專利名稱：?jiǎn)喂ぜ庸で坏闹谱鞣椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對(duì)工件的表面處理、清潔、沖洗和干燥，工件例如是半導(dǎo)體晶片、平板顯示器、硬磁盤或光學(xué)介質(zhì)、薄膜磁頭、或者由基片構(gòu)成的其他工件，在所述基片上可以形成微電子電路、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)元件或?qū)?、或者微機(jī)械元件。這些或其他類似物品總稱為“晶片”或“工件”。具體而言，本發(fā)明涉及一種用于處理半導(dǎo)體晶片的工件加工腔，更具體地，涉及一種用于加載和加工半導(dǎo)體晶片的新型加工腔。本發(fā)明也涉及一種用于處理半導(dǎo)體晶片的新方法。
背景技術(shù)：
微電子設(shè)備用于大量產(chǎn)品。這些設(shè)備包括但不局限于存儲(chǔ)器和微處理器芯片，它們已經(jīng)用作計(jì)算機(jī)、電話、音響器材和其他電子消費(fèi)品的部件。近年來(lái)，制造商已經(jīng)改進(jìn)了這樣的微電子設(shè)備。例如，制造商已經(jīng)發(fā)明了新微處理器芯片，具有更快的處理速度和其他改進(jìn)特征，對(duì)于最終用戶來(lái)說(shuō)都是成本和價(jià)格更低。這些更低的價(jià)格使得可能在產(chǎn)品中使用這樣的微電子設(shè)備，以前在這些產(chǎn)品中還沒(méi)有使用這樣的微電子設(shè)備，或者有節(jié)制地使用這樣的微電子設(shè)備，例如器具、機(jī)動(dòng)車輛、以及低價(jià)格物品，如玩具和游戲機(jī)。在這樣的產(chǎn)品中多使用微電子設(shè)備能使它們的制造商降低產(chǎn)品的成本，給產(chǎn)品提供新特征，并且增加產(chǎn)品的可靠性。這些微電子設(shè)備的增大的速度、多功能性和成本有效性甚至有助于產(chǎn)生全新類型的產(chǎn)品。
這些改進(jìn)型微電子設(shè)備研發(fā)中的主要因素是它們制造中所使用的機(jī)器和方法。制造微電子設(shè)備需要高精度、極純的原料以及極清潔的制造環(huán)境。即使在制造過(guò)程的任何階段，灰塵、污垢、金屬和制造化學(xué)品的微粒保留在這些設(shè)備的表面上，也能導(dǎo)致這些設(shè)備出現(xiàn)缺陷或損壞。由于這些原因，這些設(shè)備的制造者愈加依賴專用機(jī)器、制造工具(也稱為“fabs”)、以及制造方法。這些機(jī)器和工具的設(shè)計(jì)、建造、裝備和維護(hù)都很貴。結(jié)果，機(jī)器必須要可靠以便將修理、維護(hù)或更換的停機(jī)時(shí)間減到最小。
現(xiàn)代晶片加工機(jī)典型地具有多個(gè)加工單元或腔。例如，典型晶片加工機(jī)可以具有十四個(gè)加工腔。這些單元或腔各自都可以進(jìn)行獨(dú)立編程，以便完成微電子設(shè)備的多步驟制造過(guò)程中的特定步驟。在甚至一個(gè)加工腔出現(xiàn)故障并且必須要維修的情況下，如果操作工希望立即維修或更換那個(gè)加工腔，則整個(gè)晶片加工機(jī)就必須要拆除進(jìn)行維修達(dá)到修理或更換那個(gè)腔而必需的任何時(shí)間。在某些情況下，這樣的修理或更換之后，也需要對(duì)將插入更換的加工腔內(nèi)并拿走晶片的機(jī)械手進(jìn)行重新校準(zhǔn)。這個(gè)重新校準(zhǔn)步驟更增加了通常由于修理或更換單個(gè)加工腔而導(dǎo)致的停機(jī)時(shí)間。
這個(gè)停機(jī)時(shí)間能導(dǎo)致生產(chǎn)量的顯著損失。如果只有一個(gè)加工腔出現(xiàn)故障而不能使用，則機(jī)器操作工就會(huì)常常選擇繼續(xù)操作機(jī)器。即使操作加工機(jī)器而未使用它的其中一個(gè)加工腔會(huì)導(dǎo)致運(yùn)行成本更高而效率更低，但也要進(jìn)行這個(gè)選擇。這個(gè)選擇的原因在于，在相對(duì)短的時(shí)間周期內(nèi)，與必須要臨時(shí)離線來(lái)更換或修理單個(gè)故障加工腔的加工機(jī)器相比，保持在線的加工機(jī)器能生產(chǎn)更多的成品，其中或許它的十二個(gè)加工腔只有十一個(gè)在運(yùn)行。
已經(jīng)決定繼續(xù)操作帶有非工作加工腔的加工機(jī)器的操作工最后必須要修理那個(gè)腔，并且要使整個(gè)機(jī)器離線。典型地，當(dāng)?shù)诙€(gè)或第三個(gè)腔需要維護(hù)時(shí)，或者當(dāng)機(jī)器內(nèi)某一其他事件提供了時(shí)機(jī)來(lái)維護(hù)機(jī)器而無(wú)需再中斷生產(chǎn)時(shí)，整個(gè)機(jī)器才離線。
微電子設(shè)備的制造包括使用各種類型化學(xué)品。這些化學(xué)品常常處于液態(tài)，但有時(shí)可以處于氣態(tài)或蒸汽態(tài)。這些化學(xué)品純度高，從而價(jià)格高。在這些加工過(guò)程中使用的某些化學(xué)品也有毒，例如氟化氫以及其他強(qiáng)酸和氧化劑。結(jié)果，這些化學(xué)品的使用、保存和處理需要復(fù)雜設(shè)備和廣泛預(yù)防，從而導(dǎo)致費(fèi)用高。因此，希望降低在微電子設(shè)備制造中使用的這些化學(xué)品量。為了防止毒性散發(fā)的釋放，也需要將那些化學(xué)品和它們的蒸汽保存在機(jī)器內(nèi)，并且也需要提供用于適當(dāng)處理那些蒸汽的設(shè)備，而不將它們釋放到周圍空氣中。
根據(jù)上述將能理解，為了確保最大產(chǎn)量，非常希望創(chuàng)建高可靠性的加工腔。一種增加可靠性的方式是創(chuàng)建機(jī)械結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單的加工腔。
同樣希望設(shè)計(jì)加工腔，它們有助于將加工過(guò)程中使用的化學(xué)品保存在加工腔內(nèi)，以便降低那些化學(xué)品的購(gòu)買和處理成本，從而以便允許對(duì)那些將不再使用的任何量的化學(xué)品進(jìn)行適當(dāng)處理。
最后，非常希望創(chuàng)建加工腔，它們更有效地將干燥空氣引向用來(lái)制造微電子設(shè)備的晶片，并且非常希望保持用來(lái)插入和移走晶片的末端執(zhí)行器清潔。具有這些效果的設(shè)計(jì)應(yīng)進(jìn)一步減小灰塵、污垢、金屬和制造化學(xué)品的微粒將保留在那些晶片表面上、并且損害最后得到的微電子設(shè)備的可能性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是一種用于加工半導(dǎo)體晶片的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)可以包括多個(gè)加工腔。至少這些加工腔之一是新型加工腔。本發(fā)明也是一種用所述新型加工腔對(duì)半導(dǎo)體晶片進(jìn)行處理的方法。
可傾斜邊緣和加工腔一起使用簡(jiǎn)化了加工腔的結(jié)構(gòu)，因此，應(yīng)該導(dǎo)致更可靠、更低的加工腔維護(hù)?？蓛A斜邊緣的使用也允許在單個(gè)加工腔內(nèi)完成多種加工步驟。具體地，可傾斜邊緣的使用允許插入晶片，其中第一側(cè)面，即想要加工的側(cè)面，面向上方。可傾斜邊緣也允許在單個(gè)加工腔內(nèi)執(zhí)行三個(gè)加工操作。例如，在加工腔的上隔室內(nèi)可以執(zhí)行高達(dá)兩個(gè)或多個(gè)加工步驟，而在加工腔的下隔室內(nèi)可以執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)加工步驟?？蓛A斜邊緣的使用，尤其是與它的內(nèi)置槽一起使用，也有助于在晶片加工期間保持半導(dǎo)體晶片以及插入和拿走那些晶片的自動(dòng)末端執(zhí)行器清潔。這些將依次減少最后得到的微電子設(shè)備受到損害的可能性。
樞轉(zhuǎn)臂或擺動(dòng)臂與可傾斜邊緣一起使用具有額外的有益效果。典型地，樞轉(zhuǎn)臂以擺動(dòng)方式從第二位置移動(dòng)到第一位置，跨越旋轉(zhuǎn)晶片的表面，以便從樞轉(zhuǎn)臂排出的流體實(shí)際上沖擊和接觸晶片的整個(gè)表面。
用于加工半導(dǎo)體晶片的新型加工腔包括位于所述加工腔內(nèi)的至少一個(gè)轉(zhuǎn)子。所述轉(zhuǎn)子適合于接收和/或加工這些晶片。
如上所述，所述加工腔頂部包括可傾斜邊緣。這種可傾斜邊緣從非傾斜位置傾斜到傾斜位置。當(dāng)所述可傾斜邊緣處于它的非傾斜位置時(shí)，所述邊緣防止機(jī)械手進(jìn)入轉(zhuǎn)子，而所述加工腔封閉以便進(jìn)行加工。相反，當(dāng)所述可傾斜邊緣處于它的傾斜位置時(shí)，它允許機(jī)械手進(jìn)入所述加工腔。
同樣如上所述，所述加工腔也可以包括樞轉(zhuǎn)臂。所述樞轉(zhuǎn)臂有助于將加工流體實(shí)質(zhì)上輸送給所述晶片的整個(gè)表面。所述樞轉(zhuǎn)臂從第一位置可移動(dòng)到第二位置。在第一位置時(shí)，所述臂布置在所述晶片之上以便將那些加工流體輸送給所述晶片。在第二位置時(shí)，所述臂布置在所述晶片的側(cè)面上，例如位于邊緣之上。
所述加工腔也可以包括向上布置的護(hù)罩、以及容納在所述可傾斜邊緣內(nèi)以便收集和輸送晶片干燥空氣的排氣口。所述護(hù)罩圍繞所述加工腔位于所述可傾斜邊緣之下的部分。
所述排氣口包括上端，尤其是當(dāng)所述晶片位于上隔室內(nèi)時(shí)，所述上端優(yōu)選地布置在位于所述晶片水平面之下的點(diǎn)上。所述護(hù)罩和排氣口一起更有效地分配和排出流經(jīng)所述晶片的干燥空氣、以及用來(lái)清潔所述晶片的流體。這樣，所述護(hù)罩和排氣口有助于減小灰塵、污垢、金屬和制造化學(xué)品的微粒在對(duì)晶片進(jìn)行加工期間將保留在它們表面上的可能性，并且減少最后得到的微電子設(shè)備將受到損害的可能性。
所述可傾斜邊緣也包括至少一個(gè)位于所述邊緣內(nèi)的槽。當(dāng)所述晶片在加工期間旋轉(zhuǎn)以便從它們的表面消除沖洗水時(shí)，沖洗水向外朝所述邊緣移動(dòng)，進(jìn)入所述邊緣藏納的一個(gè)或多個(gè)槽。那些槽收集和輸送遠(yuǎn)離晶片表面的流體，并且最后排出所述加工腔。所述槽也有助于保持末端執(zhí)行器清潔，這樣，減少末端執(zhí)行器上的污染物將損害處理過(guò)的晶片的可能性。
所述加工腔可以包括所謂的升降機(jī)或上升/旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器，它能將晶片從加工腔的上隔室移動(dòng)到下隔室。當(dāng)上升/旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器將晶片從加工腔的上隔室移動(dòng)到下隔室時(shí)，它也翻轉(zhuǎn)晶片。具體地，上升/旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器將晶片從上隔室內(nèi)的位置移動(dòng)到下隔室內(nèi)的位置，在上隔室內(nèi)的位置上，晶片的第一側(cè)面面向上；在下隔室內(nèi)的位置上，晶片的第一側(cè)面面向下。在這個(gè)下隔室內(nèi)，這個(gè)面向下的晶片可以經(jīng)歷加工步驟，例如，浸入液體化學(xué)品內(nèi)或者用化學(xué)流體噴射進(jìn)行加工。在晶片返回到加工腔的上隔室，并且返回到第一側(cè)面面向上的位置之后，典型地，可以對(duì)加工或處理過(guò)的晶片進(jìn)行沖洗、干燥，然后從加工腔中拿出。
本發(fā)明的另一方面是一種用于對(duì)位于加工腔內(nèi)的半導(dǎo)體晶片進(jìn)行處理的方法。所述方法包括幾個(gè)步驟。將位于所述加工腔頂部的可傾斜邊緣從非傾斜位置傾斜到傾斜位置，以便打開(kāi)所述加工腔。然后，將晶片插入在位于所述加工腔內(nèi)的轉(zhuǎn)子上。用機(jī)械手和自動(dòng)末端執(zhí)行器將晶片插入在轉(zhuǎn)子上。這樣插入之后，晶片的第一側(cè)面面向上。然后，可傾斜邊緣可以返回到它的非傾斜位置。
接著，將所述晶片從所述加工腔的上隔室降低到所述加工腔的下隔室。優(yōu)選地，當(dāng)所述晶片和轉(zhuǎn)子移動(dòng)到下隔室時(shí)，它們同時(shí)顛倒。因此，當(dāng)所述晶片和轉(zhuǎn)子位于下隔室內(nèi)時(shí)，所述晶片的第一側(cè)面現(xiàn)在面向下。
當(dāng)所述晶片顛倒并布置在下隔室內(nèi)時(shí)，它經(jīng)歷至少一個(gè)加工步驟。然后，所述晶片返回到上隔室，而所述晶片的第一側(cè)面返回到它的初始位置，即，它的第一側(cè)面面向上。然后對(duì)所述晶片進(jìn)行沖洗和干燥。將可傾斜邊緣返回到它的傾斜位置，以便打開(kāi)所述加工腔。最后，所述機(jī)械手從所述加工腔中拿走所述晶片。
上述加工腔的可傾斜邊緣在機(jī)械上結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。因?yàn)檫@個(gè)簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)，包括這個(gè)可傾斜邊緣的加工腔應(yīng)該具有高度可靠性，并且增加微電子設(shè)備的生產(chǎn)效率。
護(hù)罩的使用有助于引導(dǎo)氣流向下，流經(jīng)所述加工腔的上部。向下氣流應(yīng)該增加化學(xué)蒸汽在所述腔內(nèi)的保持性，進(jìn)一步降低購(gòu)買和處理那些化學(xué)品的成本。對(duì)于將干燥空氣引向用來(lái)制造微電子設(shè)備的晶片而言，所述護(hù)罩也可以具有積極的效果。
更有效的氣流可以進(jìn)一步減小灰塵、污垢、金屬和制造化學(xué)品的微粒將保留在微電子設(shè)備表面上的可能性，這樣就降低了損害這些設(shè)備的可能性。


圖1是依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的例如半導(dǎo)體晶片之類的單工件加工系統(tǒng)的平面頂視圖。
圖1A是圖1中部分加工系統(tǒng)的透視圖。
圖1B是等角投影圖，表示依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖1和圖1A中的部分加工系統(tǒng)。
圖2是新型加工腔的透視圖，其中傾斜邊緣處于它的傾斜位置，有助于給加工腔加載或從加工腔卸載半導(dǎo)體晶片。
圖3是圖2中加工腔的局部剖視圖。
圖4是圖3中加工腔的視圖，但是其中傾斜邊緣處于它的非傾斜位置。
圖5是圖2中加工腔的透視圖，但是其中晶片和轉(zhuǎn)子都處于加工腔的下隔室，它們的方向與圖2中所示的方向相反，以便晶片的第一側(cè)面朝下。
圖6是圖5中所示的加工腔的局部剖視圖。
圖7是圖2和圖5中加工腔的透視圖，但是其中轉(zhuǎn)子和晶片返回到它們的初始位置，表示回轉(zhuǎn)臂處于它在晶片之上的第一位置上，用于給晶片輸送加工流體。
圖8是圖2中加工腔的局部剖視圖，但是所沿的剖面線與圖3中的剖面線不同，表示可傾斜邊緣處于它的傾斜位置。
圖9是圖8中加工腔的局部剖視圖，但是其中可傾斜邊緣處于它的非傾斜位置。
圖10是可傾斜邊緣下側(cè)的放大透視圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明是半導(dǎo)體晶片加工系統(tǒng)、作為系統(tǒng)一部分的新型加工腔、以及優(yōu)選使用新型加工腔的新型半導(dǎo)體晶片加工方法。
圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)10的平面頂視圖。圖1中所示的系統(tǒng)10包括十個(gè)加工腔，在圖1中每個(gè)加工腔用圓來(lái)表示。將能理解，系統(tǒng)10可以包括更多或更少數(shù)量的加工腔。加工腔可以配置成加工微電子工件，例如直徑為200mm或300mm的半導(dǎo)體晶片。本發(fā)明的加工腔設(shè)計(jì)成應(yīng)用于現(xiàn)有常規(guī)加工系統(tǒng)10，例如，2003年10月22日申請(qǐng)的申請(qǐng)?zhí)枮閁S10/691,688和2003年10月21日申請(qǐng)的申請(qǐng)?zhí)枮閁S10/690,864的美國(guó)待審專利申請(qǐng)中公開(kāi)的加工系統(tǒng)，這兩個(gè)美國(guó)專利申請(qǐng)的公開(kāi)內(nèi)容作為參考包含在本文中。這個(gè)系統(tǒng)10可以包括不同的加工站或腔，例如進(jìn)行非電鍍和電鍍的加工腔，但不局限于此。更具體地，這些腔用作對(duì)微電子工件進(jìn)行電鍍和其他加工的設(shè)備。Semitool，Inc.，of Kalispell，Montana公司開(kāi)發(fā)了這樣的系統(tǒng)和加工腔。這些系統(tǒng)也可以進(jìn)行模塊化，從而可以容易進(jìn)行擴(kuò)展。
圖1A表示機(jī)殼11，本發(fā)明的加工腔封裝在其內(nèi)。這個(gè)機(jī)殼11的頂面包括HEPA過(guò)濾器13。經(jīng)由這個(gè)HEPA過(guò)濾器13把空氣吸入機(jī)殼11內(nèi)?？諝饨?jīng)由這個(gè)HEPA過(guò)濾器13進(jìn)入機(jī)殼11之后，流過(guò)本發(fā)明的加工腔12，然后經(jīng)由連接到機(jī)殼11底部的排氣管排出。
圖1B是表示圖1和圖1A中部分加工系統(tǒng)的等角投影圖。如下所述，本發(fā)明包括可傾斜邊緣24和護(hù)罩40?？蓛A斜邊緣24和護(hù)罩40固定到加工系統(tǒng)的平臺(tái)19上(參見(jiàn)圖1B)。具體地，從圖3中可以看出，護(hù)罩40的底部21固定到平臺(tái)19上。
在2003年12月11日申請(qǐng)的申請(qǐng)?zhí)枮閁S10/733,807、2004年6月3日申請(qǐng)的申請(qǐng)?zhí)枮閁S10/859,748、2004年6月3日申請(qǐng)的申請(qǐng)?zhí)枮閁S10/859,749、2004年6月3日申請(qǐng)的申請(qǐng)?zhí)枮閁S10/860,384、2004年6月3日申請(qǐng)的申請(qǐng)?zhí)枮閁S10/860,385、2004年6月3日申請(qǐng)的申請(qǐng)?zhí)枮閁S10/860,592、2004年6月3日申請(qǐng)的申請(qǐng)?zhí)枮閁S10/860,593、以及2004年6月3日申請(qǐng)的申請(qǐng)?zhí)枮閁S10/861,240的美國(guó)共同待審專利申請(qǐng)中，更詳細(xì)地描述了圖1和圖1B中所示的加工系統(tǒng)，這些說(shuō)明書(shū)作為參考包含在本文中。
在圖2中以透視法來(lái)表示新型加工腔12。如上所述，本發(fā)明的新型加工腔12的護(hù)罩和可傾斜邊緣(rim)可以直接放置在圖1B中預(yù)先存在的腔15之上，即放置在平臺(tái)19上，這種情況從圖2中可以看出。這個(gè)加工腔12可以只是許多不同的腔之一，執(zhí)行許多不同的功能，典型地包含在系統(tǒng)10內(nèi)。
從圖2和圖3中可以最佳地看出，本發(fā)明的加工腔12設(shè)計(jì)成對(duì)例如半導(dǎo)體晶片14之類的單工件執(zhí)行加工步驟。用機(jī)械手16和自動(dòng)末端執(zhí)行器18將半導(dǎo)體晶片14輸送到加工腔12。機(jī)械手16和自動(dòng)末端執(zhí)行器18以及它們關(guān)于半導(dǎo)體晶片加工的用途都是本領(lǐng)域公知的。
機(jī)械手16和自動(dòng)末端執(zhí)行器18將未完工的晶片14放在轉(zhuǎn)子20上，并且從轉(zhuǎn)子20中拿走完成的晶片14。在本優(yōu)選實(shí)施例中，加工腔12包括單個(gè)轉(zhuǎn)子20。然而，也可以使用兩個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)子。
轉(zhuǎn)子20是轉(zhuǎn)子組件22的一部分。轉(zhuǎn)子組件22接收和承載晶片14，定位晶片14以進(jìn)行加工，并且在加工或干燥步驟期間能旋轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)動(dòng)晶片14。
為了允許加載或卸載晶片14，加工腔包括可傾斜邊緣24。這個(gè)可傾斜邊緣24能在非傾斜位置(圖4-7)和傾斜位置(圖2和圖3)之間移動(dòng)。當(dāng)可傾斜邊緣24處于它的非傾斜位置時(shí)，如圖4-7中所示，邊緣24關(guān)閉開(kāi)口，該開(kāi)口另外允許晶片14加載到加工腔12和從加工腔12中卸載晶片14。相反，當(dāng)可傾斜邊緣24處于它的傾斜位置時(shí)，如圖2和圖3中所示，邊緣24打開(kāi)部分加工腔12。當(dāng)邊緣(rim)24處于這種傾斜位置時(shí)，可以將晶片14加載到加工腔12和從加工腔12中卸載晶片14。
從圖2和圖3中可以看出，邊緣24的傾斜允許機(jī)械手16和機(jī)械手執(zhí)行器18進(jìn)入轉(zhuǎn)子20。因此，邊緣24的傾斜允許將晶片14加載到加工腔12內(nèi)，位于轉(zhuǎn)子20上，以及隨后對(duì)其進(jìn)行卸載。從轉(zhuǎn)子20升起的小鉤狀爪30用來(lái)在加工晶片14期間將晶片14固定到轉(zhuǎn)子20上。
可傾斜邊緣24繞兩個(gè)樞軸點(diǎn)或鉸鏈進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。在圖2中圖示了這些鉸鏈26之一。在圖2中未圖示另一鉸鏈。在邊緣24的相對(duì)側(cè)面上，它在部分腔處固定到加工腔12上，這在圖2中是不清楚的。通過(guò)比較圖2和圖7可以看出，可傾斜邊緣24通過(guò)驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)升降臂機(jī)構(gòu)28而在它的傾斜和非傾斜位置之間移動(dòng)。具體地，這個(gè)氣動(dòng)升降臂機(jī)構(gòu)28是帶有鉸接U形支架的雙作用氣缸。從這種氣缸銷售商處能購(gòu)買到的磁性傳感器用來(lái)指示氣缸的兩個(gè)位置，即上升和下降位置。氣缸的這兩個(gè)位置都由機(jī)械硬止檔來(lái)確定。
根據(jù)上述將能理解，可傾斜邊緣24和它的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)在構(gòu)造上都簡(jiǎn)單，這應(yīng)該導(dǎo)致更可靠、更低的維護(hù)操作。
從圖2和圖7中可以最佳地看出，加工腔12也可以包括樞轉(zhuǎn)臂或擺動(dòng)臂32。優(yōu)選地，樞轉(zhuǎn)臂32以擺動(dòng)方式在兩個(gè)末端位置之間移動(dòng)。它的移動(dòng)是通過(guò)50瓦Yaskawa電動(dòng)機(jī)和諧波齒輪減速器的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。諧波齒輪減速為50∶1。由于帶有氣動(dòng)升降臂機(jī)構(gòu)28，這個(gè)旋轉(zhuǎn)或擺動(dòng)臂32的行程末端由硬止檔來(lái)確定。通過(guò)使樞轉(zhuǎn)臂32靠著兩個(gè)硬止檔之一來(lái)設(shè)立初始(起始)位置。位于Yaskawa電動(dòng)機(jī)上的增量和絕對(duì)編碼器用來(lái)相對(duì)于樞轉(zhuǎn)臂32的初始位置確定任何其他位置。
樞轉(zhuǎn)臂32有助于將加工流體輸送給晶片14。在本實(shí)施例中，樞轉(zhuǎn)臂32從第一位置能移動(dòng)到第二位置。在圖7中圖示了樞轉(zhuǎn)臂32的第一位置。在這個(gè)第一位置上，樞轉(zhuǎn)臂設(shè)置在晶片14之上，以便將那些加工流體輸送給晶片14。
從圖7中可以看出，樞轉(zhuǎn)臂32包括兩根管34和36。根據(jù)制造商的加工需要，通過(guò)這些管34和36能分配任何氣體或液體。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，管32有助于給晶片14輸送脫離子水。相反，管34有助于和致力于給晶片14輸送單獨(dú)的氮或氮和異丙醇的組合物。常規(guī)閥(未圖示)用來(lái)控制這些氣體或液體到各個(gè)管34和36的輸送。
在圖2中圖示了樞轉(zhuǎn)臂32的第二位置。在這個(gè)第二位置上，樞轉(zhuǎn)臂32設(shè)置在晶片14的側(cè)面上，并且位于可傾斜邊緣24之上。在這個(gè)第二位置上，樞轉(zhuǎn)臂的末端伏在滴液收集盤38上。滴液收集盤38收集從位于樞轉(zhuǎn)臂32末端上的兩個(gè)噴嘴端之一中滴下的液體。滴液收集盤38也收集并有助于排除位于常規(guī)閥和噴嘴端之間的脫離子水，有時(shí)必須要從管32中清除脫離子水。滴液收集盤38連接到用于將這些廢液輸送給遠(yuǎn)處以進(jìn)行處理的設(shè)備。這里，滴液收集盤38插入槽44內(nèi)。
樞轉(zhuǎn)臂32或擺動(dòng)臂與可傾斜邊緣24組合使用具有許多有益效果。典型地，樞轉(zhuǎn)臂以擺動(dòng)方式從第二位置移動(dòng)到第一位置，跨越旋轉(zhuǎn)晶片14的表面，以便從樞轉(zhuǎn)臂32排出的流體實(shí)際上沖擊和接觸晶片14的整個(gè)表面。因此，樞轉(zhuǎn)臂32允許脫離子水實(shí)際上直接沖擊旋轉(zhuǎn)晶片14的整個(gè)表面。認(rèn)為這給晶片14提供增強(qiáng)的清潔。當(dāng)然，樞轉(zhuǎn)臂32也能用來(lái)使氮、異丙醇和任何其他液體或氣體沖擊晶片14的整個(gè)表面。
加工腔12也能包括向上布置的護(hù)罩40。如上所述，護(hù)罩40位于可傾斜邊緣24之下，但位于平臺(tái)19之上，如圖1B和圖3中所示。認(rèn)為護(hù)罩40有助于更高和更有效的氣流流經(jīng)晶片14的第一側(cè)面42的周邊和表面。這個(gè)更高和更有效的氣流應(yīng)該阻止微粒保留在晶片14的表面上。另外，護(hù)罩40可以有助于將加工晶片14而使用的化學(xué)蒸汽保持在加工腔12內(nèi)。干燥空氣經(jīng)由HEPA過(guò)濾器13進(jìn)入圖1、圖1A和圖1B中所示的單元。然后，它穿過(guò)晶片14，進(jìn)入護(hù)罩40的頂部?？諝鈴淖o(hù)罩40的底部排出，然后，繼續(xù)向下穿過(guò)圖1和圖1B中所示的部分輻射式排氣孔17。四個(gè)輻射式排氣孔17的其余部分由位于護(hù)罩40的底部21上的凸緣覆蓋。
從圖5中可以最佳地看出，至少一個(gè)槽44位于可傾斜邊緣24內(nèi)。優(yōu)選實(shí)施例可以包括三個(gè)槽，在圖5中圖示了這三個(gè)槽44中的兩個(gè)槽。由于晶片14在加工期間旋轉(zhuǎn)以便從它的表面或第一側(cè)面42中消除洗滌水和灰塵或污垢，因此離心力使水和殘留微粒向外移動(dòng)并移向邊緣24。當(dāng)水接近邊緣24時(shí)，它進(jìn)入邊緣24內(nèi)的槽44中。那些槽44收集流體并將流體輸送到遠(yuǎn)離晶片的第一側(cè)面42，最后輸送出加工腔12。這樣，槽44和可傾斜邊緣24組合起來(lái)減小這個(gè)流體將到達(dá)加工腔12底部的可能性。
經(jīng)由軟排水管接頭46將收集在槽44內(nèi)的許多流體排出加工腔12。從圖3中可以最佳地看出這個(gè)軟排水管接頭46。在依靠轉(zhuǎn)子組件22對(duì)晶片14進(jìn)行沖洗和旋轉(zhuǎn)干燥期間，經(jīng)由這個(gè)軟管接頭46將收集在槽44內(nèi)的一些流體排出。槽44內(nèi)的剩余流體在由自動(dòng)末端執(zhí)行器18拿出處理過(guò)的晶片14期間排出。具體地，如圖3中所示，當(dāng)可傾斜邊緣24從它的非傾斜位置移動(dòng)到傾斜位置時(shí)，位于槽44內(nèi)的任何剩余流體朝邊緣24的最低點(diǎn)移動(dòng)，即朝軟排水管接頭46移動(dòng)。然后，將排出軟排水管接頭46的所有流體排泄到遠(yuǎn)處進(jìn)行處理。
如上所述，空氣流經(jīng)加工腔，例如加工腔12，以便干燥晶片14。作為靠近加工腔12底部而產(chǎn)生的真空生成條件的結(jié)果，這個(gè)干燥空氣進(jìn)入加工腔12。作為這些真空條件的結(jié)果，從加工腔12頂部之上的周圍吸入空氣，流經(jīng)晶片14，向下流過(guò)腔12的底部。
在可傾斜邊緣24內(nèi)設(shè)置排氣口48。具體地，這些排氣口48形成或放置在可傾斜邊緣24內(nèi)。在圖3、圖8和圖9中圖示了這些排氣口48之一，而在圖10中圖示了兩個(gè)排氣口48。每個(gè)排氣口48都包括上端50。
圖8表示可傾斜邊緣24處于它的傾斜位置。然而，通過(guò)觀察這個(gè)圖8可以理解，如圖8中所示，當(dāng)可傾斜邊緣24處于它的非傾斜位置，而轉(zhuǎn)子組件20和晶片14位于加工腔12的上隔室內(nèi)時(shí)，這些排氣口48的上端50處于晶片14的水平面之下。
加工腔也包括一對(duì)排氣管52。每個(gè)排氣管52與單個(gè)排氣口48相關(guān)聯(lián)。在圖8和圖9中描繪了排氣管52之一和它的關(guān)聯(lián)排氣口48。
如圖8中所示，當(dāng)可傾斜邊緣24處于它的傾斜位置時(shí)，排氣口48與排氣管52分開(kāi)。相反，如圖9中所示，當(dāng)可傾斜邊緣24處于它的非傾斜位置時(shí)，排氣口48密封地嚙合排氣管52。流經(jīng)晶片14的部分干燥空氣可以進(jìn)入排氣口48，然后進(jìn)入排氣管52以便從加工腔12中排出。
在加工循環(huán)期間，從樞轉(zhuǎn)臂32中排出以便沖洗晶片14的相對(duì)少部分液體可以轉(zhuǎn)向排氣口48和排氣管52。這種液體輸送到空氣中以便形成實(shí)質(zhì)上為霧化蒸汽的東西。這種霧化蒸汽經(jīng)由排氣口48和排氣管52離開(kāi)可傾斜邊緣24。然后，這種霧化蒸汽從加工腔12中排出。
通過(guò)在對(duì)晶片14進(jìn)行加工時(shí)從靠近晶片14的區(qū)域中排除干燥空氣和液體，護(hù)罩40、排氣口48和排氣管52組合在一起以便更有效地引導(dǎo)干燥空氣流經(jīng)晶片14。這樣，護(hù)罩40、排氣口48和排氣管52組合起來(lái)減小了灰塵、污垢、金屬和制造化學(xué)品的微粒在對(duì)晶片14進(jìn)行加工期間將保留在它們表面上的可能性。這樣依次減少最后得到的微電子設(shè)備將受到損害的可能性。
可以看出，所謂的升降機(jī)或上升/旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器54可以適合于加工腔12。這種上升/旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器54能將晶片14從如圖4中所示的加工腔12上隔室移動(dòng)到如圖6中所示的加工腔下隔室。
當(dāng)上升/旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器54將晶片14從加工腔12的上隔室移動(dòng)到下隔室時(shí)，它同時(shí)翻轉(zhuǎn)晶片14和其上保持晶片14的轉(zhuǎn)子20。具體地，上升/旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器54將晶片14從加工腔12的上隔室內(nèi)的位置移動(dòng)到下隔室內(nèi)的位置，如圖4中所示，在上隔室內(nèi)的位置上，晶片14的第一側(cè)面42面向上；如圖6中所示，在下隔室內(nèi)的位置上，晶片14的第一側(cè)面42面向下。
在這種下隔室內(nèi)，這個(gè)面向下的晶片14可以經(jīng)歷加工步驟，例如，用液體化學(xué)品或浸入液體化學(xué)品內(nèi)進(jìn)行加工，或者用流體噴射處理進(jìn)行加工。在上升/旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器54將晶片14返回到加工腔12的上隔室，并且返回到第一側(cè)面42又面向上的位置之后，可以對(duì)加工或處理過(guò)的晶片14進(jìn)行沖洗、干燥，然后從加工腔12中拿出。
因此，顯然本發(fā)明也是用于可拆卸地固定到系統(tǒng)10的平臺(tái)19上以便加工半導(dǎo)體晶片的附件。這個(gè)附件包括可傾斜邊緣24，它從非傾斜位置傾斜到傾斜位置。如上所述，當(dāng)這種可傾斜邊緣24處于它的傾斜位置時(shí)，邊緣24允許給系統(tǒng)10內(nèi)加載和從系統(tǒng)10中卸載晶片14。本發(fā)明也包括用于將可傾斜邊緣24固定到平臺(tái)19的支架。優(yōu)選地，這個(gè)支架是護(hù)罩40。
概述本發(fā)明使用上述部件的典型過(guò)程，這個(gè)過(guò)程包括對(duì)位于加工腔12內(nèi)的半導(dǎo)體晶片14進(jìn)行的處理。這種過(guò)程包括幾個(gè)步驟。首先，位于加工腔12頂部的可傾斜邊緣24從如圖4-7中所示的非傾斜位置傾斜到如圖2和3中所示的傾斜位置。邊緣24的傾斜打開(kāi)加工腔12的前部。
其次，將半導(dǎo)體晶片14插在位于加工腔12內(nèi)的轉(zhuǎn)子20上。從圖2和圖3中可以最佳地看出，優(yōu)選地，依靠機(jī)械手16和自動(dòng)末端執(zhí)行器18將晶片14插入在這個(gè)轉(zhuǎn)子20上。這樣插入之后，晶片14的第一側(cè)面42面向上。圖2和圖3的晶片14在它最初放在轉(zhuǎn)子20上之后，位于加工腔12的上隔室內(nèi)?？蓛A斜邊緣24現(xiàn)在返回到它的非傾斜位置，關(guān)閉加工腔12。此時(shí)，晶片可以經(jīng)歷任選加工步驟。接著，晶片14和轉(zhuǎn)子20從加工腔12的這個(gè)上隔室下降到加工腔12的下隔室。在圖5和圖6中，晶片14圖示成位于腔12的下隔室內(nèi)。當(dāng)上升/旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器54將轉(zhuǎn)子20移入加工腔12的下隔室內(nèi)時(shí)，它同時(shí)顛倒晶片14。作為這個(gè)顛倒的結(jié)果，晶片14的第一側(cè)面42面向下。
當(dāng)將晶片14顛倒并布置在下隔室內(nèi)時(shí)，它可以經(jīng)歷另一加工步驟，例如化學(xué)加工步驟。在對(duì)晶片14進(jìn)行加工之后，上升/旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器54將晶片14返回到上隔室，并且將晶片14的第一側(cè)面42返回到它的初始位置，即它的第一側(cè)面42面向上。然后，晶片14可以經(jīng)受又一加工步驟，包括化學(xué)加工、沖洗和/或干燥，但不局限于此。
最后，可傾斜邊緣24返回到它的傾斜位置。從圖3中可以最佳地看出，當(dāng)處于這個(gè)傾斜位置時(shí)，將已經(jīng)收集在槽44內(nèi)的任何流體引到軟排水管接頭46，此后將其排出加工腔12。由于邊緣24處于這個(gè)傾斜位置，機(jī)械手16從加工腔12中拿走晶片14。
因此，將能理解本發(fā)明的裝置和方法提供一種可傾斜邊緣，它的機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可能引起高度的可靠性、并且增加微電子設(shè)備的生產(chǎn)效率。
護(hù)罩和排氣口的使用可以增加化學(xué)蒸汽在腔12內(nèi)的保持性，并且可以更有效地將干燥空氣引向用來(lái)制造微電子設(shè)備的晶片14，減小灰塵、污垢、金屬和制造化學(xué)品的微粒將保留在微電子設(shè)備表面上的可能性。
權(quán)利要求
1.一種用于加工半導(dǎo)體晶片的加工腔，所述加工腔包括(a)位于所述加工腔內(nèi)的至少一個(gè)轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子適合于接收和/或加工晶片；(b)位于所述加工腔頂部的可傾斜邊緣，所述邊緣從非傾斜位置傾斜到傾斜位置，當(dāng)所述邊緣處于其傾斜位置時(shí)，允許給所述加工腔內(nèi)加載晶片和從所述加工腔中卸載晶片。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加工腔，還包括樞轉(zhuǎn)臂，所述樞轉(zhuǎn)臂從第一位置可移動(dòng)到第二位置，在第一位置時(shí)，所述樞轉(zhuǎn)臂布置在所述晶片之上以便將加工流體輸送給所述晶片，在第二位置時(shí)，所述樞轉(zhuǎn)臂布置在所述晶片的側(cè)面上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加工腔，還包括向上布置的護(hù)罩，所述護(hù)罩圍繞所述加工腔位于所述可傾斜邊緣之下的部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的加工腔，還包括布置在所述可傾斜邊緣內(nèi)的排氣口。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的加工腔，其中所述排氣口包括上端，其中當(dāng)所述晶片位于所述加工腔的上隔室內(nèi)時(shí)，所述排氣口的上端位于所述晶片的水平面之下。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加工腔，還包括至少一個(gè)位于所述可傾斜邊緣內(nèi)的槽，所述槽適合于收集和/或輸送晶片處理流體。
7.一種用于加工半導(dǎo)體晶片的加工腔，所述加工腔包括(a)位于所述加工腔內(nèi)的至少一個(gè)轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子適合于接收和/或加工晶片；(b)封閉所述加工腔的護(hù)罩，所述護(hù)罩圍繞所述加工腔位于所述可傾斜邊緣之下的部分。
8.一種用于加工半導(dǎo)體晶片的加工腔，所述加工腔包括(a)位于所述加工腔內(nèi)的至少一個(gè)轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子適合于接收和/或加工晶片；(b)位于所述加工腔頂部的可傾斜邊緣，所述邊緣從非傾斜位置傾斜到傾斜位置，當(dāng)所述邊緣處于其傾斜位置時(shí)，允許給所述加工腔內(nèi)加載晶片和從所述加工腔中卸載晶片；以及(c)圍繞所述加工腔位于所述可傾斜邊緣之下的部分的護(hù)罩。
9.一種用于對(duì)位于加工腔內(nèi)的半導(dǎo)體晶片進(jìn)行處理的方法，所述方法包括(a)將位于所述加工腔頂部的可傾斜邊緣從非傾斜位置傾斜到傾斜位置，以便打開(kāi)所述加工腔；(b)將晶片插入在位于所述加工腔內(nèi)的轉(zhuǎn)子上；(c)使位于所述加工腔內(nèi)的晶片經(jīng)歷至少一個(gè)加工步驟；以及(d)從所述加工腔中拿走所述晶片。
10.一種用于對(duì)位于加工腔內(nèi)的半導(dǎo)體晶片進(jìn)行處理的方法，所述方法包括(a)將位于所述加工腔頂部的可傾斜邊緣從非傾斜位置傾斜到傾斜位置，以便打開(kāi)所述加工腔；(b)將晶片插入在位于所述加工腔內(nèi)的轉(zhuǎn)子上；(c)將所述晶片從所述加工腔的上隔室降低到所述加工腔的下隔室；(d)使位于所述下隔室內(nèi)的晶片經(jīng)歷至少一個(gè)加工步驟；(e)將所述晶片返回到所述上隔室；(f)干燥所述晶片；以及(g)從所述加工腔中拿走所述晶片。
11.一種用于對(duì)半導(dǎo)體晶片的至少第一側(cè)面進(jìn)行加工的加工腔，所述加工腔包括(a)位于所述加工腔內(nèi)的至少一個(gè)轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子適合于接收和/或加工晶片，并且最初保持所述晶片的第一側(cè)面朝上；(b)位于所述加工腔頂部的可傾斜邊緣，所述邊緣從非傾斜位置傾斜到傾斜位置，當(dāng)所述邊緣處于其傾斜位置時(shí)，允許給所述加工腔內(nèi)加載晶片和從所述加工腔中卸載晶片；(c)用于顛倒和移動(dòng)所述晶片的設(shè)備，由此所述設(shè)備將所述晶片的第一側(cè)面顛倒成面向下的位置，將所述晶片從所述加工腔的上隔室移動(dòng)到所述加工腔的下隔室；(d)當(dāng)所述晶片的第一側(cè)面面向下時(shí)，并且當(dāng)它布置在所述加工腔的下隔室內(nèi)時(shí)，對(duì)所述晶片進(jìn)行加工；(e)用于顛倒和移動(dòng)所述晶片的設(shè)備，接著將所述晶片返回到所述加工腔的上隔室，并且返回到所述第一側(cè)面面向上的位置；以及(f)從所述加工腔中拿走處理過(guò)的晶片。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的加工腔，還包括圍繞所述加工腔位于所述可傾斜邊緣之下的部分的護(hù)罩。
13.一種用于對(duì)位于加工腔內(nèi)的半導(dǎo)體晶片進(jìn)行處理的方法，所述方法包括(a)將位于所述加工腔頂部的可傾斜邊緣從非傾斜位置傾斜到傾斜位置，以便打開(kāi)所述加工腔；(b)將晶片插入在位于所述加工腔內(nèi)的轉(zhuǎn)子上，以便所述晶片的第一側(cè)面面向上；(c)將所述晶片從所述加工腔的上隔室降低到所述加工腔的下隔室，并且顛倒所述晶片以便所述晶片的第一側(cè)面面向下；(d)使位于所述下隔室內(nèi)的晶片經(jīng)歷至少一個(gè)加工步驟；(e)將所述晶片返回到所述加工腔的上隔室，并且返回到所述晶片的第一側(cè)面面向下的位置；(f)干燥所述晶片；以及(g)從所述加工腔中拿走所述晶片。
14.一種用于加工半導(dǎo)體晶片的系統(tǒng)，包括多個(gè)加工腔，其中至少一個(gè)加工腔包括(a)位于所述加工腔內(nèi)的至少一個(gè)轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子適合于接收和/或加工晶片；(b)位于所述加工腔頂部的可傾斜邊緣，所述邊緣從非傾斜位置傾斜到傾斜位置，當(dāng)所述邊緣處于其傾斜位置時(shí)，允許給所述加工腔內(nèi)加載晶片和從所述加工腔中卸載晶片。
15.一種用于加工半導(dǎo)體晶片的加工腔，所述加工腔包括(a)位于所述加工腔內(nèi)的至少一個(gè)轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子適合于接收和/或加工晶片；(b)位于所述加工腔頂部的可傾斜邊緣，所述邊緣從非傾斜位置傾斜到傾斜位置，當(dāng)所述邊緣處于其傾斜位置時(shí)，允許給所述加工腔內(nèi)加載晶片和從所述加工腔中卸載晶片；以及(c)樞轉(zhuǎn)臂，所述樞轉(zhuǎn)臂從第一位置可移動(dòng)到第二位置，在第一位置時(shí)，所述樞轉(zhuǎn)臂布置在所述晶片之上以便將加工流體輸送給所述晶片，在第二位置時(shí)，所述樞轉(zhuǎn)臂布置在所述晶片的側(cè)面上。
16.一種用于可拆卸地固定到系統(tǒng)平臺(tái)上以便加工半導(dǎo)體晶片的附件，所述附件包括(a)可傾斜邊緣，所述可傾斜邊緣從非傾斜位置傾斜到傾斜位置，當(dāng)所述邊緣處于其傾斜位置時(shí)，允許給系統(tǒng)內(nèi)加載和從系統(tǒng)中卸載晶片；以及(b)用于將所述可傾斜邊緣固定到所述平臺(tái)的支架。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的附件，其中所述支架是護(hù)罩。
全文摘要
一種用于加工半導(dǎo)體晶片的加工腔。所述加工腔包括位于所述加工腔內(nèi)的至少一個(gè)轉(zhuǎn)子。所述轉(zhuǎn)子適合于接收和/或加工半導(dǎo)體晶片。所述加工腔頂部也包括可傾斜邊緣。這種邊緣從非傾斜位置傾斜到傾斜位置。當(dāng)所述邊緣處于其傾斜位置時(shí)，可以給所述加工腔內(nèi)加載晶片和從所述加工腔中卸載晶片。
文檔編號(hào)C25D7/12GK1947220SQ200580011562
公開(kāi)日2007年4月11日 申請(qǐng)日期2005年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月12日
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