专利名称：接近式弯月面集流管的制作方法
技术领域：
本发明涉及半导体晶片处理，特别涉及可以更有效地在晶片表面上施加流体并清除流体、同时减小污染并降低晶片清洗成本的装置和技术。
背景技术：
在半导体芯片制作工艺中，众所周知的是，需要采用诸如刻蚀、清洗、烘干、及电镀等操作处理晶片。在各个这些类型的操作中，通常在刻蚀、清洗、烘干、及电镀工艺中要施加和/或清除流体。
例如，完成了会在晶片表面上留下有害残留物的制作操作时，必须进行晶片清洗。这种制作操作的实例包括等离子体刻蚀(例如钨回蚀(WEB))与化学机械抛光(CMP)。在CMP中，晶片放置在把晶片表面向移动垫片推动的支架内。该移动垫片使用由化学制品与研磨材料组成的浆料进行抛光。遗憾的是，这个步骤容易在晶片表面上留下浆料颗粒和残留物的积聚。如果这些有害的残留材料和颗粒遗留在晶片上，至少可能导致诸如晶片表面划痕以及金属化特征之间的不恰当相互作用的缺陷。在一些情况下，这种缺陷可能导致晶片上的器件不能工作。为了避免抛弃具有无法工作的器件的晶片这一不适当的成本，因此需要在遗留有害残留物的制作操作之后充分高效率地清洗晶片。
湿法清洗晶片后，必须有效地烘干晶片，以防止水或清洗流体的残余在晶片上留下残留物。如果晶片表面上的清洗流体会挥发(如形成小液滴时通常发生的)，先前溶解在清洗流体中的残留物或污染物将在蒸发后残留在晶片表面上(例如，并形成污点)。为了防止发生蒸发，必须尽可能快地清除清洗流体而不在晶片表面上形成液滴。为实现这一点，使用了诸如旋转式烘干、IPA、或Marangoni烘干的多种不同烘干技术之一。所有这些烘干技术利用了晶片表面上的流体/气体界面运动的某种形式，如果适当地保持，则会烘干晶片表面而不形成液滴。遗憾的是，正如所有前述烘干方法中会经常发生的那样，如果运动的流体/气体界面损坏，则形成液滴并蒸发，致使在晶片表面上残留污染物。现在使用的最普遍的烘干方法为旋转漂洗烘干(RSD)。
图1示出了SRD烘干工艺中，晶片10上清洗流体的运动。在这个烘干工艺中，湿的晶片以高的旋转速率旋转14。在SRD中，利用离心力，把用于清洗晶片的水或清洗流体从晶片中心向外牵引并最终脱离晶片，如流体方向箭头16所示。清洗流体脱离晶片时，在晶片中心建立运动流体/气体界面12，该界面随着烘干工艺的进行而向晶片外侧移动(即，运动流体/气体界面12所形成的圆变得更大)。在图1的实例中，运动流体/气体界面12形成的圆的内部区域没有流体，而运动流体/气体界面12形成的圆的外部区域为清洗流体。因此，随着烘干工艺的继续，运动流体/气体界面12的内部(干区)增大，而运动流体/气体界面12的外部(湿区)减小。如前所述，如果运动流体/气体界面12损坏，则在晶片上形成清洗流体的液滴，并且由于液滴的蒸发可能形成污染。因此，有必要限制液滴的形成及随后的蒸发，从而避免晶片表面形成污染物。遗憾的是，这个烘干方法不能完全成功地防止运动流体界面的损坏。
此外，SRD工艺对于烘干憎水性的晶片表面是有困难的。憎水性的晶片表面难以烘干的原因为，这些表面排斥水及水基(含水的)清洗溶液。因此，随着烘干工艺的继续以及清洗流体脱离晶片表面，晶片表面将会排斥残留的清洗流体(如果为水基流体)。因此，含水的清洗液将要求最小的与憎水性的晶片表面的接触面积。此外，由于表面张力(即由于分子氢键)，含水清洗溶液容易自身互相附着。因此，由于憎水性的相互作用以及表面张力，在憎水性的晶片表面上以无控制的方式形成含水清洗流体的球(或者液滴)。该液滴的形成导致前述的有害蒸发及污染。SRD的局限性在晶片中心尤其严重，这是由于在晶片中心离心力对液滴作用最小。因此，尽管SRD工艺是目前晶片烘干的最普通方法，但特别是当用于憎水性的晶片表面时，该方法难以减少在晶片表面上形成清洗流体液滴。
此外，在诸如清洗、刻蚀、及电镀的其它晶片处理操作中，以有效的、降低污染、并提高晶片成品率的方式把流体施加在晶片上并从晶片上清除流体也存在问题。
因此，需要一种通过能优化流体管理并把流体施加到晶片上的、降低晶片表面上污染沉积从而避免现有技术缺陷的方法和装置。这种当前经常发生的沉积降低了可接受晶片的产量并且增加了制作半导体晶片的费用。
发明内容
一般地说，本发明通过提供一种衬底处理(例如烘干、清洗、刻蚀、电镀等)装置而满足了这种需要，该装置能够管理晶片表面上的流体，且同时可以降低晶片污染。应该意识到，可以以多种方式实现本发明，包括工艺、装置、系统、器件或方法。下面描述本发明的多个发明实施例。
在一个实施例中，提供了一种处理衬底的装置，该装置包括第一集流管模块用于在衬底表面上产生流体弯月面。该装置还包括与第一集流管模块连接的，并且还把第一集流管模块移动至紧密接近衬底表面以产生流体弯月面的第二集流管模块。
在另一个实施例中，提供了一种使用第一集流管模块和第二集流管模块处理衬底的方法。该方法包括把第一模块放置在待处理的衬底表面上，以及把第二模块连接到第一模块。该方法还包括移动第二模块使第一模块与衬底表面紧密接近，以及用第一模块产生流体弯月面，其中由第二模块向第一模块提供流体。该方法进一步包括，把流体弯月面应用到衬底表面上以执行晶片处理操作。
在另一个实施例中，提供了一种用于处理衬底的、包括具有处理表面的第一集流管模块的装置，该处理表面具有配置成把第一流体施加到衬底表面的第一导管、把第二流体施加到衬底表面的第二导管、以及把第一流体和第二流体从衬底表面清除的第三导管，其中该施加和清除在衬底表面上产生流体弯月面。该装置还包括第二集流管模块，该模块被配置成把第一集流管模块移动到紧密接近衬底表面，并且把第一流体和第二流体施加到第一模块，并清除从第一模块施加到衬底上的第一流体和第二流体。
本发明有多个优点。最为显著的是，这里所描述的该装置与方法可高效地处理(清洗、烘干、电镀、以及涉及流体施加和/或从晶片上清除流体的优化管理的其他适当类型的晶片处理)半导体晶片，同时减少晶片表面上残留的有害流体与污染物。因此，由于高效的晶片处理，可以增加晶片处理和生产并实现更高的晶片成品率。
本发明通过使用真空流体清除并结合处理流体输入，使得可以改善晶片处理，其中可以通过利用近似弯月面集流管来施加该处理流体输入，通过一个或多个集流管部分的互换，可以以多个方式之一配置近似弯月面集流管。通过前述的力在晶片表面处的流体薄膜上产生的压力，可以实现优化的流体施加和/或晶片表面流体的清除，并且与其它处理技术相比可以大幅减少残留的污染。此外，本发明会采用向晶片表面施加异丙醇(IPA)蒸汽与处理流体，并基本上同时在晶片表面附近产生真空。应该了解到，尽管示例性实施例中使用了IPA，但可以使用任何其它适合类型的蒸汽，例如诸如氮气、任何合适的可以与水混合的醇蒸汽、有机化合物、己醇、乙二醇一乙醚、丙酮等。应该了解，任何合适的醇蒸汽可以包括任何适当类型的醇。应该了解，任何合适的醇可以是任何适合的、带有连在饱和碳原子上的羟基的碳基化学制剂。这使得可以产生并对弯月面的智能控制，同时沿处理流体界面降低流体的表面张力，并因此可以优化流体施加和/或从晶片表面清除流体而不残留污染物。可以沿晶片表面移动IPA输入产生的弯月面、处理流体以及流体输出，从而处理该晶片。
可以在一个集流管托架上使用用以产生相应的流体弯月面的一个或多个带有预期入口/出口配置的初级集流管。根据晶片操作需要，可以由晶片托架把特定的初级集流管移动到靠近待处理晶片的位置。如果要进行不同的晶片操作，晶片托架把另一个为不同晶片操作而设计的初级集流管移动到晶片处理的位置。因此，根据晶片操作需要，集流管托架把可以产生特定弯月面配置的特定初级集流管移动到晶片处理操作的位置。因此，根据集流管托架上的初级集流管类型，可以进行任何合适类型的晶片处理操作，而无须把晶片移动到分离的晶片处理腔内。例如，初级集流管被放置在待处理晶片区域上之后，可以下移二级集流管使其附着在初级集流管上。于是可以推进初级集流管使其紧密接近晶片表面。一旦初级集流管与晶片紧密接近，二级集流管可以把流体输入到初级集流管。初级集流管随后在晶片表面上产生流体弯月面以继续进行晶片处理操作。因此，可以使用不同类型的流体弯月面完成不同类型的晶片操作。该方法优点为减少传输时的晶片污染，并且通过利用弯月面处理晶片，也可以通过优化的流体施加和清除减少晶片污染。
通过下述结合以实例的方式阐明本发明原理的附图而进行的详细描述，本发明的其它方面和优点将变得明显。
通过下述结合附图进行的详细描述，将容易地了解本发明。为简化该描述，相同的参考数字表示相同的结构元件。
图1阐明了SRD烘干工艺中清洗流体在晶片上的运动。
图2阐明了根据本发明一个实施例的晶片处理系统。
图3示出了根据本发明一个实施例的、集流管托架的二级集流管结合到初级集流管的晶片处理系统。
图4阐明了根据本发明一个实施例的晶片处理系统的侧视图。
图5阐明了根据本发明一个实施例的晶片处理系统的侧视图，其中二级集流管放置在初级集流管上。
图6示出了根据本发明一个实施例的晶片处理系统，其中二级集流管与初级集流管相连接。
图7阐明了根据本发明一个实施例的晶片处理系统，其中二级集流管进一步移动初级集流管使其更加靠近晶片。
图8A描述了根据本发明一个实施例的晶片处理系统，其中二级集流管已经移动初级集流管使其紧密接近晶片。
图8B阐明了根据本发明一个实施例的晶片处理系统，其中可以处理晶片的两侧。
图9示出了根据本发明一个实施例的初级集流管与二级集流管。
图10阐明了根据本发明一个实施例的多晶片处理系统。
图11示出了根据本发明一个实施例的晶片处理系统。
图12A阐明了根据本发明一个实施例的、执行晶片处理操作的接近头(proximity head)。
图12B示出了根据本发明一个实施例的接近头一部分的俯视图。
图12C阐明了根据本发明一个实施例的接近头的入口/出口图形。
图12D阐明了根据本发明一个实施例的接近头的另一个入口/出口图形。
图12E阐明了根据本发明一个实施例的接近头的另一个入口/出口图形。
具体实施例方式
公开了一种用于处理衬底的方法和装置的发明。在下述描述中，提出了多个特定细节以提供对本发明的透彻了解。然而，本领域的技术人员将会了解到，本发明的执行可以不采用部分或所有的这些特定细节。在其它实例中，没有详细地描述众所周知的处理操作，以免不必要地使本发明变得不明确。
尽管结合多个优选实施例描述本发明，但应当理解的是，本领域的技术人员在阅读了前述说明书及研究附图之后，将会意识到本发明的各种变更、添加、变换、及其等效物。因此，本发明意图在于包括所有这些变更、添加、变换、及其等效物，并将其归入本发明真正的精神和范围内。
下述图示阐明了示例性的晶片处理系统的实施例，该系统使用初级和二级集流管，从而可以采用需要任何适当弯月面配置的、任何适当的晶片处理操作。应该了解到，该系统是示例性的，且可以采用能够移动初级和/或二级集流管使其紧密接近晶片的、任何其它适当类型的配置。在所示的实施例中，在晶片处理操作期间，初级集流管和二级集流管可以以线性的方式把流体弯月面从晶片中心部分移动到晶片的边缘。
应该了解到，可以采用其它的实施例，其中初级和二级集流管以线性的方式，把流体弯月面从晶片的一个边缘移动到晶片直径方向的另一个对立边缘，或者可以采用其他非线性的运动，例如诸如径向运动、圆周运动、螺旋运动、Z字形运动、随机运动等。在其它实施例中，可以移动晶片而集流管保持静止。在另一个实施例中，可以移动初级、二级集流管以及晶片，从而在晶片表面上产生用于晶片处理的流体弯月面的移动。该运动也可以为用户所期望的、任何适当的特定运动轮廓。此外，在一个实施例中，晶片可以旋转且接近头以线性的方式移动，这样接近头可以处理晶片的所有部分。
此外，可以使用这里描述的接近式处理系统处理任何形状和尺寸的衬底，例如诸如200mm晶片、300mm晶片、平板等。可以根据系统配置，使用该晶片处理系统处理晶片。此外，可以把这里采用的接近头配置成任何适合的方式，以进行晶片的清洗、烘干、刻蚀、或电镀。接近头可以支撑并移动(例如，移到晶片上、从晶片上移走、以及在晶片上移过)流体弯月面。
图2阐明了根据本发明一个实施例的晶片处理系统100。在一个实施例中，晶片处理系统100包括可以放置初级集流管106的集流管托架104。应该了解到，集流管托架104能够放置任何适当数量和/或类型的初级集流管106。此外，可以配置集流管托架，把任一适当的一个初级集流管放置在二级集流管102的下面(或者正在处理晶片的下侧时，把初级集流管放置在二级集流管102上)。
可以配置初级集流管106，以接收将施加到晶片108的第一流体和第二流体，并输出已经施加到晶片108的第一流体和第二流体。可以配置初级集流管106使其具有能够产生流体弯月面的入口和出口。应该了解到，可以如这里所描述的，以任何适当的方式产生流体弯月面。初级集流管106具有可以产生流体弯月面的任何适当配置，诸如这里提及的接近头配置的。也应该了解到，可以根据诸如例如刻蚀、清洗、烘干、以及电镀等的需要的晶片处理操作类型以任何适当的方式配置流体弯月面。
在一个实施例中，要处理晶片108时，集流管托架104可以在晶片108上移动初级集流管106。此外，特定的初级集流管具有特定的目的。例如，可以配置一个特定的初级集流管，使其产生清洗晶片108的弯月面，且同一个集流管托架上的另一个初级集流管可以产生烘干晶片108的弯月面。在另一个实施例中，晶片托架具有另外的初级集流管，该初级集流管配置成以例如诸如刻蚀、电镀等其它类型操作来处理晶片108。初级集流管106放置在待处理的晶片108(或晶片108的一个区域)上时，二级集流管102会向下移动并附着在初级集流管106的顶部。于是二级集流管102可以向下推动初级集流管106，使其紧密接近待处理晶片108的表面。
在一个实施例中，配置集流管托架104，通过一个初级集流管106可以挤过的开孔，以允许初级集流管106向下移动与晶片108紧密接近。应该了解到，可以以允许集流管托架104移动初级集流管106到处理晶片108的位置的、任何适当的方式配置初级集流管106与集流管托架104。在一个实施例中，可以配置集流管托架104，以在晶片108上移动初级集流管106。在另一个实施例中，可以配置集流管托架104，以在晶片108下移动初级集流管106。在另一个实施例中，在晶片108上及晶片108下都有集流管托架104，这样可以基本上同时地处理晶片108的多个表面。
在示例性的晶片处理操作中，配置集流管托架以移动初级集流管106(可能是清洗集流管)，使其靠近待清洗的晶片108的区域。随后可以把二级集流管102向下移动到初级集流管106上，并向下推动初级集流管106，使其穿过集流管托架104以紧密地接近晶片108的表面。一旦紧密地接近该表面，二级集流管102把特别用于清洗操作的第一流体和第二流体输入到初级集流管106内。然后初级集流管106把第一流体和第二流体施加到晶片108的表面，且基本上同时对晶片108表面施加真空以清除第一流体和第二流体。可以从初级集流管106把被清除的第一流体和第二流体输出到二级集流管102。二级集流管102然后可以清除掉第一流体和第二流体。按照这里所述的这种方式，在表面上产生流体弯月面以处理晶片。
一旦完成晶片处理，停止施加第一和第二流体即可消除弯月面。于是二级集流管102向上移动，初级集流管106随二级集流管102向上移动。在一个实施例中，二级集流管106随后可以脱离初级集流管106，把初级集流管106留在与晶片处理操作开始之前、初级集流管所占位置基本相同的位置上。集流管托架104随后把为烘干而设计的初级集流管106’移动到刚刚清洗的晶片108上的位置。初级集流管106’定位到晶片108上之后，二级集流管106向下移动到初级集流管106’的顶部上。于是二级集流管106可以移动初级集流管106’，使得初级集流管106’的处理表面可以移动到与晶片108的表面紧密接近。初级集流管106’移动到与晶片108紧密接近后，二级集流管102开始向初级集流管106’输出特别用于烘干的第一流体和第二流体。初级集流管106’随后把第一流体和第二流体施加到晶片108的表面，且同时向晶片108施加真空以产生这里所述的流体弯月面。
应该了解到，第一流体可以是能增强晶片108预期处理的、任何适当的流体。在示例性的烘干操作中，第一流体可以为例如去离子水(DIW)、DIW及表面活性剂等。在示例性的清洗操作中，第一流体可以为例如SC-1、SC-2、氢氧化铵(NH4OH)、四甲基氢氧化铵(TMAH)等。在示例性的刻蚀操作中，第一流体可以为例如HF、ECK专利溶液(proprietary solution)、KOH等。在示例性的电镀操作中，第一流体可以为例如硫酸铜、硫酸银、氯化金等。也应该了解到，第二流体可以是能减小第一流体的表面张力、并因此增强从晶片表面上清除流体的任何适当的流体，例如诸如IPA/N2、N2、以N2为载气的DIW与IPA的共沸混合物等。
因此，根据所使用的流体，可以进行不同类型的晶片处理操作。此外，根据初级集流管106、106’等上入口和出口的配置，可以由集流管托架104上的不同初级集流管进行不同类型的晶片操作。因此，集流管托架104包括集流管，该集流管可以操作以进行刻蚀、电镀、清洗、烘干等处理的至少一种或任意组合。于是，集流管托架104成为一站式晶片处理装置，由于减小了晶片在不同模块之间的传输，因此该装置可以促进减少污染。
图3示出了根据本发明一个实施例的、集流管托架104的二级集流管102结合到初级集流管106的晶片处理系统100。在一个实施例中，二级集流管102连接初级集流管106，使得流体输入和输出的通道互连。按照这个方式，二级集流管102可以把将要施加到晶片108的第一流体和第二流体提供给初级集流管。此外，可能有这样的通道使得从晶片表面清除的第一流体和第二流体可以从初级集流管106传输到二级集流管102。
在一个实施例中，二级集流管102可能具有用于输入和输出流体的端口。应该了解到，可以把二级集流管102中的端口和流体通道配置成任何适当的方式，使得第一流体和第二流体可以被输入到初级集流管106，且施加到晶片108的第一流体和第二流体可以从初级集流管106中清除。在一个实施例中，输入端口可以把第一流体和第二流体输入到二级集流管102。随后第一流体和第二流体流动穿过通道，在一个实施例中该通道被机器加工成二级集流管102。通过这些通道，第一流体和第二流体可以流动到二级集流管102的另一个侧面上的开孔，从而流体进入与第一流体的输入端口及第二流体的输入端口相对应的初级集流管106内的开孔。随后第一流体和第二流体传输通过初级集流管106内的流体通道，并到达分别把第一流体和第二流体施加到晶片108表面的初级集流管106处理表面上的第一流体入口和第二流体入口。
初级集流管处理表面上的出口可以清除晶片108表面及初级集流管106处理表面之间区域的第一流体和第二流体。因此，第一和第二流体可以通过初级集流管106传输到可能与二级集流管102内输入相连的输出。于是，可以通过二级集流管102内的通道把流体传输到可以清除来自二级集流管102的流体的输出。
图4阐明了根据本发明一个实施例的晶片处理系统100的侧视图。图4描述了正在处理晶片108的晶片处理系统100。二级集流管102已经向下移动到初级集流管106上，并与初级集流管106相连。二级集流管102已经推动初级集流管106，使其更加接近晶片108，因此初级集流管106可以在晶片108上产生流体弯月面。应该了解到，可以以任何方式移动晶片108和/或集流管托架104，使得初级集流管106产生的流体弯月面可以处理晶片108的预期区域。在一个实施例中，可以以例如转动方式、直线等方式移动晶片108。此外，集流管托架104可以与二级集流管102一起移动，从而在要求处理的晶片108的区域上移动弯月面。
图5阐明了根据本发明一个实施例的晶片处理系统100’的侧视图，其中二级集流管102放置在初级集流管106上。在一个实施例中，可以按运动113来移动集流管托架104，使得可以根据弯月面和/或预期的晶片处理操作，把特定的初级集流管106、106’、及106”放置到晶片108上。应该了解到，运动113本质上仅仅是示例性的，可以沿X轴、Y轴、及Z轴的任何一个方向移动集流管托架104。应该了解到，可以把晶片托架104配置成位于晶片108的下方，以处理晶片108的另一侧。在另一个实施例中，可以在晶片108上及晶片108下都有晶片托架，使得可以像结合图8B所进一步详细描述的那样基本上同时处理晶片108的两个侧面。
在一个实施例中，二级集流管102为静止的，集流管托架104在二级集流管102下移动初级集流管106。在这个实施例中，二级集流管102被配置成垂直地移动，以允许二级集流管102与初级集流管106连接，并向下推动初级集流管使其与晶片108紧密接近。在一个实施例中，集流管托架104还有开孔109，初级集流管106可以通过该开孔移动到紧密地接近晶片108。应该了解到，可以通过例如诸如电动臂等的任何适当的运动装置来移动二级集流管106。此外，可以在水平面内移动集流管托架104，从而把初级集流管106、106’、及106”移动到二级集流管102下的位置。也可以使用例如诸如机械化装置等的适当的运动装置来移动集流管托架。
在一个实施例中，可以由流体控制250实现如下控制一个或多个集流管托架104的移动、二级集流管102的移动、初级集流管106与二级集流管102之间流体输入和输出、以及使用输入200与202及输出204的流体输入及输出。流体控制250可以为任何适当的软件和/或硬件，它能够监控晶片处理，并通过使用初级集流管106、二级集流管102、及集流管托架104进行待处理晶片108所必需的适当调整和移动。可以采用输入200、202，把第一流体和第二流体输入到二级集流管102。可以采用输出204以清除来自二级集流管102的第一流体和第二流体。
图6示出了根据本发明一个实施例的晶片处理系统100’，其中二级集流管102与初级集流管106相连接。在一个实施例中，正如结合下面图9更加详细描述的，初级集流管106具有接收来自二级集流管102的流体的端口。一旦二级集流管102与初级集流管106之间建立了连接，二级集流管102可以移动初级集流管106，使其更加靠近晶片108。
图7阐明了根据本发明一个实施例的晶片处理系统100’，其中二级集流管102进一步移动初级集流管106使其更加靠近晶片108。在一个实施例中，二级集流管102已经移动初级集流管106，使其进入开孔109。应该了解到，开孔109可以为任何适当尺寸和/或形状，只要初级集流管106可以移动穿过该开孔。
图8A描述了根据本发明一个实施例的晶片处理系统100’，其中二级集流管102已经移动初级集流管106使其紧密接近晶片108。在一个实施例中，二级集流管102分别通过输入120与122，开始把第一流体和第二流体输入到初级集流管106。第一流体和第二流体随后流动到初级集流管106内；在初级集流管106内，通过处理表面106a上的第一入口把第一流体施加到晶片108，通过处理表面106a上的第二入口把第二流体施加到晶片108。通过施加真空，出口可以清除第一和第二流体。被清除的第一流体和第二流体随后流过初级集流管106，到达二级集流管102，第一和第二流体在二级集流管102处通过输出124被清除。在一个实施例中，通过输出124施加真空，以辅助通过处理表面106a上的出口来清除第一流体和第二流体。
在一个实施例中，初级集流管106被移动到一个位置，在该位置处理表面106a已经移出集流管托架104a的下表面的平面，处理表面与下表面的平面之间相距距离300。应该了解到，距离300可以为使处理表面106a与下表面104a不共面的任何适当的长度。在一个实施例中，距离300在0.1mm与10.0mm之间。在另一个实施例中，距离300位于0.5mm与2.0mm之间；在优选实施例中，距离300为约1.50mm。在一个实施例中，与下表面104a不共面的处理表面106a的位置，降低了弯月面140通过表面张力可能移动或本身附着到下表面104a的可能性。
图8B阐明了根据本发明一个实施例的晶片处理系统100”，其中可以处理晶片108的两侧。在一个实施例中，晶片处理系统100’位于晶片108上以处理晶片108的表面108a，另一个基本上与晶片处理系统100’相同(但是被颠倒)的晶片处理系统位于晶片108下以处理晶片108的侧面108b。在该实施例中，流体控制250可以控制对晶片108的侧面108a与108b的处理。
图9示出了根据本发明一个实施例的初级集流管106与二级集流管102。在一个实施例中，二级集流管102包括输出端口340、342，以及输入端口344，这些端口可以分别与初级集流管106的输入端口346、348，以及输出端口350相连接。当输出端口340、342分别与输入端口346、348相连，并且输入端口344与输出端口350相连接时，在二级集流管102把初级集流管106移动到紧密接近晶片108之后，开始流体传输。如前结合图8所述，第一流体将流过输出端口340到达输入端口346，第二流体将流过输出端口342到达输入端口348，从晶片108清除的第一流体和第二流体通过输出端口350传输到输入端口344。按照这种方式，可以把第一流体和第二流体提供到初级集流管106以产生弯月面140(如结合图8A及图8B进行的讨论)。
图10阐明了根据本发明一个实施例的多晶片处理系统600。在一个实施例中，多晶片处理系统600包括至少一个晶片盒。在一个实施例中，多晶片处理系统600包括晶片盒602、604、及606。应该了解到，多晶片处理系统可以包括诸如例如1，2，3，4，5，6，7，8等的任何适当数目的晶片盒。也应该了解到，各个晶片盒可以包括诸如例如1，2，3，4，5，6，7，8，9，10等的任何适当数目的待处理晶片。
多晶片处理系统600还包括控制610，该控制610可以为任何适当的软件和/或硬件，它能够管理特定晶片盒到晶片处理系统100的输入和输出。此外，控制610也可以管理晶片处理系统100的功能性，使得可以根据将要施加在特定晶片盒内的特定晶片上的预期晶片处理操作而采用特定的初级弯月面。因此，可以配置控制610，使得各个特定的晶片盒进行特定类型的晶片处理操作，和/或也可以配置控制610，使得无论该晶片位于哪个晶片盒内，晶片盒内的各个特定晶片进行特定类型的晶片处理操作。因此，第一盒内的第一晶片可能进行例如烘干操作，而第一盒内的第二晶片可以进行例如清洗操作。如前所述，应该了解到，无论晶片在晶片盒内的位置如何，任何适当的晶片将进行任何适当类型的晶片处理操作。
下述各图描述了带有能够产生流体弯月面的示例性接近头的示例性晶片处理系统。应该了解到，带有能够产生流体弯月面的任何适当类型的接近头/初级集流管的任何适当类型的系统均可以用作这里所描述的本发明的实施例。这里描述的初级集流管也称为接近头。也应该了解到，这里描述的初级集流管可以具有可产生流体弯月面的任何适当的入口/出口配置/图形，诸如关于下文讨论的接近头。
图11示出了根据本发明一个实施例的晶片处理系统1100。应该了解到，可以使用任何适当的支撑或移动晶片的方式，诸如例如滚轴、销钉、台板等。系统1100可包括可以支撑和旋转晶片以使得晶片表面得到处理的滚轴1102a、1102b、以及1102c。系统1100也包括接近头106a及106b，在一个实施例中，这些接近头可以分别连接到上臂1104a及下臂1104b。上臂1104a与下臂1104b可以是接近头托架装置1104的一部分，该装置允许接近头106a及106b沿晶片的半径作基本上为直线的移动。在一个实施例中，可以配置接近头托架装置1104，使其支撑晶片上的接近头106a以及晶片下的接近头106b，并保持接近头与晶片紧密接近。通过使上臂1104a与下臂1104b以垂直方式运动可以实现这一点，因此一旦接近头水平地移动到开始晶片处理的位置，接近头106a与106b可以垂直地移动到与晶片紧密接近的位置。在另一个实施例中，可以在两个接近头104a与104b之间形成流体弯月面，并将其移动到晶片的上、下表面上。可以把上臂1104a与下臂1104b配置成任何适当的方式，使得可以移动接近头106a与106b以启动这里所描述的晶片处理。也应该了解到，可以把系统1100配置成任何适当的方式，只要可以移动接近头使其与晶片紧密接近，从而产生并控制晶片表面上的弯月面。在另一个示例性实施例中，接近头106可以位于臂的第一端部，该臂的第一端部围绕臂的第二端部定义的轴旋转。因此，在该实施例中，可以在晶片表面沿弧形移动接近头。在另一个实施例中，该臂的移动方式可以是旋转移动和线性移动的组合。尽管晶片的各个侧面都有接近头106，但晶片的单个侧面可以使用单个接近头。可以在没有使用接近头106的侧面上进行诸如晶片板刷(scrub brush)的其它表面制备工艺。
在另一个实施例中，系统1100包括具有与晶片相邻的转换表面的接近头扩展坞(docking station)。在该实施例中，流体弯月面在扩展坞与晶片表面之间转换(处在受控和受管理的状态)。此外，如果晶片只有一个侧面需要处理，则可以采用带有一个接近头的一个臂。
图12A阐明了根据本发明一个实施例的、执行晶片处理操作的接近头106。在一个实施例中，移动接近头106而与晶片108的上表面108a紧密接近以进行晶片处理操作。应该了解到，根据施加到晶片108的流体的类型，接近头106在晶片表面108a上产生的流体弯月面140可以为任何适当的晶片处理操作，诸如例如清洗、漂洗、烘干、刻蚀、电镀等。应该了解到，也可以使用接近头106处理晶片108的下表面108b。在一个实施例中，旋转晶片108，以便可以移动接近头106，同时流体弯月面处理上表面108a。在另一个实施例中，晶片108保持静止，而接近头106在晶片表面上产生流体弯月面。于是接近头可以移动或扫描过晶片表面，并因此沿晶片表面移动流体弯月面。在另一个实施例中，接近头106制成足够大，使得流体弯月面包围整个晶片的表面区域。在该实施例中，通过把流体弯月面施加于晶片的表面，可以不移动接近头而处理晶片的整个表面。
在一个实施例中，接近头106包括源入口1302和1306及源出口1304。在该实施例中，可以通过源入口1302向晶片表面施加氮气中的异丙醇蒸汽IPA/N21310，通过源出口1304向晶片表面施加真空1312，以及通过源入口1306向晶片表面施加处理流体1314。
在一个实施例中，为了从晶片表面108a清除处理流体1314及IPA/N21310所施加的IPA/N21310与处理流体1314、以及施加的真空1312可以产生流体弯月面140。流体弯月面140可以是定义于接近头106与晶片表面之间的、可以以稳定和可控制的方式移过晶片表面108a的流体层。在一个实施例中，由持续的施加和清除处理流体1314来定义流体弯月面140。定义流体弯月面140的流体层可以是任何适当的形状和/或尺寸，具体取决于源入口1306、源出口1304、以及源入口1302的尺寸、数目、形状、和/或图形。
此外，可以根据预期要产生的流体弯月面的类型，使用任何适当的真空、IPA/N2、真空、及处理流体的流速。在另一个实施例中，根据接近头106与晶片表面之间的距离，当产生和采用流体弯月面106时可以省略IPA/N2。在该实施例中，接近头106可能不包括源入口1312，因此仅通过源入口1306施加处理流体1314并通过源出口1304清除处理流体1314就产生流体弯月面140。
在接近头106的其它实施例中，接近头106的处理表面(源入口和源出口所在的接近头的区域)可以具有任何适当的取决于待产生流体弯月面的配置的表面特征。在一个实施例中，接近头的处理表面相对于周围表面可以是下凹或者突起的。
图12B示出了根据本发明一个实施例的接近头106一部分的俯视图。应该了解到，结合图8B所描述的接近头106的配置本质上是示例性的。因此，只要可以把处理流体施加到晶片表面并从晶片表面清除，从而在晶片表面产生稳定的流体弯月面，就可以采用其它的接近头配置来产生流体弯月面。此外，如前所述，当接近头106被配置成不使用N2/IPA产生流体弯月面时，接近头106的其它实施例无需具有源入口1316。
在一个实施例的俯视图中，由左到右依次为一组源入口1302、一组源出口1304、一组源入口1306、一组源出口1304、以及一组源入口1302。因此，当N2/IPA和处理化学制剂输入到接近头106与晶片108之间的区域时，真空清除N2/IPA和处理化学制剂，同时清除可能残留在晶片108上的任何流体薄膜和/或污染物。这里所描述的源入口1302、源入口1306、以及源出口1304可以是任何适当的几何类型，诸如例如圆形开孔、三角形开孔、方形开孔等。在一个实施例中，源入口1302和1306与源出口1304为圆形开孔。应该了解到，接近头106可以为取决于预期要产生的流体弯月面106的尺寸与形状的、任何适当的尺寸、形状、和/或配置。在一个实施例中，接近头的可延伸距离小于晶片的半径。在另一个实施例中，接近头的可延伸距离大于晶片的半径。在另一个实施例中，接近头的可延伸距离大于晶片的直径。因此，流体弯月面的尺寸可以是取决于任一给定时刻待处理晶片表面区域所需尺寸的任何适当尺寸。此外，应该了解到，接近头106可以放置在取决于晶片处理操作的任何适当方向上，诸如例如水平方向、垂直方向、或者介于水平和垂直之间的任何其它适当的方向。接近头106也可被包括在可以进行一个或多个类型晶片处理操作的晶片处理系统内。
图12C阐明了根据本发明一个实施例的接近头106的入口/出口图形。在本实施例中，接近头106包括源入口1302与1306以及源出口1304。在一个实施例中，源出口1304可以围绕源入口106，源入口1302可以围绕源出口1304。
图12D阐明了根据本发明一个实施例的接近头106的另一个入口/出口图形。在本实施例中，接近头106包括源入口1302与1306以及源出口1304。在一个实施例中，源出口1304可以围绕源入口1306，源入口1302可以至少部分地围绕源出口1304。
图12E阐明了根据本发明一个实施例的接近头106的另一个入口/出口图形。在本实施例中，接近头106包括源入口1302与1306以及源出口1304。在一个实施例中，源出口1304可以围绕源入口1306。在一个实施例中，接近头106不包括源入口1302，这是因为在一个实施例中，接近头106不使用IPA/N2就可以产生流体弯月面。应该了解到，上述的入口/出口图形本质上是示例性的，只要能产生稳定和可控制的流体弯月面，就可以采用任何适当类型的入口/出口图形。
尽管已经结合多个优选实施例描述了本发明，但将会了解到，本领域技术人员阅读了前述说明书及研究附图之后，将会意识到本发明的各种变更、添加、置换、及其等效物。因此，本发明意图在于包括所有这些变更、添加、置换、及其等效物，并将其归入本发明的真正精神和范围内。
权利要求
1.一种用于处理衬底的装置，包括配置成在衬底表面产生流体弯月面的第一集流管模块；以及配置成与第一集流管模块相连接、并把第一集流管模块移动到接近衬底表面以产生流体弯月面的第二集流管模块。
2.权利要求1所述的用于处理衬底的装置，还包括配置成把第一集流管模块移动到待处理衬底区域的集流管托架。
3.权利要求1所述的用于处理衬底的装置，其中，该连接被配置成向第一集流管模块提供流体并清除来自第一集流管模块的流体。
4.权利要求3所述的用于处理衬底的装置，其中，第二集流管模块被配置成向第一集流管模块提供第一流体和第二流体并清除来自第一集流管模块的第一和第二流体。
5.权利要求4所述的用于处理衬底的装置，其中，第一集流管模块被配置成把第一流体和第二流体施加到衬底表面上并清除来自衬底表面的第一流体和第二流体。
6.权利要求1所述的用于处理衬底的装置，其中，第二集流管模块被配置成垂直地移动以连接第一集流管模块。
7.权利要求1所述的用于处理衬底的装置，其中，流体弯月面进行电镀、刻蚀、烘干、及清洗操作中的其中之一。
8.权利要求2所述的用于处理衬底的装置，其中，第一集流管模块的处理表面放置在集流管托架下表面的平面之外。
9.权利要求8所述的用于处理衬底的装置，其中，第一集流管模块的处理表面包括把第一流体施加到衬底表面的第一导管、把第二流体施加到衬底表面的第二导管、以及把第一流体和第二流体从衬底表面清除的第三导管。
10.一种衬底处理方法，包括把第一集流管模块放置在待处理衬底的衬底表面上；把第二集流管模块连接到第一集流管模块；移动第二集流管模块，使得第一集流管模块靠近衬底表面；使得第一集流管模块产生流体弯月面，由第二集流管模块向第一集流管模块提供流体；以及把流体弯月面施加到衬底表面以执行晶片处理操作。
11.权利要求10所述的衬底处理方法，其中，第一集流管模块包括配置成产生流体弯月面的多个导管。
12.权利要求10所述的衬底处理方法，其中，放置第一集流管模块包括把带有第一集流管模块的集流管托架移动到一个位置，使得第二集流管模块可以连接第一模块。
13.权利要求10所述的衬底处理方法，其中，把第二集流管模块连接到第一集流管模块包括把第一集流管模块的端口连接到第二集流管模块的端口，以促进第一集流管模块与第二集流管模块之间的流体传输。
14.权利要求10所述的衬底处理方法，其中，移动第二集流管模块使第一集流管模块靠近衬底表面包括，垂直地移动第二集流管模块到第一集流管模块上面。
15.权利要求10所述的衬底处理方法，其中，产生流体弯月面包括把第一流体和第二流体从第二集流管传输到第一集流管，并由第一集流管向第二集流管清除已经被施加到衬底的第一流体和第二流体。
16.权利要求10所述的衬底处理方法，其中，晶片处理操作为电镀、刻蚀、清洗、与烘干操作中的其中之一。
17.一种用于处理衬底的装置，包括第一集流管模块，其处理表面具有被配置成把第一流体施加到衬底表面的第一导管、把第二流体施加到衬底表面的第二导管、以及把第一流体和第二流体从衬底表面清除的第三导管，流体的施加和清除在衬底表面上产生流体弯月面；以及第二集流管模块，被配置成移动第一集流管模块使其靠近衬底表面，把第一流体和第二流体输送到第一集流管模块，并从第一集流管模块清除已经施加到衬底的第一流体和第二流体。
18.权利要求17所述的用于处理衬底的装置，其中，第二集流管具有用于把第一流体和第二流体输送到第一集流管的端口，第二集流管至少具有一个用于清除从第一集流管已经施加到衬底的第一流体和第二流体的端口。
19.权利要求17所述的用于处理衬底的装置，其中，第一集流管具有用于接收来自第二集流管的第一流体和第二流体的端口，第一集流管具有至少一个用于把已经施加到衬底的第一流体和第二流体输送到第二集流管的端口。
20.权利要求17所述的用于处理衬底的装置，其中，第一流体为刻蚀流体、清洗流体、烘干流体、电镀流体中的一种，第二流体配置成减小第一流体的表面张力。
全文摘要
提供了一种用于处理衬底的装置，该装置包括在衬底表面上产生流体弯月面的第一集流管模块。该装置还包括第二集流管模块以与第一集流管模块连接，并把第一集流管模块移动到与衬底表面紧密接近以产生流体弯月面。
文档编号H01L21/02GK1684231SQ20051006262
公开日2005年10月19日 申请日期2005年4月1日 优先权日2004年4月1日
发明者C·沃兹, M·G·R·史密斯, J·帕克斯, J·P·加西亚, J·M·德拉里奥斯 申请人:兰姆研究有限公司