专利名称：用于处理硅衬底的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于处理硅衬底(silicon substrate)的方法和设备。
背景技术：
硅膜用于包含半导体装置的各种电子装置中，例如在有机发光显示器装置或液晶显示器装置中用作驱动装置的薄膜晶体管(thin-film transistor) 0然而，氧化硅膜自然地形成在硅膜的表面上。形成在硅膜表面上的此氧化硅膜可能影响将由硅膜形成的电子装置的特性，且可能在制造工艺期间成为例如微粒等污染的来源。因此，有必要移除氧化硅膜。此外，硅膜(且更特定来说，多晶硅膜)是通过使非晶硅膜(amorphous silicon film)结晶(例如，ELA)而形成。此处，如果多晶硅膜的表面均勻性不够，那么将使用多晶硅膜制造的电子装置的特性受到显著影响。因此，有必要改进多晶硅膜的表面均勻性。
发明内容
本发明提供一种用于处理硅衬底以有效地移除形成在硅膜表面上的氧化硅膜且改进硅膜的表面均勻性的方法和设备。根据本发明的一方面，提供一种处理硅衬底的方法，所述方法包含提供包含硅膜的衬底；在第一时段内向衬底表面提供能够蚀刻氧化硅膜的第一流体；以及在第二时段内向衬底表面提供第二流体，所述第二流体能够蚀刻氧化硅膜，具有与第一流体相比不同的成分，且具有对于氧化硅膜的高蚀刻比，所述第二时段不同于第一时段。第一流体含有臭氧溶液。第二流体含有氟或氟化铵溶液。所述方法进一步包含在第三时段内到衬底表面的含有水的第三流体，所述第三时段不同于第一时段和第二时段。第三时段安排在第一时段与第二时段之间。所述衬底平行于地面而布置或相对于地面倾斜。第一到第三流体中的至少一者从硅膜表面的第一端循序供应到硅膜表面的第二端。第一到第三时段彼此部分重叠。
第一到第三时段经安排以具有不同的开始时间。将流体切割空气提供到衬底表面以移除保留在衬底表面上的第一到第三流体中的至少一者，且将所述流体切割空气在第四时段内提供到衬底表面，所述第四时段不同于第一到第三时段且安排在第一到第三时段中的至少两者之间。根据本发明的另一方面，提供一种硅衬底处理设备，所述硅衬底处理设备包含支撑基底，其用于支撑包含硅膜的衬底；流体供应单元，其向衬底表面提供用于蚀刻氧化硅膜的流体；水供应单元，其将水提供到所述衬底表面；以及控制单元，其连接到流体供应单元和水供应单元，且控制流体供应单元和水供应单元以分别在不同时段内提供所述用于蚀刻氧化硅膜的流体和水。流体供应单元包含第一流体供应单元，其向衬底表面提供能够蚀刻氧化硅膜的第一流体且连接到控制单元；以及第二流体供应单元，其向衬底表面提供第二流体且连接到控制单元，所述第二流体能够蚀刻氧化硅膜，具有与第一流体相比不同的成分，且具有对于氧化硅膜的与第一流体相比较高的蚀刻比。 控制单元控制流体供应单元以分别在不同时段内提供第一流体和第二流体。第一流体含有臭氧溶液。第二流体含有氟或氟化铵溶液。支撑基底经布置以调整衬底相对于地面的倾斜。所述硅衬底处理设备进一步包含流体切割空气供应单元，其向衬底表面提供流体切割空气且连接到控制单元，其中控制单元同时接通流体切割空气供应单元和第一流体供应单元，或同时接通流体切割空气供应单元和第二流体供应单元。空气供应单元包含空气喷嘴单元，其向衬底表面提供流体切割空气；空气驱动单元，其连接到空气喷嘴单元并驱动空气喷嘴单元；以及空气罐，其连接到空气喷嘴单元并向空气喷嘴单元供应流体切割空气。流体供应单元包含流体喷嘴单元，其向衬底表面提供用于蚀刻氧化硅膜的流体； 流体驱动单元，其连接到流体喷嘴单元并驱动流体喷嘴单元；以及流体槽，其连接到流体喷嘴单元并向流体喷嘴单元供应流体；且水供应单元包含水喷嘴单元，其向衬底表面提供水；水驱动单元，其连接到水喷嘴单元并驱动水喷嘴单元；以及水槽，其连接到水喷嘴单元并向水喷嘴单元供应水。流体喷嘴单元和水喷嘴单元彼此集成且选择性地向衬底表面提供流体和水，且流体驱动单元和水驱动单元彼此集成。流体供应单元或水供应单元包含喷嘴单元，其包含流体或水在其中流动的第一供应管以及布置在第一供应管的长度方向上的多个喷嘴；以及槽，其连接到喷嘴单元并向喷嘴单元供应流体或水。喷嘴单元进一步包含第二供应管，其将第一供应管的两个相对端互连。 喷嘴包含循序地形成在来自衬底的方向上的第一开口和第二开口，且第一开口大于第二开口。第一开口具有圆形或椭圆形形状。由于此类蚀刻剂和水可提供在同一腔室中，所以根据本发明的硅衬底处理设备可更紧凑地配置。
通过参看附图详细描述本发明的示范性实施例，本发明的以上和其它特征及优点将变得更加清楚，附图中图1是绘示根据本发明的实施例的硅衬底处理设备的配置的示意图。图2是绘示图1所示的控制单元所控制的第一到第三时段的实例的时序图。图3是绘示图1所示的控制单元所控制的第一到第三时段的另一实例的时序图。图4是绘示图1所示的控制单元所控制的第一到第三时段的另一实例的时序图。图5是绘示图1所示的控制单元所控制的第一到第三时段的另一实例的时序图。图6是绘示根据本发明的另一实施例的硅衬底处理设备的配置的示意图。图7是绘示图6所示的控制单元所控制的第一到第四时段的实例的时序图。图8是绘示图6所示的控制单元所控制的第一到第四时段的另一实例的时序图。图9是绘示图6所示的控制单元所控制的第一到第四时段的另一实例的时序图。图10是绘示图6所示的控制单元所控制的第一到第四时段的另一实例的时序图。图11是绘示根据本发明的另一实施例的硅衬底处理设备的配置的示意图。图12是绘示根据本发明的实施例的硅衬底处理设备的配置的示意图。图13是更详细绘示图12所示的第一流体供应单元的实例的分解透视图。图14是绘示根据本发明的另一实施例的硅衬底处理设备的配置的示意图。图15是更详细绘示图12所示的第一喷嘴单元的实例的分解透视图。图16A和16B是绘示根据本发明的实施例的图15所示的喷嘴的仰视图和截面图。图17A和17B是绘示根据本发明的另一实施例的图15所示的喷嘴的仰视图和截面图。图18是绘示根据本发明的另一实施例的硅衬底处理设备的配置的示意图。图19是绘示根据本发明的另一实施例的硅衬底处理设备的配置的示意图。图20是绘示根据本发明的另一实施例的硅衬底处理设备的配置的示意图。图21是绘示根据本发明的另一实施例的硅衬底处理设备的配置的示意图。图22是绘示根据本发明的另一实施例的硅衬底处理设备的配置的示意图。图23是绘示根据本发明的实施例的硅衬底处理系统的示意图。
具体实施例方式下文中，将通过参看附图阐释本发明的优选实施例来详细描述本发明。图1是绘示根据本发明的实施例的硅衬底处理设备的配置的示意图。如图1所示，根据当前实施例的硅衬底处理设备包含支撑衬底10的支撑基底 (supporting base) 20、第一到第三流体供应单元50，和控制单元70。衬底10 (在根据本发明进行处理之前)可为特定用于显示器设备的各种类型的衬底中的任一者，且可包含基底衬底11、硅膜12和氧化硅膜13。基底衬底11可为玻璃衬底、塑料衬底或金属衬底。尽管未图示，但由有机材料和 /或无机材料形成的绝缘层可进一步布置在基底衬底11的表面上。可通过在基底衬底11的表面上形成非晶硅膜而获得硅膜12。硅膜12可经由稍后的结晶工艺而变成多晶硅膜。结晶工艺可为激光结晶工艺，例如ELA。然而，本发明不限于此，且可采用各种类型的结晶工艺中的任一者。通过使硅膜12结晶获得的多晶硅膜可用作例如显示器设备的薄膜晶体管的有源层。此处，非晶硅膜在图案化和掺杂之后也可用作薄膜晶体管的有源层。氧化硅膜13形成在硅膜12的表面上。氧化硅膜13是在硅膜12的表面与空气中的氧或氮组合时形成的天然氧化物膜，其中氧化硅膜13的厚度一般从约5人到约1,000人。衬底10不限于上面如上所述形成硅膜12的基底衬底11，且可为包含硅膜的各种类型的衬底中的任一者，例如包含硅膜的硅晶片。支撑基底20包含用于支撑衬底10的所有单元。尽管支撑基底20绘示为支撑图1中的衬底10的底部表面的类似于桌子的单元， 但本发明不限于此，且可应用各种结构中的任一者，只要衬底10可被支撑且对准即可。支撑基底20可经布置以可相对于下文描述的第一到第三流体供应单元30到50进行相对移动。第一到第三流体供应单元30到50是用于向衬底10的表面供应第一到第三流体的单元，且更特定来说，用于向形成在硅膜12的表面上的氧化硅膜13的表面供应第一到第三流体的单元。第一流体供应单元30经布置以连接到单独的第一流体槽(fluid reservoir)(未图示)，且将第一流体施加到衬底10的表面，其中第一流体支撑单元30可经布置以可相对于支撑基底20进行相对移动。第二流体供应单元40经布置以连接到单独的第二流体槽(未图示)，且将第二流体施加到衬底10的表面，其中第二流体支撑单元40可经布置以可相对于支撑基底20进行相对移动。第三流体供应单元50经布置以连接到单独的第三流体槽(未图示)，且将第三流体施加到衬底10的表面，其中第三流体支撑单元50可经布置以可相对于支撑基底20进行相对移动。第一流体含有用于蚀刻形成在硅膜12表面上的氧化硅膜13的溶液。根据本发明的实施例，第一流体可含有臭氧溶液。第一流体展示与下文描述的第二流体相比对于氧化硅膜13的较低蚀刻速率，且因此第一流体可用作用于清洁衬底表面上的有机材料的清洁流体。因此，第一流体可用中性或碱性清洁流体代替。第二流体可蚀刻形成在硅膜12表面上的氧化硅膜13，具有与第一流体相比不同的成分，且含有展示对于氧化硅膜13的较高蚀刻比的溶液。根据本发明的实施例，第二流体可含有氟或氟化铵溶液。因此，第一流体供应单元30和第二流体供应单元40在本文中也可称为流体供应单元。第三流体是用于稀释衬底10表面上的第一流体和第二流体的流体。根据本发明的实施例，第三流体可含有水，且所述水可为去离子水(deionized water，DI水)。第三流体可充当用于停止蚀刻剂(即，衬底10表面上的第一流体和第二流体)的反应的缓冲流体 (buffer fluid)。第三流体供应单元50在本文中也可称为水供应单元。
第一到第三流体供应单元30到50提供第一到第三流体，使得第一到第三流体均勻地散布在整个衬底10上，其中第一到第三流体供应单元30到50可相对于支撑衬底10 的支撑基底20进行相对移动。换句话说，支撑基底20可在第一到第三流体供应单元30到 50固定的同时移动，或第一到第三流体供应单元30到50可在支撑基底20固定的同时移动。在下文描述的本发明的实施例中，假定第一到第三流体供应单元30到50在支撑基底 20固定的同时移动。尽管图1绘示第一到第三流体供应单元30到50为单独单元，但本发明不限于此，且第一到第三流体供应单元30到50可经由单独的阀和管道连接到单一喷射喷嘴(ejecting nozzle)，以防止第一到第三流体彼此混合。稍后将给出其详细描述。第一到第三流体供应单元30到50中的每一者的宽度可对应于衬底10的宽度，且因此第一到第三流体可在单一扫描中在衬底10的整个表面上提供。然而，本发明不限于此，第一到第三流体供应单元30到50中的每一者的宽度可小于衬底10的宽度，使得第一到第三流体可在多次扫描中提供。或者，衬底10可相对于垂直于第一到第三流体供应单元 30到50的移动方向的方向倾斜，使得第一到第三流体可在单一扫描中均勻地散布在衬底 10的整个表面上。此外，第一到第三流体供应单元30到50可具有各种结构中的任一者，只要可向衬底10表面提供第一到第三流体即可。举例来说，第一到第三流体供应单元30到50中的至少一者可包含多个喷雾喷嘴 (spraying nozzle)并喷出流体。此外，第一到第三流体供应单元30到50中的至少一者可喷射呈流动的流体形式的流体。此处，流体可直接朝衬底10表面喷射。或者，流体可在相对于衬底10表面形成预定角的方向上喷射，使得流体可流动并掉落到衬底10表面。第一到第三流体供应单元30到50连接到控制单元70，且因此由控制单元70控制第一到第三流体供应单元30到50喷射流体的时间。换句话说，根据本发明，第一到第三流体供应单元30到50分别以不同的供应起始时间(即，在不同时间点)喷射第一到第三流体。第一到第三流体供应单元30到50可经设计使得第一到第三流体供应单元30到 50中的每一者的移动不受彼此干扰。因此，控制单元70可容易地改变供应第一到第三流体的序列。尽管图1绘示布置所有第一到第三流体供应单元30到50，但本发明不限于此。尽管未图示，但可布置第一到第三流体供应单元30到50中的至少两者。图2绘示用于喷射第一到第三流体的时间的实例。根据本发明的实施例，如图2所示，第三流体3可在第一时段tl与第二时段t2之间的第三时段t3内提供到衬底10。换句话说，如图2所示，第三流体3在提供第一流体1之后且在提供第二流体2之前提供到衬底10。此处，当第三流体3提供到衬底10时，保持在衬底10表面上的第一流体1可由第三流体3清洁，且因此可避免归因于第二流体2与剩余的第一流体1混合而不能获得所要蚀刻比的问题。因此，可准确地管理蚀刻比，且可在大规模生产工艺中改进质量的均勻性。图2中，第三时段t3的开始时间与第一时段tl的结束时间相同，且第二时段t2的开始时间与第三时段t3的结束时间相同。然而，本发明不限于此。尽管未图示，但可例如在第三时段t3内在第一时段tl中提供第一流体1之后的预定时间周期内提供第三流体 3。此外，可在第二时段t2内在第三时段t3中提供第三流体3之后的预定时间周期内提供第二流体2。尽管图2绘示第一到第三时段tl到t3具有相同时间宽度，但第一到第三时段tl 到t3中的每一者的时间宽度可适当地考虑第一到第三流体的反应而进行调整。可随着第一到第三流体供应单元30到50的移动速度而调整第一到第三时段tl到t3中的每一者的时间宽度。如图2所示，如果首先将第一流体1提供到衬底10，那么图1所示的氧化硅膜13 表面上的有机材料可被冲洗，且氧化硅膜13可同时被部分蚀刻。在施加第三流体3之前， 第一流体1保持在衬底10上至少持续第一时段tl的时间宽度。因此，可通过控制第一时段tl的时间宽度来控制归因于第一流体1的反应。此处，如果存在第一时段tl与第三时段 t3之间的预定时间周期，那么可考虑所述预定时间周期来控制归因于第一流体1的反应。接下来，喷射第三流体3以清洁来自衬底10表面的第一流体1，使得第一流体1不再反应或第一流体1的反应变弱。接下来，将最强蚀刻剂(即，第二流体2、喷射到衬底10以蚀刻氧化硅膜13。通过控制第二流体2保持在衬底10表面上的时间周期，可蚀刻氧化硅膜13且可同时部分蚀刻硅膜12的表面，且因此可改进硅膜12表面的平坦度。如上文描述，根据本发明的实施例，将第一流体1、第三流体3和第二流体2以所述次序提供到衬底10，且因此可消除氧化硅膜13且可改进硅膜12表面的平坦度。然而，第一到第三流体的提供次序不限于此，且可以各种序列中的任一者提供第一到第三流体。举例来说，仅第一流体1和第三流体3可在不同时段内提供，或仅第二流体2和第三流体3可在不同时段内提供。此外，可将第二流体2、第三流体3和第一流体1以所述次序提供到衬底10。然而，可在提供蚀刻剂(即，第一流体1和第二流体2、之前和之后提供第三流体3。 因此，可通过使用第三流体3来控制蚀刻剂(即，第一流体1和第二流体2、的反应时间。第一到第三流体供应单元30到50根据图2所示的时间在图1中从左向右扫描。 然而，本发明不限于此，且第一到第三流体供应单元30到50可往复运动并如图3所示而扫描。换句话说，如图3所示，在第一时段tl内首先提供第一流体1之后，在第三时段t3 内提供第三流体3，且接着在第二时段t2的两倍时间内提供第二流体2。接下来，分别在第三时段t3和第一时段tl内以所述次序提供第三流体3和第一流体1。此处，第二流体2不必为第二时段t2的两倍时间，且在第二时段t2内提供第二流体2。根据当前实施例，以第一流体1、第三流体3、第二流体2、第三流体3和第一流体1 的次序向衬底10提供第一到第三流体。因此，可移除氧化硅膜13且可进一步改进硅膜12 表面的平坦度。此外，可更有效地清洁衬底10的表面。然而，第一到第三流体的提供序列不限于此，且可以各种序列中的任一者提供第一到第三流体。换句话说，可以第二流体2、第三流体3、第一流体1、第三流体3和第二流体2的次序向衬底提供第一到第三流体。或者， 可以第三流体3、第一流体1、第三流体3、第二流体2、第三流体3、第一流体1和第三流体3 的次序向衬底提供第一到第三流体。或者，可以第三流体3、第二流体2、第三流体3、第一流体1、第三流体3、第二流体2和第三流体3的次序向衬底提供第一到第三流体。在图4所示的实施例中，第一到第三流体1到3中的每一者是在其它流体中的一者的喷射完成之前以预订时间间隔喷射。如上文描述，因为第一到第三时段tl到t3以不同的开始时间彼此重叠，所以第一到第三时段tl到t3的时间宽度可彼此相同。在图5所示的实施例中，图4所示的实施例的第一到第三流体供应单元30到50 从左向右扫描，且接着从右向左扫描。如上文描述，通过在图4和5所示的实施例中控制第一到第三时段tl到t3的开始时间和时间宽度，可控制氧化硅膜13的蚀刻比和硅膜12的平坦度。此外，还可改进工艺速度。图6绘示根据本发明的另一实施例的硅衬底处理设备，其是根据图1所示的实施例的硅衬底处理设备，进一步包含连接到控制单元70的空气供应单元60。与第一到第三流体供应单元30到50相同，空气供应单元60相对于支撑基底20 进行相对移动且将流体切割空气(fluid cutting air)提供到衬底10表面。流体切割空气是用于移除在先前操作中提供到衬底10且通过使用空气压力推动第一到第三流体而保留的第一到第三流体中的至少一者。因此，第一到第三流体不在衬底 10表面上彼此混合，且因此可防止蚀刻剂(即，第一流体和第二流体)的不合需要的浓度变化。因此，可通过使用流体切割空气精确地控制第一流体和第二流体的蚀刻速度，且可容易控制第三流体3的缓冲。尽管图6绘示仅布置一个空气供应单元60，但本发明不限于此。根据机制设计条件，可布置各种数目的空气供应单元60中的任一者，使得第一到第三流体中的至少两者不彼此混合。此外，空气供应单元60的操作不干扰第一到第三流体供应单元30到50的操作， 且因此可保证空气供应单元60的操作序列的自由度。如图7所示，在第四时段t4内将流体切割空气4提供到衬底10表面，所述第四时段t4不同于第一到第三时段tl到t3，其中第四时段t4安排在第一到第三时段tl到t3中的至少两者之间。图7中，第四时段t4安排在第一时段tl与第三时段t3之间以及第三时段t3与第二时段t2之间。然而，本发明不限于此，且第四时段t4可仅安排在第一时段tl 与第三时段t3之间或第三时段t3与第二时段t2之间。此外，第四时段t4的开始时间不必为第一时段tl的结束时间或第三时段t3的结束时间，且第四时段t4可在第一时段tl 或第三时段t3之后的预定时间开始。图7绘示将用于提供流体切割空气4的第四时段t4施加到图2所示的实施例。尽管未图示，但用于提供流体切割空气4的时段t4也可施加到图3所示的实施例。在此情况下，第四时段t4可安排在第一到第三时段tl到t3中的至少两者之间。图8绘示将用于提供流体切割空气4和4'的第四时段t4'施加到图4所示的实施例。在此情况下，第四时段t4安排在第一时段tl与第三时段t3之间，而第四时段t4' 安排在第三时段t3与第二时段t2之间。根据系统设计条件，可仅安排第四时段t4和第四时段t4'中的一者。图9绘示第四时段t4和t4'分别安排在第一时段tl与第三时段t3之间以及第三时段t3与第二时段t2之间(图5所示)。在图9所示的实施例中，在供应第一流体1之后，以所述次序连续供应流体切割空气4'、第三流体3、流体切割空气4'和第二流体2。接下来，以相反次序供应第一流体1、流体切割空气4'、第三流体3、流体切割空气4'和第二流体2。图10绘示根据本发明的另一实施例的用于供应流体切割空气4"和4'的时间。 首先，在第一时段tl结束之后，第四时段t4"和第三时段t3开始。此外，在第三时段t3结束之后，第四时段t4'和第二时段t2开始。当第一到第三流体供应单元30到50以及空气供应单元60返回时，所述序列可颠倒。图9和10绘示其中第一到第三流体供应单元30到50以及空气供应单元60往复运动的实例。然而，所述实施例也可应用于其中第一到第三流体供应单元30到50以及空气供应单元60在单一方向上移动的情况。上文描述的时序图绘示在其期间将第一到第三流体1到3以及流体切割空气4供应到衬底10的时间周期。因此，在图4和5中，由于第一到第三流体1到3循序接触衬底 10，所以第一到第三流体供应单元30到50可在实际操作中同时接通，使得将第一到第三流体1到3循序提供到衬底10。此外，在图8到10中，供应流体切割空气4、4'和4"的空气供应单元60可与第一流体供应单元30和/或第二流体供应单元40和/或第三流体供应单元50同时接通，使得可将流体切割空气4、4'和4"供应到衬底10。在上文描述的实施例中，衬底10平行于地面而布置。然而，本发明不限于此。如图11所示，单独的倾斜单元(tilting unit) 21可布置在支撑基底20处，且因此衬底10可相对于地面倾斜。倾斜单元21可旋转支撑基底20，使得如图11所示衬底10垂直于地面而布置。或者，尽管未图示，但倾斜单元21可旋转支撑基底20，使得衬底10相对于地面倾斜且相对于地面形成锐角。尽管支撑基底20具有如上所述的类似于桌子的形状，但本发明不限于此，且支撑基底20可具有各种形状中的任一者，只要衬底10可倾斜和固定即可。在图11所示的实施例中，第一到第三流体供应单元30到50可喷射第一到第三流体，使得第一到第三流体从衬底10上方流动到衬底10表面，且更特定来说，流动到氧化硅膜13表面。因此，在此情况下，第一到第三流体供应单元30到50不必相对于支撑基底20 进行相对移动。同时，在当前实施例中，提供流体切割空气4的空气供应单元60可相对于支撑基底20进行相对移动，且可移除衬底10表面上的第一到第三流体中的至少一者。如图11所示，在衬底10的表面相对于地面倾斜的情况下，第一到第三流体的通量可得到控制，使得第一到第三流体均勻地散布在整个衬底10表面上。如上文描述的硅衬底处理设备可布置在单一腔室中，且因此可紧凑地配置整个硅衬底处理设备。如图1所示的硅衬底处理设备可规定为如图12所示。图12是绘示根据本发明的实施例的硅衬底处理设备的配置的示意图，且图13是更详细绘示图12所示的第一流体供应单元30的实例的分解透视图。第一流体供应单元30包含第一喷嘴单元31和第一驱动单元32。第二流体供应单元40包含第二喷嘴单元41和第二驱动单元42。第三流体供应单元50包含第三喷嘴单元 51和第三驱动单元52。第一喷嘴单元31和第二喷嘴单元41构成权利要求书中所述的流体喷嘴单元，而第一驱动单元32和第二驱动单元42构成权利要求书中所述的流体驱动单元。此外，第三喷嘴单元51和第三驱动单元52分别构成权利要求书中所述的水喷嘴单元和水驱动单元。第一到第三驱动单元32到52分别包含第一到第三驱动块33到53以及第一到第三导引件(guide) 34到M。第一到第三导引件34到M经布置以在沿衬底10表面的方向上延伸。第一到第三驱动块33到53分别经布置以在单一方向上移动或沿着第一到第三导引件34到M往复运动。此处，第一到第三驱动块33到53以及第一到第三导引件34到M 可包含线性马达单元。第一到第三驱动块33到53可经设计以不仅沿第一到第三导引件34到M移动， 而且间歇地将第一到第三流体供应到第一到第三喷嘴单元31到51。此处，由控制单元70 操作的打开/关闭侧可布置在第一到第三驱动块33到53中，使得可选择性地阻挡来自第一到第三槽35到55的第一到第三流体的供应。此外，可进一步布置用于将第一到第三流体稳定地供应到第一到第三喷嘴单元31到51的泵单元(pump unit)。图12绘示第一到第三驱动块33到53分别沿单独导引件移动。然而，本发明不限于此，且如图14所示，所有第一到第三驱动块33到53均可连接到导引件(例如，第二导引件44)且沿第二导引件44移动。因此，可进一步解决硅衬底处理设备的空间限制。所述实施例可应用于下文描述的所有实施例。如图13所示，第一喷嘴单元31可形成为第一喷嘴块311和第二喷嘴块312(彼此组合)，其中两块之间形成空间以在其中容纳第一流体。多个穿透孔(penetration hole) 314形成在第一喷嘴块311和第二喷嘴块312中，且喷嘴313形成在第一流体的排放方向上。喷嘴313可为单一线性开口或以恒定间隔形成的多个孔。喷嘴313可形成为面朝衬底10表面。然而，本发明不限于此，且喷嘴313可经形成使得可在相对于衬底10表面形成预定角的方向上喷射流体，使得所述流体可流动并掉落到衬底10表面。第一连接单元36的第一端连接到第一喷嘴单元31的穿透孔314，而第一连接单元 36的第二端连接到第一驱动块33和第一驱动块33的打开/关闭侧。第一连接单元36可布置为连接管。尽管图13绘示第一喷嘴单元31，但第二喷嘴单元41和第三喷嘴单元51可经形成以具有相同结构，且因此将省略对其的详细描述。第一到第三槽35到55分别储存第一到第三流体且可分别连接到第一到第三驱动块33到53。然而，本发明不限于此，且第一到第三槽35到55可经由控制单元70连接到第一到第三驱动块33到53，或可经由单独的阀和/或管而连接到第一到第三驱动块33到 53。同时，尽管未图示，但第一到第三喷嘴单元31到51的宽度对应于衬底10的宽度， 且因此第一到第三流体可在单一扫描中提供在整个衬底10表面上。然而，本发明不限于此，且第一到第三喷嘴单元31到51中的每一者的宽度可小于衬底10的宽度，使得可在多次扫描中提供第一到第三流体。或者，衬底10可相对于垂直于第一到第三喷嘴单元31到 51的移动方向的方向倾斜，使得第一到第三流体可在单一扫描中均勻地散布在整个衬底 10表面上。第一到第三驱动单元32到52连接到控制单元70，且因此控制单元70控制用于喷射第一到第三流体的时间。换句话说，根据本发明，第一到第三驱动单元32到52分别在不同时段内喷射第一到第三流体。尽管图12中未清楚展示，但第一到第三驱动单元32到52可经设计以不干扰彼此的移动。因此，控制单元70可容易改变供应第一到第三流体的序列。同时，第一喷嘴单元31不限于图13所示的结构，且可为用于在其中喷射流体的单兀。图15是更详细绘示第一喷嘴单元30的实例的分解透视图。根据图15所示的实施例的第一喷嘴单元30包含第一供应管301和第二供应管 302，第二供应管302将第一供应管301的两个相对端互连。第一块303连接到第一供应管301的两个相对端。此外，第二供应管302经布置以具有对应于第一供应管301的长度的长度，且第二块304连接到第二供应管302的两个相对端。第三供应管将连接到第一供应管301的两个相对端的第一块303与连接到第二供应管302的两个相对端的第二块304互连，因此将第一供应管301与第二供应管302互连。 此外，第四供应管307连接到第二块304中的一者以供应流体。第四供应管307还可连接到第一块303中的一者。在图12中，第四供应管307可连接到第一驱动块33且连接到外部槽(未图示)。如上文所描述，当第一供应管301的两个相对端经由第二供应管302彼此连接时， 可以相对均勻性在长度方向上将流体供应到整个第一供应管301，且因此可减小通过喷嘴 310喷射的流体量的偏差。喷嘴310布置在第一供应管301下方。图16A和16B绘示根据本发明的实施例的喷嘴310。喷嘴310包含第一开口 3101和第二开口 3102，其以所述次序布置在朝衬底(10， 参看图12)的方向上。此处，相对接近衬底10布置的第一开口 3101大于第二开口 3102。 第一开口 3101和第二开口 3102两者具有圆形形状，且倾斜预定角的倾斜表面3103布置在第一开口 3101与第二开口 3102之间。因此，喷嘴310喷射的流体在正经由第二开口 3102 从第一开口 3101喷射流体时朝外散布，且因此流体可均勻地施加到较宽区域。喷嘴310分别与形成在第一供应管301中的喷射孔308组合。图17A和17B绘示根据本发明的另一实施例的喷嘴310'。喷嘴310'也包含第一开口 310Γ和第二开口 3102'，其以所述次序布置在朝衬底(10，参看图12)的方向上，且相对接近衬底10布置的第一开口 3101'大于第二开口 3102'。此处，第二开口 3102'具有实质圆形形状，而第一开口 3101'具有包含第二开口 3102'的椭圆形形状。因此，喷嘴310'喷射的流体在正经由第二开口 3102'从第一开口 3101'喷射流体时在第一开口 3101'加宽的方向上散布得更宽，且因此流体均勻地喷射到较宽区域。第一开口 3101'的较长径向方向可与衬底10的宽度方向相同，所述宽度方向垂直于衬底10的延伸方向(图12中)。因此，可经由第一开口 310Γ均勻地将流体喷射经过衬底10的宽度。尽管将参看图15到17b描述第一喷嘴单元31，但第二喷嘴单元41和第三喷嘴单元51可经形成为具有相同结构，且因此将省略对其的详细描述。此外，上文参看图13描述的第一喷嘴单元31和上文参看图15到17b描述的第一喷嘴单元31可同样适用于下文描述的所有实施例。
图18是更详细绘示图6所示的实施例的图。参看图18，空气供应单元60是用于将流体切割空气供应到衬底10表面的单元，且包含第四喷嘴单元61和第四驱动单元62。第四喷嘴单元61和第四驱动单元62对应于权利要求书中的空气喷嘴单元和空气驱动单元。第四驱动单元62包含第四导引件64和第四驱动块63。第四导引件64平行于第一到第三导引件34到M沿第一到第三导引件34到M 延伸。第四驱动块63可沿第四导引件64移动，且与上文描述的第一到第三驱动块33到 53 一样，第四驱动块63和第四导引件64可构成线性马达单元。第四驱动块63连接到空气罐(air tank)65并经由第四喷嘴单元61提供流体切割空气。此处，第四驱动块63可包含第四驱动块63内部或外部的空气泵。此外，第四驱动块63连接到控制单元70且根据控制单元70的操作控制流体切割空气的喷射。用于控制流体切割空气的流动的打开/关闭侧可布置在第四驱动块63中，且所述打开/关闭侧可由控制单元70操作。第四喷嘴单元61布置为适于喷射流体切割空气的喷射喷嘴，且更优选地，适于喷射流体切割气帘的喷射喷嘴。尽管图18绘示仅布置一个空气供应单元60，但可根据机制设计条件布置各种数目的空气供应单元60中的任一者，使得第一到第三流体中的至少两者不彼此混合。此外， 空气供应单元60的操作不干扰第一到第三流体供应单元30到50的操作，且因此可保证空气供应单元60的操作序列的自由度。用于供应流体切割空气的空气供应单元60的第四驱动单元62可与如图18所示的第一到第三流体供应单元30到50分离布置。然而，本发明不限于此，且第四驱动单元62 可与第一到第三驱动单元32到52中的至少一者集成。此处，所述集成可指示为，可用如图 14所示的第二导引件44来更换第四导引件62。图19绘示单独的第四喷嘴单元61'和61"分别连接到第二驱动块43'和第三驱动块53'。在图19中，第四喷嘴单元61'和61"分别布置在第二喷嘴单元41和第三喷嘴单元51前方。然而，本发明不限于此。尽管未图示，但第四喷嘴单元61'和61"可选择性地分别布置在第二喷嘴单元41和第三喷嘴单元51后方。或者，第四喷嘴单元61'和61" 可分别布置在第二喷嘴单元41和第三喷嘴单元51前方和后方。此外，尽管图19绘示第四喷嘴单元61'和61"仅安装在第二驱动块43'和第三驱动块53'上，但本发明不限于此， 且第四喷嘴单元61'和61〃也可安装在第一驱动块33上。在其中安装第四喷嘴单元61'和61"的结构中，第二驱动块43'和第三驱动块 53'内部可分割为若干部分，且所述部分中的一者充当第四驱动块。因此，连接到第四喷嘴单元61'和61"的打开/关闭侧(未图示)和/或加压泵(未图示)可进一步安装在第二驱动块43'和第三驱动块53'中。此外，第二驱动块43'和第三驱动块53'有必要连接到空气罐65。图8到11所示的时序图可适用于图19所示的实施例。图20是绘示根据本发明的另一实施例的硅衬底处理设备的示意图。参看图20，布置单一流体供应单元30。流体供应单元30是用于将第一到第三流体选择性地提供到衬底10表面的单元，且包含第一喷嘴单元31和第一驱动单元32。此外， 第一驱动单元32包含第一驱动块33和第一导引件34。其详细描述如上文所给出。第一到第三打开/关闭侧36到56可插入在第一到第三槽35到55与第一驱动块 33之间，并将其互连。第一到第三打开/关闭侧36到56可以电子方式连接到控制单元70 且由控制单元70控制。如上文所描述，可通过借助使用单一流体供应单元30选择性地提供第一到第三流体来更紧凑地配置硅衬底处理设备。图21绘示根据本发明的另一实施例的硅衬底处理设备，其进一步包含连接到控制单元70的空气供应单元60。空气供应单元60的详细描述与上文参看图18给出的描述相同。图22绘示根据本发明的另一实施例的硅衬底处理设备，其中空气供应单元60' 和60"的第四驱动单元与流体供应单元30的第一驱动单元集成。详细来说，空气供应单元60'和60〃的第四驱动块63'和63〃与第一驱动块33 集成，且第一导引件34用作空气供应单元60'和60"的导引件。此外，第四喷嘴61'和 61"安装在与第一驱动块33集成的第四驱动块63'和63"中的每一者上。不必将单独的移动单元布置到第四驱动块63'和63"以沿第一导引件34移动，且仅其中第四喷嘴61' 和61"由控制单元70控制的配置就已足够。尽管图22绘示第四驱动块63'和63〃以及第四喷嘴单元61'和61〃布置在第一驱动块33和第一喷嘴单元31前方和后方，但本发明不限于此。第四驱动块63'和63" 以及第四喷嘴单元61'和61"可布置在第一驱动块33和第一喷嘴单元31前方或后方。图23是绘示包含如上文描述的硅衬底处理设备的系统100的图。系统100包含第一到第六腔室110到160，其中第三腔室130成为其中布置用于蚀刻形成在硅膜上的氧化硅膜的设备的主腔室。系统100可具有双平台(double stage)结构，其中第一腔室110和第二腔室120彼此连接以形成上部平台，且第四到第六腔室140到 160彼此连接以形成下部平台(在第三腔室130周围)。双平台结构可减小系统100的总体积，且因此系统100可安装在相对窄的空间中。第一腔室110和第二腔室120可形成为单一腔室而非两个个别单元，而第四到第六腔室160可形成为单一腔室。因此，第一腔室110和第二腔室120在广义意义上构成装载单元，第三腔室130构成蚀刻单元，且第四到第六腔室140到160在广义意义上构成卸载单元。入口(inlet) 111形成在第一腔室110中，使得穿过所述入口 111引入衬底10。出口(outlet) 161形成在第六腔室160中，使得在处理之后从所述出口 161喷射衬底10。多个支撑辊(supporting roller) 101布置在第一腔室110、第二腔室120和第四到第六腔室 140到160中以转移衬底10。尽管未图示，但支撑辊也可布置在第三腔室130中。第一腔室110构成衬底10被载入到的装载腔室。第二腔室120成为预先加湿腔室(pre-humidifying chamber)，包含加湿喷嘴单元121，且预先加湿衬底10表面。如上文描述的根据本发明的硅衬底处理设备安装在第三腔室130中，其中第一到第四位置调整单元131到134布置在第三腔室130底部以调整衬底10的位置。
15
第一位置调整单元131经布置以支撑向下移动的支撑基底20，且可通过第二位置调整单元132在垂直方向上弹性移动，且因此可维持支撑基底20的水平状态。具有多个销(pin)的形状的第四位置调整单元134布置在第三位置调整单元133 上以用于向上推动由第一位置调整单元131支撑的支撑基底20，使得第四位置调整单元 Π4直接支撑衬底10。多个驱动辊(driving roller)可安装在支撑基底20上以转移衬底 10，且第四位置调整单元134可插入在驱动辊之间。当由第二腔室120预先加湿的衬底10被转移到第三腔室130时，支撑基底20支撑衬底10。此处，支撑基底20向下移动且安置在第一位置调整单元131上，接下来，已受到来自第二位置调整单元132的弹力的第一位置调整单元131维持支撑基底20的水平状态。接下来，当第三位置调整单元133向上移动时，第四位置调整单元134经过支撑基底20且向上推动衬底10。此处，衬底10可仅由支撑基底20支撑而不使用第四位置调整单元 134。接下来，第一到第三流体供应单元30到50执行上文描述的处理。尽管空气供应单元60未图示，但空气供应单元60也可执行上文描述的处理。在通过使用第一到第三流体处理衬底10表面之后，将衬底10转移到第四腔室 140。第四腔室140是漂洗区(rinsing zone)。流体切割气帘供应单元141布置在第四腔室140的入口处，而多个漂洗喷嘴单元142布置在流体切割气帘供应单元141后方，用于漂洗衬底10表面。气帘供应单元141是用于通过使用空气压力移除剩余在衬底10表面上的第一到第三流体中的至少一者的单元。接下来，将衬底10转移到第五腔室150，其中第五腔室150为干燥区。气刀(air knife)供应单元151布置在第五腔室150中以干燥衬底10的前表面和后表面。第六腔室160是卸载单元，其中经由出口 161喷射的衬底10通过转移机械手 (transferring robot)(未图示)运载至Ij夕卜部。所述系统可作为个别设备操作，其在系统100中不包含转移机械手的操作。系统100是采用根据本发明的硅衬底处理设备的实例，且根据本发明的硅衬底处理设备可应用于各种类型的系统。虽然已参考本发明的示范性实施例特定绘示和描述本发明，但所属领域的一般技术人员将了解，可在不脱离如所附权利要求书定义的本发明的精神和范围的情况下在其中作出各种形式和细节上的改变。
权利要求
1.一种处理硅衬底的方法，包括 提供包含硅膜的衬底；在第一时段内向所述衬底的表面提供能够蚀刻氧化硅膜的第一流体；以及在第二时段内向所述衬底的所述表面提供第二流体，所述第二流体能够蚀刻所述氧化硅膜，具有与所述第一流体相比不同的成分，且具有对于所述氧化硅膜的高蚀刻比，所述第二时段不同于所述第一时段。
2.根据权利要求1所述的处理硅衬底的方法，其中所述第一流体含有臭氧溶液。
3.根据权利要求1所述的处理硅衬底的方法，其中所述第二流体含有氟或氟化铵溶液。
4.根据权利要求1到3中任一权利要求所述的处理硅衬底的方法，进一步包括在第三时段内到所述衬底的所述表面的含有水的第三流体，所述第三时段不同于所述第一时段和所述第二时段。
5.根据权利要求4所述的处理硅衬底的方法，其中所述第三时段被安排在所述第一时段与所述第二时段之间。
6.根据权利要求4所述的处理硅衬底的方法，其中所述衬底被平行于地面而布置或相对于所述地面倾斜。
7.根据权利要求4所述的处理硅衬底的方法，其中所述第一流体到所述第三流体中的至少一者从所述硅膜的表面的第一端循序供应到所述硅膜的所述表面的第二端。
8.根据权利要求4所述的处理硅衬底的方法，其中所述第一时段到所述第三时段彼此部分重叠。
9.根据权利要求4所述的处理硅衬底的方法，其中所述第一时段到所述第三时段被安排为具有不同的开始时间。
10.根据权利要求4所述的处理硅衬底的方法，其中流体切割空气被提供到所述衬底的所述表面以移除保留在所述衬底的所述表面上的所述第一流体到所述第三流体中的至少一者，且所述流体切割空气在第四时段内被提供到所述衬底的所述表面，所述第四时段不同于所述第一时段到所述第三时段且被安排在所述第一时段到所述第三时段中的至少两者之间。
11.一种硅衬底处理设备，包括支撑基底，用于支撑包含硅膜的衬底；流体供应单元，向所述衬底的表面提供用于蚀刻氧化硅膜的流体； 水供应单元，将水提供到所述衬底的所述表面；以及控制单元，连接到所述流体供应单元和所述水供应单元，且控制所述流体供应单元和所述水供应单元以分别在不同时段内提供用于蚀刻所述氧化硅膜的所述流体和所述水。
12.根据权利要求11所述的硅衬底处理设备，其中所述流体供应单元包括第一流体供应单元，向所述衬底的表面提供能够蚀刻所述氧化硅膜的第一流体且连接到所述控制单元；以及第二流体供应单元，向所述衬底的所述表面提供第二流体且连接到所述控制单元，所述第二流体能够蚀刻所述氧化硅膜，具有与所述第一流体相比不同的成分，且具有对于所述氧化硅膜的与所述第一流体相比较高的蚀刻比。
13.根据权利要求12所述的硅衬底处理设备，其中所述控制单元控制所述流体供应单元以分别在不同时段内提供所述第一流体和所述第二流体。
14.根据权利要求12所述的硅衬底处理设备，其中所述第一流体含有臭氧溶液。
15.根据权利要求12所述的硅衬底处理设备，其中所述第二流体含有氟或氟化铵溶液。
16.根据权利要求11所述的硅衬底处理设备，其中所述支撑基底经布置以调整所述衬底相对于地面的倾斜。
17.根据权利要求11所述的硅衬底处理设备，进一步包括流体切割空气供应单元，所述流体切割空气供应单元向所述衬底的所述表面提供流体切割空气且连接到所述控制单元，其中所述控制单元同时接通所述流体切割空气供应单元和所述第一流体供应单元，或同时接通所述流体切割空气供应单元和所述第二流体供应单元。
18.根据权利要求17所述的硅衬底处理设备，其中所述空气供应单元包括 空气喷嘴单元，向所述衬底的所述表面提供所述流体切割空气；空气驱动单元，连接到所述空气喷嘴单元并驱动所述空气喷嘴单元；以及空气罐，连接到所述空气喷嘴单元并向所述空气喷嘴单元供应所述流体切割空气。
19.根据权利要求11所述的硅衬底处理设备，其中所述流体供应单元包括流体喷嘴单元，向所述衬底的所述表面提供用于所述蚀刻氧化硅膜的所述流体； 流体驱动单元，连接到所述流体喷嘴单元并驱动所述流体喷嘴单元；以及流体槽，连接到所述流体喷嘴单元并向所述流体喷嘴单元供应所述流体；且所述水供应单元包括水喷嘴单元，向所述衬底的所述表面提供所述水；水驱动单元，连接到所述水喷嘴单元并驱动所述水喷嘴单元；以及水槽，连接到所述水喷嘴单元并向所述水喷嘴单元供应所述水。
20.根据权利要求19所述的硅衬底处理设备，其中所述流体喷嘴单元和所述水喷嘴单元彼此集成且选择性地向所述衬底的所述表面提供所述流体和所述水，且所述流体驱动单元和所述水驱动单元彼此集成。
全文摘要
本发明提供一种用于处理硅衬底以有效地移除形成在硅膜表面上的氧化硅膜且改进硅膜的表面均匀性的方法和设备。所述方法包括提供包含硅膜的衬底；在第一时段内向衬底表面提供能够蚀刻氧化硅膜的第一流体；在第二时段内向衬底表面提供含有水的第二流体，所述第二时段不同于第一时段；以及在第三时段内向衬底表面提供第三流体，所述第三流体能够蚀刻氧化硅膜，具有与第一流体相比不同的成分，且具有相对于氧化硅膜的高蚀刻比，所述第三时段不同于第一时段和第二时段。
文档编号H01L21/02GK102446707SQ20111030333
公开日2012年5月9日 申请日期2011年9月29日 优先权日2010年10月1日
发明者安吉秀, 张承逸 申请人:株式会社Mm科技