TWI579889B - 用於處理至少一微電子工作件之裝置及清洗一裝置之方法 - Google Patents

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Description

用於處理至少一微電子工作件之裝置及清洗一裝置之方法
本發明係關於清洗用以處理微電子工作件之工具中之工具表面的改良型方法及裝置。更特定而言，本發明係關於產生且使用清洗液體漩渦流以清潔工具表面，諸如，用以覆蓋供處理一或多個微電子工作件之處理腔室之頂蓋的下側表面。
本申請案主張2010年6月11日申請之名為「用於處理微電子工作件之工具的工具表面清洗方法」之美國臨時專利申請案第61/353,931號的權利，該案之全部揭示內容係以引用的方式併入本文中。
微電子工業依賴於各種不同程序來製造微電子器件。許多程序涉及一處置序列，在該等處置中根據所要配方而使不同種類之處置流體接觸工作件。此等流體可為液體、氣體或其組合。在一些處置中，可使固體懸浮於或溶解於液體中或夾帶於氣體中。
用於處理微電子工作件之創新性工具被描述於受讓人之已發佈之美國專利第7,681,581號(在下文中為受讓人之專利第1號)以及受讓人之同在申請中之美國專利申請案中，該等美國專利申請案現在係作為以下美國專利公開案而公開：第US-2007-0245954-A1號(具有代理人案號FSI0166/US且在下文中被稱作同在申請中之申請案第1號)；第2008-0271763-A1號(具有代理人案號FSI0166/US/2且在下文中被稱作同在申請中之申請案第2號)；第US-2008-0008834-A1號(具有代理人案號FSI0202/US且在下文中被稱作同在申請中之申請案第3號)；第2009-0038647-A1號(具有代理人案號FSI0215/US且在下文中被稱作同在申請中之申請案第4號)；及第2009-0280235-A1號(具有代理人案號FSI0218/US且在下文中被稱作同在申請中之申請案第5號)。'581專利及此等同在申請中之美國專利申請案之全部內容係出於所有目的而以引用的方式併入本文中。
如在上文所引述之'581專利中及在上文所引述之同在申請中之美國專利申請案中所描述的此等工具之處理章節之實施例有利地包括允許選擇性地打開及閉合一或多個導管路徑之巢套式導管特徵。舉例而言，當相對分開地移動結構時，導管路徑打開且在結構之間擴大。當相對共同地移動結構時，結構之間的導管受到阻塞且其大小減少。在較佳實施例中，視如何定位可移動導管結構而定，在相同體積之空間中可存在多個導管。因此，多個導管可佔據最小限度地大於藉由僅單一導管佔據之體積的體積。導管用以捕獲各種處置流體(包括液體及/或氣體)以供再循環、廢棄或其他操縱。可在不同獨立導管中回收不同處置流體以最小化交叉污染及/或針對不同流體而使用獨特捕獲協定。由於導管結構之巢套式特性，導管系統亦極其緊致。
上文所引述之'581專利及上文所引述之同在申請中之美國專利申請案亦描述創新性噴灑噴嘴/障壁結構。此結構包括用於以多種方式(諸如，藉由噴灑、中心施配，及氣體或蒸氣引入)施配處置材料之能力。障壁結構上覆於下伏工作件。在較佳實施例中，障壁結構之下部表面經成形為使得其在工作件上方界定錐形流動通道。此方法提供許多益處。錐形流動通道幫助增進自工作件之中心向外的徑向流，同時最小化再循環區。錐形亦幫助平穩地聚合及增加接近工作件之外部邊緣之流動流體的速度。此情形幫助減少液體飛濺效應。下部表面之角度亦幫助下部表面上之液體朝向外部周邊排泄。錐形組態亦幫助減少粒子再循環回至工作件上。該組態亦幫助促進藉由流體之較好圍阻的化學品再生效率。
儘管存在所有此等益處，但仍需要另外改良。首先，在處置工作件之進程期間，障壁結構之下部表面可帶有在處置期間所使用之液體滴或膜及/或由於清洗障壁結構而帶有液體滴或膜。舉例而言，受讓人之同在申請中之申請案第3號描述一清洗策略，在該清洗策略中通過通向處理腔室之煙囪(chimney)而向下引導清洗管件(rinse tube)，其中煙囪提供通常通過障壁結構之中心區域而通向處理腔室的排出口路徑。清洗管件延伸至處理腔室中，使得其下部末端大體上處於與障壁結構之下部表面相同的高度。將清洗液體通過附接至管件之末端的噴嘴而噴灑至下部表面上。受讓人之同在申請中之申請案第4號描述使用清洗歧管以在自處理腔室之上游之表面上產生清洗液體流。清洗液體平穩地沿著此等表面傳送，且接著濕化障壁結構之下側。
雖然此等策略有效地清洗障壁結構，但所得清洗動作相較於所要動作可在撞擊障壁結構時具有更多的飛濺或滴落趨勢。此情形可產生小滴或薄霧，其又可在下伏工作件上導致粒子污染。又，在任一策略中清洗之對準及施配圖案可較難以設置。管件及噴嘴可收集可滴落且造成污染之濕氣。管件及噴嘴亦可阻礙及/或中斷液體及氣體至處理腔室中之流動。因此，需要改良型清洗方法。
本發明提供實現用以處理一或多個微電子工作件之工具中之工具表面清洗的改良型清洗方法及組件。本發明在用以清洗頂蓋及其他結構(諸如，一可移動障壁板，其以在處理腔室上方部分地充當一頂蓋之一方式上覆於一經處置工作件，同時亦在該工作件上方界定一錐形流動通道)之下部表面時特別有利。不是以產生不適當飛濺、小滴或薄霧產生之一方式將清洗液體噴灑至該表面上，而是在自該待清洗表面之上游的至少一流體過道之一表面上產生一清洗液體漩渦流。該漩渦流接著提供平穩、均一濕化及鋪蓋動作以在產生粒子污染之一風險顯著地減少的情況下實現清洗。
有利地，說明性實施例併有極少組件，從而使組裝變簡易且改良可靠性。該等組件對可能在製造、裝運或使用期間引起之對準變化較不敏感得多。此情形進一步使製造及使用變簡易，同時允許本發明在一寬容許度範圍內保持一高清洗效能位準。該漩渦流圖案提供經清洗表面之改良型覆蓋及濕化均一性。可非常容易地達成表面結構之實質上完全且均一之濕化。漩渦動作可在使清洗液落至一下伏工作件上之趨勢少得多的情況下濕化一頂蓋或其他結構之下側。
在本發明之一態樣中，提供一種清洗一裝置之方法。該方法包含下列步驟：a)提供一裝置，該裝置包含：一處理腔室，在該處理腔室中在一處置期間定位至少一微電子工作件；及一結構，其包括上覆於且至少部分地覆蓋該至少一工作件之一下部表面；b)在有效於產生一清洗流體之一漩渦流的條件下使該清洗流體偏斜地瞄向一大體上環形間隙或其部分；及c)使該清洗流體漩渦流濕化該結構之該下部表面。
在本發明之另一態樣中，提供一種用於處理至少一微電子工作件之裝置。該裝置包含：a)一處理腔室，在該處理腔室中在處理期間可定位該至少一微電子工作件；b)一結構，其包括一下部表面及一大體上環形間隙，其中該下部表面在處理期間上覆於且至少部分地覆蓋該至少一工作件；
d)至少一噴嘴，其與該環形間隙進行流體連通且經偏斜地引向該環形間隙，且經組態成使得當一流體通過該噴嘴而噴出且噴出至該環形間隙中時產生該流體之一漩渦流；及e)至少一壁，其將該流體漩渦流以流體方式指引至該結構之該下部表面。
在本發明之又一態樣中，提供一種用於處理至少一微電子工作件之裝置。該裝置包含：a)一處理腔室，在該處理腔室中在處理期間可定位該至少一微電子工作件；b)一結構，其包括在處理期間上覆於且至少部分地覆蓋該至少一工作件之一下部表面；c)至少一分歧路徑，其提供通向該處理腔室之一排出口，該分歧路徑包括以流體方式耦接至該結構之該下部表面的一路徑表面；及d)至少一噴嘴，其經偏斜地引向一大體上環形間隙，且經組態成使得當一流體通過該噴嘴而噴出且噴出至該環形間隙中時在該環形間隙中產生該流體之一漩渦流，其中該環形間隙係在自該路徑表面之上游且以流體方式耦接至該路徑表面，因此將在該環形間隙中所產生之該流體漩渦流經由至少包含該分歧路徑之該路徑表面的一或多個表面而傳送至該結構之該下部表面。
藉由參考結合隨附圖式所採取的本發明之實施例之以下描述，本發明之上述及其他優勢以及其達成方式將變得更顯而易見，且將更好地理解本發明自身。
下文所描述的本發明之實施例不意欲為詳盡的或將本發明限於以下詳細描述中所揭示之精確形式。相反地，該等實施例經選擇及描述以使得熟習此項技術者可瞭解及理解本發明之原理及實踐。
可結合單一地或成批地處理工作件之工具來使用本發明之原理。出於說明目的，圖1示意性地展示說明性工具10，說明性工具10併有本發明之原理且具有如下類型：在該類型中單一工作件12在任一時間被容納於工具10中且經受使液體、氣體及/或其他處理介質接觸工作件12之一或多種處置。舉例而言，在微電子工業中，工具10可被稱作單一晶圓處理工具。工作件12通常包含半導體晶圓或其他處理中微電子基板。雖然在工具10之內容背景下描述本發明之原理，但本發明之原理亦可用以將清洗功能性併入至廣泛範圍之其他微電子處理系統中。
如圖1示意性地所示，工具10通常包括基底區段14及障壁/施配區段16作為主要總成。在實際使用中，基底區段14及障壁/施配區段16將被安裝至一構架(未圖示)且被圍封於工具10之外殼(未圖示)內。可以任何方式(諸如，經由螺桿、螺栓、鉚釘、黏著劑、焊接、夾鉗、托架、此等者之組合，或其類似者)發生此安裝。但，理想地，區段14及16及/或其組件經獨立地且可卸除式地安裝以促進檢修、維護、升級及/或替換。
基底區段14及障壁/施配區段16幫助界定供在處理期間定位工作件12之處理腔室18。基底區段14及/或障壁/施配區段16包括允許將工作件12裝載至處理腔室18中及自處理腔室18取得工作件12之一或多個特徵或能力。此等特徵及能力可包括(例如)可經打開或閉合以提供所要排出口之門(未圖示)。或者，且如在較佳實踐模式下所預料，基底區段14及/或障壁/施配區段16中之一者或此兩者可相對於彼此而移動以提供此排出口。便利地，舉例而言，在一說明性實施例中，藉由升高及降低障壁施配區段16，同時使基底區段14之至少一部分保持固定至周圍構架(未圖示)，可發生此相對移動。在基底區段14包括一或多個可移動隔板部件(諸如，在受讓人之同在申請中之申請案第1號及第2號中所描述)之實施例中，可升高及降低該(該等)隔板部件以促進此排出口。
基底區段14通常包括外殼20、夾盤22、背側施配頭26，及環形隔板部件34、36及38。使用一馬達(未圖示)以可旋轉式地驅動該夾盤。在處理腔室18內部，工作件12係藉由夾盤22支撐及固持。夾盤22可為靜止的，或其可圍繞中心軸線而旋轉。出於說明目的，該等圖說明工具10之一實施例，在該實施例中夾盤22係藉由馬達(未圖示)可旋轉式地驅動，使得工作件12可在處理期間圍繞一軸線自旋。在工作件12係藉由旋轉夾盤22自旋之彼等實施例中，自旋幫助遍及工作件12均一地散佈經施配處置材料。
夾盤22可根據現在或今後開發之習知實踐而以各種不同方式中之任一者來緊固工作件12。較佳地，夾盤22包括邊緣夾緊結構(未圖示)，該等邊緣夾緊結構牢固地固持工作件12，使得在工作件12與夾盤22之間存在間隙28。此種類之定位允許將處置化學品(包括清洗水)施配至工作件12之上部面或下部面上。
視情況，工具10可包括用於處置工作件12之下部面的施配結構。將說明性背側施配機構展示為大體上圓形背側施配頭26，通過大體上圓形背側施配頭26，可朝向工作件12之下部面施配一或多種處置化學品。經由穿過夾盤22之中心孔口32的軸件30而將處置化學品供應至背側施配頭26。在夾盤22旋轉之實施例中，在軸件30與中心孔口32之間存在間隙，使得該等零件不會隨著夾盤22旋轉而接觸。背側施配頭26可耦接至待按需求而施配為供應或摻合之處置材料的一或多個供應器(未圖示)。
幫助圍封處理腔室18之外殼20通常包括基底盤33，及可移動環形隔板部件34、36及38。隔板部件34、36及38提供界定排氣導管42及44之至少一部分的可移動邊界。導管42及44用以捕獲各種處置流體以供再循環、廢棄或其他操縱。可在不同獨立導管中回收不同處置流體以最小化交叉污染及/或針對不同流體而使用獨特捕獲協定。導管42及44中之每一者具有最接近於工作件12之外部周邊的各別入口41及43。導管42及44中之每一者具有排放材料所通過之各別出口44及46。
鄰近隔板部件可朝向彼此或遠離彼此而移動，以便阻塞或打開對應導管路徑。舉例而言，當相對分開地移動鄰近隔板部件時，導管路徑在鄰近隔板部件之間打開且在結構之間擴大。當相對共同地移動結構時，結構之間的導管受到阻塞且其大小減少。出於說明目的，在頂部隔板部件34與中間隔板部件36之間的排氣導管40打開，而在中間隔板部件36與底部隔板部件38之間的下部排氣導管42受到阻塞。
出於說明目的，工具10包括三個可移動且可巢套之隔板部件34、36及38，其中兩個排氣導管42及44可形成於此等部件之間。然而，本發明之其他實施例可包括比此數目更多或更少之數目個隔板部件，且因此包括對應地更多或更少之數目個排氣導管。
在基底區段14與障壁/施配區段16之間可存在間隙48。當在閉合操作模式(諸如，工作件12之處置，其中將自處理腔室18排除來自外界或其他來源之氧氣)下操作工具10時，需要阻擋及/或消除此間隙48，使得氧氣不能通過此間隙48而排出至處理腔室18中。可以各種方式進行此過程。作為一些選項，可藉由使用密封墊、其他合適密封組件及/或甚至藉由使用流動氣簾以橫越間隙48形成邊界以使腔室18與在腔室18外部之外界隔離來密封間隙48。可按需求在任何時間(諸如，在任何處置之至少一部分(其中出於任何原因而需要使腔室18與外界隔離)期間)建立呈氣簾之形式的此邊界。可使用經由合適管系(未圖示)而自合適來源(未圖示)所供應之加壓氣體(諸如，氮氣、二氧化碳、氬氣、此等者之組合，及其類似者)以形成所要氣簾。
在特別較佳實施例中，基底區段14呈在受讓人之同在申請中之申請案第1號及第2號中所描述及說明之「處理區段11」的形式。在此等實施例中，在隔板部件之內部緣邊與鄰近障壁板結構之外部周邊之間提供環形氣簾。具有此結構的本發明之一代表性實施例被更詳細地描述於受讓人之同在申請中之申請案第5號中。
仍參看圖1，障壁/施配區段16之說明性實施例通常包括障壁板56、套環200、進入口歧管300、氣體分配系統400、下文進一步所描述之施配特徵，及管系(未圖示)。障壁/施配區段16相似於受讓人之同在申請中之申請案第1號至第5號的「施配總成554」，且因此可耦接至「可移動部件526」且取代在此等同在申請中之申請案中所描述、展示及/或提及的障壁/施配區段。
根據一較佳實施例，障壁板56被大體上環形地成形，其具有下部表面58。有利地，障壁板56之下部表面58包括幫助收集且移除可能存在之液體的一或多個特徵。作為一策略，可將抽吸特徵及技術用於液體移除，如在受讓人之同在申請中之申請案第3號中所描述。為此，提供管料(未圖示)以用於自障壁板56之下部表面58抽吸液體。經由z軸移動(諸如，藉由使用諸如根據受讓人之同在申請中之申請案第1號及第2號之「可移動支撐部件526」的組件)，可控制障壁板56相對於下伏工作件12之位置。
較佳地，障壁板56之至少下部表面58在相對於工作件12之下伏平面自中心軸線62徑向地向外的方向上向下成角度，以在工作件12與障壁板56之下部表面58之間建立錐形流動通道64。通道64之錐形組態幫助增進自工作件12之中心向外的徑向流，同時最小化再循環區。錐形亦幫助平穩地聚合及增加接近工作件12之外部邊緣之流動流體的速度。此情形幫助減少液體飛濺效應。下部表面58之角度亦幫助激發下部表面58上之液體流動至外部周邊，在外部周邊，經收集液體可被抽走，而非向下滴落至工作件12上。
該組態亦幫助促進藉由流體之較好圍阻的化學品再生效率。成角度的下部表面58可具有各種幾何形狀。舉例而言，幾何形狀可為線性(圓錐形)、拋物線、多項式或其類似者中之一或多者。出於說明目的，下部表面58通常在徑向向外方向上朝向工作件12線性地聚合。
另外，關於此特定實施例，在一態樣中，大體上環形障壁板56在處理腔室18上方充當頂蓋或蓋罩，以便幫助提供用於工作件處置之受保護環境且幫助將經施配材料圍阻於處理腔室18中。然而，因為在許多實施例中障壁板56可上下移動，所以大體上環形障壁板56較佳地緊密地近接於幫助界定處理腔室18(諸如，建立間隙48)之其他障壁，而非直接實體地接觸該等其他障壁。此情形最小化原本可能會由於此接觸而發生之粒子產生。此情形亦最小化可能會在障壁板56之移動進程中發生的控制器將跟不上步進器馬達步進之風險。障壁板56之較佳實施例可被進一步描述於受讓人之同在申請中之申請案第3號及第5號中。
亦可將一噴桿(未圖示)配合至障壁板之下側以提供將一或多種處置化學品噴灑至工作件12上之施配功能性。此噴桿可具有橫跨下伏工作件之全部或一部分的佔據面積。噴桿實施例被描述於本文中所引述的受讓人之同在申請中之申請案及已發佈之專利中。
將套環200配合至障壁板56之頂部上。套環200包括用於連接管系、施配組件及其他特徵而同時幫助使處理腔室18與外界隔離之特徵。套環200亦可提供包括幫助分配清洗流體、圍阻煙霧及提供文氏管(venturi)功能之功能性。如在圖2至圖4中最佳地所見，套環200包括頂部凸緣202、基底凸緣204，及本體206。使用任何合適繫固技術將基底凸緣204安裝至下伏障壁板56。出於說明目的，基底凸緣204包括貫穿孔隙208以用於使用合適螺紋扣件(未圖示)將套環200緊固至障壁板56。在本發明之此或任何其他繫固內容背景下有用的替代繫固技術包括鉚釘、膠黏劑、螺栓、焊接、夾鉗、膠帶、此等者之組合，及其類似者。
過道210自入口214通過套環200而延伸至出口216。每一過道210係至少部分地藉由壁212界定。如在此實施例中所說明，每一壁212在自橫截面為大體上圓形之相對較小入口214至橫截面為大體上D形之相對較大出口216的方向上平穩地分歧。每一過道210之分歧幾何形狀提供眾多益處，包括提供用於圍阻的在入口214處之相對較高流動速度、用於至處理腔室18中之較平穩流動的在出口216處之相對較低流動速度，及諸如清洗流體之流體至障壁板56之下側表面58的分配。在一些實施例中，每一出口216為大體上D形以匹配於下伏障壁板56中之對應孔隙之幾何形狀。在使用中，每一過道210可用以將處理氣體及/或蒸氣自以流體方式耦接至該等過道之一或多個合適來源引入至處理腔室18中。因此，每一過道210理想地具有平穩輪廓以增進此等氣體及/或蒸氣通過套環200且接著進入處理腔室18之平穩流動。
除了如圖所示之分歧幾何形狀以外，其他幾何形狀亦可用於過道210。舉例而言，在替代實施例中，過道之一部分可包括如下部分：該部分聚合且接著分歧，使得該過道包括諸如在本文中所引述之受讓人之專利產權中之一或多者中所描述的文氏管特徵。文氏管特徵可幫助增進處理氣體及其他流體在下伏處理腔室18中之圍阻。
螺紋孔隙218提供使用合適扣件將諸如進入口歧管300之管系及其他組件附接至套環200之頂部表面220的容易方式。視情況，可將諸如凹槽及對應配合密封墊或其類似者之合適特徵提供於頂部表面220中，以幫助確保管系組件與套環200之間的流體緊封。相似地，可圍繞D形出口216提供諸如凹槽及密封墊之特徵，以幫助提供套環200與下伏障壁板56之間的流體緊封。
在套環200之中心區域中，凹穴224提供一便利路徑，可通過該便利路徑而引導管系、噴嘴、電線、光纖、感測器及其他工具組件。底板222凹入於凹穴224內，且包括可用以安裝及/或引導此等組件之孔隙226。舉例而言，可將一中心施配噴嘴(見本文中所引述之同在申請中之申請案)安裝至底板222中之合適定位孔隙，以便提供一路徑，處置流體可藉由該路徑而在中心施配至下伏工作件12上。亦可將供應噴桿(若存在)之管系線路(未圖示)緊固至及/或引導通過底板222。亦可通過此等孔隙中之一或多者而將清洗線路引導至處理腔室18中。亦可使用凹穴壁230上之孔隙228以將管系線路、電子線路或其他線路引導至凹穴224中且接著引導至處理腔室18。
如下文進一步所描述，可使用藉由本發明之清洗技術產生的清洗流體漩渦流以清洗障壁板56之下側。在許多情況下，清洗流體將為水或另一水性組合物。此漩渦流將至少部分地藉由界定過道210之壁212導引至障壁板56之下側。為了促進此漩渦水性流至障壁板56之平穩傳送，需要由親水性材料製造套環200。石英為合適親水性材料之一實例。合適親水性材料之另一實例包含具有適當表面處置之聚偏二氟乙烯(PVDF)。舉例而言，此等表面處置可包括粗糙化、研磨、珠粒噴擊、化學侵蝕、蝕刻，及其類似者。可藉由用合適劑量之離子化輻射(諸如，紫外線輻射、電子束輻射，或其類似者)來輻照聚苯硫醚(PPS)(通常為疏水性材料)而獲得合適親水性材料之另一實例。PPS常常具有如所供應之淺黃色。合適劑量之輻射將PPS之色彩修改為黃褐色，而不會不適當地損害PPS之物理屬性。色彩改變常常為表面已被致使親水性的視覺指示符。可藉由將水澆注至經處置材料上以查看水是起珠或是成片進行簡單經驗性測試。在一些情況下，可觀測到色彩改變，且表面仍然保持疏水性。可藉由離子化能量重新處置該材料達一或多次，直至表面變得親水性為止。亦可使用兩種或兩種以上親水性材料之組合。
主要參看圖1及圖4至圖11，進入口歧管300連接至套環200。每一進入口歧管300與對應過道210一起構成一路徑之一部分，通過該路徑而將一或多種氣體、蒸氣或其類似者供應至處理腔室18。該等進入口歧管中之至少一者(但較佳地為此兩者)亦併有幫助產生待用以清洗表面212及障壁板56之下側58之水或其他合適液體漩渦流的清洗特徵。
作為主要組件，每一進入口歧管300包括基底302及配合至基底302上之蓋罩304。在此說明性實施例中，每一基底302包括具有圓柱形橫截面之下部本體部分306、具有正方形橫截面之上部本體部分308，及安裝凸緣310。可使用凸緣310中之安裝孔312以幫助將進入口歧管300繫固至套環200。過道314自入口末端316及出口318延伸通過基底302。在最接近於入口末端316之處，過道314經組態有包括側壁324及面326之埋頭孔口320。圓柱形壁328界定自埋頭孔口320延伸至出口318的過道314之剩餘部分。
基底302理想地包括用以產生清洗液體漩渦流以濕化及清洗障壁板56之下側表面58以及套環200之表面212的特徵之至少一部分。管系連接件330提供於上部本體部分308之至少一側上以提供用以附接一供應線路(未圖示)之位點，自一或多個合適來源(未圖示)通過該供應線路而供應清洗液體。供應管道332自在連接件330之尖端336處的入口334延伸至提供於面326處之出口338(見圖7及圖12)。
對於所說明實施例中之每一歧管300，蓋罩304自頂部末端350延伸至底部末端352，且包括本體344、安裝凸緣346及步進式軸套348作為主要組件。凸緣346中之孔隙347促進將蓋罩304安裝至對應基底302。過道356自最接近於頂部末端350之入口358及最接近於底部末端352之出口360延伸通過蓋罩304。過道356充當將氣體、蒸氣及其類似者饋入至處理腔室18所沿著的路徑之各別部分。每一歧管300連接至套環200，使得過道356係在自套環200中之對應過道210之上游。在最接近於出口360之處，每一過道356視情況可具有凸形輪廓(未圖示)以促進流體自過道356至對應過道210中之平穩遞送。在入口358與出口360之間的過道356之部分係藉由圓柱形壁364界定。最接近於頂部末端350的凹槽366中之O形環(未圖示)提供將蓋罩304耦接至供應線路444及448之一說明性方式。
步進式軸套348包括本體367、頸部369及套環370。參看圖7，O形環380配合至本體367上之圓周凹槽383中，以幫助當將蓋罩304安裝至基底302時在本體367與側壁324之間形成流體緊封。
蓋罩304亦包括用以產生清洗液體漩渦流的特徵之至少一部分。此等特徵包括在套環370上之導引壁374，導引壁374幫助創造經產生有漩渦流之環形間隙384。另外，狹槽376(見圖7及圖13)提供於頸部369上且與出口338對準。狹槽376形成流動通道以允許退出出口338之液體進入儲集器382。
複數個凹槽378形成於面372中以充當流動通道。可以各種方式將凹槽378配置於面372中。通常，需要均一地配置凹槽378以幫助產生經產生漩渦流的較均一之鋪蓋動作。在如在圖13中最佳地所見之較佳實施例中，以群組391之形式配置凹槽，其中具有介入平台(land)393。以此方式允許將狹槽376置放於平台393中，而不干擾在面372上凹槽378之均一分佈。
在此內容背景下，術語「偏斜地」與將被大體上徑向地向內瞄向中心軸線342(圖13)之凹槽形成對比。通常全體地以按相對於過道356之俯視圖之順時針或逆時針樣式產生漩渦流的方式使偏斜凹槽378非徑向地瞄準。雖然不需要在與其他凹槽378相同之程度上或甚至在與其他凹槽378相同之偏斜方向使每一個別凹槽378偏斜地瞄準，但需要使所有凹槽378(若使用一個以上凹槽)在實質上相同偏斜方向上瞄準以創造順時針漩渦流或逆時針漩渦流。
如在圖4中最佳地所見，當將蓋罩304配合至基底302中時，環形儲集器382形成於埋頭孔口320中。大體上環形間隙384形成於套環370之導引壁374與壁328之間。導引壁374與壁328可在間隙384之區域中平行或可非平行。在較佳實施例中，間隙384在底部處稍微較寬。大約7度之分歧角將係合適的。
在使用中，藉由合適管系供應線路(未圖示)將清洗液體供應至清洗供應管道332。清洗液體退出管道332，且經由出口338及狹槽376而填充環形儲集器382。自儲集器382，通過藉由凹槽378形成之流動通道而向內朝向導引壁374偏斜地噴射清洗液體。因此，清洗液體進入環形間隙384。至少部分地歸因於偏斜瞄準之凹槽，在間隙384中產生清洗液體漩渦流。間隙384之寬度可影響漩渦動作之品質。舉例而言，若間隙過寬，則漩渦動作可小於可能需要之漩渦動作。在一實施例中，0.004吋之間隙將係合適的。
在間隙384中所產生之流繼續通過過道314及356而朝向處理腔室18漩渦，從而橫越壁328及364進行鋪蓋而不填滿過道314及356，該流接著通過套環過道210，從而橫越壁212進行鋪蓋而不填滿過道210。漩渦清洗液體接著自套環200向外流動至障壁板56之下側表面58上。達成表面58之有效的極均一濕化及清洗。漩渦鋪蓋流動幫助保持在需要清洗之表面上之清洗液體，且幫助最小化或消除滴落。
由此方法產生若干優勢。隨著漩渦清洗液體流向處理腔室18，理想地達成經由漩渦流而濕化完全表面過道210、314及356。在此階段達成完全表面覆蓋會幫助增進液體至障壁板56之下部表面上且橫越障壁板56之下部表面的平穩鋪蓋流動。加速通過過道210、314及356之氣流進一步增進液體流在障壁板56之下部表面58上的散佈及薄化。
當將水施配至過道210、314及356之較佳親水性表面上時，觀測到親水性表面之極佳鋪蓋動作及覆蓋，其中具有極少飛濺或小滴形成。隨著清洗液體流動至障壁板56之較佳親水性下部表面58上，流動清洗液體薄層平穩地且均一地鋪蓋於障壁板之下部親水性表面上方且覆蓋該下部親水性表面。隨著清洗液體向外流向障壁板之外部周邊，理想地使用抽吸技術以收集清洗液體中之至少一些清洗液體，如在受讓人之同在申請中之申請案第3號中所描述。可在清洗的同時及/或在清洗結束時發生抽吸。
在定位於套環200上方的情況下，併入至歧管300中之清洗特徵亦良好地在自處理腔室18之上游。此情形幫助保護清洗結構免受污染。此情形亦允許清洗液到達很可能帶有殘餘化學品之所有表面。作為一額外優勢，較易於開發及實施達成極佳表面濕化之漩渦流體流。總而言之，與整合至歧管300中之清洗特徵相關聯的此等眾多特徵及益處提供減少之粒子污染。
障壁/施配區段16理想地包括用於將處置材料施配至處理腔室18中之一或多個獨立機構。舉例而言，說明性實施例包括至少一種類(較佳地為至少兩個不同種類，且更佳地為至少三個不同種類)之施配能力。作為一能力，包括一施配結構，該施配結構向下朝向工作件12(通常橫越工作件12之半徑)噴灑一或多種處置流體，使得經由在噴灑下方的工作件12之旋轉而獲得完全表面覆蓋。在較佳實施例中，此能力係藉由安裝至障壁板56及/或套環200之施配結構(諸如，噴桿)提供。此噴桿之較佳實施例及將此噴桿併入至障壁/施配區段中之方法在受讓人之同在申請中之申請案第3號中被描述為「噴桿178」。
作為另一施配能力，可包括一施配結構，該施配結構將處置化學品大體上向下施配至下伏工作件12之中心上。隨著工作件12自旋，在工作件表面上方分配經中心施配材料。在較佳實施例中，此能力係藉由安裝至套環200之底板222的中心施配噴嘴總成(未圖示)提供。此噴嘴之較佳實施例在受讓人之同在申請中之申請案第3號中被描述為「中心施配噴嘴總成518」。如在此同在申請中之申請案中所描述，相似地發生此單元之安裝。
另外，氣體分配系統400提供將處理材料(通常為氣體及/或蒸氣，視情況包括夾帶材料)引入至處理腔室18中之再一方式。氣體分配系統400將此等流供應至過道210、314及356。自此等過道，將該一或多個流向下施配至處理腔室18中。
障壁/施配區段16之施配組件可耦接至經由合適供應線路而提供之處置材料的一或多個供應器(未圖示)。此等材料可按需求而施配為供應或摻合。可使用各種處置材料，此係因為工具10在可進行之處置類型中相當靈活。僅小取樣的代表性處置材料包括氣體及液體，諸如，氮氣、二氧化碳、氨氣、清潔乾空氣、水蒸汽、氬氣、HF氣體、水性HF、水性異丙醇或其他醇類及/或表面活性材料、去離子水、氫氧化銨之水溶液或其他溶液、硫酸及/或其乾燥物質及前驅物(例如，三氧化硫(SO3)、硫代硫酸(H2S2O3)、過氧硫酸(H2SO5)、過二硫酸(H2S2O8)、氟硫酸(HSO3F)及氯磺酸(HSO3Cl))之水溶液或其他溶液、硝酸之水溶液或其他溶液、磷酸之水溶液或其他溶液、氯化氫之水溶液或其他溶液、氧化劑(諸如，過氧化氫及/或臭氧氣體)、水性臭氧、界面活性劑、有機酸及溶劑、螯合劑、除氧劑、此等者之組合，及其類似者。
氣體供應系統400係在自進入口歧管300之上游，且以流體方式耦接至進入口歧管300以將一或多種氣體、蒸氣及/或其類似者供應至處理腔室18。出於說明目的，系統400經由兩個供應線路444及448而以流體方式耦接至歧管300。在其他實施例中，必要時，可使用更多或更少供應線路。
系統400併有放大氣體分配站462。放大氣體分配站462包括空氣放大器498、閥門520及歧管464作為主要組件。按需求，放大氣體分配站462以流體方式可控制地將處理腔室18耦接至至少一外界空氣來源。在較佳實施例中，放大氣體分配站462以流體方式耦接至與工具10相關聯之機器人隔室中的外界空氣來源。此情形係有利的，此係因為常常在極其高之程度(甚至高於在工具10外部之周圍清潔室外界)上純化此空氣。此情形允許放大氣體分配站462自實質上無粒子環境汲取外界空氣以用於微電子工作件之極純處理。另外，此情形便利地將站462置放成相對緊密地近接於藉由該站伺服之處理腔室。
當然，只要合適的外界空氣來源實務上係可接取的，就可根據需要而將放大氣體分配站462置放於其他部位中。其他代表性候選部位包括工具10之其他隔室、周圍清潔室、局部清潔室中之其他工具，或甚至遠距離的工具或清潔室。若空氣放大器498之空氣進入口經裝備有適當純化組件部分(purification componentry)，則空氣放大器498可甚至以流體方式耦接至將藉由在自空氣放大器498之上游之此組件部分純化的其他外界空氣來源。
空氣放大器指代使用相對低加壓氣流以產生大得多之相對較低壓力氣流的器件。在許多情況下，較低壓力氣體為外界空氣。空氣放大器器件採取來自小體積之加壓氣體的能量以產生高速度、高體積、低壓力之輸出空氣流。在許多市售單元中達成在自大於1至多達75:1之範圍內的放大比。在本發明中，在自大於1至約25:1(較佳地為自大於約2至約10:1)之範圍內的放大比將係合適的。在一條件集合下，已發現使用4:1之放大比係合適的。
空氣放大器498包括用於經由線路505而收納加壓氣流之入口504，及用於收納外界空氣饋料之空氣進入口502。歸因於空氣放大器之內部結構，加壓氣體將體積大得多之外界空氣通過空氣進入口502而牽拉至空氣放大器498中，且亦激發所放大之外界空氣朝向歧管464之下游流動。通常，加壓氣體之來源獨立於外界空氣。適於本申請案的其他氣體及蒸氣之實例包括氮氣、氬氣、二氧化碳、清潔乾空氣、此等者之組合，及其類似者。即使將處理腔室18展示為藉由單一空氣放大器498服務，但在其他實施例中，一個以上空氣放大器亦可伺服一或多個處理腔室。
當閥門520打開且空氣放大器498正操作時，外界空氣流流動至歧管464。自彼處，空氣經由線路444及448而流動至進入口歧管300。當不管加壓氣體至空氣放大器498之入口504中的流動是否停止(雖然需要當閉合閥門520時停止加壓氣體至入口504中之流動)而閉合閥門520時，使延伸通過歧管464、供應線路444及448、歧管300及套環200之環境控制流體路徑與外界隔離。較佳地，通常閉合閥門520，使得在電力故障之情況下，下游處理腔室18至外界導孔之曝露受到阻擋。
空氣放大器之特別較佳實施例為可購自NEX之型號40001可調整空氣放大器，惟用由PVDF製造之鎖定螺帽替換具備市售單元之不鏽鋼鎖定螺帽除外。以PVDF螺帽進行取代，以便覆蓋及保護不鏽鋼免受化學曝露。在其他實施例中，空氣放大器之額外組件或甚至整個空氣放大器可由PVDF、PTFE及/或其他惰性材料製成。
歧管464包括允許歧管464自多個來源收納流體且接著將此等流體分配至一或多個下游目的地(諸如，供應線路444及448、歧管300、套環200及處理腔室18)之特徵。歧管464包括用於收納放大空氣流之入口468，及用於收納非外界氣流之一或多個獨立入口。出於說明目的，展示單一此類獨立入口472，其用於向歧管供應諸如氮氣、二氧化碳或其類似者之惰性氣體的供應。
作為對供應放大空氣流之替代例，系統400亦可用以將其他氣體或蒸氣供應至處理腔室18。舉例而言，可藉由打開閥門66將諸如惰性氣體(諸如，氮氣)之一或多種非外界氣體、表面張力調節劑(例如，異丙醇)、蝕刻氣體、氧化氣體、氨氣、CO2、清潔乾空氣及/或其類似者之流通過供應線路472經由歧管464而引入至流體路徑444及448中。若需要為了排除氧氣或出於任何其他原因而進一步使腔室18與外界隔離，則可提供氣簾以橫越間隙48建立障壁。
在不脫離本發明之範疇及精神的情況下，對本發明之各種修改及變更對於熟習此項技術者而言將變得顯而易見。應理解，本發明不意欲不適當地受到本文中所闡明之說明性實施例及實例限制，且此等實例及實施例係僅在本發明之範疇意欲僅受到如下在本文中所闡明之申請專利範圍限制的情況下藉由實例而呈現。
10．．．工具
12．．．工作件
14．．．基底區段
16．．．障壁/施配區段
18．．．處理腔室
20．．．外殼
22．．．夾盤
26．．．背側施配頭
28．．．間隙
30．．．軸件
32．．．中心孔口
33．．．基底盤
34．．．環形隔板部件/頂部隔板部件
36．．．環形隔板部件/中間隔板部件
38．．．環形隔板部件/底部隔板部件
40．．．排氣導管
41．．．入口
42．．．排氣導管
43．．．入口
44．．．排氣導管/出口
46．．．出口
48．．．間隙
56．．．下伏障壁板
58．．．下部表面/下側表面/下側
62．．．中心軸線
64．．．錐形流動通道
66．．．閥門
200．．．套環
202．．．頂部凸緣
204．．．基底凸緣
206．．．本體
208．．．貫穿孔隙
210．．．過道
212．．．壁/表面
214．．．入口
216．．．出口
218．．．螺紋孔隙
220．．．頂部表面
222．．．底板
224．．．凹穴
226．．．孔隙
228．．．孔隙
230．．．凹穴壁
300．．．進入口歧管
302．．．基底
304．．．蓋罩
306．．．下部本體部分
308．．．上部本體部分
310．．．安裝凸緣
312．．．安裝孔
314．．．過道
316．．．入口末端
318．．．出口
320．．．埋頭孔口
324．．．側壁
326．．．面
328．．．圓柱形壁
330．．．管系連接件
332．．．供應管道
334．．．入口
336．．．尖端
338．．．出口
342．．．中心軸線
344．．．本體
346．．．安裝凸緣
347．．．孔隙
348．．．步進式軸套
350．．．頂部末端
352．．．底部末端
356．．．過道
358．．．入口
360．．．出口
364．．．圓柱形壁
366．．．凹槽
367．．．本體
369．．．頸部
370．．．套環
372．．．面
374．．．導引壁
376．．．狹槽
378．．．凹槽
380．．．O形環
383．．．圓周凹槽
384．．．環形間隙
391．．．群組
393．．．介入平台
400．．．氣體分配系統/氣體供應系統
444．．．供應線路/流體路徑
448．．．供應線路/流體路徑
462．．．放大氣體分配站
464．．．歧管
468．．．入口
472．．．獨立入口/供應線路
498．．．空氣放大器
502．．．空氣進入口
504．．．入口
505．．．線路
520．．．閥門
圖1為併有本發明之原理之單一晶圓處理工具的示意圖。
圖2為圖1之工具中所使用之套環的頂部透視圖。
圖3為圖1之工具中所使用之套環的底部透視圖。
圖4為展示安裝至圖1之工具中所使用之套環之進入口歧管的側橫截面圖。
圖5為圖1之工具中所使用之進入口歧管總成的頂部透視圖。
圖6為圖1之工具中所使用之進入口歧管總成的底部透視圖。
圖7為圖1之工具中所使用之進入口歧管總成的側橫截面圖。
圖8為圖5至圖7之進入口歧管總成中所使用之蓋罩的頂部透視圖。
圖9為圖5至圖7之進入口歧管總成中所使用之蓋罩的底部透視圖。
圖10為圖5至圖7之進入口歧管總成中所使用之基底的頂部透視圖。
圖11為圖5至圖7之進入口歧管總成中所使用之基底的底部透視圖。
圖12為圖10所示之基底的俯視圖。
圖13為圖8所示之蓋罩的俯視圖。
200．．．套環
206．．．本體
210．．．過道
212．．．壁/表面
214．．．入口
216．．．出口
222．．．底板
224．．．凹穴
226．．．孔隙
228．．．孔隙
230．．．凹穴壁
300．．．進入口歧管
302．．．基底
304．．．蓋罩
306．．．下部本體部分
308．．．上部本體部分
310．．．安裝凸緣
314．．．過道
318．．．出口
324．．．側壁
326．．．面
328．．．圓柱形壁
344．．．本體
350．．．頂部末端
352．．．底部末端
356．．．過道
358．．．入口
360．．．出口
364．．．圓柱形壁
366．．．凹槽
383．．．圓周凹槽
384．．．環形間隙

Claims (10)

  1. 一種用於處理至少一微電子工作件之裝置，該裝置包含：a)一處理腔室，在該處理腔室中在處理期間可定位該至少一微電子工作件；b)一障壁結構，其包括一下部表面，其中該下部表面在處理期間上覆於且至少部分地覆蓋該至少一工作件；c)一位在該處理腔室上游的過道，該過道具有一過道壁，該過道壁流體地耦接於該障壁結構的該下部表面；d)一位在該過道上游的環形儲集器，該環形儲集器收納來自一清洗液體供應源之清洗液體；e)一位在該過道上游的環形間隙，該環形間隙係流體地耦接於該過道壁；及f)複數個偏斜瞄向的噴嘴，該清洗液體經由該噴嘴被由該環形儲集器偏斜地噴射入該環形間隙，該環形間隙具有一寬度，以在當該清洗液體被經由該噴嘴噴射入該環形間隙時，在該環形間隙中產生該清洗液體的一漩渦鋪蓋流，並且接著繼續渦漩且鋪蓋過該過道壁，而不填滿該過道，而且使該過道壁以一有效造成漩渦鋪蓋流的方式引導該該清洗液體的該漩渦鋪蓋流，以在該障壁結構的該下部表面上形成該清洗液體的一鋪蓋流。
  2. 如請求項1之裝置，其中該障壁結構具有一環形形狀且其中該障壁結構的該下部表面係由相對於該至少一微電子工作件的一中心軸線於一徑向向外的方向上向下成角 度。
  3. 如請求項2之裝置，其中該噴嘴包含複數個凹槽，以經由該噴嘴而偏斜地瞄射該清洗液體。
  4. 如請求項2之裝置，其中該噴嘴包含複數個噴嘴群組，每一群組具有偏斜地瞄向該環形間隙的複數個凹槽。
  5. 一種用於處理至少一微電子工作件之裝置，該裝置包含：a)一處理腔室，在該處理腔室中在處理期間可定位該至少一微電子工作件；b)一障壁結構，其包括在處理期間上覆於且至少部分地覆蓋該至少一工作件之一下部表面；c)至少一分歧路徑，其提供通向該處理腔室之一排出口，該分歧路徑包括以流體方式耦接至該障壁結構之該下部表面的一路徑表面；d)一大體上環形間隙，其定位於該路徑表面上游且流體地耦接於該路徑表面；及e)複數個流動通道，其經偏斜地引向該大體上環形間隙，且經組態成以使得當一清洗液體通過該流動通道及通過該環形間隙而被噴出時，使得該清洗液體的一漩渦鋪蓋流由該環形間隙流在該路徑表面上，並使得該清洗液體的該漩渦鋪蓋流，經過包含該路徑之至少該路徑表面的一或多個表面而轉換成該障壁結構之該下部表面的一鋪蓋流。
  6. 如請求項5之裝置，其中該路徑表面係藉由一或多個額 外表面以流體方式耦接至該障壁結構之該下部表面。
  7. 如請求項6之裝置，其中該路徑表面直接耦接至該下部表面。
  8. 如請求項6之裝置，其中該路徑表面間接耦接至該下部表面。
  9. 如請求項5之裝置，其中該障壁結構具有一環形形狀且其中該障壁結構的該下部表面係由相對於該至少一微電子工作件的一中心軸線於一徑向向外的方向上向下成角度。
  10. 一種清洗一裝置之方法，其包含下列步驟：a)提供一裝置，該裝置包含：i)一處理腔室，在該處理腔室中在處理期間可定位該至少一微電子工作件；ii)一障壁結構，其包括一下部表面，其中該下部表面在處理期間上覆於且至少部分地覆蓋該至少一工作件；iii)一位在該處理腔室上游的過道，該過道具有一過道壁，該過道壁流體地耦接於該障壁結構的該下部表面；iv)一位在該過道上游的環形儲集器，該環形儲集器收納來自一清洗液體供應源之清洗液體；v)一位在該過道上游的環形間隙，該環形間隙係流體地耦接於該過道壁；及vi)複數個偏斜瞄向的噴嘴，該清洗液體經由該 噴嘴被由該環形儲集器偏斜地噴射入該環形間隙，該環形間隙具有一寬度，以在當該清洗液體被經由該噴嘴噴射入該環形間隙時，在該環形間隙中產生該清洗液體的一漩渦鋪蓋流，並且接著繼續渦漩且鋪蓋過該過道壁，而不填滿該過道，而且使該過道壁以一有效造成漩渦鋪蓋流的方式引導該該清洗液體的該漩渦鋪蓋流，以在該障壁結構的該下部表面上形成該清洗液體的一鋪蓋流；b)在有效於產生一清洗流體之一漩渦鋪蓋流的條件下使該清洗流體偏斜地瞄向一大體上環形間隙或其部分；及c)使該清洗流體漩渦流濕化該障壁結構之該下部表面。
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