TWI633612B - 用以與處理晶圓狀物件用之設備一起使用的收集器 - Google Patents

Abstract

本發明揭露一種用以與一旋轉夾盤使用的收集器組件，該收集器組件包含一底部構件、一頂部構件、和一用以裝配在該底部構件和該頂部構件之間的第一中間構件。該底部構件、頂部構件、和第一中間構件係配置為可相互連接以形成一處理外殼且可與彼此分開。該底部構件和該中間構件各包含複數收集器壁區段，俾使當該底部構件、頂部構件和第一中間構件相互裝配時，該等壁區段共同界定該收集器之一外部側壁。

Description

用以與處理晶圓狀物件用之設備一起使用的收集器

本發明大致關於用於處理如半導體晶圓之晶圓狀物件的表面之設備，且更具體地用以與此設備一起使用的為收集器結構。

半導體晶圓係接受各種表面處理處理，例如蝕刻、清潔、研磨和材料沉積。為了適應此等處理，單一晶圓可相對於一或更多處理流體噴嘴，由與一可旋轉動載子相連的夾盤支撐 。此等夾盤通常配備有環繞之收集器，用以收集使用過的液體和排出該處理所產生的廢氣。此等收集器之範例係顯示於圖3之美國專利第4903717號和美國專利第7837803號中。

這些收集器包含複數處理水平面，此在實踐中通常為三個。旋轉夾盤可相對於位於此這三個處理水平面之間的收集器移動，以及相對於一最上方之裝載和卸載位置移動。

然而，在某些情況 ​​下，僅有一或兩個處理組合物用於一特定的旋轉夾盤，在該情況下並非三個水平面皆被使用。此外，在習知的收集器設計中，收集器的任何零件之清洗和維修會使整個收集器無法使用。

因此，本發明之一實施態樣關於一種用以與一旋轉夾盤使用之收集器組件，該收集器組件包含一底部構件、一頂部構件、和用以裝配在該底部構件和該頂部構件之間的一第一中間構件。該底部構件、頂部構件、和第一中間構件係可相互連接，以形成一處理外殼且係與彼此分開 。該底部構件和該中間構件各包含複數收集器壁區段，俾使當該底部構件、頂部構件和第一中間構件相互裝配時，該等壁區段共同界定該收集器之外部側壁。

在根據本發明之收集器組件的較佳實施例中，該底部構件包含一用以收集處理液體的徑向內部凹槽，和一用以收集排放之處理氣體的徑向外部環形導管。

在根據本發明之收集器組件的較佳實施例中，該頂部構件之一下部部分係形成為一導流板，該導流板具有一朝下環形表面，該環形表面將處理流體沿徑向向外引導和向下引導朝向形成在該收集器組件中的排水道。

在根據本發明之收集器組件的較佳實施例中，一上部導流板係裝配於該頂部構件和該第一中間構件之間，該上部導流板具有一朝下環形表面，該環形表面將處理流體沿徑向向外引導和向下引導朝向形成在該收集器組件中的排水道。

在根據本發明之收集器組件的較佳實施例中，該第一中間構件的下部部分係形成為具有一朝下的環形表面之導流板，該導流板具有一朝下環形表面，該環形表面將處理流體沿徑向向外引導和向下引導朝向形成在該收集器組件中的排水道。

在根據本發明之收集器組件的較佳實施例中，一下部導流板係裝配於該第一中間構件和該底部構件之間，該下部導流板具有一朝下環形表面，該環形表面將處理流體沿徑向向外引導和向下引導朝向形成在該收集器組件中的排水道。

在根據本發明之收集器組件的較佳實施例中，該第一中間構件係用以在上端與頂部構件密封地相互配合，以及在下端與底部構件密封地相互配合。

在根據本發明之收集器組件的較佳實施例中，該收集器組件亦包含一第二中間構件，用以在上端與該第一中間構件之一下端密封地相互配合，以及在下端與該底部構件密封地相互配合，該第二中間構件包含一進一步的收集器壁區段，俾使當該底部構件、該頂部構件與該第一和第二中間構件相互裝配時，該等壁區段共同界定該收集器之一外部側壁。

在根據本發明之收集器組件的較佳實施例中，該第一中間構件包含一用以收集處理液體的徑向內部凹槽，和一用以收集排放之處理氣體的徑向外部環形導管。

在根據本發明之收集器組件的較佳實施例中，該第二中間構件包含一用以收集處理液體的徑向內部凹槽，和一用以收集排放之處理氣體的徑向外部環形導管。

在根據本發明之收集器組件的較佳實施例中，至少一汲極係裝配在該底部構件之徑向外部環形導管中，且具有一上端，用以與形成在該第一中間構件中之該凹槽中之汲極相互配合，俾使由該第一中間構件所收集之處理液體通過該底部構件之徑向外部環形導管，而不暴露至在該底部構件之徑向外部環形導管中之廢氣。

在根據本發明之收集器組件的較佳實施例中，至少一汲極係裝配在該底部構件之徑向外部環形導管中，且具有一上端，用以與形成在該第二中間構件中之該汲極之下端相互配合，該第二中間構件之汲極係用以與形成在該第一中間構件之該凹槽相互配合，俾使由該第一中間構件所收集之處理液體通過該第二中間構件之徑向外部環形導管及該底部構件，而不暴露至在該第二中間構件之徑向外部導管中或該底部構件之廢氣。

在根據本發明之收集器組件的較佳實施例中，該底部構件包含一直立的分隔區，該分隔區將該底板之一徑向內部凹槽與該底板之一徑向外部環形導管分隔。

在根據本發明之收集器組件的較佳實施例中，該第一中間構件包含一直立的分隔區，該分隔區將該第一中間構件之一徑向內部凹槽與該第一中間構件之一徑向外部環形導管分隔。

在根據本發明之收集器組件的較佳實施例中，該第二中間構件包含一直立的分隔區，該分隔區將該第二中間構件之一徑向內部凹槽與該第二中間構件之一徑向外部環形導管分隔。

在根據本發明之收集器組件的較佳實施例中，提供一排氣系統以將廢氣從該底座及該第一中間構件之徑向外部環形導管中排出，其中該底座之徑向外部環形導管及該第一中間構件係彼此密封，且其中該排氣系統係用以將廢氣分別地及獨立地從該底座的徑向外部環形導管和第一中間構件抽出。

在根據本發明之收集器組件的較佳實施例中，提供一排氣系統以將廢氣從該底座及該第一中間構件之徑向外部環形導管中排出，其中該底座之徑向外部環形導管及該第一中間構件係彼此氣體連接，且其中該排氣系統係用以將廢氣分別地及共同地從該底座的徑向外部環形導管和第一中間構件抽出。

圖1中之收集器組件包含四個主要構件，即底部構件10、頂部構件20、第一中間構件30、和第二中間構件40。在圖1中不可見的收集器組件之一半係通常為所顯示部分之鏡像，如圖2之分解圖可見。

圖1之收集器組件亦包含上部導流板50、中間導流板60、和下係為選擇性的。

如熟悉本領域技術者所知，圖1之收集器組件在使用時係圍繞一旋轉夾盤，如那些用於半導體晶圓的單一晶圓的濕式處理者，例如，在美國專利第 4903717號和第7837803號中所述 。此等旋轉夾盤係設計為固持預定直徑之晶圓，目前所使用及正開發中的為300 mm和450 mm之直徑。旋轉夾盤可相對於該三個收集器之每一者之間的水平面之間的收集器移動，以及相對於最上方的裝載和卸載位置移動。收集器組件和旋轉夾盤之間的相對移動可透過以下方式達成：將旋轉夾盤相對於靜止的收集器組件升高和降低、或透過將收集器組件相對於靜止的旋轉夾盤升高和降低、或透過將旋轉夾盤及收集器組件同時以相反的方向升高或降低、或在相同方向以不同的速度升高或降低。

因此，最下方之處理水平面係對應於一位置，於該位置處，旋轉夾盤之上表面與底部構件10之徑向內部上邊緣15大致齊平。開始於該邊緣之傾斜表面用於收集從晶圓表面甩出之液體，並將該液體引導至在底部構件中之汲極。

選擇性導流板70亦將向下和向外引導液體朝向在底部構件10中之汲極，且更界定其自身和該第二中間構件40之朝下之表面之間的間隙，經由該間隙，廢氣可被抽入收集器組件之外部排氣導管中。

中間處理水平面所對應之位置，為旋轉夾盤之上表面與第二中間構件40之徑向內邊緣45大致齊平處。開始於該邊緣之傾斜表面用於收集從晶圓表面甩出之液體，並將該液體引導至在第二中間構件40中之汲極。

在此情況下，選擇性中間導流板60亦將液體向下和向外引導朝向第二中間構件40中之汲極，更界定其自身和第一中間構件30之朝下之表面之間的間隙，經由該間隙，廢氣可被抽入收集器組件之外部排氣導管中。

相似地，上部處理水平面所對應之位置，為旋轉夾盤之上表面與第一中間構件30之徑向內邊緣35大致齊平處。開始於該邊緣之傾斜表面用於收集從晶圓表面甩出之液體，並將該液體引導至在第一中間構件30中之汲極32。

如圖2中可見，底部構件10、第一中間構件30、和第二中間構件40各包含一對應的直立壁11、31、和41，該等直立壁用以將對對應之構件分割為用以收集用過的處理液體之內部環形凹槽，以及用以接收廢氣之外部環形導管。在圖2中亦可見形成於底部構件10中之汲極17，第一和第二中間構件之每一者類似地設置至少一此汲極，如圖1中所示的汲極32。

亦如圖2所示，底部構件10、第一中間構件30、和第二中間構件40各自包含對應的直立外壁區段13、33、和43，該等區段共同界定收集器組件之外壁，且亦形成收集器組件的排氣導管之外部側壁。吾人將由圖1和圖2理解，在組裝狀態下，壁區段13、33、和43，以及頂部構件20之外邊緣，透過使用插入之O形環或其他適當的密封件以氣密方式彼此接合。

此外，如圖1所示，分別形成在第一中間構件30和第二中間構件40中之排氣導管39、49係在其橫截面係被關閉，俾使期望的話，來自各水平面之廢氣可與來自所有其它水平面之廢氣分隔開。此配置還更使吾人可獨立於在所有其它水平面之廢氣流率，控制在各水平面之廢氣流率，此係透過使用獨立之真空泵、獨立閥或其組合而為之，以防止在收集器組件內之垂直的壓力梯度，垂直的壓力梯度可能會導致在重疊之處理水平面之間的交叉污染。

現參照圖3，本實施例之收集器僅具有兩個處理水平面而非三個。然而，參照前述實施例，吾人將理解圖3之雙水平面收集器組件係單純地藉由移除前述實施例中之第二中間構件40與下部導流板70，並將其餘組件重新組裝而製成，俾使第一中間構件30現在直接與底部構件10接合，而選擇性導流板60現係裝配於第一中間構件30和底部構件10之間。

在第一中間構件30中之汲極的功能與前述實施例相同，但在本實施例中它們直接連接到在底部構件10中之導管12，而不是透過在現已不存在之第二中間構件40中之導管42。圖3中亦顯示用以密封第一中間構件30和底部構件10之配合邊緣的示例性O形環34，吾人可理解，類似的密封件將提供於所有其他的外壁區段之連接處。

現在參照圖4，在根據本發明之收集器組件的第三實施例中，僅有一處理水平面。再次說明，本實施例係僅藉由從前述實施移除選定之構件，即第一中間構件30和中間導流板60，以及藉由將剩餘之構件以適當之方式重新組裝而產生，俾使該頂部構件20之下部外邊緣直接與底部構件10的壁區段13之上邊緣接合。由於現已無需要導管之上方的處理水平面汲極，故導管12在本實施例中已移除。處理液體係取而代之只經由底部構件10的（複數）汲極17排出。

上述三個實施例之每一者的共通點為，先前技術之結構的單一共同外部收集器壁已被複數腔室壁區段所取代，一在底部構件上且一在中間構件之每一者上。因此較少量之零件提供相同的功能，卻具有例如，可輕易地將三水平面之腔室轉換為二水平面之腔室的優點。

各中間構件30、40構成上部處理水平面的地板及下部水平面之頂板。 各中間構件更具有兩個同心向上突出的圓柱形壁區段，即，構成外部側壁區段之外部壁區段以及構成分隔壁之內部壁區段，該分隔壁將內部液體收集槽與外部排氣導管區隔。

在圖1和2的實施例中，第一和第二中間構件30、40可彼此相同，而圖3的實施例具有一中間部分30且圖4的實施例中沒有中間構件。在各實施例中第一中間構件具有一朝下之表面，該表面具有與第二中間構件相似的形狀，以使第一中間構件的朝下之表面容納入第二中間構件的朝上之表面，使外腔室壁區段緊密地朝向上部腔室環的面向下之表面，且分隔壁13、33、43提供開口於液體導管和環形收集腔室之間。

如前所述，導流板50、60、和70為選擇性。在前述實施例中，一或更多此等導流板係設置以如前述地協助引導廢氣。然而，亦可能將此等導流器與頂部構件20、第一 中間部分30、和第二中間構件40整體地形成。圖5繪示應用至兩水平面收集器之替代性作法，雖然吾人亦可輕易預想到對應的三水平面和一水平面之變化結構。

特別地，在圖5中，頂部構件20’已被修改為包含之前的上導流板50，且第一中間構件30’已被修改為包含之前的中間導流板60。

在頭三個實施例中，導流板50、60、70具有對應於該腔室的內徑之內徑，以及對應於分隔壁的直徑之外徑。導流板50、60、70係與相鄰的上部構件的向下之表面以隔一段距離而設置，從而提供一小間隙（較佳地為1 mm至 5 mm之間）於其間。該間隙係向內朝收集器的內部體積打開，且向外係流體連接至相對應的環形排氣導管。

排氣導管可彼此流體連接，以可共同地收集來自所有排氣導管之氣體。 可替代地，排氣導管可彼此密封，以使來自各排氣導管的氣體可被單獨地收集並因此分別排出，若收集化學上不相容的氣體時，此可為特別有用。

因此，本發明提供了一種新的收集器設計，該設計使吾人可輕易地改變液體收集水平面的數目。由於對下一代的處理設備預期的有限清潔，能夠分別移除各水平面以進行清潔之能力被視為有助益。

雖然本發明已結合其各種較佳實施例進行說明，但吾人應理解這些實施例係僅提供以說明本發明，且不應該被用來作為限定由隨附請求項之真正範圍及精神所賦予之保護範圍。

10‧‧‧底部構件
11‧‧‧直立壁
12‧‧‧導管
13‧‧‧壁區段
15‧‧‧內部上邊緣
17‧‧‧汲極
20‧‧‧頂部構件
20’‧‧‧頂部構件
30‧‧‧第一中間構件
30’‧‧‧第一中間構件
31‧‧‧直立壁
32‧‧‧汲極
33‧‧‧外壁區段
34‧‧‧O形環
35‧‧‧內邊緣
39‧‧‧排氣導管
40‧‧‧第二中間構件
41‧‧‧直立壁
42‧‧‧導管
43‧‧‧外壁區段
45‧‧‧內邊緣
49‧‧‧排氣導管
50‧‧‧上部導流板
60‧‧‧中間導流板
70‧‧‧下部導流板

本發明之其它目標、特徵及優點將於閱讀以下關於本發明之較佳實施例的詳細描述、參照隨附圖式後變得更加明顯，其中：

圖1為根據本發明之第一實施例，在軸向截面之收集器組件的透視圖；

圖2為圖1之收集器組件的分解透視圖；

圖3為根據本發明之第二實施例，在軸向截面之收集器組件的透視圖；

圖4為根據本發明之第三實施例，在軸向截面之收集器組件的透視圖；且

圖5為根據本發明之第四實施例，在軸向截面之收集器組件的透視圖。

Claims (16)

1. 一種用以與一旋轉夾盤使用的收集器組件，該收集器組件包含一底部構件、一頂部構件、和一用以裝配在該底部構件和該頂部構件之間的第一中間構件，其中該底部構件、該頂部構件、和該第一中間構件係配置為可相互連接以形成一處理外殼且可與彼此分開，該底部構件和該中間構件各包含複數收集器壁區段，俾使當該底部構件、該頂部構件和該第一中間構件相互裝配時，該等壁區段共同界定該收集器之一外部側壁，且其中該底部構件包含一用以收集處理液體的徑向內部凹槽，和一用以收集排放之處理氣體的徑向外部環形導管。
2. 如申請專利範圍第1項之用以與一旋轉夾盤使用的收集器組件，其中該頂部構件之一下部部分係形成為一導流板，該導流板具有一朝下之環形表面，該環形表面將處理流體徑向向外和向下引導朝向一形成在該收集器組件中的排水道。
3. 如申請專利範圍第1項之用以與一旋轉夾盤使用的收集器組件，更包含一上部導流板裝配於該頂部構件和該第一中間構件之間，該上部導流板具有一朝下之環形表面，該環形表面將處理流體徑向向外和向下引導朝向一形成在該收集器組件中的排水道。
4. 如申請專利範圍第1項之用以與一旋轉夾盤使用的收集器組件，其中該第一中間構件的下部部分係形成為一具有一朝下之環形表面的導流板，該導流板具有一朝下環形表面，該環形表面將處理流體徑向向外和向下引導朝向一形成在該收集器組件中的排水道。
5. 如申請專利範圍第1項之用以與一旋轉夾盤使用的收集器組件，更包含一下部導流板裝配於該第一中間構件和該底部構件之間，該下部導流板具有一朝下之環形表面，該環形表面將處理流體徑向向外和向下引導朝向一形成在該收集器組件中的排水道。
6. 如申請專利範圍第1項之用以與一旋轉夾盤使用的收集器組件，其中該第一中間構件係設置以在上端與該頂部構件密封地相互配合，以及在下端與該底部構件密封地相互配合。
7. 如申請專利範圍第1項之用以與一旋轉夾盤使用的收集器組件，更包含一第二中間構件，用以在上端與該第一中間構件之一下端密封地相互配合，以及在下端與該底部構件密封地相互配合，該第二中間構件包含複數進一步的收集器壁區段，俾使當該底部構件、頂部構件與第一和第二中間構件相互裝配時，該等壁區段共同界定該收集器之一外側壁。
8. 如申請專利範圍第1項之用以與一旋轉夾盤使用的收集器組件，其中該第一中間構件包含一用以收集處理液體的徑向內部凹槽，和一用以收集排放之處理氣體的徑向外部環形導管。
9. 如申請專利範圍第7項之用以與一旋轉夾盤使用的收集器組件，其中該第二中間構件包含一用以收集處理液體的徑向內部凹槽，和一用以收集排放之處理氣體的徑向外部環形導管。
10. 如申請專利範圍第1項之用以與一旋轉夾盤使用的收集器組件，更包含至少一汲極導管裝配在該底部構件之該徑向外部環形導管中，且具有一上端，用以與形成在該第一中間構件中之該凹槽中之一汲極相互配 合，俾使由該第一中間構件所收集之處理液體通過該底部構件之該徑向外部環形導管，而不暴露至在該底部構件之該徑向外部環形導管中之廢氣。
11. 如申請專利範圍第7項之用以與一旋轉夾盤使用的收集器組件，更包含至少一汲極裝配在該底部構件之該徑向外部環形導管中，且具有一上端，用以與形成在該第二中間構件中之該汲極之下端相互配合，該第二中間構件之該汲極係用以與形成在該第一中間構件之該凹槽相互配合，俾使由該第一中間構件所收集之處理液體通過該第二中間構件之該徑向外部環形導管及該底部構件，而不暴露至在該第二中間構件之該徑向外部導管中或該底部構件之廢氣。
12. 申請專利範圍第1項之用以與一旋轉夾盤使用的收集器組件，其中該底部構件包含一直立的分隔區，該分隔區將該底板之一徑向內部凹槽與該底板之一徑向外部環形導管分隔。
13. 如申請專利範圍第1項之用以與一旋轉夾盤使用的收集器組件，其中該第一中間構件包含一直立的分隔區，該分隔區將該第一中間構件之該徑向內部凹槽與該第一中間構件之該徑向外部環形導管分隔。
14. 如申請專利範圍第7項之用以與一旋轉夾盤使用的收集器組件，其中該第二中間構件包含一直立的分隔區，該分隔區將該第二中間構件之該徑向內部凹槽與該第二中間構件之該徑向外部環形導管分隔。
15. 如申請專利範圍第1項之用以與一旋轉夾盤使用的收集器組件，更包含一排氣系統，以將廢氣從該底座及該第一中間構件之該徑向外部環形導管中排出，其中該底座之該徑向外部環形導管及該第一中間構件係彼 此密封，且其中該排氣系統係用以將廢氣分別地及獨立地從該底座之該徑向外部環形導管和該第一中間構件抽出。
16. 如申請專利範圍第1項之用以與一旋轉夾盤使用的收集器組件，更包含一排氣系統，用以將廢氣從該底座及該第一中間構件之徑向外部環形導管中排出，其中該底座之徑向外部環形導管及該第一中間構件係彼此氣體連接，且其中該排氣系統係用以將廢氣分別地及共同地從該底座的該徑向外部環形導管和第一中間構件抽出。