[发明专利]化学处理基片的方法和装置

说明书

本发明涉及一种化学处理基片的方法，其中至少一块基片顺次经过化学处理、洗涤和干燥，并且涉及一种完成上述化学处理的装置。

迄今，自动化的湿法处理装置具有一系列的槽或容器来完成这种湿法化学处理工序。基片，例如硅晶片，在经过某些化学工艺系列后分别浸入洗涤或冲洗槽中，最后干燥。

基片的干燥，可以用例如离心机进行，但也可以在基片从洗涤槽中缓慢移出的过程中进行。

在欧洲专利文献0 385 536中已发表过称为Marangoni的干燥器。在该专利公开的方法中，除了从浴槽中缓慢移出基片之外，还对基片施加蒸汽，该蒸汽不在基片上凝结而是扩散进入液体中。在基片表面的弯液面上会产生浓度梯度，从而形成表面张力梯度。该梯度促使液体脱离基片进入溶液中(Marangoni效应)，而导致基片干燥后不留下残余物。

美国专利4,742,752发表了一种冲洗和干燥晶片的装置和方法，该晶片被封装在一个盒子中，晶片与盒子分开并从冲洗槽中取出，然后再放入也已缓慢取出并干燥了的盒子中。

所描述的装置和方法具有如下的缺点：在所有的情况下，冲洗槽均与其他工艺贮槽分开，且只用于冲洗基片。然而，专用的和分开的冲洗槽意味着会增加占地面积。此外，基片必须从化学处理液中取出而进入空气中，继而又必须再放入冲洗液中，这会造成众所周知的基片被粒子污染的不良影响。对于例如经HF处理后的疏水表面，这种不良影响尤为明显。而且，基片从各种化学处理浴槽中分别放入和移出以及冲洗步骤等，均导致增加时间消耗。此外，各种已知的装置和方法总是需要用盒子(运载器)来贮运基片。

由美国专利申请5 275 184得知的一种处理晶片的装置，其中晶片在液体处理和干燥的过程中借助晶片提升机构向下的压力保持在处理位置上。因此，所述与美国专利4 742 752有关的缺点在该装置中同样存在，由于晶片在干燥步骤期间处于晶片提升机构内，因此理想的干燥是不可能的。由于除了晶片之外，提升装置也必须干燥，所以干燥过程也是比较缓慢的。在干燥步骤中，也不可能进行基片的无运载器处理。

因此，本发明的一个目的在于提供一种湿法化学处理方法和为这种方法提供的一种装置，即在一个自动化湿法处理装置中既可缩短操作工序，又能节省时间和空间。本发明的另一个目的是减少基片在湿法化学处理工序中的污染。最后，本发明的另一个目的是将基片放入和移出贮槽时不用盒子或类似的贮运装置。

通过权利要求1的特征，创造性地实现了上述目的。因此，不需要运载器或类似的装置。

有利的是，通过添加化学处理液以及用另一种化学处理液取代(或部分取代)和/或用洗涤液取代化学处理液，在同一容器中完成化学处理和洗涤过程。优选在按顺序进行的化学工艺中，在更换新的化学处理液之前，先引入冲洗液，或将基片从容器中移出并同时干燥。随后，用新的化学处理液取代冲洗液，并把基片重新放入容器中。

按照本发明，干燥是在基片从冲洗液或洗涤液中移出的过程中进行。通常基片是从冲洗液或洗涤液中很缓慢地移出。

为了使干燥工艺更有效，最好对基片施加不凝结在基片上但与洗涤液混合的蒸汽。优选该混合液比冲洗液或洗涤液具有更小的表面张力，这意味着提供一个力，迫使附着于基片上的洗涤液返回到容器中。

在一个优选的实施方案中，用洗涤液代替化学处理液是通过置换方法进行的。如果先排放化学处理液，然后引入冲洗液或洗涤液，会增加基片受空气中粒子的污染。一种液体用另一种液体例如洗涤液置换，其优点是基片无需穿过相界面而且不会暴露在空气中。当然，在洗涤步骤之前，也可将几种化学处理液顺次用置换方法进行取代。特别是用新的化学处理液取代时，可以采取部分取代，即混合。

优选在将洗涤液导入容器的同时排放化学处理液和洗涤液的混合物。

冲洗液或洗涤液的导入和化学处理液的排放优选在容器的不同部位进行。这是一种流体用另一种流体置换的最佳方式。

洗涤液的引入最好在容器的底部进行，而混合物则通过溢流排放。这种排放方法不需要附加的泵送装置。通过在容器底部，即远离排放位置引入，就可以最少量地排放引入的洗涤液。根据重力，这种安排还可能更有利，例如再加上温度梯度。从经济上和节约时间上考虑都是有利的。

在本发明的一个优选的实施方案中，化学处理液是稀释的氢氟酸(HF)，它用来除去基片表面的氧化物层，并提供疏水的、氢钝化的表面，这是某些后续工艺所要求的。