專利名稱：用于冷卻晶片的裝載鎖和冷卻所述晶片的方法
技術領域：
本發(fā)明大體上涉及用于使用裝載鎖來傳送晶片的方法和設備，且更明確地說，涉及用于在較低壓與較高壓環(huán)境之間傳送晶片時冷卻所述晶片的方法和設備。
背景技術：
許多半導體制造操作是在低壓和高溫下執(zhí)行的。使用裝載鎖在低壓與高壓環(huán)境之間傳送晶片的同時，常常將處理模塊保持在低壓下。裝載鎖有效隔離兩個環(huán)境，并消除對在兩個壓力等級之間重復循環(huán)處理模塊的需求，所述處理模塊通常具有較大內部體積。相反， 在晶片傳送期間，僅對小體積裝載鎖進行循環(huán)。一些配置包含與處理系統(tǒng)的低壓側上的一個或一個以上內部晶片處置模塊集成的若干個處理模塊。晶片在不傳送到高壓環(huán)境的情況下可能經歷若干個過程。在處理之后，必須從低壓處理模塊移除晶片，并將所述晶片放置到大氣環(huán)境中以進行(例如)存儲。此類晶片在暴露于氧氣之前可能需要冷卻到特定溫度，以防止氧化、漏氣以及對存儲模塊的破壞?？焖俣y(tǒng)一的冷卻是非常理想的，但常常難以實現。為了維持高通過量，整個傳送過程僅有幾秒。常常需要(通常)通過將晶片靠近冷表面(例如，冷卻底座)而定位來使晶片冷卻200°C以上。晶片常常是不平坦的，且需要在冷表面與默認晶片位置之間有相對較大的設定距離，以避免直接接觸。因為針對每一晶片而個別地調整所述距離是不實際的，所以必須將分離距離設置為非最佳值(對應于可能的最壞情況下的晶片變形)，從而導致大體上不良傳熱。因此，裝載鎖使用具有較高傳熱系數的昂貴的通氣氣體 (例如，氦氣)，且甚至需要延長的冷卻周期。在冷卻表面與晶片之間的不統(tǒng)一的間隙還導致不均勻的冷卻，從而在弓起而離開(遠離)冷卻表面的區(qū)域中留下熱點(hot spot)，這可導致過多的應力，從而很可能導致晶片破裂。一些解決方案包含用以修改熱變形的晶片的形狀的靜電或真空夾持機制。不幸的是，這些解決方案需要與晶片背側有較大的接觸面積，進而增加了破壞晶片以及在接觸點處不均勻的冷卻的風險。此外，所需要的夾持機制是復雜且昂貴的。因此，需要在裝載鎖中晶片傳送期間提供有效冷卻的改進的方法和設備。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供一種裝載鎖，其中晶片與冷卻底座分離平均不大于約0. 010英寸(在由底座支撐的晶片的表面上方)。此類較小間隙允許使用廉價的通氣氣體，并縮短所需的冷卻時間。在晶片的前側與后側之間的所設計的壓差將弓起的晶片與底座的接觸銷相抵而整平。通過控制裝載鎖內的通氣氣體的流量而產生所述差?？赏ㄟ^以下各項的發(fā)明性組合來維持此條件動態(tài)控制裝載鎖內的壓力分布、通氣氣體口(尤其是其形狀、位置以及定向)、 通氣氣體流動速率、流動路徑以及其它參數。在一個實施例中，裝載鎖包含入口傳送口和出口傳送口 ；底座，其具有用于從晶片吸收熱的表面；通氣氣體口，其位于底座表面上方，且經配置以用于傳遞通氣氣體；以及一套支撐件，其提供于底座表面上。在特定實施例中，一套包含至少四個支撐件，當晶片位于所述支撐件上時，所述支撐件的高度在晶片與底座表面之間提供不大于約0.010英寸的平均間隙。在較具體實施例中，所述平均間隙不大于約0. 005英寸，且在更具體實施例中， 不大于約0. 002英寸?？捎裳b載鎖的蓋子和主體界定通氣氣體口。在特定實施例中，通氣氣體口的開口的直徑介于約4英寸與8英寸之間，或者更具體來說，介于約6英寸與6. 5英寸之間。在相同的或其它實施例中，所述開口的寬度介于約0. 010英寸與0. 100英寸之間。通氣氣體源可耦合到所述口，且提供大體上不含氦氣的通氣氣體。在特定實施例中，通氣氣體包含氮氣。裝載鎖內的底座的形狀可經設計以提供統(tǒng)一的傳熱。在特定實施例中，底座表面具有凸面形狀。在晶片的邊緣與中心周圍的間隙之間的差可介于約0. 001英寸與0. 010英寸之間。在較具體實施例中，此差介于約0. 001英寸與0. 003英寸之間。支撐件分布于底座表面上方，以相對于底座表面來控制晶片的構型。在特定實施例中提供至少十個支撐件。所述支撐件可布置于至少兩個環(huán)形中。第一環(huán)形距底座的中心約4英寸與6英寸之間而定位，且第二環(huán)形距底座的中心約1英寸與3英寸之間而定位?？蓪⒅辽倭鶄€支撐件提供于第一環(huán)形內，并將至少三個支撐件提供于第二環(huán)形內。所述支撐件的尖端可在底座的表面上方提供平坦的平面。支撐件可具有不同的設計，且由經選擇以在不引起破壞的情況下確保對晶片的足夠支撐的材料制成。舉例來說，支撐件可具有圓形尖端。在特定實施例中，所述支撐件的直徑介于約0.020英寸與0.125英寸之間。所述支撐件可由熱絕緣材料制成。在相同的或其它實施例中，所述支撐件包含導電陶瓷材料。所述裝載鎖還可具有相關聯的控制器，所述相關聯的控制器含有用于以下步驟的程序指令將晶片提供到所述裝載鎖中；將所述晶片定位在支撐件上；關閉入口傳送口 ；控制所述裝載鎖內的壓力，以使所述晶片保持與支撐件的至少70%接觸；以及隨后打開出口傳送口，并移除所述晶片。本發(fā)明的特定實施例包含一種實踐上文所列出的指令的方法?？赏ㄟ^提供大體上不含氦氣的通氣氣體來控制壓力。所述壓力在控制操作期間可在至少30 托每秒的速率下增加。在相同的或其它實施例中，可在介于約10標準升每分鐘與50標準升每分鐘之間的流動速率下提供通氣氣體。所述壓力控制操作可持續(xù)少于15秒。晶片的溫度在此時間期間可減少至少200攝氏度。下文將參看相關聯的圖式更詳細地陳述本發(fā)明的這些和其它特征與優(yōu)點。


圖1說明關于不同通氣氣體的有效傳熱系數隨晶片與冷卻底座之間的間隙而變的圖表。圖2是包含裝載鎖、處理模塊、內部和外部晶片傳送模塊以及晶片存儲模塊的整體半導體處理系統(tǒng)的示意性說明。
圖3A是根據本發(fā)明的一個實施例的裝載鎖系統(tǒng)的橫截面圖，其中冷卻底座處于降低的位置，且晶片由在所述底座上方的中間支撐銷支撐。圖IBB是根據本發(fā)明的一個實施例的裝載鎖系統(tǒng)的橫截面圖，其中冷卻底座處于升高的位置，且晶片由底座晶片支撐件支撐。圖4A是根據本發(fā)明的一個實施例的裝載鎖內的底座的示意性俯視圖，其展示底座晶片支撐件位于晶片下方，且邊緣定位銷位于晶片的周邊周圍。圖4B是底座的示意性側視圖，其中凸面頂部表面和晶片由具有可變高度的底座晶片支撐件支撐。圖5A是根據本發(fā)明的一個實施例的包含具有通氣口的蓋子和裝載鎖的主體的組合件的橫截面圖。圖5B是根據本發(fā)明的一個實施例的用于將通氣氣體供應到裝載鎖中的通氣口和入口路徑的放大的橫截面圖。圖6說明根據本發(fā)明的一個實施例的晶片傳送和冷卻過程的流程圖。圖7說明根據本發(fā)明的特定實施例的裝載鎖內的整體壓力在傳送和冷卻過程期間隨時間而變的圖表。
具體實施例方式在以下描述中，陳述了許多具體細節(jié)以便提供對本發(fā)明的全面理解?？稍跓o這些具體細節(jié)中的部分或全部的情況下實踐本發(fā)明。在其它例子中，未詳細描述眾所周知的過程操作，從而不會不必要地模糊本發(fā)明。盡管將結合具體實施例來描述本發(fā)明，但將理解， 不希望將本發(fā)明限于所述實施例。介紹使用裝載鎖來在兩個不同壓力等級下的環(huán)境之間傳送晶片。裝載鎖常常用來在將晶片從低壓處理側傳送到大氣壓存儲側時冷卻所述晶片。出于此描述的目的，“低壓”和“高壓”為適用于許多不同壓力狀態(tài)的術語。一般來說，其通常在裝載鎖的低壓側和裝載鎖的高壓側的情況中表示兩個不同的壓力。在特定實施例中，“低壓”指介于約10_9托(1毫微托) 與100托之間的壓力。在較具體的范圍內，低壓介于約切10_4托(0. 5毫托)與1托之間。 在另一實施例中，低壓介于20托與60托之間。在需要裝載鎖的許多應用中，在低壓下執(zhí)行生產熱晶片的過程。高于所述低壓的任何壓力等級被稱為“高壓”。在某一實施例中，高壓為周圍壓力或其附近壓力。在其它實施例中，低壓小于周圍壓力。在此描述的情況中，“通氣”是通過(例如)供應通氣氣體中的一者或一者以上來增加裝載鎖內的壓力。所述裝載鎖通常配備有用以引入通氣氣體的通氣口。傳送和冷卻過程可具有一個或一個以上通氣循環(huán)?！俺闅?Pumping) ”或“抽真空(vacuuming) ”指通過(例如)打開真空口并使氣體從裝載鎖逸出而減少所述裝載鎖內的壓力?？蓪⒄婵毡没蛘婵赵O施線附接到所述真空口。 在特定實施例中，通氣與抽氣同時發(fā)生。舉例來說，通氣和真空口兩者均是開放的，且通氣氣體被同時引入到裝載鎖和從裝載鎖移除?？赏瓿蛇@來(例如)控制晶片的相對側上的壓差，而與裝載鎖內的壓力變化無關。
晶片可從處于大體上高于對于將晶片暴露于周圍條件下以及將晶片放置到存儲模塊中可接受的溫度的處理模塊出來。舉例來說，晶片在典型的CVD過程之后處于約 350°C。其在暴露于氧氣之前必須冷卻到低于70°C。內部傳送系統(tǒng)僅花費兩到三秒來將晶片從處理模塊移動到裝載鎖，以及花費再多幾秒(通常，10到15秒)來將所述裝載鎖在移除晶片之前帶入大氣壓。通常，晶片沒有額外的時間來冷卻，以便確保高過程通過量。晶片在暴露于較冷的環(huán)境之后便立刻開始冷卻。其可以從處理模塊的加熱的底座移除為開始。此時溫度梯度通常是最大的。然而，如果周圍氣體處于低壓下(例如，低于100 托，且通常低達1托，且甚至更低)，那么傳熱速率仍然可能較低。這兩個因素的組合(高溫度梯度和低傳熱系數)可導致傳送期間逐漸從晶片損耗熱。在一個實例中，晶片在傳送過程的前1到5秒期間從其在處理模塊中的初始溫度損耗介于約10°C與40°C之間。而在裝載鎖中，晶片繼續(xù)損耗熱。在特定實施例中，晶片定位于冷卻底座的頂部上，所述冷卻底座從晶片移除大量的熱。除了其它因素之外，所傳送的熱的數量取決于晶片與冷卻底座之間的距離。距離越小，所提供的傳熱就越好。然而，晶片不應觸碰所述底座， 以便避免冷點、粒子污染以及機械破壞。圖1說明關于處于約100托的不同通氣氣體的有效傳熱系數隨著晶片與冷卻底座之間的平均間隙而變的圖表。所述圖表指示有效傳熱系數大體上隨著平均間隙低于0. 2mm到0. 3mm(或者約0. 008英寸到0. 012英寸)而增加。舉例來說，已證明廉價的氮氣(線108)在0. 2mm(0. 008英寸)間隙下與昂貴得多的氦氣(線 104)在lmm(0.039英寸)間隙下同樣有效。其它作為模型的通氣氣體(氫氣(線102)和氖氣(106))已展示類似的現象。還確定了這些氣體在約為20托的壓力下即刻達到其最大傳熱系數值的約80%，且隨后為高于約100托的壓力維持大體上恒定的傳熱系數。所有的晶片從具有扭曲的形狀的處理模塊(即，其偏離真正的平坦)到達。然而， 扭曲的相對量級可千差萬別；晶片形狀的總體可變性可為 0.030英寸。在氦氣的情況下(其具有較高的傳熱系數)，適當的間隙為 0. 035英寸；在氮氣的情況下(具有低得多的傳熱系數)，間隙必須小得多，例如， 0. 005英寸。要解決的難題是在面對晶片形狀的 0. 030英寸可變性的同時，一致地(從晶片到晶片)維持0. 005英寸的間隙。發(fā)明人面臨的挑戰(zhàn)是找到以可再生方式(reproducibly)整平裝載鎖中的加熱的晶片，且在同時極大地減少晶片表面與傳熱表面(例如，底座)之間的平均距離的方式，以允許在存在傳熱相對不良的氣體時快速冷卻。在下文進一步描述的特定實施例中，由略微延伸到底座的頂部表面上方的最小接觸面積(MCA)支撐件來維持小間隙。MCA支撐件以此方式定位，以便用其尖端界定一平面。 在一些實例中，底座的頂部表面具有曲率或某一其它非平面形狀。所述形狀導致底座的一些部分(通常為邊緣)比其它部分(通常為中心)更遠離晶片。在此實例中，“中心間隙” 是對應于水平對準的晶片的中心的間隙，且“邊緣間隙”是對應于此晶片的邊緣的間隙。在具體實施例中，邊緣間隙沿著晶片的整個周邊是一樣的?！捌骄g隙”是中心間隙和邊緣間隙的數值平均。使用邊緣與中心間隙之間的差來實現統(tǒng)一的冷卻。在不努力使晶片的半徑上的傳熱變得均勻的情況下，晶片往往將從邊緣冷卻得較快。在特定實施例中，晶片與底座之間的通氣氣體流動速率的構型驅動底座構型。在特定實施例中，通氣氣體從底座外引入到裝載鎖中，且流到底座與晶片之間的間隙中。流動速率在晶片的邊緣周圍最高，且在中心處最低。如果與表面接觸的流體的速度較高，那么表面與流體之間的傳熱就較大。因此，在一些實施例中，邊緣間隙可大于中心間隙，以補償在晶片的邊緣周圍的通氣氣體的較高流動速率。換句話說，使用凸面底座形狀來促進從晶片的中心的傳熱。設備圖2展示根據本發(fā)明的特定實施例的半導體處理系統(tǒng)200?？稍诰鎯δK202 中將晶片提供給系統(tǒng)。舉例來說，可使用前開式標準晶片盒(FOUP)來提供晶片以及從系統(tǒng)接納晶片。外部晶片處置系統(tǒng)204可包含機器人臂，并用以在晶片存儲模塊202與裝載鎖 206之間傳送晶片。所述晶片通過對應的外部口而放置到裝載鎖206中和從裝載鎖206移除。晶片存儲模塊202和外部晶片處置系統(tǒng)204是僅說明的在高壓下(例如，系統(tǒng)200所處的生產設施的周圍壓力)操作的組件。在替代實施例中，可使用裝載鎖206來在處理系統(tǒng)的兩個內側之間傳送晶片，所述處理系統(tǒng)的兩個內側在兩者均低于周圍壓力的不同壓力等級下操作。裝載鎖206在低壓與高壓之間循環(huán)，從而使外側與處理側隔離開。此方法消除對于在每一晶片的每一處理后對整個低壓側(例如，內部晶片處置模塊208和處理模塊210) 進行通氣且隨后抽氣的需要。在特定實施例中，裝載鎖206經設計具有足以容納一個或一個以上晶片的最小內部體積，并允許接近晶片處置系統(tǒng)的機器人臂。在特定實施例中，裝載鎖206的體積可介于約1升與10升之間。在較具體的實施例中，裝載鎖體積可介于約2升與5升之間。低壓側可包含一個或一個以上內部晶片處置模塊208和一個或一個以上處理模塊210，例如，一個或一個以上物理氣相沉積(PVD)腔室、化學氣相沉積(CVD)腔室、原子層沉積(ALD)腔室、脫氣模塊、預清洗模塊、反應預清洗(RPC)模塊、冷卻模塊、額外裝載鎖、支柱以及其它類型的模塊。盡管圖2的說明性實例僅包含三個處理模塊210和一個內部晶片處置模塊208，但系統(tǒng)200可具有任何數目的模塊和模塊的組合。內部晶片處置模塊208是用來在不同的處理模塊210和裝載鎖206之間傳送晶片。本發(fā)明不限于上文所述的半導體晶片處理系統(tǒng)配置。舉例來說，可將一個或一個以上多站反應器耦合到傳送模塊，所述傳送模塊耦合到一個或一個以上裝載鎖。舉例來說，合適的半導體處理工具包含由加利福尼亞州的圣荷西市(San Jose, CA)的諾發(fā)系統(tǒng) (Novellus System)生產的 Novellus Sequel、Inova、Altus、Speed 以及不同的 Vector 系統(tǒng)(例如，Vector Extreme、Vector Express、Vector AHM)。反應器無需為多站反應器，而可為單站反應器。類似地，裝載鎖可為多晶片裝載鎖，例如，雙晶片裝載鎖。處理系統(tǒng)200可包含系統(tǒng)控制器210，所述系統(tǒng)控制器210可從系統(tǒng)的各種模塊接收反饋信號，并將控制信號供應回到同一模塊或其它模塊。系統(tǒng)控制器210可控制裝載鎖206的操作，例如，循環(huán)的定時、壓力等級、通氣和沖洗氣體的定時和流動速率、抽氣以及許多其它過程變量。在本發(fā)明的總體方面中，控制系統(tǒng)210可使裝載鎖206的操作相對于其它模塊(例如，外部晶片處置模塊204和內部晶片處置模塊208)同步化。在本發(fā)明的較具體方面中，系統(tǒng)控制器210可控制裝載鎖206的通氣和沖洗氣體線和/或真空線的閥和流量計以及打開和關閉裝載鎖206的內部和外部口的機制的操作。系統(tǒng)控制器210可為負責各種處理模塊、支柱等的操作的整體系統(tǒng)范圍內的控制器的一部分。在所描繪的實施例中，使用系統(tǒng)控制器210來在將襯底晶片提供到裝載鎖、關閉裝載鎖的傳送口、對裝載鎖進行通氣、對裝載鎖進行抽氣、打開裝載鎖的口以及移除所述晶片時控制過程條件。系統(tǒng)控制器210可包含一個或一個以上存儲器裝置，以及一個或一個以上處理器。處理器可包含CPU或計算機、模擬和/或數字輸入/輸出連接、步進電動機控制器板等。 在所述處理器上執(zhí)行用于實施適當的控制操作的指令?？蓪⑦@些指令存儲于與控制器相關聯的存儲器裝置上，或者可將所述指令提供到網絡上。在特定實施例中，系統(tǒng)控制器210控制處理系統(tǒng)的所有活動。所述系統(tǒng)控制器執(zhí)行系統(tǒng)控制軟件，所述系統(tǒng)控制軟件包含用于控制處理操作的定時、壓力等級、流動速率以及具體過程的其它參數的指令集。在一些實施例中可使用存儲于與所述控制器相關聯的存儲器裝置上的其它計算機程序、腳本或例程。通常，存在與系統(tǒng)控制器210相關聯的用戶界面。所述用戶界面可包含顯示屏、用以顯示過程條件的圖形軟件，以及例如指向裝置、鍵盤、觸摸屏、麥克風等用戶輸入裝置?？梢匀魏纬Ｒ?guī)計算機可讀編程語言來編寫用于控制以上操作的計算機程序代碼 例如，匯編語言、C、C++、Pascal.Fortran或其它。由處理器來執(zhí)行經編譯的目標代碼或腳本，以執(zhí)行在程序中所識別的任務。可由系統(tǒng)控制器的模擬和/或數字輸入連接提供用于監(jiān)視所述過程的信號。在處理系統(tǒng)的模擬和數字輸出連接上輸出用于控制所述過程的信號。圖3A說明當冷卻底座310處于降低的位置時在晶片306的裝載或卸載期間裝載鎖的橫截面圖。裝載鎖具有主體302和使裝載鎖從外部環(huán)境密封的蓋子304。在特定實施例中，蓋子304具有通氣口。所述蓋子還可連同主體302 —起形成通氣路徑，以用于從所述口將通氣氣體供應到進一步描述于圖4A和圖4B的情況中的裝載鎖中。冷卻底座310通常由鋁、不銹鋼或任何其它合適的導熱材料制成。冷卻底座310 可具有用于使冷卻介質在底座中循環(huán)的一套通道。在特定實施例中，冷卻介質可主要為水， 或者為維持在介于約(例如)15°C與35°C之間的其它合適的液體。在其它實施例中，使用了其它循環(huán)傳熱介質，例如，超冷氮氣或galden。冷卻底座310可具有驅動器318，驅動器 318經附接以用于在底座310的降低的位置(展示于圖3A中)與升高的位置(展示于圖 3B中)之間的垂直方向上移動底座310。在其它實施例中，所述底座是固定的，且晶片抬升機(wafer lift)提供對晶片的初始支撐，且隨后帶動所述晶片朝向用于傳熱的底座。冷卻底座310可具有用于晶片306相對于冷卻底座310的水平對準的一套對準錐體314。其它實施例(未圖示)使用例如不需要對準零件的經適當配置的晶片抬升機等移動部件。在特定實施例中，底座310具有一套用于垂直對準以及用于在晶片306翹曲時對其再成形或整平的最小接觸面積(MCA)支撐件312。所描繪的裝載鎖配備有由不銹鋼或任何其它合適的材料制成的中間支撐銷308。所述裝載鎖還具有用于連接通氣、沖洗以及抽真空線(未圖示)的不同轉接器。所述裝載鎖具有用于從低壓和高壓側接近裝載鎖并將晶片 306帶入和帶出的兩個傳送口 315和316?？蓪⒁粋€傳送口 315指定為用于接近高壓側的外部傳送口?？蓪⒘硪粋魉涂?316指定為用于接近低壓側的內部傳送口。呈現了整體傳送過程中的少數操作，以進一步說明根據特定實施例的裝載鎖的元件的配置和功能。當打開內部傳送口 316時，可將底座310放置于其降低的位置(如圖3A 中所示)中。可啟動驅動器318來將底座帶入降低的位置中。內部晶片傳送系統(tǒng)的機器人臂隨后將晶片306放置于中間支撐銷308上，并從裝載鎖縮回。冷卻底座310隨后被驅動器318升高。如圖中所示，晶片306從中間支撐銷308 被抬升，且由MCA支撐件312支撐。在此操作期間，晶片306可通過對準錐體314中的一者或一者以上而在水平方向上對準。一旦晶片306在底座上受到支撐且內部傳送口關閉，裝載鎖就立刻準備好通氣。通常，使用用于整個處理系統(tǒng)的系統(tǒng)控制器來使本文所述的操作同步化。圖4A和圖4B說明根據特定實施例的支撐晶片404的裝載鎖400在通氣操作期間的俯視和側橫截面圖。晶片404定位于冷卻底座402上方，且通過對準錐體408而水平對準。晶片由MCA支撐件406支撐。圖4A呈現其中底座具有十二個MCA支撐件的實施例。 可使用任何合適數目的MCA支撐件406。一般來說，使用三個或三個以上MCA支撐件406。 額外的MCA支撐件406可在晶片404的整平期間提供較好的支撐，然而每一額外的MCA支撐件提供與晶片404的后側的一額外的接觸點，且增加了破壞后側的風險。在特定實施例中，MCA支撐件的數目可介于三與一百之間。在具體實施例中，MCA支撐件的數目可介于九與二十之間。在一個設計中，底座具有十五個支撐件，十二個支撐件在邊緣附近，且三個支撐件較靠近中心。一些模型已指示需要至少約九個支撐件來滿足正常垂度要求；可使用多達二十個支撐件來避免更嚴格的垂度要求。支撐件的間隔和數目通常取決于底座的熱性質以及晶片的彈性性質和熱性質。在特定實施例中，MCA支撐件具備均勻的徑向和/或方位角(角度)間隔。MCA支撐件406從冷卻底座402延伸，并在底座402上方界定(用其尖端)一平面。在一個實施例中，所述尖端偏離所述平面小于約0.001英寸。在一較具體的實施例中， 從所述平面的偏離約為0. 0002英寸或更少，且在一甚至更具體的情況下，約為0. 0005英寸或更少。MCA支撐件406可相對于彼此間隔開，以在冷卻期間提供最少垂度的晶片404。在一些實施例中，MCA支撐件406和/或對準錐體408是由任何導電材料制成的， 其不僅提供對晶片的足夠的支撐和對準，而且還提供從晶片404的后側和邊緣的靜電的放電。在一具體實施例中，MCA支撐件406和/或對準錐體408是由導電陶瓷(例如體積電阻率介于IO3歐姆-厘米與IO12歐姆-厘米之間的Cerastat)制成的。冷卻底座402為MCA 支撐件406和/或對準錐體408提供到電接地的電連接。MCA支撐件尖端可具有各種形狀。在一個實施例中，MCA支撐件406具有圓形尖端， 所述圓形尖端提供與晶片的十分小的接觸面積，進而減少破壞的風險并使局部的傳熱峰值最小化。晶片與MCA支撐件之間的直接接觸導致與傳熱主要依賴于通氣氣體以及對冷卻底座的接近的其它區(qū)域中相比，在接觸點處的傳熱要高得多。減少每一 MCA支撐件的接觸面積和支撐件的數目將使局部的傳熱峰值最小化。在另一實施例中，MCA支撐件406經成形為具有平坦頂部的圓柱。在特定實施例中，晶片冷卻底座402的頂部表面(即，面對后側的表面)是彎曲的。在一個實施例中，曲率半徑介于約1，000英寸與10，000英寸之間。這些半徑值可分別為300mm晶片提供為0. 0174英寸與0. 0017英寸的邊緣與中心間隙之間的差。在一較具體的實施例中，曲率半徑可介于約4，000英寸與8，000英寸之間，其對應于同一晶片大小的 0. 0044英寸與0. 0022英寸的間隙差。中心間隙可能已預設為介于約0. 001英寸與0. 020 英寸之間，或者更具體來說，預設為介于約0. 002英寸與0. 010英寸之間。下表呈現底座設計的各種實例(就中心間隙和曲率半徑方面而表征)。表 權利要求
1.一種用于在處理之后冷卻晶片的裝載鎖，所述裝載鎖包括(a)入口傳送口，其用于在處理之后接納晶片；(b)出口傳送口，其用于在冷卻之后移除晶片；(c)底座，其具有用于從所述晶片吸收熱的表面；(d)通氣氣體口，其用于將通氣氣體傳遞到所述底座表面上方；以及(e)至少三個支撐件，其提供于所述底座表面上，其中當所述晶片由所述支撐件支撐時，所述支撐件的高度在所述晶片與所述底座表面之間提供不大于約0. 010英寸的平均間隙。
2.根據權利要求1所述的裝載鎖，其中所述平均間隙不大于約0.005英寸。
3.根據權利要求1所述的裝載鎖，其中所述平均間隙不大于約0.002英寸。
4.根據權利要求1所述的裝載鎖，其中所述通氣氣體口具有直徑介于約4英寸與8英寸之間的開口。
5.根據權利要求4所述的裝載鎖，其中所述通氣氣體口開口的直徑介于約6英寸與 6. 5英寸之間。
6.根據權利要求4所述的裝載鎖，其中所述通氣氣體口開口的寬度介于約0.010英寸與0. 100英寸之間。
7.根據權利要求4所述的裝載鎖，其進一步包括裝載鎖蓋子和裝載鎖主體，且其中所述通氣氣體口開口由所述裝載鎖蓋子和所述裝載鎖主體界定。
8.根據權利要求1所述的裝載鎖，其進一步包括耦合到所述通氣氣體口的通氣氣體源，其中所述通氣氣體大體上不含氦氣。
9.根據權利要求7所述的裝載鎖，其中所述通氣氣體包括氮氣。
10.根據權利要求1所述的裝載鎖，其中所述底座表面具有凸面形狀。
11.根據權利要求1所述的裝載鎖，其中邊緣間隙與中心間隙之間的差介于約0.001英寸與0.010英寸之間。
12.根據權利要求1所述的裝載鎖，其中邊緣間隙與中心間隙之間的差介于約0.001英寸與0. 003英寸之間。
13.根據權利要求1所述的裝載鎖，其中提供至少十個支撐件。
14.根據權利要求1所述的裝載鎖，其中所述支撐件布置于所述底座上至少兩個環(huán)形內，且其中第一環(huán)形距所述底座的中心約4英寸與6英寸之間而定位，且其中第二環(huán)形距所述底座的所述中心約1英寸與3英寸之間而定位。
15.根據權利要求14所述的裝載鎖，其中至少六個支撐件提供于所述第一環(huán)形內，且至少三個支撐件提供于所述第二環(huán)形內。
16.根據權利要求1所述的裝載鎖，其中所述支撐件的尖端在所述底座的所述表面上方提供平坦的平面。
17.根據權利要求1所述的裝載鎖，其中所述支撐件具有圓形尖端。
18.根據權利要求1所述的裝載鎖，其中所述支撐件的直徑介于約0.020英寸與0.125 英寸之間。
19.根據權利要求1所述的裝載鎖，其中所述支撐件包括熱絕緣材料。
20.根據權利要求1所述的裝載鎖，其中所述支撐件包括導電陶瓷材料。
21.根據權利要求1所述的裝載鎖，其進一步包括控制器，所述控制器包括用于以下步驟的程序指令(a)將所述晶片提供到所述裝載鎖；(b)將所述晶片定位在所述支撐件上；(c)關閉所述入口傳送口；(d)控制所述裝載鎖內的壓力，以使所述晶片保持與所述支撐件的至少70%接觸；以及(e)打開所述出口傳送口，并移除所述晶片。
22.一種使用裝載鎖從低壓側到高壓側冷卻和傳送晶片的方法，所述方法包括(a)將所述晶片提供到所述裝載鎖中；(b)將所述晶片定位在提供于底座上的支撐件上；(c)關閉入口傳送口；(d)控制所述裝載鎖內的壓力，以使所述晶片保持與所述支撐件的至少70%接觸；以及(e)打開出口傳送口，并移除所述晶片。
23.根據權利要求22所述的方法，其中所述控制壓力包括提供通氣氣體，其中所述通氣氣體大體上不含氦氣。
24.根據權利要求22所述的方法，其中所述控制壓力包括在至少30托每秒的速率下增加所述裝載鎖內的所述壓力。
25.根據權利要求22所述的方法，其中所述控制壓力包括在介于約10標準升每分鐘與 50標準升每分鐘之間的流動速率下提供通氣氣體。
26.根據權利要求沈所述的方法，其中在少于15秒內執(zhí)行控制所述壓力，且其中所述晶片的溫度在此時間期間減少至少200攝氏度。
全文摘要
本發(fā)明提供用于從低壓環(huán)境到高壓環(huán)境冷卻和傳送晶片的設備和方法。一設備可包含一冷卻底座和用于將所述晶片固持在所述冷卻底座上方的一套支撐件。所述晶片與所述冷卻底座之間的平均間隙可不大于約0.010英寸?？墒褂猛鈿怏w來在所述傳送期間增加所述設備內的壓力。在特定實施例中，通氣氣體包括氮氣。
文檔編號H01L21/02GK102246287SQ200980149339
公開日2011年11月16日 申請日期2009年12月7日 優(yōu)先權日2008年12月11日
發(fā)明者克里斯托弗·蓋奇, 戴維·科恩, 查爾斯·E·波默羅伊, 納加拉賈恩·卡利亞納孫達拉姆 申請人:諾發(fā)系統(tǒng)有限公司