專利名稱：使用非牛頓流體運輸襯底的方法和裝置的制作方法
背景技術(shù)：
可通過各種方法將襯底，諸如半導(dǎo)體晶片，從一個位置移動到另一個位置。例如，在半導(dǎo)體制造系統(tǒng)中一般使用機械滾子以在系統(tǒng)內(nèi)移動襯底。具體地，可將襯底設(shè)置在滾子之間以使?jié)L子的錐形表面帶動襯底的邊緣。為了移動襯底，滾子旋轉(zhuǎn)以朝旋轉(zhuǎn)的方向推襯底。滾子和其它機械設(shè)備的問題在于與滾子連帶的機構(gòu)復(fù)雜。而且，滾子必須與襯底接觸以移動襯底。這種接觸可在襯底上施加相當(dāng)大的應(yīng)力，其可導(dǎo)致襯底退化。
水也被用來移動襯底。例如，可將襯底設(shè)置在水流中以在流動的方向移動襯底。使用水運輸襯底的問題在于襯底會下沉且粘著底表面，從而阻礙襯底的運輸。當(dāng)襯底粘著表面時，襯底不能容易地移位。因為水不能支撐襯底，襯底下沉到底。因此，使用水運輸襯底是不可靠的且襯底易于粘著在底部。
鑒于前述內(nèi)容，需要提供簡單且可靠的方法和裝置來運輸襯底。

發(fā)明內(nèi)容
一般地說，本發(fā)明通過提供了用于運輸襯底的方法、裝置和系統(tǒng)滿足這些需求。應(yīng)該清楚本發(fā)明可以以多種方式應(yīng)用，包括作為方法、系統(tǒng)或設(shè)備。下面描述本發(fā)明的幾個創(chuàng)造性的實施方式。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了帶有導(dǎo)管形式空腔的腔室裝置。配置導(dǎo)管來輸送非牛頓流體以通過導(dǎo)管運輸襯底。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了用于運輸襯底的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括具有在腔室的壁上的輸入端、輸出端和輸入口的腔室。輸入端限定了能夠接收襯底的第一開口以及輸出端限定了第二開口。輸入口接近第一開口且被配置以使非牛頓流進入腔室。該系統(tǒng)另外包括連接到輸入口的非牛頓流體供應(yīng)器。配置非牛頓流體供應(yīng)器以使非牛頓流體經(jīng)過輸入口進入腔室以使得非牛頓流體朝向第二開口流動，從而流能夠從第一開口向第二開口移動襯底。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了用于運輸襯底的方法。在該方法中，提供非牛頓流體以及襯底在非牛頓流體中懸浮。因為非牛頓流體能支撐襯底，所以襯底能懸浮。此后，向非牛頓流體施加足夠的力以使得非牛頓流體流動，從而該流能夠沿著流動方向移動襯底。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供了用于運輸襯底的方法。在該方法中，導(dǎo)管形式的腔室充滿了非牛頓流體。腔室具有輸入端和輸出端。在輸入端將襯底引入腔室以使襯底懸浮在非牛頓流體中。強行使另外的非牛頓流體經(jīng)過腔室以使非牛頓流體流在襯底的表面上移動且非牛頓流體在輸出端排出。
參考附圖，通過舉例說明本發(fā)明的原理，從下面的詳細的說明將清楚本發(fā)明的優(yōu)點和其它方面。


參考附圖，通過下面的詳細的說明將容易清楚本發(fā)明，相同的參考數(shù)字代表相同的結(jié)構(gòu)元件。
圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施方式的用于運輸襯底的方法的高水平概述的流程圖。
圖2A是根據(jù)本發(fā)明一個實施方式的沿著水平方向運輸襯底的裝置的簡化透視圖。
圖2B是圖2A中示出的裝置的運輸部分的截面、側(cè)視圖。
圖3A是根據(jù)本發(fā)明一個實施方式的沿著垂直方向運輸襯底的裝置的簡化透視圖。
圖3B是圖3A中示出的裝置的運輸部分的截面、側(cè)視圖。
圖4A-C是根據(jù)本發(fā)明一個實施方式的運輸襯底的另一個裝置的不同的視圖。
圖5是根據(jù)本發(fā)明一個實施方式的使用圖4中示出的裝置以運輸襯底的半導(dǎo)體襯底清洗系統(tǒng)的框圖。
具體實施例方式
發(fā)明描述了用于運輸襯底的方法、裝置和系統(tǒng)。顯然對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員，雖然沒有這些具體的細節(jié)部分或全部，也可以實現(xiàn)本發(fā)明。在其它的例子中，為了使本發(fā)明清楚，沒有詳細地描述公知的工藝操作。
在此描述的實施方式提供了使用非牛頓流體的用于運輸襯底的方法、裝置和系統(tǒng)。本質(zhì)上，通過將襯底放置在非牛頓流體的流中來運輸襯底。非牛頓流體的流沿著流的方向移動襯底。下面更詳細地解釋，在一個實施方式中，用于運輸襯底的裝置包括具有以導(dǎo)管形式的空腔的腔室。導(dǎo)管能輸送非牛頓流體以經(jīng)過導(dǎo)管運輸襯底。
圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施方式的用于運輸襯底的方法的高水平概述的流程圖。如在圖1中所示，首先在操作110中提供非牛頓流體。非牛頓流體是粘性隨著施加的切變應(yīng)力改變的流體。非牛頓流體的例子是位于固體和液體極值之間的中間地帶的軟稠合物質(zhì)。通過外部應(yīng)力軟稠合物質(zhì)容易形變以及軟稠合物質(zhì)的例子包括乳膠、膠質(zhì)、泡沫等。應(yīng)該清楚乳膠不互溶的液體的混合物，例如，在水中的牙膏、低溫淤渣、油等。膠質(zhì)是分散在水中的聚合物，白明膠是膠質(zhì)的例子。泡沫是限定在液體基體中的氣泡，剃須膏是泡沫的例子。
在提供非牛頓流體之后，在操作112中襯底懸浮在非牛頓流體中。換句話說，襯底浸入在非牛頓流體中。非牛頓流體幾乎能無限地支撐襯底，甚至沒有流動，因為非牛頓流體的特征是屈服點低于非牛頓流體沒有流動的點。襯底的重量足夠小以使停留在非牛頓流體上的襯底不超出非牛頓流體的屈服點。因此，非牛頓流體能支撐襯底。
襯底是任何適合的基材，在一個范例實施方式中，襯底是半導(dǎo)體晶片，其是半導(dǎo)體材料的薄片，諸如晶體硅，其上通過擴散和沉積各種材料形成微電路。在另一個范例實施方式中，襯底是硬盤，其由帶有磁介質(zhì)涂層的圓的、剛性板構(gòu)成。
仍參考圖1，在襯底懸浮于非牛頓流體中之后，在操作114中向非牛頓流體施加足夠的力以使非牛頓流體流動。下面將更詳細地描述，因為襯底懸浮于非牛頓流體中，非牛頓流體的流向襯底施加了力且沿著流的方向移動襯底。結(jié)果，非牛頓流體的流可運輸襯底。
圖2A是根據(jù)本發(fā)明一個實施方式的沿著水平方向運輸襯底的裝置的簡化透視圖。裝置214包括具有導(dǎo)管形式的空腔的腔室216。下面將更詳細地描述，設(shè)置導(dǎo)管以輸送非牛頓流體以能夠經(jīng)過導(dǎo)管運輸襯底。圖2A示出了空腔具有矩形形狀。然而，應(yīng)該清楚空腔可限定成任何適合的形狀和尺寸來容納和運輸襯底。例如，在另外的實施方式中，空腔具有柱狀形狀。
圖2B是圖2A中示出的裝置的運輸部分的沿切平面線A-A的截面、側(cè)視圖。如圖2B所述，裝置214的腔室216充滿非牛頓流體210。襯底212在非牛頓流體210內(nèi)懸浮。由管道導(dǎo)管的定尺寸限定的腔室216的運輸部分運輸襯底212。例如圖2B示出了部分密封的導(dǎo)管限定運輸部分。特別地，當(dāng)從側(cè)面看，由頂平面表面230和其相對于頂平面表面定位的底平面表面232限定部分密封導(dǎo)管，以在頂平面和底平面之間密封襯底212。導(dǎo)管的高度240由頂平面表面230和底平面表面232之間的距離限定，可具有大于襯底212厚度的任何適合的尺寸。例如，如果襯底212的厚度為1毫米，那么高度240可為4毫米。
為了運輸襯底212，向非牛頓流體210上施加足夠的力以使非牛頓流體流動?？梢酝ㄟ^任何適當(dāng)?shù)姆椒óa(chǎn)生足夠的力。例如，通過將另外的非牛頓流體210充入腔室可產(chǎn)生足夠的力。非牛頓流體210的流可沿流的方向移動襯底212。圖2B示出了從左到右的流的方向且基本上平行于襯底212的表面。非牛頓流體210的流在襯底212的表面上移動，且施加平行于襯底的表面的力來以流的速度或接近流的速度從左到右水平地移動襯底。
圖3A是根據(jù)本發(fā)明一個實施方式的沿著垂直方向運輸襯底的裝置的簡化透視圖。裝置302包括具有圓柱導(dǎo)管形式空腔的腔室303。配置導(dǎo)管來輸送非牛頓流體以通過導(dǎo)管運輸襯底。
圖3B是圖3A中示出的裝置的運輸部分的沿切平面線B-B的截面、側(cè)視圖。如圖3B所述，裝置302的腔室303充滿非牛頓流體210。襯底212在非牛頓流體210內(nèi)懸浮。由管道導(dǎo)管的定尺寸限定的腔室303的運輸部分垂直地運輸襯底212。當(dāng)從側(cè)面看，由左邊垂直表面305和右邊垂直表面304限定導(dǎo)管。左邊垂直表面305相對于右邊垂直表面304定位以密封在左邊垂直表面和右邊垂直表面之間的襯底212。在該實施方式中，定位襯底212基本上垂直于左邊垂直表面305和右邊垂直表面304。
為了垂直地運輸襯底212，向非牛頓流體210上施加足夠的力以使非牛頓流體流動。如圖3B所示，非牛頓流體210從底到頂垂直流動。非牛頓流體210的流的方向基本上垂直于襯底212的表面。因此，流施加基本上垂直于襯底212表面的力以垂直向上的移動襯底。
圖4A-C是根據(jù)本發(fā)明一個實施方式的運輸襯底的裝置的不同的視圖。圖4A是裝置310的頂視圖，圖4B是裝置310的側(cè)視圖，圖4C是裝置310的放大的側(cè)視圖。裝置310包括腔室、輸入口332、保持銷312和板330。腔室具有矩形導(dǎo)管形式的空腔。腔室具有輸入端316以及定位于與輸入端相對的輸出端317。由能夠接收襯底212的第一開口限定了輸入端316。由能夠輸出襯底212的第二開口限定了輸出端317。另外包括接近輸入端316的第一開口的板330，其用來封鎖第一開口。
裝置310也包括連接到腔室的壁的輸入口332。配置輸入口332以使(port)非牛頓流體流入腔室。如圖4B的頂視圖所示，在一個實施方式中，輸入口332沿腔室的寬度延伸。然而，應(yīng)該清楚輸入口332可具有任何適合的形狀和尺寸。非牛頓流體供應(yīng)器(未示出)可連接到輸入口332以使非牛頓流體經(jīng)過輸入口進入腔室。在圖4B的實施方式中，裝置310包括定位于接近輸入端316的兩個輸入口332。側(cè)視圖示出了一個輸入口332位于腔室的頂部以及另一個輸入口位于腔室的底部。為了從頂部和底部產(chǎn)生非牛頓流體的相對流彼此相對設(shè)置輸入口332。通過向襯底的相對表面上施加力，相對流有助于保持襯底212懸浮在腔室的中間。然而，根據(jù)流的預(yù)定方向，裝置310可包括一個輸入口或多于兩個的輸入口。另外，如下面更詳細的描述，輸入口332可位于接近輸入端316，因為預(yù)期的流的方向是從輸入端到輸出端317。然而，應(yīng)該清楚輸入口332可位于腔室內(nèi)任何適合的位置以產(chǎn)生不同的流特性。
仍參考圖4A-C，在將襯底212引入裝置310的腔室之前，非牛頓流體供應(yīng)器使非牛頓流體經(jīng)過輸入口332進入腔室以用非牛頓流體充滿腔室。在腔室充滿非牛頓流體之后，經(jīng)過在輸入端316的第一開口將襯底212引入腔室。引入襯底212以使襯底在非牛頓流體中懸浮。換句話說，將襯底212放置在腔室中以使襯底不接觸腔室的表面。非牛頓流體具有支撐襯底212的能力以使襯底懸浮在腔室中間。通過向襯底相對表面施加力，來自于輸入口332的相對流也有助于保持襯底212懸浮在腔室中間。
在將襯底212引入腔室之后，接近輸入端316的第一開口的板330關(guān)閉以封鎖第一開口。因為，非牛頓流體不能經(jīng)過輸入端316的第一開口流出，從輸入口332進入的非牛頓流體從輸入端朝輸出端317流動以在輸出端的第二開口流出。非牛頓流體的流在襯底212的表面上移動且在流的方向上向襯底施加力。結(jié)果流朝輸出端317移動襯底212。
裝置310的實施方式可在腔室內(nèi)包括一個或多個保持銷312。保持銷312可用于接收襯底212的邊緣以阻止襯底移動。在圖4A和4B的實施方式中，當(dāng)非牛頓流體流經(jīng)腔室時，保持銷312接近輸出端317以阻止襯底212經(jīng)輸出端的第二開口移動。當(dāng)非牛頓流體流經(jīng)導(dǎo)管時，保持銷312能保持襯底212。為了移動襯底212，可配置保持銷312來釋放對襯底的保持以允許非牛頓流體流沿導(dǎo)管移動襯底以及從輸出端317的第二開口移出。例如，在一個實施方式中，保持銷312可為較低的以允許襯底212的移動。
圖5是根據(jù)本發(fā)明一個實施方式的使用圖4A-C中示出的裝置以運輸襯底的半導(dǎo)體襯底清洗系統(tǒng)的框圖。襯底清洗系統(tǒng)502用于半導(dǎo)體器件制造工藝以從襯底去除粒子和微量的金屬污染。如圖5中所示，襯底清洗系統(tǒng)502包括輸入臺504、清洗臺A510、清洗臺B511、干燥臺506、非牛頓流體供應(yīng)器512、輸出臺508。襯底清洗系統(tǒng)502的實施方式可在清洗臺A510和清洗臺B511中合并在圖4A-C中示出的裝置以運輸襯底。應(yīng)當(dāng)清楚清洗臺A510和清洗臺B511可以包括任何用來清洗襯底而配置的適當(dāng)?shù)那逑丛O(shè)備。例如，清洗臺A510和清洗臺B511可使用泡沫以清洗襯底。為了更多關(guān)于使用泡沫來清洗襯底的信息，可參考2005年6月15日申請的名為“Method and Apparatus for Cleaning aSubstrate Using Non-Newtonian Fluids”的U.S.專利申請No.11/153,957。
從將襯底放入輸入臺504開始清洗襯底的范例操作。非牛頓流體供應(yīng)器512，其連接到清洗臺A510和清洗臺B511以提供非牛頓流體和足夠的力以使非牛頓流體進入清洗臺A510的腔室。在清洗臺A510的腔室充滿非牛頓流體之后，在輸入腔室504中的滾子推動襯底進入清洗臺A的腔室以停止在腔室內(nèi)保持銷所處位置。當(dāng)襯底完全地插入清洗臺A510，清洗臺A的板關(guān)閉以封鎖清洗臺的開口。接著，使用適合的清洗方法，清洗臺A510清洗襯底。在清洗襯底之后，保持銷降為較低以使襯底隨著非牛頓流體的流移出清洗臺A510。
在清洗臺A510清洗襯底之后，沖洗襯底以及為了第二次清洗將襯底引入清洗臺B511。清洗臺B511可使用與清洗臺A510相同的清洗工藝或使用不同的清洗工藝。在清洗臺B511清洗襯底之后，使用非牛頓流體的流將襯底運送出清洗臺B，沖洗襯底以及在干燥臺506干燥襯底。此后，滾子推動已清洗、已干燥的襯底到輸出臺508，在此襯底從襯底清洗系統(tǒng)502中輸出。
總之，上述實施方式提供了用于運輸襯底的方法、裝置和系統(tǒng)。本質(zhì)上，使用非牛頓流體流來從一個位置向另一個位置移動襯底。不同于水，非牛頓流體能支撐襯底。結(jié)果，當(dāng)放置在非牛頓流體中時，襯底將不下沉且不粘著底部。而且，由于非牛頓流體能支撐襯底，在運輸期間不用機械的機構(gòu)與襯底接觸。非牛頓流體不向襯底施加任何顯著的應(yīng)力。結(jié)果，不同于使用滾子，襯底上沒有顯著的應(yīng)力，通過非牛頓流體可運輸襯底。
盡管在此詳細地描述了本發(fā)明的幾個實施方式，應(yīng)該清楚通過本領(lǐng)域技術(shù)人員，不離開本發(fā)明的精神和范圍，以許多其它具體形式可實施本發(fā)明。因此，出現(xiàn)的范例和實施方式應(yīng)該認為是說明性的不是限制性的，且本發(fā)明不限于在此提供的細節(jié)，而是在附加的權(quán)利要求的范圍內(nèi)可修改和實踐。
權(quán)利要求
1.一種裝置，包括具有導(dǎo)管形的空腔的腔室，該導(dǎo)管設(shè)置為輸送非牛頓流體，從而在導(dǎo)管中運輸襯底。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，進一步包括在腔室的壁中的輸入口，輸入口設(shè)置為使非牛頓流體進入腔室。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中腔室具有輸入端和輸出端，輸入端限定了能夠接收襯底的第一開口，輸出端限定了能夠輸出襯底的第二開口。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，進一步包括接近第一開口設(shè)置為封鎖第一開口的板。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，進一步包括腔室內(nèi)的接近第二開口的保持銷，保持銷設(shè)置為接收襯底的邊緣以阻止襯底的移動。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中非牛頓流體限定為軟稠合物質(zhì)。
7.一種用于運輸襯底的系統(tǒng)，包括在腔室的壁上具有輸入端、輸出端和輸入口的腔室，輸入端限定了能夠接收襯底的第一開口，輸出端限定了第二開口，輸入口接近第一開口且被設(shè)置為使非牛頓流體進入腔室；以及連接到輸入口的非牛頓流體供應(yīng)器，非牛頓流體供應(yīng)器設(shè)置為使非牛頓流體經(jīng)過輸入口進入腔室以使得非牛頓流體的流朝向第二開口，流體能夠從第一開口向第二開口移動襯底。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中腔室的運輸部分由管道導(dǎo)管限定以運輸襯底。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中腔室的運輸部分由部分密封的導(dǎo)管限定。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中部分密封的導(dǎo)管包括第一平面表面；以及相對于第一平面表面定位的第二平面表面設(shè)置為密封位于第一和第二平面表面之間的襯底。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，進一步包括腔室內(nèi)的接近第二開口的保持銷，保持銷配置為接收襯底的邊緣，當(dāng)非牛頓流體流經(jīng)腔室時阻止襯底在第二開口移動。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中保持銷可降低以能使襯底在第二開口移動。
13.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中非牛頓流體流的方向基本上垂直于襯底表面。
14.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中非牛頓流體流的方向基本上平行于襯底表面。
15.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中非牛頓流體限定為一種或多種泡沫、乳膠、膠質(zhì)。
16.一種用于運輸襯底的方法，包括提供非牛頓流體；襯底在非牛頓流體中懸浮，非牛頓流體能支撐襯底；以及向非牛頓流體施加足夠的力以使得非牛頓流體流動，從而該流能夠沿著流的方向移動襯底。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中在非牛頓流體中懸浮襯底的操作方法包括，將襯底浸入非牛頓流體中。
18.一種用于運輸襯底的方法，包括操作方法導(dǎo)管形式的腔室充滿非牛頓流體，腔室具有輸入端和輸出端；在輸入端將襯底引入腔室以使襯底懸浮在非牛頓流體中；以及強行使另外的非牛頓流體經(jīng)過腔室以使非牛頓流體流在襯底的表面上移動且非牛頓流體在輸出端排出。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其中當(dāng)使得非牛頓流體流經(jīng)腔室時，襯底保持在腔室內(nèi)。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的方法，進一步包括釋放對襯底的保持以使非牛頓流體流沿腔室移動襯底并在輸出端移出襯底。
全文摘要
提供了用于運輸襯底的方法。在該方法中，提供非牛頓流體以及襯底在非牛頓流體中懸浮。非牛頓流體能支撐襯底。此后，向非牛頓流體施加足夠的力以使得非牛頓流體流動，從而該流沿著流的方向移動襯底。也描述了使用非牛頓流體運輸襯底的裝置和系統(tǒng)。
文檔編號H01L21/677GK1880200SQ20061010608
公開日2006年12月20日 申請日期2006年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月15日
發(fā)明者J·M·德拉里奧斯, M·拉夫金, J·帕克斯, M·科羅利克, F·C·雷德克爾 申請人:蘭姆研究有限公司