专利名称：单个晶片的干燥装置和干燥方法
技术领域：
本发明有关一种半导体制作工序，特别是有关一种将半导体基材干燥的方法。
背景技术：
随着半导体元件尺寸持续缩小，超洁净(ultra clean)制作工序的重要性也持续升高。在一槽(或盆)的液体内以水溶液清洁，其后紧接着旋干冲洗(例如在另一个槽中，或是更换清洁槽中的液体)，就可以获得所期望的洁净程度。在由旋干制作工序移出后，若不使用旋干装置，清洗液体将由基材表面挥发，并且导致条纹或斑点的产生，或是留下清洗残留物在基材表面上。这些条纹、斑点以及清洗残留物可能导致后续的元件失效。因此很多注意力被导向改善基材由液体槽移出时，使其干燥的方法。
一种众所周知的Marangoni干燥法，可以产生表面张力梯度，以将冲洗液引导而离开基材，使其表面基本上不留下冲洗液，并且藉此所产生的流动方式，得以避免产生条纹、斑点以及冲洗液残留物。特别是利用Marangoni方法，将可与冲洗液(例如IPA蒸气)溶混的溶剂导入到液体凹面上，此液体凹面是在基材被由冲洗盆举起时所形成的，或是当冲洗液体漏出而流过基材时所形成的，溶剂蒸气是以高于液体凹面的顶端的被吸收蒸气浓度，而沿着液体表面被吸收，此被吸收气体的较高浓度，导致液体凹面顶端的表面张力较冲洗液体内部的表面张力为低，因此使得冲洗液体由干燥中的液体凹面，流向冲洗液体内部。这样的流动就是所谓的「 Marangoni」流动，且可加以利用，以避免在基材上留下斑纹、斑点或是洗液残留物的情况下，进而将基材干燥。
发明内容
本发明的第一方案提供第一组件，用以处理晶片，此组件包含处理部分(processing portion)，该处理部分包含负载端口和卸载端口。晶片可以被负载端口降低而进入处理部分；而卸载端口是由该负载端口处进行水平置换，使得该晶片可以在卸载端口上被举高而离开该处理部分。该处理部分还包含可转动晶片支持器，用于转动输入晶片由第一定向转到第二定向，该输入晶片具有该第一定向时，是与该负载端口对齐，该输入晶片具有该第二定向时，是与该卸载端口对齐。
本发明的第二方案提供第二组件，用以处理晶片，此第二组件包含处理部分，该处理部分包含如第一方案的第一组件内功能相当的负载端口和卸载端口。第二组件还包含(1)外部溢流堰(an external overflow weir)，其位于沿着前述处理部分的外部表面上；以及(2)分隔板，其位于负载端口和卸载端口之间，以将处理部分的上面区域分隔成第一区域和第二区域，并且可制止表面液体在第一区域和第二区域之间的流动。
本发明的第三方案提供第三组件，用以处理晶片，此第三组件包含处理部分，其具有如第一方案中第一组件内相同功能的负载端口。第三组件还包含喷洒机构，此喷洒机构能于处理时没入处理部分的液体中，且该喷洒机构的位置是能喷洒液体到晶片位于水面下的表面上(该晶片是经由负载端口被降低进入水面)。
本发明的第四方每提供第四组件，用以处理晶片，此第四组件包含处理部分，该处理部分包含如第一方案中第一组件内相同功能的负载端口和卸载端口。第四组件还包含输出部分，该输出部分具有(1)第一晶片接收器，用于接收经由卸载端口所举高的晶片；以及(2)捕获器，其被耦合到第一晶片接收器，被用于接触被卸载端口升高的晶片，并且也随着被动地升高。
本发明的第五方面提供第五组件，用以处理晶片，此第五组件包含处理部分，该处理部分包含如第一方案中的第一组件内相同功能的负载端口和卸载端口。第五组件还包含输出部分，该输出部分具有一第一晶片接收器，用于接收经由卸载端口所举高的晶片；以及一围体(enclosure)，此围体环绕第一晶片接收器。此围体包含有(1)第一开口，用于使得晶片可以由处理部分举高，经卸载端口而到该第一晶片接收器；(2)第二开口，用于使得晶片可以被晶片握持器由晶片接收器中抽取出来；以及(3)多个外加开口，用于允许在前述围体中，建立起流动的空气气流？本发明的第六方案提供第六组件，用以处理晶片，此第六组件包含处理部分，该处理部分包含如第一方案中的第一组件内相同功能的负载端口和卸载端口。第六组件也包含输出部分，该输出部分具有(1)第一晶片接收器，用于接收经由卸载端口所举高的晶片；以及(2)第二晶片接收器，用于接收经由该卸载端口所举高的晶片。其中上述的第一晶片接收器以及第二晶片接收器是用于分别位在第一位置和第二位置之间传送晶片，其中该第一晶片接收器被置放的位置是接收经由该卸载端口所举高的该晶片，该第二晶片接收器被置放的位置是接收经由该卸载端口所举高的该晶片。如所提出的数种其他方案，有关于本发明的方法、装置以及系统的方案，是依据上述这些方案而提出。
为进一步说明本发明的上述目的、结构特点和效果，以下将结合附图对本发明进行详细的描述。
图1所显示的是所提出的一种干燥装置的侧视图，其中该装置至少包含处理部分以及输出部分，二者的结构皆是依据第一方案所提出；图2A至图2I为本发明所提出的图1的干燥装置的概略的侧视图，其显示了晶片传输通过及输出来源的一连串阶段的干燥装置；图3A与图3B分别为本发明所提出的图1的干燥装置的概略的侧视图以及俯视平面图，其中的输出部分是依据第二方案所建造而成；图4A至图4I为本发明所提出的图3A与图3B的干燥装置的概略的侧视图，其显示了晶片输出的过程中，输出部分所处的一连串位置；图5为本发明所提出的干燥装置的概略的侧视图，其处理部分是依据本发明所提出的第二方案所建构而成；图6为可以和蒸气喷嘴一同建构在本发明所提出的干燥装置内的蒸气气流变流装置的概略的侧视图；图7为依据所观察到经由被不同IPA浓度和不同气流率的情况下，被干燥化处理的晶片，其表面上被发现的粒子数目的图表；图8A是对于描述蒸气气流角度时可以帮助了解的概略性示意图；以及图8B是将含有不同材料的基材干燥化时，所常常使用的蒸气气流角度的一个列表。
具体实施例方式
依据本发明所提出的一个干燥装置包含处理部份和输出部份，前述处理部份包含一主室，而主室的建构可以是依据两个主要的方案而完成。在第一方案(没入室18a)中，晶片沉浸在清洗液中，并且可以参照图1至2I图所显示及其所伴随进行的说明；第二方案(喷雾室18b)对于未没入于液体中的晶片加以喷洒液体于其表面上，并且可以参照图5所显示及其所伴随进行的说明。
类似前段所述，输出部分包含输出平台，而此输出平台的建构可以是依据两个主要的方案而完成。在第一方案(转动平台58)中，将晶片由大致垂直方向转动到大体是水平的方向，并且可以参照图1至图2I所显示及其所伴随进行的说明；第二方案(传送平台158)水平地传送，以在多个晶片接收器中，接收一个大体是垂直方向的晶片，并且可以参照图3A至图4K所显示及其所伴随进行的说明。
处理部分和输出部份的每一个方案就其本身而言，都被认为是一个独立的发明。也因此，每一个处理部分的方案就可以利用不同的每一个输出部分的方案，同理，反之亦然。另外，处理部和输出部也可以分别使用传统的处理部分和输出部分。最后，处理部分和输出部分的数个各别的特征是具有发明性的，并且可以藉由参照下列附图及其描述而获得。
图1所显示的是依据本发明所提出的干燥装置11的结构的侧视图，其中所显示的处理部分和输出部分是依据本发明的第一方案提出。依据本发明所提出的一种干燥装置11包含处理部份10和输出部分12。
处理部-第一方案处理部分10包含一没入室18a，其将晶片沉浸在例如去离子水的液体中，其中可能包含也可能不包含表面活性剂(surfactant)或是其他的化学清洁剂，例如应用材料(Applied Material)公司的ElectraCleanTM溶液。
上分隔板24(图2A)将没入室18a分隔成两个部分，一个旋干部分26和干燥部分28。借着将干燥部分28与旋干部分26隔离开来，可以获得并维持一个较干净的出口区域，并且可以降低要移除的微粒重新附着于晶片，诸如此类的污染的危险性，因为微粒很容易在此旋干部分26中被移除，并由此被排出。没入室18a可以具有一围绕着没入室18a的溢流堰20，以使得液体得以流入。液体可能持续供应到，例如较低部位的没入室18a，所以液体持续地溢流到溢流堰20。溢流堰20(如图2A至2I所示)可以被耦合到上分隔板24，以帮助由旋干部分26及干燥部分28中移除微粒。(图中所未显示的)高准位和低准位液体传感器可以被耦合到没入室18a以及溢流堰20、20a。在另一个并未显示出来的方案中，溢流堰20可以包含一室，而处理部10则嵌入在其中。排气管线(例如设施排气管线)可以被耦合到此室(例如靠近其底部)，并且泄出管线可以被安排于沿着此室底部的位置，其可以被倾斜以加速排除泄出物。
旋干部分26可以装配有顶头喷嘴30，并且/或者没入喷嘴32，前述每一个都是要在晶片进入旋干部分26时，将液体导流到晶片表面上。此旋干部分26，在一方案中，是用来将传送到依据本发明所提出的干燥装置11前已经喷洒于晶片上的任何液体的薄膜(例如表面活性剂)加以旋干。这样的介面活性剂喷洒步骤，已知能防止晶片在送入依据本发明所提出的干燥装置11前其表面的液体就干化而残留。因此在将晶片载入干燥装置前，若有对晶片喷洒以介面活性剂(经常适合使用的是含有低浓度的介面活性剂喷溢，例如Alfonic介面活性剂)，将可以避免晶片进入干燥装置前，晶片表面上的液体干化而留下水痕。这样一个依据本发明所提出的步骤可以在清洗装置中或是在晶片传递(例如晶片握持器或是清洗器可以包含将基材施以介面活性剂，以让其在清洗过程中或是在基材被由清洗装置移出，或是在藉由晶片握持器传送基材的时候，都能保持其湿润)过程中进行。
旋干部分26可以还包含负载部34，其可以只是一个位置，晶片即是经由此区域进入旋干部分26；或者负载部分也可以是一由旋干部分26的顶部溢流堰或是盖子(若是有盖子的话)所限定的一个开口。
正位于或是靠近没入室18a底部的是托架36，被用于接收或是支持大体是垂直方向的晶片(可能有稍微的与铅直方向有出入)，托架36可更进一步地产生一个转动，此转动是由一个托架36可以接收经由负载部34进入旋干部分26的晶片的一个第一位置，转到第二位置，此第二位置是晶片可以被托架36举起，经由干燥部分28的出口部分37的位置离开。当托架36将晶片由旋干部分26转动到干燥部分28时，晶片是保持没入在液体中。
通常使用来转动托架36的机构常常是嵌在处理部10的外部上，并且是经由处理部10的外溢流堰，而被直接或是磁吸在耦合到托架36上。在图1例示性的实施例中，当链接系统被启动是往下时，链接系统38可把托架36由第一位置(在旋干部分26中)旋转到第二位置(在干燥部分28中)。当链接系统被启动往上时，链接系统38可把托架36由干燥部分28撤回旋干部分26。所显示的促动器40被耦合到链接系统38上，其中的促动器40可以是任何传统的促动器，例如汽缸等。
得以驱使托架转动的另一种结构可以包含将托架36嵌于一棍状物上，此棍状物是沿着没入室18a的底部而水平延伸，所以托架36可以沿着该棍状物转动，在这样一个结构中，托架36可以是例如与没入室18a同宽，使得一磁性物质得以同时嵌在前述二者之上，并且可以是经由没入室18a的侧壁而耦合到外部的磁性物质。此外部磁性物质可以被某种促动器(例如气动式的促动器40)向前驱动或是向后驱动。为了使托架36和外部磁性物质转动，滚筒可以被嵌置于其上，以接触并且沿着没入室18a的侧壁滚动。
一对传感器(未图示)可以被耦合到促动器40、链接系统38以及/或者托架36上，以检测得知第一及第二托架位置。进一步而言，一个传感器，例如光学传感器(未图示)可以检测晶片是否存在于托架36上，一旦检测到晶片存在，则一信号被送到促动器40，以使得促动器40将托架36由第一位置转动到第二位置。
干燥部分28可以包含推进器44，其是被设计成能以最小接触面积来接触晶片的一较低的边缘。这样的一个推进器即是传统所指称的刀缘推进器(knife-edge pushers)，此刀缘推进器44可以被耦合到一垂直导引(未图示)上，其是沿着干燥部分28的后壁而放置的，并且可以被进一步(例如磁性地)耦合到促动器(例如一个由马达所驱动的，如图1的铅质螺旋物48)上，其是被用来沿着导引而将推进器44举高或是降低，以至于推进器44得以将晶片由干燥部分28处举起来，并可以在此后让该推进器回到托架36下面的原始位置。
此干燥部分28的后壁通常是倾斜的，(例如，倾斜九度)使得该推进器可以在晶片被由干燥部分28举起时，将该晶片维持在其倾斜的位置，也可以确保晶片位于一较可重复实现的位置，亦即，较一非倾斜的垂直方向更能达成的位置。
一对倾斜导引46也可以被耦合到干燥部分28的后壁，并且其所放置的位置是使其在晶片由托架36经由干燥部分28而被举起时，可以接触晶片的反面边缘。每一个导引46可以包含一个插槽，其可以是U型的或是V型的插槽，而晶片的边缘可以被抓住于其中。或者，每一个导引46可以包含晶片边缘所倚靠的一个斜表面，或是导引46可以形成一个由晶片开始向外远离的角度，以尽可能降低接触面积。
干燥部分28的出口部分37通常是被限定成干燥部分28的一个顶部墙或是盖子，使得干燥时所产生的蒸气得以由此排出(例如经由泵)，而不是由逸散到周围的空气中。在液体准位的上及出口部分37之下，设置有一对的喷洒机构50，其是被用来在晶片被举起而离开液体表面的时候，提供跨过晶片正表面和反面表面的全面连续性的蒸气喷洒。喷洒机构50所摆放的位置是要喷洒蒸气到晶片被由液体中举起时，所形成的凹面上。虽然喷洒机构可能包含一个单一线性喷嘴或是多个喷嘴，其通常包含有一个具有一连串洞孔(例如具有直径0.005至0.007英时直径的114个洞孔，并且沿着与晶片相邻8.5英时的距离均匀地分布)形成于其中的管子，前述的喷洒机构(管子)50通常是由石英或是不锈钢所建构而成。
每一个喷洒机构(管子)50可以是人工手动调整方向，以导流出一个具有预期角度(此角度可以如下所述，相对于经过喷洒管子50中心所画出的水平线，以及垂直于图8A中的液体表面的垂直线)的蒸气流(例如IPA蒸气)。当进一步参照到图6时，此IPA蒸气流的导向，可以有也可以没有气流变流装置的帮助。此气流的特定角度可能视该晶片将要干燥的物质的不同而有所改变，图8B所列出的对照表，是举例所常使用的物质，以及其相对应常使用的气流角度。
此被供应到液体凹面的IPA蒸气流产生了一个Marangoni力，其引起了与晶片举起方向相反的向下液体流，因此在凹面上的该晶片表面会被干燥。
为了要容纳以及排出在干燥部分28内的IPA蒸气，所以提供了废气歧管51和全(blanket)氮气歧管54，这些歧管的制作可以伸入位于喷洒机构50上面的干燥部分28的顶盖56。气流组件(未图示)被耦合到喷洒机构50，废气歧管51和全氮气歧管54控制了IPA蒸气流率、废气流率和氮气遮掩流率。此外废气管线(未图示)可以是被制作在输出部12的下方，经由输出部12可以维持一垂直的流线型的气流，并且可以将由干燥部分28散出的IPA蒸气稀释掉。喷洒机构50通常是被放置在靠近凹面的地方，并且全氮气歧管54通常是被制作在靠近卸载端口37的地方。
晶片处理-第一方案图2A至图2I是侧面立视图的结构概要图，其显示当晶片被本发明所提出的装置所传送时，该晶片所处的不同阶段。参照图2A，当一机械臂(例如走动横杆机械臂，未于此图示，于公元2000年4月26日送件申请的美国申请专利案第09/558,815号中所揭示，，其一并引用于此)经由负载端口34而将晶片W载入旋干部分26，喷嘴30与喷嘴32，都喷洒去离子水于晶片W的两个面上，此机械臂释放晶片于托架36上，然后由旋干部分26退回其位在负载端口34上方的原始位置。一个光学传感器(未图示)检测到晶片存在于托架36(图2B)上，并且送信号到促动器40，以启动链接系统38，使其由旋干部分26转动到干燥部分28。
托架36被制作的位置，是在没入室18a的底部上，或是与前述底部靠近的地方，而其制作的功能是可以传送晶片，由旋干部份26传送到干燥部分28。在此传送过程中，晶片都保持没入在液体面之下，因此托架36为了要接收晶片，由一垂直位置开始转动，为了晶片升高通过干燥部分28(图2C)而转动一个倾斜位置(例如，倾斜9度)。
然后晶片W被举起，经由推进器44以一个举起速度向卸载部37靠近，其举起是以一进行速度(例如每秒十厘米)，起始于当晶片顶端没入箱内液体时(此时即是干燥蒸气开始喷洒的时)，直到晶片的下缘(例如下面部分的三十至四十厘米的部分的晶片)没入箱内液体。当晶片下缘没入箱内液体中并且通过干燥蒸气时，此晶片会被以一种较慢(例如小于每秒五厘米)的速度举起，因为晶片较低的部分较不好将其干燥(起因于晶片的曲率)，在整个晶片干燥后，此晶片可以被以一种较高(例如高于每秒十厘米)的速度举起，以进入到传送位置。当晶片被举起，晶片边缘会因为重力而倚靠在两个平行倾斜引导46上，该导引是沉没在液体中。
当晶片W被举出液体表面时，该对喷洒机构50(图2D)喷洒IPA蒸气以及氮的混合气体，于晶片W的两面所形成的凹面上。此IPA蒸气流可以借助或是不借助如图6所进一步参照说明的气流变流装置，而得以导引气流方向。此气流的该特定角度，可以视晶片上所要干燥的物质的不同而有所改变。
图8A是一个有助于说明蒸气气流的概略图。参照图8A，如图所示，蒸气/承载气体气流72的流动角度θ是相对于水/空气介面(并且/或者经过喷洒管子50的水平中心线)而量测出来的。(在一较佳实施例中，喷洒管子50是被建构在晶片W侧面水平距离0.5英时的地方，此时的流动角度被选择在大约25度，并且喷嘴高度是被选择为HN，使得气流72敲击晶片W，大约在晶片/气流介面以上3.7厘米，亦即高度HV的地方。也可使用其他水平间隔、流动角度、喷嘴高度HN以及蒸气敲击高度HV)。图8B表列出例示性物质材料的较佳流动角度(是相对于水/空气介面作测量)。表面物质是指晶片表面上所欲干燥的物质。干进(dry-in)或湿进(wet-in)是指在干燥装置11内处理前的晶片是湿的或是干的，干出(dry-out)表示当晶片由干燥装置11移出时是干的。黑钻石(Black Diamond)是一个应用材料公司所可以使用的低k(介电常数)值的介电物质(例如掺杂有碳的氧化物)。IPA蒸气流产生一个″Marangoni″作用力，此会导致与晶片举起方向相反的向下液体流，藉此，在凹面上方的晶片表面会被干燥化。
在干燥步骤中，IPA蒸气是经废气歧管51，由处理部分10排出，并且氮气流被导向横跨过输出部分37(经由全氮气歧管54)，以制止IPA蒸气逸散出处理部分10。此气体传递组件(未图示)控制IPA蒸气流、废气流率以及全氮气气流流率。
输出部分-第一方案在如图1至图2I所显示的较佳实施例中，输出部分12包含平台58，是被用于在两个位置之间转动，该二位置是用于由干燥部分28接收晶片的处理位置(图2E)，以及用于输出晶片到传输机械臂的FAB介面位置(图2G)。处理位置是与晶片被由干燥部分28举起的倾斜位置相符，并且处理部份大致而言是为水平的。被耦合到输出部12的马达或是其他驱动机构，可以驱动平台58的转动。
输出部分12可以包含用来与晶片W被动地移动的捕获器60，其可以被架在线性球切片(linear ball slide)(未图示)上，该线性球切片的每一边的端点上都具有阻挡器。当平台58在处理位置(例如以一个与倾斜的导引46倾斜角相同的角度--九度，向处理部10倾斜)中时，此捕获器60因为重力的因素会掉到线性球切片的底部，可以利用光学传感器(未图示)来检测出此低位。捕获器60可以于两个相隔一距离的点上接触晶片，并且也能够紧密跟随晶片所处环境，而只在一容许误差值内变化，因此捕获器60可以对于精确的晶片定位有所帮助。
输出部分12也可以包含抓指62(finger 62)，用于在晶片固定位置和晶片通行位置之间移动，当其在晶片固定位置，在晶片被举起而位在抓指62之上时，抓指62可以锁住并且固定晶片，因此可以容许推进器44撤回，留下晶片被抓指62和捕获器60固定在输出部分12中的位置上。抓指62可以是，例如汽缸(未图示)所促动，并且配备有一对的开关(未图示)以检测抓指62的晶片固定以及晶片通过位置。也可以利用光学检测器(未图示)来检测何时晶片已经到达抓指62以上足够高的位置，使得抓指62可以安全地假设晶片固定位置。
晶片输出-第一方案在举起晶片W通过干燥部分28前，平台58大致而言是垂直倾斜(例如以一个九度的角度倾斜)(如图2C所示)，捕获器60是在其低位置，并且抓指62是在晶片通过位置上。当晶片W离开干燥部分28(如图2D所示)，其推动捕获器60(例如接触的两个点)，并且导致捕获器60抗拒重力而向上移动。此晶片W因此固定在三点(经由推进器44以及捕获器60)之间，当推进器44到达其高位时，抓指62被启动而来到晶片固定位置，以将晶片固定在平台58上，然后推进器44撤回。(抓指62显示在图2E中的晶片固定位置中)因为捕获器60随着升起的晶片W一起被动地移动，所以在传送进入输出部分12的时候，晶片摩擦和所产生的微粒都得以大量减少。
当晶片W被固定在平台58上时，平台58转到其水平位置(如图2F所示)，汽缸64(图1)，其可包含一可调整式制动器和震动吸收器(未图示)，并且可以被用来将平台58降低到一个已定的输出位置，例如，在一个晶片握持器(图2H)可以抽出晶片W处做一升起动作的地方。然后抓指62如图2H所示那样撤回，并且晶片握持器将晶片W拿起以将其转换到另一个位置(例如，转换到卡匣)。然后平台58回到其大体是垂直倾斜的处理位置(图2I)，以准备好接收下一个处理好的晶片W′，而使其当被由干燥部分28举起时，作为下一个处理中的晶片W′。
在本发明的较佳实施例或是其他更多的实施例中，可以使用精密的气体传递和废气排放组件(未图示)，藉此以传递异丙醇(isopropyl alchol，IPA)蒸气、氮气以及废气到干燥装置11(例如，靠近喷洒机构)。例如干燥而干净的空气伴随以一个或更多个控流管(venturis)(未图示)可以提供其排出(例如气体管线(未图示)可以供应清洁干燥的空气到嵌于卸载端口42附近的控流管的压力部分以供排放)。
为了要将IPA/氮气流提供到喷洒机构50，一个质量流控制器(未图示)可以提供一个预设气流量的氮气流，供应到IPA喷口(未图示)。至少在一实施例中，一个1.4公升的喷口被用来传递IPA/氮气混合气体，其具有的成分大约5％的IPA，当然也可以使用其他尺寸的喷口以及/或者其他浓度的IPA。
在依据本发明所提出的另一个特定的较佳实施例中，此喷口可以配备有三个准位传感器低、高以及高-高，首二个准位传感器，被使用的场合可以是，例如，在IPA喷口的自动重新填充期间。而后者的高-高传感器可以被使用的场合是，例如，作为硬件互锁，以避免重新充填时过度填充喷口。一个被加压的供应容器(未图示)，例如一公升或是适合容量的容器，可以被使用来对喷口重新填充IPA液体。此供应容器可以包含一个低准位传感器，并且在其低准位传感器被触发时，可以自动地或是人工手动地进行重新填充。
全氮气气流流率(例如为了防止IPA蒸气气流由处理部10逸散而出)可以利用针状阀门或是其他合适的机构加以控制，为了安全的目的，清洁的干燥空气以及全氮气供应管线任一个都可以被加上气流开关(例如当废气或是全氮气气流丧失时，硬件互锁气流开关可以被用来关掉IPA蒸气供应)，压力调节器可以被用来控制每一个供应管线中的压力。
输出部-第二方案图3A至图3B，分别是依据本发明所提出的第二较佳实施例所提出的输出部分12，其概略的侧视图和俯视的概略图。此处依据本发明所提出的图3A至图3B中的装置11a，其包含围绕输出部分12的围体111，输出部分12的可传动平台158可以包含两个或更多个晶片接收器113a及113b，参照图1至图2I，每一个都包含捕获器60和抓指62。在此较佳实施例中，可传动平台158是被用于水平地移动(例如，经由一个铅质螺旋物、汽缸、马达或类似件)，所以被由干燥部分28所举起的晶片可以被第一或是第二晶片接收器113a、113b所接收。利用此种方式，得以让晶片产出最大化。当第一晶片可以被第一晶片接收器113a握住，以供晶片握持器(未图示)所提起，而此时第二晶片正被输出到第二晶片接收器113b，反之的亦然。
此围体111具有可以被建构在邻近于传送机械臂(未图示)的第一侧壁115a，此第一侧壁115a具有开口117，经此开口，传送机械臂可以抽出晶片。围体111也可以具有位置在与第一侧壁115a相反的内部分隔壁115b，其用以将围体111分隔成两个气室111a与111b。第一气室111a可以包围可传动平台158，并且也包围了足够空间以容许可传动平台向前或是向后传，并且也可以接收晶片在第一或第二晶片接收器113a与113b上。第二气室111b可以包围用以传递可传动平台158以及任何其他移动部件(大体上由图3B中的参考数字159所代表)的机构。这样分隔两个气室的内部分隔壁115b，可以具有多个小开口119(图3A)，其通常涵盖了整个内部分隔壁115b。当邻接于传动机械臂的区域的压力，较邻接于依据本发明所提出的装置11a的区域的压力为高时，空气可能流动式地流动在开口117中，越过第一及第二晶片接收器113a和113b(如箭头F所表示的，平行于晶片的主要表面)，并且通过小开口119到达第二气室111b，第二气室111b可以藉由废气排放系统而排放废气。
此外，废气管线(未图示)位在输出部分12之下，经由输出部12维持一可接受的垂直流线型气流，并且也稀释由干燥部分28逸散而出的任何IPA蒸气。输出部分112的围体111作用如一外加的污染机构，以防止IPA蒸气进入环绕干燥装置11a周围的空气中。
为了要容许晶片可以被输出到第一晶片接收器113a，而不会阻挡主容箱118的旋干部分26，主容箱118的前壁121(也就是旋干部分26的前壁)，可以如图3所示那样，使其具有一定角度(例如九度)。藉由将旋干部分26的前壁弯曲一角度，负载端口34将可以被制作在一个离输出部分37足够远的地方，以避免被围体111所阻挡，但是处理部分10的液体体积的增加，并没有和使用直的前壁时所会增加的体积一样多。在使用前述具有角度前壁的实施例中，托架36可以被举起到一个靠近负载端口34的位置，使得晶片握持器可以放置晶片于被举起的托架36。这样一个举起的托架36，容许使用没有能力转动以让负载端口34和处理部分10角度符合的晶片握持器。这一个可提高的托架36可以被耦合到一个导引，此导引的位置是沿着具有某角度的前壁的内部表面，并且经由前壁可以磁性地耦合到外部促动器，并且因此可以与可提高的推进器44具有相类似的运作方式。
晶片输出-第二方案图4A至图4I，是显示晶片在如图3A到图3B所显示的另一个不同的装置11a，于不同的处理阶段时的概略的侧视图，如图4A所示，晶片W1被放置在输出平台158的晶片接收器113a上，并且输出平台158是在其最右边的位置，而第二晶片接收器113b被放置的位置，是使其可以接收由干燥部分28所输出的晶片。晶片W2是被放置在没入的托架36上，并且推进器44所在的位置是在托架36下方。在图4B中，推进器44被举高(例如经由托架36中的槽或是开口)，以由托架36上举起晶片W2，并且托架36已经被转回到垂直位置。
在图4C中，推进器44已经到达升高的位置，此位置是晶片W2通过卸载端口37的位置，并且晶片W2的顶缘接触到捕获器60。当晶片W2移动进入卸载端口37，IPA蒸气喷洒、全氮气以及废气开始启动，图4C也显示托架36已经举起，并且被放置在负载端口34中，以准备好接收下一个要进入的晶片。
如图4D所示，第一晶片W1已经被由围体111的第一晶片接收器113a所抽出，并且捕获器60已经回其较低的位置，第二晶片W2已经提升到第二晶片接收器113b上的一个抓指62的上方，抓指62已经移动进入到第二晶片W2的下方，并且推动器44已经降低其位置，并不在支持第二晶片W2，其于此时是被握持在抓指62和捕获器60之间。第三晶片W3被负载在托架36之上，并且托架36已经降低到处理部10的底部，值得注意的是因为第三晶片W3经由可能是在被没入喷嘴32以及/或是未没入喷嘴30(未图示)所喷洒的负载端口34而降低其位置。
如图4E所示，平台158被移动到其最左侧的位置，使第一晶片接收器113a所处的位置能够接收由干燥部份28所输出的晶片，此推进器44已经降低到一个位置低于托架36所提高，并且托架36将会旋转第三晶片W3，使其由旋干部分26到干燥部分28。
如图4F所示，托架36转动到干燥部分36中的第三晶片W3的位置，并且第三晶片W3的上侧部分停驻在晶片导引46上。
如图4G所示，推进器44已经升高，举起托架36的第三晶片W3而升高，并且托架36转动而回到一个垂直位置。
如图4H所示，经由IPA蒸气喷洒，推进器44开始举起第三晶片W3而升高，并且经由全氮气，到达第三晶片W3的顶端接触到第一晶片接收器113a的捕获器60。该托架36已经举高，以将其本身放到负载端口34中，以准备好接收下一个要进入的晶片。
如图4I所示，第二晶片W2已经由输出围体111的第二晶片接收器113b所抽出，并且捕获器60已经回到其较低的位置，此第三晶片W3已经被举起在第一晶片接收器113a上，而到达抓指62上方，抓指62已经移动进入第三晶片W3之下的位置，并且推进器44已经降低其位置，已不再支持第三晶片W3，其此时被握持在介于抓指62和捕获器60之间的位置。第四晶片W4负载到托架36之上，并且托架36已经降低到旋干部分10的底部上，值得注意的是因为第三晶片W4经由可能是在被没入喷嘴32以及/或是未没入喷嘴(未图示)所喷洒的负载端口34而降低其位置。
处理部份-第二方案图5是为依据本发明所提出的一个干燥装置211的侧视概略图，其中只显示处理部份10。此处理部份10是依据本发明所提出的第二个方案所建构，特别的是不使用要浸入晶片(例如显示于图1至图2I的没入室18a)的主室。在本发明所提出的第二方案中，主室对以液体对于未没入的晶片喷洒，以旋干并且/或是维持在旋干气室226中的晶片的潮湿度，并且以液体对于未没入的晶片进行喷洒，以产生在干燥器室228中的液体凹面(用于Marangoni干燥方法)。只有少数硬件差异存在于为了没入器室处理方式所建构的处理部分，以及为了非没入器室处理方式所建构的处理部分之间？如参照图5所可以看见的，图1至图2I的溢流溢流堰20和20a可以被省略，通常所使用的一对顶头喷嘴30所制作的位置，是使得当晶片进入而经过负载端口34时，其可以对晶片的前表面和后表面都喷洒液体。在图5所显示的较佳实施例中，隔离墙24制止了所喷洒的液体由旋干部分226溅入到干燥部分228所提供的液体喷嘴上方的区域(并因此制止了已经干燥的晶片不小心被重新弄湿)。在干燥部分228中，一个额外的液体供应喷洒机构50a被提供在IPA供应喷洒机构50之下。
在操作时，正在进入的晶片被喷洒的液体，例如去离子水，其可以有或没有包含介面活性剂，或是其他清洁用的化学药剂，例如应用材料公司的ElectraCleanTM溶液，以用于旋干以及/或是维持晶片表面的潮湿度。当晶片离开干燥部分228时，晶片被喷洒以例如去离子水的液体，其中可以掺杂或是不掺杂介面活性剂或是其他清洁剂，此出口液体喷洒形成了一个横跨晶片的均匀液体凹面。此IPA喷洒机构50喷洒IPA蒸气到凹面上，因此创造了可以将晶片干燥化的Marangoni流。值得注意的是晶片传输是在处理部10，并且晶片输出到输出部分12可以如图1至图4I所描述的那样。
气流变流装置IPA蒸气传送到水/空气/水介面(亦即凹面)的效率，可以因为对于每个IPA传递蒸气喷嘴/管50建立蒸气气流变流装置而获得改善，一个这样建构的装置的概略图显示在图6中。虽然在实务上的喷管50以及气流变流装置68，可以被提供在晶片W的每一个侧边，为了绘制上的简化，喷管50(可以包含上述的喷嘴50)以及气流变流装置68只显示在晶片W的一个侧边上。虽然晶片W可以用一个倾斜角(虽然可以使用其他的角度，但是在此例中是利用为垂直线算起约九度的角度)离开水76的表面，晶片W也可以如图所示的，离开垂水76时，是垂直于其表面的。
在本发明所提出的一较佳实施例中，气流变流装置68可以利用两个部分套管的形式，其是用于配合喷嘴50，气流变流装置68限定出一个楔型空间70，一股气流的IPA蒸气(例如混杂以氮气的承载气体)被喷洒，并且被设计将气流72以一特定的角度导流入楔形空间70中，此角度是相对于，例如经过喷嘴50中心并且平行于水表面，的一条水平线L。气流变流装置68的第二部分(例如低翼74)可以浸(dip)在水76的下面，以限制水暴露在IPA蒸气下的部分的体积。IPA蒸气的气流72通常是使用向下的角度，如图6所示那样，打在气流变流装置68的第一部分69的内部表面78。然后IPA蒸气的气流72可以被内部表面78反射(未图示)到形成于水/空气/水介面的凹面80上。在本发明所提出的一个或更多的较佳实施例当中，IPA气流72与内部表面78之间的角度并不会超过四十五度，虽然IPA气流72角度的选择，通常是使得IPA气流以一个预期的角度范围内(如以下所述并参照图8A到图8B)打在凹面80上，并且/或是以一个预期的气流速度使得IPA蒸气传递到凹面80上得以最佳化。
在一个用以说明本发明而举例的实施例中，气流变流装置68具有一个细缝开口82，其宽度可以是0.05英时，并且细缝可以是被隔开的，例如远离晶片W达0.1英时的地方，使其有效率地传递IPA蒸气到凹面80。同理，对于其他宽度的细缝、在水76表面上方不同距离以及/或者与晶片W具不同的距离，这些上述条件也都可以适用。气流变流装置68可以位在对于水76表面具有四十五度的一个角度上，然而也可以利用其他的角度。细缝开口82的角度通常会被定在刚好位于凹面80下方。
此气流变流装置68是用以限制曝露在IPA蒸气下的水的体积，因此可以降低IPA的浪费和使用量，同时也改进了干燥器效率以及其性能，并且降低了安全性的风险。在依据本发明所提出的一较佳实施例中，虽然其他数据仍能进行，但是一般而言，对于300厘米的晶片而言，曝露在IPA蒸气下的水的体积的范围大约是零至十二毫升(milliliter)，对于200厘米的晶片而言，曝露在IPA蒸气下的水的体积的范围大约是零至八毫升。
若没有使用气流变流装置68，IPA蒸气的气流72可以在一角度范围上，约为22度到30度，打在水76表面上，此已经被发现适合于形成在晶片上的数个不同种类的薄膜的干燥化工序，其他入射角也可以使用在本发明中。此气流变流装置68可以用单一个整体物件，或者是两个以上的物件合并而成，气流变流装置68可以由不锈钢或是其他适合的物质来作成。
低浓度的IPA混合气体要进一步改善此清洁/干燥化组件的安全性以及效率，可以降低IPA/负载气体的混合气体中的IPA蒸气浓度(例如降低到0.2％)，同时也可以增加混合气体的气体流率(例如至少每分钟二至三公升，常常使用的是每分钟五公升)。此增加的气流流率补偿了低浓度的IPA气体，并且也因此达到高效率以及高干燥率下的低缺陷的干燥工序(使得200厘米的晶片，在假设都是使用相同的晶片升高速度的条件下，例如每秒十厘米，其干燥时间是20秒)。图7是一个画出了具有粒径0.12微米(图3中，一般称的)的粒子的数目的图形，其为发现于被气体(氮)干燥的晶片上，其中的气体具有不同的IPA浓度和不同的气流流率。结果可能也因为喷嘴直径、喷嘴相隔于晶片表面的距离、气流变流器的使用及角度等因素而有不同。对于每分钟五公升的承载气体流率所做的实验性数据，显示当IPA蒸气的浓度由1％降低到0.2％时，硅上面的缺陷和包含晶片的低k介电物质上面的缺陷，并没有增加。
如前面所叙述的，当晶片W的较低部分被干燥时，晶片举起速度可以被降低。相似地，当晶片W的较低部分已经干燥化时，在IPA/承载气体混合气体中的IPA浓度可以增加，并且/或者IPA/承载气体混合气体的气流流率可以增加。如众所周知的，以上的氮气可以被其他惰性气体所取代仍能正常进行制作工序，而同时广为了解的是，IPA可以被其他传统用于Marangoni干燥工序等的有机气体所取代，并仍能正常进行制作工序。
当此发明连同其所描述的较佳实施例被揭示之后，其他的实施例如众所周知的，也都落在本发明的精神和范围中。特别的是，本发明所提出的用来举起的机制，以及本发明所提出的IPA气流变流装置，显然地可以被使用在任何干燥化系统中，并且不限定只能使用在所揭示的系统中。相似地，当基材进入旋干工序箱中时，可以使用喷嘴(水下的以及/或是水/液体面之上的)来进行旋干工序，然而也可以用在本发明实施例所揭示以外的系统中。具有一倾斜角度的室壁，配合以用一已知方向输出晶片的组件，被认为是具有发明性的，作为一个被动的输出捕获器。更进一步的发明特征，其包含用于传送晶片(特别是一个没入液体中的晶片)，由第一角度在传送过程中转变到到第二角度的组件与方法，也包含一个组件，其用于传送晶片，由一个角度到下一个角度，以移动该晶片由对齐一输入部分，到此晶片对其输出部分。因此，所能被了解的是，在此所描述的所有实施例只是解说举例，并且本发明所提出的装置可以使用以下的一个或多个特征。
有些能被单独使用的发明特征如下所述●结合旋干部分和干燥部分，而没有旋干的晶片表面曝露在空气中的一个组件；●配备有用于改善移除介面活性剂和制作工序箱微粒(顶头喷嘴提供了最有效的旋干)的没入以及/或是顶头喷嘴的一个旋干部分；●具有两个部分，以分开负载和卸载部分的一个主要制作工序箱；●管子、喷嘴以及/或是气流变流装置，用于精确地递送IPA蒸气(例如传送到液体凹面的顶端)，以将IPA的消耗最小化；●IPA喷洒管子，可以被精确地位在一个最佳角度方向上，以供应IPA到液体凹面上；(参照申请日为2001年3月5日的、发明名称为喷洒棒的美国专利第60/273,786号，现一并引用于此)；●不碎裂的导引机构，其使用嵌入输出站顶端的一个″捕获器″；●托架，简化水面下晶片由旋干部传递到干燥部的过程；●可变速度推进器，其具有一个提高速度机构；●倾斜的后壁以及/或是倾斜的前壁；●内部溢流溢流堰，用于具有分离的输入和输出部分的制作工序箱；●具有流线型气流的被包围的输出；●变流器，用于限制曝露在干燥化(例如IPA)蒸气的液体的表面的面积；●使用限流管的排放，用于稀释有机溶剂的浓度；●干燥化混合气体的使用，其具有被降低浓度的有机溶剂，并被提高空气流率；●多个输出晶片支持器，用于由干燥器而来的至少部分的同时输出，并且以机械臂取拾；以及●一个组件，具有旋干部分，以及可以在其内部使用Marangoni干燥方法的部分，前述两个部分皆使用喷洒机构而不是使用晶片没入处理。
与传统的SRD比较，本发明所提出的装置11可以提供特别优越的表现，并在将斥水性或是亲水性晶片进行干燥工序时，都容许较大的制作工序误差。此新的植基于″Marangoni″原理的干燥技术，以下仅为举例说明，可以只留下3奈米(neon-meter)厚的层，相对的，传统的SRD所会留下的是大约200奈米厚的层。藉由将处理组件与输出站结合，本发明所提出的装置可以快速的干燥，以致对于各种不同的薄膜种类的晶片的干燥工序，都可以具有高产出。此旋干部分喷嘴，也有能力去除可能在刷洗以及传送到干燥组件时，被施于斥水性晶片表面的介面活性剂。
应该注意的是全氮气只是举例说明，并且任何的惰性气体或是空气或是或是多种气体混合，都可以用来形成横越过输出部分的一个包围，并且接着制止干燥蒸气由此装置逸散出去。也应该注意的是IPA蒸气也只是举例说明所用的，并且可以溶解于液体(被施于干燥部分中)的其他蒸气或气体，其用于产生可将干燥化的Marangoni气流，这些气体都可以使用在本发明中。因此这样的蒸气或是气体在此将会被指认为干燥化气体。在此揭示时所使用的词句″捕获器″、″抓指″以及″托架″，并非用以限定本发明的相应物件到特定的形状或结构，而是广泛地指称任何与在此所描述的捕获器、抓指以及托架，具有相同功能的结构的物件。
虽然本发明已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，在没有脱离本发明精神的情况下还可作出各种等效的变化或替换，因此，只要在本发明的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本申请的权利要求书的范围内。
权利要求
1.一种干燥基材的方法，其包括以一第一速度提升一晶片通过一空气/流体界面；以及正当该晶片的一部分保留在该空气/流体界面上时，减小晶片的剩余部分被提升通过该空气/流体界面的速度。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于还包括在提升该晶片过程中在该空气/流体界面上定向引导干燥蒸气。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于提升晶片通过该空气/流体界面包括提升该晶片离开一流体箱。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于该空气/流体界面是通过在该晶片上喷洒流体形成。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于减小晶片的剩余部分被提升通过该空气/流体界面的速度包括减小晶片的下边被提升通过该空气/流体界面的速度。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于该晶片的下边缘包括该晶片下部约30-40毫米。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于该第一速度是约为10毫米/秒，而第二速度是约为5毫米/秒。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于还包括在晶片被完全提升通过该/流体界面之后，提高晶片在该空气/流体界面之上的提升速度。
9.一种干燥基材的方法，其包括提升一晶片通过一空气/流体界面；以及正当提升该晶片时，在该空气/流体界面上引导干燥蒸气，其中该干燥蒸气是采用一种输运气体提供并且该干燥蒸气的浓度为占该输运气体内的1％或更小。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于该干燥蒸气的浓度约为0.2％或更小。
11.如权利要求9所述的方法，其特征在于该干燥蒸气含有IPA。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于该输运气体含有氮。
13.如权利要求9所述的方法，其特征在于还包括采用一种至少2公升/分的干燥蒸气/输运气体混合气体流速。
14.如权利要求12所述的方法，其特征在于该干燥蒸气/输运气体混合气体流速是约为5公升/分或更小。
15.一种干燥基材的方法，其包括以一第一速度提升一晶片通过一空气/流体界面；正当提升该晶片时，在空气/流体界面上引导干燥蒸气，其中该干燥蒸气是采用一种输运气体被提供并且该干燥蒸气具有一在该输运气体内的第一浓度；以及正当该晶片的一部分保留在该空气/流体界面上时，在该晶片的剩余部分被提升提升通过该空气/流体界面时增大被引向该空气/流体界面的干燥蒸气的浓度。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于还包括正当该晶片的一部分保留在该空气/流体界面上时减小该晶片剩余部分被提升通过该空气/流体界面的速度。
17.一种干燥基材的方法，其包括以一第一速度提升一晶片通过一空气/流体界面；正当提升该晶片时，在该空气/流体界面上引导干燥蒸气，其中干燥蒸气是采用一种输运气体被提供并且该干燥蒸气具有一在该输运气体内的第一浓度；以及正当该晶片的一部分保留在该空气/流体界面上时，在该晶片的剩余部分被提升通过该空气/流体界面时增大被引向该空气/流体界面的干燥蒸气的流速。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于还包括正当晶片的一部分保留在该空气/流体界面上时减小晶片的剩余部分被提升通过该空气/流体界面的速度。
19.一种干燥装置，其包括一卸载端口，一晶片通过它被卸载通过一空气/流体界面；一喷洒机构，适用于当一晶片卸载通过该空气/流体界面时在该空气/流体界面上喷洒干燥蒸气；以及一气流偏流装置，适用于将来自该喷洒机构的干燥蒸气引向该空气/流体界面。
20.如权利要求19所述的干燥装置，其特征在于该气流偏流装置是配置成接触该空气/流体界面以限制暴露于该干燥蒸气的流体体积。
21.如权利要求20所述的干燥装置，其特征在于该气流偏流装置配置成适合限制被暴露于干燥蒸气的流体体积为大约12公升或更小。
全文摘要
本发明一方案提供一种用于处理晶片的组件，此组件包含具有一个或更多个特征的处理部分，这些特征可以包含例如(1)可转动晶片支持器，用于转动输入晶片由第一定向转动到第二定向，在第一定向上的晶片对齐于负载端口，到了第二定向上的晶片系对齐于卸载端口；(2)捕获器，用于接触并在晶片由处理部分卸载时，与晶片一起被动地移动；(3)一被围体围绕的输出部分，用于产生一个流动的空气气流，由一侧流到另一侧；(4)一输出部分，具有多个晶片接收器；(5)没入的液体喷嘴；以及/或者(6)干燥蒸气流变流装置等。本发明的其它方案包含晶片的处理方法。
文档编号F26B3/06GK101086955SQ20071010340
公开日2007年12月12日 申请日期2002年11月1日 优先权日2001年11月2日
发明者尤尼斯·阿克基雷, 亚历山大·勒纳, 鲍里斯·T·高符兹曼, 鲍里斯·菲什金, 迈克尔·休格曼, 拉希特·马符雷夫, 方浩铨, 李世剑, 盖伊·夏伊拉齐 申请人:应用材料股份有限公司