專利名稱：具有流體分離特性的封閉室的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及用于處理諸如半導(dǎo)體晶片等晶片狀物件的表面的裝置，其中一或多種處理流體能從封閉 式處理室中回收。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體晶片經(jīng)過種種表面處理工藝，比如蝕刻、清潔、拋光和材料沉積。為了適應(yīng)這樣的工藝，單個晶片能相對于一或多個處理流體噴嘴由關(guān)聯(lián)于可旋轉(zhuǎn)載具(carrier)的卡盤支撐，例如如美國專利No. 4，903，717和No. 5，513，668中所描述的。替代地，適合支撐晶片的環(huán)形轉(zhuǎn)子形式的卡盤可被設(shè)置于封閉式處理室中并在沒有物理接觸的情況下由有源磁軸承(active magnetic bearing)驅(qū)動,例如如國際公布文本No. WO 2007/101764和美國專利No. 6，485，531中所描述的。由于離心作用從旋轉(zhuǎn)的晶片的邊緣被驅(qū)使向外的處理流體被傳送到共用排放管以進行清理。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)在如上所述類型的卡盤中，各種處理流體可以方便地從封閉式處理室中分別回收，使得所回收的流體可被重復(fù)利用或重復(fù)使用。根據(jù)本發(fā)明，用于在封閉式處理室中保持諸如半導(dǎo)體晶片之類的晶片狀物件的設(shè)備裝備有兩個或更多不同的流體收集器，其中通過從封閉式處理室外部驅(qū)動的磁耦合，晶片支撐件和流體收集器相對于彼此能移動，使得來自晶片表面的處理流體能被選擇性地導(dǎo)向既定的流體出口。


在參考附圖閱讀下面的本發(fā)明優(yōu)選實施方式的詳細(xì)描述后，本發(fā)明的其他目的、特征和優(yōu)點會變得更加顯而易見，其中圖Ia是根據(jù)本發(fā)明一實施方式所述的處理室的橫斷面?zhèn)纫晥D，圖示處于晶片裝載/卸載狀態(tài)；圖Ib是圖Ia的處理室的橫斷面透視圖；圖Ic是圖Ia的處理室的橫斷面透視圖，圖示處于第一處理流體收集狀態(tài)；圖Id是圖Ia的處理室的橫斷面透視圖，圖示處于第二處理流體收集狀態(tài)；圖Ie是圖Ia的處理室的橫斷面透視圖，圖示處于替代的第二處理流體收集狀態(tài)；圖If是根據(jù)本發(fā)明另一實施方式所述的處理室的局部橫斷面透視圖；圖Ig是優(yōu)選的流體收集器剖面和驅(qū)動組件的放大截面圖；圖2a是根據(jù)本發(fā)明另一實施方式所述的處理室的橫斷面透視圖；圖2b是圖2a的處理室的橫斷面視圖；圖2c是圖2a的處理室的橫斷面透視圖，圖示處于第一處理流體收集狀態(tài)；以及
圖2d是圖2a的處理室的橫斷面透視圖，圖示處于第二處理流體收集狀態(tài)。
具體實施例方式參考圖Ia和lb，封閉式處理室由位于具有開放頂部區(qū)域的較大的下室頂上的具有開放底部區(qū)域的上室限定，如下面將進一步詳細(xì)描述的。上室的周界由圓柱形室壁(105)限定。圓柱形室壁(105)包括具有上端的豎直方向的圓柱形壁和在下端的向外徑向延伸的凸緣。內(nèi)罩板(131)位于圓柱形室壁(105)的上端上以便提供上室的封閉的頂表面，延伸于圓柱形室壁(105)的內(nèi)部。內(nèi)圓柱形板(131)還從圓柱形室壁(105)的上端向外徑向延伸。于是，封閉式處理室的上室包括在內(nèi)罩板(131)下面且在圓柱形室壁(105)里面形成的內(nèi)部區(qū)域。封閉式處理室的比上室大的下室由底板(136)從下面形成?？蚣?138)包括圍繞 底板(136)的周界連接的豎直壁從而形成下室的豎直延伸側(cè)壁。框架(138)的一個壁中具有晶片裝載和卸載通道門(134)，且框架(138)的另一個壁中具有維護通道門。在底板(136)對面，框架(138)被連接到向內(nèi)延伸的環(huán)形罩板(132)，以便形成下室的環(huán)形頂表面。于是，封閉式處理室的下室包括在底板(136)上面、框架(138)里面且在環(huán)形罩板(132)下面形成的內(nèi)部區(qū)域。環(huán)形罩板(132)其內(nèi)周界邊緣被設(shè)定為抵靠圓柱形室壁(105)下端的水平延伸的凸緣，以便連接上室和下室從而形成封閉式處理室。環(huán)狀卡盤(102)位于上室中。環(huán)狀卡盤(102)適于可旋轉(zhuǎn)地支撐晶片(W)。優(yōu)選地，環(huán)狀卡盤(102)包括具有用于選擇性地接觸和釋放晶片周界邊緣的多個偏心可移動夾持構(gòu)件的可旋轉(zhuǎn)驅(qū)動環(huán)。在如圖Ia和Ib所示的實施方式中，環(huán)狀卡盤(102)包括鄰近圓柱形室壁(105)的內(nèi)表面提供的環(huán)形轉(zhuǎn)子(103)。在環(huán)形轉(zhuǎn)子對面鄰近圓柱形室壁(105)的外表面具有定子(104)。轉(zhuǎn)子(103)和定子(104)作為馬達，通過有源磁軸承，環(huán)形轉(zhuǎn)子(從而受支撐的晶片)可被馬達旋轉(zhuǎn)。舉例來說，定子(104)可以包括可被有源控制(actively control)以通過轉(zhuǎn)子(103)上設(shè)置的對應(yīng)的永久磁鐵可旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動環(huán)狀卡盤(102)的多個電磁線圈或繞組。通過定子的有源控制或者通過永久磁鐵，還可以實現(xiàn)對環(huán)狀卡盤(102)的軸向和徑向支承。于是，環(huán)狀卡盤(102)可被浮起并在沒有機械接觸的情況下被可旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動。替代地，轉(zhuǎn)子可被無源軸承控制，其中轉(zhuǎn)子的磁鐵被周向設(shè)置于該室外面的外轉(zhuǎn)子上的對應(yīng)的高溫超導(dǎo)磁鐵(HTS-磁鐵)控制。在該替代實施方式中，環(huán)形轉(zhuǎn)子的每個磁鐵被固定(pin)于外轉(zhuǎn)子的對應(yīng)的HTS-磁鐵。因此內(nèi)轉(zhuǎn)子進行與外轉(zhuǎn)子相同的運動但不物理連接。內(nèi)罩板(131)被介質(zhì)入口(110)穿孔。類似地，底板(136)被介質(zhì)入口(109)穿孔。在晶片的處理過程中，處理流體可被引導(dǎo)通過介質(zhì)入口(109)和/或(110)到旋轉(zhuǎn)的晶片以便執(zhí)行各種工藝，比如蝕刻、清潔、漂洗、以及對處理中的晶片的任何其它所希望的表面處理。環(huán)狀卡盤(102)包括后緣(122)，后緣(122)定位為相對于環(huán)狀卡盤(102)的旋轉(zhuǎn)軸成徑向向外的向下的角度。于是，旋轉(zhuǎn)晶片所產(chǎn)生的離心作用導(dǎo)致過量的處理流體(其已經(jīng)通過介質(zhì)入口(109)或(110)完成分配)被驅(qū)向環(huán)狀卡盤(102)的成角度的表面并自后緣(122)沿向下并向外的方向引導(dǎo)。在封閉式處理室的下室中，提供了一或多個能豎直移動的防濺罩(111，115)。在圖Ib中示出了兩個圓形防濺罩(111和115)，但可以理解的是任何希望數(shù)量的防濺罩可被提供并被本公開考慮，防濺罩的實際數(shù)量某種程度上取決于擬分別收集的不同處理流體的數(shù)量。外防濺罩(111)被設(shè)置為與內(nèi)防濺罩(115)同中心。于是，內(nèi)防濺罩(115)限定其內(nèi)部的內(nèi)處理流體收集器。外處理流體收集器由形成于內(nèi)防濺罩(115)外表面和外防濺罩
(111)內(nèi)表面之間的環(huán)形區(qū)域限定。關(guān)聯(lián)于每一個這樣的流體收集器提供排放管用于將所收集的處理介質(zhì)從各自的流體收集器傳送到封閉式處理室的外面。如圖Ib中所示，排放管(117)延伸穿過基板(136) 并向內(nèi)流體收集器打開，而排放管(108)延伸穿過基板(136)并向外流體收集器打開。優(yōu)選地，基板(136)相對于水平面向排放管(108)和(117)中的每一個傾斜，使得由內(nèi)流體收集器或外流體收集器收集的流體沿基板(136)向排放管(117)和(118)流動。如圖Ia中所示，還提供了通向封閉式處理室的排氣口(106)以方便空氣和/或其他氣體和霧氣的流動。各個防濺罩在豎直方向上獨立地能移動。因此，各個防濺罩能相對于環(huán)狀卡盤
(102)和相對于任何其它防濺罩選擇性地被提升和/或降低，使得來自環(huán)狀卡盤(122)的后緣的過量的處理流體被導(dǎo)向選定的流體收集器。在圖Ic中，外防濺罩(111)被描繪為處于相對于內(nèi)防濺罩(115)被提升的狀態(tài)，使得來自環(huán)狀卡盤(102)的后緣(122)的過量的處理流體被導(dǎo)向外防濺罩(111)的內(nèi)表面并流入外流體收集器。于是，來自處理中的晶片的表面的過量的流體可通過排放管(108)被選擇性地回收并被可選地重復(fù)利用或重復(fù)使用。優(yōu)選地，且如圖Ic中所示，外防濺罩可被提升一定距離使得朝內(nèi)的上唇部被定位為抵靠環(huán)形罩板(132)。在該位置，該流體收集器外面的封閉式處理室區(qū)域較少地暴露于源自所收集的處理流體的任何侵蝕性或腐蝕性的霧氣。在圖Ie中，內(nèi)防濺罩(115)被描繪為處于提升狀態(tài)，使得來自環(huán)狀卡盤(102)的后緣(122)的過量的處理流體被導(dǎo)向內(nèi)防濺罩(115)的內(nèi)表面并流入內(nèi)流體收集器。于是，來自處理中的晶片的表面的過量的流體可通過排放管(117)被選擇性地回收并被可選地重復(fù)利用或重復(fù)使用。優(yōu)選地，且如圖Ie中所示，內(nèi)防濺罩能被提升一定距離使得朝內(nèi)的上唇部抵靠環(huán)狀卡盤(102)的后緣(122)被密封。在該位置，該流體收集器外面的封閉式處理室區(qū)域較少地暴露于源自所收集的處理流體的任何侵蝕性或腐蝕性的霧氣。進一步可以理解的是，當(dāng)內(nèi)防濺罩被提升以方便過量的處理流體收集在內(nèi)流體收集器中時，外防濺罩也能被提升以便可以增強對流體收集器外面的封閉式處理室區(qū)域的保護，使其免受任何侵蝕性或腐蝕性的霧氣或流體的影響，如圖Id中所描繪的。因此，通過一或多個防濺罩的選擇性的豎直移動，不同處理流體能在不同時間被分離并從封閉式處理室被分別回收。因此，舉例來說，諸如酸、堿和氧化性液體等工藝化學(xué)品能各自被分別回收且沒有被諸如蝕刻、清潔或漂洗液體等其他處理流體以及氣體不必要地稀釋。
仍然參考圖la-le，在封閉式處理室外面提供一或多個致動器以便促進各個防濺罩的選擇性的且獨立的移動。舉例來說，在圖Ia中，致動器(113)具操作性地關(guān)聯(lián)于外防濺罩(111)且另一致動器(116)具操作性地關(guān)聯(lián)于內(nèi)防濺罩(115)。優(yōu)選地，為每個防濺罩提供三個致動器，但所使用的致動器的數(shù)量某種程度上取決于關(guān)聯(lián)防濺罩的幾何形狀。致動器(113，116)設(shè)置有永久磁鐵，對應(yīng)于由防濺罩(111，116)所攜帶的永久磁鐵。于是，各個防濺罩的選擇性的豎直移動能由致動器通過由成組的相斥的永久磁鐵所形成的磁耦合提供。在圖If和Ig中示出了改良的防濺罩(115a和111a)。在該實施方式中，外防濺罩(Illa)包括向內(nèi)延伸的上表面,該上表面在內(nèi)防派罩(115a)被提升時覆蓋并哨合內(nèi)防派罩(115a)的上沿。于是，當(dāng)內(nèi)流體收集器在使用中時，外流體收集器能實質(zhì)上被內(nèi)防濺罩(115a)封口。圖If和Ig還進一步示出了用于封閉式處理室內(nèi)的各個防濺罩的致動器的實施方 式的細(xì)節(jié)。在該實施方式中，活塞(1160)相對于內(nèi)防派罩(115a)被提升機構(gòu)(116a)選擇性地驅(qū)動，提升機構(gòu)(116a可以是例如球形軸或氣動起重缸?；钊?1160)延伸穿過封閉式處理室的底板中的孔。在封閉式處理室內(nèi)，活塞(1160)被圓筒形遮蓋物(1162)遮蓋，其中圓筒形遮蓋物(1162)在其遠(yuǎn)離底板的端被圓筒蓋密封，且在其靠近底板的端抵靠封閉式處理室的內(nèi)表面被密封。內(nèi)磁鐵(1164)被附著于活塞(1160)并關(guān)聯(lián)于附著于防濺罩(115a)的外部環(huán)狀磁鐵(1166 )被具操作性地放置。內(nèi)磁鐵(1164)和外部環(huán)狀磁鐵(1166 )彼此對應(yīng)使得在活塞(1160)被提升機構(gòu)(116a)抬高或降低時，防濺罩(115a)以相應(yīng)的方式被抬高或降低。圖2a_2d中描繪了本發(fā)明的另一實施方式，其中能豎直移動的防濺罩的功能被用于環(huán)狀卡盤的選擇性豎直移動的機構(gòu)所替代。在該實施方式中，封閉式處理室由被上板(231)、下板(234)和在上板(231)和下板(234)的相對的表面之間豎直延伸的圓柱形室壁(215)界定的內(nèi)部區(qū)域限定。適于通過多個能偏心移動的鞘(223)支撐晶片(W)的磁耦合和驅(qū)動的環(huán)狀卡盤(202)被設(shè)置在圓柱形室壁(215)的內(nèi)部。關(guān)聯(lián)于環(huán)狀卡盤(202)的轉(zhuǎn)子(203)被設(shè)置為鄰近圓柱形室壁(215)的內(nèi)表面并具操作性地與被設(shè)置為鄰近圓柱形室壁(215)的外表面的對應(yīng)定子(204)相關(guān)聯(lián)。定子(204)由載板(237)承載。室底(207)被設(shè)置在封閉式處理室內(nèi)、下板(234)的內(nèi)表面上。室底(207)容納作為同心環(huán)形管(208-209)的多個處理流體收集器，每一個都通向從環(huán)形管延伸到封閉式處理室外面的對應(yīng)出口(218-219)。優(yōu)選地，每一個環(huán)形管相對于水平面傾斜使得其中所收集的任何處理流體被傳送到所述對應(yīng)出口。底板(207)還容納環(huán)形排氣管(210)以及對應(yīng)的排氣出口(220)。在上板(231)和底板(207)中提供孔(205和211)使得處理流體能被選擇性地傳送到處理中的旋轉(zhuǎn)晶片的一面或者兩面。在該實施方式中，定子(204)和載板(237)被安裝以便相對于圓柱形室壁(215)能豎直移動。因此，定子(204)的豎直移動經(jīng)由與轉(zhuǎn)子(203 )的磁耦合造成環(huán)狀卡盤(202 )和其上所保持的晶片的相應(yīng)的豎直移動。定子(204)的選擇性豎直移動由致動器(206)提供。環(huán)狀卡盤(202)包括后緣(222)，后緣(222)定位為相對于環(huán)狀卡盤(202)的旋轉(zhuǎn)軸成徑向向外的向下的角度。于是，旋轉(zhuǎn)晶片所產(chǎn)生的離心作用導(dǎo)致過量的處理流體(其已經(jīng)通過介質(zhì)入口(205)或(211)完成分配)被驅(qū)向環(huán)狀卡盤(202)的成角度的表面并被引導(dǎo)到自后緣(222)向下并向外的方向。在使用中，定子(204)被定位在相對于圓柱形室壁(215)的選定的提升位置，使得環(huán)狀卡盤(202)被定位在對應(yīng)的提升位置，其中提升位置被選定使得來自后緣(222)的任何過量流體被導(dǎo)入希望的環(huán)形管。當(dāng)不同的處理流體要被施加時，環(huán)狀卡盤(202)在豎直方向上通過定子(204)的相應(yīng)的豎直移動被移動至一個位置，在該位置，來自后緣(222 )的任何過量流體會被導(dǎo)入不同的希望的環(huán)形管。以這種方式，環(huán)狀卡盤(202)能被選擇性地定位在豎直方向上以便任何給定的處理流體可從晶片被導(dǎo)向選定的環(huán)形管以及出口，使得過量的各種處理流體可被分別獲取用于重復(fù)利用或重復(fù)使用。 雖然已結(jié)合本發(fā)明各種說明性的實施方式對其進行了描述，但是可以理解的是，那些實施方式不應(yīng)當(dāng)被用作限制由所附權(quán)利要求書的真實范圍和精神所賦予的保護范圍
的理由。
權(quán)利要求
1.用于處理晶片狀物件的設(shè)備，包括封閉式處理室、位于所述封閉式處理室內(nèi)的環(huán)狀卡盤、以及穿過所述封閉式處理室的底壁與所述封閉式處理室外面流體連通的至少一個處理流體收集器，其中所述環(huán)狀卡盤適于在沒有物理接觸的情況下通過磁軸承驅(qū)動，且其中所述環(huán)狀卡盤和所述至少一個處理流體收集器相對于彼此能豎直移動。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其中所述環(huán)狀卡盤被安裝在豎直方向上且所述至少一個處理流體收集器包括能豎直移動的防濺罩。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，包括多個流體收集器，每一個流體收集器包括能豎直移動的防濺罩。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中每一個能豎直移動的防濺罩自所述封閉式處理室外面被選擇性地驅(qū)動至預(yù)先確定的豎直位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其中每一個能豎直移動的防濺罩能被選擇性地定位以便獲取來自由所述環(huán)狀卡盤承載的旋轉(zhuǎn)晶片的預(yù)先選定的處理流體。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，進一步包括具操作性地關(guān)聯(lián)于每一個能豎直移動的防濺罩的豎直移動致動器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中所述致動器通過磁耦合具操作性地關(guān)聯(lián)于所述能豎直移動的防派罩。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其中所述至少一個處理流體收集器被安裝在豎直方向上且所述環(huán)狀卡盤包括能豎直移動的有源磁軸承。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備，包括多個流體收集器，所述能豎直移動的有源磁軸承包括位于所述封閉式處理室外面的能豎直移動的定子。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其中所述能豎直移動的有源磁軸承能被選擇性地定位使得來自由所述環(huán)狀卡盤承載的旋轉(zhuǎn)晶片的預(yù)先選定的處理流體被導(dǎo)向預(yù)先選定的流體收集器。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，進一步包括具操作性地關(guān)聯(lián)于所述定子的豎直移動致動器。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中所述豎直移動致動器通過磁耦合具操作性地關(guān)聯(lián)于所述定子。
13.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其中所述磁軸承是有源磁軸承。
全文摘要
通過在封閉式處理室內(nèi)提供磁驅(qū)動環(huán)狀卡盤和至少一個處理流體收集器，且環(huán)狀卡盤和流體收集器相對于彼此能豎直移動，來自封閉式處理室內(nèi)的過量處理流體的選擇性回收得以實現(xiàn)。
文檔編號H01L21/02GK102893372SQ201180023556
公開日2013年1月23日 申請日期2011年5月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月25日
發(fā)明者安德烈亞斯·格萊斯納, 賴納·奧博威格 申請人:朗姆研究公司