用于處理晶片狀物品的表面的裝置制造方法
【專利摘要】用于處理晶片狀物品的裝置包括處理室和位于所述處理室內(nèi)的旋轉(zhuǎn)卡盤。所述旋轉(zhuǎn)卡盤適于在沒有物理接觸的情況下通過磁軸承驅(qū)動。所述旋轉(zhuǎn)卡盤包括適于將晶片狀物品保持在懸垂于所述旋轉(zhuǎn)卡盤下方的位置的一系列抓銷。所述旋轉(zhuǎn)卡盤還包括與所述旋轉(zhuǎn)卡盤一起旋轉(zhuǎn)的板。所述板位于由晶片狀物品占據(jù)的區(qū)域的上方，并且在所述旋轉(zhuǎn)卡盤的使用過程中保護所述處理室的上表面不受由晶片狀物品甩掉的液體的影響。
【專利說明】用于處理晶片狀物品的表面的裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體上涉及一種用于處理諸如半導(dǎo)體晶片之類的晶片狀物品的表面的裝置，其中可以從封閉的處理室中回收一種或多種處理流體。
【背景技術(shù)】
[0002]半導(dǎo)體晶片經(jīng)受各種表面處理工藝，例如蝕刻、清洗、拋光和材料的沉積。為了適應(yīng)這樣的工藝，如例如在美國專利N0.4，903, 717和N0.5，513，668中所述，可以通過與可旋轉(zhuǎn)載體相關(guān)聯(lián)的卡盤相對于一個或更多個處理流體噴嘴支撐單個晶片。
[0003]替代地，如例如在國際公開N0.W02007/101764和美國專利N0.6，485，531中所述，適于支撐晶片的環(huán)轉(zhuǎn)子形式的卡盤可以位于封閉的處理室內(nèi)，并在沒有物理接觸的情況下通過主動磁軸承驅(qū)動。由于離心力的作用從旋轉(zhuǎn)晶片的邊緣被向外驅(qū)動的處理流體被輸送到用于處理的共漏極。
[0004]適于在沒有物理接觸的情況下通過磁軸承驅(qū)動的傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)卡盤暴露晶片的兩側(cè)于處理室的環(huán)境中，本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這會產(chǎn)生各種缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明在一個方面涉及用于處理晶片狀物品的裝置，其包括處理室和位于該處理室中的旋轉(zhuǎn)卡盤。旋轉(zhuǎn)卡盤適于在沒有物理接觸的情況下通過磁軸承驅(qū)動。旋轉(zhuǎn)卡盤包括一系列抓銷，這些抓銷適于將晶片狀物品保持在懸垂于旋轉(zhuǎn)卡盤下方的位置。該旋轉(zhuǎn)卡盤還包括與旋轉(zhuǎn)卡盤一起旋轉(zhuǎn)的板。當(dāng)該旋轉(zhuǎn)卡盤在使用中時，該板位于由晶片狀物品占據(jù)的區(qū)域的上方，并且在該旋轉(zhuǎn)卡盤的使用過程中該板保護處理室的上表面不受由晶片狀物品甩掉的液體的影響。
[0006]在根據(jù)本發(fā)明的裝置的優(yōu)選的實施方式中，所述板被定位成平行于將在旋轉(zhuǎn)卡盤的使用過程中呈現(xiàn)晶片狀物品的主表面的平面，從而以限定所述板和所述平面之間的預(yù)定寬度的間隙。
[0007]在根據(jù)本發(fā)明的裝置的優(yōu)選的實施方式中，所述預(yù)定寬度是從約0.1至5_，并且優(yōu)選地為從約0.5至2mm。
[0008]在根據(jù)本發(fā)明的裝置的優(yōu)選的實施方式中，所述板被定位平行于所述處理室的上覆蓋，從而以限定所述板和所述蓋之間的預(yù)定寬度的間隙。
[0009]在根據(jù)本發(fā)明的裝置的優(yōu)選的實施方式中，所述預(yù)定寬度是從約0.1至10mm，優(yōu)選地從約0.5至5mm,并且更優(yōu)選地從約I至3mm。
[0010]在根據(jù)本發(fā)明的裝置的優(yōu)選的實施方式中，該處理室包括上覆所述板的蓋以及安裝于所述蓋上的噴嘴組件，所述噴嘴組件具有穿過所述蓋和所述板的中央?yún)^(qū)域的排出端，從而在所述裝置的使用過程中可以經(jīng)由所述噴嘴組件供應(yīng)處理流體到晶片狀物品的面向上的表面。
[0011]在根據(jù)本發(fā)明的裝置的優(yōu)選的實施方式中，該裝置還包括位于所述處理室的外側(cè)并上覆所述板的至少一個紅外(IR)燈。
[0012]在根據(jù)本發(fā)明的裝置的優(yōu)選的實施方式中，所述至少一個IR燈被定位成與所述處理室的蓋相鄰，并且其中所述蓋與所述板的至少一部分是由對通過所述至少一個IR燈發(fā)射的IR輻射透明的材料形成。
[0013]在根據(jù)本發(fā)明的裝置的優(yōu)選的實施方式中，該處理室包括設(shè)置在所述處理室內(nèi)的內(nèi)蓋，該內(nèi)蓋在第一位置與第二位置之間是可移動的，其中在所述第一位置處所述旋轉(zhuǎn)卡盤與所述封閉的處理室的外壁連通，在所述第二位置處所述內(nèi)蓋鄰近旋轉(zhuǎn)卡盤靠著所述封閉的處理室的內(nèi)表面密封以限定氣密的內(nèi)處理室。
[0014]在根據(jù)本發(fā)明的裝置的優(yōu)選的實施方式中，其中當(dāng)位于第二位置時，內(nèi)蓋形成所述內(nèi)處理室的下部。
[0015]在根據(jù)本發(fā)明的裝置的優(yōu)選的實施方式中，所述磁軸承包括位于所述封閉的處理室的外側(cè)的定子。
[0016]本發(fā)明在一個方面涉及用于處理晶片狀物品的方法，其包括定位晶片狀物品于處理室內(nèi)的旋轉(zhuǎn)卡盤上使得所述晶片狀物品由旋轉(zhuǎn)卡盤保持在懸垂在所述旋轉(zhuǎn)卡盤下方的位置，和在所述晶片狀物品的上側(cè)與由所述旋轉(zhuǎn)卡盤支持的板之間的間隙中形成液體膜，所述板上覆所述晶片狀物品并且平行于所述晶片狀物品延伸，從而以限定預(yù)定寬度的間隙。
[0017]在根據(jù)本發(fā)明的方法的優(yōu)選的實施方式中，所述預(yù)定寬度是從約0.1至5mm，并且優(yōu)選地從約0.5至2mm。
[0018]在根據(jù)本發(fā)明的方法的優(yōu)選的實施方式中，所述旋轉(zhuǎn)卡盤適于在沒有物理接觸的情況下通過磁軸承驅(qū)動。
[0019]在根據(jù)本發(fā)明的方法的優(yōu)選的實施方式中，所述方法還包括使用位于所述處理室的外側(cè)的至少一個紅外(IR)燈加熱所述晶片狀物品，其中所述處理室和所述板上覆所述晶片狀物品的部分對通過所述至少一個IR燈發(fā)射的IR輻射是透明的。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]閱讀以下參照附圖給出的本發(fā)明的優(yōu)選的實施方式的詳細(xì)描述之后，本發(fā)明的其它目的、特征和優(yōu)點將變得更加顯而易見，其中:
[0021]圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式的具有示出在其第一位置處的內(nèi)蓋的處理室的說明性側(cè)剖視圖；
[0022]圖2是根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式的具有示出在其第二位置處的內(nèi)蓋的處理室的說明性側(cè)剖視圖；
[0023]圖3是第一實施方式的具有在合適位置的晶片的蓋和卡盤的說明性橫截面透視圖；以及
[0024]圖4是圖1中細(xì)節(jié)IV的放大圖。
【具體實施方式】
[0025]現(xiàn)在參考圖1，根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式的用于處理晶片狀物品的表面的裝置包括外處理室1，該外處理室I優(yōu)選由涂覆有PFA(全氟烷氧基)樹脂的鋁制成。在本實施方式中，室具有主圓筒壁10、下部12和上部15。從上部15處延伸出窄圓柱形壁34，該窄圓筒壁34是由蓋36封閉。
[0026]旋轉(zhuǎn)卡盤30被設(shè)置在室I的上部，并被該圓筒壁34包圍。在所述裝置的使用過程中，旋轉(zhuǎn)卡盤30可旋轉(zhuǎn)地支撐晶片W。旋轉(zhuǎn)卡盤30裝有包括環(huán)形齒輪38的環(huán)形驅(qū)動器，其嚙合并驅(qū)動多個偏心地可移動的夾持構(gòu)件40，夾持構(gòu)件40用于選擇性地接觸和釋放晶片W的周緣。
[0027]在本實施方式中，旋轉(zhuǎn)卡盤30是鄰近圓筒壁34的內(nèi)表面設(shè)置的環(huán)轉(zhuǎn)子。定子32與環(huán)轉(zhuǎn)子相對地鄰近圓筒壁34的外表面設(shè)置。轉(zhuǎn)子30和定子32用作發(fā)動機，由此該環(huán)轉(zhuǎn)子30 (并且因此支撐的晶片W)可以通過主動磁軸承旋轉(zhuǎn)。例如，定子32可以包括多個電磁線圈或繞組，可以主動地控制該多個電磁線圈或繞組以通過設(shè)置在轉(zhuǎn)子上的相應(yīng)的永久磁鐵可旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動旋轉(zhuǎn)卡盤30。旋轉(zhuǎn)卡盤30的軸向軸承和徑向軸承也可以通過定子的主動控制或通過永久磁鐵來完成。因此，可以使旋轉(zhuǎn)卡盤30懸浮并將其可旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動而無機械接觸。替代地，轉(zhuǎn)子可以由被動軸承保持，其中所述轉(zhuǎn)子的磁體是由相應(yīng)的高溫超導(dǎo)磁體(HTS磁體)保持，該HTS磁體沿周向設(shè)置在所述室外側(cè)的外轉(zhuǎn)子上。用這種替代實施方式，環(huán)轉(zhuǎn)子的每個磁體被固定到外轉(zhuǎn)子的其相應(yīng)的HTS磁體。因此，內(nèi)轉(zhuǎn)子與外轉(zhuǎn)子做相同的運動而沒有被物理地連接。
[0028]蓋36具有安裝在其外部的噴嘴組件42，該噴嘴組件42提供了介質(zhì)入口 44，該介質(zhì)入口 44穿過所述蓋36并且通向所述室內(nèi)晶片W的上方。應(yīng)當(dāng)注意的是，在本實施方式中，由夾持構(gòu)件40支撐的晶片W從旋轉(zhuǎn)卡盤30向下懸掛，使得通過入口 44供給的流體將沖擊晶片W的面向上方的表面。
[0029]旋轉(zhuǎn)卡盤30還包括當(dāng)該卡盤30在使用中時被定位在晶片W上方的板52。板52優(yōu)選地覆蓋晶片W的整個上表面，但板52有開口以允許噴嘴組件42的排出端通過的地方除外。
[0030]在本實施方式中，蓋36還包括穿過蓋36和板52的中間厚度(interveningthickness)的一組紅外加熱元件62,該紅外加熱元件62使得晶片W能被迅速加熱，因此在這個實施方式中，蓋36和板52這兩者都是由諸如石英玻璃之類的對由該加熱元件62發(fā)射的IR輻射基本上是透明的材料制成。
[0031]如果晶片30是半導(dǎo)體晶片，例如直徑為300mm或450mm，晶片W的朝上的一面可以是器件側(cè)或晶片W的正面，這是由該晶片如何在旋轉(zhuǎn)卡盤30上定位決定的，而這又是通過在室I內(nèi)所執(zhí)行的特定過程所決定的。
[0032]圖1的裝置還包括內(nèi)蓋2，該內(nèi)蓋2相對于處理室I是可移動的。圖1所示的內(nèi)蓋2在其第一或開放的位置，在此處所述旋轉(zhuǎn)卡盤30與室I的外圓筒壁10連通。在本實施方式中，蓋2 —般是杯形的，其包括由直立的圓筒壁21包圍的基座20。蓋2還包括支撐基座20并且穿過室的下壁14的中空軸22。
[0033]中空軸22由形成在主室I中的凸臺12圍繞，并且這些元件經(jīng)由動態(tài)密封件連接，該動態(tài)密封件允許所述中空軸22相對于所述凸臺12位移，同時保持室I的氣密密封。
[0034]在圓筒壁21的頂部有被安裝的環(huán)形折流構(gòu)件24，該環(huán)形折流構(gòu)件24在其面向上的表面上帶有墊圈26。蓋2優(yōu)選地包括穿過基座20的流體介質(zhì)入口 28，從而使處理流體和沖洗液體可以被引入到所述室中晶片W的面向下方的表面上。[0035]蓋2還包括處理液排放口 23，該處理液排放口 23通向排放管25。鑒于管25剛性地安裝到蓋2的基座20，管25經(jīng)由動態(tài)密封件17穿過室I的底壁14，使得管可相對于底壁14軸向滑動，同時保持氣密密封。
[0036]排氣口 16穿過室I的壁10，而獨立的排氣口(未示出)穿過蓋36。每個排氣口被連接到合適的排氣導(dǎo)管(未示出)，優(yōu)選地經(jīng)由各自的閥和排氣裝置獨立地控制排氣導(dǎo)管。
[0037]圖1所示的位置對應(yīng)于晶片W的裝載或卸載。特別地，可以通過室壁10的側(cè)門46將晶片W裝到旋轉(zhuǎn)卡盤30上。然而，當(dāng)蓋36就位時并且當(dāng)側(cè)門46已被關(guān)閉時，室I是氣密的并能維持限定的內(nèi)部壓力。
[0038]在圖2中，內(nèi)蓋2已經(jīng)被移動到其第二或關(guān)閉的位置，其對應(yīng)于晶片W的處理。也就是說，在晶片W裝載到旋轉(zhuǎn)卡盤30上之后，通過合適的發(fā)動機(未示出)作用在中空軸22上相對于室I向上移動蓋2。內(nèi)蓋2的向上運動繼續(xù)進行，直到該折流構(gòu)件24與室I的上部15的內(nèi)表面接觸。特別地，由折流構(gòu)件24帶有的墊圈26密封住上部15的下側(cè)，而由上部15帶有的墊圈18密封住折流構(gòu)件24的上表面。
[0039]當(dāng)內(nèi)蓋2到達(dá)如圖2所示的其第二位置處時，因此在封閉的處理室I內(nèi)產(chǎn)生了第二室48。內(nèi)室48相對于室I的其余部分以氣體密封的方式被進一步密封。而且，室48優(yōu)選地相對于室I的其余部分獨立地通風(fēng)，在本實施方式中，這是通過獨立于通常用于室I的排氣口 16以及室I在圖2中配置的其余部分，提供開口通向室48中的排氣口來實現(xiàn)的。
[0040]在晶片的處理過程中，可以引導(dǎo)處理流體通過噴嘴組件42，流經(jīng)板52中的中央開口并流到旋轉(zhuǎn)的晶片W上，以便執(zhí)行各種處理，例如蝕刻、清洗、漂洗，以及正在接受處理的晶片的任何其它期望的表面處理。
[0041]在晶片W與室I的頂部36之間提供與卡盤30集成的板52產(chǎn)生了許多優(yōu)點。在使用IR燈加熱介質(zhì)(如，硫酸)以確保該IR的透明性的情況下，板52可以是石英。
[0042]在使用中，板52隨著卡盤旋轉(zhuǎn)，并且速度與卡盤相同，并因此也隨著被卡盤30夾住的晶片W旋轉(zhuǎn)，并且速度也與晶片30相同。因此這種設(shè)計用于最小化所使用的處理流體中的紊流。
[0043]而且，當(dāng)使用IR加熱燈時，板52允許防止殘留的熱傳遞，因為可以主動地冷卻(例如，用氮和/或去離子水)卡盤30和燈之間的間隙，即，板52之上與蓋36之下的間隙。
[0044]此外，也可以通過用去離子水冷卻板52以將干處理過程中的溫度差異最小化。更進一步，例如由飛濺和/或縮合導(dǎo)致的在板52的下側(cè)上的晶片W上方的剩余的處理介質(zhì)可以在前述的去離子水沖洗過程中同時沖洗，或者在完成處理之后用去離子水沖洗。
[0045]由于板52將晶片W的朝上側(cè)與室內(nèi)部隔離,這用于使由回派(backsplashing)和/或顆粒導(dǎo)致的污染最小化。板52還允許增強對晶片上方的氣氛控制。更進一步，這種設(shè)計還允許進行間隙處理，即，晶片和卡盤之間的間隙填充有液體的處理。
[0046]圖3示出僅示出圖1和圖2中的蓋36和卡盤30，具有仍然在合適位置的晶片W。IR燈62形成為一系列同心圓形元件，并且是獨立地可控的以向晶片W提供經(jīng)調(diào)節(jié)的加熱。在本實施方式中，噴嘴組件42包括每個連接到各自的處理流體的供給源的三個單獨的導(dǎo)管54、56、58。例如，導(dǎo)管中的一個可以供應(yīng)去離子水，另一個供應(yīng)氮氣，以及第三個供應(yīng)如濃硫酸之類的處理流體。[0047]至少蓋36的下部68，類似板52，是由對IR燈62的波長基本上透明的材料形成，在本實施方式中，用作蓋部68和板52的材料的實施例是石英。當(dāng)IR燈62未被使用時，那么板52和蓋部68兩者可以由其它材料形成，如由涂覆有PFA (全氟烷氧基)樹脂的鋁形成。
[0048]在圖4的細(xì)節(jié)中，可以看出，板52通過小間隙64與下面的晶片W隔開，該小間隙64優(yōu)選地從約0.1至5mm，并且更優(yōu)選地從約0.5至2mm。間隙64允許進行如上面提到的間隙處理，即，晶片和卡盤之間的間隙填充有液體的處理。
[0049]圖4還表明:板52通過小間隙66與上覆蓋部68隔開，該小間隙66優(yōu)選地從約
0.1至IOmm,更優(yōu)選地從約0.5至5mm,并且還更優(yōu)選地從約I至3mm。間隙66允許板52以及因此允許晶片W主動地冷卻,例如用氮氣和/或去離子水冷卻，從而在已使用IR燈62加熱晶片W之后防止來自晶片W的剩余的熱傳遞?？梢允褂猛瑯拥闹鲃永鋮s技術(shù)將干處理過程中的溫度差異最小化。
【權(quán)利要求】
1.一種用于處理晶片狀物品的裝置，其包括處理室和位于所述處理室內(nèi)的旋轉(zhuǎn)卡盤，其中所述旋轉(zhuǎn)卡盤適于在沒有物理接觸的情況下通過磁軸承驅(qū)動，所述旋轉(zhuǎn)卡盤包括適于將晶片狀物品保持在懸垂于所述旋轉(zhuǎn)卡盤下方的位置的一系列抓銷，所述旋轉(zhuǎn)卡盤還包括與所述旋轉(zhuǎn)卡盤一起旋轉(zhuǎn)的板，當(dāng)所述旋轉(zhuǎn)卡盤在使用中時，所述板位于由晶片狀物品占據(jù)的區(qū)域的上方，并且在所述旋轉(zhuǎn)卡盤的使用過程中所述板保護所述處理室的上表面不受由晶片狀物品甩掉的液體的影響。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述板被定位成平行于將在所述旋轉(zhuǎn)卡盤的使用過程中呈現(xiàn)晶片狀物品的主表面的平面，從而以限定所述板和所述平面之間的預(yù)定寬度的間隙。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中所述預(yù)定寬度是從約0.1至5_，并且優(yōu)選地從約0.5 至 2mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述板被定位成平行于所述處理室的上覆蓋，從而以限定所述板與所述蓋之間的預(yù)定寬度的間隙。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其中所述預(yù)定寬度是從約0.1至10_，優(yōu)選地從約0.5至5mm,并且更優(yōu)選地從約I至3mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述處理室包括上覆所述板的蓋和安裝在所述蓋上的噴嘴組件，所述噴嘴組件具有穿過所述蓋和所述板的中央?yún)^(qū)域的排出端，從而在所述裝置的使用過程中，處理流體可以經(jīng)由所述噴嘴組件供應(yīng)到晶片狀物品的面向上的表面。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其還包括位于所述處理室的外側(cè)并上覆所述板的至少一個紅外(IR)燈。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其中所述至少一個IR燈被定位成與所述處理室的蓋相鄰，并且其中所述蓋與所述板的至少一部分是由對通過所述至少一個IR燈發(fā)射的IR輻射透明的材料形成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述處理室包括設(shè)置在所述處理室內(nèi)的內(nèi)蓋，所述內(nèi)蓋在第一位置與第二位置之間是能移動的，其中在所述第一位置處所述旋轉(zhuǎn)卡盤與所述封閉的處理室的外壁連通，其中在所述第二位置處所述內(nèi)蓋鄰近所述旋轉(zhuǎn)卡盤靠著所述封閉的處理室的內(nèi)表面密封以限定氣密的內(nèi)處理室。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其中當(dāng)位于所述第二位置時，所述內(nèi)蓋形成所述內(nèi)處理室的下部。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述磁軸承包括位于所述封閉的處理室的外側(cè)的定子。
12.一種用于處理晶片狀物品的方法，其包括:定位晶片狀物品于處理室內(nèi)的旋轉(zhuǎn)卡盤上使得所述晶片狀物品由所述旋轉(zhuǎn)卡盤保持在懸垂于所述旋轉(zhuǎn)卡盤下方的位置，以及在所述晶片狀物品的上側(cè)與由所述旋轉(zhuǎn)卡盤支持的板之間的間隙中形成液體膜，所述板上覆所述晶片狀物品并且平行于所述晶片狀物品延伸，從而以限定預(yù)定寬度的間隙。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述預(yù)定寬度是從約0.1至5mm，并且優(yōu)選地從約 0.5 至 2mm。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述旋轉(zhuǎn)卡盤適于在沒有物理接觸的情況下通過磁軸承驅(qū)動。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其還包括:使用位于所述處理室的外側(cè)的至少一個紅外(IR)燈加熱所述晶片狀物品，其中所述處理室和所述板上覆所述晶片狀物品的部分對通過所述至少一個IR燈發(fā)射的IR輻射是透明的。
【文檔編號】H01L21/687GK104011847SQ201280063592
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2012年12月17日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月23日
【發(fā)明者】迪特爾·弗蘭克, 羅伯特·羅加特施尼, 安德烈亞斯·格萊斯納 申請人:朗姆研究公司