專利名稱：干燥盤狀基材的部件和方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明是關(guān)于干燥盤狀基材的部件及方法，其包含用于固持單一盤狀基材的構(gòu)件。此用以固持單一盤狀物件之固持構(gòu)件系可為如US4903717所披露的一旋動夾盤。藉由此部件，用于固持單一盤狀物件(譬如，半導體晶圓、CD、平板顯示器、硬碟、玻璃基材)的構(gòu)件通常系未浸入一液體中而是身為一配送至此盤狀物件的表面上之液體。
背景技術(shù)：
US5271774披露了一種用于干燥盤狀基材之方法，其系為同時地將一蒸氣供應至基材及旋轉(zhuǎn)基材之一組合。就其本身而論，蒸氣系經(jīng)選擇可在混合一液體時產(chǎn)生一比液體具有更低表面張力之混合物。這將有助于對一旋動干燥器施加所謂馬拉高尼效應(Marangoni effect)。
US5882433披露了一旋動干燥方法，其中沖洗液體由一排放液體(譬如2-丙醇)或其蒸氣而被排放。
旋動干燥的上述兩實施例系具有難以控制取代液體量的缺點。如果使用液體，特別是對于取代液體的成本、火災危害及環(huán)保問題而言，液體用量將遠為過高。如果使用蒸氣，量將過低而無法達成足夠的馬拉高尼效應。為了增加蒸氣濃度，已經(jīng)可能增高溫度以便提高蒸氣壓，然而這將導致火災危害的另一問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明由此提供一用于干燥一盤狀基材之部件來符合上述目的，其包含●用于固持單一盤狀基材之構(gòu)件●用于供應沖洗液體至盤狀基材表面上之構(gòu)件●用于產(chǎn)生一氣劑之構(gòu)件，其被連接至一干燥液體源以將干燥液體進給至氣劑產(chǎn)生器及
●用于供應該氣劑至盤狀基材表面上之構(gòu)件。
氣劑用語是指一氣體液體混合物，其中散布相為液體而連續(xù)相為氣體。平均滴粒直徑一般低于10微米。氣劑所使用的其他用語為霧及煙。
用于供應沖洗液體至盤狀基材表面之構(gòu)件系可為用以配送一自由液體束之噴灑噴嘴或一噴嘴。
此氣劑產(chǎn)生器可被誤導地稱為氣化器或霧化器(atomizer)，但其既未將液體轉(zhuǎn)變成蒸氣亦未轉(zhuǎn)變成原子。較好的用語為噴霧器、霧產(chǎn)生器或煙產(chǎn)生器。
用于供應該氣劑供應至盤狀基材表面之構(gòu)件譬如可為一蓮蓬頭或者一或復數(shù)個配送噴嘴。此用于供應氣劑之構(gòu)件系可固定式安裝至部件或可移式安裝在譬如一配送臂上。
有利情形中，并未提供部件(諸如沖洗池)來淹浸盤狀物件。
該部件可有利地進一步包含用于可旋轉(zhuǎn)式固持單一盤狀基材之構(gòu)件，其因為沖洗液體不僅被干燥液體排放亦被離心力拋擲而增強干燥效率。
另一實施例中，用于產(chǎn)生氣劑之構(gòu)件包含選自包括下列各物的群組之構(gòu)件振動元件、高壓液體噴嘴(稱為無氣或無空氣)、氣刷噴嘴(連接至一氣體源以輸送載具氣體)、兩流體噴注噴嘴。
一較佳實施例中，用于產(chǎn)生氣劑之構(gòu)件系包含振動元件。振動元件一般系為聲波或超聲波構(gòu)件，諸如超聲波換能器。一干燥液體源系連接至一或多個振動元件。選用的干燥液體系以小液體物流進給至振動元件。由此調(diào)整液體容積流，可控制超聲波頻率及振幅及氣體容積流、氣劑中的液體濃度及滴粒直徑由此達成最好的干燥效率。
另一實施例中，用于可旋轉(zhuǎn)式固持單一盤狀基材之構(gòu)件系進一步包含一當被處理時平行于該盤狀基材之板，由此在盤狀基材與該板之間提供一間隙。在沖洗及干燥盤狀基材期間，沖洗液體系導入間隙中且在其后容易地被氣劑所取代。
有利情形中，用于供應該氣劑之構(gòu)件系包含至少一氣劑噴嘴。該用于供應該氣劑之構(gòu)件較佳系進一步包含用于將至少一氣劑噴嘴移動過盤狀基材的表面之構(gòu)件。譬如，至少一氣劑噴嘴可安裝在一環(huán)轉(zhuǎn)臂上。這使得氣劑噴嘴能夠掃描過盤狀物件由此抵達表面的每個區(qū)域。
用于施加該沖洗液體之構(gòu)件系包含一沖洗噴嘴。尚且，該部件可包含用于將該沖洗噴嘴移動過盤狀基材的表面之構(gòu)件。
為了在一特定大氣(譬如惰性氣體)中干燥，該部件可進一步包含一覆蓋件，其對應于盤狀基材的尺寸由此覆蓋該盤狀基材。
另一實施例中，該部件進一步包含一滴粒分離器，該滴粒分離器系操作性排列在用于產(chǎn)生一氣劑之構(gòu)件與用于供應該氣劑之構(gòu)件之間。使用一滴粒分離器之一優(yōu)點描述如下。干燥液體中的雜質(zhì)(譬如顆粒)一般系導致形成較大的滴粒。小滴粒傾向于凝結(jié)于顆粒上，其導致形成圍繞此等顆粒之較大滴粒。因此，滴粒的分離系帶來從氣劑分離出雜質(zhì)的優(yōu)點。
本發(fā)明的另一方面為一用于干燥一盤狀結(jié)構(gòu)的方法，其包含以下步驟●提供單一盤狀基材●施加沖洗液體至盤狀基材表面●施加一氣劑至盤狀基材表面上，其中氣劑包含作為散布相的干燥液體及作為連續(xù)相的惰性氣體其中液體的至少一部分在氣劑供應期間出現(xiàn)于盤狀基材上而氣劑滴粒凝結(jié)于液體表面上。
一般而言，使用水(較佳為去離子水)作為沖洗液體。
為了產(chǎn)生氣劑，較佳使用一干燥液體，其當與沖洗液體混合時產(chǎn)生一比先前沖洗液體具有更低表面能之液體。此干燥液體可為醇，譬如乙醇或2-丙醇。
將干燥液體施加至呈現(xiàn)氣劑而非純液體或蒸氣形式的受到排出的沖洗液體，將有助于控制位居基材表面上之沖洗液體上的確切表面濃度。相對于達成馬拉高尼效應及盡量減少環(huán)境沖擊及火災危害而言，確切表面濃度的控制系可有利地保持最佳狀況。
該方法的第二實施例中，在氣劑供應至盤狀基材期間之時間的至少一部分，盤狀基材沿一大致垂直于盤狀基材表面之軸線而旋轉(zhuǎn)。這有助于通過將液體旋除來增強干燥效率。
該方法的第三實施例中，液體及氣劑系在該時間的至少一部分同時地供應。
該方法的第四實施例中，氣劑的供應點系移動過盤狀基材的表面。
該方法的第五實施例中，沖洗液體的供應點系移動過盤狀基材的表面。
尚且，提供一用于干燥一盤狀基材的方法，其中由上述方法的一者來處理盤狀基材的兩側(cè)。


笫1圖顯示本發(fā)明的一實施例之示意圖。
第2圖顯示一以第1圖所示的裝置為基礎之裝置。
第3圖顯示一以第1及2圖所示的裝置為基礎之裝置。
第4圖的裝置系顯示一晶圓W，其被固持在兩平行板41、42之間。
第5圖顯示一以第4圖所示的裝置為基礎的裝置。
第6圖顯示一以第1圖所示的裝置為基礎的裝置。
第7圖顯示一以第1圖所示的裝置為基礎的裝置。
第8圖顯示一以第7圖所示的裝置為基礎的裝置。
第9圖顯示一以第8圖所示的裝置為基礎的裝置。
第10圖顯示供氣劑用之一包含復數(shù)個氣劑噴嘴1的替代性配送系統(tǒng)。
具體實施例方式
第1圖顯示本發(fā)明的一實施例的示意圖。
以水平位置提供晶圓。氣劑A經(jīng)由排列在晶圓上方中央處的氣劑噴嘴1供應。氣劑噴嘴的形狀及噴灑條件系經(jīng)選擇以便均勻地覆蓋晶圓表面。因此，氣劑A將覆蓋完整的晶圓W區(qū)域且其中形成一恒沸物(aceotrop)而藉由該恒沸物來移除晶圓。同時地，由于凝結(jié)在晶圓表面上且溶解在水中的氣劑A滴粒，接觸角(表面張力)將降低。由于該項事實，一同時性旋除將可支持干燥效率且將避免水印。
由此根據(jù)本發(fā)明之一方法來干燥一已被清理且沖洗的半導體晶圓W。
氣劑A由一噴嘴1產(chǎn)生且配送至一晶圓W表面上。滴粒容積的90％系位于1至200微米直徑的范圍中。
此范例中，氣劑噴嘴1在晶圓W上方置于靜態(tài)?；蛘?，可使用一用以供應氣劑A之蓮蓬頭。
晶圓被一靜態(tài)或可旋轉(zhuǎn)之固持件或夾扣機構(gòu)所支撐。
氣劑A由2-丙醇(IPA)制成。然而，可使用能夠降低先前沖洗液體(譬如去離子水(DI水))的表面張力的任何其他液體。
IPA容積流系依據(jù)基材尺寸而位于0.1毫升/分鐘至100毫升/分鐘的范圍中。如果表面嚴格地為親水性或斥水性，在較不敏感的基材上，低于0.1毫升/分鐘的容積亦已足夠。應考慮清理效率對氣劑A消耗而將容積流予以最佳化。
第2圖所示的裝置以第1圖所示的裝置為基礎。然而，晶圓W支撐件放置在一具有一殼體20之密閉室中。噴嘴1將氣劑A供應至室3內(nèi)?；蛘撸栊詺怏w(譬如N2、He、Ar、Ne)可經(jīng)由一惰性氣體噴嘴(未圖示)供應至室3。亦可經(jīng)由噴嘴1供應惰性氣體以作為用于氣劑之一載具氣體。
第3圖所示的裝置以第1及2圖所示的裝置為基礎。然而，使用復數(shù)個氣劑噴嘴1。
第4圖的裝置顯示一晶圓W，其被固持在兩平行板41、42之間。晶圓系受到安裝至上板41的握持銷43緊緊地固定。為了釋放晶圓W，這些握持銷43可偏心地移動。
為了裝載及卸載晶圓，上板41系由一揚升機構(gòu)(未圖示)所揚升。
頂板41與晶圓W之間的間隙中及底板42與晶圓W之間的間隙中，氣劑A經(jīng)由各別板中的開口51、52被導入。上間隙的尺寸為1公厘；下間隙的尺寸為2公厘。氣劑A由注射器噴嘴11、12產(chǎn)生。將清除氣體(譬如惰性氣體)供應至各注射器噴嘴11、12。干燥液體(譬如IPA)系進給至注射器噴嘴11、12而在其中轉(zhuǎn)變成氣劑A。導入上及下間隙內(nèi)的氣劑系驅(qū)排先前施加的沖洗流體。其后，氣劑凝結(jié)在晶圓表面及板表面上。剩余的沖洗流體殘留物溶解于經(jīng)凝結(jié)的干燥液體中。沖洗流體及干燥液體的混合物將在氣劑產(chǎn)生器操作的期間及其后被載具氣體攜出。然而，該裝置亦可用來干燥或處理晶圓W的一側(cè)。為了驅(qū)排任何干燥液體殘留物，以一后續(xù)步驟來進行惰性氣體的清除。氣劑A及清除氣體3由一排放系統(tǒng)(未圖示)自晶圓W的邊緣排出。
可供導入氣劑的開口51、52系顯示為相對于晶圓W呈同心。然而，氣劑A亦可導入至晶圓W的一邊緣部上方。在此例中，氣劑A及清除氣體3系自相對的邊緣部被吸取。
第5圖顯示一以第4圖所示的裝置為基礎之裝置。各用于施加氣劑之系統(tǒng)進一步包含一滴粒分離器21、22。滴粒分離器21(22)系插入氣劑產(chǎn)生器11(12)與氣劑配送開口51(52)之間。滴粒分離器包含一具有一氣劑入口及一氣劑出口的室。插入室內(nèi)的氣劑系可攜帶大滴粒，且其凝固及/或凝結(jié)在室底部的室壁或液體表面上。依此聚集的液體系經(jīng)由液體出口23(24)離開且排放或回收回到氣劑產(chǎn)生器11(12)。因此，氣劑含有較小平均尺寸之滴粒。尚且，可有利地加熱導往氣劑配送開口51(52)之氣劑管。這有助于避免干燥液體在氣劑管中的凝結(jié)。
第6圖所示的裝置以第1圖所示的裝置為基礎。此外，一經(jīng)汽化-最佳化的覆蓋件50系安裝至氣劑噴嘴1，且其具有一鐘形。或者，覆蓋件50可具有一蓮蓬頭形。覆蓋件50的直徑系對應于各別晶圓尺寸。在加上期間，覆蓋件50被一揚升機構(gòu)(未圖示)帶領而緊鄰于晶圓W。覆蓋件50與晶圓邊緣之間的剩余間隙將為2公厘。一夾扣機構(gòu)(未圖示)系在程序期間固持晶圓W。夾扣機構(gòu)可轉(zhuǎn)動晶圓。
氣劑噴嘴1將氣劑A導入覆蓋件50與晶圓W之間的空間中。
氣劑A經(jīng)由覆蓋件50與晶圓邊緣之間的間隙排出。可由此旋動晶圓來旋除或由清除氣體來攜出凝結(jié)于晶圓W或覆蓋件50內(nèi)壁上之氣劑滴粒。
第7圖所示的裝置以第1圖所示的裝置為基礎。此外，一具有一配送噴嘴61以配送沖洗液體的配送臂60排列在晶圓上方以便配送至晶圓W中與供應氣劑A者相同之表面上。
一夾扣機構(gòu)(未圖示)在程序期間固持晶圓W。夾扣機構(gòu)可轉(zhuǎn)動晶圓。
配送噴嘴61可為靜態(tài)或可移式安裝在晶圓W上方。如果為可移式安裝，配送噴嘴61可掃描過晶圓表面由此沖洗晶圓表面的各個及每個部分。當晶圓W旋轉(zhuǎn)時，配送噴嘴61可沿著一半徑簡單地移動以抵達晶圓表面的各個及每個部分。
有利情形中，沖洗液體的配送起自于晶圓W中心且移往晶圓W邊緣。在此例中，氣劑A凝結(jié)于經(jīng)配送液體的液體表面上。沖洗液體/干燥液體邊界層因而緩慢地移動過晶圓W(從中心到邊緣)。配送噴嘴61的一較佳移動速度系為0.5至5公厘每秒。
第8圖所示的裝置系以第7圖所示的裝置為基礎。然而，氣劑噴嘴1系安裝在一分離的臂(未圖示)上。因此，氣劑噴嘴1可緊鄰于晶圓表面(譬如0.5至2公分)移動過晶圓W。氣劑噴嘴1較佳當從晶圓W的中心移至邊緣時遵循配送噴嘴61。當遵循配送噴嘴61時，配送噴嘴與氣劑噴嘴之間的距離可保持固定或可改變。將相對于干燥效率予以最佳化。如果氣劑噴嘴與沖洗液體配送噴嘴之間的距離將為固定，氣劑噴嘴可安裝在與配送噴嘴相同之臂60上。氣劑同時地凝結(jié)于沖洗液體表面上及晶圓表面上。當掃描過晶圓時，沖洗液體直接地被干燥液體(自氣劑衍生)所驅(qū)排。剩余的沖洗液體系與干燥液體一起從晶圓表面蒸發(fā)(譬如身為一恒沸物)。
第9圖所示的裝置以第8圖所示的裝置為基礎。然而，一第二配送噴嘴63安裝在一第二配送臂62上。所發(fā)明的方法之此實施例系尤其在晶圓的邊緣處能夠使干燥程序作進一步最佳化。其允許干燥用的氣劑供應臂及沖洗液體供應臂具有不同的動作速度。
第10圖顯示供氣劑用之一包含復數(shù)個氣劑噴嘴1之替代性配送系統(tǒng)。晶圓W上方的空間因此系設有氣劑A。此外，晶圓W可如第6、7及8圖所示被沖洗。
權(quán)利要求
1.一種用于干燥一盤狀基材的部件，包含用于固持單一盤狀基材的構(gòu)件、用于供應沖洗液體至該盤狀基材表面上的構(gòu)件、用于產(chǎn)生一氣劑的構(gòu)件，其被連接至一干燥液體源以將干燥液體進給至該氣劑產(chǎn)生器及用于供應該氣劑至該盤狀基材表面上的構(gòu)件。
2.如權(quán)利要求1所述的部件，進一步包含用于可旋轉(zhuǎn)地固持該單一盤狀基材的構(gòu)件。
3.如權(quán)利要求1所述的部件，其中，該用于產(chǎn)生該氣劑的構(gòu)件是包含選自包括下列各物的群組之構(gòu)件振動元件、高壓液體噴灑噴嘴(無氣)、氣刷噴嘴(連接至一氣體源以輸送載具氣體)、兩流體噴注噴嘴。
4.如權(quán)利要求1所述的部件，其中，該用于產(chǎn)生該氣劑之構(gòu)件包含振動元件。
5.如權(quán)利要求2所述的部件，其中，該用于可旋轉(zhuǎn)式固持單一盤狀基材的構(gòu)件進一步包含一當被處理時平行于該盤狀基材的板，由此在該盤狀基材與該板之間提供一間隙。
6.如權(quán)利要求1所述的部件，其中，該用于供應該氣劑之構(gòu)件包含至少一氣劑噴嘴。
7.如權(quán)利要求6所述的部件，進一步包含用于將至少一氣劑噴嘴移動過該盤狀基材的表面的構(gòu)件。
8.如權(quán)利要求1所述的部件，其中，該用于施加該沖洗液體的構(gòu)件包含一沖洗噴嘴。
9.如權(quán)利要求8所述的部件，進一步包含用于將沖洗噴嘴移動過該盤狀基材的表面的構(gòu)件。
10.如權(quán)利要求1所述的部件，進一步包含一覆蓋件，其對應于該盤狀基材的尺寸，由此覆蓋該盤狀基材。
11.如權(quán)利要求1所述的部件，進一步包含一滴粒分離器，該滴粒分離器操作性排列在該用于產(chǎn)生一氣劑的構(gòu)件與該用于供應該氣劑的構(gòu)件之間。
12.一種用于干燥一盤狀基材的方法，包含以下步驟提供單一盤狀基材；施加沖洗液體至該盤狀基材表面；施加一氣劑至該盤狀基材表面上，其中該氣劑包含一作為散布相的干燥液體及一作為連續(xù)相的惰性氣體，其中該液體的至少一部分在該氣劑供應期間出現(xiàn)于該盤狀基材上而氣劑滴粒凝結(jié)于液體表面上。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，該盤狀基材在該氣劑供應至該盤狀基材期間之時間的至少一部分沿一大致垂直于該盤狀基材表面之軸線而旋轉(zhuǎn)。
14.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，該液體及氣劑在該時間的至少一部分同時地供應。
15.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，該氣劑的供應點移動過該盤狀基材的表面。
16.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，該沖洗液體的供應點移動過該盤狀基材的表面。
17.一種用于干燥一盤狀基材的方法，其中，該盤狀基材的兩側(cè)由根據(jù)權(quán)利要求12項的方法所處理。
全文摘要
本發(fā)明披露一種用于干燥一盤狀基材之部件，其包含用于固定單一盤狀基材的構(gòu)件，用于供應沖洗液體至盤狀基材表面上的構(gòu)件，用于產(chǎn)生一氣劑的構(gòu)件及用于供應該氣劑至盤狀基材表面上的構(gòu)件。還披露一種用于干燥一盤狀基材之方法，其包含以下步驟提供單一盤狀基材，將沖洗液體施加至盤狀基材表面，將一氣劑施加至盤狀基材表面上，其中氣劑包含一身為散布相的干燥液體及一身為連續(xù)相的惰性氣體。液體的至少一部分系在氣劑供應期間出現(xiàn)于盤狀基材上且氣劑滴粒凝結(jié)于液體表面上。
文檔編號H01L21/00GK101080805SQ200580042881
公開日2007年11月28日 申請日期2005年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月14日
發(fā)明者H-J·克魯維努斯 申請人:Sez股份公司