CN1722373A - 衬底弯月面界面及用于操作的方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种用于用待应用于衬底表面的流体弯月面处理衬底的设备，包括配置为邻近于衬底边缘放置的锚固表面，锚固表面与衬底处于相同的平面。锚固表面提供过渡界面，以允许流体弯月面进入和退出衬底的表面。

Description

衬底弯月面界面及用于操作的方法
技术领域
本发明涉及半导体晶片处理，以及，更具体涉及用于在减小污染和减小晶片清洗成本的同时更有效地应用和从晶片表面除去流体的设备和技术。
背景技术
在半导体芯片制造工艺中，众所周知使用如刻蚀、清洗、干燥和电镀的操作处理晶片是必须的。在这些操作类型的每一种中，为了刻蚀、清洗、干燥和电镀处理液体一般被应用或除去。
在执行制造操作的地方在晶片的表面上留下不需要的残留物，因此必须进行晶片清洗。这种制造操作的例子包括等离子体刻蚀(例如，钨深腐蚀(WEB))和化学机械抛光(CMP)。在CMP中，晶片被放置在夹持器中，推动晶片表面靠着辊压带抛光器。该带抛光器使用由化学试剂和研磨材料构成的浆料，以进行抛光。令人遗憾地，该工序易于在晶片表面留下堆积的浆料颗粒和残留物。如果留在晶片表面上，那么不需要的残留材料和颗粒尤其可能引起缺陷如晶片表面上的划痕，以及引起金属部件之间的相互作用。在某些情况下，这种缺陷可能使得晶片上的器件变得不可操作。为了避免抛弃具有不可操作器件的晶片的过度成本，因此在留下不需要的残留物的制造操作之后充分而又有效地清洗晶片是必需的。
在晶片被湿法清洗之后，晶片必须被有效地干燥，以防止水或清洗流体残余物在晶片上留下残留物。如果晶片表面上的清洗流体被允许蒸发，如液滴形成时通常发生，那么蒸发(例如，形成斑点)之后晶片表面上将剩下先前溶于清洗流体的残留物或杂质。为了防止发生蒸发，清洗流体必须被尽快地除去，而不在晶片表面上形成液滴。在完成这些事情的努力中，采用了几种不同的干燥技术的一种，如旋转干燥、IPA或Marangoni干燥。所有这些干燥技术利用晶片表面上的移动液体/气体界面的某些形式，如果适当地保持，导致在不形成液滴的条件下干燥晶片表面。令人遗憾地，如果移动液体/气体界面破坏，如所有前述干燥法经常发生，那么液滴形成和蒸汽产生导致在晶片表面上留下杂质。当今使用的最流行干燥技术是旋转漂洗干燥(SRD)。图1图示了SRD干燥工序过程中晶片10上的清洗流体的移动。在该干燥工序中，通过旋转14高速旋转湿晶片。在SRD中，通过离心力的使用，用来清洗晶片的水或清洗流体从晶片的中心牵引到晶片的外部，以及最后脱离晶片，如流体方向箭头16所示。当清洗流体脱离晶片时，在晶片的中心产生移动液体/气体界面12，且当干燥处理进行时移到晶片的外部(即，由移动液体/气体界面12产生的圆圈更大)。在图1的例子中，由移动液体/气体界面12形成的圆圈内部区域没有流体，以及由移动液体/气体界面12形成的圆圈外部区域是清洗流体。因此，随着干燥工序继续，移动液体/气体界面12的剖面内部(干燥区)增加，而移动液体/气体界面12外部区域(润湿区)减小。如先前所述，如果移动液体/气体界面12被破坏，那么在晶片上形成清洗流体的液滴，以及由于液滴的蒸发可能产生杂质。因而，限于使杂质离开晶片表面的液滴形成和后续蒸发是不可避免的。令人遗憾地，本干燥方法仅仅在防止移动液体界面破坏方面是部分成功的。
此外，SRD工序干燥疏水性的晶片表面有困难。疏水性晶片表面可能难以干燥，因为这种表面排斥水和基于水的(含水)清洗液。因此，随着干燥工序继续和清洗流体离开晶片表面时，剩余的清洗流体(如果基于含水的)将被晶片表面排斥。结果，含水清洗流体将希望最小数量的区域与疏水性晶片表面接触。此外，含水清洗流体由于表面张力(即，由于分子氢键合)本身易于粘着。因此，因为疏水性相互作用和表面张力，所以在疏水性晶片表面以不受控制的方式形成含水清洗流体的球(或液滴)。该液滴的形成导致先前论述的有害蒸发和污染。在晶片的中心SRD的局限性特别严重，在晶片的中心作用在液滴上的离心力是最小的。因此，尽管SRD工艺是目前晶片干燥的最普遍方法，但是该方法减小在晶片表面上形成清洗流体液滴具有困难，特别当在疏水性晶片表面上使用时。
此外，在其他晶片处理操作如清洗、刻蚀和电镀中，还存在以减小污染和增加晶片成品率的有效方式将流体应用于晶片和从晶片除去流体的问题。
因此，需要一种方法和设备通过能够优化流体管理和减小晶片表面上的污染淀积将流体应用于晶片从而避免现有技术的问题。目前常常发生的这种淀积减小合格晶片的成品率和增加制造半导体晶片的成本。
发明内容
总而言之，本发明通过提供在减小晶片污染的同时能够管理晶片表面上的流体的衬底处理(例如，干燥、清洗、刻蚀、电镀等)设备满足这些需要。应该理解本发明可以以多种方法实现，包括如工艺、设备、系统、装置或方法。下面描述本发明的几个发明性实施例。
在一个实施例中，提供一种用于用待应用于衬底表面的流体弯月面(meniscus)处理衬底的设备，包括配置为邻近衬底边缘放置的锚固(docking)表面，锚固表面与衬底处于相同的平面。锚固表面提供允许流体弯月面进入和退出衬底表面的过渡界面。
在又一个实施例中，提供一种供处理衬底使用的设备，包括配置为夹持用于邻近头部的锚固台的试样暗盒，试样暗盒配置为在邻近于衬底边缘的位置中夹持锚固台。
在另一实施例中，提供了一种用于处理衬底的方法，包括设置基本上与衬底表面共面的过渡表面，过渡表面邻近衬底边缘。该方法还包括在过渡表面和衬底表面之间移动流体弯月面。
本发明的优点是众多的。最值得注意的是在此描述的设备和方法有效地处理(清洗、干燥、刻蚀、电镀、及包括流体应用的最佳管理和/或从晶片去除的其他适当类型的晶片处理)半导体晶片，同时减小不需要的流体和留在晶片表面上的杂质。因此，由于有效的晶片处理，因此可以增加晶片处理和制造以及可以实现更高的晶片成品率。
本发明通过使用与处理流体输入结合的真空流体去除能够进行改进处理，通过使用多模块歧管可以利用该改进处理，多模块歧管可通过一种或多种歧管截面的相互交换以众多方式的任意一种配置。
与其他处理技术相比较，通过前述的压力在晶片表面的流体薄膜上产生的压力能够最佳施加和/或去除晶片表面的流体，显著的减小剩余杂质。此外，本发明可以应用异丙醇(IPA)蒸汽和朝晶片表面的处理流体连同基本上同时在晶片表面附近产生的真空。这些允许弯月面的产生和智能控制，以及沿处理流体界面减小流体表面张力，因此允许流体的最佳应用和/或从晶片表面去除流体，而不留下杂质。通过IPA的输入产生的弯月面，处理流体和流体的输出可以沿晶片表面移动，以处理晶片。
在一个实施例中，可以利用试样暗盒有效地保持和放置锚固台。锚固台(也可以称为试样)可以模拟晶片表面，因此当通过邻近头部产生的流体弯月面离开晶片表面(或在晶片表面上)时，锚固台可以提供用于弯月面的基本上连续的表面，以因此增强弯月面稳定性。此外，试样暗盒可以被调平，以便锚固台可以与被处理的晶片基本上共面。因此，在使用流体弯月面的任意适当的晶片处理操作中可以利用试样暗盒。以此方式，可以智慧地增强和优化晶片处理。
由结合附图的下列详细描述将使本发明的其他方面和优点变得明显，附图通过例子图示了本发明的原理。
附图说明
通过结合附图的下列详细描述将容易理解本发明。为了便于该描述，相同参考标记指相同的结构元件。
图1图示了SRD干燥工序过程中晶片上的清洗流体的移动。
图2A示出了根据本发明的一个实施例的晶片处理系统。
图2B图示了根据本发明的一个实施例使用锚固台的示例性邻近头部锚固操作。
图2C示出了根据本发明的一个实施例在锚固台上弯月面移离晶片。
图3图示了根据本发明的一个实施例没有某些元件的系统的近视图，以示出试样暗盒的良好示图。
图4描绘了根据本发明的一个实施例具有部分邻近头部的试样暗盒的更详细示图，示出了入口和出口。
图5示出了根据本发明的一个实施例没有邻近头部的试样暗盒。
图6示出了根据本发明的一个实施例的试样暗盒的顶视图。
图7示出了根据本发明的一个实施例的试样暗盒的调平机构。
图8示出了根据本发明的一个实施例的试样暗盒的顶部。
图9图示了根据本发明的一个实施例的试样暗盒的底部。
图10示出了根据本发明的一个实施例的晶片处理系统。
图11A图示了根据本发明的一个实施例执行晶片处理操作的邻近头部。
图11B示出了根据本发明的一个实施例的部分邻近头部的顶视图。
图11C图示了根据本发明的一个实施例的邻近头部的入口/出口图形。
图11D图示了根据本发明的另一个实施例的邻近头部的另一入口/出口图形。
图11E图示了根据本发明的另一个实施例的邻近头部的再一入口/出口图形。
具体实施方式
公开了一种用于处理衬底的方法和设备的发明。在下列说明书中，为了提供本发明的彻底理解阐述了大量的具体细节。但是所属领域的普通技术人员应当理解，在没有这些具体细节的某些或全部的情况下本发明也可以实施。在其他情况下，为了使本发明清楚没有详细的描述公知的工艺操作。
尽管按照几个优选实施例描述了本发明，但是应当理解所属领域的技术人员在阅读先前的说明书和研究附图时将认识到各种变化、增加、取代及其等效物。因此意味着本发明包括落入发明的真正精神和范围内所有这种变化、添加、取代及等效物。
下面的附图说明产生流体弯月面的具体形状、尺寸和位置的示例性晶片处理系统邻近头部的实施例。在一个实施例中，在此利用的技术可以被称为弯月面真空IPA蒸汽(MVTV)技术。该技术可以用来执行任意适当类型的晶片操作，如，弯月面真空IPA蒸汽干燥(MVIVD)、弯月面真空IPA蒸汽清洗(MVIVC)、弯月面真空IPA蒸汽刻蚀(MVIVE)、弯月面真空IPA蒸汽电镀(MVIVP)等。应该理解该系统是示例性的，能够将邻近头部移动到紧靠着晶片的任意其他适当类型的结构都可以利用。在所示的实施例中，邻近头部可以以线性方式从晶片的中心部分移动到晶片的边缘。应该理解其他实施例可以利用邻近头部以线性方式从晶片的一个边缘移动到晶片的另一直接相对的边缘，或可以利用其他非线性的移动，如径向运动、圆周运动、螺旋运动、之字形运动、随机运动等。此外，该运动也可能是用户希望的任意适当的规定运动外形。此外，在一个实施例中，晶片可以被旋转，以及邻近头部以线性方式移动，因此邻近头部可以处理晶片的所有部分。还应该理解其他实施例可以利用晶片不被旋转，但是邻近头部被配置为以能够处理晶片的所有部分的方式在晶片上移动。此外，如在此所述的邻近头部和晶片处理系统可以用来处理任意形状和尺寸的衬底，例如200mm晶片、300mm晶片、平板等。该处理系统可以配置为根据系统的结构用于晶片的任意适当的处理(例如，电镀、刻蚀、清洗、干燥等)。
流体弯月面可以用邻近头部支撑和移动(例如，在晶片上、离开晶片和跨越晶片)。如在此所述，试样暗盒可以夹持和放置锚固台，因此锚固台可以离开晶片的边缘设置，因此离开晶片(或在晶片上)移动模拟晶片表面如流体弯月面。因此锚固台(也可以称为试样)可以提供用于弯月面的基本上连续表面，以因此增强弯月面稳定性。试样暗盒也可以配置为调平锚固台，以便锚固台与被处理的晶片基本上齐平(或共面)。通过使锚固台基本上与晶片共面，流体弯月面可以在晶片上移动(或离开晶片)并完整的保持弯月面稳定性。
图2A示出了根据本发明的一个实施例的晶片处理系统100。系统100包括辊102a和102b，辊102a和102b可以夹持和/或旋转晶片，以允许晶片表面被处理。系统100还包括邻近头部106a和106b，邻近头部106a和106b分别被固定到上臂104a和下臂104b，在一个实施例中。邻近头部可以是可以产生流体弯月面的任意适当设备。上臂104a和下臂104b可以是基本上允许邻近头部106a和106b沿晶片的半径直线运动的组件的一部分。在又一个实施例中，该组件可以以任意适当的用户定义的运动移动邻近头部106a和106b。
在一个实施例中的，臂104被配置为夹持晶片上的邻近头部106a和紧靠着该晶片的晶片下面的邻近头部106b。例如，在一个示例性实施例中，可以通过以垂直方式可移动的上臂104a和下臂104b实现这些，因此一旦邻近头部被水平地移动到开始晶片处理的位置中，邻近头部106a和106b可以垂直地移动到紧靠着晶片的位置。在另一实施例中，上臂104a和下臂104b可以配置为在处理之前产生弯月面的位置中起动邻近头部106a和106b和已在邻近头部106a和106之间产生的弯月面可以从晶片108的边缘区域移到待处理的晶片表面上。因此，上臂104a和下臂104b可以以任意适当的方法配置，因此邻近头部106a和106b可以被移动，以能够进行如此描述的晶片处理。还应该理解，系统100可以以任意适当的方式配置，只要邻近头部可以紧靠着晶片移动，以产生并控制弯月面。还应该理解，紧靠可以是距晶片任意适当的距离，只要弯月面可以被保持。在一个实施例中，邻近头部106a和106b(以及在此描述的任意其他邻近头部)每个可以设置为距晶片0.1mm至约10mm之间，以在晶片表面上产生流体弯月面。在优选实施例中，邻近头部106a和106b(以及在此描述的任意其他邻近头部)每个设置为距晶片约0.5mm至约2.0mm，以在晶片表面上产生流体弯月面，以及在更优选实施例中，邻近头部106a和106b(以及在此描述的都其他邻近头部)可以设置为距晶片约1.50mm，以在晶片表面上产生流体弯月面。
在一个实施例中，系统100、臂104被配置为允许邻近头部106a和106b从晶片的处理部分移动到未处理部分。应该理解可以以允许邻近头部106a和106b所希望地移动处理晶片的任意适当的方式移动臂104。在一个实施例中，可以通过马达激励臂104，以沿晶片的表面移动邻近头部106a和106b。应当理解尽管晶片处理系统100示出了具有邻近头部106a和106b，但是可以利用任意适当数目的邻近头部，例如1、2、3、4、5、6等。晶片处理系统100的邻近头部106a和/或106b也可以是任意适当的尺寸或形状，如在此描述的任意邻近头部所示。在此描述的不同结构在邻近头部和晶片之间产生流体弯月面。流体弯月面可以跨越晶片移动，以通过涂敷流体到晶片表面和从表面除去流体而处理晶片。以此方法，根据涂敷到晶片的流体，可以实现清洗、干燥、刻蚀和/或电镀。因此，邻近头部106a和106b可以具有如此所示的任意大量类型的结构，或能够进行在此描述的处理的其他结构。还应该理解系统100可以处理晶片的一个表面或晶片的顶表面和底表面。
此外，除处理晶片的顶表面和/或底表面之外，系统100也可以配置为用一种类型的处理(例如，刻蚀、清洗、干燥、电镀等)处理晶片的一侧，以及通过输入和输出不同类型的流体或通过使用不同结构弯月面使用相同的工艺或不同类型的工艺处理晶片的另一侧。邻近头部也可以被配置为除处理晶片的顶部和/或底部之外处理晶片的倾斜边缘。通过移动弯月面离开处理倾斜边缘的晶片的边缘(或在晶片的边缘上)可以实现这些。还应该理解邻近头部106a和106b可以是相同类型的设备或不同类型的邻近头部。
晶片108可以通过辊102a和102b以任意适当的方向夹持和旋转，只要该方向允许希望的邻近头部紧靠着待处理的晶片108的一部分。在一个实施例中，辊102a和102b可以以顺时针方向旋转，以在逆时针方向旋转晶片108。应当理解辊可以根据希望的晶片旋转以顺时针方向或逆时针方向旋转。在一个实施例中，通过辊102a和102b给予晶片108的旋转用来移动没有被紧靠着邻近头部106a和106b处理的晶片区域。但是，旋转本身不干燥晶片或朝晶片的边缘在晶片表面上移动流体。因此，在示例性晶片处理操作中，通过邻近头部106a和106b的线性运动和通过晶片108的旋转将呈现晶片的未处理区域。晶片处理操作本身可以通过至少一个邻近头部进行。因此，在一个实施例中，晶片108的处理部分将以螺旋运动如处理操作向前从晶片108的中心区域扩展至边缘区域。在另一实施例中，当邻近头部106a和106b从晶片108的周边移动到晶片108的中心时，晶片108的处理部分将以螺旋运动从晶片108的边缘区域扩展至晶片108的中心区域。
在示例性处理操作中，应当理解邻近头部106a和106b可以用来干燥、清洗、刻蚀和/或电镀晶片108。在示例性干燥实施例中，至少一个第一入口可以配置为输入去离子水(DIW)(亦称为DIW入口)，至少一个第二入口可以被配置为输入含蒸汽形式的异丙醇(IPA)的N2载体气体(亦称为IPA入口)，以及至少一个出口可以被配置为通过施加真空(亦称为真空出口)从晶片和特定的邻近头部之间的区域除去流体。应该理解尽管在某些示例性实施例中使用了IPA蒸汽，但是也可以利用任意其他类型的蒸汽，例如可以与水混合的氮气、任意适当的乙醇蒸汽、有机化合物、挥发性化学试剂等。应该理解任意适当的乙醇蒸汽可以包含任意适当类型的乙醇。应该理解任意适当的乙醇可以是具有附着于饱和碳原子的羟基的任意适当的碳基化学剂。
在示例性清洗实施例中，清洗液可以被DIW替代。在蚀刻剂可以被DIW替代之处可以进行示例性刻蚀实施例。在附加实施例中，可以通过使用具有处理流体的流体弯月面和为电镀配置的邻近头部实现电镀。此外，根据希望的处理操作可以将其他类型的溶液输入到第一入口和第二入口中。
应该理解位于邻近头部的表面上的入口和出口可以是任意适当的结构，只要可以利用在此描述的稳定的弯月面。在一个实施例中，至少一个N2/IPA蒸汽入口可以邻近于至少一个真空出口，真空出口又邻近于至少一个处理流体入口，以形成IPA-真空-处理流体方向。应该理解根据希望的晶片处理和设法增强的晶片处理机制的类型可以利用其他类型的取向，如IPA-处理流体-真空、处理流体-真空-IPA、真空-IPA-处理流体等。在优选实施例中，可以利用IPA-真空-处理流体取向，以智慧地和有力地产生、控制和移动邻近头部和晶片之间设置的弯月面，以处理晶片。处理流体入口、N2/IPA蒸汽入口以及真空出口可以以任意适当的方式布置，只要上述取向被保持。例如，在附加的实施例中，除N2/IPA蒸汽入口、真空出口以及处理流体入口之外，根据希望的邻近头部的结构可以有IPA蒸汽出口、处理流体入口和/或真空出口的附加组。应该理解IPA-真空-处理流体取向的精确结构可以根据应用而改变。例如，IPA输入、真空和处理流体输入位置之间的距离可以被改变，以致该距离是一致的或该距离是不一致的。此外，IPA输入、真空和处理流体输出之间的距离根据邻近头部106a的尺寸、形状和结构以及处理弯月面(即弯月面形状和尺寸)的希望尺寸在数量上可以不同。此外，如在此所指可以发现示例性IPA-真空-处理流体取向。
在一个实施例中，邻近头部106a和106b可以分别紧靠着晶片108的顶表面和底表面放置，以及可以利用IPA和DIW入口和真空出口产生与晶片108接触的晶片处理弯月面，能够处理晶片108的顶表面和底表面。可以根据与上述参考的申请有关的说明书产生晶片处理弯月面。IPA和处理流体基本上同时被输入，可以紧靠着晶片表面施加真空，以除去IPA蒸汽、处理流体和/或可能在晶片表面上的流体。应该理解尽管在某些示例性实施例中使用了IPA蒸汽，但是也可以利用任意其他类型的蒸汽，例如可以与水混合的氮气、任意适当的乙醇蒸汽、有机化合物、己醇、乙基乙二醇、丙酮等。这些流体也可以称为表面张力减小的流体。处于邻近头部和晶片之间的区域中的部分处理流体是弯月面。应该理解如在此使用的术语“输出”可以指从晶片108和特定的邻近头部之间的区域去除流体，以及术语“输入”可以是将流体引入晶片108和特定的邻近头部之间的区域中。
流体弯月面可以在晶片108的边缘处在晶片上移动(或离开晶片)，至于流体弯月面去除和/或应用在晶片108的周边上，在一个实施例中，该系统100包括固定在晶片处理组件的顶表面上的试样暗盒126。在一个实施例中，试样组件126包括试样暗盒124和顶部122。试样组件126可以配置为以精确的静态位置夹持锚固台120，该位置基本上与晶片平面齐平以及在邻近头部106a和106b之间。在优选实施例中，当锚固台120没有基本上与晶片平面共面时，可以用调平机构(如根据图7进一步详细论述)调整锚固台120，因此晶片108基本上与锚固台共面。因此，当通过邻近头部106终止和改变晶片表面进行处理时，锚固台可以模拟晶片表面，如根据图2B进一步详细描述。应该理解在此描述的锚固台120可以由任意适当的亲水性材料如石英、陶瓷等制造。锚固台可以具有用于流体弯月面的锚固表面，该表面邻近衬底的边缘，锚固表面与衬底处于相同的平面。锚固台的锚固表面可以提供过渡界面，以允许流体弯月面进入并退出衬底的表面。在一个实施例中，锚固表面具有匹配衬底的径向外形的径向外形。因此，锚固表面可以提供用于邻近头部的流体弯月面的过渡界面。因此，弯月面通过提供基本上连续的模拟晶片表面，在晶片108上的转移或离开晶片108的可以保持稳定。
应该理解暗盒试样126可以设计有特定的入口，以当使用邻近头部技术时，以在用于处理的静态位置安全地夹持和调平规则或不规则几何形状的衬底。此外，可以用任意适当的邻近头部操作，如刻蚀、清洗、干燥、电镀等利用暗盒试样126。
在一个实施例中，试样暗盒126固定到试样暗盒支柱128上。在一个实施例中，试样暗盒126和试样暗盒支柱128可以被称为试样暗盒组件。
图2B图示了根据本发明的一个实施例使用锚固台120的示例性邻近头部锚固操作。锚固台120可以包括可以模拟圆弧弯曲108a的表面120a，以便在晶片108上形成的弯月面可以在锚固台120上移动或离开锚固台120，而不破坏弯月面。在一个示例性实施例中，邻近头部126可以从晶片108的位置126移动到锚固台120上晶片的位置。锚固台被夹持在试样暗盒122中的位置上。
图2C示出了根据本发明的一个实施例在锚固台120上弯月面移离晶片108。在一个示例性实施例中，通过邻近头部106形成的弯月面140可以用来处理晶片108的晶片表面，如本申请中进一步详细描述。弯月面140可以从晶片移动到位置160。位置160包括模拟晶片108的表面的锚固台120的一部分。应该理解锚固台120可以以允许模拟的晶片表面稳定的保持弯月面140的任意适当的方式配置。还应该理解锚固台可以相距晶片108任意适当的距离，当弯月面140离开晶片108时，可以有效地允许锚固台120模拟晶片表面。在一个实施例中，锚固台120最靠近晶片部分的距离为0.01mm和10.0mm之间。在优选实施例中，锚固台120被设置为距晶片108约0.1mm。
图3图示了根据本发明的一个实施例没有某些元件的系统100的近视图，以示出试样暗盒126的良好示图。试样暗盒126可以包括固定到底部126的顶部122。在这种实施例中，可以用设置在顶部122和底部126之间的至少部分锚固台固定顶部122和底部126。在一个实施例中，试样暗盒126是可以由化学兼容和机械稳定的材料如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚醚醚酮(PEEK)等制造的器件夹持器。试样暗盒126可以被机械加工，具有希望的特定容差的精确特征。试样暗盒126可以配置为安全地和精确地在任意适当的邻近头部组合之间、之上或之下放置任意适当几何尺寸、形状和厚度的衬底。在此描述的邻近头部也可以称为MVIV歧管。在任意适当的实验室测试夹具上或在可以使用邻近头部的任意适当的制造设备中可以使用试样暗盒126。通过调整或调平试样暗盒126，如根据图7所述，可以使锚固台120与晶片表面基本上齐平。在一个实施例中，试样暗盒126或试样暗盒支柱128可以被调整，以使锚固台120与晶片表面共面。因此，试样暗盒126被极灵活的使用和可以智慧地和有力地优化晶片处理操作。
图4描绘了根据本发明的一个实施例具有部分邻近头部106的试样暗盒126的更详细示图，示出了入口和出口。在一个实施例中，通过改变顶部122和底部124的形状和尺寸，试样组件126可以配置为夹持任意特定形状的锚固台120，例如，200mm锚固台，300mm锚固台等。试样暗盒126也可以夹持改变尺寸和厚度的任意适当的随机形状晶片。
图5示出了根据本发明的一个实施例没有邻近头部106的试样暗盒126。在一个实施例中，试样暗盒126具有观察窗140，通过观察窗140可以机械访问以及目视检查邻近头部106a和邻近头部106b，如图2的示例性形式所示。以此方式，可以决定邻近头部106a和106b之间的距离以及邻近头部106a和106b的距离。
图6示出了根据本发明的一个实施例的试样暗盒126的顶视图。所示的试样暗盒126可以包括固定开口320，通过固定开口320可以用螺栓将试样暗盒126固定到试样暗盒支柱128，如上述图2A所示。应该理解可以利用任意适当数目、类型和/或结构的固定开口320，以将试样暗盒126固定到试样暗盒支柱128。在另一实施例中，通过键合而不使用固定开口320可以将试样暗盒126固定到试样暗盒支柱。因此在将试样暗盒126固定到试样暗盒支柱128时，可以以一种方法除去试样暗盒126，因此可以以方便的和省时的方式交换具有不同的锚固台的不同试样暗盒。
在一个实施例中，部分锚固台120的外缘被夹在试样暗盒126的顶部122和底部124之间。以此方式，在晶片处理过程中锚固台120可以被安全地夹持。尽管锚固台120被显示为在内部具有开口，但是应该理解锚固台120可以具有允许流体弯月面从晶片移动到锚固台(反之亦然)而没有弯月面破坏的任意适当的结构。应该理解尽管试样暗盒126显示为矩形形状，但是试样暗盒126可以是任意适当的形状和/或结构，只要锚固台120可以被安全地夹持和邻近头部可以没有干扰的在锚固台120上移动和离开锚固台120。在另一实施例中，试样暗盒也可以具有任意适当的片数，如1，2，3，4，5等，只要锚固台120可以以此描述的方式夹持和放置。
图7图示了根据本发明的一个实施例的调平机构。在一个实施例中，调平机构允许试样暗盒在垂直平面中移动，因此可以使锚固台120基本上与晶片108共面。在一个实施例中，试样暗盒126的顶部122可以包括入孔288，在试样暗盒支柱128中引导端部具有球定位器262的螺钉290。螺钉290也可以包括弹簧。球定位器262可以接触试样组件支柱128。在一个实施例中，弹簧264可以具有约5至15lbs的压力。通过转动螺钉290，球定位器262可以垂直地移动，然后试样暗盒以及锚固台120又可以垂直地移动。因此，试样暗盒126可以以垂直方式移动，因此使锚固台120与晶片108基本上同一平面。在一个实施例中，试样暗盒126可以垂直地移动，如距离280所示。应该理解示出了移动试样暗盒126的设备和方法实质上仅仅是示例性的以及可以利用移动试样暗盒126的任意其他适当的方法。
图8示出了根据本发明的一个实施例的试样暗盒126的顶部122。顶部122可以包括任意适当数目和或将顶部122固定到试样暗盒支柱128和底部124的任意适当类型的固定开口。在一个实施例中，顶部122可以具有用于用螺栓将顶部122固定到试样暗盒支柱128的固定开口320。顶部122可以具有可以用来用螺栓将顶部122固定到试样暗盒支柱128的固定开口202。顶部122也可以包括可以产生如图5上述的观察窗140(当与底部124相结合时)的缺口322。
图9图示了根据本发明的一个实施例的试样暗盒124的底部126。底部124可以包括可以与顶部122的固定开口320对准的固定开口390。因此，通过使用固定开口390，底部124可以用螺栓固定在顶部122上，以产生试样暗盒126。应该理解任意适当的固定方法可以用来连接顶部122到底部124，例如，胶合、键合等。还应该理解底部124可以具有任意适当数目和/或结构的固定开口390。
底部124也可以具有缺口380，当与顶部的缺口322相结合时可以产生观察窗140。以此方式，彼此相关和与锚固台120相关的邻近头部的位置可以在视觉上和/或机械地访问。此外，底部124也可以具有凹槽392，凹槽392基本上围绕底部124的内部周边。凹槽392可以配置为锚固台120的周边固定在凹槽392内以提供安全的和整洁的固定。下面描述了可以产生流体弯月面的示例性邻近头部。
下面的附图描述了具有可以产生流体弯月面的示例性邻近头部的示例性晶片处理系统。应该理解具有可以产生流体弯月面的任意适当类型的邻近头部的任意适当类型的系统可以用于在此描述的本发明的实施例。
图10示出了根据本发明的一个实施例的晶片处理系统1100。应该理解可以使用夹持或移动晶片的任意适当的方法，例如，辊、管脚、压盘等。系统1100可以包括可以夹持和/或旋转晶片以允许晶片表面被处理的辊1102a、1102b和1102c。在一个实施例中，还包括邻近头部106a和106b的系统1100分别被固定到上臂1104a和下臂1104b。上臂1104a和下臂1104b可以是基本上允许邻近头部106a和106b沿晶片的半径直线运动的邻近头部载体组件1104的一部分。在一个实施例中的，邻近头部载体组件1104可以被配置为夹持晶片上的邻近头部106a和紧靠着晶片的晶片下面的邻近头部106b。例如，在一个示例性实施例中，可以通过以垂直方式可移动的上臂1104a和下臂1104b实现这些，因此一旦邻近头部被水平地移动到开始晶片处理的位置中，邻近头部106a和106b可以垂直地移动到接近该晶片的位置。在另一实施例中，流体弯月面可以形成在两个邻近头部104a和104b之间，以及在晶片的顶和底表面上移动。上臂1104a和下臂1104b可以以任意适当的方法配置，因此邻近头部106a和106b可以被移动，以能够进行如此所述的晶片处理。还应该理解，系统1100可以以任意适当的方式配置，只要邻近头部可以紧靠着晶片移动，以在晶片表面上产生并控制弯月面。在另一示例性实施例中，邻近头部106可以设置在臂的第一端部，第一端部围绕由臂的第二端部限定的轴旋转。因此，在这种实施例中，邻近头部可以在晶片的表面上以弧形移动。在又一实施例中，臂可以以旋转运动和直线运动的组合移动。尽管，示出了用于晶片的每个侧边的邻近头部106，但是对于单面型晶片可以使用一个头部。可以在不使用邻近头部106的侧边上执行其他表面制备处理，如晶片洗刷。
在另一实施例中，系统1100可以包括具有邻近于晶片的过渡表面的邻近头部锚固台。在这种实施例中，在控制和管理状态中流体弯月面可以在锚固台和晶片的表面之间过渡。此外，如果晶片的一侧希望被处理，那么可以利用具有一个邻近头部的一个臂。
图11图示了根据本发明的一个实施例执行晶片处理操作的邻近头部106。在一个实施例中，邻近头部106在紧靠着晶片108的顶表面108a的同时移动，以进行晶片处理操作。应该理解根据应用于晶片108的流体类型，由晶片表面108a上的邻近头部106产生的流体弯月面140可以是任意适当的晶片处理操作，例如，清洗、漂洗、干燥、刻蚀、电镀等。应该理解邻近头部106也可以用来处理晶片108的底表面108b。在一个实施例中，晶片108可以旋转，因此邻近头部106可以被移动，而流体弯月面处理顶表面108a。在另一实施例中，晶片108可以保持静止，同时邻近头部106在晶片表面上产生流体弯月面。然后，邻近头部可以在晶片表面上移动或扫描，因此沿晶片的表面移动流体弯月面。在又一个实施例中，邻近头部106可以被制得足够大，因此流体弯月面包围整个晶片的表面区域。在这种实施例中，通过将流体弯月面应用于晶片的表面，晶片的整个表面可以被处理，而不移动邻近头部。
在一个实施例中，邻近头部106包括源入口1302和1306和源出口1304。在这种实施例中，氮气中的异丙醇蒸汽IPA/N21310可以通过源入口1302应用于晶片表面，真空1312可以通过源出口1304施加到晶片表面，以及处理流体1314可以通过源入口1306应用于晶片表面。
在一个实施例中，除施加真空1312以从晶片表面108a除去处理流体1314和IPA/N21310之外IPA/N21310和处理流体1314的应用可以产生流体弯月面140。流体弯月面140可以是邻近头部106和晶片表面之间限定的流体层，可以以稳定的和可控制的方法跨越晶片表面108a移动。在一个实施例中，可以通过恒定的应用和去除处理流体1314限定流体弯月面140。限定流体弯月面140的流体层根据源入口1306、源出口1304和源入口1302的尺寸、数目、形状和/或图形可以是任意适当的形状和/或尺寸。
此外，可以根据希望产生的流体弯月面的类型使用任意适当流量的真空、IPA/N2、真空和处理流体。在又一个实施例中，根据邻近头部106和晶片表面之间的距离，当产生和利用流体弯月面106时可以省略IPA/N2。在这种实施例中，邻近头部106可以不包括源入口1312，因此仅仅通过源入口1306应用处理流体1314和通过源出口1304去除处理流体1314，产生流体弯月面140。
在邻近头部106的其他实施例中，根据待产生的流体弯月面的结构邻近头部106的处理表面(设置源入口和源出口的邻近头部的区域)可以具有任意适当的构形。在一个实施例中，邻近头部的处理表面可以被凹进或可以从围绕表面突出。
图11B示出了根据本发明的一个实施例的部分邻近头部106的顶视图。应该理解如参考图8B所述的邻近头部106的结构本质上是示例性的。因此，可以利用其他结构的邻近头部，以产生流体弯月面，只要处理流体可以应用于晶片表面和从晶片表面去除，以在晶片表面上产生稳定的流体弯月面。此外，如上所述，当邻近头部106配置为产生流体半月板而不使用N2/IPA时，邻近头部106的其他实施例不必具有源入口1316。
在一个实施例的顶视图中，从左到右是一组源入口1302、一组源出口1304、一组源入口1306、一组源出口1304和一组源入口1302。因此，当N2/IPA和处理的化学试剂被输入到邻近头部106和晶片108之间的区域中时，与可能留在晶片108上的任意流体薄膜和/或杂质一起真空除去N2/IPA和处理的化学试剂。在此描述的源入口1302、源入口1306和源出口1304也可以是任意适当类型的几何形状，例如圆形开口、三角形开口、正方形开口等。在一个实施例中，源入口1302和1306以及源出口1304具有圆形开口。应该理解根据希望产生的流体弯月面106的尺寸和形状，邻近头部106可以是任意适当的尺寸、形状和/或结构。在一个实施例中，邻近头部可以延伸小于晶片的半径。在另一实施例中，邻近头部可以延伸超过晶片的半径。在另一实施例中，邻近头部可以延伸大于晶片的直径。因此，根据希望在任意给定时间被处理的晶片表面区域的尺寸，流体弯月面的尺寸可以是任意适当的尺寸。此外，应该理解根据晶片处理操作邻近头部106可以以任意适当的取向放置，例如水平地、垂直地或两者之间的任意其他适当的位置。邻近头部106也可以被引入可以进行一种或多种类型的晶片处理操作的晶片处理系统中。
图11C图示了根据本发明的一个实施例的邻近头部106的入口/出口图形。在该实施例中，邻近头部106包括源入口1302和1306以及源出口1304。在一个实施例中，源出口1304可以围绕源入口1306和源入口1302可以围绕源出口1304。
图11D图示了根据本发明的另一个实施例的邻近头部106的另一入口/出口图形。在该实施例中，邻近头部106包括源入口1302和1306以及源出口1304，在一个实施例中，源出口1304可以围绕源入口1306和源入口1302可以至少部分地围绕源出口1304。
图11E图示了根据本发明的另一个实施例的邻近头部106的再一入口/出口图形。在该实施例中，邻近头部106包括源入口1302和1306以及源出口1304。在一个实施例中，源出口1304可以围绕源入口1306。在一个实施例中，邻近头部106不包括源入口1302，因为，在一个实施例中，邻近头部106能够产生流体弯月面而不应用IPA/N2。应该理解上述入口/出口图形实质上是示例性的，可以使用任意适当类型的入口/出口图形，只要可以产生稳定的和可控制的流体弯月面。
尽管根据几个优选实施例描述了本发明，但是应当理解所属领域的技术人员在阅读先前的说明书和研究附图时将认识到各种变化、增加、取代及其等效物。因此意味着本发明包括所有这种变化、增加、取代及落入发明的真正精神和范围内的等效物。

Claims (20)

1、一种用于用待应用于衬底表面的流体弯月面处理衬底的设备，包括：
配置为邻近于衬底的边缘放置的锚固表面，锚固表面几乎与衬底处于相同的平面，以及提供允许流体弯月面进入和退出衬底表面的过渡界面。
2、根据权利要求1所述的用于处理衬底的设备，其中锚固表面限定用于流体弯月面的锚固台。
3、根据权利要求2所述的用于处理衬底的设备，还包括，
用于夹持包括锚固表面的锚固台的试样暗盒。
4、根据权利要求1所述的用于处理衬底的设备，其中锚固表面具有匹配衬底的径向外形的径向外形。
5、一种供处理衬底使用的设备，包括：
配置为夹持用于邻近头部的锚固台的试样暗盒，试样暗盒配置为在邻近于衬底边缘的位置中夹持锚固台。
6、根据权利要求5所述的供处理衬底使用的设备，其中通过锚固表面限定锚固台，锚固表面提供用于邻近头部的流体弯月面的过渡界面。
7、根据权利要求5所述的供处理衬底使用的设备，其中试样暗盒包括顶部和底部。
8、根据权利要求7所述的供处理衬底使用的设备，其中锚固台夹持在顶部和底部之间。
9、根据权利要求5所述的供处理衬底使用的设备，其中锚固台是石英材料。
10、根据权利要求5所述的供处理衬底使用的设备，其中锚固台是亲水性材料。
11、根据权利要求5所述的供处理衬底使用的设备，还包括，
配置为夹持试样暗盒的试样暗盒支柱。
12、根据权利要求5所述的供处理衬底使用的设备，还包括
配置为移动锚固台以基本上与衬底共面的调平机构。
13、根据权利要求12所述的供处理衬底使用的设备，其中调平机构配置为在垂直平面中移动锚固台。
14、根据权利要求12所述的供处理衬底使用的设备，其中调平机构包括配置为垂直地移动球定位器的螺钉。
15、根据权利要求5所述的供处理衬底使用的设备，其中试样暗盒包括观察窗。
16、一种用于处理衬底的方法，包括：
放置基本上与衬底表面共面的过渡表面，过渡表面邻近衬底的边缘；以及
移动过渡表面和衬底表面之间的流体弯月面。
17、根据权利要求16所述的处理衬底的方法，其中放置过渡表面包括调平过渡表面。
18、根据权利要求17所述的处理衬底的方法，其中通过调平机构实现调平。
19、根据权利要求16所述的处理衬底的方法，其中过渡表面是亲水性材料。
20、根据权利要求16所述的处理衬底的方法，其中移动过渡表面和衬底表面之间的流体弯月面包括从衬底表面在过渡表面上移动流体弯月面和从过渡表面在衬底表面上移动流体弯月面。
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