專利名稱：化學處理基片的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種化學處理基片的方法，其中至少一塊基片順次經過化學處理、洗滌和干燥，并且涉及一種完成上述化學處理的裝置。
迄今，自動化的濕法處理裝置具有一系列的槽或容器來完成這種濕法化學處理工序。基片，例如硅晶片，在經過某些化學工藝系列后分別浸入洗滌或沖洗槽中，最后干燥。
基片的干燥，可以用例如離心機進行，但也可以在基片從洗滌槽中緩慢移出的過程中進行。
在歐洲專利文獻0385536中已發表過稱為Marangoni的干燥器。在該專利公開的方法中，除了從浴槽中緩慢移出基片之外，還對基片施加蒸汽，該蒸汽不在基片上凝結而是擴散進入液體中。在基片表面的彎液面上會產生濃度梯度，從而形成表面張力梯度。該梯度促使液體脫離基片進入溶液中(Marangoni效應)，而導致基片干燥后不留下殘余物。
美國專利4,722,752發表了一種沖洗和干燥晶片的裝置和方法，該晶片被封裝在一個盒子中，晶片與盒子分開并從沖洗槽中取出，然后再放入也已緩慢取出并干燥了的盒子中。
所描述的裝置和方法具有如下的缺點在所有的情況下，沖洗槽均與其他工藝貯槽分開，且只用于沖洗基片。然而，專用的和分開的沖洗槽意味著會增加占地面積。此外，基片必須從化學處理液中取出而進入空氣中，繼而又必須再放入沖洗液中，這會造成眾所周知的基片被粒子污染的不良影響。對于例如經HF處理后的疏水表面，這種不良影響尤為明顯。而且，基片從各種化學處理浴槽中分別放入和移出以及沖洗步驟等，均導致增加時間消耗。此外，各種已知的裝置和方法總是需要用盒子(運載器)來貯運基片。
因此，本發明的一個目的在于提供一種濕法化學處理方法和為這種方法提供的一種裝置，即在一個自動化濕法處理裝置中既可縮短操作工序，又能節省時間和空間。本發明的另一個目的是減少基片在濕法化學處理工序中的污染。最后，本發明的另一個目的是將基片放入和移出貯槽時不用盒子或類似的貯運裝置。
通過在同一個貯槽中進行化學處理和洗滌工藝，創造性地實現了本發明的目的。
有利的是，通過添加化學處理液以及用另一種化學處理液取代(或部分取代)和/或用洗滌液取代化學處理液，在同一容器中完成化學處理和洗滌過程。優選在按順序進行的化學工藝中，在更換新的化學處理液之前，先引入沖洗液，或將基片從容器中移出并同時干燥。隨后，用新的化學處理液取代沖洗液，并把基片重新放入容器中。
在本發明的一個優選的實施方案中，干燥工藝是在基片從沖洗液或洗滌液中移出的過程中進行。通常是使基片從沖洗液或洗滌液中緩慢移出。
為了使干燥工藝更有效，最好對基片施加不凝結在基片上但與洗滌液混合的蒸汽。優選該混合液比沖洗液或洗滌液具有更小的表面張力，這意味著提供一個力，迫使附著于基片上的洗滌液返回到容器中。
在一個優選的實施方案中，用洗滌液代替化學處理液是通過置換方法進行的。如果先排放化學處理液，然后引入沖洗液或洗滌液，會增加基片受空氣中粒子的污染。一種液體用另一種液體例如洗滌液置換，其優點是基片無需穿過相界面而且不會暴露在空氣中。當然，在洗滌步驟之前，也可將幾種化學處理液順次用置換方法進行取代。特別是用新的化學處理液取代時，可以采取部分取代，即混合。
優選在將洗滌液導入容器的同時排放化學處理液和洗滌液的混合物。
沖洗液或洗滌液的導入和化學處理液的排放優選在容器的不同部位進行。這是一種流體用另一種流體置換的最佳方式。
洗滌液的引入最好在容器的底部進行，而混合物則通過溢流排放。這種排放方法不需要附加的泵送裝置。通過在容器底部，即遠離排放位置引入，就可以最少量地排放引入的洗滌液。根據重力，這種安排還可能更有利，例如再加上溫度梯度。從經濟上和節約時間上考慮都是有利的。
在本發明的一個優選的實施方案中，化學處理液是稀釋的氫氟酸。它用來除去基片表面的氧化物層，并提供疏水的、氫鈍化的表面，這是某些后續工藝所要求的。
在本發明的另一個優選的實施方案中，化學處理流體是臭氧。例如，為清潔目的用HF處理之后，希望在基片表面上再次生長出化學氧化物并由此提供親水表面時，就用臭氧處理。
此外，本發明的目的是這樣創造性地達到的，即在至少一塊基片分別放入和/或移出容器的方法中，基片在容器內由一種接受器固定，并由該接受器放入和移出。
本發明的一個優點是，為了放入和移出基片，不再需要存放基片用的盒子。也就是，本發明的方法不需要運載器。因此，避免了與干燥步驟有關的運載器的已知缺點(在基片與運載器接觸的位置不干燥)。本發明的接受裝置不是一種運載器，而是可將一塊或幾塊基片來回移動的簡單支架。無運載器干燥不僅免去運載器干燥的步驟，而且就沖洗或洗滌工藝而言，還減少了所需要的時間以及沖洗液或洗滌液的消耗。進入干燥器的化學藥品的夾帶量也因無運載器而減少。
有利的是，該接受裝置由分兩部分的支架和一個獨立的可垂直移動的刀片組成。
優選該接受裝置可將基片從容器中移出到這樣一個位置，在該位置基片可以通過安排在罩子內部相對兩側的定位裝置定位和固定。
在一個優選的實施方案中，提供一種可移動的支座，該支座使基片從容器中移出后，保持在容器上方的干燥位置。可移動支座在罩子底下以及在罩子內是這樣設計的，當基片固定在可移動支座上時，罩子可以打開或關閉而沒有困難或不會改變基片的位置。這種可移動支座總是干燥的，且只與已經干燥了的基片接觸。
有利的是，本發明的方法提供使用超聲波和強聲波(megasound)增強對基片的洗滌和清潔。為此，該容器裝備了壓電元件，以產生清潔基片的聲波。在這方面“強聲波系統”的優點是，用本發明的方法能使基片的粒子污染減少至最小，而使基片獲得極其徹底的清潔。
本發明的目的通過一個化學處理裝置也創造性地達到了，該裝置包括-將流體引入容器的引入裝置；-將流體從容器中排放的排放裝置；-基片的接受裝置。
除了該(內)容器之外，優選在其外側增加一個外容器，用作例如保險貯槽。
為了使被取代的液體能均勻地溢流，安裝調平螺旋以利于將容器調節到水平位置。
優選在容器底部安裝擴散器作為流體的引入裝置。這對于例如前述臭氧(O3)的輸送是適合的。
如果輸送液體，例如稀釋的鹽酸，將一臺與導入裝置連接的泵安裝在容器底部是適合的。
在一個優選的實施方案中，為了防止容器和干燥了的基片受粒子污染，也為了在容器上方區域提供密封的蒸汽氣氛，在容器上方安裝一個罩子。為了引入蒸汽，該罩子內裝備一個集成的分布器，即一塊與該罩子結為一體的多孔分布板，以便引入和分布IPA(異丙醇)/N2混合物。以這種方法，在加工室內產生的蒸汽氣氛對所有基片都均勻一致，因而對每塊晶片的加工條件都相同。IPA與氮氣的混合在鼓泡室中進行。
優選的是，基片在容器內由接受器固定，該接受器包括稱為刀片的刀形部件，以及例如兩個支架。刀片和支架彼此可相對移動，且刀片有利地位于兩個支架之間。支架位于容器之內，而刀片可以從液體中移出。
在本發明的一個優選的實施方案中，容器上方的罩子內裝有定位裝置。該定位裝置在相對排列的兩側與該罩子的內側良好地連接，將基片，例如硅晶片定位和固定。該定位裝置連接到罩子的相對兩側。它是槽形的以便接受許多基片。因此，可以不用固定基片的盒子。
罩子內的定位裝置優選是兩部分結構的，為了便于接受基片，該裝置的至少一邊是傾斜的。
有利的是，定位裝置的至少一部分具有傾斜邊，以便容易接受基片。這也簡化了罩子的開和關。
在本發明的一個優選的實施方案中，提供一種可移動的支座，它可以從罩子下方和容器上方的外側移到容器上方的一個位置。支座上有弧形槽。可移動支座和罩子內的接受裝置，以及刀片與兩個支架的組合都能獨立地把基片固定。當基片停留在可移動支座的弧形槽處，以及被罩子內定位裝置固定時，該罩子可以打開而不夾帶基片。這時，基片僅固定在可移動的支座上直到操作者將其取出做下一步處理。
本發明以及進一步的發展和它的優點，將借助以下的一些實施方案和附圖加以詳細說明。這些附圖示于
圖1.本發明裝置的剖視圖2.本發明工序的第一步；圖3.本發明工序的第二步；圖4.本發明工序的第三步；圖5.本發明工序的第四步；圖6.本發明工序的第五步；圖7.本發明工序的第六步；圖8.本發明工序的第七步；圖9.本發明工序的第八步。
圖1表示基片、特別是晶片2的濕法化學處理裝置1。該裝置1包括外容器5和內容器10。外容器5具有一個外環形室6和一個內環形室7。內容器10上方裝備一個帶開啟裝置13的罩子12，用來蓋住內容器10。罩子12具有以擴散器板14為界的一個室，可以向其中引入例如IPA/N2混合物。內容器10包括位于其較低端的窄圓筒18。一個平頭圓錐中間段20將內容器10的直徑擴大為較寬的圓筒19。內容器10上端邊緣是呈傾斜的外邊緣23。這會改善容器10上邊緣的溢流液體的性能。借助將內容器10連接到外容器5，并且排列在外容器的室7內的調平螺旋4調節內容器10的水平，以便保證該容器整個長度上的液體均勻溢流。內容器10在其底部11裝有兩個導入裝置，彼此重疊排列的擴散器25和導入機構26。擴散器25經管線30連接到流體容器35，該容器優選裝有臭氧(O3)。在該圖中，臭氧流動方向由箭頭指明。導入機構26經管線31與泵36連接。泵36可選擇地分別從流體貯槽37或38經管線39或40泵送晶片2的化學處理流體，例如稀釋的氫氟酸。圖1中箭頭表示泵送的流體在管線31中的流動方向。在內容器10中，右邊和左邊裝備支架裝置43、44，它們連接兩個可在內容器10中沿垂直方向平行移動的固定裝置46、47。右和左支架43、44有弧形缺口60、61，用以接受晶片2。兩個支架43、44之間中心處有稱為刀片42，即帶有尖銳邊緣的可伸長元件。刀片42是由例如石英玻璃制成的，且可不受右和左支架43、44的影響沿垂直方向移動。在圖1中可以看到，刀片42已將晶片2從內容器10提升，且晶片2被內容器10上方的罩子12內的夾具51固定。定位裝置或晶片接受器51類似于支架43、44，且有槽的形狀，可以同時固定許多基片而無需盒子。為便于晶片2插入定位裝置51，該定位裝置51的一個內側邊52是傾斜的。該晶片或晶片2由定位裝置51定位和固定。外容器5在向上的方向由蓋子8關閉，蓋子8具有一個開口9。用作保險貯槽的外容器5由窄圓筒48連同中間部分50(呈中央圓形開口的圓盤形)與較寬的圓筒49連接而構成。較寬的圓筒49構成內環室7的外殼和外環室6的內殼，從該處溢流的流體可經開口9分別泵送和排放。
圖2示出從圖2到圖9所代表的該工序的第一步。它表示用晶片2代表的一組晶片被夾具90送到該裝置。與定位裝置51相連接的罩子12已被自動圓柱15打開。刀片42以及右和左支架43、44準備接受晶片2。為此，將刀片42相對于支架43、44稍微降低，以使刀片42的尖端位于由弧形切口60、61所限定的環形線上，其后晶片2將停留在該處。
圖3描述晶片2下降到內容器10中，內容器10中充滿例如HF。
圖4示出內容器10上方的罩子12被關上，借助刀片42以及右和左支架43、44以相同速度向下移動，晶片2則下降進入內容器10，接近中間段20水平的較低的位置。
圖5示出晶片2的干燥步驟，即晶片2由內容器10中移出。創造性地，在圖4和圖5所代表的兩個步驟之間，用另一種液體取代化學處理液體HF，最后一步優選引入洗滌液。優選地，在內容器10上方，將晶片暴露于蒸汽中，該蒸汽不凝結在晶片2上。然而，洗滌液與蒸汽的混合物具有比單獨的洗滌液低的表面張力。在這一步，罩子12仍然處于關閉位置。有利的是，刀片42以恒定的速度向上移動，而兩個支架43、44則以該速度的一半移動，因此，它們保持在后面。
在圖6中，支架43和44已經停止，晶片2僅隨刀片42進一步上升。圖中示出，晶片2在僅由刀片42移出之前，仍然與容器10內的洗滌液接觸。
在圖7中，描繪了干燥工藝的結束，即晶片從內容器10中完全移出，并由刀片42和定位裝置51固定。
圖8示出在打開罩子12之前，可移動的支座70、71被引入到內容器10上方的空間，以便在罩子12打開時和打開后，即定位裝置51移走之后，從晶片2下方固定。晶片2可以只由可移動的支座70、71固定，而不再需要刀片42、支架43、44和晶片定位裝置51來固定晶片2。可移動的支座70、71上有弧形切口，以便將晶片2固定在其一定的位置上。圖8還示出刀片42再按其低于右和左支架43、44的最初位置(參照圖2)沉入內容器10中。
在圖9中，罩子12被打開，且夾具90把晶片2從裝置1中移出，以便進一步處理。圖2到9表示一次循環過程。
借助一些優選實施方案對本發明進行了詳細說明。然而，在不脫離本發明的實質的情況下，許多變化和其他的實施方案對本領域的技術人員是顯而易見的。
權利要求
1.化學處理基片(2)的方法，其中至少將一塊基片(2)順次經化學處理、洗滌和干燥，其特征在于化學處理和洗滌是在同一個貯槽(10)中進行。
2.根據權利要求1的方法，其特征在于貯槽(10)中的化學處理液用新的化學處理液和/或洗滌液取代或部分取代。
3.根據權利要求1和/或2的方法，其特征在于在基片(2)從洗滌液移出的過程中進行干燥處理。
4.根據前述權利要求中任一項的方法，其特征在于所進行的干燥是通過基片從貯槽(10)中緩慢移出，和采用一種不凝結在基片(2)上而擴散進入洗滌液的蒸汽。
5.根據權利要求4的方法，其特征在于蒸汽和洗滌液的混合物具有比洗滌液小的表面張力。
6.根據前述權利要求中任一項的方法，其特征在于化學處理液用另一種化學處理液和/或洗滌液取代是通過置換方法進行的。
7.根據前述權利要求中任一項的方法，其特征在于洗滌液引入貯槽(10)與排放化學處理液的混合物或化學處理液和洗滌液的混合物同時進行。
8.根據權利要求7的方法，其特征在于新的流體或洗滌液的引入和化學處理液的排放分別在貯槽(10)的不同部位進行。
9.根據權利要求7或8的方法，其特征在于新的流體或洗滌液的引入在貯槽(10)的底部進行。
10.根據權利要求7-9中任一項的方法，其特征在于混合液通過溢流排放。
11.根據前述權利要求中任一項的方法，其特征在于化學處理液是稀釋的氫氟酸。
12.根據前述權利要求中任一項的方法，其特征在于化學處理流體是臭氧。
13.至少一塊基片(2)放入和/或移出貯槽(10)的方法，其特征在于基片(2)放入和/或移出貯槽(10)的過程中由接受器(42、43、44)固定。
14.根據前述權利要求中任一項的方法，其特征在于該接受器包括刀片(42)和支架(42、43)。
15.根據前述權利要求中任一項的方法，其特征在于刀片(42)和支架(43、44)把基片提升到這種程度，即由罩子(12)內的定位裝置(51)固定。
16.根據前述權利要求中任一項的方法，其特征在于基片(2)移出之后，可移動支座(70、71)可以移到基片下面，并將其固定在該位置。
17.根據前述權利要求中任一項的方法，其特征在于洗滌過程用強聲波處理的方法增強。
18.為進行根據前述權利要求中任一項的方法的裝置(1)，其特征在于將流體引入貯槽(10)的引入裝置(25、30、31、35、36、37、38、49、40)；-從貯槽(10)排放流體的裝置(7、23)；和-基片(2)的接受裝置(42、43、44)。
19.根據權利要求17的裝置(1)，其特征在于排放裝置(7、23)是一種溢流裝置(23)。
20.根據前述權利要求中任一項的裝置(1)，其特征在于提供了一個外貯槽。
21.根據前述權利要求中任一項的裝置(1)，其特征在于該裝置具有調平螺旋，以使貯槽保持水平。
22.根據前述權利要求中任一項的裝置(1)，其特征在于引入裝置(25、30、31、35、36、37、38、49、40)包括一個擴散器(25)。
23.根據前述權利要求中任一項的裝置(1)，其特征在于引入裝置(25、30、31、35、36、37、38、49、40)是一臺帶有導入機構(26)的泵(36)。
24.根據前述權利要求中任一項的裝置(1)，其特征在于貯槽(10)上方裝備了一臺汽化裝置。
25.根據前述權利要求中任一項的裝置(1)，其特征在于貯槽(10)和汽化裝置的上方裝備了罩子(12)。
26.根據前述權利要求中任一項的裝置(1)，其特征在于基片(2)的接受裝置(42、43、44)包括刀片(42)和支架(43、44)。
27.根據前述權利要求中任一項的裝置(1)，其特征在于罩子(12)具有基片(2)的定位裝置(51)。
28.根據前述權利要求中任一項的裝置(1)，其特征在于定位裝置(51)由兩個部分組成，且從側面固定基片(2)在其位置上。
29.根據前述權利要求中任一項的裝置(1)，其特征在于定位裝置(51)的至少一個部分具有傾斜邊(52)。
30.根據前述權利要求中任一項的裝置(1)，其特征在于貯槽(10)上方裝備了支持基片(2)的可移動支座(70、71)，在基片(2)移出之后，該支座可以進入基片下方。
31.根據前述權利要求中任一項的裝置(1)，其特征在于裝備了強聲波處理裝置。
全文摘要
在一種化學處理基片的方法中，至少將一塊基片順次經過化學處理、洗滌和干燥，以及一種為完成化學處理的裝置，分別達到了工序的合理化，特別是達到減少占地面積，減少基片污染，并由于化學處理和洗滌是在同一個容器中進行，最終省去使用貯運基片的盒子或類似的裝置。
文檔編號C23G3/00GK1145691SQ94195079
公開日1997年3月19日 申請日期1994年5月17日 優先權日1994年4月15日
發明者R·施爾德, M·科扎克, J·德斯特 申請人:施蒂格微技術有限公司