用于在处理室中处理微电子基板的平移和旋转卡盘制造技术

用于半导体制造的清洁系统和方法使用与紧凑的驱动系统结合以使卡盘旋转的可旋转和可平移卡盘组件。该系统使用驱动环形齿轮的偏移驱动齿轮。这减少其摩擦或润滑可能产生过度污染物的部件。本发明专利技术的低摩擦卡盘功能在其中工件在处理期间被支承在旋转支承件上的任何制造工具中是有用的。该卡盘在低温清洁处理中尤其有用。

Translational and rotational chucks for processing microelectronic substrates in processing rooms

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于在处理室中处理微电子基板的平移和旋转卡盘优先权和相关申请本申请要求于2016年11月29日提交的美国临时专利申请第62/427,754号的优先权，其全部内容出于所有目的通过引用并入本文。
本公开内容涉及用于处理微电子基板的表面的设备和方法，并且特别地涉及用于从微电子基板的表面清洁残渣、碎屑及其他物质的设备和方法。
技术介绍
微电子技术的发展使集成电路(IC)形成在诸如半导体基板的基板上，其中有源部件的密度不断增加。IC的形成通过在基板上顺序的施加、处理和选择性去除各种材料来进行。并且，在形成期间，基板的被暴露的表面需要进行清洁步骤以定期去除处理残渣与碎屑。已经研发了用于在半导体基板处理中将特定类别的物质从基板去除的各种组成，包括干式清洁技术和湿式清洁技术两者。另外，使用若干不同类型的设备在各种条件下将基板暴露于清洁化学品。这种设备的一个重要方面是在以均匀的方式清洁基板的同时实现高产量并且使由设备产生的任何碎屑或颗粒最小化。微电子行业中已知的一个清洁策略使用颗粒流来从工件表面去除污染物。这一类型的低温处理使用一个或更多个合适的喷嘴将加压和冷却的流体(其可以是液体和/或气体并且可以包括一些夹带的固体材料)膨胀到低压处理室中。这使流体产生处理流。该流的能量被用于将污染物从表面移除和去除。各种类型的这种低温处理流被称为低温气溶胶、低温气溶胶射流、纳米气溶胶颗粒、气体射流簇等。低温清洁工具的优秀示例可以从美国明尼苏达州茶斯卡的泰尔凡斯公司(TELFSI,Inc.,Chaska,MN,USA)根据商标名获得。在典型的低温处理中，处理喷雾从至少一个喷嘴分配至处理室中。微电子基板形式的工件被保持在可旋转或可平移的卡盘上。在旋转配置中，喷嘴会像唱机针扫掠唱片那样扫掠旋转基板。然而，扫掠喷嘴在低温工具中较不实用，因为一直难以以实用的方式提供低温旋转耦接。作为扫掠旋转基板的替代方案，诸如ANTARES工具的低温工具已经配置有平移卡盘，平移卡盘使基板经过跨越基板直径的线性喷嘴下方。实际上，卡盘的平移或/或旋转使喷嘴根据需要处理基板表面的全部或部分。已经使用了马达、齿轮及其他的机械元件来使保持工件的卡盘平移和旋转。移动部件之间的摩擦和用于辅助机械功能件的润滑剂和润滑脂一直是工件上污染物的来源。当在处理期间产生污染物时清洁处理往往不太有效。一个重大挑战是提供卡盘设计和对应的旋转驱动系统，该旋转驱动系统能够对卡盘实现卡盘旋转，该卡盘还平移通过处理室。又一个挑战是将加热功能有效地结合到这种卡盘中。已经以若干方式设计了基板清洁设备以实现高效和均匀的清洁结果同时使颗粒最小化并且实现高产量。因此，在该行业内将期望在提高生产量的同时还对清洁效率(例如，颗粒/瑕疵减少)或均匀性进行的任何改进。
技术实现思路
本文公开了一种用于使用可旋转和可平移卡盘组件进行半导体制造的清洁系统和方法，该可旋转和可平移卡盘组件以降低来自机械卡盘部件的污染物的风险的方式与卡盘的旋转功能相结合。该卡盘设计部分地基于使用具有旋转部件和非旋转部件两者的卡盘。驱动齿轮用于旋转地驱动耦接至旋转卡盘部件的环形齿轮。驱动系统紧凑、摩擦小，具有单个旋转接口并且将旋转接口很好地屏蔽在卡盘内部以减少来自移动部件的处理污染物的风险。加热器功能被容易地结合到非旋转卡盘部件中，以均匀且有效地加热支承在卡盘上的基板。本专利技术中的低摩擦卡盘在其中工件在处理期间被支承在旋转支承件上的任何制造工具中是有用的。该卡盘在低温清洁处理中尤其有用。该卡盘设计被有益地结合到可从明尼苏达州茶斯卡的泰尔凡斯公司(TELFSI，Inc.,Chaska,Minnesota)获得的ANTRAESCX低温工具中。根据需要，在这种制造工具中使用新的卡盘设计允许从单独的固定的顶部喷嘴清洁整个晶片/基板。在具有小接触面积的凸起垫的说明性实施方式中实现了基板在卡盘上的最小背面接触。位于外边缘处的垫设计有提供基板的横向限制的整体的外部屏障。这些屏障陡峭地倾斜以用作外部引导件以该平台在从卡盘下方上下平移时允许使用在提升平台上的边缘提升销容易地移除基板。在AntaresCX工具中在低于约180slm(标准升每分钟)的喷嘴流速下，基板趋于保持被包含并且稳定在这些边缘屏障的边界范围内。然而，为了允许超过约180slm的喷嘴流速，这些横向保持屏障中的三个可以用被配置有伸出基板的外边缘的短延伸部的活动保持构件来代替，以防止基板的垂直提升。为了固定基板，将这些保持屏障安装至包含在卡盘的旋转板的厚度内的致动枢转臂的端部。枢转臂通过在一端上的压缩弹簧偏置至伸出位置(不接触基板边缘)。为了使基板免受这样约束，通过另一端上的单滚子轴承上的致动销的滚动动作来致动枢转臂。当卡盘旋转至转换位置时，附接至提升平台并且邻近边缘提升销的三个致动销沿与卡盘边缘处的枢转臂滚子轴承位置对应的垂直路径移动。当每个锥形致动销与每个滚子轴承接触时，枢转臂相对侧上的保持屏障被向外推动并且因此基板被释放以允许提升平台边缘提升销提升基板。提升平台的下低消除致动销与滚子轴承的接触并且因此允许弹簧使保持屏障回到伸出被放置的基板的边缘的位置。在处理期间，卡盘可以在一个或更多个喷嘴下在一个或更多个路径中以各种平移速度例如以高达300mm/sec的速度平移。平移可以使用允许喷嘴喷射均匀地覆盖到所有基板区域的预设运动轮廓。平移和旋转还可以独立地或以任何期望的顺序发生。在一个方面，本专利技术涉及用于处理微电子基板的设备，该设备包括：a)壳体，其被配置成提供处理室，微电子基板在处理室中经受处理；b)可旋转和可平移卡盘，其布置在处理室内，其中，卡盘包括第一卡盘部和第二卡盘部，其中，第二卡盘部围绕中心旋转轴独立于第一卡盘部旋转，并且其中，第二卡盘部在处理的至少一部分期间保持微电子基板；c)旋转机构，其以允许第二卡盘部独立于第一卡盘部旋转的方式与第一卡盘部和第二卡盘部相互连接；d)平移机构，其以有效于使卡盘沿着处理室内的路径平移的方式耦接至卡盘；e)旋转驱动机构，其以有效于使第二卡盘部相对于第一卡盘部旋转的方式结合到检查中，其中，所述旋转围绕中心旋转轴发生，并且其中，所述旋转驱动机构包括：i)驱动齿轮，其绕驱动齿轮轴旋转，驱动齿轮轴从卡盘的中心旋转轴向外径向地偏移，和iii)环形齿轮，其附接至第二卡盘部，其中，驱动齿轮与环形齿轮的内边界接合以旋转地驱动环形齿轮来向第二卡盘部施加旋转。在另一方面，本专利技术涉及用于处理微电子基板的方法，包括：a)提供包括处理室的设备；b)将微电子基板保持在处理室中的可旋转卡盘上，其中，卡盘包括第一卡盘部和第二卡盘部，其中，第二卡盘部围绕中心旋转轴独立于第一卡盘部旋转，其中，旋转驱动机构被结合到卡盘中，旋转驱动机构使第二卡盘部相对于第一卡盘部独立地旋转，并且其中，旋转驱动机构包括：i)驱动齿轮，其绕驱动齿轮轴旋转，驱动齿轮轴从卡盘的中心旋转轴向外径向地偏移，和iii)环形齿轮，其附接至第二卡盘部，其中，驱动齿轮与环形齿轮的内周界接合以旋转地驱动环形齿轮来向第二卡盘部施加旋转；以及c)使用旋转驱动机构来使其上保持基板的第二卡盘部在处理期间旋转。在另一方面，本专利技术涉及用于处理微电子基板的设备，包括：a)壳体，其被配置成提供处理室，微电子基板在处理室中经受处理；b)可旋转卡本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于处理微电子基板的设备，包括：a)壳体，其被配置成提供处理室，所述微电子基板在所述处理室中经受处理；b)可旋转和可平移卡盘，其布置在所述处理室内，其中，所述卡盘包括第一卡盘部和第二卡盘部，其中，所述第二卡盘部围绕中心旋转轴独立于所述第一卡盘部旋转，并且其中，所述第二卡盘部在所述处理的至少一部分期间保持所述微电子基板；c)旋转机构，其与所述第一卡盘部和所述第二卡盘部相互连接；d)平移机构，其以有效于使所述卡盘沿着所述处理室内的路径平移的方式耦接至所述卡盘；e)旋转驱动机构，其以有效于使所述第二卡盘部相对于所述第一卡盘部旋转的方式结合到所述卡盘中，其中，所述旋转围绕所述中心旋转轴发生，并且其中，所述旋转驱动机构包括：i)驱动齿轮，其绕驱动齿轮轴旋转，所述驱动齿轮轴从所述卡盘的所述中心旋转轴向外径向地偏移，和iii)环形齿轮，其附接至所述第二卡盘部，其中，所述驱动齿轮与所述环形齿轮的内周界接合以旋转地驱动所述环形齿轮来向所述第二卡盘部施加旋转。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.11.29 US 62/427,7541.一种用于处理微电子基板的设备，包括：a)壳体，其被配置成提供处理室，所述微电子基板在所述处理室中经受处理；b)可旋转和可平移卡盘，其布置在所述处理室内，其中，所述卡盘包括第一卡盘部和第二卡盘部，其中，所述第二卡盘部围绕中心旋转轴独立于所述第一卡盘部旋转，并且其中，所述第二卡盘部在所述处理的至少一部分期间保持所述微电子基板；c)旋转机构，其与所述第一卡盘部和所述第二卡盘部相互连接；d)平移机构，其以有效于使所述卡盘沿着所述处理室内的路径平移的方式耦接至所述卡盘；e)旋转驱动机构，其以有效于使所述第二卡盘部相对于所述第一卡盘部旋转的方式结合到所述卡盘中，其中，所述旋转围绕所述中心旋转轴发生，并且其中，所述旋转驱动机构包括：i)驱动齿轮，其绕驱动齿轮轴旋转，所述驱动齿轮轴从所述卡盘的所述中心旋转轴向外径向地偏移，和iii)环形齿轮，其附接至所述第二卡盘部，其中，所述驱动齿轮与所述环形齿轮的内周界接合以旋转地驱动所述环形齿轮来向所述第二卡盘部施加旋转。2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述设备还包括：喷嘴，所述喷嘴将处理介质分配至所述基板上；以及流体供应，所述流体供应连接至所述喷嘴，所述流体供应包括加压和冷却的流体。3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述处理室处于真空下。4.根据权利要求2所述的设备，其中，所述处理室处于1毫托至10托以下的范围内的压力下。5.根据权利要求2所述的设备，其中，所述喷嘴在处理期间被部署在距所述基板的上表面0.5mm至60mm的距离处。6.根据权利要求2所述的设备，其中，供应至所述喷嘴的所述加压和冷却的流体处于70K至150K的范围内的温度和10psig至100psig的范围内的压力下。7.根据权利要求2所述的设备，其中，所述加压和冷却的流体包括氩气、氮气和二氧化碳中的至少一种。8.根据权利要求7所述的设备，其中，所述加压和冷却的流体还包括氦气和氢气中的至少一种。9.根据权利要求1所述的设备，其中，所述基板被支承在所述卡盘上，使得在所述基板与所述卡盘的上表面之间提供间隙。10.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一卡盘部包括连接至所述平移机构的底板。11.根据权利要求10所述的设备，其中，所述底板包含铝。12.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一卡盘部包括将热传递至保持在所述第二卡盘部上的基板的加热器功能。13.根据权利要求10所述的设备，其中，所述第一卡盘部还包括固定至所述底板的加热器组件。14.根据权利要求13所述的设备，其中，所述加热器组件包括下板、上板以及被定位在所述上板与所述下板之间的加热器膜。15.根据权利要求14所述的设备，其中，所述上板和所述下板中的每一个包含铝。16.根据权利要求14所述的设备，其中，所述下板以使得所述加热器组件从所述底板的中心轮毂朝向所述卡盘的外周界径向地向外悬臂的方式附接至所述底板的所述中心轮毂。17.根据权利要求14所述的设备，其中，所述下板包括容置所述驱动齿轮的室。18.根据权利要求14所述的设备，还包括温度传感器，所述温度传感器耦接至所述底板，其中，由所述温度传感器感测的温度指示所述基板的温度。19.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第二卡盘部包括旋转板，所述基板被保持在所述旋转板上，使得所述旋转板绕所述中心旋转轴的旋转被施加至所述基板。20.根据权利要求19所述的设备，其中，所述旋转板包含铝。21.根据权利要求1所述的设备，其中，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：爱德华·迪宁·汉日利克，迈克尔·格林哈根，蒂姆·W·赫布斯特，
申请(专利权)人：东京毅力科创FSI公司，
类型：发明
国别省市：美国,US