CN103238211B - 用于处理晶圆和裸片的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于对晶圆或裸片上的面进行处理的方法，包括下述步骤：a）提供晶圆或裸片，b）将晶圆或裸片放置在底座上，c）围绕待清洁的面提供用于环绕边界的材料，d）施加用于环绕边界的材料，使得围绕待清洁的面形成凹部，液体不能从所述凹部中流出，以及e）用处理液填充所述凹部。

Description

用于处理晶圆和裸片的方法

技术领域

本发明涉及一种对晶圆或裸片上的面进行处理的方法，一种用于执行所述处理的装置和一种为相应的方法而设计的专用的环。

背景技术

在加工晶圆、尤其是支承电子组件的晶圆时，清洁步骤或用于对（子）面进行表面改性的步骤通常是必要的。因此，例如在打薄晶圆时，清洁步骤是必需的，所述清洁步骤将刻蚀掉的材料的残留物从晶圆表面移除。通常，对晶圆表面子区域的表面改性也是值得期望或必需的，以便为随后的过程步骤准备表面，例如以便使表面在（子）区域中是亲水的。

通常，将晶圆在加工期间层压到在半导体工业中普遍的膜上。在这种情况下，膜自身通常张紧到框架上，并且当对于未层压的晶圆或相应的裸片而言在清洁时或在表面改性时浸在浸渍池中能够是选择的解决方案时，借助液体处理剂对层压的晶圆或相应的裸片的加工仅能够以受限的方式可行。这例如能够归因于处理剂与膜和/或支承所述膜的框架的不相容性。

发明内容

因此，本发明的目的在于，提出一种用于对晶圆或裸片上的面进行处理的经济的方法，其中尤其能够以简单的方式和方法对处理液的作用面进行控制。此外，优选地，值得期望的是，在根据本发明的方法的范围中，借助液体也能够对晶圆（和甚至裸片）上的子面选择性地进行处理。同时，优选地，值得期望的是，根据本发明的方法能够良好地结合到加工晶圆时的常规过程中，使得提高处理速度和/或能够节约处理剂。

所述目的根据本发明通过用于对晶圆或裸片上的面进行处理的方法来实现，所述方法包括下述步骤：

a）提供晶圆或裸片，

b）将晶圆或裸片放置在底座上，

c）围绕待处理的面提供用于环绕边界的材料，

d）施加用于环绕边界的材料，使得围绕待处理的面形成凹部，液体不能从所述凹部中流出，以及

e）用清洁液填充凹部。

在本发明的范围中，将面理解成完整的面或子面。如果待清洁的对象是晶圆，那么所述晶圆原则上具有三个面，即a）背侧，b）前侧（在所述前侧上必要时设有电子组件）以及c）环绕的边缘面，如果晶圆是圆形的，所述边缘面沿周向围绕晶圆延伸。本领域技术人员当然能够将所述定义类似地转用于裸片或者非圆形的晶圆。

因此，包括在根据本发明的方法的范围中的是，也对待清洁的对象的多于一个的面进行处理。

在本发明的范围中进行方法，使得在给出的过程条件下，处理液没有不受控制地从凹部中流出。这能够通过粘接、机械固定、借助负压的吸附或者通过环绕的材料的重力或施加到所述环绕的材料上的力来实现。在本文中，本领域技术人员能够毫无困难地使施加材料的其它设计方案相应地适应于各个要求。

在此，在本发明的范围中，处理优选为清洁。但是在其它的情况下，也能够优选的是，处理是表面改性，例如根据亲水性和疏水性进行表面改性。处理也能够为施加（必要时其它的）层。当然，在本发明的范围中也可并行地或相继地执行多个不同的处理（例如，清洁和亲水化）。

已证实的是，根据本发明的方法能够特别好地结合到用于晶圆和裸片的常规处理方法中。同时有利的是，借助于凹部精确地确定用于处理液的接触面。因此，能够保护位于凹部之外的区域免于处理液，例如保护上面张紧有膜的框架免于处理液，其中所述膜支承着待加工的晶圆/裸片。

此外，有利的是，控制处理液的作用时间，并且避免因为所述处理液不受控制地从其应作用于的区域流出而必须对处理液进行再配量。

能够施加环绕边界，使得材料不与所处理的晶圆/裸片接触，从而使得形成凹部，待处理的晶圆/裸片位于所述凹部的中部（没有与边缘接触）。但是，也可行并且在许多情况下优选的是，施加环绕边界，使得凹部的底部完全由待处理的晶圆/裸片形成。在这种情况下，只要没有将其它的装置或装置部件目的明确地引入到形成的凹部中，处理液就仅与晶圆/裸片和用于环绕边界的材料接触。只要待处理的晶圆/待处理的裸片形成凹部的底部，优选的是，用于环绕边界的材料沿着晶圆/裸片的周向仅覆盖0.2mm-2mm、优选0.5mm-1mm。因此，确保了晶圆/裸片的面的主要部分受到处理。

根据本发明优选的是，用于环绕边界的材料以环的形式来提供。这种环能够容易地铺设，并且在相应的设计方案中、尤其在优选的形式中（见下文）尤其适合于确保相应的密封功能。

当在下文中提到晶圆时，包括术语“裸片”，除非另行明确注明。

对执行根据本发明的方法优选的是，将待清洁的晶圆层压在膜上。优选的膜在所述范围中是现今已经使用在半导体制造过程中的标准切割蓝膜或背面研磨蓝膜。具体例子是：Lintec公司的AdwillD-175、AdwillD-650、AdwillD-678或者是AdwillE-8320；Ultron公司的切割蓝膜1044R；由NittoDenko公司制造的类似蓝膜。

因此，在根据本发明的方法的步骤b）的范围中，所述膜用作底座。膜自身优选张紧到框架上，并且（在撑紧到框架上的情况下）优选放到固定装置上。优选的是，固定装置的设为用于晶圆/膜的支承面的至少一些部分是多孔的，使得膜（进而层压到所述膜上的晶圆）能够借助于负压吸附和稳定在支承面上。同时能够优选的是，张紧有膜的框架附加地借助于机械固定保持在装置上。

根据本发明优选的是，用于环绕边界的材料在步骤d）中施加成，使得存在从边界的上边缘朝向待清洁的面下降的斜面。

优选地，斜面具有为30-60°、优选为40-50°、并且尤其优选为45°的倾斜角。这能够实现：在根据本发明的方法的范围中，首先通过施加用于环绕边界的材料（优选地以环的形式）来产生凹部，将处理液引入到所述凹部中并且不从所述凹部中流出。那么，在相应的作用时间之后，在一个优选的变型形式中可能的是，通过离心作用将处理剂从凹部中移除。对此优选的是，在根据本发明的方法中，使包括边缘（和底部）的整个凹部旋转，使得借助于离心力将处理液从凹部中离心分离。这由根据所述方法的优选形式的下降的斜面来促进。

此外，根据本发明优选的是，处理液的处理效果通过振动和/或通过处理液的升温来改进。

优选的是，处理包括清洁。尤其在所述优选的情况下，根据本发明还优选的是，清洁效果通过超声波发生器来加强，将所述超声波发生器在步骤e）之后浸入到处理液中。所述超声波发生器使处理液振荡，使得处理液能够加强地发挥其效果。

只要能够根据本发明将处理液升温，那么处理液可以在与待处理的面接触之前就已经升温。但是也可能的是，处理液在凹部中通过直接的或间接的加热而升温，例如借助于IR（红外线）辐射。间接的加热例如也能够通过直接地提高待处理的面的温度来实现。如在上文中已经提到的，根据本发明优选的是，处理为清洁。在本文中尤其优选的是，实现对含硅酮的剩余物、尤其是对含硅油的剩余物的清洁。

根据本发明的方法对已经极大程度打薄的、例如在10-50μm的范围中的晶圆而言也是可能的。此外，所述方法也能够尤其好地用于打薄到50μm以上的厚度上、例如50μm-200μm的厚度上的晶圆。

根据本发明的方法也能够设计成，使得附加于离心作用地或者代替离心作用，借助于适合的装置部件来实现对处理液的抽吸。

替代地或附加地，可至少部分地通过排放来实现移除处理液。对于所述目的，本领域技术人员在整体布置的范围中设有排放装置，当将凹部设计成使得不仅只涉及清洁的面时，所述排放装置能够设在凹部的边缘中或者设在凹部底部中。优选地，这种装置是阀或龙头，能够将相应的负压施加到所述阀上以用于抽吸。如果排放装置设计成施加负压以用于排放，那么所述排放装置也称为抽吸装置。

对于根据本发明的方法，此外能够优选的是，在作用之后收集处理液，使得所述处理液能够输送给回收利用装置。

此外，在根据本发明的方法中优选的是，借助于喷嘴通过压缩空气、惰性气体或者其它适合的气体来干燥待清洁的面。

作为在根据本发明的面处理的范围中的其它步骤，能够优选的是，在实际处理后一次或者多次地将冲洗液引入到凹部中，以便移除处理液的可能残留。优选的冲洗液在所述范围中为有机溶剂，例如为异丙醇、乙醇、丙酮或者也为石油馏分以及可能掺杂有添加物如清洁剂的水。

根据本发明要使用的处理液例如为：用于使位于晶圆上的聚合物膨胀或溶解的有机溶剂，例如为NMP（N-甲基吡咯烷酮）、乙酸乙酯、DMSO（二甲亚砜）、丙酮、石油馏分或醇；碱性溶液，例如为氢氧化钠、氢氧化钾的水溶液或者四甲基氢氧化铵的水溶液或醇溶液；用于氧化的金属和半金属表面的溶液，例如为硝酸、含氟的溶液，诸如氢氟酸、丁酮中的四丁基氟化铵或碳酸二甲酯中的氟化钾；或者基于聚二甲基硅氧烷的制剂，所述制剂包含添加剂，所述添加剂例如为：有机溶剂，诸如乙酸乙酯、己烷或石油馏分；以及/或者催化剂，比如氯化磷腈及其派生物和/或贵金属催化剂。

本发明的一部分是一种装置，所述装置设计成用于尤其也以其优选的变型形式来执行根据本发明的方法。这包括：所述装置尤其能够执行施加用于环绕边界的材料，使得形成用于处理液的凹部，所述处理液不从所述凹部中流出。

此外，本发明的一部分是专门构成为用于根据本发明的方法的环，其中环包括从上边缘向内倾斜下降的环绕面，并且在倾斜下降的环绕面的下边缘的区域中包括用于密封的结构。

用于密封的结构优选为环绕的棱边，所述棱边在环的内周上相对于下侧向外突出。所述环绕的棱边的宽度优选为0.5mm-5mm、尤其优选为0.7mm-2mm。

替选地或附加地，能够优选的是，所述环设计成，使得将O形环密封件在下侧的区域中并且以内部环绕的方式引入到所述环中。在这种情况下，密封通过O形环来实现。对此，适合作为密封材料的是具有与应用的清洁剂的化学相容性的所有弹性材料。

对O形环密封件附加地或替选地，能够考虑具有其它横截面形状的密封唇或密封件，本领域技术人员将在此做出合理的选择。

根据本发明的环、密封唇和设有O形密封环的槽的优选的设计方案也可从附图中获知。

密封过程能够通过施加到根据本发明的环上的压力来确保。密封效果在此能够通过合适于环的材料选择来提高。在许多情况下，也通过将待清洁的面（或者相应的晶圆）层压到弹性膜上而促进密封。这种弹性膜在通过环的力作用的情况下轻微下陷，从而促进密封效果。

根据本发明的环的特别的特征在对图2和图3的描述中阐明。

附图说明

在下文中根据附图详细地阐明本发明。

在此，图1示出在根据本发明的方法中在步骤e）之后的情况。

图2a借助相应的尺寸示出用于对200mm的晶圆进行表面清洁的根据本发明的环。

图2b示出施加有根据本发明的环的情况，即环绕的框架的横截面，支承层压的晶圆的膜张紧到所述框架上。晶圆框架的内直径为243-250mm。

图3示出根据本发明的环的两个替选方案，分别作为横截面的一半。在此，在左侧示出具有1mm（环绕）的密封面的环，同时在右侧示出在下部区域中包括留空部23的环，所述留空能够加载负压。

在图1至图3中，附图标记的含义如下：

1.超声波发生器

3.具有清洁剂的凹部

5.环

7.对环（并且必要时对框架）的机械固定

9.框架

11.膜

13.用于负压的接触部位

15.多孔的支承面

17.待清洁的晶圆（已打薄的）

19.密封唇

20.O形环（环绕的）

21.支承面

23.用于负压的留空部

25.用于框架的留空部

27.抽吸通道

具体实施方式

在图1中，将已经历过打薄过程的晶圆17层压在膜11上，所述膜张紧到框架9上。所述膜平放在多孔的支承面15上，负压13被施加到所述支承面上，使得膜固定并且稳定在支承面上。

施加环5，使得所述环围绕晶圆17形成凹部3，将清洁剂填充到所述凹部中。在此，密封唇19施加成，使得所述密封唇密封凹部以防止清洁剂流出。

将超声波发生器1浸入到凹部3中的清洁剂中。通过超声波发生器的运行使清洁剂振荡，使得实现加强的清洁。以所述类型能够减少清洁持续时间。

环5具有朝向打薄的晶圆下降的斜面。所述斜面能够实现，将清洁剂在作用时间之后通过离心作用从凹部中移除。为此，使包括环和多孔的支承面（以及必要时其它的支承面区域）的整个凹部旋转，使得通过离心力将清洁剂从凹部3中离心分离。

图2示意地示出在处理200mm晶圆时用于凹部的环的一个替选的设计形式。在所述情况下，环设计成实现将凹部相对于晶圆上的膜密封。为此，将槽引入到环中，所述槽的平均直径小于晶圆的外直径。将密封带引入到所述槽中，那么所述密封带建立环和晶圆之间的密封。因此实现了清洁液不能以任何方式与膜接触，这意味着在选择膜材料时更大的灵活性。

大小说明在附图中标记成数值（单位：mm）。在图2中描绘的密封环5设计成，所述密封环在朝向待清洁的面下降的斜面的下部区域中包括在槽中的O形环20。O形环是环绕的。在此，O形环20的槽设计成，使得位于朝向环内部的边界高于环5的下侧的最低点。下侧的最低点表示支承面21。支承面21在图2的情况下是1mm宽的环绕面。

在此，在图2中描绘的环设计成，使得将O形环20在密封情况下放置在晶圆上，而支承面21平放到晶圆被层压到的膜上。但是也可行的是，除了O形环之外也使支承面21平放在晶圆上。

结合图2应注意的是，优选地，支承面21是环5的下侧的最低部位。

图3在左侧示出根据本发明的环5的一个相对简单的方案。所述环具有环绕宽度为1mm的支承面21。此外，在环5中设有用于框架的留空部25。如从图3的左侧得知，设有从留空部25的内端朝向支承面21的斜面。所述斜面设计成朝向环内部下降。通常，也能够通过一个或多个阶梯来代替斜面实现过渡。在图3中在右侧上，对根据本发明的环5设有用于负压的留空部23。所述留空部23形成环绕的空腔，所述空腔能够经由抽吸通道27加载负压。所述环5也包括用于框架的留空部25。

在加载负压时，通过用于负压的留空部23在底座上产生相应的对环的吸附力。因此确保了密封。作为对抽吸通道27的替选方案也可能的是，当放置有环5的底座是多孔的并且能够加载有负压以便将环吸附在底座上时，确保密封。这例如在层压有晶圆的膜是打孔的时也是可能的。对于这种密封形式而言，不必设有留空部23。

Claims (8)

1.用于对晶圆的或裸片的表面进行处理的方法，包括以下步骤：

a)提供晶圆或裸片，

b)将所述晶圆或所述裸片放置在底座上，

c)围绕待处理的所述表面提供用于环绕边界的材料，

d)施加用于所述环绕边界的所述材料，使得围绕待处理的所述表面形成凹部，液体不能够从所述凹部中流出，以及

e)用处理液填充所述凹部，

其中所述处理包括清洁，并且

其中在步骤d)之后施加用于所述环绕边界的所述材料，使得存在从所述边界的上边缘朝向要清洁的表面下降的斜面。

2.根据权利要求1所述的方法，其中用于所述环绕边界的所述材料形成环。

3.根据权利要求1或2所述的方法，所述处理液的处理效果通过所述处理液的升温和/或振荡来改善。

4.根据权利要求3所述的方法，其中清洁效果通过超声波发生器来促进，所述超声波发生器在步骤e)之后被浸入到所述处理液中。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述凹部设计成使得其底面完全地通过所述晶圆或所述裸片形成。

6.根据权利要求1或2所述的方法，所述方法包括：通过离心作用和/或抽吸和/或排放来移除处理液。

7.用于根据权利要求2至6之一所述的方法的环，其中所述环包括从上边缘向内部倾斜下降的环绕面，并且在所述倾斜下降的环绕面的下边缘的区域中包括用于密封的结构，所述结构从压紧面、O形环、密封唇和用于负压的留空部中选择。

8.根据权利要求7所述的环，所述环包括排放装置或抽吸装置。