具有旋轉氣體噴頭的旋轉卡盤的制作方法
【專利摘要】本發明涉及具有旋轉氣體噴頭的旋轉卡盤。一種用于處理晶片狀物件的裝置包括：旋轉卡盤，其用于將晶片狀物件保持在預定的方位；和旋轉噴頭，其用于在晶片狀物件由所述旋轉卡盤保持時供給處理氣體至晶片狀物件的表面上。所述旋轉噴頭包括出口板，所述出口板具有在其中心區域和外圍區域中的每一個中形成的多個開口。提供處理氣體饋送源以供給處理氣體到氣體分配室。所述氣體分配室與形成在所述噴頭中的多個開口流體連通。
【專利說明】
具有旋轉氣體噴頭的旋轉卡盤
技術領域
[0001]本發明總體上涉及用于處理晶片狀物件(例如半導體晶片)的裝置，更具體地涉及包括旋轉卡盤和旋轉氣體噴頭的這樣的裝置。
【背景技術】
[0002]半導體晶片經歷各種表面處理工藝，例如蝕刻、清潔、拋光和材料沉積。為了適應這樣的工藝，單個晶片可以通過與可旋轉的載體相關聯的卡盤相對于一個或更多個處理流體噴嘴被支撐，如在美國專利N0.4903717和5513668中所述。
[0003]替代地，適于支撐晶片的環狀轉子形式的卡盤可位于封閉的處理室中，并通過主動磁軸承在沒有物理接觸的情況下被驅動，如例如在國際公開N0.WO 2007/101764和美國專利N0.6485531中所描述的。
[0004]已知的是，給這種卡盤裝備氣體噴頭以便引入受控氣氛到鄰近正在卡盤上進行處理的晶片的表面。這樣的噴頭的實例示于共同擁有的共同待審的申請US 2014/0026926和共同擁有的美國專利N0.8926788。然而，根據卡盤的類型和周圍結構的類型，可能難以維持所需氣氛，并且也可能難以通過常規氣體噴頭有效地利用工藝氣體。

【發明內容】

[0005]本發明人已經開發了一種用于處理晶片狀物件的改進的裝置，其中旋轉卡盤被相對于旋轉的氣體噴頭安裝。
[0006]因此，在一個方面，本發明涉及一種用于處理晶片狀物件的裝置，其包括:旋轉卡盤，其用于將晶片狀物件保持在預定的方位;和旋轉噴頭，其用于在晶片狀物件由所述旋轉卡盤保持時供給處理氣體至該晶片狀物件的表面上。所述旋轉噴頭包括出口板，所述出口板具有在其中心區域和外圍區域中的每一個中形成的多個開口。提供處理氣體饋送源以供給處理氣體到氣體分配室。所述氣體分配室與形成在所述噴頭中的多個開口流體連通。
[0007]在根據本發明的裝置的優選的實施方式中，所述出口板被固定到所述旋轉卡盤，并覆蓋其中心區域。
[0008]在根據本發明的裝置的優選的實施方式中，所述多個開口中的每一個具有范圍從
0.3至2.0平方毫米，優選從0.5至1.5平方毫米，并且更優選從0.7至1.2平方毫米的橫截面面積。
[0009]在根據本發明的裝置的優選的實施方式中，所述多個開口包括至少50個所述開口，并且優選至少80個所述開口。
[0010]在一種優選的實施方式中，存在布置在介于卡盤和出口板之間的過渡處的多個最外的開口，使得可以存在于所述氣體分配室中的液體將通過這樣的最外的開口排放。
[0011]在根據本發明的裝置的優選的實施方式中，所述多個開口是傾斜的，以便將從所述氣體分配室通過所述多個開口輸送的流體徑向地朝所述旋轉卡盤的外部引導。
[0012]在根據本發明的裝置的優選的實施方式中，所述出口板是圓頂形的，使得在晶片狀物件定位于所述旋轉卡盤上時，所述出口板的中心區域相比于其外圍區域更遠離晶片狀物件。
[0013]在根據本發明的裝置的優選的實施方式中，所述出口板由陶瓷材料形成。
[0014]在根據本發明的裝置的優選的實施方式中，所述出口板與所述旋轉卡盤的至少環狀部分形成為一體。
[0015]在根據本發明的裝置的優選的實施方式中，所述旋轉卡盤的面向內的環形表面是傾斜的(向上或向下)，使得當所述旋轉卡盤旋轉時，粘附到其上的液體將或者向上或者向下輸送。
[0016]在根據本發明的裝置的優選的實施方式中，所述旋轉卡盤布置在室內。
[0017]在根據本發明的裝置的優選的實施方式中，所述室是封閉的室。
[0018]在根據本發明的裝置的優選的實施方式中，所述旋轉卡盤是磁性轉子，并且所述裝置還包括圍繞所述磁性轉子的磁性定子。
[0019]在另一個方面，本發明涉及一種用于處理晶片狀物件的裝置，其包括:旋轉卡盤，其用于將晶片狀物件保持在預定的方位;和旋轉噴頭，其用于在所述晶片狀物件由所述旋轉卡盤保持時供應處理氣體至所述晶片狀物件的表面。提供處理氣體饋送源以供給處理氣體到氣體分配室。所述氣體分配室與形成在所述噴頭中的多個開口流體連通。所述旋轉卡盤是磁性轉子，并且所述裝置還包括圍繞所述磁性轉子的磁性定子。
[0020]在根據本發明的裝置的優選的實施方式中，所述旋轉噴頭包括出口板，所述出口板具有形成在其中的排放口，且所述出口板被固定到所述磁性轉子并覆蓋其中心區域。
[0021]在根據本發明的裝置的優選的實施方式中，所述出口板是圓頂形的，使得在晶片狀物件定位于所述旋轉卡盤上時，所述出口板的中心區域相比于其外圍區域更遠離晶片狀物件。
[0022]在根據本發明的裝置的優選的實施方式中，所述旋轉卡盤設置在封閉的室內，所述封閉的室包括頂壁，所述頂壁具有位于所述磁性轉子上的外圍區域和在所述磁性轉子內向下延伸的中心區域，并且其中所述頂壁的內表面和所述出口板限定所述氣體分配室。
[0023]在根據本發明的裝置的優選的實施方式中，所述頂壁是靜止的。
[0024]在根據本發明的裝置的優選的實施方式中，提供了阻擋氣體饋送源，以便供給阻擋氣體到所述磁性轉子的外圍表面和所述室的內表面之間的間隙，所述間隙被定位成約束所述氣體分配室內的處理氣體。
[0025]在根據本發明的裝置的優選的實施方式中，氣體噴射頭定位在所述頂壁內并穿過所述出口板的中心開口。
[0026]在根據本發明的裝置的優選的實施方式中，所述旋轉噴頭包括中心開口，液體能夠通過該中心開口朝向該晶片狀物件供應。
【附圖說明】
[0027]參照附圖，在閱讀了本發明的優選實施方式的以下詳細描述之后，本發明的其他目的、特征和優點將變得更加明顯，其中:
[0028]圖1是根據本發明的第一實施方式的裝置的說明性截面側視圖。
[0029]圖2是圖1的實施方式中所用的氣體噴頭的出口板的俯視圖；
[0030]圖3是根據本發明第二實施方式的裝置的說明性截面側視圖；以及
[0031]圖4是圖3中的細節IV的放大圖。
【具體實施方式】
[0032]現在參照圖1，用于根據本發明的第一實施方式處理晶片狀物件的表面的一種裝置包括封閉的處理室13，環形旋轉卡盤16被布置在其中。旋轉卡盤16是由定位在所述室的外部的磁性定子17包圍的磁性轉子，從而使磁性轉子自由旋轉并在室13內懸浮而不接觸室壁。室13由牢固地固定在其上的蓋14在其上端關閉。
[0033]例如，在共同擁有的U.S.專利申請公開N0.2013/0134128中描述了這種磁性轉子卡盤的進一步的結構細節。
[0034]環形旋轉卡盤16具有圓形系列的向下懸垂的抓握銷19，抓握銷19在處理期間可釋放地保持晶片W。較低的分配單元22被設置成在室13內供給液體和/或氣體至晶片W的面向下方的一側。加熱器31設置在室13內，以加熱晶片W至所期望的溫度，具體取決于正在執行的處理。加熱器31優選包括大量的藍色LED燈，其輻射輸出趨向于優先地通過與室13的部件相對的硅晶片吸收。
[0035]上部分配單元包括外部氣體管道27和同軸布置在外部氣體管道27內的內部液體管道25 ο管道25、27兩者都穿過蓋14，并且允許液體和氣體在室13內被供給到晶片W朝上的一側上。
[0036]氣體噴頭由出口板28在其下側分隔，出口板28也以俯視圖示出在圖2中。出口板28包括許多排放孔29，排放孔29允許處理氣體從氣體分配室37排出氣體噴頭到達與晶片W的面朝上的一側相鄰的區域。在該實施方式中，排放孔29分別具有范圍從0.3至2.0毫米，優選從0.5至1.5毫米，并且更優選為0.7至1.2毫米的橫截面面積。優選有至少20個孔29，并且更優選為至少80個;甚至更優選為300個。
[0037]出口板28被剛性地固定到旋轉卡盤16，并且因此隨著旋轉卡盤16—起旋轉。另一方面，管道25、27被固定地安裝在室13的蓋14上，并以小的間隙通過形成在板28的中心開
□ O
[0038]如圖2所示，其中，在板28的中心區域和外圍區域中的每一個中，有這些孔29中的多個，其中中心區域被定義為在所述板28的半個半徑30內的范圍，并且外圍區域被定義為是半個半徑30的外側的范圍。
[0039]返回到圖1，會看到，氣體分配室37經處理氣體供應管道34被供應有處理氣體，處理氣體供應管道34進而與處理氣體源(未示出)連通，該處理氣體在優選的實施方式中是臭氧。
[0040]室13的蓋14也被一個或多個噴嘴40穿過，噴嘴40供應清掃氣體或阻擋氣體，在該實施方式中，清掃氣體或阻擋氣體優選是氮氣。包含這種噴嘴的蓋的可能的結構的更詳細的說明在共同擁有的共同待審的公開申請US 2013/0134128以及在共同擁有的共同待審的申請序列N0.14/145241中闡述。
[0041 ]通過噴嘴40供給的阻擋氣體在此實施方式執行重要的功能，因為它用于約束在氣體分配室內的處理氣體，使得傳輸通過一個或多個噴嘴34的處理氣體更完整地通過板28的孔29，并在很大程度上被阻止通過卡盤16的外周和室壁13的內表面之間的環形間隙逸出。
[0042]在另一方面，由本發明人進行的實驗已經顯示，在沒有提供這種阻擋氣體的情況下，該處理氣體的大部分，在一些情況下，處理氣體的多數，通過磁性轉子的外周和室壁之間的間隙逸出，使得這些處理氣體在沒有與晶片W的面向上的一側接觸的情況下通過排放裝置46從該室排出。
[0043]圖1的虛線43示出了由于在本實施方式中所示的結構而在處理氣體和阻擋氣體之間形成的邊界的大致位置。提供氣-氣邊界以約束分配室37內的處理氣體在磁性轉子卡盤的情況下是一種創新的解決方案，磁性轉子卡盤不接觸內部安裝該卡盤的室，并且因而不能配備常規氣體密封件。
[0044]現在轉到圖3和圖4，本發明的另一個實施方式被顯示為其包括若干個特征，這些特征被發現進一步提高處理氣體供應通過室37并進入與晶片W的面朝上的一側相鄰的目標區域的效率。
[0045]具體地，圖3和4的實施方式中的出口板28是向上呈圓頂形的，使得其中心區域比其外圍區域更遠離晶片W。反之，室13的蓋14被重新配置，使得其中間區域向下延伸到由磁性轉子16包圍的區域中。從而氣體分配室37的軸向范圍相對于圖1和2中的實施方式顯著減小，發明人已發現這進一步提高了處理氣體供應的效率。
[0046]另外，如圖3中所示，本實施方式的排放孔29相對于所述旋轉卡盤16的垂直旋轉軸定向成傾斜的角度，使得這些孔相對于旋轉卡盤16被定向成徑向向外。發明人已經發現，這種結構有助于將分配室37內的任何液體轉移而遠離晶片W的面向上的表面，同時允許通過管道34供給的處理氣體仍然到達與晶片W相鄰的目標區域。
[0047]雖然本發明已經結合其不同的優選實施方式進行了描述，但是應當理解，這些實施例僅被提供來說明本發明，并且本發明并不限于這些實施方式，而是包括由所附權利要求的真正范圍和精神所涵蓋的那些實施方式。
【主權項】
1.一種用于處理晶片狀物件的裝置，其包括: 旋轉卡盤，其用于將晶片狀物件保持在預定的方位， 旋轉噴頭，其用于在晶片狀物件由所述旋轉卡盤保持時供給處理氣體至該晶片狀物件的表面上，所述旋轉噴頭包括出口板，所述出口板具有在其中心區域和外圍區域中的每一個中形成的多個開口，以及 處理氣體饋送源，其用于供給處理氣體到氣體分配室，所述氣體分配室與形成在所述噴頭中的多個開口流體連通。2.根據權利要求1所述的裝置，其中所述出口板被固定到所述旋轉卡盤，并覆蓋其中心區域。3.根據權利要求1所述的裝置，其中所述出口板與所述旋轉卡盤的至少環狀部分形成為一體。4.根據權利要求1所述的裝置，其中所述多個開口中的每一個具有范圍從0.3至2.0平方毫米，優選從0.5至1.5平方毫米，更優選從0.7至1.2平方毫米的橫截面面積。5.根據權利要求1所述的裝置，其中所述多個開口包括至少50個所述開口，并且優選至少80個所述開口。6.根據權利要求1所述的裝置，其中所述多個開口是傾斜的，以便將從所述氣體分配室通過所述多個開口輸送的流體徑向地朝所述旋轉卡盤的外部引導。7.根據權利要求1所述的裝置，其中所述出口板是圓頂形的，使得在晶片狀物件定位于所述旋轉卡盤上時，所述出口板的中心區域相比于其外圍區域更遠離晶片狀物件。8.根據權利要求1所述的裝置，其中所述出口板由陶瓷材料形成。9.根據權利要求1所述的裝置，其中所述旋轉卡盤布置在室內。10.根據權利要求8所述的裝置，其中所述室是封閉的室。11.根據權利要求1所述的裝置，其中所述旋轉卡盤是磁性轉子，所述裝置還包括圍繞所述磁性轉子的磁性定子。12.—種用于處理晶片狀物件的裝置，其包括: 旋轉卡盤，其用于將晶片狀物件保持在預定的方位， 旋轉噴頭，其用于在所述晶片狀物件由所述旋轉卡盤保持時供應處理氣體至所述晶片狀物件的表面，以及 處理氣體饋送源，其用于供給處理氣體到氣體分配室，所述氣體分配室與形成在所述噴頭中的多個開口流體連通， 其中，所述旋轉卡盤是磁性轉子，所述裝置還包括圍繞所述磁性轉子的磁性定子。13.根據權利要求12所述的裝置，其中所述旋轉噴頭包括出口板，所述出口板具有形成在其中的排放口，所述出口板被固定到所述磁性轉子并覆蓋其中心區域。14.根據權利要求12所述的裝置，其中所述出口板是圓頂形的，使得在晶片狀物件定位于所述旋轉卡盤上時，所述出口板的中心區域相比于其外圍區域更遠離該晶片狀物件。15.根據權利要求12所述的裝置，其中所述室包括頂壁，所述頂壁具有位于所述磁性轉子上的外圍區域和在所述磁性轉子內向下延伸的中心區域，并且其中所述頂壁的內表面和所述出口板限定所述氣體分配室。16.根據權利要求15所述的裝置，其中所述頂壁是靜止的。17.根據權利要求12所述的裝置，其還包括阻擋氣體饋送源，所述阻擋氣體饋送源用于供給阻擋氣體到所述磁性轉子的外圍表面和所述室的內表面之間的間隙，所述間隙被定位以便約束所述氣體分配室內的處理氣體。18.根據權利要求12所述的裝置，其還包括定位在所述頂壁內并穿過所述出口板的中心開口的氣體噴射頭。19.根據權利要求12所述的裝置，其中所述旋轉噴頭包括中心開口，液體能夠通過該中心開口朝向所述晶片狀物件供應。
【文檔編號】H01L21/67GK105870037SQ201610074534
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年2月2日
【發明人】安德烈亞斯·格雷森納, 馬庫斯·容克, 巴斯卡爾·班達拉普
【申請人】朗姆研究公司Ag