專利名稱：清洗用于處理微電子工件的工具中的工具表面的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及清洗用于處理微電子工件的工具中的工具表面的改進的方法和設(shè)備。更具體地，本發(fā)明涉及產(chǎn)生并使用清洗液體的回旋流來清潔工具表面，所述表面諸如用于覆蓋處理腔室的蓋的底側(cè)表面，在所述處理腔室中一個或多個微電子工件正被處理。
背景技術(shù)：
微電子工業(yè)依賴于各種不同工藝制造微電子器件。許多工藝涉及一系列處理，在所述處理中不同種類的處理流體按照期望方式與工件接觸。這些流體可以是液體、氣體或它們的組合。在某些處理中，固體可懸浮或溶解在液體中或夾帶在氣體中。在以下文獻中描述了用于處理微電子工件的創(chuàng)新性工具受讓人已發(fā)行的美國專利號7，681，581 (下文簡稱為受讓人的專利號I)以及現(xiàn)在公布的受讓人的共同未決美國專利申請?zhí)朥S-2007-0245954-A1 (載有代理人案號FSI0166/US且下文簡稱為共同未決申請?zhí)朓) ；2008-0271763-Α1 (載有代理人案號FSI0166/US/2且下文簡稱為共同未決申請?zhí)?)、US-2008-0008834-A1 (載有代理人案號FSI0202/US且下文簡稱為共同未決申請?zhí)?)、2009-0038647-Α1 (載有代理人案號FSI0215/US且下文簡稱為共同未決申請?zhí)?)和2009-0280235-A1 (載有代理人案號FSI0218/US且下文簡稱為共同未決申請?zhí)?)。為了所有目的，‘581專利和這些共同未決的美國專利申請的全部內(nèi)容通過引用的方式并入本文。在上述‘581專利和上述共同未決的美國專利申請中描述的這些工具的處理部分的實施例有利地包括嵌套的管道特征部件，其允許一個或多個管道通路被選擇性地打開和關(guān)閉。例如，當結(jié)構(gòu)相對移開時，管道通路打開并在結(jié)構(gòu)之間增大。當結(jié)構(gòu)相對一起移動時，結(jié)構(gòu)之間的管道被阻塞且尺寸減小。在優(yōu)選實施例中，取決于可移動管道結(jié)構(gòu)如何被定位，在相同的空間體積中可存在多個管道。因此，多個管道能夠占據(jù)的最小程度的體積都大于僅由單個管道所占據(jù)的體積。管道用于收集各種處理流體，包括液體和/或氣體，以便進行回收、丟棄或其他處理。可在不同的獨立管道中回收不同的處理流體，以使得交叉污染最小化和/或針對不同流體使用獨特收集協(xié)議。由于管道結(jié)構(gòu)的嵌套特征，所以管道系統(tǒng)也非常緊湊。上述‘581專利和上述共同未決專利美國專利申請還描述了創(chuàng)新性噴霧嘴/屏障結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)包括以下能力以多種方式(例如通過噴霧、中心分配以及氣體或蒸汽引入)分配處理材料。屏障結(jié)構(gòu)位于下方工件的上方。在優(yōu)選實施例中，屏障結(jié)構(gòu)的下表面成形為使它在工件上限定錐形流動通道。該方法提供了許多好處。錐形流動通道有助于促進從工件的中心向外的徑向流動，同時使得再循環(huán)區(qū)最小化。該錐形也有助于順暢地匯流和增加工件外邊緣附近的流動流體的速度。這有助于減少液體飛濺的效果。下表面的角度也有助于下表面上的液體朝向外周排出。錐形配置也有助于減少顆粒再循環(huán)返回到工件上。該配置還有助于通過更好地收容液體來促進化學回收效率。盡管具有所有這些好處，但是仍然需要進一步的改進。首先，在處理工件的過程中，屏障結(jié)構(gòu)的下表面可能帶有在處理過程中使用的和/或由于清洗屏障結(jié)構(gòu)而產(chǎn)生的液滴或液膜。例如，受讓人的共同未決申請?zhí)?中描述了一種清洗方法，其中清洗管被向下引導(dǎo)穿過煙囪狀管道通入處理腔室，其中煙囪狀管道一般通過屏障結(jié)構(gòu)的中央?yún)^(qū)域提供進入處理腔室的通路。清洗管延伸到處理腔室中，使它們的下端一般都位于與屏障結(jié)構(gòu)的下表面相同的高度處。通過附接至管的端部的噴嘴將清洗液體噴射到下表面上。受讓人的共同未決申請?zhí)?中描述了使用清洗歧管以在處理腔室上游的表面上產(chǎn)生清洗液體流。清洗液沿著這些表面被順暢地輸送，然后潤濕屏障結(jié)構(gòu)的底側(cè)。雖然這些方法會有效地清洗屏障結(jié)構(gòu)，但是最終的清洗動作在撞擊到屏障結(jié)構(gòu)時會比預(yù)期的具有更多飛濺或滴落的傾向。這可能產(chǎn)生水滴或水霧，這些水滴或水霧反過來 可能會導(dǎo)致對下方工件的顆粒污染。此外，任一種方法中都可能更難建立清洗的對齊和分配方式。管和噴嘴可收集水分，水分可能滴落并會造成污染。管和噴嘴也可能扼止和/或干擾液體和氣體流入處理腔室中。因此，需要改進的清洗方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了用于實現(xiàn)用于處理一個或多個微電子工件的工具中的工具表面的清洗的改進方法和部件。當本發(fā)明用于清洗蓋和其他結(jié)構(gòu)的下表面時特別有利，所述其他結(jié)構(gòu)諸如位于所處理的工件上方的可移動屏障板，所述可移動屏障板既部分地用作處理腔室上面的蓋，同時也在工件上方限定錐形流動通道。取代以產(chǎn)生過度的飛濺、液滴或產(chǎn)生霧的方式將清洗液體噴射到表面上，本發(fā)明在待清洗表面上游的至少一個流體通道的表面上產(chǎn)生清洗液體的回旋流。然后回旋流提供順暢、均勻的潤濕和成片流動的動作來完成清洗，其具有顯著減少產(chǎn)生顆粒污染的風險。有利地，示意性實施例包含非常少的部件，從而可簡化裝配并提高可靠性。所述部件對于在制造、運輸或使用期間可能出現(xiàn)的對齊變化較不敏感。這進一步簡化了制造和使用，同時允許本發(fā)明在很寬的公差范圍內(nèi)保持高水平的清洗性能。回旋流模式提供了被清洗表面的改進的覆蓋范圍和濕潤均勻性。能夠很容易地實現(xiàn)表面結(jié)構(gòu)的基本上完全和均勻的潤濕?；匦齽幼髂軌驖櫇裆w或其他結(jié)構(gòu)的底側(cè)，而大大減少了清洗液落到下方的工件上的趨勢。在本發(fā)明的一個方面中，提供了一種清洗設(shè)備的方法。該方法包括以下步驟a)提供一種設(shè)備，其包括處理腔室，在處理過程中，至少一個微電子工件被布置在所述處理腔室中；和結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)包括下表面，所述下表面位于至少一個工件上面并至少部分地覆蓋至少一個工件；b)在有效產(chǎn)生清洗流體的回旋流的條件下，將清洗流體傾斜朝向大致環(huán)形間隙或其一部分對準；以及c)使清洗液體的回旋流潤濕結(jié)構(gòu)的下表面。在本發(fā)明的另一個方面中，提供了一種用于處理至少一個微電子工件的設(shè)備。該設(shè)備包括a)處理腔室，其中在處理過程中，至少一個微電子工件能夠被布置在所述處理腔室中；b) —種結(jié)構(gòu)，其包括下表面和大致環(huán)形間隙，其中在處理過程中，所述下表面位于至少一個工件上方并至少部分地覆蓋所述至少一個工件；d)至少一個噴嘴，所述噴嘴與環(huán)形間隙流體連通并被朝向所述環(huán)形間隙被傾斜引導(dǎo)，并且所述環(huán)形間隙被構(gòu)造為當流體通過噴嘴噴射進入環(huán)形間隙中時產(chǎn)生流體的回旋流；以及(e)至少一個壁，所述壁將流體的回旋流流體地引導(dǎo)至結(jié)構(gòu)的下表面。在本發(fā)明的又一方面中，提供了一種用于處理至少一個微電子工件的設(shè)備。該設(shè)備包括a)處理腔室，在處理過程中，所述至少一個微電子工件能夠被布置在所述處理腔室中；b) —種結(jié)構(gòu)，其包括下表面，在處理過程中，所述下表面位于至少一個工件上方并至少部分地覆蓋至少一個工件；c)至少一個發(fā)散通路，其提供進入處理腔室的出口，發(fā)散通路包括通路表面，所述通路表面流體地耦接至所述結(jié)構(gòu)的下表面；以及d)至少一個噴嘴，所述噴嘴朝向大致環(huán)形間隙被傾斜引導(dǎo)，并被構(gòu)造為當流體通過噴嘴噴射進入環(huán)形間隙時在環(huán) 形間隙中產(chǎn)生流體的回旋流，其中環(huán)形間隙位于通路表面的上游并流體耦接至通路表面，從而使在環(huán)形間隙中產(chǎn)生的流體的回旋流通過一個或多個表面被輸送到所述結(jié)構(gòu)的下表面，所述一個或多個表面至少包括發(fā)散通路的通路表面。


通過參照本發(fā)明的實施例的以下描述并結(jié)合附圖，本發(fā)明的上述及其他優(yōu)點，以及實現(xiàn)它們的方式將變得更加明顯，而且本發(fā)明本身將得到更好的理解，其中圖I是結(jié)合本發(fā)明原理的單一晶圓加工工具的示意圖。圖2是圖I工具中使用的軸環(huán)的頂部立體圖。圖3是圖I工具中使用的軸環(huán)的底部立體圖。圖4是示出了安裝到用于圖I工具中的軸環(huán)的入口歧管的側(cè)截面圖。圖5是用于圖I工具中的入口歧管組件的頂部立體圖。圖6是用于圖I工具中的入口歧管組件的底部立體圖。圖7是用于圖I工具中的入口歧管組件的側(cè)截面圖。圖8是用于圖5-7入口歧管組件中的蓋體的頂部立體圖。圖9是用于圖5-7入口歧管組件中的蓋體的底部立體圖。圖10是用于圖5-7入口歧管組件中的底座的頂部立體圖。圖11是用于圖5-7入口歧管組件中的底座的底部立體圖。圖12是圖10中示出的底座的頂視圖。圖13是8中示出的蓋體的頂視圖。
具體實施例方式下面描述的本發(fā)明實施例并非旨在詳盡的，也不旨在將本發(fā)明限制于以下詳細描述中所公開的精確形式。相反，選擇和描述這些實施例是為了使本領(lǐng)域的其他技術(shù)人員可以明白和理解本發(fā)明的原理和實踐。本發(fā)明的原理可與單獨或分批處理工件的工具相聯(lián)系。為了說明的目的，圖I示意性地示出了示意性的工具10，其結(jié)合本發(fā)明的原理且是以下類型的其中在任一時間下單個工件12均容納在工具10中，并經(jīng)受一個或多個處理，在所述處理中液體、氣體和/或其他處理介質(zhì)接觸所述工件12。在微電子工業(yè)中，例如，工具10可被稱為單個晶圓處理工具。工件12典型地包括半導(dǎo)體晶圓或其他處理中微電子襯底。盡管以工具10為例描述了本發(fā)明的原理，但是本發(fā)明原理也可用于將清洗功能合并到廣泛范圍的其他微電子處理系統(tǒng)中。如圖I中示意性地示出的，工具10通常包括作為主要組件的基座部分14和屏障/分配部分16。在實際使用中，基座部分14和屏障/分配部分16將被安裝至框架(未示出)且被封閉在工具10的殼體(未示出)中。這種安裝可以任何方式(例如通過螺釘、螺栓、鉚釘、粘合劑、焊接、卡箍、支架、及其組合等)實現(xiàn)。盡管理想的是，部分14、16和/或其組件能獨立且可拆卸地安裝以便于維護、保養(yǎng)、升級和/或更換?；糠?4和屏障/分配部分16幫助限定處理腔室18，在處理過程中工件12被定位在所述處理腔室中?；糠?4和/或屏障/分配部分16包括允許工件12被裝載到處理腔室18中以及從中取出的一個或多個功能或能力。這樣的功能或能力可包括，例如，可能會被打開或關(guān)閉以提供所需出口的門(未示出)?；蛘?，如優(yōu)選的實踐模式中所設(shè)想的，基座部分14和屏障/分配部分16中的一者或兩者能夠相對于彼此移動，以提供該出口。便 利地，在示例性實施例中，例如，通過升高和降低屏障分配部分16，同時保持基座部分14的至少一部分固定至周邊框架(未示出)可實現(xiàn)這種相對移動。在基座部分14包括一個或多個可移動擋板構(gòu)件的實施例(諸如受讓人的共同未決申請?zhí)朓和2中所描述的)中，可升高和降低擋板構(gòu)件，以促成該出口。基座部分14通常包括殼體20、卡盤22、背側(cè)分配頭26、環(huán)形擋板構(gòu)件34、36和38。電機(未示出)用于可轉(zhuǎn)動地驅(qū)動卡盤。在處理腔室18內(nèi)部，通過卡盤22支撐和保持工件12?？ūP22可以是固定的，或者它可以可繞中心軸線轉(zhuǎn)動。為了說明的目的，附圖示出了工具10的實施例，其中卡盤22由電機(未示出)可轉(zhuǎn)動地驅(qū)動，以使工件12在處理過程中可繞軸線旋轉(zhuǎn)。在旋轉(zhuǎn)的卡盤22使工件12旋轉(zhuǎn)的那些實施例中，旋轉(zhuǎn)有助于使所分配的處理材料在工件12上均勻地展開。根據(jù)現(xiàn)在傳統(tǒng)實踐或?qū)黹_發(fā)的實踐，卡盤22可以任何各種不同的方式固定工件12。優(yōu)選地，卡盤22包括邊緣夾緊結(jié)構(gòu)(未示出)，所述邊緣夾緊結(jié)構(gòu)牢固地保持工件12，以使得在工件12與卡盤22之間有間隙28。這種定位允許處理化學品(包括清洗水)被分配到工件12的上表面或下表面。任選地，工具10可包括用于處理工件12的下表面的分配結(jié)構(gòu)。示例性背側(cè)分配機構(gòu)被示出為大致圓形的背面?zhèn)确峙漕^26，通過該大致圓形的背面?zhèn)确峙漕^26，可以向工件12的下表面分配一種或多種處理化學品。經(jīng)由穿過卡盤22的中心孔32的軸30將處理化學品供應(yīng)至背側(cè)分配頭26。在卡盤22旋轉(zhuǎn)的實施例中，在軸30與中心孔32之間有間隙，以使得當卡盤22旋轉(zhuǎn)時，零件不接觸。背側(cè)分配頭26可耦接至一個或多個處理材料供應(yīng)源(未示出)，以便根據(jù)需要分配供應(yīng)或混合。用于容置處理腔室18的外殼20 —般包括基座盤33和可移動的環(huán)形擋板構(gòu)件34、36和38。擋板構(gòu)件34、36和38提供可移動的邊界，所述邊界限定了排放管道42和44的至少一部分。管道42和44用于收集各種處理流體以便回收、廢棄或其他處理?？稍诓煌莫毩⒐艿乐谢厥詹煌奶幚砹黧w，以最大限度地減少交叉污染和/或針對不同流體使用獨特收集協(xié)議。管道42和44中的每個都具有鄰近工件12的外周的相應(yīng)入口 41和43。管道42和44中的每個都具有相應(yīng)出口 44和46，材料通過所述出口排出。相鄰擋板構(gòu)件能夠朝向或遠離彼此移動，以便扼止或打開相應(yīng)的管道通路。例如，當相鄰擋板構(gòu)件相對移開時，管道通路在它們之間打開且在結(jié)構(gòu)之間增大。當結(jié)構(gòu)相對一起移動時，結(jié)構(gòu)之間的管道被扼止且尺寸減小。為了示意性的目的，頂部擋板構(gòu)件34與中間擋板構(gòu)件36之間的排放管道40被打開，而中間擋板構(gòu)件36與底部擋板構(gòu)件38之間的下部排氣管道42被扼止。為了示意性的目的，工具10包括三個可移動且可嵌套的擋板構(gòu)件34、36和38，其帶有可形成在這些部件之間的兩個排放管道42和44。然而，本發(fā)明的其他實施例可包括更多或更少數(shù)量的擋板構(gòu)件，因此包括相應(yīng)更多或更少數(shù)量的排放管道。在基座部分14與屏障/分配部分16之間可能有間隙48。當工具10在封閉的操 作模式(諸如工件12的這樣一種處理，其中來自周圍環(huán)境或其他來源的氧氣從處理腔室18中被排除)下操作時，理想的是阻塞和/或消除該間隙48，使氧氣不能得以通過該間隙48進入處理腔室18中。這可以各種方式實現(xiàn)。作為一些選項，間隙48可以通過使用襯墊、其他合適的密封元件，和/或甚至通過使用流動氣簾來密封，以形成跨越間隙48的邊界，從而將腔室18與腔室18外部的周圍環(huán)境相隔離。可在任何時候(諸如在由于任何原因期望將腔室18與周圍環(huán)境相隔離的任何處理的至少一部分期間)按照需要形成氣簾形式的該邊界。從合適的來源(未示出)通過合適的管道設(shè)施(未示出)供應(yīng)的加壓氣體(諸如氮氣、二氧化碳、氬氣、及其組合等)可用于形成所需的氣簾。在特別優(yōu)選的實施例中，基座部分202是受讓人的共同未決申請?zhí)朓和2中描述和說明的“處理部分11”的形式的。在所述實施例中，環(huán)形氣簾設(shè)置在擋板構(gòu)件的內(nèi)緣與相鄰屏障板結(jié)構(gòu)的外周之間。在受讓人的共同未決申請?zhí)?中更詳細地描述了具有這種結(jié)構(gòu)的發(fā)明的代表實施例。仍然參照圖1，屏障/分配部分16的示例性實施例通常包括屏障板56、軸環(huán)200、入口歧管300、氣體分配系統(tǒng)400、下面進一步描述的分配功能部件、以及管道設(shè)施(未示出)。屏障/分配部分16與受讓人的共同未決申請?zhí)朓至5的“分配組件554”類似，并因此可耦接至“可移動構(gòu)件526”并取代在這些共同未決申請中所描述、示出和/或參考的屏障/分配部分。根據(jù)優(yōu)選實施例，屏障板56通常是環(huán)形的，具有下表面58。有利地，屏障板56的下表面58包括有助于收集和除去可能存在的液體的一個或多個功能部件。作為一個策略，抽吸功能部件和技術(shù)可用于液體去除，如在受讓人的共同未決申請?zhí)?中描述的。為此目的，設(shè)置了管件(未示出)以便從屏障板56的下表面58抽吸液體。通過z軸移動，諸如通過使用如受讓人的共同未決申請?zhí)朓和2的“可移動支撐構(gòu)件526的部件，可控制屏障板56相對于下方工件12的位置。優(yōu)選地，屏障板56的至少下表面58沿徑向向外的方向從中心軸線62相對于工件12的底層平面成向下的角度，以在工件12與屏障板56的下表面58之間建立錐形流動通道64。通道64的錐形輪廓有助于促進從工件12的中心向外的徑向流動，同時使得再循環(huán)區(qū)最小化。該錐形也有助于順利地匯流和增加工件外邊緣附近的流動流體的速度。這有助于減少液體飛派的效果。下表面58的角度也有助于下表面58上的液體流向外周，在外周處所收集的液體可以被抽吸走而非向下滴到工件12上。這種配置還有助于通過更好地收容液體來促進化學品回收效率。成角度的下表面58可具有各種幾何形狀。例如，所述幾何形狀可以是一個或多個線狀(圓錐形)、拋物線形、多項式等。為了示意性的目的，下表面58一般沿徑向向外的方向上朝向工件12線性地會聚。此外，關(guān)于這個特定的實施例，大致環(huán)形的屏障板56 —方面用作處理腔室18上的蓋或蓋體，以便幫助提供用于工件處理的受保護環(huán)境，另外還幫助在處理腔室18中容納分配的材料。然而，因為在許多實施例中，屏障板56能夠上下移動，所以一般環(huán)形的屏障板56優(yōu)選與幫助限定處理腔室18的其他擋板靠近(例如用于形成間隙48)，而不是與其直接物理接觸。這使得顆粒生成最小化，而如果接觸的話可能會發(fā)生顆粒生成。這使得如下風險最小化，所述風險為，控制器將會失去步進電機步幅的線索，在屏障板56的移動過程中有可能發(fā)生這種情況。在受讓人的共同未決申請?zhí)?和5中進一步描述了屏障板56的優(yōu)選實施例。噴桿(未示出)也可安裝至屏障板的底側(cè)，以提供分配功能，以將一種或多種處理化學品噴到工件12上。這種噴桿可具有跨越下方工件的一部分或全部的基底面。在受讓 人的共同未決申請和本文中引用的發(fā)布專利中描述了噴桿的實施例。軸環(huán)200被裝配至屏障板56的頂部上。軸環(huán)200包括功能部件，所述功能部件用于連接管道設(shè)施、分配組件和其他功能部件同時有助于將處理腔室18與周圍環(huán)境隔離。軸環(huán)200還可以提供其他功能，包括幫助分配清洗流體、收容煙霧，以及提供文丘里管功能。如圖中2至4所示，軸環(huán)200包括頂部凸緣202、底部凸緣204和主體206。使用任何合適的緊固技術(shù)，均可將底部凸緣204安裝至底層屏障板56。為了示意性的目的，底部凸緣204包括通孔208，用于使用合適的螺紋緊固件(未示出)將軸環(huán)200固定至屏障板56。在本發(fā)明的這種或任何其他緊固環(huán)境中有用的替代緊固技術(shù)包括鉚釘、膠、螺栓、焊接、夾具、膠帶、及其組合等。通道210從入口 214至出口 216延伸穿過軸環(huán)200。每個通道210均至少部分地被壁212限定。如在本實施例中示出的，每個壁212均沿從相對較小的入口 214(其橫截面通常為圓形)至相對較大的出口 216 (其橫截面通常為D形)的方向順暢地發(fā)散。每個通道210的發(fā)散幾何形狀均提供了許多益處，包括在入口 214處提供相對較高的流速以便進行收容，而在出口 216處提供相對較低的流速以便更順暢地流入處理腔室18，以及流體(諸如清洗流體)向屏障板56的下表面58的分配。在一些實施例中，每個出口 216通常都是D形的，以匹配底層屏障板56中的相應(yīng)孔的幾何形狀。在使用中，每個通道210均可用于將處理氣體和/或蒸汽從與通道流體地耦接的一個或多個合適源引入到處理腔室18中。因此，每個通道210理想地具有光滑的輪廓，以促進這些氣體和/或蒸汽平滑流過軸環(huán)200，然后進入處理腔室18。除了所示的發(fā)散幾何形狀，其他幾何形狀也可以用于通道210。例如，在替代的實施例中，一部分通道可包括先會聚然后發(fā)散的部分，以使得通道包括文丘里特征，如本文所引用的受讓人的專利性能中的一個或多個所描述的。文丘里管特征可以幫助促進處理氣體和其他液體在底層處理腔室18中的收容。螺紋孔218提供了使用適當?shù)木o固件將管道和其他部件(例如入口歧管300)附接至軸環(huán)200的頂表面220的一種簡單方法。任選地，諸如槽和相應(yīng)配合襯墊等合適的功能部件能夠設(shè)置在頂表面220中，以幫助確保管道部件與軸環(huán)200之間的流體密封。同樣地，諸如槽和襯墊等功能部件可以設(shè)置在D形插座216的周圍，以幫助在軸環(huán)200與底層屏障板56之間提供流體密封。在軸環(huán)200的中央?yún)^(qū)域中，袋224提供了通過其可引導(dǎo)管道設(shè)施、噴嘴、電線、光纖、傳感器和其他工具組件的方便通路。底板222凹陷在袋224內(nèi)，并包括可用于安裝和/或引導(dǎo)所述組件的孔226。例如，中央分配噴嘴(參見本文引用的共同未決申請)能夠被安裝至底板222中的適當定位的孔中，以便提供能夠用于將處理流體中心地分配至底層工件12的通路。為噴桿(如有的話)提供供應(yīng)的管道線(未示出)也可以固定至底板222和/或被引導(dǎo)通過所述底板。清洗管線也可以通過這些孔中的一個或多個孔被引入處理腔室18中。袋壁230上的孔228也可以用于將管道線、電線或其他線引入袋224中，然后引入處理腔室18中。如下面進一步描述的，通過本發(fā)明的清洗技術(shù)產(chǎn)生的清洗流體的回旋流可用于清洗屏障板56的底側(cè)。在許多情況下，清洗液為水或其他含水組合物。此回旋流將至少部分地由限定通道210的壁212引導(dǎo)至屏障板56的底側(cè)。為了便于順利地將該回旋的含水物 質(zhì)流運送至屏障板56，最好用親水性材料制造軸環(huán)200。石英是合適的親水性材料的示例。合適的親水性材料的另一個例子包括具有適當?shù)谋砻嫣幚淼木燮蚁?PVDF)。所述表面處理可包括例如粗糙化、研磨、噴珠、化學侵蝕、蝕刻等?？赏ㄟ^用合適劑量的電離輻射(諸如紫外線輻射、電子束輻射等)照射聚苯硫醚(PPS)而獲得合適的親水性材料的另一個例子，所述聚苯硫醚通常為疏水性材料。PPS通常具有所提供的淺黃色。合適劑量的輻射可將PPS的顏色改變成黃褐色，但不會不適當?shù)負p害PPS的物理性質(zhì)。通常情況下，顏色變化是表面已被賦予親水性的視覺指示?？梢酝ㄟ^將水倒在處理后的材料上來做一個簡單的驗證，以觀看水是成水珠還是水簾。在某些情況下，可以觀察到顏色的變化，但表面仍保持疏水性?？捎秒婋x能量對材料進行一次或多次再處理，直至表面變?yōu)橛H水性。也可使用兩種或更多種親水性材料的組合。主要參照圖I和圖4-11，入口歧管300連接至軸環(huán)200。每個入口歧管300都與相應(yīng)的通道210 —起構(gòu)成通路的一部分，通過該部分將一種或多種氣體、蒸汽等供應(yīng)至處理腔室18。入口歧管中的至少一個(但優(yōu)選兩個)也包含清洗功能部件，其有助于產(chǎn)生水或其他合適液體的回旋流，以用于清洗屏障板56的表面212和底側(cè)58。每個入口歧管300均包括作為主要部件的基座302和安裝到基座302上的蓋體304。在該示例性實施例中，每個基座302均包括具有柱形截面的下部主體部分306、具有方形截面的上部主體部分308以及安裝凸緣310。凸緣310中的安裝孔312可用于幫助將入口歧管300緊固至軸環(huán)200。通道314從進口端316和出口 318延伸穿過基座302。在入口端316附近，通道314被構(gòu)造成具有包括側(cè)壁324和面326的埋頭孔320。圓柱形壁328限定通道314的從埋頭孔320延伸至出口 318的其余部分?；?02理想地包括用于產(chǎn)生清洗液體的回旋流的功能部件的至少一部分，所述回旋流用于潤濕和清洗屏障板56的底側(cè)表面58以及軸環(huán)200的表面212。管道連接330設(shè)置在上部主體部分308的至少一側(cè)上，以提供用于附接供應(yīng)線(未示出)的位置，通過所述供應(yīng)線從一個或多個合適的源(未示出)供應(yīng)清洗液體。供應(yīng)管道332從連接件330的頂端336處的入口 334延伸至設(shè)置在面326處的出口 338 (參見圖7和12)。對于所示實施例中的每個歧管300，蓋體304均從頂端350延伸至底端352，并包括作為主要部件的主體344、安裝凸緣346和臺階式凸臺348。凸緣346中的孔347有助于將蓋體304安裝至相應(yīng)的基座302。通道356從接近頂端350的入口 358和接近底端352的出口 360延伸通過蓋體304。通道356用作通路的相應(yīng)部分，氣體、蒸汽等沿其被供給到處理腔室18。每個歧管300均連接至軸環(huán)200，使得通道356位于軸環(huán)200中的相應(yīng)通道210的上游。接近出口 360，每個通道356均可任選地具有凸輪廓(未示出)，以便于順暢地將流體從通道356運送至相應(yīng)通道210中。通道356的位于入口 358與出口 360之間的部分由圓筒形壁364限定。接近頂端350的槽366中的ο形環(huán)(未示出)提供了將蓋體304耦接至供應(yīng)管線444和448的示例性方式。臺階式凸臺348包括主體367、頸部369和軸環(huán)370。參照圖7，ο形環(huán)380裝配于主體367上的周向槽383中，以在蓋體304被安裝至基座302時幫助形成主體367與側(cè)壁324之間的流體密封。蓋體304還包括用于產(chǎn)生清洗液體的回旋流的功能部件的至少一部分。這些功能部件包括軸環(huán)370上的導(dǎo)向壁374，其有助于形成在其中產(chǎn)生回旋流的環(huán)形間隙384。此外，狹縫376 (參見圖7和圖13)提供在頸部369并與出口 338對齊。狹縫376形成流動通道， 允許從出口 338流出的液體進入貯存器382。多個槽378形成于面372中以用作流動通道。槽378可以以各種不同方式設(shè)置在面372中。一般來說，最好均勻地設(shè)置槽378，以幫助所產(chǎn)生的回旋流產(chǎn)生更均勻的成片動作。在優(yōu)選的實施例中，如圖13中清楚看到的，槽以組391的方式設(shè)置，帶有中間地帶393。這樣做在不干擾槽378在面372上均勻分布的情況下允許狹縫376布置在地帶393中。在此上下文中的術(shù)語傾斜與大致徑向向內(nèi)朝向中心軸線342的槽形成對比(圖13)。傾斜槽378通常以如下方式共同地非徑向地對準，所述方式即，相對于通道356的頂視圖沿順時針方向或逆時針方向產(chǎn)生回旋流。雖然每個單獨的槽378不是必須與其他槽378以相同的角度或甚至沿相同的傾斜方向傾斜對準，但是如果使用一個以上的槽的話，最好是使所有的槽378在相同的傾斜方向上傾斜對準，以產(chǎn)生順時針方向回旋流或逆時針方向回旋流。最好如圖中4所看到的，當蓋體304被裝入基座302中時，環(huán)形貯存器382形成于埋頭孔320中。在壁328與軸環(huán)370的導(dǎo)向壁374之間形成通常環(huán)形的間隙384。導(dǎo)向壁374和壁328在間隙384的區(qū)域中可以是平行的，或者可以是不平行的。在優(yōu)選實施例中，間隙384在底部處稍寬。約7度的發(fā)散角是合適的。在使用中，清洗液體通過合適的管道供應(yīng)線(未示出)被供應(yīng)至供應(yīng)管道332。清洗液體從管道332排出，并經(jīng)由出口 338和狹縫376填充環(huán)形貯存器382。來自于貯存器382的清洗液體通過由槽378形成的流動通道向內(nèi)朝向?qū)虮?74傾斜地噴射。清洗液體因此進入環(huán)形間隙384。至少部分地由于傾斜對準的槽的存在，在間隙384中產(chǎn)生清洗液體的回旋流。間隙384的寬度可影響回旋動作的質(zhì)量。例如，如果間隙太寬，則回旋動作可能小于預(yù)期的回旋動作。在一個實施例中，O. 004英寸的間隙是合適的。間隙384中產(chǎn)生的流動通過通道314和356繼續(xù)朝向處理腔室18旋流，從而在未填滿通道314和356的情況下在壁328和364上成片，然后通過軸環(huán)通道210，從而在未填滿通道210的情況下在壁212上成片。然后回旋的清洗液體從軸環(huán)200向外流動至屏障板56的底側(cè)表面58上。有效地，實現(xiàn)表面58的非常均勻的潤濕和清洗?；匦钠瑺盍饔兄趯⑶逑匆后w保持在需要被清洗的表面上并有助于使得滴水最小化或消除滴水。這種方法帶來一些優(yōu)點。當回旋清洗液體朝向處理腔室18流動時，理想地實現(xiàn)了通過回旋流的整個表面通路210、314和356的潤濕。在此階段實現(xiàn)充分的表面覆蓋有助于促進液體在屏障板56的下表面上的片狀流動。通過通道210、314和356加速的氣流進一步促進液體流在屏障板56的下表面58上的擴散和變薄。當在通道210、314和356的優(yōu)選親水性表面上分配水時，觀察到親水性表面的優(yōu)良成片動作和覆蓋，幾乎沒有飛濺或液滴形成。當清洗液體流到屏障板56的優(yōu)選親水性下表面58時，流動清洗液體的片狀流體流暢并均勻地在屏障板的下部親水性表面上成片且覆蓋在屏障板的下部親水性表面上。當清洗液體向外朝向屏障板的外周流動時，抽吸技術(shù)優(yōu)選用于收集至少一些清洗液體，如在受讓人的共同未決申請?zhí)?中描述的。在清洗時和/或在清洗結(jié)束時可能會出現(xiàn)抽吸。被定位于軸環(huán)200上方的并入歧管300中的清洗功能部件也位于處理腔室18的 正上游。這有助于保護清洗結(jié)構(gòu)免受污染。這也允許清洗達到可能會承載殘留化學物質(zhì)的所有表面。作為額外的優(yōu)點，較容易開發(fā)和實施能夠?qū)崿F(xiàn)良好表面潤濕的旋轉(zhuǎn)流體流動?？偠灾c集成在歧管300中的清洗功能部件關(guān)聯(lián)的這些眾多功能部件和益處提供了減少的顆粒污染。屏障/分配部分16優(yōu)選包括用于將處理材料分配到處理腔室18中的一個或多個獨立機構(gòu)。例如，示例性實施例包括至少一個、優(yōu)選至少兩個、更優(yōu)選至少三個不同種類的分配能力。作為一個能力，包括一種分配結(jié)構(gòu)，其向下朝向工件12噴射一種或多種處理流體，一般跨越工件12的半徑，以便通過處于噴霧下面的工件12的旋轉(zhuǎn)而實現(xiàn)完整的表面覆蓋。在優(yōu)選的實施例中，通過分配結(jié)構(gòu)(諸如安裝至屏障板56和/或軸環(huán)200的噴桿)提供這種能力。所述噴桿的優(yōu)選實施例和將所述噴桿并入屏障/分配部分的方法在受讓人的共同未決申請?zhí)?中被描述為“噴射桿178”。作為另一分配能力，可包括這樣一種分配結(jié)構(gòu)，其通常向下將處理化學品分配到下方工件12的中心上。當工件12旋轉(zhuǎn)時，中心分配的材料被分布在工件表面上。在優(yōu)選實施例中，由安裝至軸環(huán)200的底板222的中心分配噴嘴組件(未示出)提供這種能力。所述噴嘴的優(yōu)選實施例在受讓人的共同未決申請?zhí)?中被描述為“中心分配噴嘴組件518”。該單元的安裝與該共同未決申請中描述的相似。此外，氣體分配系統(tǒng)400還提供了另一種方式來將處理材料(通常為氣體和/或蒸汽，任選包括夾帶材料)引入到處理腔室18中。氣體分配系統(tǒng)400將這種流動供應(yīng)至通道210、314和356。由此，一個或多個流被下游分配到處理腔室18中。屏障/分配部分16的分配組件可耦接至通過合適的供應(yīng)線提供的處理材料的一個或多個源(未示出)?？砂匆蠊?yīng)或混合來分配這些材料。由于工具10在可進行的處理類型方面是相當靈活的，所以可以使用各種各樣的處理材料。代表性處理材料僅一小部分樣本包括氣體和液體，諸如氮氣、二氧化碳、氨氣、清潔干燥的空氣、蒸汽、氬氣、HF氣體、HF水溶液、異丙醇水溶液或其他醇和/或表面活性材料、去離子水、氫氧化銨水溶液或氫氧化銨的其他溶液、硫酸水溶液或硫酸的其他溶液和/或它的干燥物種和前體(例如，三氧化硫(SO3)、硫代硫酸(H2S2O3)、過氧一硫酸(H2SO5)、過氧二硫酸(H2S208)、氟磺酸(HSO3F)和氯磺酸(HSO3Cl)X硝酸的水溶液或硝酸的其他溶液、磷酸的水溶液或磷酸的其他溶液、氯化氫的水溶液或氯化氫的其他溶液、氧化劑(如過氧化氫和/或臭氧氣體)、含水臭氧、表面活性劑、有機酸和溶劑、螯合劑、去氧劑、它們的組合等。氣體供應(yīng)系統(tǒng)400位于入口歧管300的上游并與入口歧管流體地耦接，以向處理腔室18供應(yīng)一種或多種氣體、蒸汽等。為了示例性的目的，系統(tǒng)400通過兩個供應(yīng)管線444和448流體地耦接至歧管300。在其他實施例中，如果需要的話，也可以使用更多或更少的供應(yīng)線。系統(tǒng)400包含放大的配氣站462。放大的配氣站462包括作為主要部件的空氣放大器498、閥520和歧管464。需要時，放大的氣體分配站462流體可控地將處理腔室18耦接至至少一個環(huán)境空氣源。在優(yōu)選實施例中，放大的氣體分配站462流體地耦接至與工具10相關(guān)聯(lián)的機器人隔室中的環(huán)境空氣源。這是有利的，因為這樣的空氣通常被純化到非常高的程度，甚至高于工具10外部的周圍清潔室的環(huán)境。這允許放大的氣體分配站462從基本上沒有顆粒的環(huán)境中抽吸環(huán)境空氣，以對微電子工件進行非常純的處理。此外，這便于將站462放置得相對靠近由站提供服務(wù)的處理腔室。 當然，放大的氣體分配站462可以根據(jù)需要放置在其他位置，只要實際上可接近合適的環(huán)境空氣源即可。其他代表性的候選地點包括工具10的其他隔室、周圍的清潔室、局部清潔室中的其他工具、或甚至遙遠的工具或清潔室。如果空氣放大器498的空氣進氣口裝配有適當?shù)募兓考?，則空氣放大器498甚至可以與其他周圍空氣源流體耦接，所述其他周圍空氣源由空氣放大器498上游的所述純化部件純化。空氣放大器是指這樣一種裝置，其使用加壓氣體的相對低的流動來產(chǎn)生相對較低壓力氣體的更大流動。在許多情況下，較低壓力氣體是環(huán)境空氣。空氣放大器裝置從小體積的加壓氣體中采集能量以產(chǎn)生高速度、高容量、低壓力的輸出氣流。在許多市售單元中實現(xiàn)從大于I至高達75:1的范圍內(nèi)的放大比率。在本發(fā)明中，從大于I至約25:1(優(yōu)選從大于約2至約10:1)的范圍內(nèi)的放大比率將是合適的。在一組條件下，發(fā)現(xiàn)使用4:1的放大比率是合適的?？諝夥糯笃?98包括通過管線505接收加壓氣體的入口 504，和用于接收環(huán)境空氣的饋入的進氣口 502。由于空氣放大器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，加壓氣體既通過進氣口 502將較大體積的周圍空氣拉入至空氣放大器498中，又推動放大的環(huán)境空氣向下游朝向歧管464流動。通常，加壓氣體獨立地來源于環(huán)境空氣。適合于這種應(yīng)用的其他氣體和蒸汽的實例包括氮氣、氬氣、二氧化碳、清潔干燥的空氣、這些的組合等。即使處理腔室18被示為通過單個空氣放大器498來服務(wù)，但是在其他實施例中，超過一個空氣放大器可服務(wù)一個或多個處理腔室。當閥520被打開且空氣放大器498正在運行時，環(huán)境空氣流流入到歧管464中。從那里，空氣通過管線444和448流入入口歧管300中。當閥520被關(guān)閉時，無論是否停止加壓氣體流入空氣放大器498的入口 504(雖然理想的是當閥520被關(guān)閉時，停止加壓氣體流入進口 504)，延伸通過歧管464、供應(yīng)管線444和448、歧管300和軸環(huán)200的環(huán)境控制流體通路均與環(huán)境隔離。優(yōu)選地，閥520通常是關(guān)閉的，這樣，在發(fā)生電力故障的情況下，阻止了下游處理腔室18在環(huán)境中的暴露?？諝夥糯笃鞯奶貏e優(yōu)選的實施例是可從NEX購得的型號40001可調(diào)空氣放大器，除了設(shè)有市售單元的不銹鋼鎖緊螺母由PVDF制造的鎖定螺母替換之外。替換PVDF螺母是為了覆蓋不銹鋼并保護不銹鋼免于化學品暴露。在其他實施例中，空氣放大器的其他組件，或甚至整個空氣放大器均可由PVDF、PTFE和/或其他惰性材料制成。歧管464包括以下功能部件，允許歧管464從多個源接收流體，然后將所述流體分配到一個或多個下游目的地(諸如供應(yīng)管線444和448、歧管300、軸環(huán)200和處理腔室18)。歧管464包括用于接收放大空氣流的入口 468，和用于接收非環(huán)境氣體流的一個或多個獨立入口。為了說明的目的，單個這種獨立的入口 472被示出為向歧管供應(yīng)惰性氣體(諸如氮氣、二氧化碳等)。作為用于供應(yīng)放大的空氣流的一種替代，系統(tǒng)400也可用于向處理腔室18供應(yīng)其他氣體和蒸汽。例如，一種或多種非環(huán)境氣體流(諸如惰性氣體，如氮)、表面張力改性劑(例如，異丙醇)、蝕刻氣體、氧化性氣體、氨氣、CO2、清潔干燥的空氣等可通過打開閥66通過供應(yīng)管線472經(jīng)由歧管464被引入流體通路444和448。如果期望進一步隔離腔室18與環(huán)境以便排除氧氣或為了任何其他原因，則可提供氣簾，以跨越間隙48建立屏障。在不背離本發(fā)明的范圍和精神情況下，對本發(fā)明作出的各種修改和變更對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員將變得顯而易見。應(yīng)理解，本發(fā)明并不旨在受本文所闡述的示例性實施例和 例子的不適當限制，且這些例子和實施例僅是通過示例的方式呈現(xiàn)，其中本發(fā)明的范圍僅由本文所附的權(quán)利要求限制。
權(quán)利要求
1.ー種用于處理至少ー個微電子エ件的設(shè)備，所述設(shè)備包括a)處理腔室，在處理過程中，所述至少一個微電子エ件能夠被放置在所述處理腔室中；b)—結(jié)構(gòu)，其包括下表面和大致環(huán)形間隙，其中在處理過程中，所述下表面位于所述至少ー個エ件上方并至少部分地覆蓋所述至少ー個エ件；d)至少ー個噴嘴，與所述環(huán)形間隙流體連通并傾斜指向所述環(huán)形間隙，并被構(gòu)造為當流體通過噴嘴噴射并進入所述環(huán)形間隙時產(chǎn)生流體的回旋流；以及e)至少ー個壁，其將所述流體的回旋流流體地引導(dǎo)至所述結(jié)構(gòu)的下表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其中，所述結(jié)構(gòu)包括具有一表面的第一部分和具有一表面的第二部分，所述第二部分的所述表面至少部分地與所述第一部分的所述表面接觸。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中，所述至少一個噴嘴包括設(shè)置在所述第一部分的所述表面和所述第二部分的所述表面中的一者或兩者中的槽。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中，所述至少一個噴嘴包括多個組，其中每個組均具有設(shè)置在所述第一部分的所述表面和所述第二部分的所述表面中的一者或兩者中的多個槽。
5.ー種用于處理至少ー個微電子エ件的設(shè)備，所述設(shè)備包括a)處理腔室，在處理過程中所述至少一個微電子エ件能夠被放置在所述處理腔室中；b)—結(jié)構(gòu)，其包括下表面，在處理過程中所述下表面位于所述至少ー個エ件上方并至少部分地覆蓋所述至少ー個エ件；c)至少ー個發(fā)散通路，其提供進入所述處理腔室的出口，所述發(fā)散通路包括通路表面，所述通路表面流體地耦接至所述結(jié)構(gòu)的下表面；以及d)至少ー個噴嘴，其被傾斜地指向一大致環(huán)形間隙，并被構(gòu)造為當流體通過所述噴嘴噴射并進入所述環(huán)形間隙時在所述環(huán)形間隙中產(chǎn)生流體的回旋流，其中，所述環(huán)形間隙位于所述通路表面上游且與所述通路表面流體耦接，以使得在所述環(huán)形間隙中產(chǎn)生的流體的回旋流經(jīng)由至少包括所述發(fā)散通路的通路表面的ー個或多個表面被輸送到所述結(jié)構(gòu)的下表面。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中，所述通路表面通過ー個或多個其他表面流體地耦接至所述結(jié)構(gòu)的下表面。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中，所述通路表面直接耦接至所述下表面。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中，所述通路表面間接耦接至所述下表面。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中，所述結(jié)構(gòu)包括具有一表面的第一部分和具有一表面的第二部分，所述第二部分的所述表面至少部分地與所述第一部分的所述表面接觸。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其中，所述至少一個噴嘴包括設(shè)置在所述第一部分的所述表面和所述第二部分的所述表面中的一者或兩者中的槽。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其中，所述至少一個噴嘴包括多個組，其中每個組均具有設(shè)置在所述第一部分的所述表面和所述第二部分的所述表面中的一者或兩者中的多個槽。
12.一種清洗設(shè)備的方法，包括以下步驟a)提供一種設(shè)備，所述設(shè)備包括處理腔室，在處理過程中至少ー個微電子エ件被放置在所述處理腔室中；和ー結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)包括下表面，所述下表面位于所述至少ー個エ件上方且至少部分地覆蓋所述至少ー個エ件；b)在用于產(chǎn)生清洗流體的回旋流的條件下，將所述清洗流體傾斜地指向大致環(huán)形間隙或其一部 分；C)使清洗液體的回旋流潤濕所述結(jié)構(gòu)的所述下表面。
全文摘要
本發(fā)明提供了用于完成用于處理一個或多個微電子工件的工具中的工具表面清洗的清洗方法和組件。本發(fā)明可用于清洗結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)以如下方式位于正處理的工件的上方，即，部分地用作處理腔室上面的蓋，同時也在工件上方限定出錐形流動通道。取代以產(chǎn)生過度的飛濺、液滴或產(chǎn)生霧的方式將清洗液體噴射到表面上，本發(fā)明在待清洗的表面上游的至少一個流體通道的表面上產(chǎn)生清洗液體的回旋流。回旋流然后提供流暢、均勻的潤濕和成片動作來完成清洗，其具有顯著減少產(chǎn)生顆粒污染的風險。
文檔編號H01L21/67GK102834911SQ201180018410
公開日2012年12月19日 申請日期2011年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月11日
發(fā)明者馬克·A·斯蒂耶爾, 戴維·德克拉克 申請人:Fsi國際公司