用于处理晶片状物件的双模式室的制作方法

本发明总体上涉及用于处理晶片状物件(例如半导体晶片)的装置，在该装置中晶片状物件被导入处理室并从中移出。

背景技术：

半导体晶片经受各种表面处理工艺，例如蚀刻、清洗、抛光和材料沉积。为了适应这样的过程，单个晶片可以相对于一个或多个处理流体喷嘴而通过与能旋转的托盘相关联的卡盘获得支撑，如例如在美国专利No.4903717和美国专利No.5513668中所描述的。

可替代地，适于支撑晶片的环形转子形式的卡盘可位于封闭的处理室中，并且该卡盘通过主动磁轴承而没有物理接触地驱动，如例如在国际公开No.WO 2007/101764和美国专利No.6485531中所描述的。处理流体由于离心作用而被从旋转晶片的边缘向外驱动，进而被输送到用于处置的公共排放装置。

传统的处理室仅以一种模式工作，即它们在使用过程中要么总是关闭要么始终处于打开状态。封闭的处理室用于容纳用于晶片处理的有害物质，也维持用于那些需要这种条件的处理的超大气压的压强，如在例如共同拥有的共同待审的申请US 2013/0062839中所公开的。

封闭的处理室仅对于装载或卸载晶片开放。为了这个目的，这类处理室要么是顶部装载器要么是侧装载器，如在共同拥有的共同待审的申请US 2013/0101372。

然而，理想的是提供双模式处理室，其对某些处理序列提供封闭的环境并且对其他处理序列提供开放的环境。这将是特别有用的，例如，对于连续地使晶片在封闭的处理室经受臭氧处理，然后在开放的处理室中进行清洁处理，而不需要在臭氧处理和清洁处理之间移出晶片。

技术实现要素：

因此，在一个方面，本发明涉及用于处理晶片状物件的装置，其包括用于保持晶片状物件并绕旋转轴线旋转该晶片状物件的旋转卡盘。室围绕并封闭该旋转卡盘，该室包括上部开口。盖子安装在该室外部，以便可在关闭位置和打开位置之间移动，其中所述盖子在所述关闭位置密封所述上部开口，而在所述打开位置揭开所述上部开口并横向偏离所述打开位置。该室是能独立于所述盖子打开的，以便使晶片状物件能在垂直于旋转轴线的方向上被导入到所述室。

在根据本发明的该方面的装置的优选的实施方式中，旋转卡盘包括转子，所述转子具有排列成圆形系列的夹持销，该系列的夹持销被定位成能释放地固定晶片状物件到所述转子上。

在根据本发明的该方面的装置的优选的实施方式中，所述夹持销从旋转卡盘向下悬置。

在根据本发明的该方面的装置的优选的实施方式中，所述旋转卡盘是环形的转子。

在根据本发明的该方面的装置的优选的实施方式中，所述环形的转子是磁性的转子。

在根据本发明的该方面的装置的优选的实施方式中，该室还包括侧向开口和门，该门被安装以能在处理位置和装载及卸载位置之间移动，其中，在所述处理位置该门密封所述侧向开口，在所述装载及卸载位置，该门揭开侧向开口并横向偏离所述侧向开口，以便能使晶片状物件装载进所述室和从所述室卸载。

在根据本发明的该方面的装置的优选的实施方式中，液体分配器安装在室外部以便能在待机位置和工作位置之间移动，其中在所述待机位置，所述液体分配器的分配喷嘴横向偏离室的上部开口，而在所述工作位置所述分配喷嘴被定位成置于上部开口上。

在根据本发明的该方面的装置的优选的实施方式中，只有当盖子处于打开位置时，液体分配器才能移动到工作位置。

在根据本发明的该方面的装置的优选的实施方式中，提供用于在所述打开位置和关闭位置之间移动盖子的电动机构。

在根据本发明的该方面的装置的优选的实施方式中，侧门包括用于在关闭位置和装载及卸载位置之间移动侧门的电动机构。

在根据本发明的该方面的装置的优选的实施方式中，所述盖子具有下部，该下部被配置作为气体喷头以便当盖子处于密封位置时提供气体到室内。

在根据本发明的该方面的装置的优选的实施方式中，所述盖子具有至少一个液体喷嘴，以便在晶片状物件定位在所述旋转卡盘上时分配液体到所述晶片状物件的朝向上方的表面。

在根据本发明的该方面的装置的优选的实施方式中，至少一个液体分配器被安装在室的内部，并且所述液体分配器被定位以便在晶片状物件定位在所述旋转卡盘上时分配液体到所述晶片状物件朝向下方的表面。

在根据本发明的该方面的装置的优选的实施方式中，所述环形的转子的内径小于被所配置的旋转卡盘保持的晶片状物件的直径。

在根据本发明的该方面的装置的优选的实施方式中，所述室包括能垂直地移动的下盖，所述下盖能在关闭位置和打开位置之间移动，其中，在所述关闭位置所述下盖和所述室的上部限定包围所述旋转卡盘的密封室，而所述打开位置使得晶片状物件能装载和卸载。

在根据本发明的该方面的装置的优选的实施方式中，能垂直地移动的下盖包括当所述晶片状物件定位在旋转卡盘时包围所述晶片状物件的防溅件。

在根据本发明的该方面的装置的优选的实施方式中，所述盖子具有向下凸出的元件，所述元件伸入所述环形的转子的中心开口。

在根据本发明的该方面的装置的优选的实施方式中，所述向下凸出的元件的外径比所述环形的转子的内径小至少0.1毫米并且不超过50毫米。

在根据本发明的该方面的装置的优选实施方式中，该装置还包括清洁站，所述清洁站用于在所述盖子在打开位置时清洁所述盖子，在所述打开位置，所述盖子揭开所述上部开口并横向偏离所述上部开口。这样的清洁站可包括至少一个液体分配喷嘴以及液体收集器，其中液体分配喷嘴用于分配至少一种液体到盖子的朝向下方的表面。

在另一个方面，本发明涉及用于处理晶片状物件的装置，其包括用于保持晶片状物件并绕旋转轴线旋转晶片状物件的旋转卡盘。室围绕并封闭所述旋转卡盘，所述室包括上部开口。盖子安装在所述室外部，以便所述盖子能在关闭位置和打开位置之间移动，其中在关闭位置，所述盖子密封所述上部开口，而在所述打开位置，所述盖子揭开所述上部开口并横向偏离所述上部开口。液体分配器安装在所述室外部以便在待机位置和工作位置之间能移动，其中在所述待机位置，所述液体分配器的分配喷嘴横向偏离所述室的上部开口，而在所述工作位置，所述分配喷嘴被定位成置于所述上部开口上。

在根据本发明的该方面的装置的优选的实施方式中，仅当所述盖子处于所述打开位置时，所述液体分配器才能移动到所述工作位置。

在根据本发明的该方面的装置的优选的实施方式中，所述室是能独立于所述盖子打开的，以便使得晶片状物件能在垂直于旋转轴线的方向上被导入到所述室。

在根据本发明的该方面的装置的优选的实施方式中，所述旋转卡盘是环形的转子。

在根据本发明的该方面的装置的优选的实施方式中，所述环形的转子的内径小于用被所设置的所述旋转卡盘保持的晶片状物件的直径。

在根据本发明的该方面的装置的优选的实施方式中，所述室包括能垂直地移动的下盖，所述下盖能在关闭位置和打开位置之间移动，其中，在所述关闭位置，所述下盖和所述室的上部限定包围所述旋转卡盘的密封室，而所述打开位置使得能装载和卸载晶片状物件。

在又一个方面，本发明涉及用于处理晶片状物件的方法，其包括装载晶片状物件到设置在室内的旋转卡盘上，并关闭所述室。所述旋转卡盘转动，以旋转晶片状物件，同时引入处理流体如臭氧气体或浓酸到密闭室中。所述室随后通过提升室的上盖并横向移动所述上盖，以敞开所述室的上部开口。然后，冲洗液体通过所述上部开口被分配到晶片状物件上。

在根据本发明的这个方面的方法的优选的实施方式中，所述装载包括打开室的侧门，通过所述侧门将晶片状物件引入到所述室，和关闭所述侧门以便密封所述室。

在根据本发明的这个方面的方法的优选实施方式中，所述分配包括从待机位置向工作位置移动液体分配器，其中在所述待机位置所述液体分配器的分配喷嘴横向偏离所述室的上部开口，而在所述工作位置分配喷嘴在上部开口上。

在根据本发明的这个方面的方法的优选的实施方式中，仅当所述盖子从上部开口被横向移走之后，液体分配器才能移动到其工作位置。

在根据本发明的这个方面的方法的优选的实施方式中，在臭氧气体被导入室中的同时，处理液体经由至少一个内部液体分配器分配到晶片状物件上。

具体而言，本发明的一些方面可以阐述如下：

1、一种用于处理晶片状物件的装置，其包括：用于保持晶片状物件和绕旋转轴线旋转所述晶片状物件的旋转卡盘；围绕并封闭该旋转卡盘的室，所述室包括上部开口；和盖子，其安装在所述室外部以便能在关闭位置和打开位置之间移动，在所述关闭位置，所述盖子密封所述上部开口，而在所述打开位置，所述盖子揭开所述上部开口，并横向偏离所述上部开口；所述室能独立于所述盖子打开，以便使晶片状物件能沿垂直于所述旋转轴线的方向被导入到所述室。

2、根据条款1所述的装置，其中所述旋转卡盘包括转子，所述转子具有被定位成能释放地将晶片状物件固定到所述转子上的圆形系列的夹持销。

3、根据条款2所述的装置，其中，所述夹持销从所述旋转卡盘向下悬置。

4、根据条款1所述的装置，其中所述旋转卡盘是环形的转子。

5、根据条款4所述的装置，其中所述环形的转子是磁性的转子。

6、根据条款1所述的装置，其中所述室还包括侧向开口和门，该门被安装以便能在处理位置和装载及卸载位置之间移动，其中，在所述处理位置所述门密封所述侧向开口，而在所述装载及卸载位置，所述门揭开所述侧向开口并横向偏离所述侧向开口，以便能使晶片状物件装载进所述室和从所述室卸载。

7、根据条款1所述的装置，还包括液体分配器，所述液体分配器安装在所述室外部以便能在待机位置和工作位置之间移动，在所述待机位置，所述液体分配器的分配喷嘴横向偏离所述室的所述上部开口，而在所述工作位置所述分配喷嘴定位成置于所述上部开口上。

8、根据条款7所述的装置，其中所述液体分配器仅在所述盖子处于所述打开位置时才能移动到所述工作位置。

9、根据条款1所述的装置，还包括用于在所述打开位置和关闭位置之间移动所述盖子的电动机构。

10、根据条款6所述的装置，其中，所述侧门包括用于在所述关闭位置和装载及卸载位置之间移动所述侧门的电动机构。

11、根据条款1所述的装置，其中，所述盖子具有下部，所述下部被配置成气体喷头以便当所述盖子处于所述密封位置时提供气体到所述室内。

12、根据条款1所述的装置，其中所述盖子具有至少一个液体喷嘴，以便晶片状物件定位在所述旋转卡盘上时分配液体到所述晶片状物件的朝向上方的表面。

13、根据条款1所述的装置，还包括至少一个液体分配器，所述液体分配器安装在所述室的内部并且被定位以便晶片状物件定位在所述旋转卡盘上时分配液体到所述晶片状物件的朝向下方的表面。

14、根据条款4所述的装置，其中所述环形的转子具有比晶片状物件的直径小的内径，所述旋转卡盘被配置成保持所述晶片状物件。

15、根据条款1所述的装置，其中所述室包括能垂直地移动的下盖，所述下盖能在关闭位置和打开位置之间移动，在所述关闭位置，所述下盖和所述室的上部限定包围所述旋转卡盘的密封室，而所述打开位置使得能装载和卸载晶片状物件。

16、根据条款15所述的装置，其中所述能垂直地移动的下盖包括当所述晶片状物件定位在旋转卡盘上时包围所述晶片状物件的防溅件。

17、根据条款4所述的装置，其中所述盖子具有向下凸出的元件，所述元件伸入所述环形的转子的中心开口。

18、根据条款17所述的装置，其中所述向下凸出的元件的外径比所述环形的转子的内径小至少0.1毫米并且不超过50毫米。

19、根据条款1所述的装置，还包括清洁站，所述清洁站用于当所述盖子在打开位置时清洁所述盖子，在所述打开位置，所述盖子揭开所述上部开口并横向偏离所述上部开口。

附图说明

参考给出的附图，在阅读随后的本发明的优选的实施方式的详细描述后，本发明的其它的目的、特征和优点将变得愈加明显，其中：

图1是根据本发明的第一实施方式的处理室的说明性的横截面侧视图，其中所示的侧门在其第二位置，并且所示的内盖在其第一位置；

图2是根据本发明的第一实施方式的处理室的说明性的横截面侧视图，其中所示的侧门在其第一位置，并且所示的内盖在其第二位置；

图3是对应于图2的视图，其中上部的盖子已通过其相关联的电动机构被提升，以便从上方打开处理室；

图4是紧接着图3的视图的视图，其中上部的盖子也通过其相关联的电动机构侧向移动，以便敞开在处理室的上部的开口；

图5是图1-4的实施方式中的上部的盖子及其相关联的电动机构的立体图；

图6是与图5的立体图类似的立体图，其示出了从处理室移离的盖子，并示出了用于所述盖子的可选的清洁站；

图7是图1-4的实施方式的上部的盖子的剖面图；

图8是说明性的平面图，其示出图1-4的实施方式的处理室分别在不同的运行模式期间，所述上部的盖子和外部安装的液体分配器的相对位置；

图9是根据本发明的第二实施方式的装置对应于图1的视图；

图10是图9的装置对应于图2的视图；

图11是根据本发明的第三实施方式的装置的对应于图1的图；和

图12是图11的装置对应于图2的视图。

具体实施方式

现在参照图1，根据本发明的第一实施方式的用于处理晶片状物件的表面的装置包括外部处理室1，其优选由涂覆有PFA(全氟烷氧基)树脂的铝制成。在本实施方式中处理室具有主圆筒形壁10、下部12和上部15。从上部15延伸出较窄的圆筒形壁34，所述圆筒形壁34在其上端连接处理室1的顶部结构36。在本实施方式中顶部结构36限定中心的圆形开口，该开口在图1中示出并被上部盖子40关闭。

上部盖子40通过电动机构50安装在处理室1外部，所述电动机构50用于在打开位置和关闭位置之间移动盖子40时将盖子40相对于处理室1移动，如将在本文详细地描述的。液体分配器60被安装在处理室1的外部，并在图1中被示出在其待机位置。由于上部盖子40密封处理室1的上部开口，因此液体分配器60无法在这种结构下分配液体到处理室1。

旋转卡盘30被布置在处理室1的上部，并被圆筒形壁34包围。旋转卡盘30在装置的使用过程中可旋转地支撑晶片W。旋转卡盘30具有旋转驱动器，旋转驱动器包括环形齿轮38，所述环形齿轮38啮合并驱动多个可偏心移动的夹持件，所述夹持件用于选择性地接触和释放晶片W的周缘。

在本实施方式中，旋转卡盘30是设置在邻近圆筒形壁34的内表面的环形的转子。定子32相对环形的转子设置在邻近圆筒形壁34的外表面处。转子30和定子32作为电动机工作，由此环形的转子30(以及被其支撑的晶片W)可通过主动磁轴承旋转。例如，定子32可以包括多个电磁线圈或绕组，电磁线圈或绕组可以通过对应的设置在转子上的永久磁铁被主动地控制，从而可旋转地驱动旋转卡盘30。旋转卡盘30的轴向和径向支承也可以通过定子的主动控制或永久磁铁来完成。因此，旋转卡盘30可以被悬浮且没有机械接触的情况下可旋转地被驱动。可替代地，转子可通过被动轴承保持，其中转子的磁体由相应的高温超导磁体(HTS-磁铁)保持，这些高温超导磁体(HTS-磁铁)在所述室外侧的外转子上被周向布置。通过这个替代的实施方式，环形的转子的每个磁体被固定到其对应的外转子的HTS-磁铁。因此，内转子可与外转子一样在没有物理连接的情况下进行运动。

应当指出，在本实施方式中，上部盖子40延伸进入由环形的转子所限定的中央开放空间内。

还应当指出的是，在本实施方式中，晶片W通过夹持件31支撑，悬挂在旋转卡盘30下。此外，晶片被定位以使得平分晶片的水平面与环形的转子的朝向下方的内表面相交。如果晶片W是半导体晶片(例如直径为300毫米或450毫米)，则晶片W的朝向上方的一侧可以是晶片W的器件侧或正面，这是由该晶片如何定位在旋转卡盘30所确定的，这进而由在处理室1内进行的特定处理所决定。

旋转卡盘被设计成仅保持预定直径的晶片W(例如300毫米或450毫米的半导体晶片)。此外，旋转卡盘30的中心的开口的直径小于被所设计的该卡盘30保持的晶片W的直径。因此，在不首先从处理室移出所述卡盘30的前提下，晶片W无法通过处理室的上部开口加载到所述卡盘30上，而从处理室移出卡盘30是非常不实际的。

图1的装置还包括内盖2，其可相对于处理室1移动。内盖2在其第一位置或打开位置示于图1，其中旋转卡盘30与处理室1的外圆筒壁10连通。在本实施方式中内盖2总体上是杯状的，其包括被直立的圆筒形壁21所包围的基座20。内盖2还包括中空轴22，其支承基座20并且穿过处理室1的下壁14。

中空轴22通过形成在主处理室1的凸台12包围，并且这些元件通过动态密封连接，该动态密封允许中空轴22相对于所述凸台12移动，而同时保持就处理室1而言的气密性密封。

在圆筒形壁21的顶部连接有环形的偏转构件24，在所述偏转构件24朝向上方的表面上带有垫圈26。内盖2优选地包括流体介质入口28，其穿过基座20，从而使处理流体和冲洗液可被引入到处理室内的晶片W的朝向下方的表面上。

内盖2还包括处理液排放口23，其通向排放管25。而管25刚性地安装至内盖2的基座20，它经由动态密封件17横穿处理室1的底壁14，从而使管相对于底壁14能沿轴向滑动，同时保持气密性密封。

排气口16穿过处理室1的壁10，并连接到适当的排气导管(未示出)。

图1所示的位置对应于装载或卸载晶片W。具体地，晶片W能够通过侧门11被装载到旋转卡盘30上，该侧门11在图1中以其打开位置或第二位置示出，以便允许晶片W的装载或卸载。

在图2中，内盖2已经移动到其第二或关闭位置，其对应于晶片W的处理。也就是说，晶片W装载到旋转卡盘30之后，侧门11被移动到如图2所示的其关闭位置或第一位置，而且通过合适的电机(未示出)作用在中空轴22上，内盖2相对于处理室1被向上移动。内盖2的向上运动一直持续到偏转构件24与处理室1的上部15的内表面抵接。具体地，由偏转部件24携带的垫圈26抵靠上部15的下侧密封，而由上部15所携带的垫圈18抵靠偏转部件24的上表面进行密封。

当内盖2到达如图2所描绘的其第二位置时，由此在封闭的处理室1内产生第二室48。而且内室48以气体密封的方式相对于密封处理室1的其余部分密封。

已经用在图2所示结构下的装置执行封闭处理室的处理之后，可能合乎期望的是，执行开放处理室的处理(例如冲洗)，而不需要从处理室中取出晶片并将其放置在不同的装置中。

例如，可利用如图2所示的结构的装置执行处理，在该处理中，臭氧气体和/或浓酸被引入封闭处理室，并与晶片W接触。尽管如此，例如对于冲洗晶片W，可以优选的在开放的处理室中进行冲洗。

因而，在图3中，通过与盖子40相关联的电动机构50提升盖子40，处理室1已被打开。机构50随后相对于处理室1横向移动盖子40，从而敞开由上部处理室结构36限定的上部开口37，如图4所示。在该盖子也在如图4所示的位置时，外部安装的液体分配器60现在可以摆动到其工作位置，其中排放喷嘴62通过开口37位于晶片W上。

现在将参看图5-7，详细地说明上部盖子40及其相关联的电动机构50的结构。上部盖子40包括顶板42，顶板42刚性地固定到电动机构50的臂52。臂52进而刚性地固定到安装块54，安装块54能通过螺杆马达的操作而相对于滑动块55垂直地移动。滑动块55可通过内部的马达水平地沿成对导轨57移动，导轨57由安装在该装置的框架上的板58承载。

从而，螺杆马达56的操作使盖子40相对于处理室1上升，而滑动块55的马达的操作引起盖子40相对于处理室1被横向地移动。应理解的是，任何能够实现盖子40的所希望的位移的其它机构可以被利用来替代所示出的，以及一旦盖子40已离开在处理室1中的开口37，盖子40相对于处理室1的向上和横向的移动可以根据需要同时进行。

盖子40的向上和横向的运动不必具有不同的组件，例如，向上和横向的运动可通过将盖子40安装到该处理室的外表面或经由设置在该盖子的一个横向侧设置铰链而安装到另一个支撑结构来实现。如本文所讨论的盖子的向上运动不要求其整体向上移动，如在铰链安装的前提下盖子邻近铰链的部分不必向上移动。

如图6所示，该装置也可以设置清洁站，以在盖子40从处理室移出时清洁盖子40的下侧。例如，清洁站可包括液体分配器41，液体分配器41包括向上指向的喷嘴，该喷嘴与清洁液存储器相连通，以及收集器43，该收集器43用于在清洁液体被分配到盖子40的下侧之后接收使用过的清洗液体。

如图7所示，上部盖子40优选地具有鼓状结构，其包括上板44，顶板42被刚性地固定到该上板44，并且该上板44通过圆筒形壁45接合到下板46。在本实施方式中，底板48被固定到下板46上，其具有多个以二维阵列形成的孔49，从而构成气体喷头以用于经由上部盖子40引入气体(例如臭氧)到密闭室1内，从而在本实施方式中，板46和48之间的空间起到气体分配歧管的作用。

所述盖子40也可以具有至少一个液体分配喷嘴，以分配至少一种液体到晶片状物件的朝向上方的表面。这样的喷嘴可以设置在所述盖子40的朝向下方的表面的中心，或者也可以偏心地设置。

现在转到图8，安装在外部的液体分配器60和盖子40的协调运动被示出。具体地，实线的位置对应于图1和图2，而虚线位置对应于图4。将会看出，在本实施方式中外部安装的液体分配器60以悬浮摆动臂的方式安装以用于枢转运动，但如果需要所述分配器也可以安装成直线运动。

在应用中，图8所阐释的动作将通过计算机被机械化和被控制，该计算机控制装置的整体操作。

图9和10示出了第二实施方式，其与第一实施方式的区别在于侧门及其相关的打开机构和关闭机构被省略。相反，提供了细长开口13，其具有的合适的尺寸以接收通过已知的传送机构输送的晶片W。

应该理解的是，在本实施方式中的外部处理室是从未完全封闭的，因此，当内盖在图10所示的位置时形成唯一密封室。

图11和12示出了第三实施方式，其与第二实施方式的区别在于下端的外部的室结构已被完全省略。因此，在该实施方式中，唯一的封闭室是由盖2通过密封垫圈18和26抵靠室结构上部的板19密封而形成。在图11中所示的位置，下盖2和板19之间的间隙提供用于加载和卸载晶片W到卡盘30上的间隙。这个实施方式的结构和操作的其它方面如上文结合先前的实施方式所述。

提供本发明的优选实施方式的前述描述，以帮助本领域技术人员理解可以实现和实施本发明的许多其他方式。它不应被视为是限制性的，本发明的范围如在所附的权利要求所阐述的。