專利名稱：用于晶片處理的處理室及其相關(guān)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大致涉及半導(dǎo)體晶片處理。
背景技術(shù)：
在制造半導(dǎo)體設(shè)備時(shí)，半導(dǎo)體晶片("晶片"或"基板")的表 面必須經(jīng)過(guò)清洗程序，以去除化學(xué)污染及微粒污染。若未去除污染， 則該半導(dǎo)體裝置上的晶片便會(huì)運(yùn)作不良或變成次品。微粒污染通常由 具有可附著于晶片表面的親和性的明確材料的微小粒子所構(gòu)成。微粒 污染的例子包括有機(jī)及無(wú)機(jī)殘留物如硅塵、二氧化硅、研磨液殘留物、 聚合物殘留物、金屬薄片，大氣灰塵，塑料粒子以及硅酸鹽粒子等等。
晶片的清洗程序通常是利用在該晶片表面上施加流體來(lái)進(jìn)行。在 一些情形下，該流體施加在密封處理室中的晶片上。將流體施加至晶 片的方法又影響到該晶片清洗程序的有效性。例如，在該晶片表面的 特定流體模式可提供有利的清洗結(jié)果。除此之外，在該晶片表面施加 特定的流體壓力也可提供有利的清洗結(jié)果。通常，不同的晶片清洗處 理室必須具有在晶片表面上施加不同的流體流才莫式以及流體壓力。這 種使不同晶片清洗處理室滿足各種晶片清洗過(guò)程要求的需求會(huì)對(duì)整 體晶片處理程序的成本及安裝帶來(lái)問(wèn)題。此外，需要使用高流體壓力 的晶片清洗過(guò)程通常需要使用大型晶片清洗處理室以承受高壓。較大 的晶片清洗處理室相應(yīng)地增加了晶片處理的整體成本。
有鑒于上述情形，具有可控制各種流體壓力及流體流模式以滿足不同晶片清洗過(guò)程需求的晶片清洗處理室確實(shí)有其需要。該晶片清洗 處理室也應(yīng)能夠適用于各種尺寸的晶片。并且，該晶片清洗處理室應(yīng) 結(jié)合在整體尺寸最小時(shí)容納最大壓力的能力。
該處理室設(shè)計(jì)的重要方面為晶片在該處理室中被支撐或固定的 方法。該晶片應(yīng)在該處理室中一支牢固地固定，以防止該晶片上升或移 動(dòng)。若上升或移動(dòng)時(shí)，該晶片便暴露在高度的受損風(fēng)險(xiǎn)中。并且，晶 片的上升將導(dǎo)致該晶片的背面更加暴露在處理室內(nèi)的清洗液及其副 產(chǎn)品中。該晶片的背面暴露在清潔液及其副產(chǎn)品中會(huì)導(dǎo)致污染的增 加，并且清潔的困難度也隨之增加。因此，在過(guò)程中將處理室內(nèi)的晶 片牢固地固定是非常重要的。
一種在處理室中將晶片固定住的常規(guī)選擇包括，通過(guò)與該晶片上 表面相接觸而固定該晶片。使用夾具與該晶片上表面接觸有可能對(duì)夾 具-晶片界面造成損害。在處理室中將晶片固定住的另一種常規(guī)選擇包 括使用靜電夾頭將該晶片下推在支撐件上。使用靜電夾頭會(huì)增加處理 室設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。舉例來(lái)說(shuō)，若該處理室的設(shè)計(jì)具有壓力邊界，則與 該靜電夾頭相關(guān)的設(shè)備(例如電源)也必須兼容，以維護(hù)該壓力邊界 的整體性。將晶片固定在處理室中的常規(guī)選擇對(duì)于晶片損害以及安裝 之復(fù)雜性，特別是當(dāng)該處理室包括壓力邊界時(shí)均會(huì)產(chǎn)生問(wèn)題。為了確 保該晶片的完整性以及簡(jiǎn)化處理室的設(shè)計(jì)，最好不使用夾具與該晶片 上表面接觸，也不使用靜電夾頭，將該晶片固定在處理室內(nèi)。
鑒于上述說(shuō)明，在晶片處理時(shí)，需要一種可有效地將晶片固定在 處理室內(nèi)的晶片固定裝置。該晶片固定裝置應(yīng)可在不接觸到該晶片上 表面的情況下使用，并且增加處理室設(shè)計(jì)復(fù)雜性的程度最小。
晶片處理經(jīng)常需要在高壓狀態(tài)下^l行。繼續(xù)上述晶片清洗過(guò)程的 例子，有些晶片清洗過(guò)程包括將該晶片表面暴露在超臨界流體中。在 這種過(guò)程中，晶片處理體積內(nèi)應(yīng)提供高壓，以保持該超臨界流體的超 臨界狀態(tài)。因此，晶片處理模塊(也就是處理室)必須可以保持晶片 處理程序所需的高壓。鑒于上述說(shuō)明，需要一種能夠安全地與較低壓晶片傳送沖莫塊形成 接口的高壓晶片處理模塊。該高壓晶片處理模塊應(yīng)可適于高壓晶片處 理，例如超臨界流體清洗。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例公開(kāi)了 一種晶片清洗處理室。該晶片清洗處 理室包括具有多個(gè)支撐表面的下支撐件。該下支撐件包括存在多個(gè)支 撐表面之間的第一體積。該晶片清洗處理室還包括支撐在該下支撐件 的多個(gè)支撐表面上的平板。該平板覆蓋在下支撐件的第一體積上。該 平板也具有多個(gè)晶片支撐表面以便容納并支撐晶片。第二體積存在于 該平板的多個(gè)晶片支撐表面之間。除此之外，入口及出口位于該平板 的周邊以引入流體。該入口及出口位于容納該晶片處的外側(cè)。該晶片 清洗處理室還包括覆蓋在該平板上的上支撐件。該上支撐件與該下支 撐件在該平板周邊的外側(cè)相接。位于該上支撐件內(nèi)的第三體積覆蓋在 由該平板支撐的晶片上方。第三體積可容納流體。流體流可通過(guò)平板 的入口及出口而以規(guī)定的形式而引入。流體則可通過(guò)第 一體積及第二 體積有限度地流體相通。
在另 一實(shí)施例中^Hf 了 一種晶片處理裝置。該晶片處理裝置包括
具有上部及下部的處理室。支撐結(jié)構(gòu)是分布于該處理室下部?jī)?nèi)的第一 體積中。并且，附加的支撐結(jié)構(gòu)分布于該處理室上部的第二體積中。 晶片處理裝置還包括配置于該處理室下部支撐結(jié)構(gòu)上的下位板。當(dāng)放 置在支撐結(jié)構(gòu)上時(shí)，下位板便壓在該處理室下部?jī)?nèi)的第一體積上。下 位板包括多個(gè)分布在該下位板內(nèi)第三體積中的多個(gè)晶片支撐結(jié)構(gòu)。該 多個(gè)晶片支撐結(jié)構(gòu)可支撐晶片。當(dāng)晶片放置在該晶片支撐結(jié)構(gòu)上時(shí)， 晶片便覆蓋在下位板內(nèi)的第三體積上。晶片處理裝置還包括連接在處 理室上部支撐結(jié)構(gòu)的上位板。當(dāng)上位板連"^妄至支撐結(jié)構(gòu)時(shí)，上位板便 位于該處理室上部?jī)?nèi)的第二體積下方。上位板用作在上位板與晶片之 間的第四體積的上邊界，并且凈皮下位板支撐住。第四體積可容納流體。
7并且，第四體積可與第一、第二及第三體積有限度地流體相通。
另 一 實(shí)施例中公開(kāi)了 一種制造晶片處理室的方法。該方法包括形 成下部支撐板，其支撐表面分布于下部支撐板內(nèi)的第一體積內(nèi)。第一
體積具有第一流體入口及第一流體出口 。該方法還包括形成晶片支撐 板，其具有分布于晶片支撐板內(nèi)的第二體積內(nèi)的晶片支撐表面。該晶 片支撐表面可容納晶片。 一旦晶片^^皮容納，則該晶片便形成晶片支撐 板內(nèi)部第二體積的上邊界。第二體積具有笫二流體入口及第二流體出 口。并且，該流體入口及流體出口位于晶片支撐板的周邊，且位于容 納晶片位置的外側(cè)。該方法還包括將晶片支撐板固定于下部支撐板。 一旦固定之后，晶片支撐板便由分布于下支撐板第 一體積內(nèi)的支撐表 面所支撐。并且，該晶片支撐板也用作形成下支撐板內(nèi)的第一體積的 上邊界。該方法接著形成上支撐板，其包括壓在晶片支撐板的晶片支 撐表面上所容納的晶片上方的第三體積。該方法還包括將上支撐板固 定在下支撐才反上，以便形成于上支撐板內(nèi)的第三體積。第三體積與外 部環(huán)境的隔離可通過(guò)在上支撐板及下支撐板間放置密封件來(lái)實(shí)現(xiàn)。
在另 一 實(shí)施例中公開(kāi)了 一種執(zhí)行晶片清洗過(guò)程的方法。該方法包 括提供可在其中執(zhí)行晶片清洗過(guò)程的處理室。該處理室還包括覆蓋在 待清潔晶片上方的第一體積。處理室還包括用以支撐晶片的平板。第 二體積位于晶片正下方的平板內(nèi)。在該處理室中，支撐結(jié)構(gòu)用來(lái)支撐 該平板。支撐結(jié)構(gòu)包括在該平板正下方的第三體積。該方法還包括施 壓于第一體積上，以使其具有比第二體積更高的壓力。該方法還包括 施壓于第二體積上，以使其具有比第三體積更高的壓力。對(duì)第三體積 施壓，以使其壓力介于第二體積和處理室外部環(huán)境壓力之間。另外， 在該方法中，流體被提供至待清洗晶片上方的第一體積。流體被調(diào)配 以用于進(jìn)行晶片清洗過(guò)程。
在另一實(shí)施例中公開(kāi)了一種晶片固定裝置。該晶片固定裝置包括 具有多個(gè)晶片支撐表面的晶片支撐結(jié)構(gòu)。下部體積形成于多個(gè)晶片支 撐表面之間的晶片支撐結(jié)構(gòu)內(nèi)。該下部體積在多個(gè)晶片支撐表面上的
8晶片下方。該晶片固定裝置還包括上部體積，其形成于放置于多個(gè)晶 片支撐表面上方的晶片之上。抽空源用來(lái)降低該下部體積的壓力。下 部體積的降壓會(huì)導(dǎo)致上部體積的壓力高于下部體積。下部體積的較低 壓力則可使晶片保持在多個(gè)晶片支撐表面上方。
在另 一實(shí)施例中公開(kāi)了 一種晶片處理室。該晶片處理室包括下平 板，其構(gòu)造成可以容納晶片。該下平板具有多個(gè)散布在晶片下方體積 內(nèi)的晶片支撐結(jié)構(gòu)。晶片處理室還包括位于下平板上方的上平板。上 平板具有上方體積，其位于由將由下平板的晶片的上方。還包括用于 提供流體至上方體積的入口 。由該入口補(bǔ)充的流體可對(duì)上方體積進(jìn)行 施壓。并且，流體也可以通過(guò)在下平板和由下平板容納的晶片之間流 動(dòng)而進(jìn)入下方體積。晶片處理室還包括用于控制下方體積內(nèi)壓力的出 口。該出口可經(jīng)控制而用來(lái)使下方體積內(nèi)的壓力低于上方體積內(nèi)的壓 力。下方體積的較低壓力可迫使晶片面向下平板。
在另一實(shí)施例中公開(kāi)了一種使用壓力控制來(lái)固定晶片的方法。在 該方法中，晶片放置在晶片支撐件上。該方法還包括降低晶片下方的 壓力至低于晶片上方的壓力。晶片下方的壓力降低用于固定晶片以使 其面向晶片支撐件。
在另一實(shí)施例中公開(kāi)了晶片處理室。該晶片處理室包括上段，使 其固定為不可動(dòng)狀態(tài)。該上段包括容納晶片的通道以及底部開(kāi)口。并 且在該晶片處理室中，具有可以穿過(guò)上段的底部開(kāi)口而移動(dòng)的下段。 相同地，該下段也連接至移動(dòng)機(jī)構(gòu)。晶片處理室還包括第一密封件及 第二密封件。第一密封件是位于下段與上段的底部開(kāi)口內(nèi)的上段之
間。第二密封件則位于下段的上表面上。第二密封件是通過(guò)同時(shí)與上 段及下段相接而使用。當(dāng)同時(shí)與上段及下段相接時(shí)，第二密封件則圍 在晶片處理體積的周邊。
在另 一 實(shí)施例中公開(kāi)了晶片處理室的另 一個(gè)版本。該晶片處理室
包括下段，使其固定為不可移動(dòng)的狀態(tài)。下段包括容納晶片的通道以 及上方的開(kāi)口。另外在晶片處理室中還提供了上段，其可以經(jīng)由下段的上方開(kāi)口來(lái)運(yùn)動(dòng)。類似地，上段也連接至移動(dòng)機(jī)構(gòu)。晶片處理室還 包括第一密封件及第二密封件。第一密封件位于上^1與下段上方開(kāi)口 內(nèi)的下段之間。第二密封件則是通過(guò)同時(shí)與上段及下段相接而使用。 當(dāng)同時(shí)與上段及下段相4^時(shí)，第二密封件則封閉了晶片處理體積的周 邊。
在另一實(shí)施例中公開(kāi)了一種制造晶片處理室的方法。該方法包括 提供處理室上段以及處理室下段。處理室上段與處理室下段可相互間 移動(dòng)。該方法還包括在處理室上段與處理室下段之間提供第 一密封 件。第一密封件是用來(lái)將處理室的外部體積與外部環(huán)境隔離。除此之 外，該方法也在該處理室上段及處理室下段之間提供第二密封件。第 二密封件用來(lái)封閉住晶片處理室體積的周邊。并且第二密封件用來(lái)將 該晶片處理體積與處理室外部體積隔離開(kāi)。第二密封件是通過(guò)同時(shí)與 處理室上段及處理室下段相接而使用。本發(fā)明的其他方面及優(yōu)點(diǎn)將在 參照下面的描述以及附圖示意說(shuō)明之后更加清楚。


在參照下列描述及相關(guān)附圖之后，可更容易了解本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)。
圖l是垂直剖面圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的晶片處理室
(處理室)；
圖2是局部放大圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中如圖1所示 的處理室中央部分；
圖3是頂視圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用以提供越過(guò)晶 片的線性流體流的下平板；
圖4是頂視圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用以提供越過(guò)晶 片的圓錐狀流體流的下平板；
圖5是頂視圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用以提供越過(guò)晶 片的螺旋狀流體流的下平板；圖6是垂直剖面圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的包括上平板
的處理室；
圖7^j部放大圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的如圖6所示 的處理室中央部分；
圖8A是示意圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用以提供中央 流體供給器以及周邊流體排出器的上平板；
圖8B是示意圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的流體通道在上 平板內(nèi)的使用；
圖9是示意圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用以提供周邊流 體供給器及中央流體排出器的上平氺反；
圖IO是示意圖，顯示了根椐本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的橫跨上平板入 口/出口的示范分布；
圖11是流程圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的制造晶片處理 室的方法；
圖12顯示流程圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的執(zhí)行晶片清
洗過(guò)程的方法；
圖13是示意圖，顯示了通用的材料相圖14是剖面圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的晶片處理室；
圖15是局部放大圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的在上平板
及下平板之間的界面；
圖16是平面示意圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的下支撐板； 圖17是平面示意圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的下平板； 圖18是平面示意圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的上平板； 圖19是示意圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的，與晶片固定
裝置相連的流體流系統(tǒng)；
圖20是流程圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的，同時(shí)在晶片
的上、下方使用主動(dòng)且獨(dú)立的控制來(lái)固定晶片的方法；
圖21是流程圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的，使用在晶片上方主動(dòng)施壓控制而在晶片下方泄壓的方式來(lái)固定晶片的方法；
圖22是示意圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中的處于開(kāi)啟狀 態(tài)的晶片處理室；
圖23是示意圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的處于關(guān)閉狀態(tài) 的處理室；
圖24是示意圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的處于開(kāi)啟狀態(tài) 的晶片處理室；
圖25是示意圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的處于關(guān)閉狀態(tài) 的處理室；
圖26是流程圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的制造晶片處理 室的方法。
具體實(shí)施例方式
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供了處理室，使該處理室內(nèi)的流體流量 和流體壓力以可變動(dòng)的方式來(lái)控制。尤其是在本實(shí)施例中，處理室使 用可移動(dòng)的平板來(lái)控制位于處理室中內(nèi)部體積的流體流量及其流體 壓力。并且，該可移動(dòng)平板可用來(lái)隔離處理室中內(nèi)部體積和處理室的 外部體積。依此方式，可移動(dòng)平板可用來(lái)在處理室的內(nèi)部體積與外部 體積之間形成壓力差。處理室中外部體積的較低壓力僅需較低的外處 理室強(qiáng)度來(lái)承受其較低壓力。而較低的外處理室強(qiáng)度需求則可轉(zhuǎn)化為 處理室尺寸的整體減小。
本發(fā)明的另 一實(shí)施例提供在晶片處理時(shí)可將晶片固定在處理室 內(nèi)的晶片固定裝置。具體來(lái)說(shuō)，晶片固定裝置用于在晶片的上表面及 下表面之間產(chǎn)生壓力差。此壓力差用來(lái)將晶片拉向與該晶片下表面相 接的晶片支撐結(jié)構(gòu)，從而固定該晶片并且保持不動(dòng)的狀態(tài)。晶片固定 裝置還包括控制晶片上、下表面之間的壓力的選擇。其中一個(gè)選擇是 關(guān)于主動(dòng)且獨(dú)立地操控晶片上方以及下方的壓力。另一個(gè)選擇則關(guān)于 主動(dòng)控制晶片上方的壓力而在晶片下方泄壓，其中泄壓可以-陂主動(dòng)或
12被動(dòng)控制。晶片固定裝置是在增加最小處理室設(shè)計(jì)復(fù)雜難度的前提下 不需與晶片上表面接觸即可安裝。
在另 一個(gè)實(shí)施例中，提供了用以執(zhí)行高壓晶片處理的晶片處理 室。更具體地說(shuō)，高壓晶片處理室構(gòu)成包括晶片處理體積以及外部處 理室體積。晶片處理體積配置成用來(lái)包含高壓。外部處理室體積配置 成用作晶片處理體積高壓與晶片處理室外部環(huán)境低壓之間的緩沖區(qū)。 因此，外部處理室體積便可控制晶片處理體積較高壓力以及外部環(huán)境 較低壓力之間的壓力差。依此方式，含有高壓晶片處理體積的晶片處 理室可與在大氣壓力或低于大氣壓力的條件下工作的常規(guī)晶片傳送 才莫塊相接。
在下面的描述中，許多特定的細(xì)節(jié)均已提出，以便全面地理解本 發(fā)明。然而對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，在缺少某些或全部特定的細(xì)節(jié) 的情形下，仍可以實(shí)施本發(fā)明。在其他情況下，不再詳細(xì)描述眾所周 知的工藝操作，以避免引起本發(fā)明不必要的不清楚。
各種不同結(jié)構(gòu)的處理室
圖1為垂直橫剖面圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中的晶片處理 室(處理室)1001。在一個(gè)實(shí)施例中，處理室1001用作晶片清洗處
理室。處理室1001包括具有多個(gè)支撐表面1021的下支撐板1011。支 撐表面1021分布于形成在下支撐板1011上部?jī)?nèi)的中間體積1131中。 支撐表面1021能夠以相當(dāng)均勻的方式在各個(gè)不連續(xù)的點(diǎn)處支撐下平 板1091。支撐表面1021的數(shù)量及位置取決于下平寺反1091兩側(cè)之間的 壓力差。當(dāng)放置在支撐表面1021之上時(shí)，下平板1091即可用作中間 體積1131的上邊界。
下平板1091可^支多個(gè)螺栓1111固定在下支撐板1011上。下平 板1091包括多個(gè)晶片支撐表面1101,其分布是用以對(duì)將放置于處理 室1001中的晶片1171提供相當(dāng)均勻的支撐。下平板1091的尺寸可 使處理室1001處理各種不同尺寸的晶片(例如直徑200毫米、300毫米等等)。晶片支撐表面1101被分開(kāi)以形成下部體積1151。下部體
積1151則位于將^:置在下平板1091上的晶片1171的下方。因此， 針對(duì)晶片1171而言，下部體積1151也^皮稱為下方體積1151。
處理室1001還包括上支撐板1031，其與下支撐板1011的上段相 接。上支撐板1031包括晶片處理體積1191。當(dāng)上支撐板1031與下支 撐板1011相接時(shí)，晶片處理體積1191 ^皮配置在晶片1171之上。此 時(shí)，晶片1171的上表面便暴露在晶片處理體積1191中。因此，對(duì)于 晶片1171而言，晶片處理體積1191也稱為上方體積1191。
密封件1071 ^U丈置在支撐板1031與下支撐板1011之間，且位 于上支撐板1031與下支撐板1011相接處的周邊。密封件1071經(jīng)過(guò) 晶片處理體積1191的周邊，并用來(lái)使晶片處理體積1191與其外部環(huán) 境隔離。為了用上密封件1071，上支撐板1031及下支撐板1011被設(shè) 在密封件1071周邊外側(cè)的多個(gè)螺栓1051強(qiáng)制性連接在一起。 一些晶 片處理必須在極高壓下進(jìn)行。因此，上支撐板1031、下支撐板1011 以及螺栓1051均提供足夠的強(qiáng)度，以承受晶片處理體積1191中可能 存在的壓力。
此外， 一些晶片處理必須在特定的溫度下進(jìn)行。因此，為了控制 晶片處理體積1191內(nèi)的溫度，可在上支撐板1031以及下支撐板1011 內(nèi)放置熱控制裝置。在一個(gè)實(shí)施例中，熱控制裝置可以包括熱交換器 流體通道。在另一個(gè)實(shí)施例中，熱控制裝置可以包括電子加熱元件。 在上述任一實(shí)施例中，通過(guò)上支撐才反1031、下支撐板1011以及下平 板1091的熱傳導(dǎo)來(lái)提供了一種傳輸機(jī)制，以用來(lái)將熱控制裝置上的 熱量傳遞至晶片處理體積1191上。
圖2顯示局部放大圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例中如圖1所示的 處理室1001的中心部分。該局部力文大圖顯示了半個(gè)處理室1001的垂 直剖面圖，包括上支撐板1031、晶片處理體積1191、晶片1171、下 部體積1151、下平斧反1091、中間體積1131以及下支撐板1011。
如圖1所示的下平板1091通過(guò)提供晶片支撐表面1101來(lái)支撐晶片1171，并使其在晶片處理中得以固定。每一個(gè)晶片支撐表面均為不 連續(xù)支撐結(jié)構(gòu)的一部分。相對(duì)于晶片支撐表面1101的不連續(xù)支撐結(jié)
構(gòu)均已相當(dāng)均勻的方式分布于下部體積1151中。因此，下部體積1151 在對(duì)應(yīng)晶片支撐表面1101的不連續(xù)支撐結(jié)構(gòu)和晶片1171的下方之 間。入口 2071用以引入流體至下部體積1151中。在其他實(shí)施例中， 入口 2071以及出口 2051位于下平板1091內(nèi)的不同位置。下平板1091 內(nèi)也提供了多個(gè)入口/出口 2091，以從晶片處理體積1191引入并排出 流體。
如在圖1所討論的，下支撐板1011通過(guò)提供晶片支撐表面1021 來(lái)支撐下平板1091，并使其在晶片處理中得以固定。支撐表面1021 的每一個(gè)均為不連續(xù)支撐結(jié)構(gòu)中的一部分。對(duì)應(yīng)于支撐表面1021的
不連續(xù)支撐結(jié)構(gòu)以相當(dāng)均勻的方式分布在整個(gè)中間體積1131內(nèi)。因 此，中間體積1131在對(duì)應(yīng)于支撐表面1021的不連續(xù)支撐結(jié)構(gòu)之間以 及下平板1091的下方。入口 2011用于引入流體至中間體積1131。出 口 2031用于將流體從中間體積1131排出。在其他實(shí)施例中，入口 2011 及出口 2031可位于下支撐板1011內(nèi)的不同位置。
當(dāng)上支撐板1031與下支撐板1011連接在一起時(shí)，在上支撐板 1031內(nèi)和晶片1171上形成了晶片處理體禾。、1191。由于晶片1171在 晶片處理時(shí)并未完全密封在下平才反1091上，因此晶片處理體積1191 得以通過(guò)晶片1171周邊的有限流體流通通道2111與下部體積1151 形成流體流通。有限流體流通通道2111主要處于晶片1171以和下平 板1091周邊晶片支撐表面1101之間。
在操作時(shí)，晶片處理體積1191內(nèi)的壓力將保持在比下部體積 1151的壓力更高的程度，因此在整個(gè)晶片1171上從上至下產(chǎn)生了壓 力差。該壓力差用足以將晶片1171拉向下平板1091而將其固定在晶 片支撐表面1101上。由于晶片處理體積1191內(nèi)的壓力高于下方體積 1151的壓力，有些流體將從晶片處理體積1191通過(guò)有限流體流通通 道2111而流到下部體積1151中。在必要時(shí)，出口 2051可用來(lái)排出來(lái)自下部體積1151的流體。
晶片處理體積1191、下部體積1151以及晶片支撐表面1101的尺 寸可隨著將要執(zhí)行的晶片處理的要求(例如壓力、流體流量、流體成 分等等)而改變。在一個(gè)實(shí)施例中，上支撐板1031以及晶片1171上 表面之間的分開(kāi)距離D1大約是0.04英寸。這里所謂的"大約，，表示 在所指值的±10%的范圍之內(nèi)。然而，在其他實(shí)施例中，Dl可以是各 種不同的值。在一個(gè)實(shí)施例中，晶片1171和下平板1091之間的下部 體積1151深度D2可介于0.005英寸到0.04英寸之間的范圍內(nèi)。而在 一個(gè)特定實(shí)施例中，深度D2則大約為0.02英寸。在一個(gè)實(shí)施例中， 晶片1171和周邊支撐表面1101之間的重疊距離D3可介于約0.1英 寸到0.5英寸之間的范圍內(nèi)。在一個(gè)特定的實(shí)施例中，該重疊距離D3 為大約0.25英寸。在通過(guò)有限流體流通通道2111建立晶片處理體積 1191和下方體積1151之間壓降時(shí)，重疊距離D3是主要因素。在一 個(gè)實(shí)施例中，晶片定位公差D4(也就是說(shuō)，在下平板1091內(nèi)晶片1171 邊沿與晶片袖珍視野計(jì)之間的標(biāo)稱距離)可介于大約0.025英寸至大 約0.1英寸的范圍內(nèi)。晶片定位公差D4可通過(guò)機(jī)器操作裝置的精密 度來(lái)確定。
晶片支撐表面1101設(shè)計(jì)成與將通過(guò)晶片1171而施加的壓力差相 稱的晶片1171以一定接觸百分比形成接觸。較高壓力差需要較高的 晶片1171與晶片支撐表面1101以接觸百分比形成接觸。在一個(gè)實(shí)施 例中，晶片支撐表面1101可與大約5%至80%范圍內(nèi)的晶片1171表 面相接觸。在另一個(gè)實(shí)施例中，晶片支撐表面1101可與大約15%至 25。/。范圍內(nèi)的晶片1171表面相接觸。在又一個(gè)實(shí)施例中，晶片支撐表 面1101可與大約20%范圍的晶片1171表面相接觸。隨著壓力差的范 圍為大約latm至大約1.5atm，晶片支撐表面1101可與最高至大約10% 范圍的晶片1171表面相接觸。而當(dāng)壓力差的范圍為大約3atm至大約 4atm時(shí)，晶片支撐表面1101則可與大約50%至70%范圍的晶片1171 表面相接觸。最好使晶片1171與晶片支撐表面1101接觸的百分比最小(也就
是晶片背面接觸區(qū)域)。然而，使晶片背面接觸區(qū)域最小應(yīng)以向晶片
處理體積1191和下部體積1151之間的特定壓力差提供足夠支持為原 則。使晶片背面接觸區(qū)域最小是為了降低晶片1171被污染的可能性。 并且，使晶片背面接觸區(qū)域最小也可降低塵?？ㄔ诰?171與晶片 支撐表面1101之間的可能性，這可能會(huì)造成無(wú)法固定晶片1171的后 果。
晶片處理體積1191、下部體積1151以及中間體積1131中每一個(gè) 的壓力均可通過(guò)控制流體從每個(gè)體積的引入和排出而獨(dú)立控制。下平
板1091可使晶片處理體積1191的壓力根據(jù)中間體積1131的壓力而 相對(duì)調(diào)整。依此方法，下平板1091使高壓被約束在晶片處理體積1191 內(nèi)。在另一個(gè)選擇實(shí)施例中，中間體積1131可被施加過(guò)壓，從而使 流體從中間體積1131引入晶片處理體積1191中。然而，下平板1091 兩側(cè)之間的壓力差決定了下平板1091所需的厚度。而與特定實(shí)施例 無(wú)關(guān)。遍布于下平板1091上的較大壓力差則需要使下平板1091具有 較大的厚度。為了使該下平板1091比較薄，晶片處理體積1191和中 間體積1131之間壓力差將會(huì)較低。
為了減小外部處理室1001材料體積以及處理室1001整體尺寸， 需要先使下平板1091的厚度最小。然而，在決定所使用下平板1091 的厚度以及可用的最小中間體積1131的壓力之間存在平^\雖然較 薄的下平板1091厚度可以減小處理室1001的整體尺寸，但4交低的中 間體積1311壓力通過(guò)降低中間體積1311和外部環(huán)境之間的壓力差而 允許使用較薄的下支撐板1011。
隨著晶片處理體積1191至中間體積1131至外部環(huán)境的壓力差的 有效調(diào)整，處理室1001的尺寸可以^皮優(yōu)化。因此，多個(gè)處理室內(nèi)部 體積的使用可使得處理室1001的設(shè)計(jì)更為簡(jiǎn)潔。并且晶片處理室體 積1191尺寸的最小化可同時(shí)使處理室尺寸以及晶片處理周期時(shí)間降 低。較小晶片處理體積1191需要較少的材料來(lái)約束晶片處理體積1191
17內(nèi)的壓力。進(jìn)一步說(shuō)，較小的晶片處理體積1191需要較少的時(shí)間將
晶片處理體積1191中的高壓降低至可安全傳送晶片1171的壓力，從 而降低了該晶片處理周期間隔。
如前所述，下平板1091包括多個(gè)入口/出口 2091，以便/人晶片處 理體積1191引入和排出流體。入口/出口 2091位于下平板1091周邊 附近且在容納該晶片1171處的外部。入口/出口 2091可以設(shè)計(jì)成通過(guò) 晶片處理體積1191而在晶片1171的上表面控制流體流量。不同的流 體流形式及壓力可能適用于不同的晶片處理應(yīng)用。位于下平板1091 入口/出口 2091被設(shè)計(jì)成使在晶片處理體積1191中才是供多種流體流形 式。隨后，多種下平板1091可以被設(shè)計(jì)和制造用來(lái)提供對(duì)流體流形 式的選擇，因此可針對(duì)特定晶片處理來(lái)選擇出適當(dāng)?shù)牧黧w流形式。由 于下平板1091是可更換的，因此，也可以在除下平板1091之外而不 需改變處理室1001其他方面的情況下，來(lái)改變通過(guò)晶片處理體積1191 的流體流的形式。
圖3為示意性頂視圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，用以提 供流過(guò)晶片1171的線性流體流的下平板1091。該下平板1091設(shè)計(jì)有 多個(gè)入口 209B1,它們以相當(dāng)均勻的方式分布在下平才反1091周邊180 度的區(qū)間內(nèi)。下平板1091進(jìn)一步設(shè)計(jì)有多個(gè)出口 209Al，它們以相 當(dāng)均勻的方式分布在與包含多個(gè)入口 209B1的180度區(qū)間相對(duì)的下平 板1091周邊的180度區(qū)間內(nèi)。流體是通過(guò)多個(gè)入口 209B1而引入晶 片處理體積1191中。流體是通過(guò)多個(gè)出口 209A1從晶片處理體積1191 中排出。多個(gè)入口 209Bl及多個(gè)出口 209A1的配置可以使流體沿箭頭 3011所指定的方向在晶片1171上表面以線性形式流動(dòng)。
圖4為示意性頂^見(jiàn)圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，用以提 供流過(guò)晶片1171的圓錐狀流體流的下平板1091。該下平板1091設(shè)計(jì) 有多個(gè)入口 209Bl，以相當(dāng)均勻的方式分布在下平才反1091周邊對(duì)角小 于180度的區(qū)間內(nèi)。下平板1091進(jìn)一步設(shè)計(jì)有多個(gè)出口 209Al，以 相當(dāng)均勻的方式沿著比多個(gè)入口 209B1對(duì)角更小的下平板1091周邊的區(qū)間內(nèi)分布。多個(gè)出口 209A1的位置在多個(gè)入口 209B1的對(duì)面。流 體通過(guò)多個(gè)入口 209B1而#1引入晶片處理體積1191中。而流體是通 過(guò)多個(gè)出口 209A1而將流體從該晶片處理體積1191排出。多個(gè)入口 209B1及多個(gè)出口 209A1的設(shè)置可以使流體沿箭頭4011指定的方向 在晶片1171的上表面以圓錐形式流動(dòng)。圓錐形式可以被優(yōu)化，以使 流體流在該晶片1171上表面保持固定的加速度。
圖5為頂視圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，用以提供流 過(guò)晶片1171的螺旋狀流體流的該下平板1091。該下平板1091設(shè)計(jì)有 多個(gè)入口 209B1,以相當(dāng)均勻的方式沿著下平并反1091周邊分布。流體 是通過(guò)多個(gè)入口 209B1而引入晶片處理體積1191中。多個(gè)入口 209B1 設(shè)計(jì)成相對(duì)晶片1171而引導(dǎo)流體沿切向流動(dòng)。多個(gè)入口 209B1的結(jié) 構(gòu)可以使流體沿箭頭5011指定的方向在該晶片1171上表面以螺旋形 式流動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施例中，流體通過(guò)位于上支撐板1031的一個(gè)或多 個(gè)出口從晶片處理體積1191中排出。
圖6為垂直橫剖面圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)合有 上平板6011的處理室1001。處理室1001包括在圖1描述過(guò)的下平板 1091、下支撐板1011、螺栓1111、螺栓1051以及密封件1071等。 然而，圖6所示的處理室1001實(shí)施例結(jié)合有不同的上支撐板103A1。
上支撐板103A1 ^L計(jì)成與下支撐板1011的上段接合。上支撐板 103A1包括多個(gè)支撐表面6021。支撐表面6021分布于定義在上支撐 板103A1下部?jī)?nèi)的中間體積6051中。支撐表面6021能夠在分散的位 置以相當(dāng)均勻的方式支撐上平板6011。支撐表面6021的數(shù)量及位置 取決于上平板6011兩面之間的壓力差。上平板6011可以被多個(gè)螺栓 6031固定在上支撐板103A1上。當(dāng)固定在上支撐板103A1時(shí)，上平 板6011則作為中間體積6051的下邊界。
上支撐板103A1還包括晶片處理體積1191。當(dāng)上支撐板103A1 連接至下支撐板1011時(shí)，晶片處理體積1191 ^皮設(shè)計(jì)成覆蓋在晶片 1171上。當(dāng)上平板6011固定于上支撐板103A1時(shí)，晶片處理體積1191也4皮設(shè)計(jì)成位于上平板6011之下。依此方式，上平板6011則當(dāng)作晶 片處理體積1191的上邊界。
圖7顯示局部放大圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，如圖 6所示處理室1001的中央部分。此局部》文大圖顯示半個(gè)處理室1001 的垂直剖面圖，包括上支撐板103A1、上平板6011、中間體積6051、 晶片處理體積1191、晶片1171、下部體積1151、下平板1091、中間 體積1131以及下支撐板1011。
下平斧反1091，與圖2所述相同，具有分布在下部體積1151內(nèi)的 晶片支撐表面1101，并設(shè)有入口 2071、出口 2051以及入/出口 2091。 并且下支撐板1011也與前述圖2相同，具有分布在中間體積1131內(nèi) 的支撐表面1021,并且包括入口 2011和出口 2031。
如圖6所討論，上支撐板103A1通過(guò)提供支撐表面6021來(lái)支撐 上平板6011,而在晶片處理時(shí)，上平板6011固定在該支撐表面6021 上。每一個(gè)支撐表面6021均為不連續(xù)支撐結(jié)構(gòu)的一部分。對(duì)應(yīng)于支 撐表面6021的不連續(xù)支撐結(jié)構(gòu)以相當(dāng)均勻的方式分布在中間體積 6051上。因此，中間體積6051在對(duì)應(yīng)支撐表面6021的不連續(xù)支撐結(jié) 構(gòu)之間，并位于上平板6011之上。入口 7011用來(lái)引入流體至中間體 積6051內(nèi)。在其他的實(shí)施例中，入口 7011以及出口 7031可以設(shè)置 在上支撐板103A1內(nèi)的其他位置處。
晶片處理體積1191和中間體積6051中每一個(gè)的壓力均可通過(guò)控 制每一體積的流體引入及排出來(lái)得以獨(dú)立地控制。上平板6011允許 晶片處理體積1191的壓力相對(duì)于中間體積6051來(lái)進(jìn)行調(diào)整。依此方 式，上平板6011允許高壓被約束在晶片處理體積1191中。在一個(gè)選 擇實(shí)施例中，中間體積6051可通過(guò)施加過(guò)壓而使流體從中間體積6051 引入晶片處理體積1191中。然而，不管該特定實(shí)施例，上平板6011 兩邊的壓力差決定了該上平板6011所需的厚度。上平板6011兩邊的 較大壓力差需要上平板6011具有較大的厚度。為了使上平板6011較 薄，晶片處理體積1191和中間體積6051之間的壓力差應(yīng)該比較低。為了減小外部處理室1001的材料體積和處理室1001的整體尺
寸，上平板6011的厚度應(yīng)當(dāng)最小。然而，在決定4吏用的上平板6011 的厚度與最小中間體積6051的允許壓力之間存在平纟軒。雖然較薄的 上平板6011厚度可減小處理室1001的整體尺寸，《旦4交低的中間體積 6051的壓力可以通過(guò)降低中間體積6051和外部環(huán)境之間的壓力差也 可允許使用較薄的上支撐板6011。隨著對(duì)從晶片處理體積1191至中 間體積6051到外部環(huán)境壓力差的有效調(diào)整，可以對(duì)處理室1001的尺 寸進(jìn)行優(yōu)化。
上平板6011包括多個(gè)入口/出口 7051，其用于^^曰曰片處理體積 1191引入及排出流體，如箭頭7071所示。入口/出口 7051分布在上 平板6011兩邊，可以通過(guò)位于晶片1171上表面的晶片處理體積1191 來(lái)控制流體流。如前所述，不同的流體流形式及壓力適用于不同的晶 片處理應(yīng)用。位于上平板6011的入口/出口 7051可以^:置成在晶片處 理體積1191中提供多種流體流形式。并且，位于上平板6011的入口 /出口 7051設(shè)置成可與下平+反1091的入口/出口 2091協(xié)同才喿作，以在 晶片處理體積1191中提供流體流形式。隨后，多種上平板6011可設(shè) 計(jì)及制造成可以提供對(duì)流體流形式的選擇，因此允許對(duì)特定之晶片處 理選擇適當(dāng)?shù)牧黧w流形式。通過(guò)下平板1091,上平板6011的互換性， 就允許更改i過(guò)晶片處理體積1191的流體流形式，而無(wú)需改變?cè)撎?理室1001的其他方面。
圖8A是示意圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的上平板601A1， 其被設(shè)計(jì)成可提供中央流體供給器以及周邊排出器。上平板601A1包 括多個(gè)入口 705Al，其分布靠近上平板601A1中心的位置。在一個(gè)實(shí) 施例中，上平板601A1包括多個(gè)出口 705B1,其分布在靠近晶片1171 周邊上的平板601A1周邊附近。在另一個(gè)實(shí)施例中，下平板1091包 括多個(gè)出口 209A1,其以相當(dāng)均勻的方式分布于該下平板1091周邊 附近。在又一實(shí)施例中，上平板601A1包括多個(gè)出口 705B1，并且下 平板1091包括多個(gè)出口 209Al。在上述任一實(shí)施例中，流體均是通過(guò)多個(gè)入口 705A1而引入晶片處理體積1191中，并通過(guò)多個(gè)出口 705B1和/或209A1從晶片處理體積1191排出。多個(gè)入口 705A1以及 多個(gè)出口 705B1和/或209A1的設(shè)置使得流體從晶片1171的中心區(qū)域 流向周邊區(qū)域。
圖8B是示意圖，顯示了在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中，流體通道在 上平板601A1上的4吏用。流體通道8011用來(lái)將流體傳輸至多個(gè)入口 705Al。流體通道8031則用來(lái)從多個(gè)出口 705B1中將流體傳輸出去。 使用流體通道來(lái)獨(dú)立控制上平板601A1內(nèi)不同的入口及出口，這就允 許壓力均衡和控制晶片處理體積1191內(nèi)的流動(dòng)形式。并且，流體通 道的使用提供了改變晶片處理體積1191內(nèi)流動(dòng)形式，以及改變晶片 處理體積1191與中間體積6051之間壓力差的靈活性。
圖9是示意圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用以提供周邊流 體供給和中央流體排出器的上平板601B1。上平板601B1包括多個(gè)出 口 705C1,其分布在靠近上平板601B1中心的位置。在一個(gè)實(shí)施例中， 上平板601B1包括多個(gè)入口 705D1,其分布在晶片1171周邊附近的 上平板601B1周邊附近。在另一個(gè)實(shí)施例中，下平板1091包括多個(gè) 入口 209Bl，其以相當(dāng)均勻的方式分布在下平板1091周邊附近。在又 一個(gè)實(shí)施例中，上平板601B1包括多個(gè)入口 705D1,而下平板1091 則包括多個(gè)入口 209Bl。在上述4壬一實(shí)施例中，流體通過(guò)多個(gè)入口 705D1和/或209B1而引入晶片處理體積1191中，而通過(guò)多個(gè)出口 705C1而從晶片處理體積1191中排出。多個(gè)入口 705D1和/或209B1 以及多個(gè)出口 705C1的設(shè)置使得流體從晶片1171周邊區(qū)域流至中心 區(qū)域。
圖IO是示意圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的，經(jīng)過(guò)上平板 6011入口/出口 7051的示范分布。入口/出口 7051的數(shù)量及分布取決 于晶片處理體積1191內(nèi)所需應(yīng)用的流體流的形式。如圖IO所示的入 口/出口 7051的分布提供了一個(gè)分布在上平板6011上可能的入口/出 口 7051位置的例子。其他入口/出口 7051的數(shù)量及分布也可以用來(lái)滿足特定晶片處理操作的流體流形式的要求。
圖11是流程圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的制造晶片處理室 的方法。該方法包括形成下支撐板的操作11Al。在一個(gè)實(shí)施例中， 下支撐板是用不銹鋼做成。在其他實(shí)施例中，下支撐板可采用與晶片 處理室內(nèi)的執(zhí)行工藝過(guò)程相兼容的其他材料做成。這種制造方法可通 過(guò)向模具中傾注熔融的材料或加工大塊材料來(lái)完成。下支撐板的形成
使支撐表面分布在下支撐板內(nèi)所限定的第一體積中。第一體積限定成 具有第一流體入口和第一流體出口 。下支撐板能夠承受將施加在下支 撐板每一面的體積之間的壓力差。
該方法還包括形成晶片支撐板的操作11Bl。在一個(gè)實(shí)施例中， 晶片支撐板用不銹鋼制成。在其他實(shí)施例中，晶片支撐板可以用與晶 片處理室內(nèi)的執(zhí)行工藝過(guò)程相兼容的其他材料做成。這種制造方法可 以通過(guò)向才莫具中傾注熔融的材料或是加工大塊材料來(lái)完成。晶片支撐 板形成為具有晶片支撐表面，其分布在晶片支撐板內(nèi)所限定的第二體 積中。晶片支撐表面設(shè)置成可"l妄收晶片。 一旦^皮接收，晶片為晶片支 撐板內(nèi)所限定的第二體積形成了上邊界。第二體積限定成具有第二流 體入口和第二流體出口。并且，在晶片支撐板的周邊和位于容納晶片 位置的外部，提供了流體入口及流體出口。晶片支撐板周邊的流體入 口及流體出口可以設(shè)置成在該第三體積內(nèi)產(chǎn)生流體流形式。在一些實(shí) 施例中，流體流形式可以是線性形式、圓錐形式或螺旋形式。在其他 實(shí)施例中，可以產(chǎn)生不同的流體形式來(lái)滿足晶片處理操作的需求。晶 片支撐板能夠承受將施加在晶片支撐板每一面的體積之間的壓力差。
該方法還包括將晶片支撐板固定在下支撐板上的操作11Cl。 一 旦固定之后，晶片支撐板便由分布在下支撐板內(nèi)第 一體積中的支撐表 面所支撐。并且，該晶片支撐板用作定義在下支撐板內(nèi)第一體積的上 邊界。
該方法接著是形成上支撐板的操作11Dl。在一個(gè)實(shí)施例中，上
支撐板用不銹鋼制成。在其他實(shí)施例中，上支撐板可以用與晶片處理室內(nèi)執(zhí)行工藝過(guò)程相兼容的其他材料來(lái)做成。這種制造方法可以通過(guò) 向模具中傾注熔融的材料或是加工大塊材料來(lái)完成。上支撐板形成以
包括第三體積，其設(shè)置為覆蓋在由晶片支撐板的晶片支撐表面所容納 的晶片上面。上支撐板可以承受將施加在該上支撐板每一面體積之間 的壓力差。
在一個(gè)實(shí)施例中，在上支撐板內(nèi)形成支撐表面。支撐表面分布在 第四體積中。第四體積可以具有流體入口及流體出口。在上支撐板內(nèi) 形成的支撐表面設(shè)置成可容納和支撐上平板。根據(jù)本實(shí)施例，該方法 包括用來(lái)形成上平板的可選操作11El。在一個(gè)實(shí)施例中，上平板用不 銹鋼制成。在其他實(shí)施例中，上平板可以用與晶片處理室內(nèi)的執(zhí)行工 藝過(guò)程兼容的其他材料來(lái)制成。這種制造方法可以通過(guò)向^t具中傾注 熔融的材料或是加工大塊材料來(lái)完成。上平板形成為可具有能夠從第 三體積引入或排出流體的流體入口及流體出口 。上平板的流體入口和 流體出口設(shè)置成在第三體積內(nèi)產(chǎn)生流體流形式。在一些實(shí)施例中，流 體形式可以是線性形式、圓錐形式、螺旋形式、中心供給和周邊排出 形式，或周邊供給而中心排出形式之一。在其他實(shí)施例中，可以形成 不同的流體形式來(lái)滿足晶片處理操作的需求。并且根據(jù)本實(shí)施例，該 方法包括將上平板固定在上支撐板的支撐表面上的操作11Fl。依此方 式，上平板用作第四體積的下邊界以及第三體積的上邊界。上平板能 夠承受第四體積與第三體積之間的壓力差。
該方法還包括將上支撐板固定在下支撐板的操作規(guī)程11Gl。將
上支撐板固定在下支撐板使得在上支撐板內(nèi)形成的第三體積與外部 環(huán)境隔離。第三體積與外部環(huán)境的隔離是通過(guò)設(shè)置在該支撐板與下支 撐板之間的密封件來(lái)完成的。
圖12是流程圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的執(zhí)行晶片清洗過(guò)
程的方法。該方法包括用于提供其中可執(zhí)行晶片清洗過(guò)程的處理室的
操作12A1。該處理室包括第一體積，其覆蓋在將進(jìn)行清洗的晶片上。 處理室還包括支撐晶片的平板。第二體積限定在晶片正下方的平板內(nèi)。支撐結(jié)構(gòu)包括位于平板正下方的第三體積。該方法還包括施壓在 第一體積上而使其具有高于第二體積的壓力的操作12B1。另外，在該 方法中，還提供了施壓在第二體積而使其具有高于第三體積的壓力的
操作12C1。第三體積纟皮加壓，而使其壓力介于第二體積與處理室外部
環(huán)境之間。該方法還包括向位于將清洗晶片上方的第 一體積提供流體
的操作12Dl。流體#1配制成可用來(lái)#^亍晶片清洗過(guò)程。在一個(gè)實(shí)施 例中，該流體為超臨界流體。
本發(fā)明的晶片處理室非常適合用于采用超臨界流體來(lái)進(jìn)行晶片 處理。如前所述，晶片處理室適合控制晶片處理體積內(nèi)的壓力。并且， 晶片處理室也可以控制晶片處理體積、處理室中間體積以及外部環(huán)境 之間的壓力差。如本發(fā)明所提供的相對(duì)于處理室中間體積壓力來(lái)調(diào)整 晶片處理體積壓力的能力，這對(duì)于設(shè)計(jì)尺寸最小的超臨界流體處理室 是非常有價(jià)值的。并且，在超臨界流體晶片處理中，在晶片處理體積 內(nèi)的壓力必須控制好以保持流體的超臨界狀態(tài)。
圖13是示意圖，顯示了常規(guī)材料相圖。材料的相態(tài)用固相、液 相及氣相來(lái)表示，其中特定相態(tài)的產(chǎn)生取決于壓力及溫度。氣相-液相 的邊界隨著壓力及溫度的同時(shí)增加而到達(dá)稱為臨界點(diǎn)的點(diǎn)。此臨界點(diǎn) 是由臨界壓力(Pc)以及臨界溫度(Tc)所描繪出來(lái)的。在壓力和溫度 超過(guò)Pc及Tc之后，該材料變成超臨界流體。
晶片清洗操作可以使用超臨界流體來(lái)執(zhí)行。超臨界流體同時(shí)具有 氣相及液相的特性。超臨界流體具有接近零的表面張力。因此，超臨 界流體可以進(jìn)入晶片表面的微小特征之中和微小特征之間。并且，超 臨界流體具有類似于氣體的擴(kuò)散特性。因此，超臨界流體可進(jìn)入晶片 材料、例如低K電介質(zhì)材料的多孔狀區(qū)域，而不會(huì)被俘獲。并且，超 臨界流體具有類似于液體的密度。因此，比起氣體而言，有更多數(shù)量
的超臨界流體可以在給定時(shí)間內(nèi)被輸送至晶片。
利用超臨界流體的晶片處理必須在高壓下執(zhí)行，以保持流體的超 臨界狀態(tài)。例如，超臨界流體過(guò)程可以在大約68至大約273atm的壓
25力下執(zhí)行。因此，晶片處理室則必須能夠承受相關(guān)的高壓。本發(fā)明的 晶片處理室有能力承受及控制隨同超臨界流體一起的高壓。
一般來(lái)說(shuō)，在超臨界流體過(guò)程中，晶片處理體積-皮施壓并且晶片 處理體積內(nèi)的溫度也受到控制。晶片處理體積的壓力及溫度均受到控 制以保持超臨界流體的狀態(tài)。在一個(gè)示范實(shí)施例中，晶片處理體積可 以先只用二氧化碳或二氧化碳與合適化學(xué)劑的混合物來(lái)預(yù)先加壓。二
氧化^碳的臨界壓力及溫度分別約為73atm及31。C。在此需注意，與本 發(fā)明晶片處理室一起使用的超臨界流體并不限于二氧化碳。其他合適 的超臨界流體也可以使用。并且，超臨界流體的化學(xué)成分可以包括例 如共溶劑、共螯合劑、表面活性劑或其任何組合等添加物。超臨界流 體所含的添加物非常適用于執(zhí)行例如溶解和去除光阻、分解和去除有 機(jī)殘留物以及螯合金屬等特定功能。
本發(fā)明的晶片處理室的優(yōu)點(diǎn)非常多。其中 一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是晶片處理室 是完全可配置的。通過(guò)互換上平板和下平板，該處理室便可在不需改 變處理室主體的情況下，轉(zhuǎn)變成若干不同的結(jié)構(gòu)。此優(yōu)點(diǎn)使得一種處 理室可用在多種潛在的晶片處理應(yīng)用上。并且，上平板及下平板的互 換性允許對(duì)特定的晶片處理應(yīng)用而言，可選擇合適的晶片處理體積壓 力和流動(dòng)形式。并且，在晶片清洗過(guò)程中，晶片上將要被除去的材料 有可能會(huì)滯留在處理室內(nèi)的空腔中。由于上平板及下平板是可移動(dòng) 的，因此該處理室以及上下平板均可以更容易^皮清洗干凈。
本發(fā)明的晶片處理室可以結(jié)合到晶片處理組的結(jié)構(gòu)中。在一個(gè)例 子中，晶片處理結(jié)構(gòu)可以結(jié)合有用以執(zhí)行晶片清洗操作、晶片刻蝕操 作、CMP操作以及晶片沖洗操作等不同的模塊。并且，在該晶片處理 組結(jié)構(gòu)中，可以使用晶片自動(dòng)操作機(jī)構(gòu)或?qū)к墮C(jī)構(gòu)來(lái)將該晶片在不同 模塊之間傳輸。
晶片固定裝置
圖14是剖面圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的晶片處理室(處理室)53。處理室53包括用來(lái)部分作為晶片支撐結(jié)構(gòu)的下平板403。 下平板403包括多個(gè)晶片支撐表面903,其分布用來(lái)對(duì)將》欠置在處理 室53內(nèi)的晶片703提供相當(dāng)均勻的支撐。多個(gè)晶片支撐表面903被 分開(kāi)，以形成下部體積1003。下部體積1003位于將》文置在下平板403 上晶片703的下方。因此，對(duì)于晶片703而言，下部體積1003也被 稱為下方體積1003。出口 1503設(shè)置成用來(lái)從下部體積1003排出流體。
處理室53還包括上平板303,其與下平板403的上部相接。上平 板303包括限定在晶片703上的上部體積803。上部體積803設(shè)置成 當(dāng)上平板303連接至下平板403時(shí)覆蓋在晶片703上。因此，對(duì)于晶 片703而言，上部體積803也^皮稱為上方體積803。
用于晶片處理操作的流體可以通過(guò)入口 1103而4是供給上部體積 803。在一個(gè)實(shí)施例中，入口 1103包括位于下平+反403內(nèi)的流體供應(yīng) 通道。在另一個(gè)實(shí)施例中，入口 1103的流體供應(yīng)通道可以位于上平 板303內(nèi)。在前面任何一個(gè)實(shí)施例中，流體供應(yīng)通道通過(guò)多個(gè)入口噴 嘴與上部體積803流體相通。
晶片處理操作用的流體可以通過(guò)出口 1403從上部體積803排出。 在一個(gè)實(shí)施例中，出口 1403包括位于下平板403內(nèi)的流體排出通道。 在另一個(gè)實(shí)施例中，出口 1403的流體排出通道可以位于上平板303 內(nèi)。在前面任一個(gè)實(shí)施例中，流體排出通道是通過(guò)多個(gè)出口噴嘴與上 部體積803流體相通。因此流體可以通過(guò)入口 1103供應(yīng)，流過(guò)上部 體積803而流至晶片的上表面，再通過(guò)出口 1403而排出。
密封件603位于上平板303與下平板403相接處周邊的上平板 303和下平板403之間。密封件603經(jīng)過(guò)上部體積803的周邊，并用 來(lái)將上部體積803與外部環(huán)境隔離。為使密封件603發(fā)揮作用，上平 板303及下平板4030被壓在一起。
上支撐板103在上平板303之上，而下支撐板203在下平板403 之下。在周邊位置使用了多個(gè)螺栓503來(lái)將上支撐板103及下支撐板 203固定在一起。將多個(gè)螺栓503旋緊，以便將上支撐板103拉向下支撐板203。當(dāng)上支撐板103拉向下支撐板203時(shí)，上平板303便被 強(qiáng)制朝向下平板403。上平板303朝向下平板403的力量會(huì)使密封件 603起作用。上支撐板103為上平板303提供底部支撐。同樣地，下 支撐板203也為下平板403提供底部支撐。一些晶片處理需要在極高 壓下進(jìn)行。因此，上支撐板103、下支撐板203以及螺栓503均提供 足夠的力量以承受上部體積803內(nèi)可能存在的壓力。除此之外， 一些 晶片處理必須在特定溫度下進(jìn)行。為了提供上部體積803、跨過(guò)晶片 703和下部體積1003內(nèi)的溫度控制，即熱控制裝置1603可以設(shè)置在 上支撐板103和下支撐板203內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施例中，熱控制裝置1603 可以包括熱交換器流體通道。在另一個(gè)實(shí)施例中，熱控制裝置1603 可以包括電加熱元件。在前述任何一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)上平板303與 下平板403的傳導(dǎo)而4是供了傳輸機(jī)制，其用于將熱控制裝置1603產(chǎn) 生的熱能傳輸至所需區(qū)域(也就是上部體積803、晶片703或下部體 積1003 )上。
圖15是局部》丈大圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的位于上平板 303和下平板403之間的界面。該局部放大圖顯示了經(jīng)過(guò)半個(gè)處理室 的上平板303和下平板403的垂直剖面圖。如同在圖14中所述，下 平板403用作具有多個(gè)晶片支撐表面903的晶片支撐結(jié)構(gòu)，在晶片處 理時(shí)，晶片703固定在晶片支撐表面903上。下部體積或下方體積1003 在晶片支撐表面903之間以及該晶片703的下方而形成。將流體從下 部體積1003排出的出口 1503顯示為設(shè)置在下平才反403大約中心的位 置處。在其他實(shí)施例中，出口 1503可以設(shè)置在下平板403內(nèi)的不同 位置處。將流體提供至上部體積803入口 1103也顯示為設(shè)置在下平 板403內(nèi)。
上部體積803在上平板303內(nèi)形成，以便在上平板303與下平板 403相接時(shí)覆蓋在該晶片703之上。密封件603顯示為位于上平板303 和下平板403的周邊附近，并且在上部體積803的外側(cè)。密封件603 將上部體積803與外部環(huán)境隔離。由于晶片703在晶片處理時(shí)并非完全密封在下平板403，因此上部體積803將通過(guò)位于晶片703周邊的 有限流體通道2103而與下部體積1003流體相通。有限流體通道2103 實(shí)質(zhì)上為晶片703和下平板403的周邊晶片支撐表面903之間的區(qū)域。
在操作時(shí)，上部體積803內(nèi)的壓力會(huì)保持在比下部體積1003內(nèi) 的壓力更高的程度下，因此在整個(gè)晶片703上從上至下就產(chǎn)生了壓力 差。該壓力差以足夠的力量將晶片703拉向平板403，將晶片703固 定在該晶片支撐表面903上。由于上部體積803內(nèi)的壓力高于下部體 積1003內(nèi)的壓力，因此有些流體就會(huì)/人上部體積803通過(guò)有限流體 通道2103而到達(dá)下部體積1003。有必要時(shí)，出口 1503可用來(lái)將流體 從下部體積1003排出。在一個(gè)實(shí)施例中，出口的直徑大約是0.25英 寸。然而，在其他實(shí)施例中，出口的直徑可以不同。如這里使用的， "大約，，表示在所指值的±10%范圍內(nèi)。
上部體積803、下部體積1003以及晶片支撐表面903的尺寸根據(jù) 待執(zhí)行的晶片處理的需求(也就是壓力、流體流量、流體成份等等) 而可以有不同的大小。在一個(gè)實(shí)施例中，上平板303和晶片703上表 面之間的分隔距離Dl為大約0.04英寸。然而在其他實(shí)施例中，Dl 的值可以是不同的。在一個(gè)實(shí)施例中，晶片703和下平板403之間的 下部體積1003的深度D2值可以介于大約0.005英寸至大約0.04英寸 之間。在特定實(shí)施例中，深度D2為大約0.02英寸。在一個(gè)實(shí)施例中， 晶片703與周邊晶片支撐表面卯3之間的重疊距離D3可以介于大約 0.1英寸至大約0.5英寸之間。在一個(gè)特定實(shí)施例中，重疊距離D3為 大約0.25英寸。在通過(guò)該有限流體通道2103在上部體積803和下部 體積1003之間形成壓降時(shí)，重疊距離D3是主要因素。在一個(gè)實(shí)施例 中，晶片定位公差D4 (也就是說(shuō)，下平板403中晶片703邊緣和晶 片袖珍視野計(jì)之間的標(biāo)稱距離)可介于大約0.025英寸至大約0.1英 寸的范圍內(nèi)。晶片定位公差D4可以通過(guò)機(jī)器人操作裝置的精度來(lái)規(guī) 定。
晶片支撐表面903設(shè)置成與通過(guò)晶片703施加的壓力差相稱的晶片703以一定的接觸百分比而形成接觸。較高的壓力差需要較高百分
比的晶片703與晶片支撐表面903相接觸。在一個(gè)實(shí)施例中，晶片支 撐表面903可以與晶片703表面的大約5%至大約80%相接觸。在另 一個(gè)實(shí)施例中，晶片支撐表面903可以與晶片703表面的大約15%至 大約25%相接觸。在又一個(gè)實(shí)施例中，晶片支撐表面903可以與晶片 703表面的大約20%相接觸。隨著壓力差的范圍從大約latm延伸至大 約1.5atm,晶片支撐表面903可與該晶片703表面最高至大約10%的 范圍相接觸。而當(dāng)壓力差的范圍從大約3atm延伸至大約4atm時(shí)，晶 片支撐表面903則可與該晶片703表面的大約50%至大約70%相接觸。 將晶片703與晶片支撐表面卯3 (即晶片背面接觸區(qū)域)相接觸 的百分比降到最低比較可取。然而，晶片背面接觸區(qū)域降到最低應(yīng)該 以向晶片上方體積和晶片下方體積間的特定壓力差提供足夠的支持 為原則。晶片背面相接區(qū)域降到最低是為了降低晶片703污染的可能 性。并且，該晶片背面接觸區(qū)域降到最低也可降低塵?？ㄔ诰?03 與晶片支撐表面903之間的可能性，這種卡住可能會(huì)造成無(wú)法固定晶 片703的后果。
圖16是平面圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中的下支撐板203。 如前所述，下支撐板203包括多個(gè)孔3203，螺栓503穿過(guò)這些孔將下 支撐板203固定在上支撐板103。下支撐板203還包括熱控制裝置 1603。在圖16的實(shí)施例中，熱控制裝置1603被描述為熱交換器流體
圖16中的熱控制裝置1603的顯示僅供示范目的。在其他實(shí)施例中， 熱控制裝置1603可以設(shè)置成不同，和/或包括例如電子加熱元件的可 選零件。為了示意說(shuō)明，晶片703 ^L置位置上方的區(qū)域用線3103來(lái) 描述。在下支撐板203內(nèi)提供通道口 3303，以便經(jīng)由出口 1503將流 體從下部體積1003排出。并且，下支撐板203內(nèi)提供了多個(gè)通道口 3003。 一些通道口 3003可以i殳置成可通往例如上部體積803或下部 體積1003等不同區(qū)域。多個(gè)通道口 3003可用來(lái)插入壓力監(jiān)控裝置、溫度監(jiān)控裝置、觀察裝置或是上述任何組合。
圖17是平面圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例中的下平板403。密封
件603 #^示為經(jīng)過(guò)下平板403的周邊。多個(gè)晶片支撐表面903顯示 為面向下平板403的中心。多個(gè)晶片支撐表面903以相當(dāng)均勻的方式 分布成與晶片703相4妄觸，因此通過(guò)上部體積803和下部體積1003 之間的壓力差而對(duì)穿過(guò)晶片的壓力提供相當(dāng)均勻的阻力。下部體積 1003占據(jù)了晶片703下方的晶片支撐表面903之間的空間。
在圖14中所示的多個(gè)入口噴嘴在圖17^^示為項(xiàng)目1103。并且， 圖14中顯示了的多個(gè)出口噴嘴在圖17中#^示為項(xiàng)目1403。用于執(zhí) 行晶片處理的流體通過(guò)入口噴嘴1103進(jìn)入上部體積803，并由出口噴 嘴1403排出。依此方法，流體由入口噴嘴1103流過(guò)晶片703上表面 至出口噴嘴1403。因此，流體通常在區(qū)域4103內(nèi)流動(dòng)。然而，小部 分流體可能會(huì)進(jìn)入?yún)^(qū)域4103和密封件603之間。在一個(gè)實(shí)施例中， 提供了多個(gè)泄放孔，以用于排出進(jìn)入?yún)^(qū)域4103和密封件之間的流體。
圖18是平面圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的上平板303。密封件 603被顯示為經(jīng)過(guò)上平板303的周邊。邊界5103描述成為上部體積 803的周邊。邊界5103基本上與區(qū)域4103重合，如圖17所示。在其 他實(shí)施例中，邊界5103及區(qū)域4103可以-波限定為不同形狀。
圖19是示意圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的與晶片固定裝置 相連的流體流系統(tǒng)。晶片處理室53被描述為具有體積A及體積B。 對(duì)于前面所述的晶片處理室53而言，體積A對(duì)應(yīng)于在晶片703上方 之的上部體積803，而體積B則對(duì)應(yīng)于在晶片703下方且在晶片支撐 表面903之間的下部體積1003。虛線箭頭6103顯示體積A與體積B 的有限流體相通。有限流體相通對(duì)應(yīng)于未密封在下平板403上的晶片 703，如圖15中所示。晶片處理室53也顯示有熱交換器，以便在體 積A及體積B內(nèi)提供熱控制。在其他實(shí)施例中，可以結(jié)合有不同的熱 控制裝置。
用于晶片處理的流體從流體源FS-A通過(guò)閥VI提供給體積A中。流體流經(jīng)體積A、質(zhì)量流量計(jì)MFM1、通過(guò)回壓調(diào)節(jié)器BPR1而至壓 力調(diào)節(jié)器。質(zhì)量流量計(jì)MFM1是用來(lái)監(jiān)控流經(jīng)體積A的流體流速。 回壓調(diào)節(jié)器BPR1則用來(lái)控制體積A內(nèi)的壓力。壓力監(jiān)控器P1也被 提供，以用于監(jiān)控體積A內(nèi)的壓力。壓力監(jiān)控器Pl不一定要直接置 于晶片上方。然而，壓力監(jiān)控器P1必須位于體積A內(nèi)。壓力調(diào)節(jié)器 具有排氣孔和排水孔。壓力調(diào)節(jié)器用來(lái)保持流體流系統(tǒng)內(nèi)的最小壓 力。
一些流體會(huì)通過(guò)有限流體相通從體積A進(jìn)入體積B，如箭頭6103 所示。體積B中的流體流經(jīng)體積B、質(zhì)量流量計(jì)MFM2、回壓調(diào)節(jié)器 BPR2而至壓力調(diào)節(jié)器。質(zhì)量流量計(jì)MFM2用來(lái)監(jiān)控流經(jīng)體積B的流 體流速。由MFM2測(cè)量到的異常高的流體流速可能與下平板403晶片 支撐表面903上晶片703的放置不當(dāng)有關(guān)。晶片703的放置不當(dāng)是一 種需要在進(jìn)行晶片處理操作之前被糾正的狀況。否則，晶片可能會(huì)抬 高而變成可動(dòng)狀態(tài)?；貕赫{(diào)節(jié)器BPR2用來(lái)控制體積B內(nèi)的壓力。壓 力監(jiān)控器P2也被提供用來(lái)監(jiān)控體積B內(nèi)的壓力。壓力監(jiān)控器P2不一 定要置于晶片的正下方。然而，壓力監(jiān)控器P2應(yīng)該沿著連接至體積B 的流體通道來(lái)^:置。
在一個(gè)實(shí)施例中，進(jìn)入體積B的唯一流體是經(jīng)過(guò)有限流體相通的 流體，如箭頭6103所示。在另一個(gè)實(shí)施例中，可能有額外的流體供 應(yīng)至體積B中。額外的流體是通過(guò)閥V2從流體源FS-B供應(yīng)至體積B 中。額外的流體源FS-B可用來(lái)主動(dòng)控制體積B內(nèi)的壓力。
在操作中，體積A及體積B內(nèi)的壓力分別由壓力監(jiān)控器P1及P2 來(lái)監(jiān)控。由壓力監(jiān)控器Pl及P2所指示的壓力差代表通過(guò)晶片由上至 下起作用的壓力差。特定的晶片處理操作需要特定的壓力，以用于將 晶片固定在下平板403的晶片支撐表面903上。由Pl及P2所決定的 壓力差可用來(lái)監(jiān)控固定晶片的壓力?；貕赫{(diào)節(jié)器BPR1及BPR2可分 別用來(lái)控制體積A及體積B內(nèi)的壓力，從而保持需要的壓力差。所需 的壓力差取決于一些晶片處理參數(shù)，例如經(jīng)過(guò)晶片的流體流速、晶片表面接觸晶片支撐表面903的百分比以及晶片厚度等等。舉例來(lái)說(shuō)，
在一個(gè)實(shí)施例中，壓力差可保持在大約latm至大約10atm的范圍之 內(nèi)。在另一示范實(shí)施例中，壓力差可保持在大約2atm下。
圖20是流程圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的、在晶片的上、 下方同時(shí)使用主動(dòng)和獨(dú)立的壓力控制來(lái)固定晶片的方法。該方法開(kāi)始 于將晶片放入處理室且將處理室密封的操作7103。在操作7033中， 流體被供至覆蓋在處理室內(nèi)晶片上方的體積中。該流體被配制成可以 進(jìn)行晶片處理操作。在操作7053中，壓力差形成于晶片上方的體積 和晶片下方的體積之間。壓力差用來(lái)將晶片往下拉向處理室內(nèi)的晶片 支撐結(jié)構(gòu)。該方法接著進(jìn)行在越過(guò)晶片上表面建立適當(dāng)流體流速的操 作7073。適當(dāng)?shù)牧黧w流速是根據(jù)將要執(zhí)行的晶片處理操作的需求所決 定的。在操作7093中，在晶片上方及其下方體積內(nèi)的壓力均受到監(jiān) 控。在操作7113中，壓力調(diào)節(jié)器用來(lái)主動(dòng)和獨(dú)立地控制晶片上方體 積內(nèi)和晶片下方體積內(nèi)的每一壓力。壓力調(diào)節(jié)器使得晶片上方體積與 晶片下方體積之間的目標(biāo)壓力差得以保持。目標(biāo)壓力差使得可以通過(guò) 特定的壓力量將晶片拉向晶片支撐結(jié)構(gòu)。該壓力使晶片得以固定，從 而在晶片處理操作中保持固定不動(dòng)。在操作7133中，執(zhí)行晶片處理。 在晶片處理完成之后，執(zhí)行操作7153,其用于^f吏晶片上方和晶片下方 體積內(nèi)的壓力降低至大氣壓力。該方法最后執(zhí)行打開(kāi)處理室并且取出 晶片的操作7173。
圖21是流程圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的，利用在晶片上 方進(jìn)行主動(dòng)壓力控制、而在晶片下方進(jìn)行可控泄壓的方式來(lái)固定晶片 的方法。該方法始于將晶片放入處理室且將處理室密封住的操作 8013。在操作8033中，流體被供應(yīng)至覆蓋在處理室內(nèi)晶片上方的體 積中。流體被配制成可完成晶片處理操作。在操作8053中，壓力差 形成于晶片上方體積和晶片下方體積之間。壓力差被用來(lái)將晶片往下 拉至處理室內(nèi)晶片支撐結(jié)構(gòu)。該方法接著進(jìn)行在橫跨晶片的上表面上 形成適當(dāng)流體流率的操作8073。適當(dāng)?shù)牧黧w流速是根據(jù)將要執(zhí)行的晶片處理操作的需要所決定的。在操作8093中，晶片上方和下方體積 內(nèi)的壓力均受到監(jiān)控。在操作8113中，壓力調(diào)節(jié)器用來(lái)主動(dòng)和獨(dú)立 地控制晶片上方體積內(nèi)的壓力。并且在操作8113中，晶片下方體積 是在監(jiān)控下進(jìn)行泄壓。壓力調(diào)節(jié)器結(jié)合可控泄壓的使用使得在晶片上 方體積和晶片下方之體積之間的目標(biāo)壓力差得以保持。目標(biāo)壓力差可
通過(guò)特定的壓力量將晶片拉向晶片支撐結(jié)構(gòu)。該壓力使晶片得到固 定，從而在晶片處理操作中保持固定不動(dòng)。在操作8133中，執(zhí)行晶 片處理。在晶片處理完成之后，執(zhí)行將晶片上方和晶片下方體積內(nèi)的 壓力降低至大氣壓力的操作8153。該方法最后執(zhí)行打開(kāi)處理室并取出 晶片的操作8173。
本發(fā)明的晶片固定裝置非常適用于使用超臨界流體來(lái)進(jìn)行的晶 片處理。如前所述，晶片固定裝置可以通過(guò)控制該晶片上表面和下表 面來(lái)發(fā)揮效用。壓力差用來(lái)把晶片拉向與晶片下表面接觸的晶片支撐 結(jié)構(gòu)，從而固定晶片并使其保持在不動(dòng)狀態(tài)。在超臨界流體晶片處理 中，晶片附近內(nèi)的壓力也必須得以控制，以保持流體的超臨界狀態(tài)。
高壓處理室的結(jié)構(gòu)
圖22是示意圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的、處于開(kāi)啟狀態(tài)的 晶片處理室(處理室)2002。該處理室2002包括上I殳203A2以及下 段205A2。上段203A2被固定成不動(dòng)狀態(tài)。不動(dòng)狀態(tài)是指上段203A2 相對(duì)于包括下段205A2的周邊元件而言保持靜止。下段205A2設(shè)置成 相對(duì)上段203A2而可以上下移動(dòng)。下段205A2的移動(dòng)可以通過(guò)多個(gè)機(jī) 構(gòu)來(lái)控制。舉例來(lái)說(shuō)，在一個(gè)實(shí)施例中，下段205A2的移動(dòng)是由螺桿 傳動(dòng)來(lái)控制的。在另一個(gè)實(shí)施例中，下段205A2的移動(dòng)由液壓驅(qū)動(dòng)來(lái) 控制。在圖22中，下段205A2如箭頭2102所示地向下移動(dòng)。處理室 2002 i殳置成與閥2012相"^妄。在一個(gè)實(shí)施例中，閥2010為狹^l閥或閘 閥。然而，其他實(shí)施例中，可以使用不同類型的閥2012。當(dāng)該閥2012 開(kāi)啟時(shí)，晶片2152便可放入處理室2002中或從處理室2002取出。在一個(gè)實(shí)施例中，晶片2152可放置在處理室2002中的提升桿上。提 升桿在需要時(shí)可以用來(lái)將晶片垂直地放置在處理室2002中。閥2012 也用來(lái)將活塞2012每一面之間的體積彼此隔離。處理室2002還包括 將處理室2002內(nèi)體積彼此隔離的密封件2072。密封件2072設(shè)置成用 來(lái)將處理室內(nèi)待處理的晶片2152的周邊包圍起來(lái)。密封件2092也被 提供用來(lái)使處理室內(nèi)的體積與外部環(huán)境隔離。在一個(gè)實(shí)施例中，外部 體積包含在晶片傳送模塊中。在另一個(gè)實(shí)施例中，外部環(huán)境包含在清 洗室中。
圖23是示意圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的處于關(guān)閉狀態(tài)中的 處理室2002。處理室2002包括上段203A2、下羊爻205A2、閥2012、 密封件2072以及如圖22所說(shuō)明的密封件2092。然而，下段205A2 被顯示為向上移動(dòng)，如箭頭2172所示。當(dāng)下段205A2向上移動(dòng)時(shí)， 密封件2072與上段203A2接觸。密封件2072可以是C型密封件、O 型圈、平墊片或類似的密封結(jié)構(gòu)。并且密封件2072可以由多個(gè)密封 件形成。在下段205A2施加足夠的向上壓力4吏密封件2072起作用。 一旦起作用，密封件2072便可以將晶片處理體積211A2與外部體積 213A2隔離。所有的晶片處理均在晶片處理體積211A2中進(jìn)行。流體 入口及流體出口可以被設(shè)置在上段203A2和/或下段205A2內(nèi)，以便 向晶片處理體積213A2和外部體積213A2的每一個(gè)中引入流體以及從 其中排出流體。密封件2092用來(lái)將晶片處理體積211A2與外部環(huán)境 隔離。密封件2092可以是O型圏或類似的密封結(jié)構(gòu)。并且，該密封 件2092可以由多個(gè)密封件形成。在一個(gè)實(shí)施例中，閥2012將外部體 積231A2于晶片傳送;f莫塊隔離。在其他實(shí)施例中，閥2012能夠?qū)⑼?部體積231A2與處理室2002外的其他環(huán)境隔離，例如清洗室。
圖24是示意圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的處于開(kāi)啟狀態(tài)中的 晶片處理室(處理室)3002。處理室3002包括上段203B2和下段205B2。 下段205B2 ^^皮固定為不動(dòng)狀態(tài)。不動(dòng)狀態(tài)是指下4爻205B2相對(duì)于包括 上段203B2的周邊元件而言是靜止的。上段203B2設(shè)置成相對(duì)下段
35205B2而言是可以上下移動(dòng)的。上段203B2的移動(dòng)可以通過(guò)多個(gè)機(jī)構(gòu) 來(lái)控制。舉例來(lái)說(shuō)，在一個(gè)實(shí)施例中，下段205A2的移動(dòng)是由螺桿傳 動(dòng)來(lái)控制的。在另一個(gè)實(shí)施例中，上段203B2的移動(dòng)是通過(guò)液壓驅(qū)動(dòng) 來(lái)控制的。在圖24中，上段203B2如箭頭3012所示地向上移動(dòng)。如 處理室2002，處理室3002也設(shè)置成與閥2012相接，而通過(guò)閥2012 可以傳送晶片2152。在一個(gè)實(shí)施例中，晶片2152可;^文置在處理室3002 中的提升桿上。提升桿在需要時(shí)可以用來(lái)將晶片垂直地固定在處理室 3002中。處理室3002還包括將處理室3002中的體積4皮此隔離開(kāi)的密 封件2072。如前所述，密封件2072設(shè)置成將處理室3002內(nèi)待處理的 晶片2152周邊包圍起來(lái)。提供了密封件2092，以用于使位于處理室 內(nèi)的體積與外部環(huán)境隔離。
圖25是示意圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的處于關(guān)閉狀態(tài)的處 理室3002。處理室3002包括上段203B2、下l爻205B2、閥2012、密 封件2072以及如圖24所示的密封件2092。然而，上I殳203B2凈皮顯示 為向下移動(dòng)，如同箭頭3032所示。當(dāng)上段203B2向下移動(dòng)時(shí)，密封 件2072與上段203B2接觸。在上段203B2上施加足夠的向下壓力， 使得密封件2072起作用。 一旦起作用，密封件2072便可用來(lái)將晶片 處理體積211B2與外部體積213B2隔離。所有的晶片處理均在晶片處 理體積211B2中進(jìn)行。流體入口及流體出口可以設(shè)置在上段203B2和 /或下段205B2內(nèi)，以便向晶片處理體積211B2和外部體積213B2的 每一個(gè)體積中引入排出流體以及從其中排出流體。密封件2092用來(lái) 將外部體積213B2與外部環(huán)境隔離。密封件2092可以是0型圈或其 他類似的密封結(jié)構(gòu)。并且，閥2012用以隔離外部體積213B2。在一個(gè) 實(shí)施例中，閥2012將外部體積231B2與晶片傳送^t塊隔離開(kāi)。在其 他實(shí)施例中，閥2012可以將外部體積213B2與處理室3002外的其他 環(huán)境如清洗室隔離開(kāi)。
晶片處理體積211A2和211B2分別比外部體積213A2及213B2 更小。晶片處理體積211A2及211B2被定義成具有最小的尺寸，以便使限制晶片處理體積211A2和211B2中壓力的必要壓力最小。在壓力 較高時(shí)，需要4交大的壓力來(lái)分別保持在晶片處理體積211A2及211B2 與外部體積213A2及213B2之間的密封件2072。具有分開(kāi)的晶片處 理體積211A2和211B2的 一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，他們可以設(shè)置成最小的尺寸來(lái) 承受較高壓力。晶片處理體積211A2及211B2以及密封件2072可以 設(shè)置成容納/人大約68atm (大約1000psig )到大約273atm (大約 4000psig)范圍內(nèi)的高壓。此處所謂的"大約，，表示所指值的±10%。
處理室外部體積213A2及213B2分別作為晶片處理體積211A2 及211B2與處理室外部環(huán)境之間的緩沖區(qū)。作為緩沖區(qū)，外部體積 213A2及213B2可用來(lái)將晶片處理體積211A2及211B2內(nèi)的高壓分 別轉(zhuǎn)換成處理室外部環(huán)境的較低壓力。依此方法，晶片處理體積211A2 及211B2與處理室外部環(huán)境之間的壓力差便可受到控制。在一個(gè)實(shí)施 例中，閥2012用來(lái)將外部體積213A及213B2與處理室外環(huán)境隔離， 外部體積213A2及213B2可以容納從大約6E-5atm (大約50 mTorr ) 至大約1.02atm (15psig)范圍內(nèi)的壓力。
結(jié)合有與處理室內(nèi)外部體積分離的內(nèi)部晶片處理體積，這可以^f吏
處理室同時(shí)適用于大氣及真空晶片傳送模塊。外部處理室體積可保持 在標(biāo)稱壓力、包括低于大氣壓的壓力下，以防止處理室外部環(huán)境(也 就是說(shuō)，該晶片傳送模塊內(nèi))與晶片處理體積之間的材料的自由傳輸， 或反之亦然。當(dāng)在真空狀態(tài)下使用與晶片傳送才莫塊連接的處理室時(shí)， 處理室外部體積便可保持在低于大氣壓的壓力下，以便降低晶片處理 體積和晶片傳送;f莫塊之間的壓力差。將處理室外部體積保持在低于大 氣壓的壓力下亦可降低材料直接從晶片處理體積流至晶片傳送模塊 的可能性。當(dāng)在大氣壓下使用與晶片傳送才莫塊連接的處理室時(shí)，處理 室外部體積便可保持在高于大氣壓的壓力下，以保護(hù)晶片處理體積不 受晶片傳送沖莫塊的大氣狀態(tài)中所含的可能污染。
圖26是流程圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的制造晶片處理室的 方法。該方法包括提供處理室上段的操作4012。該方法還包括提供處理室下段的操作4032。在操作4052中，處理室上段與處理室下段設(shè) 置成可以相對(duì)移動(dòng)。該方法還包括在處理室上段和處理室下段之間提 供第一密封件的操作4072。第一密封件用來(lái)將處理室外部體積與外部 環(huán)境隔離。除此之外，該方法也執(zhí)行在處理室上,殳和處理室下段之間 提供第二密封件的操作4092。第二密封件用來(lái)封閉住晶片處理體積的 周邊。并且第二密封件用來(lái)將晶片處理體積與處理室外部體積隔離。 在一個(gè)實(shí)施例中，處理室上段、處理室下段以及第二密封件設(shè)置成可 以承受晶片處理室內(nèi)介于大約68atm (大約1000psig)至大約273atm (大約4000psig)的壓力。
第二密封件通過(guò)同時(shí)與處理室上段和處理室下段接觸來(lái)使用。在
一個(gè)實(shí)施例中，處理室上段被固定在一個(gè)固定位置，而處理室下段則 連接至移動(dòng)機(jī)構(gòu)上。在本實(shí)施例中，第二密封件與處理室上段及處理 室下段的接觸是通過(guò)操作移動(dòng)機(jī)構(gòu)、以使處理室下段向處理室上段移 動(dòng)并且與其接觸而產(chǎn)生的。在另一個(gè)實(shí)施例中，處理室下段被固定在 一個(gè)固定位置，而處理室上段則連接至移動(dòng)機(jī)構(gòu)上。在本實(shí)施例中， 第二密封件與處理室上段及處理室下段的接觸是通過(guò)操作移動(dòng)機(jī)構(gòu)、 以使處理室上段向處理室下段移動(dòng)并且與其接觸而產(chǎn)生的。
本發(fā)明中的晶片處理室非常適用于使用超臨界流體來(lái)進(jìn)行的晶 片處理。如前所述，晶片處理室適合于在晶片處理體積內(nèi)提供高壓。 并且，晶片處理室能夠控制晶片處理體積、處理室外部體積和處理室 外部環(huán)境之間存在的壓力差。本發(fā)明所提供的相對(duì)于處理室外部體積 壓力來(lái)調(diào)節(jié)晶片處理體積壓力的能力，對(duì)于設(shè)計(jì)與利用常規(guī)狹縫閥或 閘閥的常規(guī)晶片傳送^^莫塊相接的超臨界流體處理室而言是非常有價(jià) 值的。并且，如本發(fā)明所具備的保持晶片處理體積內(nèi)的高壓的能力對(duì) 于超臨界流體保持在用于晶片處理的超臨界狀態(tài)下而言是非常重要 的。
雖然已根據(jù)多個(gè)實(shí)施例來(lái)描述了本發(fā)明，^f旦對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員 而言，在閱讀了上述說(shuō)明書及圖示之后，也可以理解到本發(fā)明所衍生的各種變化、添加、排列組合及其等效變化。因此，本發(fā)明的變化、 添加、排列組合以及其等效變化均屬于本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種執(zhí)行晶片清洗過(guò)程的方法，包括提供處理室，所述處理室包括第一體積，其設(shè)置成用來(lái)覆蓋在晶片上方；平板，其設(shè)置成用來(lái)支撐晶片，所述平板還設(shè)置成用于當(dāng)所述晶片被支撐在所述平板上時(shí)限定在所述晶片正下方的第二體積，所述平板包含流體入口和流體出口，所述流體入口和流體出口被限定在所述平板的周邊，并且位于限定成用于支撐所述晶片的部分的外側(cè)，所述流體入口和流體出口定向成用于使流體以設(shè)定的形式流過(guò)所述第一體積；支撐結(jié)構(gòu)，其設(shè)置成用來(lái)支撐所述平板，所述支撐結(jié)構(gòu)還設(shè)置成用來(lái)限定所述平板正下方的第三體積；將晶片放置在所述平板的限定成用于支撐所述晶片的所述部分上；對(duì)所述第一體積、第二體積以及第三體積加壓，所述加壓使所述第一體積具有比所述第二體積更高的壓力，招兵買馬述加壓進(jìn)一步使所述第二體積具有比所述第三體積更高的壓力；以及通過(guò)所述流體入口向所述第一體積提供流體，通過(guò)所述流體出口將所述流體從所述第一體積排出，使所述流體以所述設(shè)定的形式流過(guò)所述第一體積，所述流體配制成可執(zhí)行晶片清洗過(guò)程。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的執(zhí)行晶片清洗過(guò)程的方法，其中，所 述流體是超臨界流體。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的執(zhí)行晶片清洗過(guò)程的方法，其中，所 述處理室^是供作為晶片處理成組結(jié)構(gòu)(cluster architecture )的一部分。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的執(zhí)行晶片清洗過(guò)程的方法，其中還包括使所述流體可以^v所述第一體積移動(dòng)至所述第二體積，并從所述第二體積移動(dòng)至所述第三體積。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的執(zhí)行晶片清洗過(guò)程的方法，其中，所 述第 一體積相對(duì)所述第二體積的較高的壓力起將所述晶片保持在所述平板上的作用。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的執(zhí)行晶片;青洗過(guò)程的方法，其中，還包括將所述第二體積和所述第三體積之間的壓力差控制在從約latm 至約4atm的范圍內(nèi)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的執(zhí)行晶片清洗過(guò)程的方法，其中，流 過(guò)所述第一體積的所述流的設(shè)定形式為線性流形式、圓錐流形式、螺 旋流形式中的一種。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的執(zhí)行晶片清洗過(guò)程的方法，其中，所 述平板包含多個(gè)在其上支撐所述晶片的支撐表面，其中，所述第二體 積存在于所述平板的多個(gè)所述支撐表面之間，并且當(dāng)所述晶片— 皮支撐 在所述平板上時(shí)位于所述晶片下方。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的執(zhí)行晶片清洗過(guò)程的方法，其中，多 個(gè)所述支撐表面以基本均勻的方式橫過(guò)限定用于支撐所述晶片的所 述平板的所述部分分布。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的執(zhí)行晶片清洗過(guò)程的方法，其中，所 述處理室包含在其中具有腔的上部結(jié)構(gòu)，所述方法還包括將上部結(jié)構(gòu) 固定在所述支撐結(jié)構(gòu)上的操作，使得所述上部結(jié)構(gòu)與所述支撐結(jié)構(gòu)在 所述平板的周邊外側(cè)相接，并Y吏得所述上部結(jié)構(gòu)內(nèi)的控限定所述第一 體積。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的執(zhí)行晶片清洗過(guò)程的方法，其中， 將所述上部結(jié)構(gòu)固定至所述支撐結(jié)構(gòu)，以在所述上部結(jié)構(gòu)和所述支撐 結(jié)構(gòu)之間的界面處形成密封件，其中所述密封件起將所述第 一體積與 所述處理室的外部環(huán)境隔絕的作用。
12. —種清洗晶片的方法，包括將晶片放置在支撐平板上，所述支撐平板包含限定在所述支撐平 板周邊的多個(gè)流體入口和多個(gè)流體出口 ，所述支撐平板的所述周邊限 定其上放置有所述晶片的所述支撐平板的外側(cè)區(qū)域；及將清洗流體以設(shè)定的流體流形式，從所述多個(gè)流體入口流過(guò)所述 晶片至所述多個(gè)流體出口 ，其中所述設(shè)定的流體流形式是通過(guò)將所述 多個(gè)流體入口和所述多個(gè)流體出口進(jìn)行配置和定向來(lái)限定的。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的執(zhí)行晶片清洗過(guò)程的方法，其中還包括將一體積以密封方式包圍在所述晶片和所述支撐平板上面；及 控制所述體積內(nèi)的壓力。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的執(zhí)行晶片清洗過(guò)程的方法，其中所 述清潔流體是超臨界流體，其中，控制所述體積內(nèi)的所述壓力以保持 所述清潔流體處于超臨界狀態(tài)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的執(zhí)行晶片清洗過(guò)程的方法，其中， 所述設(shè)定的流體流的形式是線性流形式、圓錐流形式、螺旋流形式中 的一種。
全文摘要
一種用于晶片處理的處理室及其相關(guān)方法。該方法包括提供處理室，其包括第一體積，覆蓋在晶片上方；平板，支撐晶片，限定晶片正下方的第二體積，平板包含流體入口和出口，它們限定在平板的周邊，并位于限定成支撐晶片的部分的外側(cè)，它們定向成使流體以設(shè)定的形式流過(guò)第一體積；支撐結(jié)構(gòu)，支撐平板，還限定平板正下方的第三體積。將晶片放置在平板的限定成支撐晶片的部分上。對(duì)第一、第二及第三體積加壓，使第一體積具有比第二體積更高的壓力，進(jìn)一步使第二體積具有比第三體積更高的壓力。通過(guò)流體入口向第一體積提供流體，通過(guò)流體出口將流體從第一體積排出，使流體以設(shè)定的形式流過(guò)第一體積，流體配制成可執(zhí)行晶片清洗過(guò)程。本發(fā)明還提供清洗晶片的方法。
文檔編號(hào)H01L21/687GK101447402SQ20081017579
公開(kāi)日2009年6月3日 申請(qǐng)日期2004年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月31日
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