CN100446173C - 用于晶片处理的处理室及其相关方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种晶片处理室，其用以使处理室内流体以及流体压力可以可变的方式来控制。该处理室采用了可移动平扳，其构造成可控制该处理室中内部体积中的流体以及流体压力。并且，该可移动平板也可用来将该处理室中的内部体积与该处理室中的外部体积分离。除此之外，本发明还提供了用于该处理室中的晶片固定装置。该晶片固定装置利用介于晶片上表面及下表面之间的压力差，来将该晶片拉向与该晶片下表面相接触的晶片支撑结构，其中该晶片被固定且保持在不动状态下。本发明还提供了高压处理室结构。

Description

用于晶片处理的处理室及其相关方法

发明背景

1.发明领域

本发明大致涉及半导体晶片处理。

2.相关技术的介绍

在制造半导体设备时，半导体晶片(“晶片”或“基板”)的表面必须经过清洗程序，以去除化学污染及微粒污染。若未去除污染，则该半导体装置上的晶片便会运作不良或变成次品。微粒污染通常由具有可附着于晶片表面的亲和性的明确材料的微小粒子所构成。微粒污染的例子包括有机及无机残留物如硅尘、二氧化硅、研磨液残留物、聚合物残留物、金属薄片，大气灰尘，塑料粒子以及硅酸盐粒子等等。

晶片的清洗程序通常是利用在该晶片表面上施加流体来进行。在一些情形下，该流体施加在密封处理室中的晶片上。将流体施加至晶片的方法又影响到该晶片清洗程序的有效性。例如，在该晶片表面的特定流体模式可提供有利的清洗结果。除此之外，在该晶片表面施加特定的流体压力也可提供有利的清洗结果。通常，不同的晶片清洗处理室必须具有在晶片表面上施加不同的流体流模式以及流体压力。这种使不同晶片清洗处理室满足各种晶片清洗过程要求的需求会对整体晶片处理程序的成本及安装带来问题。此外，需要使用高流体压力的晶片清洗过程通常需要使用大型晶片清洗处理室以承受高压。较大的晶片清洗处理室相应地增加了晶片处理的整体成本。

有鉴于上述情形，具有可控制各种流体压力及流体流模式以满足不同晶片清洗过程需求的晶片清洗处理室确实有其需要。该晶片清洗处理室也应能够适用于各种尺寸的晶片。并且，该晶片清洗处理室应结合在整体尺寸最小时容纳最大压力的能力。

该处理室设计的重要方面为晶片在该处理室中被支撑或固定的方法。该晶片应在该处理室中被牢固地固定，以防止该晶片上升或移动。若上升或移动时，该晶片便暴露在高度的受损风险中。并且，晶片的上升将导致该晶片的背面更加暴露在处理室内的清洗液及其副产品中。该晶片的背面暴露在清洁液及其副产品中会导致污染的增加，并且清洁的困难度也随之增加。因此，在过程中将处理室内的晶片牢固地固定是非常重要的。

一种在处理室中将晶片固定住的常规选择包括，通过与该晶片上表面相接触而固定该晶片。使用夹具与该晶片上表面接触有可能对夹具-晶片界面造成损害。在处理室中将晶片固定位的另一种常规选择包括使用静电夹头将该晶片下推在支撑件上。使用静电夹头会增加处理室设计的复杂性。举例来说，若该处理室的设计具有压力边界，则与该静电夹头相关的设备(例如电源)也必须兼容，以维护该压力边界的整体性。将晶片固定在处理室中的常规选择对于晶片损害以及安装之复杂性，特别是当该处理室包括压力边界时均会产生问题。为了确保该晶片的完整性以及简化处理室的设计，最好不使用夹具与该晶片上表面接触，也不使用静电夹头，将该晶片固定在处理室内。

鉴于上述说明，在晶片处理时，需要一种可有效地将晶片固定在处理室内的晶片固定装置。该晶片固定装置应可在不接触到该晶片上表面的情况下使用，并且增加处理室设计复杂性的程度最小。

晶片处理经常需要在高压状态下执行。继续上述晶片清洗过程的例子，有些晶片清洗过程包括将该晶片表面暴露在超临界流体中。在这种过程中，晶片处理体积内应提供高压，以保持该超临界流体的超临界状态。因此，晶片处理模块(也就是处理室)必须可以保持晶片处理程序所需的高压。

鉴于上述说明，需要一种能够安全地与较低压晶片传送模块形成接口的高压晶片处理模块。该高压晶片处理模块应可适于高压晶片处理，例如超临界流体清洗。

发明内容

本发明的一个实施例公开了一种晶片清洗处理室。该晶片清洗处理室包括具有多个支撑表面的下支撑件。该下支撑件包括存在多个支撑表面之间的第一体积。该晶片清洗处理室还包括支撑在该下支撑件的多个支撑表面上的平板。该平板覆盖在下支撑件的第一体积上。该平板也具有多个晶片支撑表面以便容纳并支撑晶片。第二体积存在于该平板的多个晶片支撑表面之间。除此之外，入口及出口位于该平板的周边以引入流体。该入口及出口位于容纳该晶片处的外侧。该晶片清洗处理室还包括覆盖在该平板上的上支撑件。该上支撑件与该下支撑件在该平板周边的外侧相接。位于该上支撑件内的第三体积覆盖在由该平板支撑的晶片上方。第三体积可容纳流体。流体流可通过平板的入口及出口而以规定的形式而引入。流体则可通过第一体积及第二体积有限度地流体相通。

在另一实施例中公开了一种晶片处理装置。该晶片处理装置包括具有上部及下部的处理室。支撑结构是分布于该处理室下部内的第一体积中。并且，附加的支撑结构分布于该处理室上部的第二体积中。晶片处理装置还包括配置于该处理室下部支撑结构上的下位板。当放置在支撑结构上时，下位板便压在该处理室下部内的第一体积上。下位板包括多个分布在该下位板内第三体积中的多个晶片支撑结构。该多个晶片支撑结构可支撑晶片。当晶片放置在该晶片支撑结构上时，晶片便覆盖在下位板内的第三体积上。晶片处理装置还包括连接在处理室上部支撑结构的上位板。当上位板连接至支撑结构时，上位板便位于该处理室上部内的第二体积下方。上位板用作在上位板与晶片之间的第四体积的上边界，并且被下位板支撑住。第四体积可容纳流体。并且，第四体积可与第一、第二及第三体积有限度地流体相通。

另一实施例中公开了一种制造晶片处理室的方法。该方法包括形成下部支撑板，其支撑表面分布于下部支撑板内的第一体积内。第一体积具有第一流体入口及第一流体出口。该方法还包括形成晶片支撑板，其具有分布于晶片支撑板内的第二体积内的晶片支撑表面。该晶片支撑表面可容纳晶片。一旦晶片被容纳，则该晶片便形成晶片支撑板内部第二体积的上边界。第二体积具有第二流体入口及第二流体出口。并且，该流体入口及流体出口位于晶片支撑板的周边，且位于容纳晶片位置的外侧。该方法还包括将晶片支撑板固定于下部支撑板。一旦固定之后，晶片支撑板便由分布于下支撑板第一体积内的支撑表面所支撑。并且，该晶片支撑板也用作形成下支撑板内的第一体积的上边界。该方法接着形成上支撑板，其包括压在晶片支撑板的晶片支撑表面上所容纳的晶片上方的第三体积。该方法还包括将上支撑板固定在下支撑板上，以便形成于上支撑板内的第三体积。第三体积与外部环境的隔离可通过在上支撑板及下支撑板间放置密封件来实现。

在另一实施例中公开了一种执行晶片清洗过程的方法。该方法包括提供可在其中执行晶片清洗过程的处理室。该处理室还包括覆盖在待清洁晶片上方的第一体积。处理室还包括用以支撑晶片的平板。第二体积位于晶片正下方的平板内。在该处理室中，支撑结构用来支撑该平板。支撑结构包括在该平板正下方的第三体积。该方法还包括施压于第一体积上，以使其具有比第二体积更高的压力。该方法还包括施压于第二体积上，以使其具有比第三体积更高的压力。对第三体积施压，以使其压力介于第二体积和处理室外部环境压力之间。另外，在该方法中，流体被提供至待清洗晶片上方的第一体积。流体被调配以用于进行晶片清洗过程。

在另一实施例中公开了一种晶片固定装置。该晶片固定装置包括具有多个晶片支撑表面的晶片支撑结构。下部体积形成于多个晶片支撑表面之间的晶片支撑结构内。该下部体积在多个晶片支撑表面上的晶片下方。该晶片固定装置还包括上部体积，其形成于放置于多个晶片支撑表面上方的晶片之上。抽空源用来降低该下部体积的压力。下部体积的降压会导致上部体积的压力高于下部体积。下部体积的较低压力则可使晶片保持在多个晶片支撑表面上方。

在另一实施例中公开了一种晶片处理室。该晶片处理室包括下平板，其构造成可以容纳晶片。该下平板具有多个散布在晶片下方体积内的晶片支撑结构。晶片处理室还包括位于下平板上方的上平板。上平板具有上方体积，其位于由将由下平板的晶片的上方。还包括用于提供流体至上方体积的入口。由该入口补充的流体可对上方体积进行施压。并且，流体也可以通过在下平板和由下平板容纳的晶片之间流动而进入下方体积。晶片处理室还包括用于控制下方体积内压力的出口。该出口可经控制而用来使下方体积内的压力低于上方体积内的压力。下方体积的较低压力可迫使晶片面向下平板。

在另一实施例中公开了一种使用压力控制来固定晶片的方法。在该方法中，晶片放置在晶片支撑件上。该方法还包括降低晶片下方的压力至低于晶片上方的压力。晶片下方的压力降低用于固定晶片以使其面向晶片支撑件。

在另一实施例中公开了晶片处理室。该晶片处理室包括上段，使其固定为不可动状态。该上段包括容纳晶片的通道以及底部开口。并且在该晶片处理室中，具有可以穿过上段的底部开口而移动的下段。相同地，该下段也连接至移动机构。晶片处理室还包括第一密封件及第二密封件。第一密封件是位于下段与上段的底部开口内的上段之间。第二密封件则位于下段的上表面上。第二密封件是通过同时与上段及下段相接而使用。当同时与上段及下段相接时，第二密封件则围在晶片处理体积的周边。

在另一实施例中公开了晶片处理室的另一个版本。该晶片处理室包括下段，使其固定为不可移动的状态。下段包括容纳晶片的通道以及上方的开口。另外在晶片处理室中还提供了上段，其可以经由下段的上方开口来运动。类似地，上段也连接至移动机构。晶片处理室还包括第一密封件及第二密封件。第一密封件位于上段与下段上方开口内的下段之间。第二密封件则是通过同时与上段及下段相接而使用。当同时与上段及下段相接时，第二密封件则封闭了晶片处理体积的周边。

在另一实施例中公开了一种制造晶片处理室的方法。该方法包括提供处理室上段以及处理室下段。处理室上段与处理室下段可相互间移动。该方法还包括在处理室上段与处理室下段之间提供第一密封件。第一密封件是用来将处理室的外部体积与外部环境隔离。除此之外，该方法也在该处理室上段及处理室下段之间提供第二密封件。第二密封件用来封闭住晶片处理室体积的周边。并且第二密封件用来将该晶片处理体积与处理室外部体积隔离开。第二密封件是通过同时与处理室上段及处理室下段相接而使用。本发明的其他方面及优点将在参照下面的描述以及附图示意说明之后更加清楚。

附图简介

在参照下列描述及相关附图之后，可更容易了解本发明及其优点。

图1是垂直剖面图，显示了根据本发明一个实施例的晶片处理室(处理室)；

图2是局部放大图，显示了根据本发明一个实施例中如图1所示的处理室中央部分；

图3是顶视图，显示了根据本发明一个实施例的用以提供越过晶片的线性流体流的下平板；

图4是顶视图，显示了根据本发明一个实施例的用以提供越过晶片的圆锥状流体流的下平板；

图5是顶视图，显示了根据本发明一个实施例的用以提供越过晶片的螺旋状流体流的下平板；

图6是垂直剖面图，显示了根据本发明一个实施例的包括上平板的处理室；

图7是局部放大图，显示了根据本发明一个实施例的如图6所示的处理室中央部分；

图8A是示意图，显示了根据本发明一个实施例的用以提供中央流体供给器以及周边流体排出器的上平板；

图8B是示意图，显示了根据本发明一个实施例的流体通道在上平板内的使用；

图9是示意图，显示了根据本发明一个实施例的用以提供用边流体供给器及中央流体排出器的上平板；

图10是示意图，显示了根据本发明一个实施例的横跨上平板入口/出口的示范分布；

图11是流程图，显示了根据本发明一个实施例的制造晶片处理室的方法；

图12显示流程图，显示了根据本发明一个实施例的执行晶片清洗过程的方法；

图13是示意图，显示了通用的材料相图；

图14是剖面图，显示了根据本发明一个实施例的晶片处理室；

图15是局部放大图，显示了根据本发明一个实施例的在上平板及下平板之间的界面；

图16是平面示意图，显示了根据本发明一个实施例的下支撑板；

图17是平面示意图，显示了根据本发明一个实施例的下平板；

图18是平面示意图，显示了根据本发明一个实施例的上平板；

图19是示意图，显示了根据本发明一个实施例的，与晶片固定装置相连的流体流系统；

图20是流程图，显示了根据本发明一个实施例的，同时在晶片的上、下方使用主动且独立的控制来固定晶片的方法；

图21是流程图，显示了根据本发明一个实施例的，使用在晶片上方主动施压控制而在晶片下方泄压的方式来固定晶片的方法；

图22是示意图，显示了根据本发明一个实施例中的处于开启状态的晶片处理室；

图23是示意图，显示了根据本发明一个实施例的处于关闭状态的处理室；

图24是示意图，显示了根据本发明一个实施例的处于开启状态的晶片处理室；

图25是示意图，显示了根据本发明一个实施例的处于关闭状态的处理室；

图26是流程图，显示了根据本发明一个实施例的制造晶片处理室的方法。

详细描述

根据本发明的实施例，提供了处理室，使该处理室内的流体流量和流体压力以可变动的方式来控制。尤其是在本实施例中，处理室使用可移动的平板来控制位于处理室中内部体积的流体流量及其流体压力。并且，该可移动平板可用来隔离处理室中内部体积和处理室的外部体积。依此方式，可移动平板可用来在处理室的内部体积与外部体积之间形成压力差。处理室中外部体积的较低压力仅需较低的外处理室强度来承受其较低压力。而较低的外处理室强度需求则可转化为处理室尺寸的整体减小。

本发明的另一实施例提供在晶片处理时可将晶片固定在处理室内的晶片固定装置。具体来说，晶片固定装置用于在晶片的上表面及下表面之间产生压力差。此压力差用来将晶片拉向与该晶片下表面相接的晶片支撑结构，从而固定该晶片并且保持不动的状态。晶片固定装置还包括控制晶片上、下表面之间的压力的选择。其中一个选择是关于主动且独立地操控晶片上方以及下方的压力。另一个选择则关于主动控制晶片上方的压力而在晶片下方泄压，其中泄压可以被主动或被动控制。晶片固定装置是在增加最小处理室设计复杂难度的前提下不需与晶片上表面接触即可安装。

在另一个实施例中，提供了用以执行高压晶片处理的晶片处理室。更具体地说，高压晶片处理室构成包括晶片处理体积以及外部处理室体积。晶片处理体积配置成用来包含高压。外部处理室体积配置成用作晶片处理体积高压与晶片处理室外部环境低压之间的缓冲区。因此，外部处理室体积便可控制晶片处理体积较高压力以及外部环境较低压力之间的压力差。依此方式，含有高压晶片处理体积的晶片处理室可与在大气压力或低于大气压力的条件下工作的常规晶片传送模块相接。

在下面的描述中，许多特定的细节均已提出，以便全面地理解本发明。然而对本领域的技术人员而言，在缺少某些或全部特定的细节的情形下，仍可以实施本发明。在其他情况下，不再详细描述众所周知的工艺操作，以避免引起本发明不必要的不清楚。

各种不同结构的处理室

图1为垂直横剖面图，显示了根据本发明的实施例中的晶片处理室(处理室)1001。在一个实施例中，处理室1001用作晶片清洗处理室。处理室1001包括具有多个支撑表面1021的下支撑板1011。支撑表面1021分布于形成在下支撑板1011上部内的中间体积1131中。支撑表面1021能够以相当均匀的方式在各个不连续的点处支撑下平板1091。支撑表面1021的数量及位置取决于下平板1091两侧之间的压力差。当放置在支撑表面1021之上时，下平板1091即可用作中间体积1131的上边界。

下平板1091可被多个螺栓1111固定在下支撑板1011上。下平板1091包括多个晶片支撑表面1101，其分布是用以对将放置于处理室1001中的晶片1171提供相当均匀的支撑。下平板1091的尺寸可使处理室1001处理各种不同尺寸的晶片(例如直径200毫米、300毫米等等)。晶片支撑表面1101被分开以形成下部体积1151。下部体积1151则位于将放置在下平板1091上的晶片1171的下方。因此，针对晶片1171而言，下部体积1151也被称为下方体积1151。

处理室1001还包括上支撑板1031，其与下支撑板1011的上段相接。上支撑板1031包括晶片处理体积1191。当上支撑板1031与下支撑板1011相接时，晶片处理体积1191被配置在晶片1171之上。此时，晶片1171的上表面便暴露在晶片处理体积1191中。因此，对于晶片1171而言，晶片处理体积1191也称为上方体积1191。

密封件1071被放置在支撑板1031与下支撑板1011之间，且位于上支撑板1031与下支撑板1011相接处的周边。密封件1071经过晶片处理体积1191的周边，并用来使晶片处理体积1191与其外部环境隔离。为了用上密封件1071，上支撑板1031及下支撑板1011被设在密封件1071周边外侧的多个螺栓1051强制性连接在一起。一些晶片处理必须在极高压下进行。因此，上支撑板1031、下支撑板1011以及螺栓1051均提供足够的强度，以承受晶片处理体积1191中可能存在的压力。

此外，一些晶片处理必须在特定的温度下进行。因此，为了控制晶片处理体积1191内的温度，可在上支撑板1031以及下支撑板1011内放置热控制装置。在一个实施例中，热控制装置可以包括热交换器流体通道。在另一个实施例中，热控制装置可以包括电子加热元件。在上述任一实施例中，通过上支撑板1031、下支撑板1011以及下平板1091的热传导来提供了一种传输机制，以用来将热控制装置上的热量传递至晶片处理体积1191上。

图2显示局部放大图，显示了根据本发明实施例中如图1所示的处理室1001的中心部分。该局部放大图显示了半个处理室1001的垂直剖面图，包括上支撑板1031、晶片处理体积1191、晶片1171、下部体积1151、下平板1091、中间体积1131以及下支撑板1011。

如图1所示的下平板1091通过提供晶片支撑表面1101来支撑晶片1171，并使其在晶片处理中得以固定。每一个晶片支撑表面均为不连续支撑结构的一部分。相对于晶片支撑表面1101的不连续支撑结构均已相当均匀的方式分布于下部体积1151中。因此，下部体积1151在对应晶片支撑表面1101的不连续支撑结构和晶片1171的下方之间。入口2071用以引入流体至下部体积1151中。在其他实施例中，入口2071以及出口2051位于下平板1091内的不同位置。下平板1091内也提供了多个入口/出口2091，以从晶片处理体积1191引入并排出流体。

如在图1所讨论的，下支撑板1011通过提供晶片支撑表面1021来支撑下平板1091，并使其在晶片处理中得以固定。支撑表面1021的每一个均为不连续支撑结构中的一部分。对应于支撑表面1021的不连续支撑结构以相当均匀的方式分布在整个中间体积1131内。因此，中间体积1131在对应于支撑表面1021的不连续支撑结构之间以及下平板1091的下方。入口2011用于引入流体至中间体积1131。出口2031用于将流体从中间体积1131排出。在其他实施例中，入口2011及出口2031可位于下支撑板1011内的不同位置。

当上支撑板1031与下支撑板1011连接在一起时，在上支撑板1031内和晶片1171上形成了晶片处理体积1191。由于晶片1171在晶片处理时并未完全密封在下平板1091上，因此晶片处理体积1191得以通过晶片1171周边的有限流体流通通道2111与下部体积1151形成流体流通。有限流体流通通道2111主要处于晶片1171以和下平板1091周边晶片支撑表面1101之间。

在操作时，晶片处理体积1191内的压力将保持在比下部体积1151的压力更高的程度，因此在整个晶片1171上从上至下产生了压力差。该压力差用足以将晶片1171拉向下平板1091而将其固定在晶片支撑表面1101上。由于晶片处理体积1191内的压力高于下方体积1151的压力，有些流体将从晶片处理体积1191通过有限流体流通通道2111而流到下部体积1151中。在必要时，出2051可用来排出来自下部体积1151的流体。

晶片处理体积1191、下部体积1151以及晶片支撑表面1101的尺寸可随着将要执行的晶片处理的要求(例如压力、流体流量、流体成分等等)而改变。在一个实施例中，上支撑板1031以及晶片1171上表面之间的分开距离D1大约是0.04英寸。这里所谓的“大约”表示在所指值的±10％的范围之内。然而，在其他实施例中，D1可以是各种不同的值。在一个实施例中，晶片1171和下平板1091之间的下部体积1151深度D2可介于0.005英寸到0.04英寸之间的范围内。而在一个特定实施例中，深度D2则大约为0.02英寸。在一个实施例中，晶片1171和周边支撑表面1101之间的重叠距离D3可介于约0.1英寸到0.5英寸之间的范围内。在一个特定的实施例中，该重叠距离D3为大约0.25英寸。在通过有限流体流通通道2111建立晶片处理体积1191和下方体积1151之间压降时，重叠距离D3是主要因素。在一个实施例中，晶片定位公差D4(也就是说，在下平板1091内晶片1171边沿与晶片袖珍视野计之间的标称距离)可介于大约0.025英寸至大约0.1英寸的范围内。晶片定位公差D4可通过机器操作装置的精密度来确定。

晶片支撑表面1101设计成与将通过晶片1171而施加的压力差相称的晶片1171以一定接触百分比形成接触。较高压力差需要较高的晶片1171与晶片支撑表面1101以接触百分比形成接触。在一个实施例中，晶片支撑表面1101可与大约5％至80％范围内的晶片1171表面相接触。在另一个实施例中，晶片支撑表面1101可与大约15％至25％范围内的晶片1171表面相接触。在又一个实施例中，晶片支撑表面1101可与大约20％范围的晶片1171表面相接触。随着压力差的范围为大约1atm至大约1.5atm，晶片支撑表面1101可与最高至大约10％范围的晶片1171表面相接触。而当压力差的范围为大约3atm至大约4atm时，晶片支撑表面1101则可与大约50％至70％范围的晶片1171表面相接触。

最好使晶片1171与晶片支撑表面1101接触的百分比最小(也就是晶片背面接触区域)。然而，使晶片背面接触区域最小应以向晶片处理体积1191和下部体积1151之间的特定压力差提供足够支持为原则。使晶片背面接触区域最小是为了降低晶片1171被污染的可能性。并且，使晶片背面接触区域最小也可降低尘粒卡在晶片1171与晶片支撑表面1101之间的可能性，这可能会造成无法固定晶片1171的后果。

晶片处理体积1191、下部体积1151以及中间体积1131中每一个的压力均可通过控制流体从每个体积的引入和排出而独立控制。下平板1091可使晶片处理体积1191的压力根据中间体积1131的压力而相对调整。依此方法，下平板1091使高压被约束在晶片处理体积1191内。在另一个选择实施例中，中间体积1131可被施加过压，从而使流体从中间体积1131引入晶片处理体积1191中。然而，下平板1091两侧之间的压力差决定了下平板1091所需的厚度。而与特定实施例无关。遍布于下平板1091上的较大压力差则需要使下平板1091具有较大的厚度。为了使该下平板1091比较薄，晶片处理体积1191和中间体积1131之间压力差将会较低。

为了减小外部处理室1001材料体积以及处理室1001整体尺寸，需要先使下平板1091的厚度最小。然而，在决定所使用下平板1091的厚度以及可用的最小中间体积1131的压力之间存在平衡。虽然较薄的下平板1091厚度可以减小处理室1001的整体尺寸，但较低的中间体积1311压力通过降低中间体积1311和外部环境之间的压力差而允许使用较薄的下支撑板1011。

随着晶片处理体积1191至中间体积1131至外部环境的压力差的有效调整，处理室1001的尺寸可以被优化。因此，多个处理室内部体积的使用可使得处理室1001的设计更为简洁。并且晶片处理室体积1191尺寸的最小化可同时使处理室尺寸以及晶片处理周期时间降低。较小晶片处理体积1191需要较少的材料来约束晶片处理体积1191内的压力。进一步说，较小的晶片处理体积1191需要较少的时间将晶片处理体积1191中的高压降低至可安全传送晶片1171的压力，从而降低了该晶片处理周期间隔。

如前所述，下平板1091包括多个入口/出口2091，以便从晶片处理体积1191引入和排出流体。入口/出口2091位于下平板1091周边附近且在容纳该晶片1171处的外部。入口/出口2091可以设计成通过晶片处理体积1191而在晶片1171的上表面控制流体流量。不同的流体流形式及压力可能适用于不同的晶片处理应用。位于下平板1091入口/出口2091被设计成使在晶片处理体积1191中提供多种流体流形式。随后，多种下平板1091可以被设计和制造用来提供对流体流形式的选择，因此可针对特定晶片处理来选择出适当的流体流形式。由于下平板1091是可更换的，因此，也可以在除下平板1091之外而不需改变处理室1001其他方面的情况下，来改变通过晶片处理体积1191的流体流的形式。

图3为示意性顶视图，显示了根据本发明的一个实施例，用以提供流过晶片1171的线性流体流的下平板1091。该下平板1091设计有多个入口209B1，它们以相当均匀的方式分布在下平板1091周边180度的区间内。下平板1091进一步设计有多个出口209A1，它们以相当均匀的方式分布在与包含多个入口209B1的180度区间相对的下平板1091周边的180度区间内。流体是通过多个入口209B1而引入晶片处理体积1191中。流体是通过多个出口209A1从晶片处理体积1191中排出。多个入口209B1及多个出口209A1的配置可以使流体沿箭头3011所指定的方向在晶片1171上表面以线性形式流动。

图4为示意性顶视图，显示了根据本发明的一个实施例，用以提供流过晶片1171的圆锥状流体流的下平板1091。该下平板1091设计有多个入口209B1，以相当均匀的方式分布在下平板1091周边对角小于180度的区间内。下平板1091进一步设计有多个出口209A1，以相当均匀的方式沿着比多个入口209B1对角更小的下平板1091周边的区间内分布。多个出口209A1的位置在多个入口209B 1的对面。流体通过多个入口209B1而被引入晶片处理体积1191中。而流体是通过多个出209A1而将流体从该晶片处理体积1191排出。多个入口209B1及多个出口209A1的设置可以使流体沿箭头4011指定的方向在晶片1171的上表面以圆锥形式流动。圆锥形式可以被优化，以使流体流在该晶片1171上表面保持固定的加速度。

图5为顶视图，显示了根据本发明的一个实施例中，用以提供流过晶片1171的螺旋状流体流的该下平板1091。该下平板1091设计有多个入口209B1，以相当均匀的方式沿着下平板1091周边分布。流体是通过多个入口209B1而引入晶片处理体积1191中。多个入口209B1设计成相对晶片1171而引导流体沿切向流动。多个入口209B1的结构可以使流体沿箭头5011指定的方向在该晶片1171上表面以螺旋形式流动。在一个实施例中，流体通过位于上支撑板1031的一个或多个出口从晶片处理体积1191中排出。

图6为垂直横剖面图，显示了根据本发明的一个实施例的结合有上平板6011的处理室1001。处理室1001包括在图1描述过的下平板1091、下支撑板1011、螺栓1111、螺栓1051以及密封件1071等。然而，图6所示的处理室1001实施例结合有不同的上支撑板103A1。

上支撑板103A1设计成与下支撑板1011的上段接合。上支撑板103A1包括多个支撑表面6021。支撑表面6021分布于定义在上支撑板103A1下部内的中间体积6051中。支撑表面6021能够在分散的位置以相当均匀的方式支撑上平板6011。支撑表面6021的数量及位置取决于上平板6011两面之间的压力差。上平板6011可以被多个螺栓6031固定在上支撑板103A1上。当固定在上支撑板103A1时，上平板6011则作为中间体积6051的下边界。

上支撑板103A1还包括晶片处理体积1191。当上支撑板103A1连接至下支撑板1011时，晶片处理体积1191被设计成覆盖在晶片1171上。当上平板6011固定于上支撑板103A1时，晶片处理体积1191也被设计成位于上平板6011之下。依此方式，上平板6011则当作晶片处理体积1191的上边界。

图7显示局部放大图，显示了根据本发明的一个实施例中，如图6所示处理室1001的中央部分。此局部放大图显示半个处理室1001的垂直剖面图，包括上支撑板103A1、上平板6011、中间体积6051、晶片处理体积1191、晶片1171、下部体积1151、下平板1091、中间体积1131以及下支撑板1011。

下平板1091，与图2所述相同，具有分布在下部体积1151内的晶片支撑表面1101，并设有入口2071、出口2051以及入/出口2091。并且下支撑板1011也与前述图2相同，具有分布在中间体积1131内的支撑表面1021，并且包括入口2011和出口2031。

如图6所讨论，上支撑板103A1通过提供支撑表面6021来支撑上平板6011，而在晶片处理时，上平板6011固定在该支撑表面6021上。每一个支撑表面6021均为不连续支撑结构的一部分。对应于支撑表面6021的不连续支撑结构以相当均匀的方式分布在中间体积6051上。因此，中间体积6051在对应支撑表面6021的不连续支撑结构之间，并位于上平板6011之上。入口7011用来引入流体至中间体积6051内。在其他的实施例中，入口7011以及出口7031可以设置在上支撑板103A1内的其他位置处。

晶片处理体积1191和中间体积6051中每一个的压力均可通过控制每一体积的流体引入及排出来得以独立地控制。上平板6011允许晶片处理体积1191的压力相对于中间体积6051来进行调整。依此方式，上平板6011允许高压被约束在晶片处理体积1191中。在一个选择实施例中，中间体积6051可通过施加过压而使流体从中间体积6051引入晶片处理体积1191中。然而，不管该特定实施例，上平板6011两边的压力差决定了该上平板6011所需的厚度。上平板6011两边的较大压力差需要上平板6011具有较大的厚度。为了使上平板6011较薄，晶片处理体积1191和中间体积6051之间的压力差应该比较低。

为了减小外部处理室1001的材料体积和处理室1001的整体尺寸，上平板6011的厚度应当最小。然而，在决定使用的上平板6011的厚度与最小中间体积6051的允许压力之间存在平衡。虽然较薄的上平板6011厚度可减小处理室1001的整体尺寸，但较低的中间体积6051的压力可以通过降低中间体积6051和外部环境之间的压力差也可允许使用较薄的上支撑板6011。随着对从晶片处理体积1191至中间体积6051到外部环境压力差的有效调整，可以对处理室1001的尺寸进行优化。

上平板6011包括多个入口/出口7051，其用于从晶片处理体积1191引入及排出流体，如箭头7071所示。入口/出口7051分布在上平板6011两边，可以通过位于晶片1171上表面的晶片处理体积1191来控制流体流。如前所述，不同的流体流形式及压力适用于不同的晶片处理应用。位于上平板6011的入口/出口7051可以设置成在晶片处理体积1191中提供多种流体流形式。并且，位于上平板6011的入口/出口7051设置成可与下平板1091的入口/出口2091协同操作，以在晶片处理体积1191中提供流体流形式。随后，多种上平板6011可设计及制造成可以提供对流体流形式的选择，因此允许对特定之晶片处理选择适当的流体流形式。通过下平板1091，上平板6011的互换性，就允许更改通过晶片处理体积1191的流体流形式，而无需改变该处理室1001的其他方面。

图8A是示意图，显示了根据本发明一个实施例的上平板601A1，其被设计成可提供中央流体供给器以及周边排出器。上平板601A1包括多个入口705A1，其分布靠近上平板601A1中心的位置。在一个实施例中，上平板601A1包括多个出口705B1，其分布在靠近晶片1171周边上的平板601A1周边附近。在另一个实施例中，下平板1091包括多个出口209A1，其以相当均匀的方式分布于该下平板1091周边附近。在又一实施例中，上平板601A1包括多个出口705B1，并且下平板1091包括多个出口209A1。在上述任一实施例中，流体均是通过多个入口705A1而引入晶片处理体积1191中，并通过多个出口705B1和/或209A1从晶片处理体积1191排出。多个入口705A 1以及多个出口705B1和/或209A1的设置使得流体从晶片1171的中心区域流向周边区域。

图8B是示意图，显示了在根据本发明的实施例中，流体通道在上平板601A1上的使用。流体通道8011用来将流体传输至多个入口705A1。流体通道8031则用来从多个出口705B1中将流体传输出去。使用流体通道来独立控制上平板601A1内不同的入口及出口，这就允许压力均衡和控制晶片处理体积1191内的流动形式。并且，流体通道的使用提供了改变晶片处理体积1191内流动形式，以及改变晶片处理体积1191与中间体积6051之间压力差的灵活性。

图9是示意图，显示了根据本发明一个实施例的用以提供周边流体供给和中央流体排出器的上平板601B1。上平板601B1包括多个出口705C1，其分布在靠近上平板601B1中心的位置。在一个实施例中，上平板601B1包括多个入口705D1，其分布在晶片1171周边附近的上平板601B1周边附近。在另一个实施例中，下平板1091包括多个入口209B1，其以相当均匀的方式分布在下平板1091周边附近。在又一个实施例中，上平板601B1包括多个入口705D1，而下平板1091则包括多个入口209B1。在上述任一实施例中，流体通过多个入口705D1和/或209B1而引入晶片处理体积1191中，而通过多个出口705C1而从晶片处理体积1191中排出。多个入口705D1和/或209B1以及多个出口705C1的设置使得流体从晶片1171周边区域流至中心区域。

图10是示意图，显示了根据本发明一个实施例的，经过上平板6011入口/出口7051的示范分布。入口/出口7051的数量及分布取决于晶片处理体积1191内所需应用的流体流的形式。如图10所示的入口/出口7051的分布提供了一个分布在上平板6011上可能的入口/出口7051位置的例子。其他入口/出口7051的数量及分布也可以用来满足特定晶片处理操作的流体流形式的要求。

图11是流程图，显示了根据本发明的实施例的制造晶片处理室的方法。该方法包括形成下支撑板的操作11A1。在一个实施例中，下支撑板是用不锈钢做成。在其他实施例中，下支撑板可采用与晶片处理室内的执行工艺过程相兼容的其他材料做成。这种制造方法可通过向模具中倾注熔融的材料或加工大块材料来完成。下支撑板的形成使支撑表面分布在下支撑板内所限定的第一体积中。第一体积限定成具有第一流体入口和第一流体出口。下支撑板能够承受将施加在下支撑板每一面的体积之间的压力差。

该方法还包括形成晶片支撑板的操作11B1。在一个实施例中，晶片支撑板用不锈钢制成。在其他实施例中，晶片支撑板可以用与晶片处理室内的执行工艺过程相兼容的其他材料做成。这种制造方法可以通过向模具中倾注熔融的材料或是加工大块材料来完成。晶片支撑板形成为具有晶片支撑表面，其分布在晶片支撑板内所限定的第二体积中。晶片支撑表面设置成可接收晶片。一旦被接收，晶片为晶片支撑板内所限定的第二体积形成了上边界。第二体积限定成具有第二流体入口和第二流体出口。并且，在晶片支撑板的周边和位于容纳晶片位置的外部，提供了流体入口及流体出口。晶片支撑板周边的流体入口及流体出口可以设置成在该第三体积内产生流体流形式。在一些实施例中，流体流形式可以是线性形式、圆锥形式或螺旋形式。在其他实施例中，可以产生不同的流体形式来满足晶片处理操作的需求。晶片支撑板能够承受将施加在晶片支撑板每一面的体积之间的压力差。

该方法还包括将晶片支撑板固定在下支撑板上的操作11C1。一旦固定之后，晶片支撑板便由分布在下支撑板内第一体积中的支撑表面所支撑。并且，该晶片支撑板用作定义在下支撑板内第一体积的上边界。

该方法接着是形成上支撑板的操作11D1。在一个实施例中，上支撑板用不锈钢制成。在其他实施例中，上支撑板可以用与晶片处理室内执行工艺过程相兼容的其他材料来做成。这种制造方法可以通过向模具中倾注熔融的材料或是加工大块材料来完成。上支撑板形成以包括第三体积，其设置为覆盖在由晶片支撑板的晶片支撑表面所容纳的晶片上面。上支撑板可以承受将施加在该上支撑板每一面体积之间的压力差。

在一个实施例中，在上支撑板内形成支撑表面。支撑表面分布在第四体积中。第四体积可以具有流体入口及流体出口。在上支撑板内形成的支撑表面设置成可容纳和支撑上平板。根据本实施例，该方法包括用来形成上平板的可选操作11E1。在一个实施例中，上平板用不锈钢制成。在其他实施例中，上平板可以用与晶片处理室内的执行工艺过程兼容的其他材料来制成。这种制造方法可以通过向模具中倾注熔融的材料或是加工大块材料来完成。上平板形成为可具有能够从第三体积引入或排出流体的流体入口及流体出口。上平板的流体入口和流体出口设置成在第三体积内产生流体流形式。在一些实施例中，流体形式可以是线性形式、圆锥形式、螺旋形式、中心供给和周边排出形式，或周边供给而中心排出形式之一。在其他实施例中，可以形成不同的流体形式来满足晶片处理操作的需求。并且根据本实施例，该方法包括将上平板固定在上支撑板的支撑表面上的操作11F1。依此方式，上平板用作第四体积的下边界以及第三体积的上边界。上平板能够承受第四体积与第三体积之间的压力差。

该方法还包括将上支撑板固定在下支撑板的操作规程11G1。将上支撑板固定在下支撑板使得在上支撑板内形成的第三体积与外部环境隔离。第三体积与外部环境的隔离是通过设置在该支撑板与下支撑板之间的密封件来完成的。

图12是流程图，显示了根据本发明的实施例的执行晶片清洗过程的方法。该方法包括用于提供其中可执行晶片清洗过程的处理室的操作12A1。该处理室包括第一体积，其覆盖在将进行清洗的晶片上。处理室还包括支撑晶片的平板。第二体积限定在晶片正下方的平板内。支撑结构包括位于平板正下方的第三体积。该方法还包括施压在第一体积上而使其具有高于第二体积的压力的操作12B1。另外，在该方法中，还提供了施压在第二体积而使其具有高于第三体积的压力的操作12C1。第三体积被加压，而使其压力介于第二体积与处理室外部环境之间。该方法还包括向位于将清洗晶片上方的第一体积提供流体的操作12D1。流体被配制成可用来执行晶片清洗过程。在一个实施例中，该流体为超临界流体。

本发明的晶片处理室非常适合用于采用超临界流体来进行晶片处理。如前所述，晶片处理室适合控制晶片处理体积内的压力。并且，晶片处理室也可以控制晶片处理体积、处理室中间体积以及外部环境之间的压力差。如本发明所提供的相对于处理室中间体积压力来调整晶片处理体积压力的能力，这对于设计尺寸最小的超临界流体处理室是非常有价值的。并且，在超临界流体晶片处理中，在晶片处理体积内的压力必须控制好以保持流体的超临界状态。

图13是示意图，显示了常规材料相图。材料的相态用固相、液相及气相来表示，其中特定相态的产生取决于压力及温度。气相-液相的边界随着压力及温度的同时增加而到达称为临界点的点。此临界点是由临界压力(Pc)以及临界温度(Tc)所描绘出来的。在压力和温度超过Pc及Tc之后，该材料变成超临界流体。

晶片清洗操作可以使用超临界流体来执行。超临界流体同时具有气相及液相的特性。超临界流体具有接近零的表面张力。因此，超临界流体可以进入晶片表面的微小特征之中和微小特征之间。并且，超临界流体具有类似于气体的扩散特性。因此，超临界流体可进入晶片材料、例如低K电介质材料的多孔状区域，而不会被俘获。并且，超临界流体具有类似于液体的密度。因此，比起气体而言，有更多数量的超临界流体可以在给定时间内被输送至晶片。

利用超临界流体的晶片处理必须在高压下执行，以保持流体的超临界状态。例如，超临界流体过程可以在大约68至大约273atm的压力下执行。因此，晶片处理室则必须能够承受相关的高压。本发明的晶片处理室有能力承受及控制随同超临界流体一起的高压。

一般来说，在超临界流体过程中，晶片处理体积被施压并且晶片处理体积内的温度也受到控制。晶片处理体积的压力及温度均受到控制以保持超临界流体的状态。在一个示范实施例中，晶片处理体积可以先只用二氧化碳或二氧化碳与合适化学剂的混合物来预先加压。二氧化碳的临界压力及温度分别约为73atm及31℃。在此需注意，与本发明晶片处理室一起使用的超临界流体并不限于二氧化碳。其他合适的超临界流体也可以使用。并且，超临界流体的化学成分可以包括例如共溶剂、共螯合剂、表面活性剂或其任何组合等添加物。超临界流体所含的添加物非常适用于执行例如溶解和去除光阻、分解和去除有机残留物以及螯合金属等特定功能。

本发明的晶片处理室的优点非常多。其中一个优点是晶片处理室是完全可配置的。通过互换上平板和下平板，该处理室便可在不需改变处理室主体的情况下，转变成若干不同的结构。此优点使得一种处理室可用在多种潜在的晶片处理应用上。并且，上平板及下平板的互换性允许对特定的晶片处理应用而言，可选择合适的晶片处理体积压力和流动形式。并且，在晶片清洗过程中，晶片上将要被除去的材料有可能会滞留在处理室内的空腔中。由于上平板及下平板是可移动的，因此该处理室以及上下平板均可以更容易被清洗干净。

本发明的晶片处理室可以结合到晶片处理组的结构中。在一个例子中，晶片处理结构可以结合有用以执行晶片清洗操作、晶片刻蚀操作、CMP操作以及晶片冲洗操作等不同的模块。并且，在该晶片处理组结构中，可以使用晶片自动操作机构或导轨机构来将该晶片在不同模块之间传输。

晶片固定装置

图14是剖面图，显示了根据本发明一个实施例的晶片处理室(处理室)53。处理室53包括用来部分作为晶片支撑结构的下平板403。下平板403包括多个晶片支撑表面903，其分布用来对将放置在处理室53内的晶片703提供相当均匀的支撑。多个晶片支撑表面903被分开，以形成下部体积1003。下部体积1003位于将放置在下平板403上晶片703的下方。因此，对于晶片703而言，下部体积1003也被称为下方体积1003。出口1503设置成用来从下部体积1003排出流体。

处理室53还包括上平板303，其与下平板403的上部相接。上平板303包括限定在晶片703上的上部体积803。上部体积803设置成当上平板303连接至下平板403时覆盖在晶片703上。因此，对于晶片703而言，上部体积803也被称为上方体积803。

用于晶片处理操作的流体可以通过入口1103而提供给上部体积803。在一个实施例中，入口1103包括位于下平板403内的流体供应通道。在另一个实施例中，入口1103的流体供应通道可以位于上平板303内。在前面任何一个实施例中，流体供应通道通过多个入口喷嘴与上部体积803流体相通。

晶片处理操作用的流体可以通过出口1403从上部体积803排出。在一个实施例中，出口1403包括位于下平板403内的流体排出通道。在另一个实施例中，出口1403的流体排出通道可以位于上平板303内。在前面任一个实施例中，流体排出通道是通过多个出口喷嘴与上部体积803流体相通。因此流体可以通过入口1103供应，流过上部体积803而流至晶片的上表面，再通过出口1403而排出。

密封件603位于上平板303与下平板403相接处周边的上平板303和下平板403之间。密封件603经过上部体积803的周边，并用来将上部体积803与外部环境隔离。为使密封件603发挥作用，上平板303及下平板4030被压在一起。

上支撑板103在上平板303之上，而下支撑板203在下平板403之下。在周边位置使用了多个螺栓503来将上支撑板103及下支撑板203固定在一起。将多个螺栓503旋紧，以便将上支撑板103拉向下支撑板203。当上支撑板103拉向下支撑板203时，上平板303便被强制朝向下平板403。上平板303朝向下平板403的力量会使密封件603起作用。上支撑板103为上平板303提供底部支撑。同样地，下支撑板203也为下平板403提供底部支撑。一些晶片处理需要在极高压下进行。因此，上支撑板103、下支撑板203以及螺栓503均提供足够的力量以承受上部体积803内可能存在的压力。除此之外，一些晶片处理必须在特定温度下进行。为了提供上部体积803、跨过晶片703和下部体积1003内的温度控制，即热控制装置1603可以设置在上支撑板103和下支撑板203内。在一个实施例中，热控制装置1603可以包括热交换器流体通道。在另一个实施例中，热控制装置1603可以包括电加热元件。在前述任何一个实施例中，通过上平板303与下平板403的传导而提供了传输机制，其用于将热控制装置1603产生的热能传输至所需区域(也就是上部体积803、晶片703或下部体积1003)上。

图15是局部放大图，显示了根据本发明的实施例的位于上平板303和下平板403之间的界面。该局部放大图显示了经过半个处理室的上平板303和下平板403的垂直剖面图。如同在图14中所述，下平板403用作具有多个晶片支撑表面903的晶片支撑结构，在晶片处理时，晶片703固定在晶片支撑表面903上。下部体积或下方体积1003在晶片支撑表面903之间以及该晶片703的下方而形成。将流体从下部体积1003排出的出口1503显示为设置在下平板403大约中心的位置处。在其他实施例中，出口1503可以设置在下平板403内的不同位置处。将流体提供至上部体积803入口1103也显示为设置在下平板403内。

上部体积803在上平板303内形成，以便在上平板303与下平板403相接时覆盖在该晶片703之上。密封件603显示为位于上平板303和下平板403的周边附近，并且在上部体积803的外侧。密封件603将上部体积803与外部环境隔离。由于晶片703在晶片处理时并非完全密封在下平板403，因此上部体积803将通过位于晶片703周边的有限流体通道2103而与下部体积1003流体相通。有限流体通道2103实质上为晶片703和下平板403的周边晶片支撑表面903之间的区域。

在操作时，上部体积803内的压力会保持在比下部体积1003内的压力更高的程度下，因此在整个晶片703上从上至下就产生了压力差。该压力差以足够的力量将晶片703拉向平板403，将晶片703固定在该晶片支撑表面903上。由于上部体积803内的压力高于下部体积1003内的压力，因此有些流体就会从上部体积803通过有限流体通道2103而到达下部体积1003。有必要时，出口1503可用来将流体从下部体积1003排出。在一个实施例中，出口的直径大约是0.25英寸。然而，在其他实施例中，出口的直径可以不同。如这里使用的，“大约”表示在所指值的±10％范围内。

上部体积803、下部体积1003以及晶片支撑表面903的尺寸根据待执行的晶片处理的需求(也就是压力、流体流量、流体成份等等)而可以有不同的大小。在一个实施例中，上平板303和晶片703上表面之间的分隔距离D1为大约0.04英寸。然而在其他实施例中，D1的值可以是不同的。在一个实施例中，晶片703和下平板403之间的下部体积1003的深度D2值可以介于大约0.005英寸至大约0.04英寸之间。在特定实施例中，深度D2为大约0.02英寸。在一个实施例中，晶片703与周边晶片支撑表面903之间的重叠距离D3可以介于大约0.1英寸至大约0.5英寸之间。在一个特定实施例中，重叠距离D3为大约0.25英寸。在通过该有限流体通道2103在上部体积803和下部体积1003之间形成压降时，重叠距离D3是主要因素。在一个实施例中，晶片定位公差D4(也就是说，下平板403中晶片703边缘和晶片袖珍视野计之间的标称距离)可介于大约0.025英寸至大约0.1英寸的范围内。晶片定位公差D4可以通过机器人操作装置的精度来规定。

晶片支撑表面903设置成与通过晶片703施加的压力差相称的晶片703以一定的接触百分比而形成接触。较高的压力差需要较高百分比的晶片703与晶片支撑表面903相接触。在一个实施例中，晶片支撑表面903可以与晶片703表面的大约5％至大约80％相接触。在另一个实施例中，晶片支撑表面903可以与晶片703表面的大约15％至大约25％相接触。在又一个实施例中，晶片支撑表面903可以与晶片703表面的大约20％相接触。随着压力差的范围从大约1atm延伸至大约1.5atm，晶片支撑表面903可与该晶片703表面最高至大约10％的范围相接触。而当压力差的范围从大约3atm延伸至大约4atm时，晶片支撑表面903则可与该晶片703表面的大约50％至大约70％相接触。

将晶片703与晶片支撑表面903(即晶片背面接触区域)相接触的百分比降到最低比较可取。然而，晶片背面接触区域降到最低应该以向晶片上方体积和晶片下方体积间的特定压力差提供足够的支持为原则。晶片背面相接区域降到最低是为了降低晶片703污染的可能性。并且，该晶片背面接触区域降到最低也可降低尘粒卡在晶片703与晶片支撑表面903之间的可能性，这种卡住可能会造成无法固定晶片703的后果。

图16是平面图，显示了根据本发明的实施例中的下支撑板203。如前所述，下支撑板203包括多个孔3203，螺栓503穿过这些孔将下支撑板203固定在上支撑板103。下支撑板203还包括热控制装置1603。在图16的实施例中，热控制装置1603被描述为热交换器流体通道，其设置成实际上横穿将与下平板403相接的下支撑板203区域。图16中的热控制装置1603的显示仅供示范目的。在其他实施例中，热控制装置1603可以设置成不同，和/或包括例如电子加热元件的可选零件。为了示意说明，晶片703放置位置上方的区域用线3103来描述。在下支撑板203内提供通道口3303，以便经由出口1503将流体从下部体积1003排出。并且，下支撑板203内提供了多个通道口3003。一些通道口3003可以设置成可通往例如上部体积803或下部体积1003等不同区域。多个通道口3003可用来插入压力监控装置、温度监控装置、观察装置或是上述任何组合。

图17是平面图，显示了根据本发明实施例中的下平板403。密封件603被显示为经过下平板403的周边。多个晶片支撑表面903显示为面向下平板403的中心。多个晶片支撑表面903以相当均匀的方式分布成与晶片703相接触，因此通过上部体积803和下部体积1003之间的压力差而对穿过晶片的压力提供相当均匀的阻力。下部体积1003占据了晶片703下方的晶片支撑表面903之间的空间。

在图14中所示的多个入口喷嘴在图17被显示为项目1103。并且，图14中显示了的多个出口喷嘴在图17中被显示为项目1403。用于执行晶片处理的流体通过入口喷嘴1103进入上部体积803，并由出口喷嘴1403排出。依此方法，流体由入口喷嘴1103流过晶片703上表面至出口喷嘴1403。因此，流体通常在区域4103内流动。然而，小部分流体可能会进入区域4103和密封件603之间。在一个实施例中，提供了多个泄放孔，以用于排出进入区域4103和密封件之间的流体。

图18是平面图，显示了根据本发明实施例的上平板303。密封件603被显示为经过上平板303的周边。边界5103描述成为上部体积803的周边。边界5103基本上与区域4103重合，如图17所示。在其他实施例中，边界5103及区域4103可以被限定为不同形状。

图19是示意图，显示了根据本发明的实施例的与晶片固定装置相连的流体流系统。晶片处理室53被描述为具有体积A及体积B。对于前面所述的晶片处理室53而言，体积A对应于在晶片703上方之的上部体积803，而体积B则对应于在晶片703下方且在晶片支撑表面903之间的下部体积1003。虚线箭头6103显示体积A与体积B的有限流体相通。有限流体相通对应于未密封在下平板403上的晶片703，如图15中所示。晶片处理室53也显示有热交换器，以便在体积A及体积B内提供热控制。在其他实施例中，可以结合有不同的热控制装置。

用于晶片处理的流体从流体源FS-A通过阀V1提供给体积A中。流体流经体积A、质量流量计MFM1、通过回压调节器BPR1而至压力调节器。质量流量计MFM1是用来监控流经体积A的流体流速。回压调节器BPR1则用来控制体积A内的压力。压力监控器P1也被提供，以用于监控体积A内的压力。压力监控器P1不一定要直接置于晶片上方。然而，压力监控器P1必须位于体积A内。压力调节器具有排气孔和排水孔。压力调节器用来保持流体流系统内的最小压力。

一些流体会通过有限流体相通从体积A进入体积B，如箭头6103所示。体积B中的流体流经体积B、质量流量计MFM2、回压调节器BPR2而至压力调节器。质量流量计MFM2用来监控流经体积B的流体流速。由MFM2测量到的异常高的流体流速可能与下平板403晶片支撑表面903上晶片703的放置不当有关。晶片703的放置不当是一种需要在进行晶片处理操作之前被纠正的状况。否则，晶片可能会抬高而变成可动状态。回压调节器BPR2用来控制体积B内的压力。压力监控器P2也被提供用来监控体积B内的压力。压力监控器P2不一定要置于晶片的正下方。然而，压力监控器P2应该沿着连接至体积B的流体通道来放置。

在一个实施例中，进入体积B的唯一流体是经过有限流体相通的流体，如箭头6103所示。在另一个实施例中，可能有额外的流体供应至体积B中。额外的流体是通过阀V2从流体源FS-B供应至体积B中。额外的流体源FS-B可用来主动控制体积B内的压力。

在操作中，体积A及体积B内的压力分别由压力监控器P1及P2来监控。由压力监控器P1及P2所指示的压力差代表通过晶片由上至下起作用的压力差。特定的晶片处理操作需要特定的压力，以用于将晶片固定在下平板403的晶片支撑表面903上。由P1及P2所决定的压力差可用来监控固定晶片的压力。回压调节器BPR1及BPR2可分别用来控制体积A及体积B内的压力，从而保持需要的压力差。所需的压力差取决于一些晶片处理参数，例如经过晶片的流体流速、晶片表面接触晶片支撑表面903的百分比以及晶片厚度等等。举例来说，在一个实施例中，压力差可保持在大约1atm至大约10atm的范围之内。在另一示范实施例中，压力差可保持在大约2atm下。

图20是流程图，显示了根据本发明的实施例的、在晶片的上、下方同时使用主动和独立的压力控制来固定晶片的方法。该方法开始于将晶片放入处理室且将处理室密封的操作7103。在操作7033中，流体被供至覆盖在处理室内晶片上方的体积中。该流体被配制成可以进行晶片处理操作。在操作7053中，压力差形成于晶片上方的体积和晶片下方的体积之间。压力差用来将晶片往下拉向处理室内的晶片支撑结构。该方法接着进行在越过晶片上表面建立适当流体流速的操作7073。适当的流体流速是根据将要执行的晶片处理操作的需求所决定的。在操作7093中，在晶片上方及其下方体积内的压力均受到监控。在操作7113中，压力调节器用来主动和独立地控制晶片上方体积内和晶片下方体积内的每一压力。压力调节器使得晶片上方体积与晶片下方体积之间的目标压力差得以保持。目标压力差使得可以通过特定的压力量将晶片拉向晶片支撑结构。该压力使晶片得以固定，从而在晶片处理操作中保持固定不动。在操作7133中，执行晶片处理。在晶片处理完成之后，执行操作7153，其用于使晶片上方和晶片下方体积内的压力降低至大气压力。该方法最后执行打开处理室并且取出晶片的操作7173。

图21是流程图，显示了根据本发明的实施例的，利用在晶片上方进行主动压力控制、而在晶片下方进行可控泄压的方式来固定晶片的方法。该方法始于将晶片放入处理室且将处理室密封住的操作8013。在操作8033中，流体被供应至覆盖在处理室内晶片上方的体积中。流体被配制成可完成晶片处理操作。在操作8053中，压力差形成于晶片上方体积和晶片下方体积之间。压力差被用来将晶片往下拉至处理室内晶片支撑结构。该方法接着进行在横跨晶片的上表面上形成适当流体流率的操作8073。适当的流体流速是根据将要执行的晶片处理操作的需要所决定的。在操作8093中，晶片上方和下方体积内的压力均受到监控。在操作8113中，压力调节器用来主动和独立地控制晶片上方体积内的压力。并且在操作8113中，晶片下方体积是在监控下进行泄压。压力调节器结合可控泄压的使用使得在晶片上方体积和晶片下方之体积之间的目标压力差得以保持。目标压力差可通过特定的压力量将晶片拉向晶片支撑结构。该压力使晶片得到固定，从而在晶片处理操作中保持固定不动。在操作8133中，执行晶片处理。在晶片处理完成之后，执行将晶片上方和晶片下方体积内的压力降低至大气压力的操作8153。该方法最后执行打开处理室并取出晶片的操作8173。

本发明的晶片固定装置非常适用于使用超临界流体来进行的晶片处理。如前所述，晶片固定装置可以通过控制该晶片上表面和下表面来发挥效用。压力差用来把晶片拉向与晶片下表面接触的晶片支撑结构，从而固定晶片并使其保持在不动状态。在超临界流体晶片处理中，晶片附近内的压力也必须得以控制，以保持流体的超临界状态。

高压处理室的结构

图22是示意图，显示了根据本发明实施例的、处于开启状态的晶片处理室(处理室)2002。该处理室2002包括上段203A2以及下段205A2。上段203A2被固定成不动状态。不动状态是指上段203A2相对于包括下段205A2的周边元件而言保持静止。下段205A2设置成相对上段203A2而可以上下移动。下段205A2的移动可以通过多个机构来控制。举例来说，在一个实施例中，下段205A2的移动是由螺杆传动来控制的。在另一个实施例中，下段205A2的移动由液压驱动来控制。在图22中，下段205A2如箭头2102所示地向下移动。处理室2002设置成与阀2012相接。在一个实施例中，阀2010为狭缝阀或闸阀。然而，其他实施例中，可以使用不同类型的阀2012。当该阀2012开启时，晶片2152便可放入处理室2002中或从处理室2002取出。在一个实施例中，晶片2152可放置在处理室2002中的提升杆上。提升杆在需要时可以用来将晶片垂直地放置在处理室2002中。阀2012也用来将活塞2012每一面之间的体积彼此隔离。处理室2002还包括将处理室2002内体积彼此隔离的密封件2072。密封件2072设置成用来将处理室内待处理的晶片2152的周边包围起来。密封件2092也被提供用来使处理室内的体积与外部环境隔离。在一个实施例中，外部体积包含在晶片传送模块中。在另一个实施例中，外部环境包含在清洗室中。

图23是示意图，显示了根据本发明实施例的处于关闭状态中的处理室2002。处理室2002包括上段203A2、下段205A2、阀2012、密封件2072以及如图22所说明的密封件2092。然而，下段205A2被显示为向上移动，如箭头2172所示。当下段205A2向上移动时，密封件2072与上段203A2接触。密封件2072可以是C型密封件、O型圈、平垫片或类似的密封结构。并且密封件2072可以由多个密封件形成。在下段205A2施加足够的向上压力使密封件2072起作用。一旦起作用，密封件2072便可以将晶片处理体积211A2与外部体积213A2隔离。所有的晶片处理均在晶片处理体积211A2中进行。流体入口及流体出口可以被设置在上段203A2和/或下段205A2内，以便向晶片处理体积213A2和外部体积213A2的每一个中引入流体以及从其中排出流体。密封件2092用来将晶片处理体积211A2与外部环境隔离。密封件2092可以是O型圈或类似的密封结构。并且，该密封件2092可以由多个密封件形成。在一个实施例中，阀2012将外部体积231A2于晶片传送模块隔离。在其他实施例中，阀2012能够将外部体积231A2与处理室2002外的其他环境隔离，例如清洗室。

图24是示意图，显示了根据本发明实施例的处于开启状态中的晶片处理室(处理室)3002。处理室3002包括上段203B2和下段205B2。下段205B2被固定为不动状态。不动状态是指下段205B2相对于包括上段203B2的周边元件而言是静止的。上段203B2设置成相对下段205B2而言是可以上下移动的。上段203B2的移动可以通过多个机构来控制。举例来说，在一个实施例中，下段205A2的移动是由螺杆传动来控制的。在另一个实施例中，上段203B2的移动是通过液压驱动来控制的。在图24中，上段203B2如箭头3012所示地向上移动。如处理室2002，处理室3002也设置成与阀2012相接，而通过阀2012可以传送晶片2152。在一个实施例中，晶片2152可放置在处理室3002中的提升杆上。提升杆在需要时可以用来将晶片垂直地固定在处理室3002中。处理室3002还包括将处理室3002中的体积彼此隔离开的密封件2072。如前所述，密封件2072设置成将处理室3002内待处理的晶片2152周边包围起来。提供了密封件2092，以用于使位于处理室内的体积与外部环境隔离。

图25是示意图，显示了根据本发明实施例的处于关闭状态的处理室3002。处理室3002包括上段203B2、下段205B2、阀2012、密封件2072以及如图24所示的密封件2092。然而，上段203B2被显示为向下移动，如同箭头3032所示。当上段203B2向下移动时，密封件2072与上段203B2接触。在上段203B2上施加足够的向下压力，使得密封件2072起作用。一旦起作用，密封件2072便可用来将晶片处理体积211B2与外部体积213B2隔离。所有的晶片处理均在晶片处理体积211B2中进行。流体入口及流体出口可以设置在上段203B2和/或下段205B2内，以便向晶片处理体积211B2和外部体积213B2的每一个体积中引入排出流体以及从其中排出流体。密封件2092用来将外部体积213B2与外部环境隔离。密封件2092可以是O型圈或其他类似的密封结构。并且，阀2012用以隔离外部体积213B2。在一个实施例中，阀2012将外部体积231B2与晶片传送模块隔离开。在其他实施例中，阀2012可以将外部体积213B2与处理室3002外的其他环境如清洗室隔离开。

晶片处理体积211A2和211B2分别比外部体积213A2及213B2更小。晶片处理体积211A2及211B2被定义成具有最小的尺寸，以便使限制晶片处理体积211A2和211B2中压力的必要压力最小。在压力较高时，需要较大的压力来分别保持在晶片处理体积211A2及211B2与外部体积213A2及213B2之间的密封件2072。具有分开的晶片处理体积211A2和211B2的一个优点是，他们可以设置成最小的尺寸来承受较高压力。晶片处理体积211A2及211B2以及密封件2072可以设置成容纳从大约68atm(大约1000psig)到大约273atm(大约4000psig)范围内的高压。此处所谓的“大约”表示所指值的±10％。

处理室外部体积213A2及213B2分别作为晶片处理体积211A2及211B2与处理室外部环境之间的缓冲区。作为缓冲区，外部体积213A2及213B2可用来将晶片处理体积211A2及211B2内的高压分别转换成处理室外部环境的较低压力。依此方法，晶片处理体积211A2及211B2与处理室外部环境之间的压力差便可受到控制。在一个实施例中，阀2012用来将外部体积213A及213B2与处理室外环境隔离，外部体积213A2及213B2可以容纳从大约6E-5atm(大约50mTorr)至大约1.02atm(15psig)范围内的压力。

结合有与处理室内外部体积分离的内部晶片处理体积，这可以使处理室同时适用于大气及真空晶片传送模块。外部处理室体积可保持在标称压力、包括低于大气压的压力下，以防止处理室外部环境(也就是说，该晶片传送模块内)与晶片处理体积之间的材料的自由传输，或反之亦然。当在真空状态下使用与晶片传送模块连接的处理室时，处理室外部体积便可保持在低于大气压的压力下，以便降低晶片处理体积和晶片传送模块之间的压力差。将处理室外部体积保持在低于大气压的压力下亦可降低材料直接从晶片处理体积流至晶片传送模块的可能性。当在大气压下使用与晶片传送模块连接的处理室时，处理室外部体积便可保持在高于大气压的压力下，以保护晶片处理体积不受晶片传送模块的大气状态中所含的可能污染。

图26是流程图，显示了根据本发明实施例的制造晶片处理室的方法。该方法包括提供处理室上段的操作4012。该方法还包括提供处理室下段的操作4032。在操作4052中，处理室上段与处理室下段设置成可以相对移动。该方法还包括在处理室上段和处理室下段之间提供第一密封件的操作4072。第一密封件用来将处理室外部体积与外部环境隔离。除此之外，该方法也执行在处理室上段和处理室下段之间提供第二密封件的操作4092。第二密封件用来封闭住晶片处理体积的周边。并且第二密封件用来将晶片处理体积与处理室外部体积隔离。在一个实施例中，处理室上段、处理室下段以及第二密封件设置成可以承受晶片处理室内介于大约68atm(大约1000psig)至大约273atm(大约4000psig)的压力。

第二密封件通过同时与处理室上段和处理室下段接触来使用。在一个实施例中，处理室上段被固定在一个固定位置，而处理室下段则连接至移动机构上。在本实施例中，第二密封件与处理室上段及处理室下段的接触是通过操作移动机构、以使处理室下段向处理室上段移动并且与其接触而产生的。在另一个实施例中，处理室下段被固定在一个固定位置，而处理室上段则连接至移动机构上。在本实施例中，第二密封件与处理室上段及处理室下段的接触是通过操作移动机构、以使处理室上段向处理室下段移动并且与其接触而产生的。

本发明中的晶片处理室非常适用于使用超临界流体来进行的晶片处理。如前所述，晶片处理室适合于在晶片处理体积内提供高压。并且，晶片处理室能够控制晶片处理体积、处理室外部体积和处理室外部环境之间存在的压力差。本发明所提供的相对于处理室外部体积压力来调节晶片处理体积压力的能力，对于设计与利用常规狭缝阀或闸阀的常规晶片传送模块相接的超临界流体处理室而言是非常有价值的。并且，如本发明所具备的保持晶片处理体积内的高压的能力对于超临界流体保持在用于晶片处理的超临界状态下而言是非常重要的。

虽然已根据多个实施例来描述了本发明，但对本领域的技术人员而言，在阅读了上述说明书及图示之后，也可以理解到本发明所衍生的各种变化、添加、排列组合及其等效变化。因此，本发明的变化、添加、排列组合以及其等效变化均属于本发明的精神和范围内。

Claims (11)

1.一种晶片处理室，包括：

下支撑件，其具有多个支撑表面，所述下支撑件包括位于所述多个支撑表面之间的第一体积；

由所述多个支撑表面所支撑的平板，所述平板覆盖在所述第一体积上，所述平板具有多个晶片支撑表面以容纳和支撑晶片，所述平板具有位于所述多个晶片支撑表面之间的第二体积，所述平板具有入口及出口以便引入流体流，所述入口及出口被限定在所述平板的周边，并且位于将要容纳所述晶片的位置外侧；和

覆盖在所述平板上的上支撑件，所述上支撑件与在所述平板的周边外侧的下支撑件相接，所述上支撑件具有设置成位于所述平板所支撑的晶片上方的第三体积，所述第三体积与所述第一体积及第二体积形成流体相通；

其中，所述平板的入口及出口设置成在第三体积中提供流体流形式。

2.根据权利要求1所述的晶片处理室，其特征在于，所述第一体积代表位于所述晶片处理室的中心区域和外部区域之间的中间体积，所述第二体积代表处于所述晶片下方的体积，所述第三体积代表处于所述晶片上方的体积。

3.根据权利要求1所述的晶片处理室，其特征在于，所述晶片处理室还包括：

第一体积入口，其用来提供流体至所述第一体积中；

第一体积出口，其用来将所述第一体积内的流体排出；

第二体积入口，其用来提供流体至所述第二体积中；以及

第二体积出口，用来将所述第二体积内的流体排出。

4.根据权利要求1所述的晶片处理室，其特征在于，所述晶片处理室还包括密封件，其设置在所述上支撑件和下支撑件之间，所述密封件用来将所述第三体积与外部环境隔离。

5.一种晶片处理装置，包括：

处理室，其具有上部和下部，所述下部具有分布在第一体积内的支撑结构，所述上部具有分布在第二体积内的支撑结构；

下平板，其设置在所述下部的支撑结构上且覆盖在所述第一体积上方，所述下平板具有多个分布在第三体积内的晶片支撑结构，多个晶片支撑结构能够支撑将要放置在所述第三体积上方的晶片，所述下平板包含限定在下平板的周边并且位于将要容纳晶片的位置外侧的入口及出口；以及

上平板，其设置成连接在上部的支撑结构上，且位于所述第二体积的下方，所述上平板提供了限定于所述上平板与将要被所述下平板支撑的晶片之间的第四体积的上边界，所述第四体积可容纳流体，所述第四体积与所述第一体积、第二体积以及第三体积形成流体相通；

其中，所述下平板的入口及出口设置成在第四体积中提供流体流形式。

6.根据权利要求5所述的晶片处理装置，其特征在于，所述第一体积和第二体积中的每一个分别代表位于所述晶片处理装置的中心区域和外部区域之间的中间体积，所述第三体积代表处于所述晶片下方的体积，而第四体积代表处于所述晶片上方的体积。

7.根据权利要求5所述的晶片处理装置，其特征在于，所述形式为线性形式、圆锥形式、和螺旋形式中的一种。

8.根据权利要求5所述的晶片处理装置，其特征在于，所述上平板包括用以引入该流体的入口，以及用以排出流体的出口，所述上平板的入口及出口设置成使流体以设定的形式经过所述第四体积。

9.根据权利要求5所述的晶片处理装置，其特征在于，所述上平板包括位于所述上平板的中心附近的入口，以便在非常靠近所述第四体积中心附近的位置处引入流体，所述上平板的入口及所述下平板的出口使流体从所述晶片的中心流向所述晶片的周边。

10.根据权利要求5所述的晶片处理装置，其特征在于，所述上平板包括位于所述上平板的中心附近的出口，用以在非常靠近所述第四体积的中心附近的位置处排出流体，所述下平板的入口及所述上平板的出口使流体从所述晶片的周边流向晶片的中心

11.根据权利要求5所述的晶片处理装置，其特征在于，所述上平板包括一个或多个内部流体通道和一个入口，以控制流体流向所述上平板的入口以及从所述下平板的出口流出。

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