[发明专利]用于单衬底或双衬底加工的设备和方法

说明书

本申请为以申请日2002年12月6日且名称为“用于单衬底或双衬底加工的设备和方法”申请号02827937.9的分案申请。

技术领域

本发明涉及半导体衬底的表面制备系统和方法等领域。

背景技术

在一些行业领域中，存在一些必须被用以将目标物达到超高洁净度的工艺。例如在半导体衬底的制造中，通常需要进行多个清洗步骤以在进行随后的加工步骤前将杂质从衬底表面上除去。衬底的清洗即通常所说的表面制备，多年来通过以下方式而实施的，即收集多个衬底形成一组，将该组衬底经过一系列化学品处理和冲洗步骤并最终进行干燥步骤。典型的表面制备工序可包括蚀刻、清洗、冲洗和干燥步骤。蚀刻步骤可包括将衬底浸入氢氟酸(HF)蚀刻溶液中以除去表面氧化和金属杂质，然后在高纯度去离子水(DI)中冲洗该衬底以从所述衬底上除去蚀刻化学物质。在典型的清洗步骤中，衬底暴露于清洗溶液中，所述清洗溶液包括水、氨或盐酸和过氧化氢。在进行完清洗之后，使用超纯水冲洗衬底，然后使用数种已知干燥工艺中的一种进行干燥。

目前，行业中使用多种类型的工具和方法以实施表面制备工艺。在传统清洗应用中最常使用的工具是浸湿清洗平台，或“湿式机台”。在湿式机台加工中，通常在衬底装载盒上布置一组衬底。所述盒被浸入一系列工艺容器中，其中一些容器中含有清洗或蚀刻功能所需的化学品，而其它容器中含有用于将这些化学品从所述衬底表面上冲洗掉的去离子水(“DI”)。所述清洗容器可设有将兆赫级超声波能量传入清洗溶液中的压电式换能器。所述兆赫级超声波能量通过在清洗溶液中的微空穴加强了清洗效果，所述微空穴有助于从衬底表面去除颗粒。衬底在经过蚀刻和/或清洗，然后冲洗之后，进行干燥。通常使用溶剂例如异丙醇(IPA)利于干燥，所述溶剂减小了附着在衬底表面上的水的表面张力。

在半导体工业中使用的另一种类型的表面制备工具和方法是：在单个容器内可在一组衬底上进行若干表面制备步骤(例如清洗、蚀刻、冲洗和/或干燥)。这种类型的工具可去除如前述湿式机台技术中所需要的衬底-传送步骤，并由于降低了发生破裂、颗粒污染的风险和减小了基底面尺寸，因此在行业中赢得认可。

然而此外所希望的是，与一组衬底相反的，可在一个或两个衬底(例如200毫米，300毫米，或450毫米直径的衬底)上进行多个表面制备步骤的室和方法。因此，本发明的目的在于提供一种用于在单个衬底上进行多个表面制备步骤的室和方法。

发明内容

在本发明的一个方面，单个衬底被定位在单衬底或双衬底加工室中，并进行湿法蚀刻、冲洗、清洗和/或干燥步骤。根据本发明的另一个方面，在衬底加工室中一个或两个衬底被暴露于蚀刻或清洗化学品中。根据本发明所述方法的另外一个方面，在清洗或冲洗过程中，在加工室内产生一定带宽的兆赫级超声波能量，以产生主动冲洗或清洗区，并且在冲洗或清洗过程中所述衬底在所述室内被平动通过该主动区。

特别是，本发明提出一种用于处理至少一个衬底的设备，其特征在于，包括：一个室，具有一个在所述室的上部中的开口，其中所述开口的大小为容纳所述至少一个衬底，和一个用于比例地容纳所述至少一个衬底的处理区域，其中所述处理区域具有下内部和上内部；引起紊流流动的装置，所述引起紊流流动的装置连接于所述室的下内部区域和上内部区域中的一个或两者；入口和连接到所述室并与所述室的下部流体相通的出口；和一个上溢流堰和定位在所述上溢流堰之下的一个高度的下溢流堰。

本发明也提出一种用于处理至少一个衬底的设备，其特征在于，包括：一个室，具有一个在所述室的上部中的开口，其中所述开口的大小为容纳所述至少一个衬底，和一个用于比例地容纳所述至少一个衬底的处理区域，其中所述处理区域具有下内部和上内部；引起紊流流动的装置，所述引起紊流流动的装置连接于所述室的下内部区域和上内部区域中的一个或两者；一个入口和一个连接到所述室并与所述室的下部流体相通的出口；和一个或多个溢流堰；和连接到所述一个或多个溢流堰的三个端口。

附图说明

图1A是单衬底加工室的示意图，图中示出了位于所述室的下内部区域中的衬底；

图1B是单衬底加工室的示意图，图中示出了位于所述室的上内部区域中的衬底；

图1C是示出了图1A中的所述室可使用的流体处理系统的一个实例的框图；

图1D是示出了图1A中的所述室可使用的流体处理系统的第二个实例的框图；

图1E示意性地示出了一种进行微小改变的具有图1A实施例特征的可选实施例的示意图；