一種垂直無旋處理腔室的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及晶圓的制造領域，更具體地說，本發明涉及一種在封閉式浸沒處理腔室中進行晶圓處理的過程。
【背景技術】
[0002]在集成電路的工藝處理中，相對較大的硅襯底(也稱為晶圓)需經過許多獨立的工藝步驟，以在其表面上形成多個獨立的集成電路。用于形成這些集成電路的步驟可以是多種類型的，其包括掩膜、蝕刻、沉積、擴散、離子注入和拋光等，以及許多其他的步驟。通常，在上述各個工藝步驟之間，晶圓必須進行清潔步驟。清洗步驟可幫助確保該集成電路免遭污染物的侵襲，這些污染物可能會在集成電路精密的結構內造成有害的缺陷。由于對晶圓表面清潔度的嚴苛要求，因此晶圓通常被保持在潔凈室條件中，而且上述步驟經常是自動化操作和處理的。隨著器件結構和處理過程的技術水平不斷推進，在行業中，晶圓普遍是單個處理(一個接著一個)的。這對于目前300個毫米(11.8英寸)直徑的大型襯底更是如此，并且對于接下來計劃中的450毫米(17.7英寸)直徑的大型襯底也可能如此。濕法化學處理步驟使得污染程度降至最低的水平，因此，需在設計處理系統時格外精心。所有與晶圓接觸的化學物質和氣體同樣需要特別潔凈，而且所有使用的材料都被設計為污染最小化的。
[0003]隨著基板的尺寸增加，集成電路器件結構的尺寸反而縮小。這種趨勢使得集成電路的制造和清潔需具有更高的精密度。更具體地說，涉及形成器件結構和清潔步驟的濕法化學物必須均勻地應用在晶圓上。在清潔步驟中，通過攪動與晶圓接觸的清潔劑可以促進化學反應以移除微粒物質。同時，有必要在除去任何可能存在的污染物的同時，確保高敏感的和高縱橫比結構的器件不受到損害。此外，由于靜電可以將微粒吸引到基板的表面，并可以直接損害器件的電氣性能，所以應當最小化任何的靜電荷量。由于晶圓和其支撐結構的運動會引起的摩擦電荷，晶圓的旋轉已顯示產生了顯著的電荷。因此，完全地清潔晶圓而不損害該器件的特性是有難度的。此外，由于需要具有超潔凈性，所以清潔用的清洗劑是非常昂貴的。大量使用清潔劑可能會達到清潔目的，但也會造成大量的浪費和高昂的使用成本。
【發明內容】
[0004]根據本發明的一個實施方案，一種處理腔室包括一個基座、一個覆蓋單兀和多個夾持單元。該基座包括一個基座主體、一個配合面和一個延伸進入所述基座主體內的內部區域、一個完全環繞內部區域的分隔單元和一個延伸進入所述主體內且完全環繞該分隔單元的外部區域。該覆蓋單元包括一個配合面，當處理腔室關閉時，所述配合面與所述主體的配合面相接觸。當處理腔室關閉時，所述夾持單元固持晶圓在內部區域中。
[0005]在另一個實施方案中，一個處理腔室包括一個基座和一個覆蓋單元。基座包括一個基座主體、一個配合面以及一個延伸進入所述基座主體內的內部區域。所述覆蓋單元包括一個當處理腔室關閉時與所述基座主體配合面相接觸的配合面，并且該覆蓋單元還包括一個當處理腔室關閉時從配合面延伸到內部區域中的多個夾持單元。
[0006]在另一個實施方案中，一種處理晶圓的方法包括:裝載晶圓到處理腔室的內部區域并鎖定該晶圓在一個固定位置上。通過將工藝化學物輸入到處理腔室的內部區域，以使靜止固定的晶圓浸沒在處理腔室內部區域內的工藝化學物中。工藝化學物也流入一個完全環繞內部區域的外部區域，之后從處理腔室中排出。
[0007]在另一個實施方案中，一種在處理腔室中交換液體的方法包括:提供該處理腔室，其包含一種液體和一個位于處理腔室內部區域的晶圓。另一種液體流入內部區域和完全環繞內部區域的外部區域，并流經連接該內部區域和外部區域的噴嘴。該液體通過內部區域的一個端口和外部區域的另一個端口從處理腔室中排出。
[0008]在另一個實施方案中，一種在處理腔室中交換流體的方法包括:提供該處理腔室，其包含一種流體和一個位于處理腔室內部區域的晶圓。一種液體流入內部區域并浸沒晶圓，而流體通過一個端口從該內部區域流出。該液體流入一個外部區域，該外部區域完全環繞所述內部區域，以及所述流體通過另一個端口從外部區域排出。該液體持續流入內部區域，并且從外部區域排出。
【附圖說明】
[0009]圖1示出為一個處理腔室打開狀態的立體示意圖，該處理腔室具有被末端執行器固持且位于處理腔室的基座和覆蓋單元之間的晶圓
[0010]圖2示出為處理腔室基座的正視圖
[0011]圖3示出為處理腔室覆蓋單元的正視圖
[0012]圖4示出為圖1中處于裝載且關閉狀態的處理腔室沿4-4線剖切的側剖視圖
[0013]圖5示出為處理腔室進行工藝處理的方法流程圖
[0014]圖6A示出為圖1中在工藝過程中的處理腔室沿6-6線剖切的橫截面圖
[0015]圖6B示出為圖1中在工藝過程中的處理腔室沿6-6線剖切的橫截面圖
【具體實施方式】
[0016]請參閱圖1，圖1所示為具有晶圓22和末端執行器24的處理腔室20的分解透視圖。處理腔室20包括腔室基座26和腔室覆蓋單元28，并且，在所示實施例中，基座26和覆蓋單元28被彼此間隔開，且固持晶圓22的末端執行器24位于基座26和覆蓋單元28之間。下面將結合圖3進行更加詳細地說明，該結構呈現為裝載或卸載晶圓22進入或取出處理腔室20時的情況。當處理腔室20關閉時，基座26的配合面30與覆蓋單元28的配合面32相接觸。
[0017]在圖示的實施例中，基座26包括固體的基座主體34和盆體36，盆體36是一個從基座主體34的配合面30凹入到碟狀結構(Plate) 38的圓柱形凹槽。碟狀結構38包括內部區域40和分隔單元42。當腔室20裝載了晶圓且閉合時(如圖4中所示)，晶圓22駐留在內部區域40中。由此，內部區域40具有圓筒形的特征，其延伸進入碟狀結構38且直徑比晶圓22稍大一點。碟狀結構38還包括分隔單元42，分隔單元42為固體環，當碟狀結構38與基座主體34相連時，該分隔單元42與配合面30齊平。分隔單元42完全環繞著內部區域40，并且限定了外部區域44。更進一步地，外部區域44是以分隔單元42的外側和盆體36內側和前側為界的。因此，該外部區域44為一個環形空腔徑向放射狀向外并完全環繞了內部區域40。
[0018]下面將結合圖2和4進行更詳細說明，圖中在基座主體34和碟狀結構38內包括幾組具有流體連接功能的開孔。雖然不是所有的開孔都在圖1中可見，但這些開孔包括頂部端口 46、噴嘴48、上部端口 50、下部端口 52和底部端口 54(如圖2所示)。
[0019]在所示實施例中，覆蓋單元28是一個實心體，其包括鉆孔56、窗口 58、多個固定夾持單元(Stat1naryGripper) 60和一個可移動夾持單元(Movable Gripper) 620鉆孔56是一個圓柱形腔且延伸通過覆蓋單元28。窗口 58具有圓柱形狀，其被固定在鉆孔56中且與配合面32平齊。固定夾持單元60和可移動夾持單元62沿著窗口 58環形排布。固定夾持單元60在覆蓋單元28的底部與覆蓋單元28相連接，而可移動夾持單元62在覆蓋單元28的頂部與覆蓋單元28相連接，可移動夾持單元62通過旋轉以夾持晶圓22。更具體的說，可移動夾持單元62向上旋轉以使末端執行器24可放置晶圓22在固定夾持單元60上。一旦晶圓22放置到位，可移動夾持單元62向下旋轉以鎖定晶圓22在固定位置。之后，末端執行器24釋放圓片22并縮回，使得處理腔室20可以關閉。
[0020]如圖1中所示的處理腔室20的組件和配置使得晶圓22在保持固定的情況下，在封閉環境中使用流體進行受控處理。在這樣的受控環境中，可以控制環境參數，例如，設定一個特定的溫度、壓力和/或低的氧濃度。處理過程可以包括一種或多種工藝，例如，但不限于，殘留物的去除、光刻膠的去除、金屬層或介電層的去除、清洗或濕法刻蝕。
[0021]圖1所示為本發明的一個實施方式，還可以有其它替代的實施例。例如，夾持單元60，62可以從基座26的內部區域40突出。對于另一個實施例，覆蓋單元28可以不包括鉆孔56和窗口 58。對于另一個進一步的實施例，鉆孔56可以包括一個聲波換能器(SonicTransducer)發射超聲波或兆聲波，用于代替窗口 58。
[0022]此外，在圖1所不的實施例中，晶圓22為一個基本為圓形的娃晶圓基板。然而，晶圓