專利名稱：接近頭加熱方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體晶片處理系統(tǒng)，更具體地，涉及對(duì)接近頭中的流體進(jìn)行加熱。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體晶片加工通常包括多個(gè)重復(fù)的加工步驟，例如注入、材料淀積、平坦化、以及刻蝕。在每個(gè)加工步驟之后，殘?jiān)赡軞埩粼诎雽?dǎo)體晶片的表面上。因此在加工步驟之間，通常使用清潔步驟來去除殘留在半導(dǎo)體晶片的表面上的微粒和其它不希望的材料。示例性的微?？梢园ü鑹m、硅石(silica)、漿渣(slurry residue)、金屬屑以及硅酸鹽顆粒。
清潔步驟可以包括清洗步驟、旋轉(zhuǎn)步驟以及干燥步驟。在清洗步驟期間，諸如噴射裝置或者浸入裝置的流體提供裝置可以施加清潔流體以使半導(dǎo)體晶片的表面變濕。例如，可以利用噴射裝置將清潔流體噴射到半導(dǎo)體晶片的表面上。另選地，可以將半導(dǎo)體晶片浸入浸入裝置中的清潔流體中。在清洗步驟之后，可以旋轉(zhuǎn)半導(dǎo)體晶片以將微粒連同清潔流體一起甩掉。隨后，干燥步驟可以干燥殘留在半導(dǎo)體晶片表面上的小滴。在清潔步驟或者其它半導(dǎo)體晶片加工步驟期間，可能希望對(duì)施加到半導(dǎo)體晶片表面的流體進(jìn)行加熱。
用于半導(dǎo)體晶片處理系統(tǒng)的典型加熱機(jī)構(gòu)包括有連接到流體源的加熱器。該流體源將諸如清潔流體的流體提供給加熱器，該加熱器將清潔流體加熱到某個(gè)希望溫度。隨后，將經(jīng)加熱的流體傳送到噴射裝置或者浸入裝置。
然而，使用當(dāng)前半導(dǎo)體晶片處理系統(tǒng)中的前述步驟可能效率很低。例如，經(jīng)加熱的清潔流體在從加熱器前進(jìn)到流體供給設(shè)備時(shí)可能遭受熱損耗。因此，當(dāng)經(jīng)加熱的清潔流體接觸到半導(dǎo)體晶片的表面時(shí)，經(jīng)加熱的清潔流體的溫度可能低于希望的溫度。
鑒于前述情況，需要一種用于加熱半導(dǎo)體晶片處理系統(tǒng)中的流體的設(shè)備和方法，其使得可以將經(jīng)加熱的流體以希望的溫度提供給半導(dǎo)體晶片。

發(fā)明內(nèi)容
總的來說，本發(fā)明是一種用于加熱接近頭中的流體的設(shè)備和方法。應(yīng)該理解，可以按許多方式，如工藝、裝置、系統(tǒng)、或者設(shè)備，來實(shí)施本發(fā)明。下面描述本發(fā)明的幾個(gè)創(chuàng)造性實(shí)施例。
用于半導(dǎo)體晶片處理的方法的一個(gè)實(shí)施例包括如下步驟向接近頭提供流體，并對(duì)接近頭內(nèi)的流體進(jìn)行加熱。該方法還包括將經(jīng)加熱的流體提供至半導(dǎo)體晶片的表面以用于晶片處理操作。
在用于半導(dǎo)體晶片處理的接近頭的實(shí)施例中，接近頭包括被構(gòu)成為提高流經(jīng)其的流體的溫度的加熱部分。接近頭還包括設(shè)置在接近頭中的傳感器，用于測(cè)量流過加熱部分的流體的溫度；以及設(shè)置在加熱部分的通道，該通道被構(gòu)成為引導(dǎo)流體經(jīng)過加熱部分。此外，接近頭包括具有至少一個(gè)出口和至少一個(gè)入口的底面，使得所述至少一個(gè)出口與設(shè)置在加熱部分的通道流動(dòng)連通。
在半導(dǎo)體晶片處理系統(tǒng)的實(shí)施例中，該系統(tǒng)包括流體源和與流體源流動(dòng)連通的接近頭。此外，接近頭包括加熱部分，被構(gòu)成為提高流經(jīng)其的流體的溫度；設(shè)置在接近頭內(nèi)的傳感器，用于測(cè)量流過加熱部分的流體的溫度。接近頭還包括設(shè)置在加熱部分中的通道，該通道被構(gòu)成為引導(dǎo)流體經(jīng)過加熱部分。接近頭進(jìn)一步包括具有至少一個(gè)出口和至少一個(gè)入口的底面，所述至少一個(gè)出口與設(shè)置在加熱部分的通道處于流動(dòng)連通狀態(tài)。該系統(tǒng)的實(shí)施例還包括連接到接近頭的第一部件，該第一部件被構(gòu)成以操縱接近頭；以及第二部件，被構(gòu)成以支承晶片。第二部件能夠?qū)雽?dǎo)體晶片放置得接近接近頭的底面。
根據(jù)以下結(jié)合附圖以示例方式說明本發(fā)明原理的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它方面將顯易。


通過結(jié)合附圖參照以下詳細(xì)說明，可以最佳地理解本發(fā)明的實(shí)施例，在附圖中圖1A是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有加熱部分的接近頭的側(cè)視圖；圖1B是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有加熱部分的另一接近頭的側(cè)視圖；圖1C是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有雙接近頭的半導(dǎo)體晶片處理系統(tǒng)的側(cè)視圖；圖1D是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有與能量源(power source)相連接的接近頭的半導(dǎo)體晶片處理系統(tǒng)的側(cè)視圖；圖2是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有阻性加熱元件的接近頭的側(cè)視圖；圖3是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有阻性加熱元件的另一接近頭的側(cè)視圖；圖4是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有導(dǎo)線(wire)的接近頭的加熱部分的俯視圖；圖5是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有循環(huán)流體的接近頭的加熱部分的側(cè)視圖；圖6是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有循環(huán)流體的另一接近頭的加熱部分的另一側(cè)視圖；圖7A是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的接近頭掃描方法的俯視圖；圖7B是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的另一接近頭掃描方法的俯視圖；圖7C是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的與接近頭的加熱部分一起使用的晶片區(qū)域的俯視圖；以及圖8是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于加熱接近頭中的流體的操作的流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面的實(shí)施例描述了用于對(duì)提供給半導(dǎo)體晶片處理系統(tǒng)中的半導(dǎo)體晶片的表面的流體進(jìn)行加熱的設(shè)備和方法。示例性的半導(dǎo)體晶片處理系統(tǒng)包括，如在2002年9月30提交的題為“Method and Apparatus for DryingSemiconductor Wafer Surfaces Using a Plurality of Inlets and Outlets Held inClose Proximity to the Wafer Surfaces”的第10/261839號(hào)美國(guó)專利申請(qǐng)(通過引用并入其全部?jī)?nèi)容)中所公開的接近頭。在此通過附圖示出的接近頭是示例性的，并且，其它實(shí)施例可包括具有任何形狀的接近頭，只要該接近頭能夠加熱流體。
然而，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員，很明顯可以在無需一些或者全部具體細(xì)節(jié)的情況下實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。在其它示例中，不對(duì)公知的處理操作進(jìn)行詳細(xì)描述，以避免不必要地使本發(fā)明模糊。此外，這里描述的實(shí)施例是示例性的。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，基于閱讀說明書和研究附圖，可以實(shí)現(xiàn)其各種更改、增加、互換以及等同物。因此，所有這些更改、增加、互換以及等同物都將落入所公開的實(shí)施例的實(shí)際精神和范圍內(nèi)。
圖1A是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有加熱部分190的接近頭110的側(cè)視圖。在示例性的半導(dǎo)體晶片處理系統(tǒng)100中，接近頭110通過連接器130連接到流體源120。流體源120提供半導(dǎo)體晶片加工操作中使用的流體。示例性流體可以包括水、去離子水(DIW)、化學(xué)物質(zhì)(chemistry)、化學(xué)物質(zhì)與DIW的組合、以及化學(xué)物質(zhì)與水的組合。然而，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員，很明顯可以在半導(dǎo)體晶片處理系統(tǒng)100中使用任何適用于半導(dǎo)體晶片處理的流體。
雖然圖1A示出的流體源120具有連接器130以將流體導(dǎo)向接近頭110，但是另一實(shí)施例可以將流體源120直接連接到接近頭110。在接近頭110接收到流體之后，流體流入加熱部分190中。加熱部分190將流體加熱到設(shè)定溫度。此外，接近頭110通過施加熱量或者等待來控制流體的溫度，直到加熱部分190中的流體達(dá)到設(shè)定溫度。流體當(dāng)達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)流過接近頭110底面上的一個(gè)或者多個(gè)出口。隨后，經(jīng)加熱的流體接觸到由晶片保持部140定位的晶片150的表面。晶片保持部140能夠?qū)⒕?50支承得接近接近頭110的底面。
在一些實(shí)施例中，可以在半導(dǎo)體晶片制造操作期間處理襯底(substrate)。例如，襯底可以采用不同的形狀，例如平板襯底中采用的正方形或者長(zhǎng)方形的形狀。然而，為了簡(jiǎn)化，對(duì)諸如晶片150的圓形晶片進(jìn)行說明。此外，晶片150可以相對(duì)于接近頭110旋轉(zhuǎn)或者直線移動(dòng)。晶片150的實(shí)際直徑可以變化。本示例包括200mm晶片和300mm晶片。然而，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員，很明顯，只要可以將晶片150放置得接近接近頭100的底面，則任何晶片尺寸和形狀都是可以的。
可以將通過第一出口192提供給晶片150的經(jīng)加熱流體與通過第二出口191提供的未加熱流體相混合。相應(yīng)地，第三出口196可以提供異丙醇(IPA)，而真空入口194從晶片150的表面去除所有流體。在一些實(shí)施例中，第三出口196可以不提供IPA。因此，在一些實(shí)施例中，真空入口194僅去除經(jīng)加熱的流體和未經(jīng)加熱的流體。任何提供給晶片150的表面的流體可以具有任意的覆蓋面(footprint)。例如，流體覆蓋面可以是大約兩平方英寸。然而，任何流體覆蓋面都是可以的，只要可以通過真空口194將該流體從晶片150的表面去除即可。
在一些實(shí)施例中，晶片150可以是固定的，而接近頭110相對(duì)于晶片150移動(dòng)。例如，圖1B是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有加熱部分190的另一接近頭110的側(cè)視圖。該接近頭110可以在晶片150的表面上方沿方向160運(yùn)動(dòng)。在移動(dòng)期間，接近頭通過設(shè)置在接近頭110的底面上的多個(gè)開口(port)來提供由加熱部分190加熱的流體。當(dāng)然，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員，很明顯，只要接近頭110不與晶片150發(fā)生碰撞，接近頭110就可以沿任意方向移動(dòng)。
盡管一個(gè)接近頭110可以向晶片150的一個(gè)表面提供流體，而圖1C則是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有雙接近頭的半導(dǎo)體晶片處理系統(tǒng)100的側(cè)視圖。接近頭110可以沿示出的方向(例如，方向160)移動(dòng)。然而，如雙接近頭所示，接近頭110可以有所不同。例如，繪于上方的接近頭110描繪了覆蓋接近頭110的整個(gè)上部的加熱部分190。另選地，繪于下方的接近頭110描繪了覆蓋接近頭110的上部的一部分的加熱部分190。此外，繪于下方的接近頭110與預(yù)熱器170相連接。預(yù)熱器170能夠提高要流入加熱部分190的流體的溫度。然后，經(jīng)預(yù)熱的流體流入加熱部分190，以被最終加熱到設(shè)定溫度。因此預(yù)熱器170使得流體能夠達(dá)到更高的溫度。此外，通過對(duì)流體進(jìn)行預(yù)熱，接近頭110可以在較短的時(shí)間內(nèi)更好地控制對(duì)經(jīng)預(yù)熱流體的加熱。
圖1D是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有連接到能量源180的接近頭110的半導(dǎo)體晶片處理系統(tǒng)100的側(cè)視圖。與具有多個(gè)用于提供經(jīng)加熱流體的出口的接近頭不同，另一實(shí)施例可以通過一個(gè)出口192將經(jīng)加熱流體提供給晶片150的表面。加熱部分190設(shè)置在接近頭110的某部分中。如圖1A到1D以及后續(xù)的附圖所示，加熱部分190可以具有任意尺寸和形狀。此外，加熱部分190可以包圍接近頭110的部分或者全部的區(qū)域。此外，雖然加熱部分190完全設(shè)置在接近頭110中，但是其它實(shí)施例可以將加熱部分190部分地設(shè)置在接近頭110中(未示出)。然而，只要加熱部分190被構(gòu)成得可以加熱流體并將經(jīng)加熱的流體提供給晶片150，則在接近頭110中可以按任何方式設(shè)置加熱部分190的尺寸和形狀。
流體可通過連接器(例如連接器130)流入加熱部分190中。此外，一個(gè)或者多個(gè)連接器可以將多個(gè)流體傳送到加熱部分190中。例如，用于清潔操作的流體可以流入連接器130中，連接器130可以被稱為第一連接器130。相應(yīng)地，諸如用于刻蝕操作的刻蝕化學(xué)物質(zhì)的流體可以流入第二連接器132中，用于鍍敷操作的流體可以流入第三連接器134中。當(dāng)然，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員，很明顯，可以將一個(gè)或者多個(gè)連接器用于任意數(shù)量和類型的流體。例如DIW可以流入第一連接器130中，化學(xué)物質(zhì)可以流入第二連接器132中。因此只要加熱部分190被構(gòu)成為對(duì)流體進(jìn)行加熱，則可以由任意數(shù)量的連接器將流體導(dǎo)入加熱部分190。
接近頭110連接到能量源180。該能量源180將電流導(dǎo)入接近頭110。導(dǎo)電材料將電流傳導(dǎo)到加熱部分190中以對(duì)流體進(jìn)行加熱。其它實(shí)施例可以不包括能量源180。例如，如圖5和6所示，不需要能量源180來對(duì)加熱部分190中的流體進(jìn)行加熱。如果利用能量源180來加熱流體，那么能量源180可產(chǎn)生大約3kW來加熱流體。然而，該值僅僅是示例性的，只要能量源180可以產(chǎn)生足夠的功率來對(duì)加熱部分190中的流體進(jìn)行加熱，則任何值都是可以的。
在其它示例性實(shí)施例中，不涉及電的任何類型的能量源180都是可行的。例如，已知激光對(duì)物體表面進(jìn)行加熱。因此，只要能量源180能夠向加熱部分190施加熱量，則任何類型的能量源180都是可行的。
實(shí)施例還包括傳感器185和控制器188。該傳感器185設(shè)置在接近頭110中，用于測(cè)量流過加熱部分190的流體的溫度。此外，傳感器185可以設(shè)置在加熱部分190中或者可以設(shè)置在加熱部分190之外。對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員，很明顯，只要傳感器185可以測(cè)量流體的溫度，傳感器185就可以設(shè)置在任何位置處。在一個(gè)實(shí)施例中，傳感器185是熱電偶。然而，任何類型的傳感器185都是可以的，只要其能夠測(cè)量流體的溫度即可。
與傳感器185相連接的是控制器188。控制器188被構(gòu)成為對(duì)加熱部分190中的流體的溫度進(jìn)行控制。例如，比例積分微分(PID)控制器可以控制流體的溫度。在設(shè)置了設(shè)定溫度(其為應(yīng)該到達(dá)晶片表面的流體的溫度)之后，該控制器188可檢測(cè)通過由傳感器185的測(cè)量獲得的流體的當(dāng)前溫度與設(shè)定溫度之間的差。然后，控制器188確定從能量源180施加給加熱部分190的電流量。
連接到控制器188的計(jì)算系統(tǒng)中的軟件也可以管理控制器188。例如，在操作期間，該軟件將設(shè)定溫度設(shè)定在60℃。傳感器185可以測(cè)量流體溫度并確定流體溫度是否低于60℃。該軟件然后使用控制器188來檢測(cè)溫度差并且根據(jù)需要施加電流。如果流體溫度高于60℃，那么該軟件不進(jìn)行處理，等待流體達(dá)到設(shè)定溫度。對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員，可以將要施加的電流量和用于冷卻的等待時(shí)間編寫到軟件中。在其它實(shí)施例中，只要接近頭110中的加熱部分190增加流體的溫度，則任何控制流體溫度的方法都是可行的，無論使用硬件或者軟件。
圖2是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有阻性加熱元件的接近頭110的側(cè)視圖。加熱部分190可以由阻性加熱元件構(gòu)成。示例性的阻性加熱元件可以包括諸如碳化硅(SiC)、二硅化鉬(MoSi2)、或其它導(dǎo)電材料的材料。諸如碳化硅的示例性材料能夠被加熱到大約100℃以上。然而，阻性加熱元件可以是任何材料的，只要該材料能夠被加熱到等于或者大于設(shè)定溫度即可。
如圖2所示，阻性加熱元件可以包括接近頭110的一部分。例如，在接近頭110的底面附近的部分可以在將流體提供給晶片150的表面之前對(duì)該流體加熱。在其它實(shí)施例中，整個(gè)接近頭110可以由阻性加熱元件構(gòu)成。因此，阻性加熱元件的任何組成和結(jié)構(gòu)都是可以的，只要該阻性加熱元件能夠加熱流體即可。
本文描述的實(shí)施例在接近頭110與晶片150的表面之間產(chǎn)生彎液面(fluid meniscus)210?？梢允箯澮好?10與半導(dǎo)體晶片加工操作相關(guān)聯(lián)地跨過晶片150移動(dòng)，以清潔并干燥晶片150。例如，包括經(jīng)加熱流體的彎液面210可以用于刻蝕和鍍敷操作。對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員，很明顯，只要接近頭110可以加熱流體，包括經(jīng)加熱流體的彎液面210就可以用于任何半導(dǎo)體晶片加工操作。
當(dāng)流體源120向加熱部分190提供流體以進(jìn)行加熱時(shí)，傳感器185測(cè)量流體的溫度。一次或多次測(cè)量與控制器188相結(jié)合來控制流體的溫度。從將流體提供給接近頭110到將經(jīng)加熱流體提供給晶片150的時(shí)間量可變。例如，將流體溫度提高到設(shè)定溫度可能比等待流體溫度降低到設(shè)定溫度消耗更長(zhǎng)的時(shí)間。因此，只要在將經(jīng)加熱流體提供給晶片150之前流體的溫度達(dá)到設(shè)定溫度，則任何時(shí)間量都是可以的。
對(duì)于溫度為從大約40℃到大約95℃的彎液面210，經(jīng)加熱流體主要包括含水(water-based)化學(xué)物質(zhì)，如DIW。然而，在其它實(shí)施例中，其它化學(xué)物質(zhì)也是可以的。例如，如在2003年6月27日提交的題為“Apparatus and Method for Depositing and Planarizing Thin Filmsof Semiconductor Wafers”的第10/607,611號(hào)美國(guó)專利申請(qǐng)(在此通過引用并入其全部?jī)?nèi)容)所公開的鍍敷操作過程中，彎液面210可以將包括鍍敷化學(xué)物質(zhì)的經(jīng)加熱流體提供給晶片150的表面。
在向加熱部分190施加電流之后，電子轉(zhuǎn)移(electron transfer)可能影響流體。例如，圖3是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有阻性加熱元件330的另一接近頭110的側(cè)視圖。該接近頭110包括兩個(gè)由阻性加熱元件320和絕緣體330組成的加熱部分190。當(dāng)向阻性加熱元件320施加電流時(shí)，絕緣體330防止電子轉(zhuǎn)移到提供給晶片150表面的流體。絕緣體320的示例包括公知為Teflon的聚四氟乙烯(PTFE)和藍(lán)寶石材料。PTFE可以是覆蓋阻性加熱元件320的敷層，藍(lán)寶石材料可以是將阻性加熱元件與流體隔離的鍍敷層。然而，只要絕緣體330能夠防止電子轉(zhuǎn)移到流體，則任何類型的絕緣體就都是可以的。
如圖3的實(shí)施例所示，加熱部分190可以包圍出口。此外，雖然示出垂直的加熱部分190，但是包圍引導(dǎo)流體的通道的水平加熱部分190也是可以的，只要加熱部分190對(duì)通道中的流體進(jìn)行加熱即可。另選實(shí)施例可以包圍選擇的出口，從而使得可以對(duì)流體進(jìn)行選擇性加熱。
圖4是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有導(dǎo)線的接近頭110的加熱部分190的俯視圖。該阻性加熱元件也可以包括體電阻器(bulk resistor)，例如導(dǎo)線420。導(dǎo)線420可以是導(dǎo)線網(wǎng)，或者可以具有不一致的形狀。無論導(dǎo)線420的構(gòu)成如何，都還將導(dǎo)線420進(jìn)行絕緣以防止電子轉(zhuǎn)移到流體。例如，諸如陶瓷的絕緣體430可以將流體與導(dǎo)線420絕緣。當(dāng)向?qū)Ь€420施加電流時(shí)，流過加熱部分190的流體被加熱到設(shè)定溫度。當(dāng)經(jīng)加熱的流體到達(dá)晶片150的表面時(shí)，接近頭110形成彎液面210(參見圖2)。因此，當(dāng)晶片沿方向400旋轉(zhuǎn)時(shí)，前導(dǎo)邊緣(leading edge)480產(chǎn)生晶片150的濕區(qū)域，尾延邊緣(trailing edge)490產(chǎn)生晶片150的干區(qū)域。濕區(qū)域是通過將經(jīng)加熱流體提供給晶片150而產(chǎn)生的。相應(yīng)地，與將經(jīng)加熱的流體抽吸入到接近頭110中相結(jié)合，晶片150和接近頭110的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生干區(qū)域。
圖5是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有循環(huán)流體的接近頭110的加熱部分190的側(cè)視圖。在示例性實(shí)施例中，第一通道510可以將流體引導(dǎo)到設(shè)置在接近頭110中的加熱部分190。在加熱部分190中，第二通道520使循環(huán)流體進(jìn)行循環(huán)，從而防止第一通道510中的流體與第二通道520中的循環(huán)流體相混合。循環(huán)流體可以通過熱交換來提高從第一通道510提供的流體的溫度。示例性的循環(huán)流體可以是通過泵(未示出)提供的含水化學(xué)物質(zhì)。然而，其它實(shí)施例可以在所述循環(huán)流體失去施加熱量的能力時(shí)將所述循環(huán)流體與新循環(huán)流體進(jìn)行交換。因此，只要加熱部分190可以加熱流體，任何引入和管理循環(huán)流體的方法就都是可以的。
在另一示例性實(shí)施例中，例如碳化硅的阻性加熱元件可以與用于熱交換的通道結(jié)合。在這樣的實(shí)施例中，沒有能量源180，因此不向SiC提供電流。碳化硅能夠高導(dǎo)熱。因此，由于將第二通道嵌入在傳熱性良好的材料中，所以至少一個(gè)第二通道520可以使流體循環(huán)以進(jìn)行熱交換。然而，如果材料(例如陶瓷)具有低導(dǎo)熱率，那么可以能需要第二通道520的網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行熱交換。
在圖5中除了不包括能量源180，接近頭110也不包括電絕緣。具體來說，因?yàn)檠h(huán)流體為流體提供熱量，所以不會(huì)從不存在的電流發(fā)生電子轉(zhuǎn)移。當(dāng)然，如果加熱部分190將能量源180與用于使流體循環(huán)的通道相組合，那么接近頭110可以包括絕緣。
圖6是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有循環(huán)流體的另一接近頭110的加熱部分190的另一側(cè)視圖。具體而言，與第二通道520不同，本示例性實(shí)施例的第二通道620具有不一致的形狀。此外，第二通道620與第一通道510可以隔開一間隙。當(dāng)流體經(jīng)過第一通道510進(jìn)入加熱部分190時(shí)，第二通道620中的循環(huán)流體與第一通道510中的流體進(jìn)行換熱。因?yàn)殚g隙隔開兩個(gè)通道，所以包圍兩個(gè)通道的材料可以是具有高導(dǎo)熱率的材料。
任何加熱流體的方法都是可以的。例如，圖2到4示出了使用阻性加熱元件來加熱的方法。另選地，圖5和6示出了使用換熱器來加熱的示例性方法。此外，阻性加熱與換熱的示例性結(jié)合也是可以的。因此，只要可以在接近頭110的加熱部分190中加熱流體，任何加熱流體的方法都是可以的。
為了將經(jīng)加熱的流體施加到晶片150的表面，接近頭110可以相對(duì)于晶片150移動(dòng)。例如，圖7A是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的接近頭掃描方法的俯視圖。該接近頭110可以包括加熱部分190。此外，接近頭110可以連接到操縱接近頭110的部件。例如，該部件可以是能夠提供流體、去除流體、并使接近頭110移動(dòng)的臂720。例如，臂720可以使接近頭110沿著徑向方向712移動(dòng)。另選地，臂720可以使接近頭沿著光柵掃描(raster scan)方向714移動(dòng)。
另選地，圖7B是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的另一接近頭掃描方法的俯視圖。在一個(gè)實(shí)施例中，接近頭110可以比晶片150的直徑長(zhǎng)。因此，可以將循環(huán)流體提供給第二通道754，并且可以將待加熱流體提供給第一通道752。因此，接近頭110在將經(jīng)加熱流體提供給晶片150的表面時(shí)沿垂直方向740移動(dòng)。當(dāng)然，當(dāng)接近頭110具有垂直取向時(shí)，水平方向(未示出)的移動(dòng)也是可以的。此外，關(guān)于圖7A和7B，只要接近頭110可以將經(jīng)加熱流體提供給晶片150的表面，則任何掃描晶片150的方法都是可以的。
圖7C是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的晶片150的與接近頭110的加熱部分190一起使用的區(qū)域的俯視圖。在一個(gè)實(shí)施例中，接近頭110包括多個(gè)用于提供和去除流體的開口。例如，接近頭110的主體可以由碳化硅構(gòu)成。碳化硅中嵌入有多個(gè)開口，如第一開口762、第二開口764、第三開口766、以及第四開口768。例如，第一開口762可以提供化學(xué)物質(zhì)，而第二開口764可以提供DIW。第三開口766可以為真空，而第四開口可以提供IPA。在其它實(shí)施例中，只要多個(gè)開口可以從接近頭110提供經(jīng)加熱流體，則開口的任意數(shù)量和組合都是可以的。
當(dāng)晶片150沿方向700旋轉(zhuǎn)時(shí)，接近頭110提供經(jīng)加熱的流體以產(chǎn)生濕區(qū)域780。接近頭110通過從晶片150的表面抽吸經(jīng)加熱的流體而產(chǎn)生干區(qū)域785。此外，當(dāng)晶片150旋轉(zhuǎn)時(shí)，經(jīng)加熱流體可以從晶片150的表面甩出。因此，只要接近頭110可以按特定掃描方法與晶片150的移動(dòng)相關(guān)聯(lián)地移動(dòng)，則任何產(chǎn)生濕區(qū)域780和干區(qū)域785的方法都是可以的。
圖8是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于加熱接近頭110中的流體的操作的流程圖?？梢栽谥霸趫D1D到4中公開的實(shí)施例中執(zhí)行下面的示例性操作。在以操作810開始的示例性操作中，確定設(shè)定溫度。接著，在操作820中，流體源120可以向接近頭110提供流體。在流體到達(dá)接近頭110之后，在操作830中，接近頭110內(nèi)的傳感器185可以測(cè)量流體溫度。然后，在操作840中，控制器188可以檢測(cè)當(dāng)前流體溫度與設(shè)定溫度之間的溫度差。在操作850中，控制器188也可以通過施加熱量或通過等待來控制溫度。
例如，在阻性加熱方法中，加熱部分190可以包括連接到能量源180的導(dǎo)線420和諸如碳化硅的材料。能量源180可以向加熱部分190施加電流以加熱流經(jīng)加熱部分190的流體。另選地，具有循環(huán)流體的多個(gè)通道可以與待加熱流體交換熱量。不管用于加熱流體的方法如何，控制器188都可以調(diào)節(jié)流體溫度，直到流體溫度與設(shè)定溫度匹配。
接著在操作860中，接近頭110通過位于接近頭110底面的出口提供經(jīng)加熱流體。經(jīng)加熱流體用于多個(gè)半導(dǎo)體晶片加工操作，例如清潔和刻蝕操作。此后，在將經(jīng)加熱流體從晶片150的表面去除后，操作結(jié)束。
對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員，在此描述并通過附圖示出的操作都是示例性的。此外，可以以任何順序執(zhí)行操作以使得可以對(duì)接近頭110中的流體進(jìn)行加熱。例如，傳感器185可以與提供流體并行地連續(xù)測(cè)量流體的溫度。因此，操作順序不限于特定順序。
此外，在此描述的實(shí)施例與下列專利申請(qǐng)相關(guān)。具體地，通過應(yīng)用并入下列相關(guān)申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容1)在2002年12月24日提交的、題目為“Meniscus，Vacuum，IPA Vapor，Drying Manifold”的第10/330,843號(hào)美國(guó)專利申請(qǐng)；2)在2002年12月24日提交的、題目為“System forSubstrate Processing with Meniscus，Vacuum，IPA Vapor，DryingManifold”的第10/330,897號(hào)美國(guó)專利申請(qǐng)；3)在2003年3月31日提交的、題目為“Vertical Proximity Processor”的第10/404,270號(hào)美國(guó)專利申請(qǐng)；4)在2003年3月31日提交的、題目為“Methods andSystems for Processing a Substrate Using a Dynamic Liquid Meniscus”的第10/404,692號(hào)美國(guó)專利申請(qǐng)；5)在2003年6月24日提交的、題目為“Methods and Systems for Processing a Bevel Edge a SubstrateUsing a Dynamic Liquid Meniscus”的第10/603,427號(hào)美國(guó)專利申請(qǐng)；6)在2003年6月24日提交的、題目為“System and Method forIntegrating In-Situ Metrology Within a Wafer Process”的第10/606,022號(hào)美國(guó)專利申請(qǐng)；7)在2003年6月30日提交的、題目為“Method and Apparatus for Cleaning a Substrate Using MegasonicPower”的第10/611,140號(hào)美國(guó)專利申請(qǐng)；以及8)在2003年12月18日提交的、題目為“Proximity Brush Unit Apparatus and Method”的第10/742,303號(hào)美國(guó)專利申請(qǐng)。
雖然為了理解的清楚，通過細(xì)節(jié)對(duì)上述發(fā)明進(jìn)行了描述，但是，顯然可以在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)某些變化和修改。因此，應(yīng)該認(rèn)為所述實(shí)施例是示例性的，而非限制性的，并且，本發(fā)明不限于本文給出的細(xì)節(jié)，而是可以在所附權(quán)利要求的范圍和等同物之內(nèi)進(jìn)行變化。
權(quán)利要求
1.一種用于半導(dǎo)體晶片處理的方法，包括以下步驟向接近頭提供流體；對(duì)接近頭內(nèi)的流體進(jìn)行加熱；以及將經(jīng)加熱的流體提供給半導(dǎo)體晶片的表面以用于晶片處理操作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述晶片處理操作是清潔操作。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述晶片處理操作是刻蝕操作。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述晶片處理操作是鍍敷操作。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述清潔操作中使用的流體是清潔化學(xué)物質(zhì)和去離子水之一。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述刻蝕操作中使用的流體是刻蝕化學(xué)物質(zhì)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述對(duì)接近頭內(nèi)的流體進(jìn)行加熱的步驟進(jìn)一步包括以下步驟對(duì)接近頭內(nèi)的流體的溫度進(jìn)行控制。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述對(duì)接近頭內(nèi)的流體的溫度進(jìn)行控制的步驟進(jìn)一步包括以下步驟對(duì)接近頭內(nèi)的流體的溫度進(jìn)行監(jiān)視；以及調(diào)節(jié)對(duì)流體的加熱以將流體的溫度保持在希望溫度。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括以下步驟從半導(dǎo)體晶片的表面去除經(jīng)加熱的流體。
10.一種用于半導(dǎo)體晶片處理的接近頭，包括加熱部分，被構(gòu)成為提高流經(jīng)該加熱部分的流體的溫度；設(shè)置在所述接近頭內(nèi)的傳感器，用于測(cè)量流經(jīng)加熱部分的流體的溫度；設(shè)置在加熱部分中的通道，所述通道被構(gòu)成為引導(dǎo)流體通過加熱部分；以及底面，具有至少一個(gè)出口和至少一個(gè)入口，所述至少一個(gè)出口與設(shè)置在加熱部分中的通道流動(dòng)連通。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的接近頭，其中，所述加熱部分由碳化硅組成，并連接到能量源。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的接近頭，其中，所述加熱部分由其中散布有導(dǎo)電材料的絕緣材料組成，所述導(dǎo)電材料連接到能量源。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的接近頭，其中，所述絕緣材料由陶瓷材料組成。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的接近頭，其中，所述導(dǎo)電材料包括導(dǎo)線。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的接近頭，其中，所述加熱部分中的所述通道是具有第一流動(dòng)路徑的第一通道，并且，所述加熱部分還包括具有第二流動(dòng)路徑的第二通道，其中第一流動(dòng)路徑和第二流動(dòng)路徑是分離的。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的接近頭，其中，傳感器連接到一控制器，該控制器被構(gòu)成為對(duì)加熱部分中的流體的溫度進(jìn)行控制。
17.一種半導(dǎo)體晶片處理系統(tǒng)，包括流體源；與流體源流動(dòng)連通的接近頭，該接近頭包括加熱部分，被構(gòu)成為提高流經(jīng)該加熱部分的流體的溫度，設(shè)置在所述接近頭內(nèi)的傳感器，用于測(cè)量流經(jīng)加熱部分的流體的溫度，設(shè)置在加熱部分中的通道，所述通道被構(gòu)成為引導(dǎo)流體通過加熱部分，以及底面，具有至少一個(gè)出口和至少一個(gè)入口，所述至少一個(gè)出口與設(shè)置在加熱部分中的通道流動(dòng)連通；連接到接近頭的第一部件，所述第一部件被構(gòu)成以操縱接近頭；以及被構(gòu)成以支承晶片的第二部件，所述第二部件能夠?qū)雽?dǎo)體晶片放置得接近接近頭的底面。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體晶片處理系統(tǒng)，其中，所述加熱部分由碳化硅組成，并連接到能量源。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體晶片處理系統(tǒng)，其中，所述加熱部分由其中散布有導(dǎo)電材料的絕緣材料組成，所述導(dǎo)電材料連接到能量源。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體晶片處理系統(tǒng)，其中，所述加熱部分中的所述通道是具有第一流動(dòng)路徑的第一通道，并且，所述加熱部分還包括具有第二流動(dòng)路徑的第二通道，其中第一流動(dòng)路徑與第二流動(dòng)路徑是分離的。
21.根據(jù)權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體晶片處理系統(tǒng)，其中，所述傳感器連接到一控制器，該控制器被構(gòu)成為對(duì)加熱部分中的流體的溫度進(jìn)行控制。
全文摘要
提供了一種用于加熱接近頭中的流體的設(shè)備和方法。流體源向接近頭中的通道提供流體。流體流入通道，經(jīng)過接近頭，流到位于接近頭的底面上的出口。此外，在接近頭內(nèi)有對(duì)流體進(jìn)行加熱的加熱部分。可以采用各種方法來對(duì)加熱部分中的流體進(jìn)行加熱。例如，可以通過阻性加熱和熱交換來對(duì)流體進(jìn)行加熱。然而，任何用于加熱接近頭中的流體的機(jī)制都是可以的。在對(duì)流體進(jìn)行加熱后，接近頭通過出口將經(jīng)加熱的流體提供給半導(dǎo)體晶片的表面。設(shè)置于出口附近的入口對(duì)經(jīng)加熱的流體進(jìn)行抽吸，以從半導(dǎo)體晶片的表面去除經(jīng)加熱的流體。
文檔編號(hào)C25D5/22GK1722372SQ20051006377
公開日2006年1月18日 申請(qǐng)日期2005年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月31日
發(fā)明者卡特里娜·米哈力成科, 約翰·德拉里奧斯 申請(qǐng)人:拉姆研究公司