 30 UV-Strahlung wenigsten teilweise oder auch primär UV-Strahlung im Wellenlängenbereich von 140 bis 280 nm, in Abhängigkeit von der Flüssigkeit im Bereich zwischen 140 nm und 200 nm emittiert. Eine oder auch beide der Stablampen 30, 30' können darüber hinaus auch zum Beispiel einen Anteil an IR-Strahlung oder sonstiger Strahlung emittieren.
Die Abdeckung 32 umgibt wiederum die Stablampen 30, 30' in der Strömungskammer 22 vollständig und isoliert sie somit gegenüber Fluiden in der Strömungskammer 22. Dabei kann die Abdeckung 32 den gleichen Aufbau besitzen, wie zuvor unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschrieben wurde. Darüber hinaus ist es auch möglich weitere Stablampen in der Abdeckung 32 aufzunehmen, die jeweils unterschiedliche Strahlungen oder auch die gleiche Strahlung emittieren können. Durch die Anordnung und die Auswahl der Stablampen 30, 30' lässt sich ein gewünschtes Strahlungsprofil (betreffend emittierter Wellenlänge und räumlicher Verteilung derselben) innerhalb der Strahlungskammer 22 und darüber hinaus durch die Ausgangsöffnung im Körper 20 heraus erstellen.
4 zeigt eine schematische Schnittansicht ähnlich der 2 einer weiteren alternativen Ausführungsform einer Vorrichtung 1 zum Behandeln von Substraten 2. Bei der Beschreibung dieser Ausführungsform werden dieselben Bezugszeichen verwendet wie zuvor, soweit gleiche oder ähnliche Elemente vorgesehen sind.
Die Vorrichtung 1 besteht im Wesentlichen wieder aus einer Substrataufnahme 4 zur Aufnahme eines Substrats und einer Auftragseinheit 6. Die Substrataufnahme 4 kann in der gleichen Art und Weise aufgebaut sein, wie zuvor unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschrieben wurde.
Die Auftragseinheit 6 besteht wieder aus einem Hauptteil 8 und einem Tragteil, der in 4 nicht dargestellt ist, aber den gleichen Aufbau besitzen kann wie zuvor unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschrieben wurde.
Der Hauptteil 8 besteht im Wesentlichen wieder aus einem Gehäuse 14, einem Fluidanschluss 16 und einer Strahlungsquelle 18. Zusätzlich sind jedoch zwei weitere Strahlungsquellen 40 vorgesehen. Das Gehäuse 14 besitzt einen ähnlichen Aufbau wie zuvor unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschrieben wurde, mit einen lang gestreckten quaderförmigen Körper 20. Eine Strömungskammer 22, und eine Leitung 24 im Körper 20 besitzen den gleichen Aufbau wie zuvor unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschrieben wurde. Dies gilt auch für den Fluidanschluss 16.
An der Unterseite des Körpers 20 sind beidseitig der Auslassöffnung jedoch zwei sich über die Länge des Körpers erstreckende Vertiefungen 42 vorgesehen, die so bemessen sind, dass sie die weiteren Strahlungsquellen 40 wenigstens Teilweise aufnehmen können. Die Oberflächen der Vertiefungen 42 können eine reflektierende Oberfläche für die Strahlung der Strahlungsquellen 40 aufweisen.
Die Strahlungsquelle 18 kann denselben Aufbau besitzen, wie unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschrieben wurde, oder auch einen Aufbau wie er unter Bezugnahme auf die 3 beschrieben wurde.
Die Strahlungsquellen 40 weisen jeweils Stablampen auf, die sich über die Länge des Körpers 20 erstrecken und die in den jeweiligen Vertiefungen 42 des Körpers 20 aufgenommen sind. Obwohl dies in 4 nicht dargestellt ist, können die Strahlungsquellen 40 jeweils eine für die Strahlung der Stablampen im Wesentlichen transparente Abdeckung aufweisen, welche die Stablampen gegenüber der Umgebung, insbesondere gegenüber aus der Strömungskammer austretende Flüssigkeiten isolieren. Die Stablampen der Strahlungsquellen 40 können desselben oder eines unterschiedlichem Typs sein und sie können auch desselben oder eines Unterschiedlichen Typs zu den Stablampen 30, 30' der Strahlungsquelle 18 sein. Statt zwei Strahlungsquellen 40, wie in 4 dargestellt kann auch nur eine Strahlungsquelle 40 vorgesehen sein.
5 zeigt eine schematische Schnittansicht ähnlich der 2 einer weiteren alternativen Ausführungsform einer Vorrichtung 1 zum Behandeln von Substraten 2. Bei der Beschreibung dieser Ausführungsform werden dieselben Bezugszeichen verwendet wie zuvor, soweit gleiche oder ähnliche Elemente vorgesehen sind.
Die Vorrichtung 1 besteht im Wesentlichen wieder aus einer Substrataufnahme 4 zur Aufnahme eines Substrats und einer Auftragseinheit 6. Die Substrataufnahme 4 kann in der gleichen Art und Weise aufgebaut sein, wie zuvor unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschrieben wurde.
Die Auftragseinheit 6 besteht wieder aus einem Hauptteil 8 und einem Tragteil, der in 5 nicht dargestellt ist. Da der Hauptteil 8, wie nachfolgend beschrieben wird, in der Lage ist ein Substrat vollständig abzudecken, kann eine Beweglichkeit des Tragteils gegebenenfalls entfallen. Lediglich eine Abstandeinstellung kann erforderlich sein, sowie gegebenenfalls eine Beweglichkeit um eine Positionierung des Substrats unter dem Hauptteil zu ermöglichen.
Der Hauptteil 8 besteht im Wesentlichen aus einem Gehäuse 14, einer Vielzahl von Fluidanschlüssen 16 und einer Vielzahl von Strahlungsquellen 18. Das Gehäuse besteht aus einem Körper 20, der an die Form des zu behandelnden Substrats angepasst ist. In dem Körper 20 ist eine Strömungskammer 22 ausgebildet, die zur Unterseite des Körpers offen ist, wobei die Öffnung in etwa den Abmessungen eines zu behandelnden Substrats entspricht. Die Innenwände der Strömungskammer 22 sind reflektierend ausgebildet. Die Oberseite der Strömungskammer 22 steht über eine entsprechende Vielzahl von Leitungen 24 jeweils mit der Vielzahl von Fluidanschlüssen 16 (hier sechs) in Verbindung.
Innerhalb der Strömungskammer 22 ist eine Vielzahl von Strahlungsquellen 18 (hier sechs) vorgesehen, die sich in Längs- oder Querrichtung durch die Strömungskammer 22 erstrecken. Zwischen den Wänden der Strömungskammer 22 und Strahlungsquellen 18, sowie zwischen den einzelnen Strahlungsquellen werden hierdurch unterschiedliche Strömungspfade gebildet. Die Strahlungsquellen 18 können den selben Aufbau besitzen, wie unter Bezugnahme auf die 1 und 2 oder 3 beschrieben wurde.
Die oben beschriebenen Stablampen sind jeweils mit einer Steuereinheit verbunden, die in der Lage ist, die Stablampen jeweils individuell und unabhängig von den Anderen anzusteuern. Statt Stablampen ist es natürlich auch möglich andere Lampen/Strahler einzusetzen, die jedoch über die Länge der Strömungskammer hinweg ein möglichst gleichmäßiges Strahlungsprofil vorsehen sollten.
Nachfolgend wird nun der Betrieb der Vorrichtung 1 unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert.
Für eine Behandlung einer Oberfläche eines Substrats 2 wird zunächst der Hauptteil 8 der Aufbringeinheit 6 über ein auf der Substrataufnahme 4 befindliches Substrat 2 bewegt. Wenn die gesamte Oberfläche des Substrats behandelt werden soll, kann der Hauptteil 8 während der nachfolgend beschriebenen Behandlung über das Substrat hinweg bewegt werden, sofern nicht die Ausführungsform gemäß 5 verwendet wird, die das Substrat vollständig abdecken kann.
Anschließend wird ein Fluid, insbesondere eine Flüssigkeit über die Fluidanschlüsse 16, die Leitungen 24 und die Strömungskammer 22 wenigsten auf die zu behandelnden Oberflächen des Substrats aufgebracht, in die über die ersten Strahlungsquellen 18 und/oder die Strahlungsquellen 40 Strahlung eingebracht wird. Die Strahlung ist dabei so ausgelegt, dass sie direkt auf das Substrat wirkt, um es zu behandeln und/oder über eine Einwirkung auf das Fluid dessen Eigenschaften verändert, um die gewünschte Behandlung durchzuführen.
Hierbei ergeben sich unterschiedlichste Behandlungsmöglichkeiten für die Oberfläche des Substrats, die je nach Wunsch örtlich begrenzt oder aber auch auf der gesamten Oberfläche durchgeführt werden können.
Nachfolgend werden einige solche Behandlungsmöglichkeiten näher ausgeführt, ohne auf diese begrenzt zu sein. Als Beispiel sei eine Behandlung einer Photomaske angenommen.
Zunächst wird die Änderung einer Oberflächenbeschaffenheit eines Substrats 2 mit einer wenigstens teilweise hydrophoben Substratoberfläche zu einer hydrophilen Substratoberfläche beschrieben. Um dies zu erreichen, wird als Fluid eine Flüssigkeit, wie etwa DI-Wasser über die Strömungskammer 22 auf die entsprechend zu behandelnden Substratoberflächen aufgebracht, um einen Flüssigkeitsfilm auf dem Substrat 2 zu bilden. In diesen Flüssigkeitsfilm wird über die Strahlungsquellen 18 oder 40 UV-Strahlung eingekoppelt, wobei die Flüssigkeit und der Wellenlängenbereich der UV-Strahlung so aufeinander abgestimmt sind, dass ein wesentlicher Teil der UV-Strahlung die Grenzfläche zwischen der Flüssigkeit und Substratoberfläche erreicht. Die UV-Strahlung bewirkt nun, dass sich vormals hydrophobe Substratoberflächen in hydrophile Oberflächen umwandeln.
Um eine gute Durchdringung des Flüssigkeitsfilms zu erreichen, liegt der Wellenlängenbereich der hierfür verwendeten UV-Strahlung beispielsweise über 190 nm. Es kann zum Vorgeben eines solchen Wellenlängenbereichs eine entsprechende Stablampe, die in diesem Wellenlängenbereich emittiert, angesteuert werden, während gegebenenfalls andere nicht angesteuert werden. Gerade bei dem angegebenen Wellenlängenbereich kann als Flüssigkeit einer der folgenden verwendet werden: Ozonwasser, Wasserstoffwasser, DI-Wasser oder Mischungen derselben. Natürlich können auch andere Flüssigkeiten eingesetzt werden.
Als nächstes wird eine Reinigung einer Substratoberfläche beschrieben, die zum Beispiel in der obigen Art und Weise hydrophilisiert wurde und die Verunreinigungen besitzt, die durch die Einwirkung von Radikalen besser von der Substratoberfläche entfernt werden können.
Hierbei wird wieder eine Flüssigkeit über die Strömungskammer 22 auf die zu reinigenden Oberflächen des Substrats 2 aufgebracht. Dabei wird, während die Flüssigkeit die Strahlungsquelle 18 umströmt, hierüber UV-Strahlung in die Flüssigkeit emittiert. Diese Strahlung bewirkt unter anderem die Erzeugung von Radikalen in der Flüssigkeit, und zwar so unmittelbar vor dem Auftreffen auf dem Substrat, dass wenigstens ein Teil der so erzeugten Radikale, die sehr rasche Zerfallszeiten haben, auf das Substrat 2 treffen. Da die Strahlung der Strahlungsquelle 18 nicht auf die Strömungskammer 22 begrenzt ist, tritt sie auch in einen durch die Flüssigkeit auf dem Substrat 2 gebildeten Flüssigkeitsfilm ein und erzeugt dabei weiter Radikale und/oder hält die Aktivierung der schon erzeugten zum Teil aufrecht.
Durch entsprechende Bewegung der Aufbringeinheit 6 können so selektiv Teilbereiche oder auch die gesamte Oberfläche des Substrats gereinigt werden.
Die Flüssigkeit und die eingebrachte Strahlung sind wiederum aufeinander abgestimmt, um den gewünschten Effekt zu erreichen. Für die Erzeugung der Radikalen ist insbesondere UV-Strahlung im Wellenlängenbereich von 140 bis 280 nm, in Abhängigkeit von der Flüssigkeit im Bereich zwischen 140 nm und 200 nm geeignet. Die UV-Strahlung in dem angegebenen Wellenlängenbereich kann insbesondere so auf die eingesetzte Flüssigkeit abgestimmt sein, dass wenigstens 50% der UV-Strahlung, insbesondere 80% derselben absorbiert werden.
Je nach Flüssigkeit kann die Erzeugung von Radikalen durch eine UV-Induzierte Zersetzung der Flüssigkeit, die während des Umströmens der Strömungsquelle 18 erfolgen kann, noch gefördert werden. Hierzu sollte die UV Strahlung einerseits so gewählt sein, dass sie eine Zerstörung der Molekularstruktur der Flüssigkeit bewirkt, um eine unmittelbar folgende Radikalerzeugung ebenenfalls mittels UV-Strahlung zu erleichtern. Für eine solche Zersetzung bieten sich insbesondere Wellenlängenbereiche der UV-Strahlung über 180 nm an. Bei der Ausführungsform der Strahlungsquelle 18 in 3 könnte es daher von Vorteil sein, für die obere Stablampe eine solche zu wählen, die die Zersetzung fördert – d. h. UV-Licht mit Wellenlängen über 180 nm emittiert – während die untere Stablampe eine solche ist, die die Erzeugung von Radikalen fördert – d. h. UV-Licht mit Wellenlängen zwischen 140 und 280 nm, in Abhängigkeit von der Flüssigkeit im Bereich zwischen 140 nm und 200 nm emittiert. Wenn man beispielsweise DI-Wasser verwendet wäre ein Wellenlängenbereich von 140 nm bis 200 nm geeignet, während für andere Flüssigkeiten ein höherer Wellenlängenbereich von 140 nm bis 280 nm zweckmäßig sein könnte. Diese Wellenlängenbereiche sind natürlich nicht bindend, und können je nach Flüssigkeit variieren, gelten aber für viele der üblicherweise für die Reinigung von Photomasken eingesetzten Flüssigkeiten, wie beispielsweise: Ozonwasser, Wasserstoffwasser, DI-Wasser, H₂O₂, CO₂-H₂O, mit O₂-Gas angereichertes DI-Wasser, NH₄OH, Organische Säuren, TMAH, HNO₃, HCl, H₂SO₄ oder Mischungen derselben.
Abschließend sei eine Behandlung beschrieben, bei der Ionen von der Oberfläche oder aus oberflächennahen Schichten des Substrats 2 entfernt werden sollen, die zum Beispiel wie oben beschrieben behandelt wurde.
Hierfür wird über Umgebungstemperatur erwärmte Flüssigkeit über die Strömungskammer 22 auf das Substrat aufgebracht, um einen Flüssigkeitsfilm auf wenigstens einem Teilbereich des Substrats 2 zu erzeugen. In diesen Flüssigkeitsfilm wird über wenigstens eine der Strahlungsquellen 18, 40 Strahlung eingebracht, wobei die Strahlung und die Flüssigkeit so aufeinander abgestimmt sind, dass wenigstens ein Teil der Strahlung die Substratoberfläche erreicht. Die elektromagnetische Strahlung bewirkt dabei eine erhöhte Ionen-Mobilität, wenn sie auf Rest-Ionen auf der Substratoberfläche trifft. Darüber hinaus kann die Strahlung, sofern sie in der Flüssigkeit absorbiert wird, auch eine Temperaturerhöhung und/oder die Erzeugung von Radikalen bewirken, was beides die Entfernung von Ionen fördert. Insbesondere kann die Flüssigkeit unmittelbar während des Aufbringens durch zum Beispiel Strahlung mit einem hohen IR-Anteil der Strahlungsquelle unmittelbar während des Aufbringens erwärmt werden. Da erhöhte Temperaturen der Flüssigkeit die Löslichkeit der Ionen in der Flüssigkeit erhöht, kann diese bis zum Siedepunkt der Flüssigkeit erhitzt werden.
Als Flüssigkeit kann beispielsweise eine der folgenden Flüssigkeiten verwendet werden: Ozon-Wasser, Wasserstoff-Wasser, DI-Wasser, H₂O₂, CO₂-H₂O, mit O₂-Gas angereichertes DI-Wasser oder Mischungen derselben, wobei sich insbesondere bei höheren Temperaturen DI-Wasser anbietet. Als Strahlung bietet sich hier insbesondere UV-Strahlung im Wellenlängenbereich über 190 nm an, die nicht so stark absorbiert wird und den gewünschten Effekt der Ionenmobilisierung und -entfernung fördert. Aber auch IR Strahlung ist gut geeignet, da sie eine In-Situ Erwärmung der Flüssigkeit vorsehen kann.
Die obigen Behandlungen können wie beschrieben beliebig kombiniert und entweder wie beschrieben sequentiell oder auch zum Teil oder insgesamt gleichzeitig durchgeführt werden.
Die Erfindung wurde anhand einiger Ausführungsformen beschrieben, ohne auf diese konkreten Ausführungsformen beschränkt zu sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2006/0207629 A1 [0006]

Claims

Verfahren zum Reinigen von wenigstens Teilbereichen eines Substrats, bei dem eine Flüssigkeit wenigstens auf einen Teilbereich des Substrats aufgebracht wird, wobei vor dem Aufbringen der Flüssigkeit mittels UV-Strahlung Radikale in der Flüssigkeit erzeugt werden, wobei die Erzeugung der Radikalen so unmittelbar vor der Aufbringung auf das Substrat erfolgt, das wenigstens ein Teil der so erzeugten Radikalen das Substrat erreicht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die aufgebrachte Flüssigkeit auf dem Substrat einen Flüssigkeitsfilm bildet, in den UV-Strahlen eingebracht werden, um die Aktivierung der Radikalen in dem Flüssigkeitsfilm aufrecht zu erhalten und/oder weitere Radikale zu erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die UV-Strahlen, die in die Flüssigkeit vor dem Aufbringen eingebracht werden und die in den Flüssigkeitsfilm auf dem Substrat eingebracht werden, wenigstens Teilweise von derselben Strahlungsquelle emittiert werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Radikale enthaltende Flüssigkeit auf bestimmte Oberflächenbereiche des Substrats begrenzt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei für die Erzeugung von Radikalen im Wesentlichen UV-Strahlung mit Wellenlängen im Bereich zwischen 140 und 200 nm eingesetzt wird, wobei wenigstens 50% dieser UV-Strahlung zur Erzeugung von Radikalen in der Flüssigkeit absorbiert werden.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei wenigstens 80% der UV-Strahlung mit Wellenlängen im Bereich zwischen 140 und 200 nm absorbiert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, wobei die Absorption durch eine Anpassung der eingesetzten Flüssigkeit an die in dem angegebenen Bereich verwendeten Wellenlängen erreicht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei vor dem Aufbringen der Flüssigkeit UV-Strahlung in diese eingebracht wird, während sie an einer UV-Strahlungsquelle vorbei strömt.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die UV Strahlung einerseits so gewählt ist, dass eine Zerstörung der Molekularstruktur der Flüssigkeit bewirkt wird, um unerwünschte Reaktionen mit der Oberfläche des Substrats und/oder eine unmittelbar folgende Radikalerzeugung ebenfalls mittels UV-Strahlung zu erleichtern.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als Flüssigkeit wenigstens eine der folgenden Flüssigkeiten verwendet wird: Ozon-Wasser, Wasserstoff-Wasser, DI-Wasser, H₂O₂, CO₂-H₂O, mit O₂-Gas angereichertes DI-Wasser, NH₄OH, Essigsäure, Zitronensäure, TMAH, HNO₃, HCl, H₂SO₄, H₃PO₄ oder Mischungen derselben.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Substrat eines der folgenden ist: eine Maske, insbesondere eine Photomaske für die Herstellung von Halbleiterwafern, ein Halbleiterwafer, insbesondere ein Si-Wafer, Ge-Wafer, GaAs-Wafer, InP-Wafer, ein Flat panel Substrat, ein Multi-Layer Ceramic Substrat.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem wenigstens eines der folgenden, unterstützt durch die Radikale, wenigstens teilweise von dem Substrat entfernt wird: organische Kontaminationen sowie organische Funktionsschichten, wie ein positiver resist, ein negativer resist, ionenimplantierter resist, Kohlenstoff, Kohlenwasserstoffe, Embossing und Imprint Material, Stress Buffer, und Underfill Materialien, Lacke, Farben, Biomaterialien und auch Bakterien.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Flüssigkeit auf lokale, zu reinigende Bereiche des Substrats aufgebracht wird.
Verfahren zum Entfernen von Ionen von wenigstens Teilbereichen der Oberfläche eines Substrats und oberflächennahen Schichten des Substrat, bei dem über Umgebungstemperatur erwärmte Flüssigkeit auf das Substrat aufgebracht wird, um einen Flüssigkeitsfilm auf wenigstens einem Teilbereich des Substrats zu erzeugen, wobei elektromagnetische Strahlung derart in den Flüssigkeitsfilm eingebracht wird, dass wenigstens ein Teil der Strahlung die Substratoberfläche erreicht.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Flüssigkeit wenigstens teilweise unmittelbar während des Aufbringens mittels elektromagnetischer Strahlung erwärmt wird.
Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, wobei die Flüssigkeit vorerwärmt wird, bevor sie elektromagnetischer Strahlung ausgesetzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei die Flüssigkeit auf eine Temperatur im Bereich zwischen Umgebungstemperatur und dem Siedepunkt der Flüssigkeit erwärmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, wobei das Verfahren unter erhöhtem Druck durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 18, wobei als Flüssigkeit wenigstens eine der folgenden Flüssigkeiten verwendet wird: Ozon-Wasser, Wasserstoff-Wasser, DI-Wasser, H₂O₂, CO₂-H₂O mit O₂-Gas angereichertes DI-Wasser oder Mischungen derselben.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 19, wobei UV-Strahlung in den Flüssigkeitsfilm eingebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 20, wobei wenigstens auch UV-Strahlung im Wellenlängenbereich über 190 nm in die Flüssigkeit eingebracht wird, von der wenigstens 50% die Grenzschicht zwischen einer Oberfläche des Substrats und dem Flüssigkeitsfilm erreicht.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei wenigstens 80% der UV-Strahlung über 190 nm die Grenzschicht erreicht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 22, wobei IR-Strahlung in den Flüssigkeitsfilm eingebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 23, wobei wenigstens 50% der IR-Strahlung eine Grenzschicht zwischen einer Oberfläche des Substrats und dem Flüssigkeitsfilm erreicht.
Verfahren nach Anspruch 20 und 23, wobei die UV-Strahlung und die IR-Strahlung über dieselbe Strahlungsquelle in den Flüssigkeitsfilm eingebracht werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 25, wobei wenigstens ein Teil der Strahlung Radikale in dem Flüssigkeitsfilm erzeugt.
Verfahren zum Ändern einer Oberflächenbeschaffenheit eines Substrats mit einer wenigstens teilweisen hydrophoben Substratoberfläche derart, dass wenigstens ein Teilbereich der hydrophoben Substratoberfläche eine hydrophile Oberflächenbeschaffenheit erhält, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Aufbringen einer Flüssigkeit auf wenigstens den Teilbereich der Oberfläche des Substrats, dessen Oberflächenbeschaffenheit verändert werden soll; und leiten von UV-Strahlung innerhalb eines vorgegebenen Wellenlängenbereichs durch die Flüssigkeit hindurch auf wenigstens den Teilbereich der Oberfläche des Substrats, dessen Oberflächenbeschaffenheit verändert werden soll.
Verfahren nach Anspruch 27, wobei der vorgegebene Wellenlängenbereich UV-Strahlung mit Wellenlängen über 190 nm aufweist.
Verfahren nach Anspruch 28, wobei wenigstens 80% der UV-Strahlung im vorgegebenen Wellenlängenbereich die Oberfläche des Substrats erreichen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 29, wobei als Flüssigkeit wenigstens eine der folgenden Flüssigkeiten verwendet wird: Ozon-Wasser, Wasserstoff-Wasser, DI-Wasser, H₂O₂, CO₂-H₂O, mit O₂-Gas angereichertes DI-Wasser, NH₄OH, Organische Säuren, TMAH, HNO₃, HCL, H₂SO₄ oder Mischungen derselben.
Verfahren nach Anspruch 30, wobei die Flüssigkeit DI-Wasser ist.
Verfahren zum Behandeln eines Substrats, bei dem wenigstens zwei der nachfolgenden Verfahren sequentiell durchgeführt werden: ein Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 31, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13 und ein Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 26.
Verfahren nach Anspruch 32, wobei wenigstens zwei der Verfahren in der angegebenen Reihenfolge sequentiell durchgeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 32 oder 33, wobei zwei der Verfahren parallel durchgeführt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 32 bis 34, wobei die Verfahren in derselben Vorrichtung durchgeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 35, wobei das Substrat zwischen den Verfahren in der Vorrichtung verbleibt.
Verfahren zum Behandeln eines Substrats, bei dem wenigstens zwei der nachfolgenden Verfahren parallel durchgeführt werden: ein Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 31, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13 und ein Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 26.
Verfahren nach Anspruch 37, wobei alle Verfahren parallel durchgeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 37, wobei zwei der Verfahren in der angegebenen Reihenfolge sequentiell durchgeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 39, wobei die Verfahren in derselben Vorrichtung durchgeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 40, wobei das Substrat zwischen den Verfahren in der Vorrichtung verbleibt.
Vorrichtung zum Behandeln von Substraten, die folgendes Aufweist: einen Substrathalter zum Aufnehmen eines Substrats; ein Gehäuse, das ein Strömungskammer mit einem Einlass und einem Auslass definiert; eine erste Strahlungsquelle, die so angeordnet ist, dass sie Strahlung in die Strömungskammer emittiert, wobei die erste Strahlungsquelle geeignet ist, UV-Strahlung zu emittieren; und eine Einheit zum Erzeugen einer Relativbewegung zwischen Substrathalter und Gehäuse, die in der Lage ist, das Gehäuse bezüglich des Substrathalters so anzuordnen, dass der Auslass derart auf den Substrathalter gerichtet ist, dass aus dem Auslass austretende Flüssigkeit direkt auf ein auf dem Substrathalter befindliches Substrat strömt.
Vorrichtung nach Anspruch 42, wobei die erste Strahlungsquelle so angeordnet ist, dass sie Strahlung auch durch den Auslass aus dem Gehäuse heraus emittiert.
Vorrichtung nach Anspruch 42 oder 43, wobei die erste Strahlungsquelle wenigstens teilweise in der Strömungskammer angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 42 bis 44, wobei das Gehäuse eine Auslassöffnung aufweist und die erste Strahlungsquelle wenigstens teilweise in der Auslassöffnung angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 45, wobei die erste Strahlungsquelle ungefähr mittig zur Auslassöffnung angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 45 oder 46, wobei die Auslassöffnung und die erste Strahlungsquelle eine Längserstreckung aufweisen, die größer oder gleich einer Breitenabmessung eines zu reinigenden Substrats ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 42 bis 47, wobei die erste Strahlungsquelle eine erste Lampe aufweist, die Strahlung im UV-Bereich emittiert.
Vorrichtung nach Anspruch 48, wobei die erste Lampe Strahlung im IR-Bereich emittiert.
Vorrichtung nach Anspruch 48 oder 49, wobei die erste Strahlungsquelle wenigstens eine zweite Lampe aufweist, die Strahlung primär in einem anderen Wellenlängenbereich emittiert als die erste Lampe.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 48 bis 50, wobei wenigstens eine Abdeckung zwischen der ersten und/oder zweiten Lampe und der Strömungskammer im Gehäuse vorgesehen ist, wobei die wenigstens eine Abdeckung für UV-Strahlung im Wesentlichen transparent ist.
Vorrichtung nach Anspruch 51, wobei die wenigstens eine Abdeckung die erste und/oder zweite Lampe in einer Ebene vollständig umgibt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 48 bis 52, wobei die erste und/oder zweite Lampe eine Stablampe ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 48 bis 53, wobei die erste Lampe wenigstens auch UV-Strahlung im Wellenlängenbereich zwischen 140 bis 280 nm, in Abhängigkeit von der Flüssigkeit im Bereich zwischen 140 nm und 200 nm emittiert.
Vorrichtung nach Anspruch 48, wobei die erste Lampe primär UV-Strahlung im Wellenlängenbereich zwischen 140 bis 280 nm, in Abhängigkeit von der Flüssigkeit im Bereich zwischen 140 nm und 200 nm emittiert.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 48 bis 55, wobei die zweite Lampe UV-Strahlung im Wellenlängenbereich über 180 nm emittiert.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 50 bis 56, wobei die zweite Lampe IR-Strahlung emittiert.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 42 bis 57, wobei wenigstens eine zweite Strahlungsquelle vorgesehen ist, die außerhalb der Strömungskammer des Gehäuses derart angeordnet ist, dass sie Strahlung in einen Bereich benachbart zum Auslass des Gehäuses emittiert.
Vorrichtung nach Anspruch 58, wobei die zweite Strahlungsquelle Strahlung primär in einem anderen Wellenlängenbereich emittiert als die erste Strahlungsquelle.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 58 oder 59, wobei die zweite Strahlungsquelle UV-Strahlung im Wellenlängenbereich über 180 nm emittiert.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 58 bis 60, wobei die zweite Strahlungsquelle IR-Strahlung emittiert.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 58 bis 61, wobei eine Steuereinheit vorgesehen ist, die in der Lage ist, die erste und die zweite Strahlungsquelle individuell und unabhängig voneinander anzusteuern.