专利名称：单侧工件处理的制作方法
单侧工件处理
背景技术：
晶片的后侧可以采用现有的技术进行处理，以去除污染物。这些 技术包括通常当旋转时晶片，在后侧上施加工艺流体(process fluid)。然 而，如果工艺流体接触晶片的前侧，则工艺流体会损坏微电子器件。因 此，通常在后侧处理时，或单侧处理时，工艺流体最好是^:到最小量或 与晶片的前侧即相对侧不接触。因为工艺流体包括液体、气体或者蒸汽， 而且当其应用时，晶片通常是旋转的，在目前的晶片处理技术中，这一 目标在很大程度上仍然无法实现。采用循环气体的晶片处理机器可包括具有一个或多个工艺流体入 口的槽座(bowl),用于将工艺流体施加到晶片的第一侧上。该机器具有能 够在工件处理期间设置为与槽座相接合(engagement)的头部。在支撑于头 部上的转子内产生旋转气体。产生旋转气流的一个方法是，在转子内按 照与旋转方向相切或接近相切的方向释放加压气体。旋转气流将晶片固 持在转子上或转子内的适当位置，而与晶片的物理接触最小。当晶片围 绕转子旋转时，流体入口将一种或多种工艺流体施加到晶片的第一侧上。 除了将晶片固持在适当位置，对于单侧处理，转子内的旋转气流也能用 于将工艺流体排除在晶片的第二侧之外。在一个设计中，晶片可以设置 在转子之上，且围绕晶片的边缘设有间隙。进入转子的部分或全部循环 气体从该间隙并围绕晶片的边缘溢出。这种气体的向外流动避免了施加 到第 一侧上的任何工艺流体到达第二侧。在另一个设计中，在晶片的边缘附近，转子可以具有一种环形边 缘接触环，其与晶片相接触或者密封抵接晶片。与边缘接触环相关的气流路径将从转子溢出的气体引导远离晶片的边缘。施加到晶片底面上的 工艺流体围绕晶片的边缘，并且^f义仅在晶片顶面上的 一 个明确限定的边 缘区域上流动。转子也可以具有另一种类型的环形边缘接触环，其接触 晶片的边缘，并基本上阻止任何的工艺流体运动到晶片的顶面上。本发 明也包括其所用机器和方法的其它组合方式。
在图中，相同的附图标记表示相同的元件。为了清楚起见，图中
省略了电线和气体与液体的管道线路。。
具体实施例方式如图4和5所示，槽座78具有流体喷雾喷嘴或入口 112,以便将 工艺流体施加到保持在头部80内的工件100的背面或向下表面。喷嘴或
入口 112可以固定在槽座78的侧面或底面的位置。可选"t奪地，喷嘴112 中的一些或全部可以移动，例如，在摇臂上。也可采用固定以及移动喷 嘴112的结合。具有多个喷嘴或者入口的固定或移动喷雾管，也可以在 槽座78中采用。还可以经由喷嘴112将气体或蒸汽施加到工件100上。 排水管114收集失效的工艺流体以便将其从槽座78中排出。 一个或多个 阀门116可以与排水管114相关耳关。槽座支脚110,如果采用的话，连 接到槽座上且,人槽座78上向上凸伸朝向头部80上的工件100。如图5 所示，头部80可以通过经由头部提升臂90连接到头部上的头部升降机 (未表示)被垂直提升离开槽座78,如图4所示。气体供给，例如氮，或者干净干空气，在压力下，连接头部80的 供应管线，经过连接到马达壳体的迷宫式帽126(图4, 5和7表示)，并 进入到延伸穿过轴杆124内的套管125的入口管线86。套管125连接到 驱动板130上，并且在帽126内旋转。卡盘板132上的外轮缘142的侧壁138在卡盘132上形成具有直 径D以及深度或高度H的大致上指定的空间155，如图9所示。尺寸H 大致上一致，除了在围绕轮毂122的中央区域之外。参阅图3,处理器50位于向上或打开位置以便加载或卸载。在所 示的设计中，头部提升臂90将头部82从槽座78处升高。工件100被移 动进入头部82和槽座78之间的位置，工件100大致上对准转子92。随 后工件被垂直向上移动，导销134围绕工件的外侧边缘。工件此时位于 或高于导销134的平面P,如图11所示。这些工件的加载运动可以手动 执行，或通过机械手，如后文的进一步描述。当气体从转子92流出后，其进入气体排出稳压室120并随后从处 理器50流走。取决于在处理器50内运行的特定处理，卡盘132和驱动 板130可选择采用抗腐蚀材料制成，例如PVDF塑胶材料或等同物。如 上所揭示的转子92，以及整个头部80实际上可以用于任何离心处理， 其中处理化学制品，通常为液体，被施加到工件的仅仅一侧上。处理器 50表示为位于直立和竖直的位置，但是它也可以在其它位置或方向使用。 因此，此处提供对于顶面或底面以及向上方和向下方的描述，是为了说 明图示示例，而并非必须的或者必要的运行参数。在所述的每一个实施方式中，晶片的前侧或装置侧可以面向或背 离转子。为了后侧清洗或处理，晶片放置在转子中而装置侧面向转子。 为了前侧清洗或处理，晶片放置在转子中而前侧背离转子。可通过机器 人或手动处理，获得转子的期望的向上/向下定向。也可采用单独的翻转 或晶片反转工作站。图9B表示了一种可选择的转子设计400,除了此处所描述的以外， 其与转子92相同。转子400具有连接到转子环402的边缘接触环404。 边缘接触环404可以是连接到转子环402上的分离环形环元件，例如， 通过紧固件，或者它可以作为转子环402的一部分制造。气流路径，在 图9B中大致由408表示，在边缘接触环404和转子环402之间形成。气 流路径408可由切削进入转子环402内的倒角环槽410以及连接进入槽 体410内的气体出口 412形成。进入气流^各径408内的入口 415位于槽 体410的4交^氐的内部开口处。5到45°范围。图13的框架48表示支撑了十个工件处理器50,但是可以包括任 何期望数量的处理器50。框架42优选地在处理器50之间包括一个或多 个中心定位轨道46。 一个或多个机械手44能在轨道46上运动从而将工 件加载或卸载进入处理器50并从处理器50出来。
0082参阅图12-14，在使用中，工件或晶片IOO通常被移动到处理系统 30的容器38内，例如前侧开口标准外壳(front opening unified pods) (FOUPs)或类似的可关闭的或可密封的容器内。可选4奪地，可采用打开的 容器，例如盒体或其它载体。在坞站或输入/输出站36，如果容器38具 有门或盖子， 一般会经由机械手的或者自动化的子系统移开。如果在外 壳32中包括任何的加载舷门(port door)或者窗户，会被打开。机械手 44把工件100从容器38移开并将它运送到处理器20或50之一。随后 工件100已经为加载进入处理器做好准备。理所当然的，步骤的顺序， 以及用于将工件100移动到处理器的元件或装置可以变化，而对本发明 并非最重要的。然而，为了说明的目的，上述的以及图12-14所示的顺 序代表了一个示例。现在参阅图5。头部80中的流动传感器可以用来检验气流，向控 制器34指示机械手44可以安全地收回。机械手44向下移动并远离转子 92。机械手44上的感应器4全验工件100已经不再位于机械手44上。然 后机械手收回并远离处理器50。然后处理器运行上述的操作。如图16所示，空气罩190设置在轮缘192的顶面上，轮缘192支 撑在轮缘支柱194上且位于处理器184的上面。电线穿过线导引198， 线导引198大致上从靠近外壳32的顶面处延伸到安装板188。参阅图16 和17,干燥处理摇臂196支撑在位于安装板188上的摇臂致动器200上 并由其驱动，且位于处理器184的一侧。图17所示的头部80与图2-9所示以及上述的头部80类似或相同。 图17所示的头部80可与槽座204相接合。槽座204有利地包括具有圓 柱形上端212的顶部210,中间部分208,和底板206。槽座204还包括 由致动器222驱动的往复喷雾摇臂220。在摇臂220上提供一个或多个 喷雾或喷射喷嘴或入口 218。另外槽座204与上述的槽座78类似。由槽 座78或204上的喷嘴或入口所施加的处理化学药品可以是液体酸溶液， 例如HF, HCL，硝酸或碌u磺酸。可选4奪地，处理化学药品可包括液体溶 剂。提升旋转单元186可以将头部80设置在相对于基座的各种不同的垂 直J立置。旋转晶片的边缘大致上与角区302垂直对准，冲过晶片100的液 体趋于向下偏离，朝向槽座204的底部。这减少了在晶片上的来回飞溅。 环形唇部排出道或稳压室120围绕下罩304设置。大致上位于槽座相对 侧上的气体排出管连接306,进入排出通道120内。轻微的真空可以应 用到管连接，引导来自槽座的气流，经过通道305到达排出通道120并 随后经由管连接306从处理器排出。经过处理器的典型气流在大约 60-200, 100-170或120-150公升每分钟的范围。术语圆柱形，圓形,或环形还包括多部分的形状。术语接合的或 接合包括实际的物理接触，以及允许元件之间互相协作而它们之间没有 物理接触的邻近位置。术语涡流或气流涡流表示大致上具有环形特征的 气体流动，而且包括螺旋状的，螺线的和类似的流动。术语气体包括基 本气体，例如氮，氧，臭氧，二氧化碳，以及其它用于半导体制造的气 体，以及它们和空气以及蒸汽的混合物。此处所采用的复数，也包括单 数，反之亦然。术语连接到或者支撑于同时包括直接和间接连接或相互
作用。术语上和下，以及顶面和底面，可以互相交换使用，除非从上下 文中可以明确某一方向或位置是必要的。表示并描述了新的系统和方法。 理所当然，可以做出等同的各种不同的变化，替代和使用，而不脱离本 发明的精神和范围。因此，除了下述的权利要求和他们的等同替换之夕卜， 本发明不应该被限制。
[00951本申请是申请日为2007年1月3日且目前未决的美国专利申请第 11/619,515号的部分延续申请，而该申请又是申请日为2006年2月22 曰且目前未决的美国专利申请第11/359,969号的部分延续申请，而第 11/359,969号是申请日为2005年3月8日且目前未决的美国专利申请第 11/075,099号的部分延续申请，且要求申请日为2004年3月12日的美 国临时专利申请第60/552,642号的优先权。本申请也是申请日为2005年 6月30日且目前未决的美国专利申请第11/172, 162号的部分延续申请。 本申请也是申请日为2005年11月28日且目前未决的美国专利申请第 11/288,770号的部分延续申请。这些申请在此引用作为参阅。
权利要求
1、一种工件处理器，其包括具有一个或多个工艺流体入口的槽座；在工件加工处理过程中，能与所述槽座相接合的头部；支撑在所述头部上、并可相对于所述头部旋转的转子；以及在所述转子中的旋转气流系统。
2、 如权利要求l所述的处理器，其中，所述的旋转气流系统包括设 置用于产生旋转气流的气体入口 。
3、 如权利要求l所述的处理器，其进一步包括邻近所述转子周边的 导销。
4、 如权利要求l所述的处理器，其中，所述转子包括驱动板和连接 到该驱动板的卡盘板、以及在所述驱动板和卡盘板之间的气流路径。
5、 如权利要求4所述的处理器，其进一步包括位于所述驱动板和卡 盘板之间的密封。
6、 如权利要求4所述的处理器，其中，所述的转子包括卡盘板，该 卡盘板具有连接到表面板上的圓柱形侧壁，所述的气体入口位于所述的 圓柱形侧壁上。
7、 如权利要求l所述的处理器，其进一步包括位于所述头部中用于 旋转所述转子的马达。
8、 如权利要求l所述的处理器，其中，所述槽座中的工艺流体入口 包括用于在所述工件的向下表面上喷射所述工艺流体的喷嘴。
9、 一种离心式工件处理器，包括 具有一个或多个工艺流体入口的槽座； 在所述槽座上方的头部；以及连接到所述头部上并可相对于所述头部旋转的转子，其中，所述转子 具有大致上圆柱形侧壁，且该侧壁上具有一个或多个的气体入口 。
10、 如权利要求9所述的处理器，其进一步包括位于所述转子的外周 边的导销，使工件保持在所述转子上、由所述导销内侧所限定的位置处。
11、 如权利要求9所述的处理器，其进一步包括位于所述转子上的接 触销。
12、 如权利要求9所述的处理器，其进一步包括位于所述转子中与所 述气体入口相连4妄的气流^各径。
13、 如权利要求12所述的处理器，其进一步包括位于所述转子上连 接到板上的轴杆、以及具有连接到所述转子上马达的头部，其中，所述 气流路径包括延伸穿过所述马达、轴杆和板的入口套管。
14、 一种离心工件处理器，其包括 具有一个或多个工艺流体入口的基座； 可移动到所述基座上的头部；位于所述头部上的转子，其具有板和连接到该板上的圆柱形侧壁； 用于旋转所述转子的装置；与所述转子协作的气流装置，其用于在所述转子的周边处产生部分真工o
15、 如权利要求14所述的处理器，其进一步包括，与所述转子协作 的引导装置，其用于保持工件基本上与所述转子对准。
16、 如权利要求14所述的处理器，其中，所述的气体装置包括在所 述转子的圓柱形侧壁内产生涡流气流的装置。
17、 一种处理工件的方法，其包括引导气体进入转子、从而在所述工件的第一侧和所述转子的一个表面 之间的空间中产生气流涡流，所述气流涡流在临近所述工件的边缘处产 生负压，该负压保持所述工件的边缘位于所述转子上；旋转所述转子和工件；以及用工艺流体接触所述工件的第二侧。
18、 如权利要求17所述的方法，其进一步包括，通过所述转子上的导销接触所述工件的边缘，使所述工件与所述转子的旋转轴对准。
19、 如权利要求17所述的方法，其中，至少部分气体从所述工件的 边缘和所述转子之间溢出，而且所述溢出的气体基本上阻止了所述工艺 流体接触所述工件的第 一侧。
20、 如权利要求17所述的方法，其进一步包括，通过所述负压将所 述工件的边缘抵接于所述转子上的密封件上，从而将所述工件的边缘与 所述转子密封抵接。
21、 如权利要求17所述的方法，其中，在至少部分与所述转子的圆 柱形侧壁相切的方向上，释放压力下的气体，使其进入所述转子，从而产生涡流流动o
22、 如权利要求17所述的方法，其中，所述转子支撑在头部上，并 进一步包括移动所述头部以便与一槽座接合，并通过从该槽座中的一个 或多个喷嘴向上喷射液体，从而用工艺液体接触所述工件的第二侧。
23、 一种离心工件处理系统，其包括 处理器的阵列，其中，至少一个所述处理器包括 具有至少一个工艺流体入口的槽座；与所述槽座相接合的头部，该头部包括转子，该转子具有板和连接到 该板上的侧壁，其中，所述转子中设置有定向的气体入口，以便在所述 侧壁内提供旋转气流；以及至少 一个机械手，其将工件运送到 一个或多个所述的处理器。
24、 如权利要求23所述的系统，其进一步包括，围绕所述处理器阵 列的外壳、以及位于所述外壳一侧的输入/输出站，其中，所述的机械手 从所述输入/输出站移动到 一个或多个所述的处理器。
25、 一种工件处理器，其包括支撑在所述头部、并可相对于该头部旋转的转子，该转子具有气体入 口，其设置成在所述转子内产生旋转气流；所述旋转气流在临近所述气 体入口处提供低压力区域，并在邻近所述转子的中心处提供较高的压力头部;区域。
26、 如权利要求l所述的工件处理器，其进一步包括位于或接近所述 转子的中央位置处的气体入口 。
27、 如权利要求l所述的工件处理器，其进一步包括在所述转子上的 边缘接触环，该边缘接触环具有内部边缘，以适于与所述转子中的工件 在该工件的边缘处相接触。
28、 如权利要求3所述的工件处理器，其中，所述的导销排列在具有 直径D1的环上，并进一步在所述转子上包括边缘接触环，该边缘接触环 包括具有直径D2的内部边缘，其中，D2比Dl小4-20mm。
29、 如权利要求27所述的工件处理器，其中，所述边缘接触环的内 部边缘，适于在从所述工件的边缘径向向内2-7mm的位置处，与所述工 件接触。
30、 如权利要求27所述的工件处理器，其进一步包括所述转子中的 气流路径，该气流路径在所述边缘接触环的内部边缘处具有气流路径入 o 。
31、 如权利要求30所述的工件处理器，其中，所述入口是由与所述 转子的旋转平面成锐角延伸的环形槽体形成的。
32、 如权利要求30所述的工件处理器，其中，所述气流路径适于引 导气体从固持在所述转子中的工件边缘处离开。
33、 如权利要求l所述的工件处理器，其进一步包括在所述转子上的 边缘接触环，其具有适于与工件的边缘相接触的边缘接触表面。
34、 如权利要求l所述的工件处理器，其进一步包括在所述转子上的 一个或多个支脚销，其邻近所述转子上的中央位置，用于避免固持在所 述转子中的晶片过度向上弯曲。
35、 如权利要求17所述的方法，其进一步包括引导气流动到所述晶片的第一侧的步骤。
36、 如权利要求17所述的方法，其中，所述的工艺流体围绕所述晶 片的边缘流动，并到达所述晶片的第一侧上。
37、 如权利要求36所述的方法，其进一步包括，在靠近所述晶片的 边缘处，使环形边缘接触环接触所述晶片的第一侧，从而将所述工艺流 体限制在所述晶片第一侧上的外部边缘区域。
38、 如权利要求37所述的方法，其进一步包括引导从所述转子流出 的气体远离晶片的边缘。
39、 如权利要求17所述的方法，其进一步包括用一边缘接触表面接 触所述晶片的边缘，以阻止所述工艺流体运动到所述晶片的第一侧上。
40、 一种工件处理器，其包括 具有一个或多个工艺流体入口的槽座； 在所述槽座中的角区；在工件处理过程中，能与所述槽座相接合的头部；支撑在所述头部上、并能相对于头部旋转的转子，该头部能运动到一 个位置，在此位置处固持在所述转子内的工件大致上与所述槽座的角区 对准。
41、 如权利要求40所述的处理器，其中，所述的槽座进一步包括所 述邻近角区上端的、基本上圓柱形的槽座上端，以及邻近所述角区下端 的、基本上圆柱形的下罩。
42、 如权利要求41所述的处理器，其中，所述的槽座上端基本上与 所述的下罩同轴且平行。
43、 如权利要求41所述的处理器，其中，所述槽座上端的直径大约 为所述下罩直径的75-99%。 .
44、 如权利要求41所述的处理器，其进一步包括位于所述头部上的、 能与槽座上端相结合的密封。
45、 如权利要求41所述的处理器，其进一步包括基本上围绕所述下 罩的排出通道。
46、 如权利要求41所述的处理器，其进一步包括位于所述基座中的 排出通道，以及位于所述槽座的侧壁中、连接该排出通道的的通道。
47、 如权利要求40所述的处理器，其中，所述的槽座包括第一部分 和连接到第一部分的第二部分；其中，所述的角区位于第一部分上，所 述的第一部分具有邻近所述角区上端的、基本上圆柱形的槽座上端以及 邻近所述角区下端的、基本上圆柱形的下罩。
48、 如权利要求47所述的处理器，其中，所述的第二部分具有与所 述下罩基本同轴的、基本上圓柱形的侧壁。
49、 如权利要求40所述的处理器，其进一步包括旋转气流系统，该 旋转气流系统具有用于产生旋转气流的气体入口 。
50、 如权利要求40所述的处理器，其进一步包括邻近所述转子的周 边的导销。
51、 如权利要求40所述的处理器，其中，所述的转子包括驱动板和 连接到该驱动板的卡盘板，以及位于所述驱动板和卡盘板之间的气流路径。
52、 一种工件处理器，其包括 具有一个或多个工艺流体入口的槽座； 所述槽座中的摇臂； 所述摇臂上的端点探测器；头部，其具有能相对于其旋转的转子，以及连接到所述头部上的头部升降机。
53、 如权利要求52所述的工件处理器，其中，所述的端点探测器进 一步包括光源和光探测器，以及罩装该光源和光探测器的透明(translucent)盖子。
54、 一种离心工件处理器，其包括 具有 一个或多个工艺流体入口的基座； 所述基座上能移动的头部； 所述头部上适于保持工件的转子； 所述头部中连接到所述转子的马达；以及 所述基座中能移动的端点探测装置。
55、 如权利要求54所述的处理器，其中所述能移动的端点探测装置 包括摇臂。
56、 一种处理工件的方法，其包括引导气体进入转子，从而在工件的第一侧和所述转子的一个表面之间 的空间中产生气流涡流，该气流涡流在邻近所述工件的边缘处产生负压, 该负压将所述工件的边缘固持在所述转子上；旋转所述转子和工件； 用工艺流体接触所述工件的第二侧；以及通过有角度的表面使沖过所述工件的工艺流体偏斜而离开所述工件。
57、 如权利要求56所述的方法，其进一步包括，通过使所述转子上 的导销接触所述工件的边缘，从而使所述工件与所述转子的旋转轴对准。
58、 一种用于处理工件的方法，其包括 在转子上固持工件；围绕旋转轴旋转所述转子和工件； 用工艺流体接触所述工件的第二侧；相对于所述旋转轴移动端点探测器，以;险测要处理的端点。
59、 如权利要求58所述的方法，其进一步包括，在一摇臂上前后移 动所述的端点探测器。
全文摘要
本发明公开了一种用于处理半导体晶片和类似工件的离心工件处理器，其包括固持并旋转工件的头部。头部包括具有气体系统的转子。气体从转子内的入口被喷雾或者喷射，从而产生旋转气流。旋转气流产生压力条件，使工件第一侧的边缘固持抵接到转子上的接触销或表面上。转子和工件一起旋转。邻近周边的导销可以帮助将工件与转子对准。一个有角度的表面帮助使失效的工艺流体偏斜远离工件。头部可以移动到与槽座的多个不同接合位置。当工件旋转时，槽座内的喷雾喷嘴将工艺流体喷射到工件的第二侧上以便处理工件。可采用移动的端点探测器来探测处理的端点。
文档编号B08B3/00GK101389415SQ200780006324
公开日2009年3月18日 申请日期2007年2月20日 优先权日2006年2月22日
发明者丹尼尔·伍德拉夫, 凯尔·M·汉森, 詹森·A·拉伊 申请人:赛迈有限公司