Aparato de procesamiento húmedo usando un menisco de fluído.

Un aparato para realizar un proceso de menisco de fluido sobre un objeto (14),

teniendo el objeto una primerasuperficie y una segunda superficie, que comprende:

(a) por lo menos un depósito (10) de contención que contiene un fluido que forma un menisco (16) de fluido

(b) un accesorio (18) de sujeción para sujetar el objeto de tal modo que por lo menos una porción del meniscode fluido está en contacto con y se transfiere a por lo menos una porción de la segunda superficie del objeto; y

(c) un elemento (110, 120, 130, 140) de interacción de fluido configurado para interactuar con la por lo menosuna porción del menisco de fluido que se transfirió a la segunda superficie;

caracterizado porque el elemento de interacción de fluido está configurado para proporcionar un gas sobrepor lo menos una porción de la primera superficie del objeto con el fin de evitar que la por lo menos una porcióndel menisco de fluido que se transfirió a la segunda superficie se mueva hacia la primera superficie.

Aparato de procesamiento húmedo usando un menisco de fluido Campo de la invención La presente invención se refiere a un procedimiento y aparato mejorado para exponer superficies a un líquido, usando por lo menos un menisco de fluido. Tal sistema puede aplicarse para “procesar en húmedo” lados únicos de los substratos, sin perturbar el “lado posterior”, mientras que ayuda en algunas realizaciones al confinamiento del fluido al lado frontal por medio de, por ejemplo, un flujo de gas, según sea necesario, o sería deseable, en una variedad de tecnologías de semiconductor y otras de microfabricación. La presente invención no se limita a un área específica de tecnología o conjunto de aplicaciones, sino que ésta puede aplicarse a unas situaciones en las que se requiere la exposición de las superficies a fluidos. Ejemplos de lo anterior son: ataque químico, adelgazamiento de substrato, electrodeposición, liberación de microestructura, limpieza de dispositivo o de substrato, MEMS (sistemas microelectromecánicos) , fabricación de dispositivos optoelectrónicos, fotovoltaicos y electrónicos; por nombrar unos pocos.

Información de antecedentes El procesamiento húmedo (es decir, la exposición de una superficie o superficies a un fluido o fluidos) es una parte esencial de muchas tecnologías. En particular, las tecnologías fotovoltaicas de sistemas microelectromecánicos de semiconductores (MEMS, conocidos también como microsistemas, entre otros nombres) , dependen en gran medida de procesos húmedos para la fabricación de dispositivos. Los procesos tales como el ataque químico, revelado por material resistente, modelado, decapado, liberación, electrodeposición y adelgazamiento se realizan todos habitualmente mediante la exposición de las superficies a líquidos; es decir, procesamiento húmedo.

Uno de las principales inconvenientes de toda la técnica anterior es la dependencia de los procesos húmedos en la inmersión de las partes en un líquido, en alguna forma de pulverización, o en una combinación de suministro de líquido y centrifugación de substrato, para lograr la exposición de la superficie al líquido. Estos procedimientos y sus muchas variantes, habitualmente exponen, por lo menos en grado significativo, otras superficies que sería deseable proteger del fluido, para evitar una exposición no deseada de las superficies. La técnica anterior ha dependido habitualmente de la aplicación de capas protectoras o materiales resistentes.

A medida que las tecnologías de fabricación avanzan y más alta funcionalidad y densidades de características son un importante impulsor del rendimiento de los sistemas y reducen los precios un proceso húmedo de lado único auténtico proporcionaría una flexibilidad de procesos adicional y permitiría un nivel de integración más alto. En particular, las características o los dispositivos podrían encontrarse en un estado terminado por un lado mientras que el procesamiento húmedo podría continuar por el otro lado sin comprometer su integridad mojando éste o exponiendo de otro modo el mismo al fluido o sus vapores, usando materiales resistentes, máscaras u otras formas de protección.

Existen unos sistemas de procesamiento húmedo que intentan realizar un procesamiento húmedo de lado único, es decir, incluso a pesar de que la exposición tiene lugar principalmente por un lado, éste expone habitualmente el otro lado a unos niveles relevantes de bruma o vapor. Tal exposición es suficiente para o bien descalificar tales sistemas para el procesamiento de lado único, o bien para hacerlos merecedores del uso de materiales resistentes u otras formas de protección para evitar el daño al lado que no se está procesando.

No obstante, la presente invención es capaz de un procesamiento de lado único sin exponer el lado posterior de la superficie en proceso, posibilitando de este modo una gran variedad de procesos novedosos y de nuevos niveles de integración de dispositivos, entre otras cosas. Es evidente que todas las aplicaciones e implicaciones de la presente invención no se enumeran en su totalidad en el presente caso, sino que, sin embargo, son también una parte de la presente invención.

Además, debido al desacoplamiento virtual intrínseco de la presente invención de los fenómenos de transporte con respecto a la acción del fluido, la presente invención mejora la uniformidad obtenible en comparación con las disposiciones convencionales. Esto puede ser de particular importancia en los procesos que retiran material de la superficie del substrato mediante la acción o el contacto con el fluido. Tales aplicaciones incluyen, por ejemplo, ataque químico, adelgazamiento, revelado, entre otros. Esta mejora de uniformidad puede ser hasta diez veces mejor que la que puede obtenerse con las disposiciones convencionales, por ejemplo, ataque químico por inmersión, pulverización o centrifugado etc., dependiendo de las particularidades del proceso.

El documento US 2004/0050405 A1 da a conocer un sistema de procesamiento por inmersión para limpiar obleas con una eficiencia aumentada de uso de productos químicos, en el que el sistema usa menos substancia de potenciación de limpieza de la que puede proporcionarse como gas, vapor o líquido directamente a una superficie de contacto de menisco u oblea/ líquido/ baño de gas con el fin de modificar las tensiones superficiales en el menisco con un uso de productos químicos minimizado.

El documento US 5 270 079 da a conocer unos procedimientos para recubrir unas superficies planas o lisas curvadas haciendo que fluya un material de recubrimiento a través de un aplicador poroso sobre la superficie del objeto que va a recubrirse, en el que los meniscos del material de recubrimiento se mantienen entre el aplicador poroso y la superficie del objeto que va a recubrirse mediante las fuerzas de atracción entre el material de recubrimiento y la superficie del objeto.

El documento WO 02/32825 A1 da a conocer un aparato y un procedimiento para modificar la superficie de un objeto haciendo que dicha superficie entre en contacto con una disolución de procesamiento de líquido usando la geometría del aplicador de líquido y el efecto Marangoni (flujo accionado por el gradiente de la tensión superficial) para definir y confinar las dimensiones de la zona mojada sobre dicha superficie de objeto.

El documento US 5 339 842 da a conocer unos procedimientos y aparato de limpieza para retirar materiales particulados de las superficies de objetos, en los que se usan unas vibraciones megasónicas para dar lugar a que un fluido de limpieza líquido en un primer depósito se eleve por encima del extremo superior del primer depósito, entre en contacto con la superficie del objeto que va a limpiarse y fluya sobre un rebosadero en el extremo superior del primer depósito al interior de un segundo depósito.

El documento US 5 660 642 da a conocer el uso de un flujo accionado por el gradiente de la tensión superficial (flujo Marangoni) para retirar la película fina de agua que queda sobre la superficie de un objeto a continuación del aclarado. El proceso introduce de forma pasiva por evaporación y difusión naturales de unas cantidades diminutas de alcohol (o de otro material adecuado) vapor en la proximidad inmediata de un menisco continuamente renovado de agua desionizada o de otro agente de enjuagado no tensioactivo basado en agua.

Sumario de la invención La invención es un aparato para procesar un lado único de un objeto usando un menisco de fluido de acuerdo con la reivindicación 1.

El elemento de interacción de fluido puede estar configurado para por lo menos uno de mover, desplazar, retirar, esparcir y secar la por lo menos una porción del fluido que se transfirió a la segunda superficie. El elemento de interacción de fluido puede ser un dispositivo de aire que está configurado para inyectar aire hacia la por lo menos una porción del fluido que se transfirió a la segunda superficie. Alternativa o adicionalmente, el elemento de interacción de fluido puede ser un dispositivo de vacío que está configurado para proporcionar un vacío a la por lo menos una porción del fluido que se transfirió a la segunda superficie. Alternativa o adicionalmente, el elemento de interacción de fluido puede ser una hoja que está configurada para interactuar con y/o mover la por lo menos una porción del menisco de fluido que se transfirió a la segunda superficie. Alternativa o adicionalmente, el elemento de interacción de fluido puede ser un material capilar que está configurado para interactuar con y/o mover la por lo menos una porción del fluido que se transfirió a la segunda superficie.

En varios ejemplos de la presente invención, el elemento de interacción de fluido... [Seguir leyendo]

1. Un aparato para realizar un proceso de menisco de fluido sobre un objeto (14) , teniendo el objeto una primera superficie y una segunda superficie, que comprende:

(a) por lo menos un depósito (10) de contención que contiene un fluido que forma un menisco (16) de fluido

(b) un accesorio (18) de sujeción para sujetar el objeto de tal modo que por lo menos una porción del menisco de fluido está en contacto con y se transfiere a por lo menos una porción de la segunda superficie del objeto; y

(c) un elemento (110, 120, 130, 140) de interacción de fluido configurado para interactuar con la por lo menos una porción del menisco de fluido que se transfirió a la segunda superficie; caracterizado porque el elemento de interacción de fluido está configurado para proporcionar un gas sobre por lo menos una porción de la primera superficie del objeto con el fin de evitar que la por lo menos una porción del menisco de fluido que se transfirió a la segunda superficie se mueva hacia la primera superficie.

2. El aparato de la reivindicación 1, en el que el elemento de interacción de fluido está configurado para por lo menos uno de mover, desplazar, retirar, esparcir y secar la por lo menos una porción del menisco de fluido que se transfirió a la segunda superficie.

3. El aparato de la reivindicación 1, en el que el elemento de interacción de fluido es un dispositivo de aire que está configurado para inyectar aire hacia la por lo menos una porción del menisco de fluido que se transfirió a la segunda superficie.

4. El aparato de la reivindicación 1, en el que el elemento de interacción de fluido es un dispositivo de vacío que está configurado para proporcionar un vacío a la por lo menos una porción del menisco de fluido que se transfirió a la segunda superficie.

5. El aparato de la reivindicación 1, en el que el elemento de interacción de fluido es una hoja que está configurada para moverse la por lo menos una porción del menisco de fluido que se transfirió a la segunda superficie.

6. El aparato de la reivindicación 1, en el que el elemento de interacción de fluido es un material capilar que está configurado para moverse la por lo menos una porción del menisco de fluido que se transfirió a la segunda superficie.

7. El aparato de la reivindicación 1, en el que el elemento de interacción de fluido puede moverse en relación con el objeto.

8. El aparato de la reivindicación 7, en el que el elemento de interacción de fluido está configurado para moverse dentro y fuera de una trayectoria definida por el movimiento del objeto.

9. El aparato de la reivindicación 7, en el que un movimiento del elemento de interacción de fluido se corresponde con un movimiento del objeto.

10. El aparato de la reivindicación 9, en el que el movimiento del elemento de interacción de fluido se corresponde con por lo menos una de una velocidad y una dirección de movimiento del objeto.

11. El aparato de la reivindicación 7, en el que el movimiento del elemento de interacción de fluido está accionado por un accionador, siendo el accionador por lo menos uno de neumático y electromagnético.

12. El aparato de la reivindicación 7, en el que por lo menos uno del elemento de interacción de fluido y el objeto están configurados para moverse uno en relación con el otro, incluyendo el movimiento relativo por lo menos uno de traslación, rotación, oscilación, y/o porciones, combinaciones o superposiciones de dichos movimientos.

13. El aparato de la reivindicación 1, en el que el gas se prevé con el fin de evitar que el líquido, vapor y/o gas que se generan mediante la por lo menos una porción del menisco de fluido que se transfirió a la segunda superficie se mueva hacia la primera superficie.

14. El aparato de la reivindicación 1, en el que el accesorio de sujeción funciona en combinación con el elemento de interacción de fluido con el fin de evitar que la por lo menos una porción del menisco de fluido que se transfirió a la segunda superficie se mueva hacia la primera superficie.

15. El aparato de la reivindicación 1, en el que el depósito de contención tiene una forma, e imparte una forma correspondiente al menisco de fluido, que incluye uno de un rectángulo largo, una forma de “pastel”, una forma de “D”, una forma redonda, y combinaciones, superposiciones o distorsiones de dichas formas.

16. El aparato de la reivindicación 1, en el que el aparato está configurado para retirar la por lo menos una porción del menisco de fluido del contacto con la segunda superficie del objeto después de por lo menos un contacto de este tipo.

17. El aparato de la reivindicación 1, en el que el objeto está seleccionado de un grupo que consiste en oblea de

semiconductor, substrato, materiales compuestos de metal y de no metal, material metálico y no metálico, silicio, fosfuro de indio, cerámica, vidrio, elemento del grupo IV, compuesto del grupo III–V, compuesto del grupo II–VI y binarios y ternarios de los mismos.

18. El aparato de la reivindicación 1, en el que el objeto se sujeta mediante el accesorio de sujeción usando por lo 5 menos uno de funcionamiento mecánico, de vacío, electrostático, fluídico, magnético y electromagnético.

19. El aparato de la reivindicación 1, en el que el fluido está seleccionado de un grupo que consiste en un fluido de ataque químico, un fluido de metalizado, un disolvente, un material fotorresistente, un revelador y un decapante.

20. El aparato de la reivindicación 1, en el que el fluido en el depósito de contención es por lo menos uno de recirculado, agitado, calentado y rellenado.

21. El aparato de la reivindicación 1, en el que el objeto tiene por lo menos un recubrimiento de por lo menos un material, y en el que el recubrimiento está seleccionado de un grupo que consiste en metal, material orgánico, material inorgánico, aislante y material resistente.

22. El aparato de la reivindicación 1, en el que el depósito de contención tiene por lo menos un canal para contener el fluido.

23. El aparato de la reivindicación 1, en el que el depósito de contención tiene por lo menos un canal de desbordamiento.

24. El aparato de la reivindicación 1, en el que el fluido se inyecta sobre el depósito de contención usando por lo menos una bomba.

25. El aparato de la reivindicación 1, en el que el fluido ataca químicamente la por lo menos una porción de la

segunda superficie del objeto, y en el que el objeto está seleccionado de un grupo que consiste en oblea de semiconductor, substrato, materiales compuestos de metal y de no metal, material metálico y no metálico, silicio, fosfuro de indio, cerámica, vidrio, elemento del grupo IV, compuesto del grupo III–V, compuesto del grupo II–VI y binarios y ternarios de los mismos.

26. El aparato de la reivindicación 1, en el que el menisco de fluido se usa para realizar una función que está

seleccionada de un grupo que consiste en ataque químico, adelgazamiento, electrodeposición, liberación de microestructura, limpieza, fabricación de dispositivos electrónicos, procesamiento electroquímico, procesamiento fotoquímico, fotoelectrodeposición, procesamiento optoelectrónico, modelado, aplicación de material resistente, revelado, metalizado, recubrimiento y decapado.