專利名稱：處理微電子工件的微環(huán)境反應(yīng)器的制作方法
與本發(fā)明相關(guān)的背景技術(shù)業(yè)界不斷地在尋找改善制造微電子電路和元件，比如從晶片制造集成電路的處理方法。人們發(fā)現(xiàn)了各種各樣的改善，但通常都以一個或多個目的作為設(shè)計目標(biāo)。這些改善的目標(biāo)包括1)減少把晶片處理成期望的集成電路所需的時間，2)增加單位晶片變成可用的集成電路的產(chǎn)量，比如通過減少處理過程中晶片污染的可能性；3)減少把晶片變成期望的集成電路的步驟；4)減少把晶片處理成集成電路的成本，比如通過減少處理過程所需的化學(xué)物質(zhì)的成本。
在處理晶片時，通常有必要把晶片的一個或多個表面放置在某一流體如液體、蒸汽或氣體中。舉例來說，這些流體被用于腐蝕晶片表面，清潔晶片表面，烘干晶片表面，鈍化晶片表面，沉淀晶片表面的薄膜等?？刂铺幚砹黧w的物理參數(shù)，比如它們的溫度，分子組成，劑量等，通常對處理操作的成功起著關(guān)鍵作用。因此，把這些流體導(dǎo)入晶片的表面的過程必須在受控的環(huán)境下進(jìn)行。一般地，這些晶片處理都發(fā)生在目前人們熟知的反應(yīng)器中。
業(yè)界已經(jīng)知道并使用著各種結(jié)構(gòu)和配置的反應(yīng)器。Semitool公司用著一個這樣的反應(yīng)器，并把它應(yīng)用到它們的Equinox(該公司品牌)處理工具。一般而言，反應(yīng)器由反應(yīng)杯陣列組成，其中包含有固定的反應(yīng)杯，構(gòu)造反應(yīng)杯的材料與用于晶片處理特定步驟中使用的處理流體不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。在反應(yīng)杯中提供了引導(dǎo)流體進(jìn)入杯中的許多噴嘴或其它裝置。固定杯有一個開口的頂部。支撐晶片的轉(zhuǎn)子頭陣列用于密封反應(yīng)杯的頂部，從而構(gòu)成一個處理膛以便晶片在里面被處理。除了把晶片引入到處理膛之外，轉(zhuǎn)子頭陣列還用于旋轉(zhuǎn)晶片，旋轉(zhuǎn)晶片發(fā)生在處理流體引入晶片表面時或處理完成之后用于驅(qū)除處理流體。
在處理過程中，機(jī)械設(shè)備在有許多處理反應(yīng)器的徹底清潔的環(huán)境中操作帶有晶片的轉(zhuǎn)子頭陣列。機(jī)械設(shè)備用暴露的狀態(tài)提供晶片給轉(zhuǎn)子頭陣列，其方向保持使晶片待處理的一面朝上。旋轉(zhuǎn)頭陣列把晶片顛倒過來并設(shè)法密封處理杯。在處理晶片的過程中，保持晶片被處理的一面始終朝下。
對生產(chǎn)集成電路所采用的許多流體處理步驟來說，以前的反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)和配置相當(dāng)有用。但是，本發(fā)明人認(rèn)識到將來的集成電路制造過程會最終需要更大程度的控制反應(yīng)器并使之具有高效率。因此，本發(fā)明開發(fā)了一種新的反應(yīng)器處理和設(shè)計的方法，它增強(qiáng)了對目前用于微電子制造的流體處理過程的控制，并且進(jìn)一步提供了實現(xiàn)和執(zhí)行更高級更完善的處理過程。另外，該反應(yīng)器包括一些有優(yōu)勢的力學(xué)特征，這些特征包括允許反應(yīng)器用于機(jī)械晶片傳送裝置，允許反應(yīng)器方便的為不同的處理過程而重新配置，以及允許反應(yīng)器的處理膛方便的拆卸和安裝。
本發(fā)明闡明了一個在微環(huán)境中處理工件的設(shè)備。該設(shè)備包括旋轉(zhuǎn)電機(jī)和工件內(nèi)室。工件內(nèi)室連接到旋轉(zhuǎn)電機(jī)并被它旋轉(zhuǎn)。工件內(nèi)室進(jìn)一步定義了完全封閉的處理膛，其中有一個或多個處理流，它們通過內(nèi)室旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的向心加速度分布到工件的至少一個表面。本文還闡明了增強(qiáng)該設(shè)備的各種措施以及使用該設(shè)備的過程。
附圖簡要說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實例構(gòu)造的微電子工件內(nèi)室和轉(zhuǎn)子陣列的截面圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)構(gòu)造的微電子工件內(nèi)室的進(jìn)一步實例的剖面圖。
圖3是圖2的工件內(nèi)室處于裝配狀態(tài)的頂視圖。
圖4是圖3的工件內(nèi)室沿線IV-IV的截面圖。
圖5是圖3的工件內(nèi)室沿線V-V的截面圖。
圖6是圖3的工件內(nèi)室沿線VI-VI的截面圖。
圖7A和7B的截面圖顯示了工件內(nèi)室處于關(guān)閉狀態(tài)并連接到旋轉(zhuǎn)驅(qū)動陣列的情形。
圖8A和8B的截面圖顯示了工件內(nèi)室處于打開狀態(tài)并連接到旋轉(zhuǎn)驅(qū)動陣列的情形。
圖9描述了邊緣配置的一個實例，該邊緣配置有利于在工件內(nèi)室互斥地處理晶片的較高的和較低的表面。
圖10描述了工件內(nèi)室的一個實例，它與一個自動循環(huán)系統(tǒng)連接。
圖11和12是采用本發(fā)明的樣例處理工具的示意圖。
圖13描述了根據(jù)本發(fā)明的原則構(gòu)造的晶片批處理工具。
圖14描述了反應(yīng)器的進(jìn)一步的實例，它所包括的特征有助于它很好的與工件轉(zhuǎn)送自動裝置配合，在此過程中，反應(yīng)器處于打開狀態(tài)以便裝載或卸載待處理的工件。
圖15描述圖14所示的反應(yīng)器的實例，但該反應(yīng)器處于關(guān)閉狀態(tài)。
圖16描述可能用于圖14的反應(yīng)器的偏斜元件的實例。
圖17說明前述反應(yīng)器用于實現(xiàn)沖洗/烘干過程的系統(tǒng)。
圖18是另一種不同的情況下反應(yīng)器被切掉一部分后的透視圖。
圖19是反應(yīng)器沿中心垂直軸的截面圖。
圖20是圖3的反應(yīng)器中畫了圓圈的特定部分的放大了的細(xì)節(jié)。
圖21和22是圖20描述的特定部分的進(jìn)一步放大，分別取自反應(yīng)器的不同位置。
圖23是用于反應(yīng)器的轉(zhuǎn)子的放大了的透視圖。
圖24是用于反應(yīng)器的較低的膛壁和四個杠桿的放大了的透視圖。
圖25和26是杠桿進(jìn)一步放大的細(xì)節(jié)，兩圖分別從不同的位置觀察。
發(fā)明的詳細(xì)描述圖1是根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)構(gòu)造的反應(yīng)器(一般用10表示)的某一實例的截面圖。圖1的反應(yīng)器10的實例由轉(zhuǎn)子部件15和微電子工件內(nèi)室20組成。轉(zhuǎn)子部件15包括一組支撐元件25，它們從轉(zhuǎn)子部件15向下延展以接合工件內(nèi)室20。每個支撐元件25包含有槽30，其尺寸可以接合放射狀擴(kuò)展的凸緣35，凸緣擴(kuò)展到工件內(nèi)室20的外圍區(qū)域。轉(zhuǎn)子部件15還包括旋轉(zhuǎn)電機(jī)陣列40，其用途是沿中心軸47旋轉(zhuǎn)中心部件45，該中心部件包括支撐元件25。這樣，當(dāng)支撐元件25接合凸緣35時，工件內(nèi)室20就可以和中心部件45一起安全的旋轉(zhuǎn)。另外，還使用了轉(zhuǎn)子部件15的其它結(jié)構(gòu)以及用于保護(hù)工件內(nèi)室20的接合機(jī)制。
圖1中工件內(nèi)室20的實例定義了一個徹底封閉的處理膛50。該徹底封閉的處理膛50的形狀最好與微電子工件55的自然外形一致，并緊密吻合工件的表面形狀。圖1的特殊結(jié)構(gòu)包括一個有內(nèi)膛表面65的上膛元件60。上膛元件60在其內(nèi)膛表面包含有一個中心放置的流體入口70。該特殊結(jié)構(gòu)還包括一個有內(nèi)膛表面80的下膛元件75。下膛元件75在其內(nèi)膛表面包含有一個中心放置的流體入口85。上膛元件60和下膛元件75互相接合，定義了處理膛50。上膛元件60包括從其內(nèi)膛表面65向下投影的邊壁90。一個或多個出口100通過邊壁90被放置在處理膛50的周邊區(qū)域，當(dāng)內(nèi)室20繞軸47旋轉(zhuǎn)時，利用產(chǎn)生的向心加速度，膛50中的流體通過出口排出。
在所描述的實例中，微電子工件55通常是具有上平面和下平面的圓形晶片。因此，處理膛50的平面圖通常是圓形，內(nèi)膛表面65和80通常是平坦的而且平行于工件55的上平面和下平面。內(nèi)膛表面65和80之間以及工件55的上下平面之間的間隔相當(dāng)小。該間隔最好足夠小以便對流經(jīng)空隙區(qū)域的處理流體的物理屬性提供徹底的控制。
晶片55與內(nèi)膛表面80之間有從內(nèi)膛表面80伸展出來的一組間隔元件105隔開。從內(nèi)膛表面65伸展出來另一組間隔元件110，它們與間隔元件105對齊并固定住兩者之間的晶片55。
流體入口70和85提供傳輸通道，以便一種或多種處理流體進(jìn)入膛50來處理晶片表面。在所描述的實例中，從晶片55的上部進(jìn)入入口70的處理流體要經(jīng)過流體供應(yīng)管道115，該管道具有位置接近入口70的流體出口噴嘴120。流體供應(yīng)管道115通過轉(zhuǎn)子部件15沿中心擴(kuò)展，它最好應(yīng)該和轉(zhuǎn)軸47同心。類似的，從晶片55的下部進(jìn)入入口85的處理流體要經(jīng)過流體供應(yīng)管道125。流體供應(yīng)管道125的終端有一個噴嘴130，其位置接近入口85。盡管噴嘴120和130的終端位置離它們各自的入口還有一段距離，但我們應(yīng)該知道可以伸展管道115和125從而使缺口135消失。另外，噴嘴120和130或管道115和125還包括旋轉(zhuǎn)密封元件，它們鄰接并密封上下膛元件60和75的入口70和85區(qū)域。此時，在設(shè)計旋轉(zhuǎn)部件時要仔細(xì)考慮，以便使由于運動部件的磨損導(dǎo)致的任何污染降到最小。
在處理過程中，一個或多個處理流體單獨或同時通過流體供應(yīng)管道115和125以及入口70和85供應(yīng)，它們接觸到膛50中工件55的表面。內(nèi)室20在處理過程中通過轉(zhuǎn)子部件15繞軸47旋轉(zhuǎn)，利用向心加速度的作用，在膛50內(nèi)部產(chǎn)生經(jīng)過工件55表面的連續(xù)流體流。因此，進(jìn)入入口70和85的處理流體被驅(qū)動著穿越工件表面，其方向呈放射狀，從工件55的中心發(fā)散到工件55的周邊。在工件55的周邊，任何用盡的處理流體都由于向心加速度的原因而從出口100排出膛50。用盡的處理流體匯聚到杯狀容器中，該容器放置在工件內(nèi)室20的下邊或附近。正如下面將要闡明的，工件內(nèi)室20的周邊區(qū)域的結(jié)構(gòu)可以有效的把來自入口70的處理流體和來自入口85的處理流體分離開，以便晶片55的不同表面可以使用不同的處理流體加工。在此種安排下，處理流體可以分別匯聚到內(nèi)室20的周邊區(qū)域供處理或再循環(huán)。
在圖1所示的實例中，工件內(nèi)室20可以組成單一的晶片群，用于在不同的處理站和/或工具之間傳輸工件55。如果在不同的處理站和/或工具之間傳輸內(nèi)室20發(fā)生在清潔的環(huán)境中，那么內(nèi)室20的各種不同開口可以不必封閉。但是，如果這種傳輸發(fā)生在有晶片污染的環(huán)境中，就必須有效的密封各種不同開口。比如，入口70和85都被提供不同的有縫隙的聚合體橫隔膜。此時，流體供應(yīng)管115和125的末端都有特定的跟蹤結(jié)構(gòu)用于從橫隔膜的縫隙中擴(kuò)展并把處理流體引入膛50。這種跟蹤/縫隙橫隔膜結(jié)構(gòu)用于醫(yī)學(xué)界的靜脈供應(yīng)設(shè)備。選擇用做橫隔膜的聚合體材料時應(yīng)該考慮將要引入的特定處理流體。出口100密封方法與之類似，一旦內(nèi)室20處于清潔的環(huán)境，就把跟蹤結(jié)構(gòu)插入橫隔膜。
另外，可以構(gòu)造出口100允許流體從處理膛排出同時禁止流體從內(nèi)室20的邊緣進(jìn)入膛50。達(dá)到該效果的一個例子是通過把開口100構(gòu)造成噴嘴形式，即流體流開口在膛50的內(nèi)部開口較大而在內(nèi)室20的周邊開口較小。還可以進(jìn)一步改造出口100，可以使用旋轉(zhuǎn)閥門元件連接一組出口100。閥門元件，比如帶開口的環(huán)狀物(其開口分別對應(yīng)出口100的位置)，放置在開口100的臨近，在傳輸時，通過旋轉(zhuǎn)密封出口100。在處理時，則旋轉(zhuǎn)閥門元件使出口100處于開放狀態(tài)的位置。惰性氣體，比如氮，可以通過供應(yīng)管道115和125被充入膛50，充入的時機(jī)要恰好在把內(nèi)室傳輸?shù)胶罄m(xù)工具或處理站之前。其它各種密封機(jī)制也可以用于封閉出口100以及入口70和85。
圖2是另一個反應(yīng)器結(jié)構(gòu)的透視圖。該反應(yīng)器放置在固定的處理狀態(tài)，可以打開或關(guān)閉以便放入和取出工件。反應(yīng)器，標(biāo)記為200，由可分離的上膛元件205和下膛元件210組成。象前面的實例一樣，上膛元件205包含通常為平面的膛表面215，膛表面有中心分布的入口220。盡管在圖2中沒有畫出，下膛元件210同樣的有通常為平面的內(nèi)膛表面225，其膛表面也有中心分布的入口230。上膛元件205包括向下伸展的邊壁235，它可以用密封聚合體材料形成，也可以與元件205的其它部分集成。
上膛元件205和下膛元件210彼此分離，以接受位于其間的工件。當(dāng)工件被放置在它們之間時，上膛元件205和下膛元件210相向移動形成處理膛，處理膛中間的工件固定在與平面內(nèi)膛表面215和225有一定間隔的位置上。在圖2-8B所示的反應(yīng)器實例中，工件，比如半導(dǎo)體晶片，被夾緊在一組支撐元件240和相應(yīng)的間隔元件235之間，此時，上膛元件和下膛元件聯(lián)合起來構(gòu)成處理膛(參見圖7B)。上膛元件和下膛元件之間彼此或分或和軸向運動是有一組扣件307推動的，扣件的結(jié)構(gòu)將在下面描述。該組扣件307使上膛元件和下膛元件處于關(guān)閉的位置，如圖7A所示。
在所揭示的實例中，一組晶片支撐元件240伸展到上膛元件205的邊緣區(qū)域，其位置是邊壁235的放射形外圍。晶片支撐元件240沿各自的軸245線性運動，允許支撐元件240和間隔元件255在上膛元件和下膛元件處于關(guān)閉位置時(如圖7A所示)夾緊晶片，也允許支撐元件240當(dāng)上膛元件和下膛元件分離時(如圖8A所示)從夾緊狀態(tài)釋放晶片。每個支撐元件240包括一個支撐臂250，它朝上膛元件205的中心呈放射狀的伸展。每個支撐臂250的末端放置在相應(yīng)的間隔元件255的上面，后者從內(nèi)膛表面215伸展出來。每個間隔元件255都呈錐形，其頂部接近支撐臂250的末端。凹口295被放置在下膛元件210的邊緣位置并可以接合晶片支撐元件240的圓形下部300。當(dāng)下膛元件210向上推到關(guān)閉位置時，凹口295接合支撐元件240的圓形下部300，并驅(qū)動它們向上以保護(hù)位于支撐元件240的支撐臂250和相應(yīng)的間隔元件255之間的晶片55。該關(guān)閉狀態(tài)如圖5所示。在關(guān)閉狀態(tài)，凹口295和上膛元件對應(yīng)的凹口296(參見圖2)在反應(yīng)器200的邊緣區(qū)域提供了一組出口。每個支撐元件240的放射狀排列的支撐臂250由設(shè)定梢308維持，它們從側(cè)面槽309伸展出來，穿越每個支撐元件的上部。
扣件307的結(jié)構(gòu)允許上膛元件和下膛元件彼此之間或合或分的運動，如圖2，6，和7B所示。下膛元件210包括一組固定其上的中空的圓柱體270，并朝上伸展，穿過上膛元件205的周邊區(qū)域的對應(yīng)缺口275，形成每個扣件307的下部。棍280延伸到中空的圓柱體270并可靠地形成每個扣件307的上部。棍280和圓柱體270聯(lián)合起來形成扣件307，它可以在上膛元件205和下膛元件210之間沿打開和關(guān)閉位置之間的軸線283做相對線性的運動。在每個棍280的上部有兩個凸緣285和290。凸緣285起著停止元件的作用，它限制上膛元件205和下膛元件210在打開位置時的過分分離。凸緣290提供一個表面來限制彈性元件比如彈簧(參見圖6)等，使上膛元件205和下膛元件210傾斜到關(guān)閉的位置。
參見圖6，彈簧303等類似的物體，一頭位于每個扣件307伸展出來的圓形槽305中，每個彈簧的另一頭的位置與各自對應(yīng)的扣件307的凸緣290接合，扣件307處于壓縮狀態(tài)從而使彈簧產(chǎn)生彈力驅(qū)動扣件307和下膛元件210向上與上膛元件205接合。
所設(shè)計的反應(yīng)器200在處理工件時沿中心軸旋轉(zhuǎn)。為了達(dá)到該目的，中心放置的軸260從上膛元件205的上部伸展。在后面的圖7A-8B將進(jìn)一步詳細(xì)描述，軸260與旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機(jī)接合用來旋轉(zhuǎn)驅(qū)動反應(yīng)器200。軸260的結(jié)構(gòu)具有位于中心位置的流體通道(參見圖4)，經(jīng)過該通道，處理流體可以到達(dá)入口220。另外，中心通道還可以當(dāng)作分離的流體入口管道等。
如圖3和4所示，一組可選的溢流通道312沿上膛元件205的中心位置發(fā)散分布。軸260的終端是帶入口凹陷320的開叉末端315，它在處理膛310的上部和溢流通道312之間提供流體運輸。軸260的開叉末端315利用諸如裝配板325之類的東西可靠的連接上膛元件205。裝配板325也通過一組扣件330可靠的連接到上膛元件205(圖5)。當(dāng)流入處理膛310的流體超過從膛周圍的出口流出的量時，溢流通道312允許處理流體離開處理膛310。
圖7A和7B是反應(yīng)器200處于關(guān)閉狀態(tài)的截面圖，它連接一個旋轉(zhuǎn)驅(qū)動陣列，用400標(biāo)記；而圖8A和8B是類似的截面圖，但是反應(yīng)器200處于打開的狀態(tài)。如圖所示，軸260向上擴(kuò)展到旋轉(zhuǎn)驅(qū)動陣列400。軸260和定子405結(jié)合起來，形成旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機(jī)陣列410的必要組件。
如圖1所示的實例，上膛元件205和下膛元件210結(jié)合起來定義了徹底封閉的處理膛310，其形狀，在優(yōu)選實例中，與工件55的外形完全一致。晶片55被固定在膛310內(nèi)部，其上下表面與內(nèi)膛表面215和225之間保持一定距離。如上所述，這是由支撐元件240和間隔元件255實現(xiàn)的，當(dāng)反應(yīng)器200處于圖7A和7B的關(guān)閉位置時這些元件夾緊晶片55的邊緣。
正是到圖7A和7B所示的關(guān)閉狀態(tài)才開始處理晶片55。晶片可靠的處于處理膛310之內(nèi)，處理流體經(jīng)過軸260的通道415和入口220進(jìn)入膛310的內(nèi)部。類似的，處理流體還經(jīng)過導(dǎo)向入口230的處理供應(yīng)管道125進(jìn)入膛310。隨著旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機(jī)陣列410旋轉(zhuǎn)反應(yīng)器200，任何經(jīng)入口220和230供應(yīng)的處理流體都被向心加速度產(chǎn)生的力驅(qū)動而穿過晶片55的表面。用盡的處理流體從反應(yīng)器邊緣由凹口295和296形成的出口離開處理膛310。這些出口之所以存在是因為支撐元件240的結(jié)構(gòu)沒有完全阻擋結(jié)果流體的流動。另外，或作為補(bǔ)充，也可以在邊緣區(qū)域提供其它的開口。
一旦處理完成，反應(yīng)器200就被打開以便拿取晶片，如圖8A和8B所示。處理完之后，激勵器425被用于驅(qū)動激勵線圈430向下移動與扣件307的上部接合?？奂?07被驅(qū)動并壓迫彈簧303，導(dǎo)致下膛元件210下降并與上膛元件205分開。隨著下膛元件210的下降，支撐元件240也在重力的影響下或抵消彈性元件的作用力而隨之下降，晶片55也同時下降。在較低的位置，反應(yīng)器膛310打開，因而把晶片55暴露出來，以便移開和/或插入新的晶片到反應(yīng)器200。該插入和移開的操作可以手工進(jìn)行，也可以用自動機(jī)械臂進(jìn)行。
前述的反應(yīng)器200設(shè)計特別適合于用機(jī)械傳輸機(jī)制等類似的方法自動裝載和卸載工件。比較圖7A和8A可以作為證據(jù)，工件上表面和上膛元件205的內(nèi)膛壁之間的間隔隨著反應(yīng)器200處于打開或關(guān)閉狀態(tài)的不同而不同。當(dāng)處于打開狀態(tài)時，工件上表面與上膛元件205內(nèi)膛壁之間的間隔設(shè)為x1，它為自動傳輸機(jī)制的工件傳輸臂的操作提供足夠的清除空間。當(dāng)處于關(guān)閉狀態(tài)時，工件上表面與上膛元件205內(nèi)膛壁之間的間隔設(shè)為x2，x2小于x1。距離x2在所描述的實例中可以按照在工件處理操作中期望的間隔選擇。
圖9描述便于分開處理晶片55的每個面的邊緣配置。如圖所示，分隔元件500從處理膛310的邊壁235伸展到緊靠晶片55的周邊505的位置。分隔元件500可以采取各種不同的形狀，圖中所示的錐形只是一種配置而已。分隔元件500最好伸展到處理膛310的整個圓周。第一組一個或多個出口510分布在分隔元件500的上面，接受從晶片55的上表面來的用盡的處理流體。類似的，第二組一個或多個出口515分布在分隔元件500的下面，接受從晶片55的下表面來的用盡的處理流體。當(dāng)晶片55在處理過程中旋轉(zhuǎn)時，來自供應(yīng)管415的流體到達(dá)晶片55的上表面并利用向心加速度的作用在晶片上表面分散開來。類似的，來自供應(yīng)管125的流體到達(dá)晶片55的下表面并利用向心加速度的作用在晶片下表面分散開來。由于分隔元件500的邊緣緊靠著晶片55的周邊，來自晶片55上表面的處理流體不會流到分隔元件500的下面，而來自晶片55下表面的處理流體也不會流到分隔元件500的上面。因此，采用該反應(yīng)器結(jié)構(gòu)可以用不同的處理流體和步驟以互斥的方式同時處理晶片55的上表面和下表面。
圖9還描述了如何把供應(yīng)給晶片上表面和下表面的處理流體用互斥的方式收集起來。如圖所示，流體收集器520沿反應(yīng)器200的外邊緣分布。流體收集器520包括第一收集區(qū)域525，該區(qū)域有縱立的長條木版530和流動的溝壑535，該結(jié)構(gòu)引導(dǎo)流體從出口510流到第一排液溝540，來自晶片上表面的用盡的流體就被引導(dǎo)到收集儲存槽供處理或再循環(huán)。流體收集器520還包括第二收集區(qū)域550，該區(qū)域也有縱立的長條木版555和流動的溝壑560，該結(jié)構(gòu)引導(dǎo)流體從出口515流到第二排液溝565，來自晶片下表面的用盡的流體就被引導(dǎo)到收集儲存槽供處理或再循環(huán)。
圖10描述了反應(yīng)器200的另一個配置，它從流體入口230供應(yīng)處理流體。如圖所示，工件內(nèi)室20放置在杯570上。杯570包括位于出口100外部的邊壁575以收集從膛310流出的流體。有角度的底面580把收集的流體導(dǎo)向坑585。流體供應(yīng)線587連接到坑585并提供流體?？?85最好還配備一個導(dǎo)流閥門589。入口主干592定義了一個渠道595，其一端是開口597，開口于坑585，另一端是入口開口230。
圖10所示的實例在操作時，隨著反應(yīng)器200的旋轉(zhuǎn)，處理流體從供應(yīng)線587提供給坑585。一旦坑585滿了，從供應(yīng)線587流到坑中的流體就停止。反應(yīng)器200的旋轉(zhuǎn)帶來的向心加速度提供壓力差，驅(qū)動流體經(jīng)過開口597和230，進(jìn)入膛310，至少接觸晶片55的下表面，并離開出口100，流體重新循環(huán)到坑585以便進(jìn)一步使用。
圖10所示的自動重循環(huán)系統(tǒng)有許多優(yōu)點。緊密的流體環(huán)使過程參數(shù)控制的延遲最小，從而便于控制各種物理參數(shù)，比如流體溫度、流體流量等。而且沒有檢測設(shè)備、容器壁、泵等的熱量損失。另一個優(yōu)點是該系統(tǒng)不使用分離的泵，因此消除了泵帶來的故障。這種故障或失效對處理溫度高而有腐蝕性的化學(xué)物質(zhì)而言是常見的。
圖11和12描述了兩種不同類型的處理工具，其中每個工具都采用一個或多個包含上述反應(yīng)器結(jié)構(gòu)的處理站。圖11是某一工具的示意方框圖，通常標(biāo)記為600，包括一組放置呈弓形606的處理站605。處理站605可以對晶片執(zhí)行類似的處理操作，也可以執(zhí)行不同但互補(bǔ)的處理操作。比如，一個或多個處理站605可以對晶片執(zhí)行金屬(如銅)電鍍過程，而其它一個或多個處理站執(zhí)行互補(bǔ)的操作，比如清潔/烘干過程，預(yù)濕潤過程，光阻尼過程等。
待加工的晶片從輸入/輸出站607供應(yīng)給工具600處理。供應(yīng)晶片給工具600可以采用S.M.I.F群，其中每個內(nèi)部放置一組晶片。另外，也可以用單獨的工件內(nèi)室，比如圖1的20，提供晶片給工具600。
每個處理站605都可以由自動臂610訪問。自動臂610傳輸工件內(nèi)室或單獨的晶片到輸入/輸出站607。自動臂610還在各種不同的處理站605之間傳輸晶片或內(nèi)室。
在圖11所示的實例中，自動臂610繞軸615旋轉(zhuǎn)沿通道606執(zhí)行傳輸操作。相反，圖12所示的工具620利用一個或多個自動臂625，沿線形通道630運行，執(zhí)行所需的傳輸操作。如圖10的實例所示，使用了一組獨立的處理站605，但是在本設(shè)計中更多的處理站605采用單一處理工具。
圖13描述了在批處理設(shè)備702中采用一組工件內(nèi)室700(比如上面描述的)的一種方法。如圖所示，各個工件內(nèi)室700以垂直方式互相堆疊，通過共同的旋轉(zhuǎn)電機(jī)704繞共同的旋轉(zhuǎn)軸706旋轉(zhuǎn)。設(shè)備702還包括處理流體傳遞系統(tǒng)708。傳遞系統(tǒng)708包括從流體供應(yīng)處(未畫)接受處理流體的固定折疊710。固定折疊710上有出口，出口連接到旋轉(zhuǎn)折疊712的輸入端。旋轉(zhuǎn)折疊712可以與內(nèi)室700可靠的一起旋轉(zhuǎn)，它與固定折疊710通過旋轉(zhuǎn)節(jié)點714相連。一組流體供應(yīng)線716從旋轉(zhuǎn)折疊712伸展到各自的噴嘴部位718，并接近內(nèi)室700的入口。分布于兩個內(nèi)室700之間的噴嘴718用于提供向上和向下兩個方向的流體流。相反地，最低供應(yīng)線716包括的噴嘴718只提供向上方向的流體流。旋轉(zhuǎn)折疊712的最上部包括出口720，它提供處理流體給最上邊的內(nèi)室700的流體入口。
圖13的批處理設(shè)備702的結(jié)構(gòu)用于同時提供同樣的流體給每個內(nèi)室700的上表面和下表面。但是，也可以采用其它配置。比如，噴嘴718可以包括閥門元件用于選擇開或關(guān)，根據(jù)流體需要供應(yīng)給每個內(nèi)室700的上入口還是下入口。在這種情形下，最好采用邊緣配置，比如圖9所示的配置，在每個內(nèi)室700中把供應(yīng)給晶片55上表面和下表面的流體分隔開來。另外，設(shè)備702還包括同心折疊，用于同時供應(yīng)兩種不同的流體給與內(nèi)室700的上入口和下入口有關(guān)的單獨的供應(yīng)線。
圖14顯示了一個特別適合與自動處理工具集成的反應(yīng)器實例。該反應(yīng)器，通常標(biāo)記為800，其特征是采用一種獨特的協(xié)作方式，允許自動臂等類似的設(shè)備在裝載和卸栽操作期間從反應(yīng)器800中插入或取出工件，而同時又保證工件和反應(yīng)器內(nèi)膛壁之間在處理過程中相對清潔。
上述反應(yīng)器實例和圖14所示的反應(yīng)器800之間的一個原則性區(qū)別在于工件支撐陣列的性質(zhì)。如圖所示，反應(yīng)器800包含與下膛元件210對應(yīng)的工件支撐陣列，以805標(biāo)記。根據(jù)所述的實例，工件支撐陣列805包含一組從下膛元件210伸展出來的工件支撐元件810。工件支撐元件810的下部由彈性元件815支撐。在工件支撐元件810的彈性元件815的末梢，工件支撐元件810的終端是工件支撐表面820和引導(dǎo)結(jié)構(gòu)825。引導(dǎo)結(jié)構(gòu)825從工件支撐表面820伸展到一個鈍圓錐體830。引導(dǎo)結(jié)構(gòu)825有助于把工件邊緣送入到與工件支撐表面820對齊的位置，從而保證處理過程中工件正確的登記。引導(dǎo)結(jié)構(gòu)825還在上膛元件205的內(nèi)膛壁和工件的上表面之間提供了清潔空間。
當(dāng)上膛元件205和下膛元件210處于所示的打開狀態(tài)以便往反應(yīng)器800中裝載或卸載工件時，所描述的實例的彈性元件815用來使工件支撐元件810彈向上方。彈性元件815可以有許多形式。比如，對所有的工件支撐元件810采用共同的單一彈性結(jié)構(gòu)。另外，如所揭示的實例所示，每個工件支撐元件810有單獨的彈性結(jié)構(gòu)。該單獨的彈性結(jié)構(gòu)采用葉式彈簧835的形式，或采用其它的如卷式彈簧結(jié)構(gòu)等形式。
正如上面有關(guān)反應(yīng)器實例的描述，反應(yīng)器800的上膛元件205和下膛元件210可以相對移動，形成如圖14所示的打開狀態(tài)和圖15所示的關(guān)閉狀態(tài)。由于膛元件205和210相對運動，工件支撐元件810的鈍圓錐830可以接合到上膛元件205的內(nèi)膛表面。膛元件205和210之間的連續(xù)運動驅(qū)動工件支撐元件810反抗葉式彈簧835的彈力直到工件被工件支撐元件810的支撐表面820和相應(yīng)的突出物840夾緊。該突出物840從上膛元件205的內(nèi)膛壁伸出。當(dāng)處于該關(guān)閉狀態(tài)時，反應(yīng)器就作好了處理工件的準(zhǔn)備。
圖14的反應(yīng)器800還包括有助于確保上膛元件和下膛元件210、205之間的正確配置的裝置，該裝置使上下膛元件互相接近達(dá)到處理位置。在所描述的實例中，這些裝置采用類似天線引入線的引導(dǎo)別針845的結(jié)構(gòu)，別針845從一個膛元件伸展出來并接合到另一個膛元件的縫隙中。此處，引導(dǎo)別針845從下膛元件210伸展出來并接合到上膛元件205的縫隙中(未畫)。引導(dǎo)別針845都是直立的元件，其終端分別對應(yīng)作為引導(dǎo)表面的各個鈍圓錐。
前述設(shè)計使反應(yīng)器800特別適合于自動工件裝載和卸載，比如，自動傳送機(jī)制，采用該機(jī)制可以直接把工件插入反應(yīng)器而不會使工件彈出。通過比較圖14和15可以作為證據(jù)，工件下表面和下膛元件210的內(nèi)膛壁之間的間隔隨著反應(yīng)器800處于打開或關(guān)閉狀態(tài)的不同而不同。當(dāng)處于打開狀態(tài)時，工件下表面與下膛元件210內(nèi)膛壁之間的間隔設(shè)為x1，它為自動傳輸機(jī)制的工件傳輸臂的操作提供足夠的清除空間。當(dāng)處于關(guān)閉狀態(tài)時，工件下表面與下膛元件210內(nèi)膛壁之間的間隔設(shè)為x2，x2小于x1。距離x2在所描述的實例中可以按照在工件處理操作中期望的間隔選擇。
圖16描述了彈性元件815的一個實例。如圖所示，彈性元件815由一組葉式彈簧835組成，它們以放射狀從中心節(jié)點區(qū)域850伸展到各個工件支撐元件810的下邊。另一組放射狀元件855從中心850伸展到各個引導(dǎo)別針845的下邊。與葉式彈簧835不同，該另一組放射狀元件855不必設(shè)計成隨著上下膛元件210和205朝處理位置運動而伸縮。彈性元件825的形成可以是聚合體材料或同類的東西，用于阻尼處理環(huán)境中的化學(xué)物質(zhì)。如果使用這樣的材料，工件支撐元件810和引導(dǎo)別針845就可以與它們各自對應(yīng)的葉式彈簧835和放射狀元件855集成為一體。
在所描述的實例中，中心節(jié)點850包含中心縫隙900以容納安全裝置905，它把彈性元件815和下膛元件210的下邊連接起來。參見圖14和15，安全裝置905可以用于通過下膛元件210提供處理流體入口。當(dāng)安全裝置905以該方式形成時，反應(yīng)器800就擁有了一個快捷而方便的方式來為不同的處理提供不同的入口配置。
有時候，人們會需要把反應(yīng)器800移出頭蓋860。比如，反應(yīng)器800有時要移出來服務(wù)，有時要用執(zhí)行其它過程的反應(yīng)器或處理其它工件類型的反應(yīng)器替換。
為了達(dá)到該目的，反應(yīng)器800和頭蓋860之間裝配了連接器陣列865，后者允許反應(yīng)器800和頭蓋860之間方便的連接或斷連。在圖15所示的實例中，連接器陣列865由固定在處理頭蓋860上的頭連接器870和固定在反應(yīng)器800上的反應(yīng)器連接器875組成。在正常操作時，連接器870和875通過有螺紋的接點880可靠的連接在一起。螺桿組885從頭連接器870伸出，可以通過旋轉(zhuǎn)緊固反應(yīng)器連接器875的表面或?qū)?yīng)的縫隙，從而防止連接器870和875松開。
如果希望移開反應(yīng)器800，就旋轉(zhuǎn)反應(yīng)器使之對齊螺桿集885和固定于頭蓋860的對應(yīng)的筒狀通道890。筒狀通道890的結(jié)構(gòu)允許用戶擴(kuò)展一個工具來接合螺桿集885。然后旋轉(zhuǎn)并升高螺桿集直到它與螺桿頭部方塊895緊密接合。一旦按該方式緊密接合，頭部連接器870就旋轉(zhuǎn)鎖定頭部區(qū)域860，從而允許反應(yīng)器800和對應(yīng)的反應(yīng)器連接器875與頭部連接器870松開達(dá)到移動反應(yīng)器的目的。
反應(yīng)器800的另一個特征是在上膛元件205采用鋁等物質(zhì)制造的硬化元件910。通過增加上膛元件或下膛元件的硬度，就可以使用較高的旋轉(zhuǎn)速度，而且可以增加處理過程中內(nèi)膛壁的平滑度。
上面揭示的反應(yīng)器結(jié)構(gòu)有大量很好的優(yōu)勢。其中許多優(yōu)勢直接來自于減少反應(yīng)器膛中的流體流動區(qū)域。一般而言，由于很少的流體被浪費所以可以更有效的利用處理流體。而且，減少反應(yīng)器膛的流體流動區(qū)域可以更容易的控制流體的物理參數(shù)，比如溫度、質(zhì)量流等。這帶來了更相容的結(jié)果而且使得這些結(jié)果可以重復(fù)。
前述結(jié)構(gòu)還可以對單一晶體使用兩種或更多不同處理流體執(zhí)行連續(xù)處理，而且這些流體都從反應(yīng)器膛的單一入口提供。另一方面，同時提供不同的流體給晶片的上下表面的能力為執(zhí)行新穎的處理操作開放了機(jī)會。比如，處理流體HF液供應(yīng)給反應(yīng)器膛的下部流體入口用于處理晶片的下表面，而某一個惰性氣體，比如氮氣，可以提供給上部流體入口。因此，HF液可以與晶片的下表面反應(yīng)，而晶片的上表面則可以有效的與HF隔離開來。除此之外，還可以執(zhí)行大量其它新穎的處理。
本發(fā)明人認(rèn)識到集成電路清潔/烘干過程將最終需要對清潔器/烘干器施加更多更經(jīng)濟(jì)有效的控制。因此，本發(fā)明采用了一種全新的清潔和烘干半導(dǎo)體晶片的方法，該方法可以更強(qiáng)的控制要清潔和要烘干的流體的物理屬性。另外，把清潔和烘干晶片建立在一個單獨的基礎(chǔ)上相對利用前述處理過程烘干某個單獨的晶片而言要更快一些。
圖17描述了控制清潔/烘干流體的供應(yīng)量的方法，這些流體被供應(yīng)到任一前述實例的清潔器/烘干器中。如圖所示，流體供應(yīng)系統(tǒng)，標(biāo)記為1800，包含氮氣供應(yīng)1805，IPA供應(yīng)1810，IPA蒸餾器1815，DI水供應(yīng)1820，可選的加熱元件1825，可選的流量表1830，可選的流量調(diào)節(jié)器/溫度傳感器1835，以及閥門機(jī)制1840。系統(tǒng)1800的所有這些組件都在有適當(dāng)軟件程序的控制單元845的控制下工作。
在清潔器/烘干器操作過程中，閥門機(jī)制1840被連接到供應(yīng)DI水，從供應(yīng)管1820到清潔器/烘干器膛的上下入口。隨著水供應(yīng)到膛中，晶片以比如200RPM的速度旋轉(zhuǎn)。這就使得水在向心加速度的作用下流過晶片的每個表面。一旦足夠多的水進(jìn)入內(nèi)膛清潔晶片表面，就可以操縱閥門機(jī)制1840提供烘干流體，該流體最好由氮氣和IPA蒸汽組成，烘干流體進(jìn)入清潔器/烘干器內(nèi)膛的上下入口。最好操縱閥門機(jī)制1840使之能夠在DI水結(jié)束之后立即緊跟的輸入烘干流體。當(dāng)烘干流體進(jìn)入內(nèi)膛后，晶片旋轉(zhuǎn)帶來的向心加速度驅(qū)使烘干流體穿越晶片表面，緊跟在DI水形成的新月狀之后。IPA蒸汽有助于烘干位于新月邊緣的晶片表面。可以進(jìn)一步加強(qiáng)對晶片的烘干，使用加熱元件1825可以烘干DI水和/或氮氣/IPA蒸汽。使用控制器1845可以控制要供應(yīng)的流體的特定的溫度。類似的，控制器1845可以使用流量調(diào)節(jié)器1835和流量表1830調(diào)節(jié)進(jìn)入清潔器/烘干器內(nèi)膛的DI水以及氮氣/IPA蒸汽的流量。
經(jīng)過一些修改，前述反應(yīng)器設(shè)計可以適用于執(zhí)行一些獨特的處理過程微電子工件和一個或多個處理流體之間的接觸受到控制并限制到工件所選擇的區(qū)域中。圖18-22描述了這樣的一個反應(yīng)器設(shè)計。
參照圖18-22，其中有一個反應(yīng)器2100用于處理微電子工件，比如硅晶片10，在該微環(huán)境中有一個上表面12，下表面14，以及一個外部的圓形周邊。對某些特定應(yīng)用而言，上表面12是前表面，又稱做設(shè)備面，而下表面是背面，又稱做非設(shè)備面。但是，對其它應(yīng)用而言，硅晶片10剛好正反顛倒。
除非特別說明，反應(yīng)器2100與前面描述的反應(yīng)器類似。但是，如圖所示，我對反應(yīng)器2100做了改善，使之更適合于執(zhí)行選定的微電子制造過程。
反應(yīng)器2100有一個包含上膛壁2120的上膛元件，以及一個包含下膛壁2140的下膛元件。膛壁2120，2140可以開啟以便允許晶片10被裝載到反應(yīng)器100中供處理，其方法是裝載和卸載機(jī)制(未畫)，比如，可以是有終端受動器的機(jī)械裝置。膛壁2120，2140還可以關(guān)閉以便定義一個容艙2160以支撐晶片10到膛壁2120、2140之間的處理位置。
定義了旋轉(zhuǎn)軸A的反應(yīng)器2100有一個包含轉(zhuǎn)子2210的頭部2200，它裝配在上膛壁2120，并且裝配了一個電機(jī)2220，用于在關(guān)閉狀態(tài)下饒軸A旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子2210以及上下膛壁2120，2140，并相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)支撐在處理位置的晶片10。電機(jī)2220利用旋轉(zhuǎn)元件軸承2224驅(qū)動以放射狀位于頭部2200的筒形2222。頭部2200可以上升以打開內(nèi)壁2120，2140，也可以下降用于關(guān)閉內(nèi)壁2120，2140。
上膛壁2120有一個入口2122用于處理流體，流體可以是液體，蒸汽或氣體，下膛壁2140有供流體進(jìn)入的入口2142，這些流體對給定的應(yīng)用而言，可以是與上述流體類似或不同的流體。頭部2200裝配有上噴嘴2210，它軸向伸展通過筒形2222，以便不妨礙筒形2222的旋轉(zhuǎn)。上噴嘴2210把處理流體向下引導(dǎo)穿過上膛壁2120的入口2122。
上膛壁2120包含一組類似的出口2124，他們以一致的角度間隔沿垂直軸A展開。在所揭示的實例中，采用了36個這樣的出口2124。每個出口2124離垂直軸A向外有一個相對較大的半徑距離，離被固定在處理位置的晶片10的外周邊16向內(nèi)有一個相對較小的半徑距離，比如大約1.5厘米的距離。
當(dāng)上膛壁和下膛壁2120，2140關(guān)閉時，他們定義了一個微環(huán)境反應(yīng)器2160，該微環(huán)境有上處理膛2126和下處理膛2146。上處理膛由上膛壁2120和晶片10的第一平表面定義，下處理膛由下膛壁2140和晶片10的第二平表面(與第一表面相對)定義。上處理膛2126和下處理膛2146之間可以通過晶片10的外周邊的環(huán)形區(qū)域2130進(jìn)行流體交流，在環(huán)形區(qū)域2130靠近底部2134的位置，它們被用環(huán)形、可以壓縮的封條(比如O形環(huán))2132密封起來。這些封條2132允許進(jìn)入較低入口2142的處理流體可以保持較低的壓力，從而流向出口2134。
與前面敘述的反應(yīng)器實例相比較，反應(yīng)器2100特別適合于執(zhí)行某個范圍內(nèi)的獨特的微制造處理。比如，反應(yīng)器2100特別適合于執(zhí)行這樣的處理，在該處理中工件的第一表面需要完全接觸處理流體，而工件的第二表面只需要周邊區(qū)域接觸處理流體。之所以能實現(xiàn)該處理，是因為進(jìn)入下處理膛壁2140的入口2142的處理流體可以只作用于晶片10的下表面14，晶片10的外部邊緣16，以及晶片10的上表面12的外部邊緣，然后才到達(dá)出口2124；還因為進(jìn)入上膛壁2120的入口2122的處理流體可以只作用于晶片10的上表面12，除了上表面12的外邊緣18之外，然后到達(dá)出口2124。
下面我們舉一個這樣過程的例子。反應(yīng)器2100用于控制進(jìn)入各個入口2122，2142的處理流體的各個壓力從而實現(xiàn)下述過程處理流體被允許接觸工件的第一表面，工件的周邊邊緣以及工件反面的周邊區(qū)域。這種流體接觸范圍從另一角度可以看做除了工件反面的一部分(排除周邊區(qū)域后的反面)之外都接觸。根據(jù)對應(yīng)該過程的一個實例，需要從第一表面，工件的周邊以及該工件反面的周邊區(qū)域中腐蝕掉很薄的材料。
在有關(guān)該過程的一個更具體的實例中，被金屬化處理采用的該過程用于在半導(dǎo)體晶片或類似的東西上形成微電子元件和/或互相連接的結(jié)構(gòu)。為了達(dá)到該目的，要施加薄膜層，比如種子層，到位于前表面以及外部周邊至少一部分的障礙層。在一個或多個干涉步驟之后，比如銅層電鍍之類，能夠蝕刻電鍍材料、薄膜材料、和/或障礙層材料的蝕刻劑被有選擇的流經(jīng)第一表面的外部邊緣，而同時阻止它流過第一表面的半徑范圍之內(nèi)的其它區(qū)域。因此，在第一表面的外圍移開了一層或多層，而在第一表面外圍之內(nèi)的區(qū)域仍保持完整。如果蝕刻劑不僅流過第一表面的外邊緣，而且流過反面及其外邊緣，那么它也就移開了晶片外邊緣的一層或多層，而且該蝕刻劑可以祛除的任何污染物質(zhì)也從背面祛除了。
基于前述過程，人們可以認(rèn)識到其它層和/或材料可以有選擇的蝕刻，清潔，沉淀，保護(hù)等，基于處理流體和外部邊緣和/或工件反面的有選擇接觸。比如，要從工件的反面和第一表面的外部邊緣祛除氧化物，可以通過有選擇的接觸氧化物蝕刻劑如氫氟酸。類似的，可以控制在反應(yīng)器中的氧化物蝕刻劑，使它接觸除了外部邊緣之外的工件的整個前表面，從而保持外部邊緣的氧化物處于完整狀態(tài)。我們還要認(rèn)識到祛除出口2124以允許反應(yīng)器2100被用于選擇性的包含或排除外部邊緣的過程是不必要的，或者是不期望發(fā)生的。
如圖23-26所示，在前述反應(yīng)器中可以增加附加結(jié)構(gòu)，這取決于該設(shè)計的反應(yīng)器是否要執(zhí)行和自動實現(xiàn)某些特殊處理，如果要，那么就須使用附加結(jié)構(gòu)。在其中一個這樣的附加結(jié)構(gòu)里，下膛壁140有一個上表面2144用于繞入口2142定義一個環(huán)形槽。槽2146用于收集液體副產(chǎn)品和/或經(jīng)入口2142供應(yīng)的處理流體殘液。舉例來說，如果某一流體從晶片10滴下，就會在反應(yīng)器100旋轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的向心加速度的影響下被引導(dǎo)到出口2124。
另一個與反應(yīng)器2100連接的附加結(jié)構(gòu)涉及下噴嘴。如圖所示，下噴嘴2260，其位置低于下膛壁2140上的入口2142，它包含兩個或多個端口2262(畫了兩個)用于引導(dǎo)兩個或多個處理流體向上流過入口2142。端口2262的方向有利于使直接流匯聚到晶片10的下表面。反應(yīng)器2100還包含清潔噴嘴2280，其位置在下噴嘴2260的一邊，用于引導(dǎo)清潔氣流，如氮氣，穿越下噴嘴2260。
反應(yīng)器2100的其它附件還有底座2300，它裝配下噴嘴2260，清潔噴嘴2280，它定義了一個共軸的環(huán)形液壓裝置2320。液壓裝置2320有多個(比如四個)排液溝2322(畫了一個)，每個排液溝裝配有一個氣動提升閥2340用于打開和關(guān)閉排液溝2322。這些排液溝2322提供單獨的路徑用于引導(dǎo)不同類型的處理流體到達(dá)合適的系統(tǒng)(未畫)用于存放，處置或再循環(huán)。
環(huán)形壁腳板2360從上膛壁2120向下伸展到達(dá)液壓裝置2320上面，以便于上膛壁2140一起旋轉(zhuǎn)。每個出口2124的方向都便于引導(dǎo)處理流體經(jīng)過對著環(huán)形壁腳板2360的內(nèi)表面2362的流體通道2364而排出該出口2124。如圖所示，內(nèi)表面2362向外向下張開，以便在反應(yīng)器旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的向心加速度的影響下，到達(dá)內(nèi)表面2362的處理流體向外向下流動，朝向液壓裝置2320。因此，處理流體傾向于掠過液壓裝置2320，流向排液溝2322。
轉(zhuǎn)子2210的有棱紋的表面2215朝向轉(zhuǎn)子2210的平滑表面，并分隔開一個很小的距離，該有棱紋的表面位于環(huán)形區(qū)域204，并與液壓裝置2320相通。當(dāng)轉(zhuǎn)子2210旋轉(zhuǎn)時，有棱紋的表面2215就試圖使環(huán)形區(qū)域2204中的氣體旋轉(zhuǎn)，以幫助把處理流體吹過液壓裝置2320，朝向排液溝2322。
上膛壁2120有一個間隔物2128，它向下突出，以阻止被支撐的晶片10離開處理位置向上接觸到上膛壁2120。下膛壁2140有一個間隔物2148，它向上突出，以保證被支撐的晶片10與下膛壁2140之間有一定的間隔；下膛壁還有一個立柱2150向上突出越過被支撐的晶片10的外邊緣16，以阻止被支撐的晶片10偏離垂直軸A的中心。
下膛壁2140可以裝配升高機(jī)制2400，該機(jī)制用于把支撐在處理位置的晶片10升高到高處。當(dāng)頭部2200被升高到超過底座2300時升高機(jī)制就把晶片10送到高處，以便打開上膛壁2120和下膛壁2140。把所支撐的晶片10升高到高處有利于使用如帶終端受動器的機(jī)械手等一類的裝載和卸載機(jī)制(未畫)來卸載晶片。
升高機(jī)制2400包括升高杠桿組2420。每個升高杠桿2420通過樞軸2422裝配在下膛壁2140，該樞軸從升高杠桿2420伸展到下膛壁2140的插座2424，以便在操作位置和非操作位置之間繞樞軸旋轉(zhuǎn)。當(dāng)上下膛壁2120，2140處于關(guān)閉狀態(tài)時，每個樞軸杠桿2420都被安排成與上膛壁2120接合，此時該樞軸杠桿2420都旋轉(zhuǎn)到非操作位置。每個升高杠桿2420都有彈性裝置，以便當(dāng)不與上膛壁2120接合時旋轉(zhuǎn)到操作位置。
因此，當(dāng)上下膛壁2120，2140處于關(guān)閉狀態(tài)時，每個升高杠桿2420都從操作位置旋轉(zhuǎn)到非操作位置，而當(dāng)上下膛壁2120，2140處于打開狀態(tài)時，每個升高杠桿2420都從非操作位置旋轉(zhuǎn)到操作位置。每個升高杠桿2420裝配有一個插銷2424，該插銷伸展到被支撐在處理位置的晶片10下部并把所支撐的晶片升高到高處，此時，升高杠桿2420就從非操作位置旋轉(zhuǎn)到操作位置。
升高杠桿2420裝配有環(huán)繞下膛壁2140的彈性元件2440(比如O形環(huán))，該彈性元件通過升高杠桿2420自身所帶的掛鉤2426與升高杠桿2420接合。在每個升高杠桿2420上，插銷2422定義了一個軸，插銷2424和掛鉤2426之間相對于該軸成直徑對立。當(dāng)上下膛壁2120，2140處于關(guān)閉狀態(tài)時，彈性元件2440維持在較高程度的拉伸度；當(dāng)上下膛壁2120，2140處于打開狀態(tài)時，彈性元件2440維持在較低程度的拉伸度。
上下膛壁2120，2140也可以相互夾緊并通過閉鎖機(jī)制2500處于關(guān)閉狀態(tài)。根據(jù)一個閉鎖機(jī)制的實例，該機(jī)制包括閉鎖環(huán)2520，閉鎖環(huán)保留在下膛壁2140并且與位于上膛壁2120的具有互補(bǔ)外形的凹窩2540接合。閉鎖環(huán)2520由具有彈力的彈簧材料(比如乙烯聚合氟化物)制成，并帶有一組向內(nèi)的臺階區(qū)域2530。因此，臺階區(qū)域2530能夠使閉鎖環(huán)2520從具有第一直徑的未變形狀態(tài)改變?yōu)榫哂邢鄬^小直徑的變形狀態(tài)。該變形發(fā)生于當(dāng)臺階區(qū)域2530受到內(nèi)向輻射力時。當(dāng)該力消失時，閉鎖環(huán)2520就回復(fù)到未變形狀態(tài)。
閉鎖機(jī)制2500還包括一組閉鎖凸輪2540，每個凸輪對應(yīng)于臺階區(qū)域2530之一。每個閉鎖凸輪2540適合于施加輻射力到對應(yīng)的臺階區(qū)域2530。
閉鎖機(jī)制2500還包括驅(qū)動環(huán)2560，驅(qū)動環(huán)用于激發(fā)閉鎖凸輪2540，驅(qū)動環(huán)2560在預(yù)先限制的移動范圍之內(nèi)向上或向下運動。在所描述的實例中，驅(qū)動環(huán)2560上升時用于激發(fā)閉鎖凸輪2540，當(dāng)下降時用于解激發(fā)閉鎖凸輪。閉鎖機(jī)制2500還包括一組氣動設(shè)備2580(比如三個該設(shè)備)用于上升或下降驅(qū)動環(huán)2560。當(dāng)驅(qū)動環(huán)2560上升時，上膛壁和下膛壁2120，2140彼此釋放，以便頭部2200能夠從底座2300上升從而打開上下膛壁2120，2140，或者頭部下降到底座2300之中從而關(guān)閉上下膛壁2120，2140。
驅(qū)動環(huán)2560裝配有向上突出的插銷2562(畫了一個)，該插銷伸入到對準(zhǔn)環(huán)2570的多個縫隙2564對應(yīng)的其中之一，此時，驅(qū)動環(huán)2560上升。所裝配的對準(zhǔn)環(huán)2570與下膛壁2140一起旋轉(zhuǎn)。當(dāng)驅(qū)動環(huán)2560下降時，插銷2562從縫隙2564中退出并清除對準(zhǔn)環(huán)2570。當(dāng)伸入對應(yīng)的縫隙2564時，插銷2562與被支撐在處理位置的晶片10對齊，以便有利于象上面提到的那樣，利用機(jī)械系統(tǒng)卸載晶片10。
本發(fā)明結(jié)合晶片進(jìn)行了描述。但是，要認(rèn)識到本發(fā)明具有寬廣的應(yīng)用范圍。舉例來說，本發(fā)明可以應(yīng)用于處理磁盤和磁頭，平板顯示器，微電子面具以及其它需要有效的控制加濕處理的過程。
在不偏離本發(fā)明的基本原則的前提下可以對前述系統(tǒng)提出許多修改和變化。盡管本發(fā)明在描述過程結(jié)合一個或多個特定實例揭示了其細(xì)節(jié)，但是業(yè)界技術(shù)人員將會認(rèn)識到這些改變不會偏離在后面的權(quán)利要求中闡明的本發(fā)明的范圍和精神。
權(quán)利要求
1.一種用于處理微電子工件的方法，所述方法將處理流體施加到所述工件上，所述工件具有第一側(cè)和第二側(cè)，在所述第二側(cè)上有一金屬層，外周邊(16)連接所述第一側(cè)和第二側(cè)，其特征在于旋轉(zhuǎn)所述工件；將一處理流體提供到所述第二側(cè)的外邊緣(18)，并通過控制流體速率、流體壓力、和/或旋轉(zhuǎn)速率，防止所述處理流體與所述工件的第二側(cè)外邊緣(18)以外接觸；以及所述處理流體將所述金屬層從所述第二側(cè)的外邊緣去除。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在一個反應(yīng)器(2100)中處理所述工件，并通過旋轉(zhuǎn)所述工件產(chǎn)生的離心力，防止所述處理流體在所述工件的第二側(cè)外邊緣(18)以外流動，并且通過位于工件的外周邊(16)向內(nèi)的出口(2124)將所述處理流體從所述反應(yīng)器(2100)中去除，這樣所述處理流體不在所述第二側(cè)外邊緣(18)以外流動，并且所述金屬層從所述外邊緣被去除而不從所述第二側(cè)的其它位置被去除。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述出口(2124)垂直設(shè)置在所述外邊緣的上面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括提供惰性流體到所述工件的第二側(cè)的步驟。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括提供處理流體到外周邊的步驟。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述工件具有一個障礙層和在所述障礙層上的種子層，所述金屬層在所述種子層上面，所述處理流體可以蝕刻至少所述種子層和金屬層，以便從所述第二側(cè)的外邊緣去除所述種子層和金屬層。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述工件還具有在所述外周邊上的金屬層，所述處理流體也從所述外周邊去除金屬層。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于提供處理流體到所述工件的第一側(cè)，所述處理流體在第一側(cè)上向外移動，到所述外周邊，然后圍繞所述外周邊流動并流到所述第二側(cè)的外邊緣。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于施加第一處理流體到所述第一側(cè)并施加第二處理流體到所述第二側(cè)；防止所述第二處理流體與所述工件的第二側(cè)的外邊緣接觸；和用第一處理流體接觸所述工件的第二側(cè)的外邊緣和所述外周邊。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于通過控制所述處理流體的流動速率和/或旋轉(zhuǎn)速率，控制所述外邊緣的半徑。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于將所述工件放入一反應(yīng)器(2100)，在所述反應(yīng)器的上膛壁(2120)與下膛壁(2140)之間，該上膛壁(2120)具有多個出口(2124)，所述出口向外與反應(yīng)器的旋轉(zhuǎn)軸相距第一距離，向內(nèi)與工件的外周邊(16)相距第二距離，該第二距離小于第一距離；圍繞所述旋轉(zhuǎn)軸與所述工件一起旋轉(zhuǎn)所述上膛壁和下膛壁；通過在下膛元件中的入口(2142)，將處理流體提供到所述工件的第一側(cè)(14)和所述第二側(cè)的外邊緣(18)；并且通過使所述處理流體沿半徑向外在工件的第一側(cè)上流動，在所述工件的外周邊(16)流動，流到所述第二側(cè)的外邊緣(18)，然后通過出口(2124)排出，來防止所述處理流體在所述工件的第二側(cè)外邊緣(18)以外流動，以便將所述金屬層從所述第二側(cè)的外邊緣去除。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括污染所述工件的第一側(cè)和工件的外周邊(16)，并且通過提供流體從所述所述工件的第一側(cè)和外周邊(16)去除污染物質(zhì)。
13.一種用于處理微工件的設(shè)備，包括第一膛部件；第二膛部件，與所述第一膛部件結(jié)合以形成一個圍繞工件的處理膛；在第一膛部件或第二膛部件上的處理流體的入口，用于將處理流體提供到所述處理膛；以及一排空間分隔的出口，每個出口設(shè)置在距所述第一膛部件和第二膛部件的旋轉(zhuǎn)軸相同的半徑距離，用于通過旋轉(zhuǎn)所述膛部件所產(chǎn)生的離心力將處理流體從所述處理膛中排出，所述相同的半徑距離小于工件的直徑。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備，還包括在所述第一膛部件和第二膛部件之間的密封件。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中所述處理膛總體上與所述工件的形狀一致。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中所述入口為上部入口，設(shè)置在中心，用于向所述工件的上表面提供第一流體；還包括一個下部入口，用于向所述工件的下表面提供第二流體。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中所述工件為一般圓形的半導(dǎo)體晶片，并且其中所述上膛部件和下膛部件的入口開口與所述半導(dǎo)體晶片的中心對準(zhǔn)。
18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中所述第二膛部件是一個上膛部件，所述第一膛部件是一個下膛部件，所述下膛部件上有入口，所述上膛部件上有出口。
19.根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中所述處理膛的形狀與所述工件的形狀一致。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在微環(huán)境中處理工件的設(shè)備和方法。該設(shè)備包括形成一處理膛的第一膛部件和第二膛部件；在第一膛部件或第二膛部件上的處理流體的入口；以及一排空間分隔的出口，每個出口設(shè)置在距該第一膛部件和第二膛部件的旋轉(zhuǎn)軸相同的半徑距離，用于通過旋轉(zhuǎn)該膛部件所產(chǎn)生的離心力將處理流體從該處理膛中排出，該相同的半徑距離小于工件的直徑。該方法包括將處理流體施加到該工件上，旋轉(zhuǎn)該工件；將一處理流體提供到該第二側(cè)的外邊緣，并通過控制流體速率、流體壓力、和/或旋轉(zhuǎn)速率，防止該處理流體與該工件的第二側(cè)外邊緣以外接觸；將金屬層從第二側(cè)的外邊緣去除。根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備和方法可增強(qiáng)對流體處理過程的控制。
文檔編號H01L21/304GK1599025SQ20041007053
公開日2005年3月23日 申請日期1999年3月15日 優(yōu)先權(quán)日1998年3月13日
發(fā)明者加里·L·柯蒂斯, 雷蒙·F·湯普森, 斯蒂文·L·皮斯 申請人:塞米特公司