专利名称：用于晶片湿法处理的密闭室的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及用于处理诸如半导体晶片等晶片状物件的表面的装置。
背景技术：
半导体晶片经历各种表面处理工艺，比如蚀刻、清洁、抛光和材料沉积。为了适应这样的工艺，可相对于一或多个处理流体喷嘴由关联于可旋转载具的卡盘来支撑单个晶片，如例如美国专利N0.4，903，717和N0.5，513，668中所描述的。随着装在半导体晶片上的设备的日益小型化，在含氧氛围(atmosphere)中处理这些晶片变得越来越成问题。例如，当晶片在对周围空气开放的站中经受湿法处理时，空气中的氧成分会在晶片的正面引起不希望的铜腐蚀。因此，存在对这样的晶片处理站的需要:其中的气体氛围可被控制，且允许在加载于处理模块中的晶片上实施各种工艺。在美国专利N0.6，273，104中，图6和7描绘了小于罐口从而不能密封该罐的喷头。在美国专利N0.6，807, 974和6，915，809中，气体注入部件30被描述为只在晶片的干燥过程中提供密封的室，而在晶片的湿法处理过程中，大得多的外围栏I是处理模块和相关驱动机构的唯一隔离件。此外，这些专利的气体注入部件30和液体注入部件4不能同时工作。
发明内容
本发明开发了一种改进的密闭室模块，优选地被设计来用于单晶片湿法处理。在该密闭室模块中，用于将媒质分配到晶片上的臂被安装在该室内，且可从待命位置移动到服务位置。该密闭室模块包括密封该室的可移动的上部盖子，且其优选地还适于将气体供应到该室中。
在读过下面参考附图给出的关于本发明优选实施方式的详细描述之后，本发明的其它目的、特征和优点会变得更加明显，其中:图1是根据本发明的密闭室模块的优选实施方式的立体图；图2是类似于图1的视图，其中喷头盖子已被向上移动且从该模块移开，以便允许加载或卸载该模块；图3是仰视图1的实施方式的立体图，示出了用于操作该模块的各种机构；图4是图1的实施方式的另一立体图，在轴平面被切开，以便示出其内部部件；图5是图1的实施方式的在跟图4的平面相同的平面上的轴向截面；图6是图1的实施方式的在贯穿媒质供应臂中的一个的枢转装置的平面上的轴向截面；
图7是示出用于驱动和升高和降低该实施方式的旋转卡盘的机构的截面图8是图1的实施方式的径向截面，示出了处于待命位置的媒质供应臂；
图9是媒质供应臂中的一个的枢转装置的局部立体图10是图1的实施方式的径向截面，其中媒质供应臂中的一个已被枢转到其服务位置；以及
图11是图1的实施方式的立体图，其中上室盖被移除。
具体实施方式
参考图1，密闭室模块10被安装在底板15上，且由优选圆筒形的室壁30和环形的上室盖32 (upper chamber cover)构成,上室盖32通过一些螺钉或者类似物被固定到室壁30。室模块10在其上端被喷头盖子10 (shower head lid)封闭，喷头盖子20在其外周密封到环形上室盖30的内周。
盖子20被固定到盖臂22，盖臂22将盖子20从图1中所示的闭合位置移动到图2中所示的打开位置，且盖臂22进而被安置在盖支撑轴26上。气体进给管线24供应气体到喷头盖子20。
第一和第二驱动单元52、62针对下面将要描述的各自的媒质供应臂而提供，且通向用于媒质供应臂的枢转运动机构的各自的盖54、64。标记数字56表不用于第一媒质供应管线的导入端(lead-1n)。
该实施方式的密闭室模块具有三个内部位准(level)，每一个位准具有相关的排气装置，在图1中用标记数字82、84和86分别表示用于下、中和上位准的相关排气装置并用81、83和85表示针对这些排气装置的相关的下、中和上吸气装置。
现在参考图2，该密闭室模块在其打开位置被示出，这涉及相对于该室向上提升喷头盖子并使其围绕盖支撑轴26枢转，盖支撑轴26容纳空心轴18。
在该室内部，可见旋转卡盘70，在该实施方式中，卡盘70是双面型卡盘。还可见处于待命位置的第二媒质供应臂63，以及上、中和下位准34、35、36。
在图3中，喷头区域25被示出在喷头盖子20的底面(underside)上，该区域除包括多个气体开口之外还包括中心气体喷嘴23。
马达27驱动连杆19，连杆19转而驱动空心轴18(参见图4)。因此，马达27驱动喷头盖子20的枢转运动。马达28是用于升高和降低喷头盖子20的升降马达，而29则代表用于被容纳在空心轴18中的气体进给管线21、24的导入端(lead-1n)。
旋转马达72旋转旋转卡盘70，而马达76则经由滑块74升高和降低旋转卡盘70。下室盖31容纳旋转卡盘的波纹管，如下所述。
在图4中，更加容易地可见上、中和下位准34、35和36。这些位准的结构及其各自的排气装置86、84和82可以如共同拥有的申请冊2004/084278八1中所记载的。图4中还可见用于中心气体喷嘴23的气体进给管线21、用于隔离驱动机构和该室内部环境的膨胀波纹管75、连接卡盘驱动机构和该室底面的框架77、提供卡盘底部喷嘴的不旋转喷嘴头79、以及容纳底部喷嘴头79的不旋转空心轴78。
图5的轴向截面更详细地示出了前述部件，以及限定室底部的板37、示出为在其待命位置的第一媒质供应臂53和用于臂53的装载区域55。要知道的是，轴18被刚性(rigidly)固定到盖臂22，使得传递给轴18的旋转和平移运动也被传递给盖臂22和盖子20，如下所述。在图6的轴向截面中，剖切面穿过用于第一媒质供应臂53的枢转机构的盖54。从该角度可完全见到第二媒质供应臂63处于其待命位置。标记数字17表示具有气体喷头盖子20的均压室。诸如O形环或者V形密封件之类的环形密封件33被附着到环形上室盖32或被固定在环形上室盖32中，以与喷头盖子20形成密封。现在参考图7，用于旋转旋转卡盘载具73的机构包括驱动旋转中的旋转卡盘载具73的旋转空心轴71、遮蔽驱动机构以避免其与该室的内部环境接触的膨胀波纹管75、将卡盘驱动机构连接到该室底面的框架77、提供卡盘底部喷嘴的不旋转喷嘴头79、以及容纳底部喷嘴头79的不旋转空心轴78。不旋转空心轴90包围旋转空心轴71，旋转空心轴71进而包围不旋转空心轴78，这三个轴相互同轴。转轴密封轴承91从室环境密封这些同轴的轴并支撑互连的旋转空心轴78和卡盘载具73，而轴承92则连接不旋转上环94和旋转轴71。膜盖93 (membranecover)被安装在下室盖31内，且其内周抵靠波纹管75密封,且其外周抵靠室底37密封。在图8中，穿过圆筒形室壁30的径向截面示出第一和第二媒质供应臂53和63在其待命位置，图8中的虚线追踪媒质臂53、63的分配端在它们被从所示待命位置移动到服务位置时移动的弧形路径，在所述服务位置，媒质臂的分配端将大致居中于旋转卡盘上方。在实践中，在任意给定时间仅有一个媒质臂会在使用中并因此在其服务位置，也就是说，虽然媒质供应臂53、63往往都处于如图所示的待命位置，但是在使用中通常非此即彼地只有一个会处于服务位置。不过，媒质供应臂53、63 二者可同时移动却交替地趋近中心，这可通过适当的软件命令实现。说到媒质供应臂53、63的服务位置，可以理解的是可有一个以上的服务位置，或者就此而言，所述臂可在它们自外围待命位置径向向内移动时处于服务中。因此，服务位置可以指让媒质供应臂的分配端处于在被支撑于卡盘上的晶片的上方的任意位置，而不仅仅是中心最内层的位置。例如，服务位置在晶片的处理过程中会从中心向边缘移动并再返回。图9示出了用于在媒质供应和分配臂的待命和服务位置之间驱动媒质供应和分配臂的机构的进一步的细节。在图9中只用虚线表示盖64，以便显示该驱动机构的内部部件。在实践中，盖64由固体材料制成，以密封方式被安装到该室的圆筒形壁30，圆筒形壁30具有被盖64包围的切口(cutout)以便连杆67由此通过，连杆67在其远端承载着第二媒质臂63且例如通过花键连接被连接到驱动单元62的输出轴68。输出轴68从下面通过密封轴承穿透盖64，从而驱动单元62被设置在该室外面并被保护以免受存在于该室内的恶劣的化学环境影响。因此，当驱动单元62被驱动时，连杆67会在由驱动单元62的操作周期规定的移动范围上枢转，且该移动范围对应于媒质供应臂63从其待命位置向其服务位置的位移。因此，圆筒形室壁30上的切口的大小被制做为容纳枢转移动的范围的大小。导入端(lead-1n)66连接到该室内的第二媒质管线61。导入端66可以是例如以密封方式横贯该室的圆筒形壁30的液力耦合器，其在该室外面的端连接到入口管且其在该室里面的端连接到第二媒质管线61。从图9中还可看到从圆筒形室壁30径向向内设置的内室壁，其与壁30共同限定用于第二媒质供应臂63的装载区域65。该内壁具有切口 69以便在媒质供应臂63从其在装载区域65中的待命位置被移动到其服务位置时，媒质供应臂63的向下悬垂(downwardly-depending)的分配端通过,在所述服务位置,臂63的分配端位于旋转卡盘的中心上方。
要知道的是，在该实施方式中，第一和第二媒质供应臂53、63配备有基本相同的驱动机构，使得对一种单元的各个部件的描述也适用于另一种，虽然这样的描述在此没被重复。此外，虽然本发明的该实施方式配备有两个媒质分配臂，但是这种臂的数量及其相关联的驱动机构可以只有一个，或者相反地，可以有三个或更多个。
在图10中，第一媒质臂53保持在其待命位置，而第二媒质臂63已被枢转到服务位置，在所述服务位置，臂63的向下悬垂的分配喷嘴位于旋转卡盘的中心上方。第二媒质管线61在臂63处于服务位置时可见性更好。管线61在图10中被示意性地示出，但是应明白的是，管线61的长度足以容纳连杆67径向向内的端的移动范围，因此也可见其弹性。
图11的立体图对应于图10且示出了盖54在位置上而盖64被移除以显示用于媒质臂63的驱动联动装置。
在使用中，该室被打开以允许加载要在当中进行处理的晶片。这涉及首先驱动马达28，马达28通过支柱(post)被固定到底板15的底面并相对于其静止不动(参见图3)，但其输出轴在延伸时引起导入端29向上移位，而轴18、盖臂22和盖子20也随之向上移位。轴18优选地被轴颈支承(journal)在导入端29中使得其与该导入端一起被升高,但相对于导入端29又可旋转。
一旦盖子20被升高到打开该室，接着驱动马达27以在围绕轴18的轴线的弧形移动范围内驱动连杆19。由于连杆19被不可旋转地固定到轴18,所以这种移动旋转轴18并随之旋转盖臂22和盖子20，使得盖子20从由上环形室盖32限定的开口被旋离到图2中所示的位置。如图3中所示，马达27本身通过枢轴被安装到底板15的底面，以允许连杆19的枢转移动。连杆19可被花键连接到轴18并在由马达28驱动的轴18的竖直移位过程中相对于轴18滑动，或者连杆19可被紧紧地固定到轴18，并在其相对端经由枢轴连接被马达27驱动，当马达28运转时，其可在所述枢轴连接上竖直滑动。
在该室被打开后(如图2中所不),待处理晶片被加载到其中。用于将晶片传输和加载到旋转卡盘上的装置在本领域是公知的。为了接收晶片，马达76被驱动以经由滑块74将旋转卡盘70升高到被限定在上环形室盖32中的开口的附近的位置。具体而言，旋转卡盘70可被升高到盖32中的开口的正下方、该开口的正上方、或者与该开口齐平的位置。
应注意的是，上环形盖32中的开口的直径必须明显大于要在该室中进行处理的晶片的外径，但优选地不是大得多的直径。例如，在300_硅晶片的情况下，盖32中的开口优选地具有大约320mm的直径。一般而言，该室上端中的开口的直径应当不超过待处理晶片的直径50%以上，优选地不超过20%以上，更优选地不超过10%以上。
旋转卡盘70适于保持预定直径的晶片，在该实施例中是300mm的晶片。旋转卡盘70包括一系列外周夹销(gripping pin),夹销防止晶片在处理过程中横向滑动。当旋转卡盘70被实施为伯努利(Bernoulli)卡盘时,通过卡盘进行供应并在晶片下面径向向外通过的氮气流提供对晶片的在下支撑。替代地，夹销可被构造为具有径向向内朝向的表面，所述表面例如通过具有与晶片的外周边缘互补的形状相对于卡盘将晶片保持在其工作位置，从而提供横向支撑和在下支撑二者。接着，旋转卡盘70被马达76下降到位于上、中和下位准34、35、36之一的工作位置，之后，旋转马达72开始旋转旋转卡盘70。然后，任意所需组合的液体和气体可被供应到该室内部(液体经由媒质供应臂53、63供应而气体经由喷头盖子20供应)。优选地，设计密封该室的一或多个密封件以便实现到处于预定的超压水平的室的外部的受控的气体泄漏。以这种方式，在晶片的处理过程中可在该室中维持大体上无氧的环境，同时继续从喷头盖子20和/或通过轴78供应气体，积累超压。该设计还在不需要依靠使用真空或保有完全不能渗透的密封件的情况下实现了氧气的去除。可以理解的是，该实施方式的设计允许气体喷头和媒质供应臂同时供应气体和液体到该室内部。此外，媒质供应臂53、63及其相关联的驱动机构的设计允许所述臂被设置在该室里面而其各自的驱动单元被安装在该室外面。这在防止这些驱动单元暴露于常被用在这种处理模块中的极具侵蚀性的化学品方面提供了相当大的优势。虽然本发明联系其各种说明性实施方式进行了描述，但可以理解的是，这些实施方式不应该被用作为限制由所附权利要求的真实范围和精神所赋予的保护范围的理由。
权利要求
1.一种用于处理晶片状物件的装置，其包括密闭处理室、位于所述密闭处理室内的卡盘、设置在所述室内的至少一个工艺液体分配设备、以及用于所述至少一个工艺液体分配设备的驱动单元，所述驱动单元被传动地连接到所述至少一个分配设备以将所述至少一个分配设备从外围待命位置移动到一或多个作用位置，所述至少一个分配设备的分配端在所述一或多个作用位置相对于所述卡盘被径向向内移动，所述驱动单元被安装在所述室的外面。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述室是用于半导体晶片的单晶片湿法处理的处理模块的部件。
3.根据权利要求1所述的装置，其中所述卡盘是具有从所述室向下延伸的驱动轴的旋转卡盘。
4.根据权利要求1所述的装置，其中所述室包括能够从闭合位置移动到打开位置的盖子以允许晶片状物件被引入到所述室中或者从所述室被移除，所述盖子包括用于在处于所述闭合位置时将气体注入所述室中的气体喷嘴，且所述至少一个工艺液体分配设备能操作来在所述盖子处于所述闭合位置时将液体分配到所述室中。
5.根据权利要求4所述的装置，其进一步包括将所述盖子从所述闭合位置移动到所述打开位置的驱动机构，所述驱动机构适于将所述盖子相对于所述室向上、横向地移开。
6.根据权利要求1所述的装置，其中所述驱动单元是安装在所述室的侧面壳体上的马达，所述马达的输出轴通到所述侧面壳体中并驱动通到所述室中且连接到所述至少一个液体分配设备的连杆。
7.根据权利要求1所述的装置，其中所述至少一个工艺液体分配设备是被能枢转地安装在所述室中且能够从外围待命位置移动到一或多个作用位置的媒质供应臂，在所述一或多个作用位置，所述媒质供应臂的分配端相对于所述卡盘被径向向内移动。
8.根据权利要求7所述的装置，其中所述媒质供应臂具有被枢转地连接到穿过所述室的壁的连杆的一端以及设置有分配喷嘴的相对端。
9.根据权利要求4所述的装置，其中所述盖子是气体喷头，所述气体喷头包括其中设置有所述气体喷嘴的区域，所述区域覆盖要在所述密闭处理室中进行处理的晶片状物件的至少50%的面积。
10.根据权利要求4所述的装置，其中所述盖子被设置为平行于所述卡盘上所接收的晶片状物件。
11.根据权利要求1所述的装置，其中 所述卡盘能相对于所述密闭处理室竖直移动，且被配置为具有至少三个停止位置，所述停止位置是用于在所述卡盘加载和卸载晶片状物件的最上面位置以及在所述室内的至少两个较下面位置，所述至少两个较下面位置中的每一个对应于所述室的不同工艺位准。
12.根据权利要求1所述的装置，其中所述密闭处理室包括多个叠加工艺位准，所述多个叠加工艺位准中的每一个具有与之相连的各自的排气装置，其中所述排气装置是能单独受控的。
13.根据权利要求1所述的装置，其中所述密闭处理室被安装在底板的上表面上，且进一步包括用于所述卡盘的驱动单元，用于所述卡盘的所述驱动单元被安装在悬挂于所述底板的下表面的壳体内。
14.根据权利要求4所述的装置，其中将所述盖子从所述闭合位置移动到所述打开位置的所述驱动机构被安装在底板的下表面上，所述密闭处理室被安装在所述底板的上表面上。
15.根据权利要求4所述的装置，其中所述室具有上部圆形开口且所述盖子大于所述室开口且提供密 封件以便在所述盖子被向下压向所述室壁时抵靠所述上室壁密封。
全文摘要
一种用于单晶片湿法处理的密闭室处理模块的改进设计使用用于从上面密封该室的组合盖子和气体喷头。一或多个媒质臂将液体分配到该室中的晶片上。该媒质臂被安装在该室内部但通过穿过室壁的联动装置被连接到安装在该室外部的驱动单元。
文档编号B08B3/00GK103180056SQ201180051812
公开日2013年6月26日 申请日期2011年10月5日 优先权日2010年10月27日
发明者卡尔-海因茨·霍恩沃特 申请人:朗姆研究公司