TWI552251B - 透過流體噴霧以掃描物體之設備及方法 - Google Patents

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羅伯特Ｅ 拉森
愛德華 迪尼 漢茲利克
貴格瑞 保羅 托梅斯
克莉絲汀娜 安 拉思曼
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Description

透過流體噴霧以掃描物體之設備及方法
本發明關於處理微電子工件之表面用的設備及方法，且特別是關於透過用以處理微電子工件之曝露表面的流體而掃描微電子工件用的設備及方法。
微電子技術方面的進步造成積體電路(IC)以不斷增加的主動元件密度形成在像是半導體基板之微電子工件上。IC的形成係藉由依序的施用、處理、及選擇性地將工件上的不同材料移除所實現。又，在形成期間，工件之曝露表面需要清洗步驟以定期將製程殘留物及碎屑移除。已開發不同組成物以供在包含乾式及溼式清洗技術兩者的半導體基板處理中將特定類別的材料自基板移除。
然而，晚近已開發低溫氣溶膠(cryogenic aerosol)以使用轉移自撞擊之低溫氣溶膠射流(jet)的動量而將微粒自工件表面移除。此乾式清洗應用在半導體製造中特別有用。已用以移除微粒污染物之低溫劑(cryogen)包含氬、二氧化碳、及水。在低溫氣溶膠中，產生包含以次音速或超音速速率移動之冷凍顆粒的氣溶膠射流。其中，冷凍顆粒的尺寸取決於射流之熱力學條件(包含壓力、溫度、流)、及顆粒形成條件(其主要取決於針對形成該射流所供應材料之初始相態及噴嘴設計)。如以上所述，已將二氧化碳及水用於若干應用。然而，對於半導體製造中的高純度清洗而言，避免表面損傷非常重要。因此，已將氮及氮/氬混合物用於半導體基板清洗。
儘管已證實低溫氣溶膠在將顆粒自污染之工件移除方面具有效果，惟已在清洗製程中發現問題，其中已自基板移除的顆粒有時再次污染工件的清洗之表面。具體來說，已發現如此再污染發生在當氣溶膠射流撞擊在透過氣溶膠射流加以掃描的工作檯之複數部份上時。此等工作檯部份之上表面上的微粒被剔除且部份轉移至工件表面。此外，工件外周邊緣上的微粒(起因於先前的搬運)可能重新散佈至運用習知掃描技術的工件之中心。
本發明之實施例關於處理微電子工件之表面用的設備及方法，且特別是關於透過用以處理微電子工件之曝露表面的流體而掃描微電子工件用的設備及方法。
根據一實施例，描述用以經由以至少一流體撞擊表面而處理微電子工件之表面的設備。該設備包含：定義內部空間以在處理腔室內以至少一流體處理微電子工件的該處理腔室；在該處理腔室內支撐該工件的可動夾頭，該工件在用以藉由該至少一流體進行處理的位置具有曝露之上表面；可運作地耦接至該可動夾頭且用以使該可動夾頭在工件裝載位置及在該處以該至少一流體處理該工件的至少一處理位置之間移動的工件移動驅動系統；可運作地耦接至該處理腔室且用以使該工件轉動的工件轉動驅動系統；連接至至少一流體供應部、且以有效於在該可動夾頭係定位於該至少一處理位置並支撐該工件時將該至少一流體朝該工件之該上表面引導的方式而安排在該處理腔室內的及至少一噴嘴。
根據另一實施例，描述用以經由以流體撞擊表面而處理工件之表面的方法。該方法包含：將待處理之工件設置在處理腔室中的可動夾頭上，該處理腔室定義內部空間以供自可運作地安排在該處理腔室內的噴嘴提供流體，該工件係安置在該可動夾頭上，該可動夾頭位於不受該流體在該工件之上表面上之直接撞擊所影響的裝載位置；將帶有該工件之該可動夾頭自該裝載位置掃描至該噴嘴下方的第一處理位置，使得該工件之該上表面的第一分率部份係曝露至該流體；及使該工件相對於該噴嘴轉動。
用以選擇性地將材料自基板移除的方法係描述於不同實施例中。相關領域中具有通常知識者將察知該等不同實施例可在無特定細節之一或更多者、或伴隨其它取代及/或額外的方法、材料、或構件的情況下執行。在其它情況中未顯示或詳細描述為人熟知的結構、材料、或操作，以免混淆本發明之不同實施例的實施態樣。同樣地，為了說明之目的，提出特定數量、材料、配置以提供本發明之完整了解。儘管如此，本發明可在無特定細節的情況下執行。此外，吾人理解顯示於圖式中的不同實施例係例示性代表且未必按比例繪製。
在本說明書通篇提及「一實施例」或「實施例」意指相關於該實施例所描述的特定技術特徵、結構、材料、或特性係包含在本發明之至少一實施例中，但並不表示其存在於每一實施例中。因此，在本說明書通篇各處出現像是「在一實施例中」或「在實施例中」之用語未必指的是本發明之相同實施例。此外，可將特定技術特徵、結構、材料、或特性用任何適當方式在一或更多實施例中結合。在其它實施例中可包含不同額外的層及/或結構、且/或省略所述之技術特徵。
在此所用之「微電子工件」通用性地代表根據本發明所處理之物體。微電子工件可包含元件(特別是半導體或其它電子元件)之任何材料部份或結構，且可例如為基底基板結構(像是半導體基板)或基底基板結構上或覆蓋基底基板結構的層(像是薄膜)。因此，並未意圖將工件限制於圖案化或未圖案化之任何特定基底結構、下層的層或覆蓋的層，反倒將其設想成包含任何如此層或基底結構、及層及/或基底結構之任何組合。以下描述可能提及特定類型的基板，但此僅係為了例示目的而並非限制。
以下描述處理微電子工件表面用的設備及方法。特別是，描述透過用以處理微電子工件之曝露表面的流體而掃描微電子工件用的設備及方法。流體或流體噴霧可包含分配至微電子工件上的任何氣態、液態、或混合態流體流。舉例來說，流體或流體噴霧可包含氣體射流、蒸氣射流、液體射流或噴霧、氣溶膠射流或噴霧、氣體團簇射流、氣體團簇束(GCB)、氣體團簇離子束(GCIB)、帶電粒子束、或其二或更多者之任何組合。又，儘管用以掃描微電子工件的設備及方法可應用於在前述流體狀態(regime)、噴霧、束…等之任一者中處理微電子工件，然而本發明將在施加低溫氣溶膠的背景下描述。
現在參照圖式，其中相同參照號碼在若干視圖中始終代表相同或對應之部件，圖1A及1B提供用以處理微電子工件10之曝露表面的處理設備1之立體示意圖。此外，圖2提供處理設備1之側視圖。處理設備1可用以施加流體噴霧至例如半導體基板、微機電(MEM)基板、或太陽光電基板之微電子工件10的曝露表面，其中如此流體噴霧施加可促進蝕刻、塗覆、清洗、或類似者。做為範例，處理設備1可用以將微粒碎屑自微電子工件10之上表面移除。
在一實施例中，處理設備係特別可應用在做為用以自半導體基板清洗污染物之低溫氣溶膠清洗腔室的使用。如以上所提出，低溫清洗可使用例如氮、氮/氬混合物、二氧化碳、或水之氣溶膠。在此偏好含氬及氮之氣溶膠。低溫氣溶膠之特定範例係揭示於美國專利第5,062,898、5,209,028、及5,294,261號，所有皆歸屬於McDermott et al.；其內容係特此整體併入做為參考。
處理設備1可包含處理腔室20，處理腔室20定義內部空間22(或容積)以在處理腔室20內利用至少一流體噴霧而處理微電子工件10，其中該處理腔室更包含排放道24以將離開內部空間22的材料流引導至真空泵65。在內部空間22中，處理設備1可包含在處理腔室20內支撐工件10的可動夾頭30、及以有效於引導將至少一流體噴霧51朝工件10之上表面引導的方式而安排在處理腔室20內的至少一噴嘴50。
至少一噴嘴50係支撐於處理腔室20內，並包含至少一噴嘴孔口。舉例來說，至少一噴嘴可包含噴嘴噴霧棒，該噴嘴噴霧棒沿著該噴嘴噴霧棒的長度包含一系列射流噴霧開口，俾使流體噴霧(例如氣溶膠)可自至少一噴嘴50朝微電子工件10的曝露表面排出。至少一噴嘴50可為可調整，以便可就特定處理製程將在微電子工件10上之流體噴霧撞擊的角度最佳化。至少一噴嘴50係耦接至流體供應系統52。當流體噴霧包含低溫氣溶膠時，流體供應系統52可包含液體低溫劑貯槽，像是液態氮杜瓦器(dewar)，一或更多氣體(例如氮及可選地氮/氬混合物)循環穿過該液態氮杜瓦器而產生部份液化之流體供應予至少一噴嘴50。有設想到包含用以輸送流體至至少一噴嘴50的流控制裝置、壓力控制裝置…等之不同設備。
此外，如圖1A、1B、及2所繪示，處理設備1包含為了將材料自處理腔室20排空並將處理腔室20中的壓力控制到(相對於大氣壓力之)減壓環境而設置的真空泵65。如所示，可將真空泵65耦接至排放道24的出口端。
此外，如圖1A、1B、及2所繪示，處理設備1可包含安排在處理腔室20的入口端以將製程氣體導入內部空間22的製程氣體噴嘴60、或氣體噴嘴陣列，該製程氣體從處理腔室20的入口端流至處理腔室20的出口端、穿過排放道24至真空泵65。製程氣體供應系統62係耦接至製程氣體噴嘴60，並配置成以製程氣體供應製程氣體噴嘴60，該製程氣體可包含反應性或非反應性(相對於微電子工件10上的材料為惰性)製程氣體或蒸氣。製程氣體噴嘴60可包含噴嘴或孔口陣列、或像是發泡金屬之多孔性構件。做為範例，當使用處理腔室20以利用低溫氣溶膠處理微電子工件10時，製程氣體可包含以足夠在微電子工件10上方建立層流的流率所導入的惰性氣體，該層流挾帶殘留的氣溶膠及從微電子工件10之曝露表面剔除的微粒。有設想到包含用以將製程氣體輸送至製程氣體噴嘴60的流控制裝置、壓力控制裝置…等之不同設備。
可動夾頭30係可動地受支撐，俾使待處理微電子工件10之曝露表面可至少部份地掃描穿過從至少一噴嘴50所發射之至少一流體噴霧的撞擊區域。如底下將更詳細描述，可動夾頭30提供至少一移動自由度40(較佳地沿著處理腔室20之長軸)以促成透過從至少一噴嘴50所發射的流體噴霧線性掃描至少一部份的微電子工件10。此外，可動夾頭30提供至少一轉動自由度45(較佳地繞著與微電子工件10之曝露表面垂直的軸)以促進將微電子工件10自第一預定分度位置可轉動地分度至第二預定分度位置，當在第一掃描期間掃描微電子工件時，該第一預定分度位置使微電子工件10的第一分率部份係曝露至流體噴霧；當在第二掃描期間掃描微電子工件時，該第二預定分度位置使微電子工件10的第二分率部份係曝露至流體噴霧。
如圖1A、1B、及2所示，處理設備1包含工件移動驅動系統32，工件移動驅動系統32可運作地耦接至可動夾頭30並用以使可動夾頭30沿著至少一移動自由度40在工件裝載位置41(見圖1A)及工件10在該處以至少一流體噴霧51被處理的至少一處理位置42(見圖1B)之間移動。
可動夾頭30係配置成沿著處理腔室20的長軸移動，如圖1A、1B、及2所示。然而，可將可動夾頭30設計成包含額外的移動自由度。工件移動驅動系統32可包含用以定義可動夾頭30之運動路徑的一或更多滑件及導引機構、及可用以使可動夾頭30沿著其導引路徑運動的致動機構。致動機構可包含任何電子、機械、機電、水力，或氣動裝置。致動機構係設計成提供一運動範圍，該運動範圍在長度上足以允許微電子工件10之曝露表面至少部份地運動穿過從至少一噴嘴所發射之流體噴霧撞擊之區域。做為範例且顯示於圖2，工件移動驅動系統32可包含支撐臂36，支撐壁36安排成可滑動地延伸穿過處理腔室20之壁中的滑動真空密封件38，其中第一遠端係裝設至可動夾頭30，而第二遠端係與位在處理腔室20外的致動器機構接合。
如圖1A、1B、及2所進一步顯示，處理設備1包含可運作地耦接至處理腔室20並用以轉動微電子工件10的工件轉動驅動系統34。工件轉動驅動系統34可將微電子工件10自第一預定分度位向可轉動地分度至第二預定分度位向。在一實施例中，工件轉動驅動系統34係可運作地耦接至可動夾頭30並用以轉動可動夾頭30上的微電子工件。工件轉動驅動系統34可包含用以使可動夾頭30繞著其軸轉動運動的致動機構。致動機構可包含任何電子、機械、機電、水力，或氣動裝置。做為範例，工件轉動驅動系統34可包含具有或不具有皮帶或齒輪傳動器之分度馬達，該分度馬達用以將可動夾頭30上的微電子工件10自第一預定分度位向可轉動地分度至第二預定分度位向。
在另一實施例中，工件轉動驅動系統34可包含安排在可動夾頭30下方、並用以相對於可動夾頭30而鉛直移動及轉動微電子工件10的工件升降系統。工件升降系統可包含安排成延伸穿過可動夾頭30中的一或更多開口之三或更多升降銷、安排成鉛直移動該三或更多銷以將微電子工件抬升至可動夾頭30上方及將微電子工件降下至可動夾頭30的鉛直升降系統、及安排成相對於可動夾頭30而將該三或更多升降銷上的微電子工件自第一預定分度位向轉動至第二預定分度位向的分度馬達。
儘管未顯示於圖1A、1B、及2，可動夾頭30可包含用以在至少一流體噴霧撞擊於微電子工件10之曝露表面上的期間將微電子工件10固定至可動夾頭30之上表面的機構。可使用例如機械固定器或夾具、真空夾持、或靜電夾持將微電子工件10固接至可動夾頭30。
此外，可動夾頭30可包含溫度控制機構以將微電子工件10的溫度控制在高於室溫或低於室溫的溫度。溫度控制機構可包含用以調整及/或控制可動夾頭30及微電子工件10的溫度之加熱系統(未顯示)或冷卻系統(未顯示)。加熱系統或冷卻系統可包含當冷卻時從可動夾頭30接收熱並將熱傳送至熱交換系統(未顯示)、或當加熱時將熱從熱交換系統傳送至可動夾頭30的熱傳流體迴流。在其它實施例中可將像是電阻式加熱元件、或熱電加熱器/冷卻器之加熱/冷卻元件包含在可動夾頭30中。
再次參照圖2，處理設備1可包含控制器70，控制器70係耦接至工件移動驅動系統32及工件轉動驅動系統34，並以指令程式化成相對於至少一噴嘴50可控制地掃描微電子工件10及相對於至少一噴嘴50可控制地轉動微電子工件10。如以上所述，控制器70係程式化成將微電子工件10自第一預定分度位向可轉動地分度至第二預定分度位向。控制器70可耦接至分度馬達並程式化成使工件以預定轉動速率在第一預定分度位向及第二預定分度位向之間轉動。控制器70更可耦接至鉛直升降系統及分度馬達，並程式化成使微電子工件10以預定轉動速率在第一預定分度位向及第二預定分度位向之間轉動。
根據本發明之實施例，圖3至7提供用以處理微電子工件(未顯示)之曝露表面的處理設備100之立體及剖面示意圖。如圖3所示，處理設備100包含處理腔室120，處理腔室120定義內部空間122(或容積)以在處理腔室120內利用至少一流體噴霧處理微電子工件，其中處理腔室120更包含微電子工件可傳送穿過開口105而進入其中的入口端101、及安排成接收離開內部空間122之材料流並將該材料流引導至真空泵(未顯示)的出口端102。在內部空間122內，處理設備100包含將微電子工件支撐在中央突出部131及邊緣突出部133上的可動夾頭130。
微電子工件係使用第一前緣有翼夾持構件136、第二前緣有翼夾持構件137、及後緣夾持構件138而夾持至可動夾頭130。在一實施例中，可將微電子工件透過流體噴霧的掃描執行成使得實質上避免流體噴霧在第一及第二有翼夾持構件136、137上的撞擊，然而達到微電子工件之整個曝露表面的流體噴霧覆蓋。
如圖4所示，處理設備100更包含用以相對於可動夾頭130而將微電子工件可轉動地加以分度的工件轉動驅動系統160。如圖4及5所示，工件轉動驅動系統160包含安排在可動夾頭130下方、並用以相對於可動夾頭130而鉛直移動及轉動微電子工件的工件升降系統170。工件升降系統170包含固接至可轉動檯175、具有氣動活塞173之氣動缸體172。此外，可轉動檯175可使用氣動轉動致動器(未顯示)來轉動。儘管針對鉛直/移動及轉動運動已描述氣動致動，惟亦可使用例如電子致動器。
鉛直及轉動運動係經由三或更多升降銷171加以耦合至微電子工件，該三或更多升降銷耦接至透過活塞-軸連接器180而藉氣動活塞173所驅動之基板升降軸176的遠端。三或更多升降銷171係安排成延伸穿過可動夾頭130中的一或更多開口177、178。一或更多開口177、178可包含二弧形槽孔。如圖4及5所示，二升降銷可延伸穿過第一開口177並繞著工件升降軸176之軸軸心(shaft axis)轉動，而一升降銷可延伸穿過第二開口178並繞著工件升降軸176之軸軸心轉動。替代地，三或更多升降銷171可延伸穿過單一、經適當尺寸化之開口。然而，假如微電子工件之溫度控制具重要性，可能希望最小化一或更多開口177、178的總面積以避免或減少微電子工件中的溫度變化。儘管未顯示，耦接至可轉動檯175之分度馬達係安排成相對於可動夾頭130而將三或更多升降銷171上的微電子工件自第一預定分度位向轉動至第二預定分度位向。
如圖6中的詳圖所示，活塞-軸連接器180可包含萬向接頭，該萬向接頭在二軸之間提供線性及轉動兩者之對準或不對準的運動轉換。活塞-軸連接器180可包含定心於且固接至工件升降軸176的第一U形構件182、定心於且固接至氣動活塞173的第二U形構件184、及環形浮動構件186，其中第一U形構件182係經由在第一軸191上對準之第一對沿著直徑方向安排之肩螺絲耦接至環形浮動構件186，而第二U形構件184係經由在正交於第一軸191之第二軸192上對準的第二對沿著直徑方向安排之肩螺絲耦接至環形浮動構件186。當工件升降軸176(亦即，第一軸)及氣動活塞173(亦即，第二軸)之間的不對準發生時，圖6中的萬向接頭在例如無拘束且無背隙的情況下提供運動耦合。不對準可包含軸偏移(例如軸對準方面的偏差)、角度偏差(例如非平行的軸)、或其組合。此外，圖6之萬向接頭除了其它者之外減少或最小化工件升降軸176(亦即，第一軸)上的任何側向力，其例如保持在真空密封件(見下方及圖7)之真空完整性、減少真空密封件磨耗、及簡化運動轉換設計(例如移除墊片…等)。
如圖7中的部份剖面圖所繪示，工件轉動驅動系統160更包含經由O形環密封件193達成與處理腔室120之第一真空密封及經由滑動軸密封件194達成與工件升降軸176之第二真空密封的腔室裝設凸緣190。工件升降軸176在軸承195上轉動及移動。此外，經由滑動軸密封件194a所做到的與工件升降軸176之第二真空密封及經由滑動軸密封件194b所做到的與工件升降軸176之第二真空密封之間的空間可經由至連接器196的真空管線連接差異地(differentially)泵抽。
圖8顯示根據實施例之用以經由以流體噴霧撞擊曝露表面而處理微電子工件表面的方法。方法係顯示於流程圖200，且在210中以將待處理之微電子工件設置在處理腔室中的可動夾頭上開始，該處理腔室定義內部空間以供自可運作地安排在該處理腔室內的噴嘴提供流體噴霧，其中該微電子工件係安置在可動夾頭上，該可動夾頭位於不受該流體噴霧在該微電子工件之上表面上的直接撞擊所影響的裝載位置。處理腔室可包含呈現在圖1至7中的實施例之任一者。
在220中，將可動夾頭在帶有工件的情況下自裝載位置掃描至噴嘴下方的第一處理位置，使得工件上表面的第一分率部份係曝露至流體噴霧。
在230中，使微電子工件相對於噴嘴轉動。在一實施例中，微電子工件的轉動包含將該微電子工件自第一預定分度位向可轉動地分度至第二預定分度位向。
在其它實施例中，微電子工件的轉動係在以下任一情況中執行：(i)在將微電子工件掃描至第一處理位置之前且在流體噴霧未撞擊在微電子工件之曝露表面上時；(ii)在將微電子工件掃描至第一處理位置期間且在流體噴霧撞擊在微電子工件之曝露表面上時；(iii)在將微電子工件掃描至第一處理位置之後且在流體噴霧撞擊在微電子工件之曝露表面上時；或(iv)在將微電子工件掃描至第一處理位置之後且在流體噴霧未撞擊在微電子工件之曝露表面上時。
在另一實施例中，微電子工件的轉動可包含：(1)在將可動夾頭掃描至第一處理位置之前將微電子工件自第一預定分度位向可轉動地分度至第二預定分度位向；(2)後接於將該可動夾頭掃描至該第一處理位置，將帶有該微電子工件之該可動夾頭自該第一處理位置返回裝載位置；及(3)後接於將該可動夾頭自該第一處理位置返回，將該微電子工件自該第二預定分度位向可轉動地分度回該第一預定分度位向。方法更可包含：(4)將帶有微電子工件之可動夾頭自裝載位置掃描至噴嘴下方的第二處理位置，使得微電子工件上表面的第二分率部份係曝露至流體噴霧；及(5)後接於將該可動夾頭掃描至第二處理位置，將帶有該微電子工件之該可動夾頭自第二處理位置返回裝載位置。
根據呈現於步驟(1)至(5)中的此實施例，微電子工件以相同位向進入及離開處理腔室。第二預定分度位向可包含例如從第一預定分度位向之180度的角度轉動。微電子工件可包含藉直徑加以特性化的圓形基板，其中帶有微電子工件之可動夾頭自裝載位置至第一處理位置的掃描將在該直徑之約50%至該直徑之約80%的範圍內之工件的直徑跨度曝露至流體噴霧。此外，帶有微電子工件之可動夾頭自裝載位置至第二處理位置的掃描將在直徑之約50%至直徑之約80%的範圍內之微電子工件的直徑跨度曝露至流體噴霧。在將微電子工件掃描至第一處理位置期間及在將微電子工件掃描至第二處理位置期間的直徑跨度可大於或小於以上敘明之範圍。
在更另一實施例中，微電子工件的轉動可包含：(1)將微電子工件自第一預定分度位向可轉動地分度至第二預定分度位向；且然後(2)將帶有該微電子工件的可動夾頭自裝載位置掃描至噴嘴下方的第二處理位置，使得該工件之該上表面的第二分率部份係曝露至該流體噴霧。
儘管僅本發明之若干實施例已於以上詳細描述，惟該領域中具有通常知識者將輕易察知許多修改在不實質偏離自本發明之新穎教示及優點的情況下於實施例中是可能的。因此，擬將所有如此修改包含在本發明之範圍內。
1‧‧‧處理設備
10‧‧‧微電子工件
20‧‧‧處理腔室
22‧‧‧內部空間
24‧‧‧排放道
30‧‧‧可動夾頭
32‧‧‧工件移動驅動系統
34‧‧‧工件轉動驅動系統
36‧‧‧支撐臂
38‧‧‧滑動真空密封件
40‧‧‧移動自由度
41‧‧‧工件裝載位置
42‧‧‧處理位置
45‧‧‧轉動自由度
50‧‧‧噴嘴
51‧‧‧流體噴霧
52‧‧‧流體供應系統
60‧‧‧製程氣體噴嘴
62‧‧‧製程氣體供應系統
65‧‧‧真空泵
70‧‧‧控制器
100‧‧‧處理設備
101‧‧‧入口端
102‧‧‧出口端
105‧‧‧開口
120‧‧‧處理腔室
122‧‧‧內部空間
130‧‧‧可動夾頭
131‧‧‧中央突出部
133‧‧‧邊緣突出部
136‧‧‧第一前緣有翼夾持構件
137‧‧‧第二前緣有翼夾持構件
138‧‧‧後緣夾持構件
160‧‧‧工件轉動驅動系統
170‧‧‧工件升降系統
171‧‧‧升降銷
172‧‧‧氣動缸體
173‧‧‧氣動活塞
175‧‧‧可轉動檯
176‧‧‧工件升降軸
177‧‧‧開口
178‧‧‧開口
180‧‧‧活塞-軸連接器
182‧‧‧第一U形構件
184‧‧‧第二U形構件
186‧‧‧環形浮動構件
190‧‧‧腔室裝設凸緣
191‧‧‧第一軸
192‧‧‧第二軸
193‧‧‧O形環密封件
194‧‧‧滑動軸密封件
195‧‧‧軸承
196‧‧‧連接器
200‧‧‧流程圖
210‧‧‧步驟
220‧‧‧步驟
230‧‧‧步驟
在隨附圖式中：
圖1A及1B為根據本發明實施例之處理設備的立體示意圖；
圖2為根據本發明實施例之處理設備的側視圖；
圖3至7提供根據本發明實施例之處理設備的立體及剖面示意圖；且
圖8提供呈現根據不同實施例之利用流體處理微電子工件的方法之流程圖。
1‧‧‧處理設備
10‧‧‧微電子工件
20‧‧‧處理腔室
22‧‧‧內部空間
24‧‧‧排放道
30‧‧‧可動夾頭
32‧‧‧工件移動驅動系統
34‧‧‧工件轉動驅動系統
36‧‧‧支撐臂
38‧‧‧滑動真空密封件
40‧‧‧移動自由度
45‧‧‧轉動自由度
50‧‧‧噴嘴
52‧‧‧流體供應系統
60‧‧‧製程氣體噴嘴
62‧‧‧製程氣體供應系統
65‧‧‧真空泵
70‧‧‧控制器

Claims (21)

  1. 一種經由以至少一流體噴霧撞擊表面而處理微電子工件之表面的設備，該設備包含：一處理腔室，定義一內部空間，俾以在該處理腔室內以該至少一流體噴霧處理該微電子工件；一線性可移動及可轉動夾頭，在該處理腔室內支撐該微電子工件，該微電子工件在用於藉該至少一流體噴霧進行處理的位置具有曝露之一上表面，其中該線性可移動及可轉動夾頭包含一第一預定轉動分度位向、及一第二預定轉動分度位向，該第一預定轉動分度位向及該第二預定轉動分度位向為可控制的，使得該微電子工件在一第一線性掃瞄中於該微電子工件以該第一預定轉動分度位向被支撐在該線性可移動及可轉動夾頭上時線性掃描穿過該至少一流體噴霧、及使得該微電子工件在一第二線性掃瞄中於該微電子工件以該第二預定轉動分度位向被支撐在該線性可移動及可轉動夾頭上時線性掃描穿過該至少一流體噴霧；一工件移動驅動系統，可運作地耦接至該線性可移動及可轉動夾頭且用以使該線性可移動及可轉動夾頭線性地移動至一工件裝載位置並在該第一及第二線性掃描期間穿過該至少一流體噴霧；一工件轉動驅動系統，可運作地耦接至該處理腔室且用以在該微電子工件被支撐在該線性可移動及可轉動夾頭上時使該線性可移動及可轉動夾頭轉動至複數轉動位向，該複數轉動位向包含該第一及第二預定轉動分度位向；及 至少一噴嘴，連接於至少一流體供應部，且以下列方式安排在該處理腔室內：在該第一及第二線性掃描期間有效引導該至少一流體噴霧朝向該微電子工件之該上表面。
  2. 如申請專利範圍第1項之經由以至少一流體噴霧撞擊表面而處理微電子工件之表面的設備，更包含：一控制器，耦接至該工件移動驅動系統及該工件轉動驅動系統，並以指令程式化成相對於該噴嘴而可控制地掃描該微電子工件、及相對於該噴嘴而可控制地轉動該微電子工件。
  3. 如申請專利範圍第2項之經由以至少一流體噴霧撞擊表面而處理微電子工件之表面的設備，其中該控制器係程式化成將該微電子工件自該第一預定轉動分度位向可轉動地分度至該第二預定轉動分度位向。
  4. 如申請專利範圍第1項之經由以至少一流體噴霧撞擊表面而處理微電子工件之表面的設備，其中該工件轉動驅動系統係可運作地耦接至該線性可移動及可轉動夾頭，並用以使該線性可移動及可轉動夾頭上的該微電子工件轉動。
  5. 如申請專利範圍第4項之經由以至少一流體噴霧撞擊表面而處理微電子工件之表面的設備，其中該工件轉動驅動系統包含一分度馬達，該分度馬達用以將該線性可移動及可轉動夾頭上的該微電子工件自該第一預定轉動分度位向可轉動地分度至該第二預定轉動分度位向。
  6. 如申請專利範圍第5項之經由以至少一流體噴霧撞擊表面而處理微電子工件之表面的設備，更包含： 一控制器，耦接至該分度馬達且程式化成使該微電子工件以一預定轉動速率在該第一預定轉動分度位向及該第二預定轉動分度位向之間轉動。
  7. 如申請專利範圍第1項之經由以至少一流體噴霧撞擊表面而處理微電子工件之表面的設備，其中該工件轉動驅動系統包含一工件升降系統，該工件升降系統安排在該線性可移動及可轉動夾頭下方，並用以相對於該線性可移動及可轉動夾頭而鉛直移動及轉動該微電子工件。
  8. 如申請專利範圍第7項之經由以至少一流體噴霧撞擊表面而處理微電子工件之表面的設備，其中該工件升降系統包含：三或更多升降銷，安排成延伸穿過該線性可移動及可轉動夾頭中的一或更多開口；一鉛直升降系統，安排成鉛直移動該三或更多升降銷以將該微電子工件抬升至該線性可移動及可轉動夾頭上方及將該微電子工件降下至該線性可移動及可轉動夾頭；及一分度馬達，安排成相對於該線性可移動及可轉動夾頭而將該三或更多升降銷上的該微電子工件自該第一預定轉動分度位向轉動至該第二預定轉動分度位向。
  9. 如申請專利範圍第8項之經由以至少一流體噴霧撞擊表面而處理微電子工件之表面的設備，其中該線性可移動及可轉動夾頭中的該一或更多開口包含二弧形槽孔，以容許該三或更多升降銷延伸穿過其中並相對於該線性可移動及可轉動夾頭轉動。
  10. 如申請專利範圍第8項之經由以至少一流體噴霧撞擊表面而處理微電子工件之表面的設備，更包含：一控制器，耦接至該鉛直升降系統及該分度馬達，且程式化成使該微電子工件以一預定轉動速率在該第一預定轉動分度位向及該第二預定轉動分度位向之間轉動。
  11. 如申請專利範圍第8項之經由以至少一流體噴霧撞擊表面而處理微電子工件之表面的設備，更包含：一第一軸，延伸進入該處理腔室，該第一軸係耦接至該三或更多升降銷；一第二軸，該鉛直升降系統及該分度馬達係耦接至該第二軸以移動及轉動該第二軸；及一萬向接頭，設置在該第一軸及該第二軸之間，該萬向接頭將移動、或轉動、或移動及轉動運動兩者自該第二軸傳送至該第一軸，該萬向接頭包含定心於且固接至該第一軸之一第一U形構件、定心於且固接至該第二軸之一第二U形構件、及一環形浮動構件，其中該第一U形構件係經由在一第一軸上對準之一第一對沿著直徑方向安排的肩螺絲耦接至該環形浮動構件，且該第二U形構件係經由在實質上正交於該第一軸之一第二軸上對準的一第二對沿著直徑方向安排的肩螺絲耦接至該環形浮動構件。
  12. 一種經由以流體噴霧撞擊曝露表面而處理微電子工件之上表面的方法，該方法包含：(a)從定位在一處理腔室內的一噴嘴噴灑該流體噴霧；(b)將一可動夾頭定位在不受該流體噴霧之直接撞擊所影響的一裝載位置，該可動夾頭包含至少一移動自由度以促成該可動夾頭線性移動穿過該流體噴霧；(c)將該微電子工件設置於在該裝載位置的該可動夾頭上；(d)將該微電子工件以一第一轉動分度位向定位於該可動夾頭上； (e)在該微電子工件係以該第一轉動分度位向定位時，將該可動夾頭線性移動以使該微電子工件在一第一線性掃描中線性掃描穿過來自該噴嘴的該流體噴霧，使得該微電子工件之該上表面的一第一分率部份於該第一線性掃描期間曝露至該流體噴霧；(f)使該微電子工件相對於該噴嘴轉動以將該微電子工件定位至一第二轉動分度位向；及(g)在該微電子工件在該第二轉動分度位向時，將該可動夾頭線性移動以使該微電子工件在一第二線性掃描中線性掃描穿過來自該噴嘴的該流體噴霧，使得該微電子工件之該上表面的一第二分率部份於該第二線性掃描期間曝露至該流體噴霧。
  13. 如申請專利範圍第12項之經由以流體噴霧撞擊曝露表面而處理微電子工件之上表面的方法，其中在步驟(f)中該使該微電子工件轉動包含於該流體噴霧未撞擊在該微電子工件之該上表面時將該微電子工件自該第一轉動分度位向可轉動地分度至該第二轉動分度位向。
  14. 如申請專利範圍第12項之經由以流體噴霧撞擊曝露表面而處理微電子工件之上表面的方法，其中步驟(d)係在以下情況執行：(i)在該第一線性掃描之前且在該流體未撞擊在該微電子工件之該上表面上時、或(ii)在該第一線性掃描期間。
  15. 如申請專利範圍第12項之經由以流體噴霧撞擊曝露表面而處理微電子工件之上表面的方法，其中步驟(d)更包含將該可動夾頭定位至一裝載位置、及於該可動夾頭在該裝載位置時將該微電子工件安置在該可動夾頭上；且其中步驟(f)包含： (i)在該第二線性掃描之前，將該微電子工件自該第一轉動分度位向可轉動地分度至該第二轉動分度位向；及(ii)在該第一線性掃描之後且在該第二線性掃描之前，將帶有該微電子工件之該可動夾頭返回至該裝載位置。
  16. 如申請專利範圍第12項之經由以流體噴霧撞擊曝露表面而處理微電子工件之上表面的方法，其中該第二轉動分度位向為從該第一轉動分度位向之約180度的角度轉動。
  17. 如申請專利範圍第12項之經由以流體噴霧撞擊曝露表面而處理微電子工件之上表面的方法，其中該微電子工件包含藉由一直徑加以特性化的一圓形基板，其中該第一線性掃描將在該直徑之約50%至該直徑之約80%的範圍內之該微電子工件的一第一直徑跨度曝露至該流體噴霧，且其中該第二線性掃描將在該直徑之約50%至該直徑之約80%的範圍內之該微電子工件的一第二直徑跨度曝露至該流體噴霧。
  18. 如申請專利範圍第12項之經由以流體噴霧撞擊曝露表面而處理微電子工件之上表面的方法，其中該流體噴霧包含一氣溶膠。
  19. 如申請專利範圍第15項之經由以流體噴霧撞擊曝露表面而處理微電子工件之上表面的方法，更包含在步驟(g)之後的以下步驟：將該微電子工件自該第二轉動分度位向可轉動地分度至該第一轉動分度位向並將該可動夾頭返回至該裝載位置。
  20. 如申請專利範圍第18項之經由以流體噴霧撞擊曝露表面而處理微電子工件之上表面的方法，其中該流體噴霧包含一低溫氣溶膠(cryogenic aerosol)。
  21. 如申請專利範圍第12項之經由以流體噴霧撞擊曝露表面而處理微電子工件之上表面的方法，其中步驟(f)包含使用突出該可動夾頭中之複數弧形槽孔的複數銷而將該微電子工件相對於該可動夾頭分度地轉動、及升降。
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