模塊化半導體處理設備的製作方法
2023-10-08 01:15:29
專利名稱：模塊化半導體處理設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及半導體表面處理領域，尤其涉及一種對半導體晶圓進行表面處理的模塊化半導體處理設備。
背景技術：
目前集成電路逐漸被應用到很多領域中，比如計算機、通信、工業控制和消費性電子等。集成電路的製造業，已經成為和鋼鐵一樣重要的基礎產業。晶圓是生產集成電路所用的載體。在實際生產中需要製備的晶圓具有平整、超清潔的表面，而用於製備超清潔晶圓表面的現有方法可分為兩種類別:諸如浸沒與噴射技術的溼法處理過程，及諸如基於化學氣相與等離子技術的幹法處理過程。其中溼法處理過程是現有技術採用較為廣泛的方法，溼法處理過程通常包括採用適當化學溶液浸沒或噴射晶圓之一連串步驟組成。然而，一般現有的製備超清潔晶圓表面的設備一般具有如下缺點:1、結構非常複雜、體積較龐大，成本也較高；2、這些設備一旦出現故障，排除故障一般需要停止產線的生產，影響產出；3、一旦安裝完成後，不易進行功能和位置方面的調整和改變；4、搬運不方便。隨著半導體器件尺寸的不斷縮小，製造半導體器件所用的晶圓尺寸不斷增大，半導體生產工藝需要不斷改進，所用設備也跟著需要調整或更換。因此，有必要提出一種解決方案來解決上述問題。
發明內容
本發明要解決的技術問題在於提供一種體積較小、結構簡單、組件易於更換、方便搬運的半導體處理裝置。為了解決上述問題，根據本發明的一個方面，本發明提供了一種模塊化半導體處理設備，其包括半導體處理模塊、流體傳送模塊和控制模塊。所述半導體處理模塊包括一用於容納和處理半導體晶圓的微腔室，所述微腔室包括一個或多個供流體進入所述微腔室的入口和一個或多個供流體排出所述微腔室的出口，所述流體傳送模塊用於將各種未使用流體通過管道和所述微腔室的入口輸送至所述微腔室內，所述控制模塊用於控制所述半導體處理模塊和所述流體傳送模塊。進一步的，所述模塊化半導體處理設備還包括有流體承載模塊，所述流體承載模塊用於承載各種未使用流體和/或處理過所述半導體晶圓的已使用流體。更進一步的，被所述流體傳送模塊輸送至所述微腔室內的流體在所述微腔室內對其內的半導體晶圓進行處理，之後已使用過的流體經由所述微腔室的出口、管道以及所述流體傳送模塊流入所述流體承載模塊中的相應容器或流體排出管道內。進一步的，所述流體傳送模塊包括支撐框、組裝於所述支撐框上的多個基板以及閥門，所述多個基板圍出一個流體空間，其中的一個或多個基板上設有安裝孔，所述閥門的設置有連通埠的端部穿過所述基板上的安裝孔延伸至所述流體空間內。
更進一步的，組裝於所述支撐框上的多個基板包括底部基板、與所述底部基板間隔設置的頂部基板和兩個互相間隔設置的側面基板，所述側面基板上設置有安裝孔。
更進一步的，兩個側面基板平行設置，所述頂部基板和所述底部基板平行設置。
更進一步的，在所述底部基板上開設有連通所述流體空間的下開口，該下開口供連接用的管道穿過，所述流體傳送模塊還包括設置於所述下開口的下方的收液盒。
更進一步的，在所述頂部基板上開設有連通所述流體空間的上開口，該上開口供連接用的管道穿過。
更進一步的，每個側面基板上都安設有多個閥門。
更進一步的，所述流體傳送模塊還包括有泵，所述泵的設置有吸入液體的吸入口和排出液體的排出口的端部穿過其中的一個側面基板上的安裝孔延伸至所述流體空間內，所述閥門的設置有連通埠的端部穿過其中的另一個側面基板上的安裝孔延伸至所述流體空間內。
再進一步的，所述泵的吸入口、所述泵的排出口、所述閥門的連通埠、所述微腔室的入口和/或所述微腔室的出口通過管道連通。
更進一步的，所述流體傳送模塊通過電性線纜與所述控制模塊電性連接，所述半導體處理模塊通過電性線纜與所述控制模塊電性連接，所述流體傳送模塊通過管道與所述微腔室的入口和/或出口連通，和/或所述流體傳送模塊通過管道與所述流體承載模塊承載的流體連通。
進一步的，所述微腔室包括形成上工作表面的上腔室部和形成下工作表面的下腔室部，所述上腔室部和所述下腔室部可在一驅動裝置的驅動下在裝載和/或移除該半導體晶圓的打開位置和一處理該半導體晶圓的關閉位置之間相對移動，當上腔室部或者所述下腔室部處於關閉位置時，所述半導體晶圓安裝於所述上工作表面和下工作表面之間。
與現有技術相比，本發明中的半導體處理裝置由幾個模塊組成，具有結構簡單，組裝方便靈活，易於更換、便於維修等優點。
關於本發明的其他目的，特徵以及優點，下面將結合附圖在具體實施方式
中詳細描述。
結合參考附圖及接下來的`詳細描述，本發明將更容易理解，其中同樣的附圖標記對應同樣的結構部件，其中:
圖1為本發明中的模塊化半導體處理設備的結構示意圖2為圖1中的流體承載模塊在一個實施例中的立體結構示意圖3A為圖1中的流體傳送模塊在一個實施例中的立體結構示意圖
圖3B為圖3A中的流體傳送模塊的平面投影視圖3C為圖1中的流體傳送模塊在另一個實施例中的立體結構示意圖3D為圖3C中的流體傳送模塊的平面投影視圖3E為圖1中的流體傳送模塊中的收液盒的結構示意圖4為圖1中的控制模塊在一個實施例中的結構框圖5A為本發明中的模塊化半導體處理設備的另一種組裝方式的結構示意圖5B為本發明中的模塊化半導體處理設備的再一種組裝方式的結構示意圖；圖6為本發明中的模塊化半導體處理設備的另一實施例的示意圖；圖7A為圖1中的半導體處理模塊在一個實施例中的立體示意圖；圖7B為圖7A中的半導體處理模塊的主視示意圖；圖8為圖7A中的下盒裝置在一個實施例中的立體示意圖；圖9為圖7A中的下腔室板在一個實施例中與所述下盒裝置的組裝示意圖；圖10為圖7A中的插件在一個實施例中的反面立體示意圖；圖11為圖7A中的上盒裝置在一個實施例中的立體示意圖；圖12為圖7A中的上盒裝置在一個實施例中的俯視示意圖；圖13為圖7A中的隔板在一個實施例中的俯視示意圖。
具體實施方式為使本發明的上述目的、特徵和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細的說明。此處所稱的「一個實施例」或「實施例」是指與所述實施例相關的特定特徵、結構或特性至少可包含於本發明至少一個實現方式中。在本說明書中不同地方出現的「在一個實施例中」並非必須都指同 一個實施例，也不必須是與其他實施例互相排斥的單獨或選擇實施例。本發明中的「多個」、「若干」表示兩個或兩個以上。本發明中的「和/或」表示「和」或者「或」。圖1示出了本發明中的模塊化半導體處理設備I的結構示意圖。如圖1所示，所述模塊化半導體處理設備I包括半導體處理模塊10、流體傳送模塊20、流體承載模塊30和控制模塊40。所述半導體處理模塊10包括一用於容納和處理半導體晶圓的微腔室，所述微腔室包括一個或多個供處理流體進入所述微腔室的入口和一個或多個供處理流體排出所述微腔室的出口。所述微腔室包括形成上工作表面的上腔室部和形成下工作表面的下腔室部，所述上腔室部和所述下腔室部可在一驅動裝置的驅動下在裝載和/或移除該半導體晶圓的打開位置和一用於容納該半導體晶圓的關閉位置之間相對移動。當上腔室部或者所述下腔室部處於關閉位置時，半導體晶圓安裝於所述上工作表面和下工作表面之間。由於採用微腔室的結構，所述半導體處理模塊10的體積變得很小。所述流體承載模塊30用於承載各種處理所述半導體晶圓所需要的化學製劑、超清潔水或其他流體(可以統稱為未使用流體)和/或承載處理過所述半導體晶圓的已使用流體，所述流體可以是液體，也可以是氣體。如圖2所示，其示出了所述流體承載模塊30的一個實施例，所述流體承載模塊30包括支撐框31及放置於所述支撐框31內的多個容器32，所述容器可以容納用於處理所述半導體晶圓所需要的各種未使用流體和/或處理過所述半導體晶圓的各種已使用流體。比如一個容器內盛超清潔水，另一個容器內盛有將用於處理所述晶圓表面的化學處理液，再另有一個容器內盛利用超清潔水處理過所述半導體晶圓後回收得到的廢液。當然廢液也可以直接通過預定流體排出管道排出，而不放置於所述流體承載模塊30的容器32內。在一個實施例中，流體可以由預定流體供給管道實時供給，此時可以不用專門設置流體承載模塊30來承載各種流體。
所述流體傳送模塊20通過管道與所述微腔室的入口和出口相連通，通過管道與所述流體承載模塊30中的流體相通，其用於將流體承載模塊30內或由預定流體供給管道供給的各種未使用流體通過管道和所述微腔室的入口驅動至所述微腔室內。所述流體在所述微腔室內對所述半導體晶圓進行處理，比如利用超清潔水對所述半導體晶圓進行表面清洗，之後由於壓力、重力或氣體的運載驅使所述已使用過汙染流體經由所述微腔室的出口和管道送入所述流體承載模塊30中的相應容器或預定流體排出管道內。如圖3A和3B所示，其示出了所述流體傳送模塊20的一個實施例，所述流體傳送模塊20包括支撐框21、組裝於所述支撐框21上的底部基板22、與所述底部基板22間隔設置的頂部基板23和兩個互相間隔設置的側面基板24和25，多個閥門26，以及一個或多個泵27。在此實施例中，兩個側面基板24和25平行設置，所述頂部基板23和所述底部基板24平行設置，所述底部基板22與兩個側面基板24和25相交，所述頂部基板23與兩個側面基板24和25相交。所述底部基板22、所述頂部基板23和兩個側面基板24和25的中間圍出一個流體空間28。所述閥門26的一端部上設置有多個連通埠 261，根據外部控制所述閥門26可以選擇性的將其兩個連通埠 261連通。所述泵27的一端部上設置有一個吸入液體的吸入口 271和一個排出液體的排出口 272。每個側面基板上設有一個或多個安裝孔(未標記)。所述閥門26的設置有連通埠 261的端部穿過所述側面基板24上的安裝孔延伸至所述流體空間28內，所述閥門26的另一端部包括有電性線纜(未圖示)，所述閥門26的電性線纜位於所述側面基板24的非流體空間28的一側。所述泵27的設置有吸入口 271和排出口272的端部穿過所述側面基板25上的安裝孔延伸至所述流體空間28內，所述泵27的另一端部包括有電性線纜(未圖示)，所述泵27的電性線纜位於所述側面基板25的非流體空間28的一側。在使用時，可以利用管道將所述泵27的吸入口 271、所述泵27的排出口 272、所述閥門26的連通埠 261、所述微腔室的入口、所述微腔室的出口和/或所述流體承載模塊承載30的流體連通。這樣，在泵27的驅動下可以將所述流體承載模塊承載30的流體通過管道和/或所述閥門26輸送至所述微腔室內，從所述微腔室流出的流體通過管道和/或所述閥門26輸送至所述流體承載模塊承載30或預定流體排出管道內。在所述底部基板22上開設有連通所述流體空間28的下開口 221，該下開口 221供連接用的管道穿過。舉例來說，假如各個模塊10、20、30和40的位置關係圖1所示，那麼從所述下開口 221穿過的管道將連通至所述流體承載模塊30。在所述頂部基板23上開設有連通所述流體空間28的上開口 231，該上開口 231供連接用的管道穿過。舉例來說，假如各個模塊10、20、30和40的位置關係圖1所示，那麼從所述上開口 231穿過的管道將連通至所述半導體處理模塊10的微腔室。在一個優選的實施例中，所述流體傳送模塊20還包括位於所述下開口 221的下方的如圖3E所示的收液盒210，所述收液盒210的開口對準所述下開口 221，這樣流體空間28中的洩漏的液體都可以被收集至所述收液盒27中。本發明中的流體傳送模塊20的一個特點或優點在於:由於所述泵27的設置有吸入口 271和排出口 272的端部穿過所述側面基板25延伸至所述流體空間28內，所述閥門26的設置有連通埠 261的端部穿過所述側面基板24延伸至所述流體空間28內，這樣使得所述泵27的吸入口 271和排出口 272和所述閥門26的連通埠 261相對設置，從而儘可能的縮短泵27的吸入口和排出口與所述閥門26的連通埠的距離，方便它們通過管道連通，空間利用率很高，使得整體的體積變小。本發明中的流體傳送模塊20的另一個特點或優點在於:所述流體傳送模塊20的底部基板22、頂部基板23和兩個側面基板24和25圍成了一個相對較為封閉的流體空間28，所述流體傳送模塊20的流體管道都從這個流體空間28中通過，方便這些流體管道的管理和與其它模塊的交流。此外，如果發生流體洩漏或噴射的情況，洩漏或噴射的流體大都會被限制在流體空間28中，便於實施及時、有效地處理，同時還能儘可能地避免洩露擴散到其它區域，造成其它部件的損傷和破壞及產生其它安全問題。舉例來說，所述液體通常為酸性或鹼性液體，如果不設定封閉的流體空間，如果發生液體洩漏等情況，所述酸性或鹼性液體很可能會腐蝕所述閥門或所述泵的電性線纜及其他部分，從而可能誘發安全事故或損壞設備。本發明中的流體傳送模塊20的再一個特點或優點在於:在所述下開口 221的下方還設置有所述收液盒210，這樣可以在發生流體洩漏或噴射時，及時收納和排除所述液體，避免對其他部分造成影響。再次參考圖3A和3B所示，所述流體傳送模塊20還包括從底部基板22延伸至頂部基板23的第五基板29，該第五基板29與所述側面基板24和25垂直並相交。該第五基板29的一側包括所述流體空間28，另一個側的空間中設置有氣閥和氣壓計等氣體裝置。所述流體承載模塊30的容器內的或預定氣體供給管道供給的氣體可以通過所述氣閥和管道被輸送至所述半導體處理模塊10的微腔室內，所述半導體處理模塊10的微腔室排出的氣體可以通過管道和所述氣閥排出至所述流體承載模塊30的容器內或預定氣體排出管道。所述氣壓計可以檢測微腔室內的氣壓。這樣，所述第五基板29可以將所述流體空間28與包括氣閥和氣壓計的氣體空間隔開，這樣在出現液體洩漏時不會影響到氣體區的設備，從而進一步提高安全性。所述氣閥也包括有電性線纜。如圖3C和3D所示，其示出了所述流體傳送模塊20的另一個實施例。為了更能明確所述流體傳送模塊20中的內部結構，在圖3C中並未示出所述頂部基板23。圖3C和圖3D中的流體傳送模塊與圖3A和圖3B中的大部分結構相同，不同之處在於:圖3C示出的流體傳送模塊的側面基板25上安裝的不是泵，而還是閥門26，所述閥門26的設置有連通埠 261的端部穿過所述側面基板25上的安裝孔延伸至所述流體空間28內。也就是說，在此實施例中，兩個側面基板24和25上都設置所述閥門26，此時流體可以由預定流體供給管道實時供給，經由所述閥門26被輸送至所述微腔室內，並從所述微腔室經由所述閥門26被輸送給預定流體排出管道。所述控制模塊40用於與半導體處理模塊10內的驅動裝置的電性線纜(未圖示)、所述閥門26的電性線纜、所述泵27的電性線纜和/或氣閥的電性線纜進行電性連接，從而可以實現對驅動裝置、閥門26、泵27和/或氣閥進行控制。圖4其示出了所述控制模塊40的一個實施例，所述控制模塊40包括閥門控制器41、驅動控制器42、泵控制器43和氣閥控制器44。所述閥門控制器41可以控制所述流體傳送模塊20內的各個閥門26，比如各個閥門26是否連通，哪個連通埠和哪個連通埠連通等。所述驅動控制器42控制所述半導體處理模塊10內的驅動裝置，比如可以控制所述驅動裝置使得上下微腔室處於打開位置，此時可以裝載和/或移除該半導體晶圓，也可以控制所述驅動裝置使得上下微腔室處於關閉位置。所述泵控制器43對所述流體傳送模塊20內的泵27進行控制，比如開啟或關閉，再比如各種參數，比如液壓、轉速等。還可以控制所述氣閥控制器44對所述流體傳送模塊20內的氣閥進行控制，比如開啟或關閉，再比如控制各種參數，比如氣壓等。所述控制模塊40還可以包括監控單元，所述監控單元根據來自半導體處理模塊10內的傳感器、收液盒27內的傳感器或設置於其他位置的傳感器的感應信號進行實時監控，例如:當洩露傳感器檢測到有液體洩漏時進行報警或提醒。在通常的應用中，所述半導體處理模塊10通過管道與所述流體傳送模塊20連通，所述流體傳送模塊20通過管道與所述流體承載模塊30中的流體連通，所述控制模塊40通過電性線纜與所述半導體處理模塊10中的驅動裝置、所述流體傳送模塊20中的泵、閥門、氣閥電性相連，各個模塊的連接關係非常簡單，組裝和更換非常方便。在一個實施例中，各個模塊可以按照圖1所示的位置關係將各個模塊放置在一起，所述流體承載模塊30放置於最底部，所述流體傳送模塊20放置於所述流體承載模塊30的上部，所述半導體處理模塊10放置於所述流體傳送模塊20的上部，所述控制模塊40放置於所述流體傳送模塊20和所述流體承載模塊30的側面。在其他實施例中，可以根據需要對各個模塊進行位置調整各個模塊之間的位置關係。圖5A示出了本發明中的模塊化半導體處理設備的另一種組裝方式的結構示意圖。如圖5A所示，所述流體承載模塊30、所述流體傳送模塊20和所述半導體處理模塊10依次從左到右放置，所述控制模塊40放置於所述流體承載模塊30和所述流體傳送模塊20上方。圖5B示出了本發明中的模塊化半導體處理設備的再一種組裝方式的結構示意圖。如圖5B所示，所述流體承載模塊30放置於所述流體傳送模塊20的上方，所述半導體處理模塊10放置於所述流體傳送模塊20的右側，所述控制模塊40放置於所述流體承載模塊30和所述流體傳送模塊20左側。相對於龐大複雜的現有半導體處理設備來說，本發明中的模塊化半導體處理裝置對裝置的組成進行合理的模塊化設計，該模塊化的結果具有如下優點:1、實現生產線外設備部件的維護和故障排查、維修；當設備出現故障，只需要用事先準備好的備件模塊將有問題的模塊替換下來就可以恢復設備的運行，儘可能小地影響整個生產線的生產進度，換下來的模塊在進行嚴格地檢查、修復和維護後可成為下一次故障的備件模塊；2、方便設備的組裝和搬運；3、模塊的組裝形式多樣化，可以根據不同廠家、不同生產線和其他要求、條件的變化進行組裝；4、應用範圍的擴大和延伸，當生產工藝需要改變時，只需要對設備的某個模塊進行調整或重新設計後替換掉老得模塊，例如:用可處理300毫米晶圓的處理腔模塊換掉只能處理200毫米晶圓的處理腔模塊。圖6為本發明中的模塊化半導體處理設備在另一個實施例中的結構示意圖。所述模塊化半導體處理設備包括有多個半導體處理模塊10、多個流體傳送模塊20和多個控制模塊40。在此例中，所述半導體處理模塊10為三個，分別為第一、第二和第三半導體處理模塊，所述流體傳送模塊20為三個，分別為第一、第二和第三流體傳送模塊，所述控制模塊40為兩個，分別為第一和第二控制模塊。每個半導體處理模塊10通過管道與一個對應的流體傳送模塊20連通，第一控制模塊40控制三個半導體處理模塊10，第二控制模塊40控制三個流體傳送模塊20。在此實施例中，可以包括流體承載模塊，也可以不設置流體承載模塊。在其中的一個半導體處理模塊(比如第二半導體處理模塊)發生故障或需要維護時，可以先用備用的第四半導體處理模塊將該第二半導體處理模塊替換掉，之後再對第二半導體處理模塊進行故障排除和/或必要的維護，這樣可以儘可能減少發生故障和排除故障過程對生產運行的影響。同樣的，在其中的一個流體傳送模塊20(比如第二流體傳送模塊)發生故障或需要維護時，也可以先用備用的第四半流體傳送模塊將該第二流體傳送模塊替換掉，之後再對第二流體傳送模塊進行故障排除和/或維護。上文僅對半導體處理模塊10進行了簡單的介紹，圖7A和7B示出了所述半導體處理模塊10的一個詳細的實施例，下面結合圖7A和圖7B對所述半導體模塊10進行詳細介紹。請參考圖7A和圖7B，其分別示出了本發明中的半導體處理模塊在一個實施例中的立體示意圖和正面示意圖。簡單來講，所述半導體處理模塊包括平整校正裝置110、微腔室模塊120、驅動裝置130和立柱裝置140。所述前三個模塊中的各個組件由四根互相平行的立柱裝置140所固定、支撐或導引，並沿所述立柱裝置140由下往上分別為驅動裝置130、微腔室模塊120和平整校正裝置110。其中微腔室模塊120包括一處理半導體晶圓的微腔室，所述微腔室包括有上腔室板122和下腔室板126，所述上腔室板122由上盒裝置124支撐，並由位於其上方的平整校正裝置110固定於所述上盒裝置124內；相應地，所述下腔室板126由下盒裝置128支撐，下盒裝置128又由位於其下方的驅動裝置130支撐並驅動。所述驅動裝置130可驅動所述下盒裝置128依所述立柱裝置140導引而相對於所述上盒裝置124移動，以便當需要裝載及移除半導體晶圓時能夠打開或關閉上盒裝置124和下盒裝置128，也即能夠打開或關閉上腔室板122和下腔室板126形成的微腔室。當關閉所述微腔室時，可將化學試劑及其他流體通過所述微腔室的入口引入所述微腔室內部以供對其內的半導體晶圓進行化學分析、清潔、蝕刻及其他處理，並在處理完畢後，將所述化學試劑及其他流體通過所述微腔室的入口引出所述微腔室。為了便於描述本發明，首先描述所述驅動裝置130，所述驅動裝置130由下向上依次包括底板132、位於底板上方的第一中間板134、位於第一中間板134上方的第二中間板136和位於第二中間板136上方的上板138。所述底板132、第一中間板134、第二中間板136和上板138形成的一個圓柱形的空腔，其內部空間可容納有驅動器，所述驅動器是現有技術中較為成熟的產品，比如說氣動驅動器，類似地，也可以採用其他諸如機械驅動、電動驅動或者液壓驅動原理的驅動器。但是應當了解到，當所述驅動器產生向上的驅動力時，所述第二中間板136和上板138會被所述驅動器的驅動力所驅動而向上移動；當所述驅動器產生向下的驅動力時，所述第二中間板136和上板138會被所述驅動器的驅動力和自身重力所驅動而向下移動，從而使所述微腔室完成從打開狀態到關閉狀態的變換。易於思及的，在另外一個實施例中，所述底板132和第一中間板134可以一體成型製作成為一塊底部板；所述第二中間板136和上板138可以結合製作成為一塊頂部板。也就是說，所述驅動裝置130並不拘泥於上述實施例中描述的實施例，只要能夠達到同樣的或者更優的效果的實施方式皆可。接著描述如圖7A和圖7B中所示出的微腔室模塊120。所述微腔室模塊120由下向上依次包括下盒裝置128、由下盒裝置128支撐的下腔室板126、隔板125、隔板125上方的上盒裝置124和由上盒裝置124支撐的上腔室板122。所述下盒裝置128和由下盒裝置128支撐的下腔室板126可在所述驅動裝置130的驅動下沿所述立柱裝置140的導引而向上或者向下移動。所述隔板125、隔板125上方的上盒裝置124和由上盒裝置124支撐的上腔室板122通常靜止不動，只可由所述平整校正裝置110進行有關平整性的略微調整，有關該細節下文將會詳述。當所述下盒裝置128和由下盒裝置128支撐的下腔室板126在所述驅動裝置130的驅動下沿所述立柱裝置140的導引而向上移動並與所述上腔室板122和上盒裝置124閉合後，將形成微腔室。圖8為所述下盒裝置124在一個實施例中700的立體示意圖。所述下盒裝置700的形狀大體上呈底面為正方形的無蓋盒狀。在所述下盒裝置700的四角包括對應於所述立柱裝置140的四個柱位孔702。所述下盒裝置700的底面較厚，且相對於上盒裝置124的一面包括有三個傾斜角度和傾斜方式相同、並列且寬度相同的斜坡面704，此處包括斜坡面的底面設計用於收集位於其上方的下腔室板滴漏的化學藥劑或者其他流體。藉由上述斜坡面，化學製劑或者其他流體最終可流動到所述斜坡面704的坡底。此時再配合連通所述斜坡面的坡底704的導流凹槽、孔洞、管線或者收納盒之類的裝置即可收集該流體。同時應當認識到所述奇數斜坡面的坡底704朝向的盒壁缺失不存在的，而其他三個盒壁706與所述底面接觸的內壁部位向水平方向凹陷形成一凹槽707。所述下腔室板128可經由缺失的盒壁部位，沿其他盒壁706上的凹槽707水平滑動進入所述下盒裝置700並由所述底面支撐。同理，當所述下腔室板128位於下盒裝置700內時也可以沿所述凹槽707滑動，從缺失的盒壁部位滑動出所述下盒裝置700。所述下盒裝置700的四邊還分別形成有矩形的缺口 708。請參考圖9，其示出了所述下腔室板128在一個實施例800中與所述下盒裝置700的組裝示意圖。雖然所述下腔室板800通常為一體成型。所述下腔室板800包含下部820和位於所述下部820之上的上部840。所述下部820的尺寸和邊緣厚度分別對應於所述下盒裝置700的盒壁706之間的距離和凹槽707的寬度。以使所述下腔室板800可以沿所述下盒裝置700的盒壁706上的凹槽707滑動。所述上部840上形成有腔壁，所述腔壁圍成開口空腔，空腔的底面為所述微腔室的下工作面。應當認識到，所述下腔室板800採用可抽拉式的方式滑動進入或者移出，可以非常方便地進行裝載和移除。由於半導體晶圓的大小分為4英寸、5英寸、6英寸、8英寸等等規格，加工時需要根據不同尺寸的晶圓更換匹配的下腔室板。同時，在所述下腔室板800滑動進入所述下盒裝置700時，還可以使用一插件160(如圖7A中所示)將其卡合於所述下盒裝置內，在圖10中示出了所述插件160在一個實施例900中的反面立體示意圖。所述插件900的兩邊包含與所述下盒裝置700的凹槽707對應的凸肋902，所述插件900的底部也即圖示中的上面包含有對應於所述偶數斜坡面的凸起904和奇數斜坡面的凹陷906以對應所述下盒裝置700的底面構造。顯然地，藉由所述插件900的固定作用，所述下腔室板800可以被固定於所述下盒裝置700內。所述上腔室板122基本包括有大體上對稱於所述下腔室板800的結構。所述上腔室板122包括呈正方形的上部和呈圓盤形的下部，本領域的技術人員通過圖8非常易於思及到所述上腔室板122的構造，故本文省略所述上腔室板122的相關示意圖。顯然，所述上腔室板122的正方形的上部的邊長和所述圓盤形下部的直徑都可以與所述下腔室板800相同或者相近，且所述下部上形成有腔壁，所述腔壁圍成開口空腔，空腔的底面為所述微腔室的上工作面。應當認識到，當所述下腔室板800的腔壁和所述上腔室板的腔壁閉合或者緊貼時，其中會形成一用於容納半導體晶圓的空腔。圖11和圖12分別示出了所述上盒裝置124在一個實施例1000中的立體示意圖和仰視圖。所述上盒裝置1000的形狀大體上為底部為正方形的無蓋盒裝。所述上盒裝置1000的四角分別有對應於所述立柱裝置140的柱位孔1020所述底部的中央部分包含有略大於所述上腔室板的下部的圓形空腔1040，所述圓形空腔1040包含有向下延伸出所述底部的圓周凸肋1042。並且藉由包含三個盒壁1060的與所述上腔室板122的上部相吻合的盒狀空間，形成可緊密容納所述上腔室板122的結構。藉由該結構，所述上腔室板122可以被所述上盒裝置1000所穩定的支撐。圖13示出了所述隔板125在一個實施例1200中的俯視示意圖。所述隔板1200的形狀呈正方形，並在所述隔板1200的四角包括對應於所述立柱裝置140的四個柱位孔1220。所述隔板1200的中央部分包含有可以緊密接收上盒裝置1000的圓周凸肋1042的圓形缺口 1240。所述隔板1200的主要作用是支撐位於其上方的上盒裝置1000和容納於所述上盒裝置1000內的上腔室板122。所述隔板1200的四邊還分別形成有矩形的缺口 1260，所述缺口 1260可以用於容納管線及安裝其他諸如閥、流動控制器、感測器之類的元件。在一個實施例中，所述隔板1200可以採用不鏽鋼材料製作。所述平整校正裝置110包括校正板114、頂板112以及螺釘152。首先通過調節所述校正板114的四角上方的螺帽給予所述校正板114的四角適當的壓力，可以初步調節所述上腔室板122的平整性。再利用現有的水平測量裝置或者觀察閉合狀態的微腔室，根據測量結果或者觀察結果，配合多個螺釘152在頂板112上的安裝，可以精確地調整所述校正板122上的壓力分布，從而使得所述上腔室板122處於較為符合工藝要求的狀態。當然，在一些實施例中，也可能需要調節所述上腔室板122處於一定傾角的狀態，以方便對半導體晶圓做相應的處理，此時調節所述上腔室板122的方式可以從上述描述中很容易地聯想到。所述平整校正裝置110可以使所述上腔室板122的下表面處於較為合適的固定狀態，而所述驅動裝置130可以使所述下腔室板126的上表面下降或者上升而使得所述上腔室板122的下表面和所述下腔室板126的上表面形成的微腔室處於打開或者關閉狀態。當然，為了獲得較為嚴密的微腔室，所述上腔室板122的下表面和所述下腔室板126的上表面可以具有相應的貼合或者耦合結構，所述上腔室板122、上盒裝置124、下腔室板126和下盒裝置128的貼合處還可以採用諸如橡膠質地的密封O環等元件。同時為了能夠使化學製劑或者其他流體能夠進入和排出微腔室，所述上腔室板122和下腔室板126還應當具有中空的微小管道和導流槽之類的入口和出口結構。譬如需要使得半導體晶圓在所述微腔室內部時，半導體晶圓和所述微腔室的內壁形成有可供化學製劑流通的空隙，該空隙的預定寬度通常在0.0lmm與IOmm之間。諸如上述這些本文中未詳細描述的部分，均為本領域技術人員所熟知的內容，在此不再累述。在一個具體的實施例中，當採用本發明中的半導體處理裝置100處理半導體晶圓時，處理過程大概可分為如下幾個過程:腔室板更換過程、化學處理過程。在腔室板更換過程，可以根據要處理的半導體晶圓尺寸而更換匹配的腔室板。首先將驅動器產生向下的驅動力而使下盒裝置128和下腔室板126下降，然後打開或者拔出插件160，再將原有的下腔室板126沿所述下盒裝置128的導航凹槽中滑動取出。將合適的所述下腔室板126沿所述下盒裝置128的導航凹槽中滑動裝入，安裝所述插件160以使所述下腔室板126固定於所述下盒裝置128內。在化學處理過程，首先利用所述驅動裝置130將所述微腔室閉合，再通過所述上腔室板122內的中空的微小管道及入口將化學製劑或其他流體引入所述微腔室以對內部的晶圓進行諸如分析、蝕刻之類的處理，然後通過內部的壓力、諸如氣體的運載或者重力驅使所述化學製劑或其他流體經由所述下腔室板126內的中空的微小管道或者導流槽之內的結構以及出口排出。特別地，由於上腔室板122和下腔室板126在設計時需要考慮諸如中空的微小管道或者導流槽之類的結構，根據具體實施例所述上腔室板122和下腔室板126可能有多種變形和更為複雜的結構，並不完全如本文中對於上腔室板122和下腔室板126的描述，故有關此處的區別不應當作為制約本發明的保護範圍的因素。除了圖7A和7B示出的結構，所述半導體處理模塊10還可以是採用其他類似的微腔室的結構。上述說明已經充分揭露了本發明的具體實施方式
。需要指出的是，熟悉該領域的技術人員對本發明的具體實施方式
所做的任何改動均不脫離本發明的權利要求書的範圍。相應地，本發明的權利要求的範圍也並不僅僅局限於前述具體實施方式
。
權利要求
1.一種模塊化半導體處理設備，其特徵在於，其包括半導體處理模塊、流體傳送模塊和控制|吳塊， 所述半導體處理模塊包括一用於容納和處理半導體晶圓的微腔室，所述微腔室包括一個或多個供流體進入所述微腔室的入口和一個或多個供流體排出所述微腔室的出口， 所述流體傳送模塊用於將各種未使用流體通過管道和所述微腔室的入口輸送至所述微腔室內， 所述控制模塊用於控制所述半導體處理模塊和所述流體傳送模塊。
2.根據權利要求1所述的模塊化半導體處理設備，其特徵在於，其還包括有流體承載模塊，所述流體承載模塊用於承載各種未使用流體和/或處理過所述半導體晶圓的已使用流體。
3.根據權利要求2所述的模塊化半導體處理設備，其特徵在於，被所述流體傳送模塊輸送至所述微腔室內的流體在所述微腔室內對其內的半導體晶圓進行處理，之後已使用過的流體經由所述微腔室的出口、管道以及所述流體傳送模塊流入所述流體承載模塊中的相應容器或流體排出管道內。
4.根據權利要求1、2或3所述的模塊化半導體處理設備，其特徵在於，所述流體傳送模塊包括支撐框、組裝於所述支撐框上的多個基板以及閥門，所述多個基板圍出一個流體空間，其中的一個或多個基板上設有安裝孔，所述閥門的設置有連通埠的端部穿過所述基板上的安裝孔延伸至所述流體空間內。
5.根據權利要求4所述的模塊化半導體處理設備，其特徵在於，組裝於所述支撐框上的多個基板包括底部基板、與所述底部基板間隔設置的頂部基板和兩個互相間隔設置的側面基板，所述側面基板上設置有安裝孔。
6.根據權利要求5所述的模塊化半導體處理設備，其特徵在於，兩個側面基板平行設置，所述頂部基板和所述底部基板平行設置。
7.根據權利要求5所述的模塊化半導體處理設備，其特徵在於，在所述底部基板上開設有連通所述流體空間的下開口，該下開口供連接用的管道穿過，所述流體傳送模塊還包括設置於所述下開口的下方的收液盒。
8.根據權利要求5所述的模塊化半導體處理設備，其特徵在於，在所述頂部基板上開設有連通所述流體空間的上開口，該上開口供連接用的管道穿過。
9.根據權利要求5所述的模塊化半導體處理設備，其特徵在於，每個側面基板上都安設有多個閥門。
10.根據權利要求5所述的模塊化半導體處理設備，其特徵在於，所述流體傳送模塊還包括有泵，所述泵的設置有吸入液體的吸入口和排出液體的排出口的端部穿過其中的一個側面基板上的安裝孔延伸至所述流體空間內，所述閥門的設置有連通埠的端部穿過其中的另一個側面基板上的安裝孔延伸至所述流體空間內。
11.根據權利要求10所述的模塊化半導體處理設備，其特徵在於，所述泵的吸入口、所述泵的排出口、所述閥門的連通埠、所述微腔室的入口和/或所述微腔室的出口通過管道連通。
12.根據權利要 求5所述的模塊化半導體處理設備，其特徵在於，所述流體傳送模塊通過電性線纜與所述控制模塊電性連接，所述半導體處理模塊通過電性線纜與所述控制模塊電性連接，所述流體傳送模塊通過管道與所述微腔室的入口和/或出口連通，和/或所述流體傳送模塊通過管道與所述流體承載模塊承載的流體連通。
13.根據權利要求1所述的模塊化半導體處理設備，其特徵在於，所述微腔室包括形成上工作表面的上腔室部和形成下工作表面的下腔室部，所述上腔室部和所述下腔室部可在一驅動裝置的驅動下在裝載和/或移除該半導體晶圓的打開位置和一處理該半導體晶圓的關閉位置之間相對移動，當上腔室部或者所述下腔室部處於關閉位置時，所述半導體晶圓安裝於所述上工作表面和下工作表面之間。
全文摘要
本發明公開了一種模塊化半導體處理設備，其包括半導體處理模塊、流體傳送模塊、流體承載模塊和控制模塊。所述半導體處理模塊包括一用於容納和處理半導體晶圓的微腔室，所述微腔室包括一個或多個供流體進入所述微腔室的入口和一個或多個供流體排出所述微腔室的出口。所述流體傳送模塊用於將各種未使用流體通過管道和所述微腔室入口驅動至所述微腔室內，所述控制模塊用於控制所述半導體處理腔室和所述流體傳送模塊。所述半導體處理裝置具有體積較小、結構簡單、組裝方便靈活、組件更換方便等優點。
文檔編號H01L21/677GK103187338SQ20111045392
公開日2013年7月3日 申請日期2011年12月30日 優先權日2011年12月30日
發明者溫子瑛, 馬彥聖 申請人:無錫華瑛微電子技術有限公司