TWI765936B - 用以對處理腔室中之微電子基板進行處理的平移與旋轉夾頭 - Google Patents

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Abstract

用於半導體製造之清潔系統與方法，使用可旋轉與可平移的卡盤組件，該卡盤組件納入小型化驅動系統以造成卡盤旋轉。該系統使用驅動環形齒輪之偏位驅動齒輪。這減少摩擦或潤滑劑可能產生過度污染之元件。本發明的低摩擦卡盤功能有用於任何製造工具，其中工件係在處理期間支撐在旋轉支撐件上。卡盤特別有用於低溫清潔處理。

Description

用以對處理腔室中之微電子基板進行處理的平移與旋轉夾頭
本發明關於用於處理微電子基板的表面之設備與方法，且特別是用於自微電子基板的表面清除殘餘物、碎片與其他材料。
[相關申請案的交互參照] 本案主張2016年11月29日申請之美國專利臨時申請案第62/427,754號之優先權，其內容係出於所有目的藉由參照而整體併入於此。
微電子技術的進步使得積體化電路(ICs)以不斷增加的主動元件密度形成在基板上(例如半導體基板)。 IC的形成係藉由序列地塗佈、處理及選擇性移除基板上的不同材料來進行。並且，在形成期間，基板的暴露表面需要清潔步驟以週期地移除製程殘餘物與碎片。已經為了在包括乾式與濕式清潔技術的半導體基板處理中從基板移除特定類型的材料而發展不同的組成物。此外，若干不同類型的設備係用以在各種條件下將基板暴露至清潔化學物。此設備的一重要態樣為在以均勻的方式清潔基板以及最小化由設備所產生之任何碎片或微粒的同時達成高產量。
在微電子工業中已知的一個清潔策略為使用微粒流以自工件表面移除污染物。此類型的低溫處理使用一或更多合適的噴嘴以膨脹一加壓的與冷卻的流體(其可為液體及/或氣體且可包括一些夾帶的固體材料)至低壓製程腔室內。此造成該流體產生處理流。此流的能量係用以自表面將污染物脫落與移除。不同類型的如此低溫處理流已知為低溫氣溶膠、低溫氣溶膠射流、奈米氣溶膠微粒、氣體射流叢集等等。低溫清潔工具的一極佳範例可從Chaska, MN, USA之TEL FSI, Inc. 獲得，其商品名稱為ANTARES® 。
在典型的低溫處理中，處理噴霧係從至少一噴嘴分配至處理腔室內。微電子基板形式之工件係固持在可旋轉或可平移的卡盤上。在旋轉配置中，噴嘴將像是唱片機唱針掃過唱片一般掃過旋轉的基板。然而，因為一直難以以實用的方式中提供低溫的旋轉式耦接，所以掃描式噴嘴在低溫工具中不太實用。作為掃描旋轉的基板之替代方案，例如ANTARES之低溫工具已經與使基板從跨越基板直徑之線狀噴嘴下方通過之平移卡盤一同配置。事實上，卡盤的平移及/或旋轉造成噴嘴如所欲地處理所有或部分的基板表面。
電動機、齒輪與其他機械元件已經用以平移與旋轉固持工件之卡盤。移動元件之間的摩擦及用以輔助機械功能之潤滑劑與油脂已成為工件上的污染的來源。當處理過程中產生污染時，清潔處理往往不太有效。一顯著的挑戰是提供可針對也平移通過製程腔室之卡盤實施卡盤轉動之卡盤設計及相應的旋轉驅動系統。另一個挑戰是將加熱功能有效地結合到如此卡盤中。
基板清潔設備已經以若干方式設計，以達成高效與均勻的清潔效果，同時最小化微粒並達成高產量。因此，對於清潔效率(例如，微粒/缺陷減少)或均勻性的任何改進同時也提高產量將是產業內所欲的。
此處所揭露的為用於半導體製造之清潔系統與方法，該清潔系統與方法使用可旋轉與可平移的卡盤組件，該組件以減少來自機械卡盤元件之污染的風險之方式納入用於卡盤的旋轉功能。該卡盤設計部分基於使用具有旋轉與非旋轉元件兩者之卡盤。驅動齒輪係用以旋轉地驅動耦接至旋轉的卡盤元件之環形齒輪。驅動系統為小型化、低摩擦、具有單一旋轉介面，且將旋轉介面良好地遮護在卡盤內以減少來自移動零件之製程污染的風險。加熱器功能係容易地結合到非旋轉卡盤元件中，以均勻地且有效地加熱支撐在卡盤上的基板。本發明的低摩擦卡盤有用於在處理期間將工件支撐在其中之旋轉支撐件上的任何製造工具。該卡盤特別有用於低溫清潔處理。
該卡盤設計有益地納入至可從Chaska, Minnesota之TEL FSI, Inc. 獲得的ANTARES CX低溫工具。如果需要，在此製造工具中使用新的卡盤設計容許由單獨的固定式高架噴嘴清潔整個晶圓/基板。在卡盤上之基板的最小背側接觸於說明性實施例中係以小接觸面積的凸起墊加以達成。位在外邊緣處的墊係設計成具有提供基板的橫向約束之整體式外側阻擋件。這些阻擋件係陡峭傾斜以充當外側引導，以容許在升降平台從卡盤下方上下平移時藉由升降平台上的邊緣升降銷來容易地交遞基板。
在ANTARES CX工具中低於約180 SLM噴嘴流速下，基板往往保持受侷限且穩定的在這些邊緣阻擋件的界線內。然而，為容許噴嘴流速超過約180 SLM，可使用配置有懸垂於基板的外邊緣上方之短延伸部分的主動式固持構件來取代該等橫向固持阻擋件其中三者，以防止基板的垂直升降。為緊固基板，該等固持阻擋件係安裝至侷限在卡盤的旋板的厚度內之所致動的樞軸臂的末端。樞軸臂藉由在一末端上的壓力彈簧來偏位至懸垂位置(其不接觸基板邊緣)。為將基板從此約束中釋放，樞軸臂係藉由在另一末端上之單滾筒軸承上的致動銷的滾動動作來致動。在卡盤旋轉至一轉移位置時，附接至升降平台且鄰近於邊緣升降銷的三個致動銷沿著對應於在卡盤的邊緣處之樞軸臂滾筒軸承位置之垂直路徑行進。在各圓錐尖端形致動銷與各滾筒軸承接觸時，在樞軸臂的相反側上的固持阻擋件受到朝外推壓，並因而釋放基板以容許升降平台邊緣的升降銷來升降基板。升降平台的降下動作移除了致動銷與滾筒軸承的接觸，並因而容許彈簧將固持阻擋件回歸至懸垂於安置的基板的邊緣之上的位置。
在處理期間，卡盤可在各種平移速率下(例如在上至300毫米/秒的速率下)以一或若干路徑在一或更多噴嘴之下平移。平移可使用預設的運動曲線，該運動曲線容許噴嘴噴霧均勻覆蓋所有基板區域。平移與旋轉亦可獨立地發生或以任何所欲的順序發生。
在一態樣中，本發明關於用以處理微電子基板的設備，該設備包含： a) 一殼體，其配置成提供處理腔室，微電子基板係在該處理腔室中經受處理； b) 一可旋轉與可平移的卡盤，其設置在處理腔室內，其中該卡盤包含第一卡盤部分與第二卡盤部分，其中第二卡盤部分獨立於第一卡盤部分而繞著中心旋轉軸旋轉，且其中第二卡盤部分在至少一部分的處理期間固持微電子基板； c) 一旋轉機構，其以容許第二卡盤部分獨立於第一卡盤部分而旋轉的方式將第一與第二卡盤部分互連； d) 一平移機構，其以有效地沿著在處理腔室內之路徑平移卡盤的方式耦接至卡盤；及 e) 一旋轉驅動機構，其以有效地造成第二卡盤部分相對於第一卡盤部分而旋轉的方式納入至卡盤中，其中該旋轉圍繞該中心旋轉軸發生，且其中該旋轉驅動機構包含： i) 一驅動齒輪，其繞著驅動齒輪軸旋轉，該驅動齒輪軸係從卡盤的該中心旋轉軸徑向地朝外偏位，及 ii) 一環形齒輪，其附接至第二卡盤部分，其中驅動齒輪與環形齒輪的內部周邊接合，以可旋轉地驅動環形齒輪以將旋轉傳遞至第二卡盤部分。
在另一態樣中，本發明關於用以處理微電子基板的方法，該方法包含： a) 提供一設備，其包含製程腔室； b) 將微電子基板固持在製程腔室中之可旋轉的卡盤上，其中該卡盤包含第一卡盤部分與第二卡盤部分，其中第二卡盤部分獨立於第一卡盤部分而繞著中心旋轉軸旋轉，其中一旋轉驅動機構係納入至卡盤中而使第二卡盤部分相對於第一卡盤部分獨立旋轉，且其中該旋轉驅動機構包含： i) 一驅動齒輪，其繞著驅動齒輪軸旋轉，該驅動齒輪軸係從卡盤的中心旋轉軸徑向地朝外偏位，及 ii) 一環形齒輪，其附接至第二卡盤部分，其中驅動齒輪與環形齒輪的內部周邊接合，以可旋轉地驅動環形齒輪以將旋轉傳遞至第二卡盤部分；及 c) 使用該旋轉驅動機構以在處理期間造成固持基板於其上之第二卡盤部分旋轉。
在另一態樣中，本發明關於用以處理微電子基板的設備，該設備包含： a) 一殼體，其配置成提供處理腔室，微電子基板係在該處理腔室中經受處理； b) 一可旋轉的卡盤，其係設置在該處理腔室內，其中在至少一部分的處理期間卡盤固持微電子基板； c) 一基板固持系統，其納入至可旋轉的卡盤中，該基板固持系統包含主動式基板固持構件，其中主動式基板固持構件包含繞著一軸樞轉之樞軸臂，其中樞軸臂包含第一末端與第二末端，該第一末端係受到致動以樞轉該樞軸臂，該第二末端包含幫助將基板固持在卡盤上之止動器頭，其中樞軸臂係受到偏位以將主動式基板固持構件維持在基板固持配置中，且其中樞軸臂的第一末端的致動造成主動式基板固持構件樞轉至第二配置，該第二配置鬆開主動式基板固持構件對基板的固持；及 d) 一致動構件，其配置成在基板從卡盤受到抬升時接合樞軸臂的第一末端以造成主動式基板固持構件樞轉至第二配置，且該致動構件容許在基板降下至卡盤上時使主動式基板固持構件樞轉至第一配置。
以下所述之本發明的實施例不意圖為全面的或將本發明限制為在隨後的詳細敘述中揭露之精確形式。相反地，所擇定與描述之實施例的目的為促進熟習於本發明的原理與實施的技術者之理解與瞭解。
此處之技術包括在製程腔室(例如處理高度污染敏感的微電子基板之處)之內佈署旋轉卡盤。本發明的原理可用在任何微電子處理或製造系統中，其中在一或更多處理程序期間，微電子基板係支撐在旋轉卡盤上。
在一些實施例中，本發明的原理係結合至卡盤中，該卡盤不僅旋轉而且平移或橫動通過製程腔室。本發明之可旋轉與可平移的卡盤實施例特別有用於低溫清潔工具，例如可從Chaska, Minnesota之TEL FSI, Inc.獲得之ANTARES® 低溫清潔工具。這些工具實施清潔處理，其使用可平移卡盤以將基板表面掃過一或更多處理流。具有平移與旋轉能力兩者之本發明的卡盤可改裝至現有的ANTARES®或其他工具中，或者納入新工具中。
低溫處理一般涉及從流體(氣體及/或液體)進料流產生處理流的實施。進料流一般係受到加壓並可選地受到冷卻。當膨脹通過一或更多合適的噴嘴時，放壓進一步冷卻材料。所產生之流可為氣溶膠噴霧、氣體射流噴霧、氣體叢集等等之形式。低溫處理流至少部分藉由給予充分的能量以克服污染物與微電子基板之間的附著力，來使微電子基板表面上的污染物脫落。所以，產生正確能量的如此處理流(例如，在一些實施例中為氣溶膠噴霧及/或氣體叢集射流噴霧)可為合乎所欲的。處理噴霧的能量(其與清潔功率相關)為質量與速度的函數。該能量可藉由增加速度或質量來提升。提升能量對於克服污染物與基板的表面之間的強附著力而言可為重要的，包括較大污染物及甚至在污染物較小(＜100奈米)之時的兩種情況。
本發明的卡盤實施例納入可為小型化且可具有小底面積之旋轉驅動機構。即便不需要可平移卡盤功能，小型化尺寸與底面積在任何具有可旋轉卡盤之系統中為有用的。因此，除了提供具有可旋轉與可平移的卡盤之小型化系統之外，卡盤的較小底面積與尺寸還可縮小旋轉但不平移之卡盤的底面積。舉例而言，對於降低製造成本或縮小使用卡盤於其中之整體工具的尺寸，此可為所欲的。此外，如果能夠使用更大量的腔室，例如藉由將更多的腔室一起聚集在共同平台上，則對於設施的處理產量係顯著增加。額外的腔室能夠在設施空間的每平方英尺同時處理更多基板以提高產量。
參照至圖1-16，本發明的原理將藉由低溫處理系統100形式的設備來說明。系統100可用以使用處理噴霧106來處理微電子基板102。在一些實施例中，如此處理噴霧106可為低溫氣溶膠、低溫氣溶膠射流、奈米氣溶膠噴霧、氣體射流叢集等等的形式。然而，此處揭露的平移及/或旋轉系統不意圖限定於低溫處理設備，這僅僅是為了解釋的目的而提供的。平移及/或旋轉系統可納入在一或更多處理的至少一部分期間需要旋轉工件於其中之任何其他系統。系統100在低溫處理的情境下說明本發明的例示性實施例，其中溫度、壓力、氣體流率及許多其他製程條件係控制以處理基板，展示本發明的許多功能達到各種不同的嚴苛效能標準。
系統100包括配置成提供製程腔室110之殼體108。製程腔室110的壓力為可控制的以在至少一部分的處理期間提供包括次大氣壓力環境之各種不同的處理壓力。在實施的代表模式中，在製程腔室中建立的真空可在從1毫托至750托的範圍內。通常，壓力為在35托以下或甚至10托以下以增進包含氣溶膠及/或氣體叢集之處理噴霧106的形成。
例如，可藉由將相對高壓與低溫的氣體及/或液體膨脹至製程腔室110的次大氣壓力環境中來形成低溫處理噴霧。在說明性實施例中，可在從10 psig至900 psig的範圍中的壓力下供給流體，較佳是從10 psig至500 psig，更佳的是從10 psig至100 psig。流體的溫度可在從50 K至320 K的範圍中，較佳的是從70 K至320 K，更佳的是從70 K至150 K。只要流體流可流動且分配到腔室內，一些實施模式可涉及供給具有夾帶的固體材料之流體。較佳的是，流體係在使該流體包含氣體及/或液體之壓力和溫度下加以供給。
處理噴霧106係經由一或更多合適的噴嘴來分配至製程腔室110內。為了說明的目的，顯示單一噴嘴112。噴嘴112從流體供給系統接收流體流(例如，一或更多氣體及/或一或更多液體的流)，該流體供給系統包含藉由進料管線214耦接至噴嘴112之流體供給源210。可選地，流體供給系統可進一步納入冷卻系統212，以在(複數)流體膨脹通過噴嘴112及分配至製程腔室110內之前進一步將該(複數)流體冷卻至所欲的溫度。流體係藉由管線216從流體供給源210供給至冷卻系統212。經冷卻的流體係通過管線218從冷卻系統212供給至進料管線214。
流體供給源210可包含一或更多加壓與冷卻的流體。如此流體可為氣體及/或液體。較佳的是，加壓與冷卻的流體包含至少一氣體。合適的氣體或液體的範例包括以下一者以上：氮、氬、He、氫、Xe、CO2 、氖、氪、該等的組合等等。在一實施例中，加壓與冷卻的氣體或液體為氬。在另一實施例中，加壓及冷卻的氣體或液體為氮。在另一實施例中，加壓及冷卻的氣體或液體包含在從1:100至100:1的範圍中之氬相對氮之莫耳比率下的氮與氬，較佳的是從1:20至20:1，更佳的是從1:10至10:1。
在包含二氧化碳、氮及/或氬的那些實施例中，流體亦可更包含一或更多額外的氣體或液體。在一實施例中，額外的氣體或液體包含氦、氫、氖或該等的組合，其中額外的(複數)氣體的總量相對於氬、二氧化碳及/或氮的莫耳比率係在從1:100至100:1的範圍中，較佳的是從1:1至10:1。特定的混合物包括：氬與氦；氬與氫；氬、氫與氦；氮與氦；氮與氫；氮、氫與氦；二氧化碳與氦、二氧化碳與氫；及二氧化碳、氫與氦。
噴嘴112係配置成當流體流分配時將其膨脹並冷卻為噴霧106進入製程腔室110內至噴嘴112之下的基板102上。藉由平移及/或旋轉基板102而將基板102在噴嘴112的下方掃過，以幫助確保基板102受到均勻的處理。噴嘴112可以任何合適的角度瞄準卡盤114的上表面，並也因此瞄準基板102。在一實施例中，噴嘴設置成垂直於卡盤114的上表面來分配處理噴霧106。
噴嘴112可佈署在相對於基板102的上表面之任何合適的距離。在一實施例中，噴嘴112與基板102的上表面之間的距離係在從0.5毫米至200毫米的範圍中，較佳的是從0.5毫米至100毫米，更佳的是從0.5毫米至60毫米，甚至更佳的是從2毫米至50毫米。
基板102係固持在設置於製程腔室110中之可旋轉與可平移的卡盤114上。因此，當基板102在至少一部分的處理期間受到平移及/或旋轉時，基板102係藉由可移動的卡盤114固持。卡盤可包括夾持及/或支撐特徵部以幫助在卡盤114上緊固基板102。可使用各式各樣的如此夾持及/或支撐特徵部來將基板102固持在卡盤114上，例如在半導體處理的領域中任何通常實行的技術。這些可包括但不限於機械扣件或夾具、真空夾持、抓持觸指、支撐墊、靜電夾持、該等的組合等等。基板固持特徵部的說明性實施例係在以下進一步描述。進一步，卡盤114可包括升降銷、致動銷、樞軸臂等等以幫助在基板102進入製程腔室110之時經由晶圓搬運系統(未顯示)手動地或自動地將基板102轉移至可移動的卡盤114，以及從製程腔室110移除基板102之時經由晶圓搬運系統(未顯示)手動地或自動地將基板102轉移離開可移動的卡盤114。基板升降特徵部的說明性實施例係在以下進一步描述。
基板102係於圖1中示意地顯示為直接接觸卡盤114的上表面120。在較佳的實施模式中，如在圖12中所示，基板102可受到支撐，使得在基板102和上表面120之間提供小間隙288。
可旋轉與可平移的卡盤114可受到平移，以沿著至少一平移的自由度206橫向地橫動，以促進在噴嘴112之下基板102的平移掃過。進一步，可平移與可旋轉的卡盤114係配置成使基板102繞著旋轉軸116旋轉而提供旋轉自由度118。平移與轉動可同時或各別進行，以調整噴至基板102所有或選定部分上的噴霧106的駐留時間，以調整清潔效率與產量而沒有損壞基板102上的特徵部之過度風險。
卡盤114包括作為卡盤基座之第一卡盤部分122。第一卡盤部分122耦接至平移機構188，其係在以下進一步描述。卡盤114亦包括第二卡盤部分168。第二卡盤部分168旋轉地耦接至第一卡盤部分122，使得第二卡盤部分168相對於第一卡盤部分122獨立地旋轉。第二卡盤部分168固持基板102。所以，第二卡盤部分168的旋轉促成基板102相應旋轉。
第一卡盤部分122包含基座板124、架構件125及附接至基座板124的加熱器組件130。基座板124針對其他卡盤元件提供剛性安裝支撐。例如，基座板124的上側包括對稱的螺絲孔圖案以容許附接其他卡盤元件。基座板124的下側針對例如偏位電動機之元件(其係用以驅動第二卡盤部分168的旋轉)提供穩定的安裝表面。基座板124的下側亦為一便利的地點以安裝例如RTD溫度感測器、內部感測器（home sensor）等等之感測器。基座板124亦針對平移機構188、旋轉驅動系統228的元件及一或更多可選的感測器(例如一或更多溫度感測器、控制與限制監控、霍爾效應感測器等等)的連接提供附接點，以使卡盤旋轉位置回歸原點等等。出於說明的目的，一例示性感測器186係安裝至基座板124以被使用來驗證旋板170相對於卡盤114的非旋轉元件之旋轉位置。
感測器186可為離架式霍爾效應型鄰近切換器，其自在環形齒輪244的下側所擷取之永久磁鐵的南極觸發場。如此感測器係額定在上至150℃的溫度下的真空中操作。可使用位置偵測的其他方法。在一些實施例中，RTD’s為合適的溫度測量感測器。RTD意指電阻溫度偵測器。如此裝置通常含有隨著溫度改變而改變電阻值的電阻器。RTDs廣泛使用在實驗室與工業裝置中。合適的RTD為具有鋁殼體之離架式表面安裝型溫度測量裝置，其容許附接至基座板124的下側。如此RTD的合適範例之特徵為在0℃下100歐姆的電阻、.00385/℃的溫度係數、PFA絕緣電纜且額定上至230℃。
基座板124包括存取埠126以促進將卡盤114耦接至旋轉驅動系統228。橫臂部分128幫助提供結構剛性以及促進連接至平移機構188。介於橫臂部分128與卡盤114之間的空間係使用架構件125來填充，以提供與基板102齊平之平滑表面。在處理期間，這促進了來自基板102的處理材料的有利流動。中心輪轂部分129促進將基座板124連接至加熱器組件130。加熱器組件130係固定至基座板124，使得加熱器組件130與基座板124一起沿著路徑206平移但皆不繞著旋轉軸116旋轉。因此，相對於旋轉的第二部分168，基座板124與加熱器組件130兩者為固定的。在一說明性實施例中，基座板124由鋁製造，例如加工的6061-T6鋁。
當加熱器組件130連接至中心輪轂部分129時，將在加熱器組件130與基座板124之間產生間隙131。這提供間距，使得當第二卡盤部分168相對於第一卡盤部分122而獨立地旋轉時，第一卡盤部分122與第二卡盤部分在間隙131處之間隔開的介面處不接觸彼此。
加熱器組件130典型包括下板134、上板146、加熱器膜164及引線頭166以促進將功率源與控制處理耦接至加熱器組件130。下板134係附接至中心輪轂部分129，且從該中心區域朝卡盤114的周邊133而朝外懸置。下板134典型地為圓形。在外周邊處的外伸凸緣136與牆138定義凸肩142、底部凹槽與凹陷板144。凸肩142針對將環形軸承176(以下進一步描述)耦接至加熱器組件130而提供間隔。底部凹槽140針對環形齒輪244(以下進一步描述)提供隙槽。下板134的內部是凹陷的以容納加熱器膜164，該加熱器膜164係安裝至凹陷板144上。下板134包括腔室145，其係用於將元件或旋轉驅動機構可旋轉地收容，以下進一步描述。腔室145朝向下板134的外周邊偏移。下板134較佳地由鋁製成，例如6061-T6鋁。
上板146藉由合適的耦接方法緊固至下板134。任何合適的(複數)扣件可用以將上板146可移除地附接至下板134。上板146通常配置成以緊固地夾住與夾持在上板146與下板134之間的加熱器膜164之方式與下板134配對。上板146典型地為圓形且包括在其外周邊150處之突出凸緣148。凸緣148以在上板146與下板134之間有效地定義一個用於夾持環形軸承176之凹穴的方式懸垂於凸肩142上方。在凸緣148與牆138之間的間隙156提供間距以確保強力夾持環形軸承176。上板146較佳地是由鋁製成，例如6061-T6鋁。
加熱器膜164可為任何合適的薄膜加熱機構。在一實施例中，加熱器組件實施例可以有能力被加熱至所欲的處理溫度，例如範圍從25℃至300℃的溫度。在另一實施例中，合適的溫度範圍為25℃至150℃，較佳的是30℃至120℃，更佳的是40℃至110℃。
在一例示性實施例中，加熱器膜具有凱通型薄膜複合物構造，其為0.007英吋厚且直徑為10.75英吋且具有1.5千瓦的加熱功率。此實施例可使用208伏特單相功率來操作，且可額定用於合適的最大溫度，例如上至200℃的溫度。在一說明性處理配方中，此實施例係在105℃的標稱加熱器溫度下操作。
在一處理的所有或一部分期間，加熱器組件130係致動以輸送熱至固持在卡盤114上的基板102。加熱基板102提供許多有用的功能。根據一功能，加熱幫助改善從噴嘴112分配至基板102上之處理介質的功效。例如，當加熱器組件130維持在特定的溫度範圍中時，一些清潔介質可更具選擇性以達成所欲的結果。在一些例如低溫處理之清潔處理中，加熱對於防止脫落的微粒再沉積至晶圓上(熱泳效應)亦為重要的。加熱系統可用以改善整個基板102上的溫度不均勻性，及最小化基於處理噴霧106與製程腔室條件之間的溫度差之溫度誘導的應力。例如，在沒有加熱的情況下，使用冷卻處理流體可造成基板物理性扭曲。加熱幫助維持均勻的基板溫度，以避免過度扭曲。加熱亦幫助防止脫落之微粒再沉積至已清潔的基板表面上。加熱可降低由於在基板處理期間劇烈的溫度變化所造成之在可移動卡盤114或基板102上凝結的可能性。
從實務的觀點來看，在處理期間很難直接監控基板102本身的上表面的溫度。相反地，可以更容易地佈署溫度感測器以準確地測量與控制基座板的下側的溫度。由於這些感測器距離基板102某種程度上的遠程位置，在基板102上達到的實際穩態溫度係低於在基座板124的下側上的控制溫度。例如，在基座板124的下側處的控制溫度為105℃的情況下，在一實施例中使用感測陣列晶圓（SenseArray wafer）測量之「晶圓上」的溫度係在85℃至90℃之間。因此，在「晶圓上」之所欲的控制溫度與加熱器控制溫度之間存在一溫差。為達到所欲之「晶圓上」的溫度，須考慮到此溫差，且此溫差可由給定工具與製程配方依經驗判定。由於此溫度傾向於準確地與基板溫度相關，感測與控制基座板124的下側處之溫度是有效的。
第二卡盤部分168係旋轉地耦接至第一卡盤部分122，使得第二卡盤部分168相對於第一卡盤部分122獨立地繞著旋轉軸116旋轉。第二卡盤部分168固持基板102。所以，第二卡盤部分168的旋轉促成基板102相應旋轉。
第二卡盤部分168典型地包括納入至第二卡盤部分168中的旋板170與基板固持特徵部(以下進一步描述)。旋板170包括面板171與在面板171的外周邊處的輪緣172。輪緣172包括在其內部之凹入部174以提供固持環形軸承176的位置。加熱器組件130安裝至旋板170之內。當旋板170旋轉時，在旋板170與加熱器組件130之間的間隙154防止了此兩者元件之間的滑動接觸。在說明性實施例中，旋板170係由鋁製造，例如6061-T6鋁。以下進一步描述，旋板170係由旋轉驅動系統228來旋轉地驅動。
第二卡盤部分168以使旋板170旋轉地懸置在加熱器組件130與基座板124上方並不與加熱器組件130與基座板124接觸的方式，藉由環形軸承176來旋轉地耦接至第一卡盤部分122。環形軸承176包括內軸承環178、外軸承環180、滾珠182與止動器184。內軸承環178係夾持至加熱器組件130中，介於下板134上之外伸凸緣136與上板146的凸緣148之間。外軸承環180係夾持在第二卡盤部分的旋板170與旋轉驅動系統228的環形齒輪244之間。在此配置中，內軸承環178相對於第一卡盤部分122加以固定，而外軸承環180相對於第二卡盤部分168加以固定。環形軸承176因此提供一可旋轉的介面，其容許旋板170獨立於第一卡盤部分122而繞著旋轉軸116旋轉。在下板134與環形齒輪244之間的間隙158容許在加熱器組件130與環形齒輪244之間不接觸的情況下發生旋轉。在環形齒輪244與基座板124之間的間隙160容許在環形齒輪244與基座板124之間不接觸的情況下發生旋轉。環形軸承176容許在旋轉與非旋轉卡盤元件之間的最小旋轉間隙以在旋板170與加熱器組件130之間有效地轉移熱。
在一說明性實施例中，環形軸承176具有薄切面、旋轉式無罩設計(rotary cage-less design)，該旋轉式無罩設計使用低釋氣油脂以進行潤滑。環形軸承176可由440C不鏽鋼製成。環形軸承176可使用矽氮化物承載滾珠與Torlon(PAI) 4203L間隔滾珠來取代罩。環形軸承176可使用4點徑向接觸設計且使用10%的低釋氣油脂(Nyetorr 5300xp)填充。
旋轉驅動系統228係納入至卡盤114，並也因此在卡盤114平移通過製程腔室110時隨著卡盤114平移。旋轉驅動系統228以有效地使第二卡盤部分168相對於第一卡盤部分122獨立地旋轉的方式而納入至卡盤114。旋轉驅動系統228造成第二卡盤部分168(並也因此造成基板102)繞著旋轉軸116旋轉。可致動磁性驅動系統228以造成任一方向的旋轉，例如，如所欲的順時針或逆時針旋轉。
旋轉驅動系統228典型地包括電動機230、驅動齒輪232、桿部234、配接器236與環形齒輪244。電動機230係以設置朝卡盤114的周邊向外徑向地偏離置中定位的旋轉軸116之驅動旋轉軸240的方式來附接至基座板124的下側。因此，電動機230在平行於旋轉軸116但與旋轉軸116間隔開之軸240上提供旋轉驅動力。與更加置中定位的電動機相比，這樣與環形齒輪244的緊密接近容許較小的電動機將所欲位準的旋轉動力施加至環形齒輪244，而相對於環形齒輪244而言更加置中定位的電動機必須更大以從更中心的位置來施加相同的驅動動力。在實務效果中，藉由從徑向地偏離的位置而非從其中心來驅動環形齒輪244，可從給定尺寸的電動機得到更多力矩。例如，例如藉由10:1的齒輪減速，在電動機桿部的旋轉速度為1/10的情況下，可驅動的負載量增加10倍。在實施的一模式中，正齒輪組包含小型12齒驅動齒輪232與較大120齒驅動環形齒輪244。從相對小的電動機來對環形齒輪244施加顯著力矩的能力提供顯著的優點。
作為另一優點，此方案容許電動機230小到足以輕易地在腔室110內安裝，而不會在卡盤114前後平移時阻礙或碰撞其他腔室特徵部。由於潛在的阻礙或其他干擾，一更置中定位及/或更大的電動機將更難以安裝至處理腔室中。偏位電動機的額外優點是藉由齒輪減速，其框架尺寸(直接相關於其輸出功率)可更容易地固持在較小的空間包覆中。儘管此減速可使用皮帶及滑輪組等等達成，使用齒輪組促進滾動接觸並因而有助於防止材料摩擦與產生微粒。施加至齒輪齒的低釋氣真空等級油脂為一額外的強化，以支持低摩擦與最小化磨耗與微粒產生。例如藉由10:1的齒輪減速，在電動機桿部的旋轉速度為1/10的情況下，可驅動的負載量增加10倍。在實施的一模式中，正齒輪組包含小型12齒驅動齒輪232與較大120齒驅動環形齒輪244。
電動機230係藉由電動機桿部234來旋轉地耦接至驅動齒輪232。配接器236用以將桿部234耦接至驅動齒輪232。帽螺釘238將桿部234緊固至配接器236。可致動電動機230以在順時針方向或逆時針方向上旋轉驅動齒輪232。在本說明書中，旋轉的方向(順時針或逆時針)是從系統100的俯視圖向下看旋轉元件。可使用如同用於環形軸承176之類似的、低釋氣潤滑劑來潤滑電動機230。
電動機230的例示性實施例提供在600 rpm(在67 VDC下1安培)的0.235 Nm。藉由如可在說明性實施例中實行之10:1的齒輪減速，這在60 rpm的旋板速度下將給予上至2.35 Nm。如此實施例可在真空環境中額定至175℃。如此實施例可促成每步進1.8度，每圈200步進。在首次使用前，如此電動機可在150℃至200℃下預熱24小時，以幫助揮發性材料釋氣。
驅動齒輪232藉由電動機230來繞著驅動旋轉軸240可旋轉地驅動，以使其旋轉。驅動齒輪232係可旋轉地收容在腔室145中，該腔室145設置於加熱器組件130的下板134的下側上。伴隨安裝至基座板124的下側的電動機230，電動機桿部234與配接器236通過在基座板124中的孔洞126而安裝，以將驅動齒輪232定位至腔室145中。在說明性實施例中，驅動齒輪232由PEEK(聚醚醚酮)製造，且其特徵為在1.359英吋的直徑上之12齒（12X）之外齒。為了對於如此實施例提供小型化的驅動配置，驅動齒輪232可為0.165英吋厚。
驅動齒輪232咬合環形齒輪244。環形齒輪244的外部區域246安裝至旋板170的輪緣172的下側。所以，當環形齒輪244由驅動齒輪232驅動時，相應的旋轉也傳遞至旋板170。雖然驅動齒輪232繞著偏離的驅動旋轉軸240旋轉，環形齒輪244係繞著置中定位的軸116旋轉。環形齒輪244的頂表面250幫助提供夾持動作以將環形軸承176的外軸承環180固持在適當位置。環形齒輪244的內部區域248包含在內側牆上的齒輪齒以與驅動齒輪232咬合。較佳的是，驅動齒輪232的齒略微寬於環形齒輪244的齒，以容許垂直堆疊允差（stack tolerance）。
在一說明性實施例中，環形齒輪244由PEEK製造，且其特徵為在11.845英吋的外側直徑上之0.125英吋厚的120齒（120X）之內齒。連同以上所述的驅動齒輪232的說明性實施例作為齒輪組的部分，這在4.900英吋的操作中心距離上提供10:1的齒輪比。在105℃的說明性操作溫度下，齒輪的PEEK材料將安全地操縱20倍大於克服主要由軸承摩擦造成的總轉動阻抗所需之靜轉矩。齒輪齒較佳地使用低釋氣油脂的輕塗層(例如用於環形軸承176那般)來潤滑。
在實施的一模式中，卡盤114使用預設的運動曲線在上達300毫米/秒的速率下以一或若干路徑在噴嘴112之下平移，該運動曲線使得噴嘴噴霧106能均勻覆蓋所有基板區域。在卡盤114在此時實施例中平移時，其可在上至120 rpm的速率下旋轉。藉由將加熱器組件130維持在上至105℃的溫度下來進行的基板加熱，容許在最小的再沉積之情況下來移除微粒。
在操作中，電動機230以所欲的速率與方向旋轉地驅動桿部234。桿部234因而使驅動齒輪232繞著驅動旋轉軸240旋轉。在處理的程序期間這可以連續地或間歇地完成。可根據所欲的速率曲線來維持或變化旋轉速率。旋轉可順時針地及/或逆時針地發生。驅動齒輪232與環形齒輪244嚙合，造成環形齒輪244繞著置中定位的旋轉軸116旋轉。藉由附接至旋板170的環形齒輪，這促成旋板170繞著旋轉軸116相應旋轉。隨著藉由旋轉介面(其係由環形軸承176設置)來耦接至第一卡盤部分122的旋板170，環形齒輪244的組件與旋板170獨立於第一卡盤部分122而旋轉。
可旋轉與可平移的卡盤114係附接至平移機構188。平移機構188以有效地沿著噴嘴112下方的路徑206來平移可移動的卡盤114的方式耦接至卡盤114，以容許微電子基板102移動經過由噴嘴112分配之處理噴霧106。在實務效果中，卡盤114的平移有助於噴嘴112在基板102旋轉時可選地掃過基板102。平移不同於旋轉可在於，卡盤114的平移造成卡盤114的旋轉軸116從腔室110中的一位置移動到另一位置。在旋轉中，即使當卡盤114在腔室110內平移時(並也因此平移旋轉軸116)，旋轉軸116與卡盤114之間的相對位置不會改變。
平移機構188包括支撐臂192、平移桿194、水平機構200與平移驅動系統202。卡盤114的基座板124係附接至平移機構。所以，平移機構188的致動造成卡盤114的相應平移。基座板124的末端128係耦接至支撐臂192的頂部，使得基座板124從支撐臂192處朝外懸置。水平機構200可用以如所欲地調整基座板124的水平度。
各支撐臂192的基部係連接至相應的平移桿194，平移桿194之第一末端196係連接至支撐臂192且平移桿194之第二末端198係耦接至平移驅動系統202。平移桿194的多個部分包括在製程腔室110之外的多個部分。隨著桿194受到致動以前後平移，桿194的連續部分進入或離開由腔室110設置之受保護封圍(在低溫處理的情況下其經常為真空封圍)。一密封介面針對桿194來在殼體出口204處提供環境上緊密的密封，以在此平移期間幫助維持腔室110之內的該受保護環境(例如真空)。
平移驅動系統202可包含任何電子的、機械的、電動機械的、液壓的或氣動的裝置以容許桿194的致動。平移驅動系統202可設計成提供一系列運動，其足以允許微電子基板102所欲的平移以促成裝載、卸載與處理操作。例如，在處理期間，基板102至少部分地掃過由噴嘴112發出之處理噴霧106的區域。在處理期間，基板102可以例如上至300毫米/秒之合適的速率在噴嘴112下方平移橫過基板102的部分或整個直徑，使得噴嘴112掃過基板102的所欲部分。在許多實施例中，處理噴霧106係實施以處理基板102的整個表面。結合卡盤114的平移移動，基板102旋轉以輔助完全的表面處理。
分配至腔室110內的處理材料可使用真空系統208排空。真空系統208亦可用以將處理腔室110建立與維持在適當的次大氣壓的製程壓力。真空系統208可包括一或更多泵浦以使真空壓力達成所欲的位準。
控制系統220(其可包括一或更多整合控制裝置)可用以監控、接收及/或儲存製程資訊。例如，控制系統220可包括記憶體222以儲存製程配方、命令結構、使用者介面、即時製程資訊、歷史製程資訊、進料供給、溫度控制、壓力控制、加熱控制、卡盤浮置與旋轉、卡盤平移、基板裝載與卸載、在卡盤114上緊固基板、製程控制反饋等等。控制系統220可使用電腦處理器224以實施該等操作並通過與系統100的其他元件介接之網路226接收及發出指令與其他信號。例如，控制系統220可控制加熱器組件130以為了例如最小化熱畸變及/或防止在基板102或卡盤114上凝結發生之目的來調整基板102的溫度。
基板固持系統276用以幫助將基板102固持在卡盤114上。基板固持系統典型地包括固定式固持構件278與主動式固持構件292。在一說明性實施例中，卡盤114包括三或更多個主動式固持構件，其均勻地間隔圍繞卡盤114的周長。各固定式固持構件278包括墊280，其包含凸起部分282與低處部分284。整體式的斜背286從墊280朝上突出。在使用中，基板102的外周邊係支撐在墊280的凸起部分282上，以在基板102與卡盤114的上表面120之間提供間隙288。這將接觸限制於僅僅那些置放在凸起部分282上之基板102的背側的區域，以最小化對基板102的背側接觸。斜背286提供整體式外側阻擋件以橫向地限制基板102。背側286為傾斜的以充當引導，以幫助確保適當地使用升降銷系統252來從卡盤114裝載與卸載基板102。
間隙290可存在於斜背286與基板102之間，以避免更多基板接觸區域。通常，固定式固持構件278的被動限制系統在許多不同類型的處理中提供對於基板102的優異固持。例如，在處理噴霧106以低於約180單位分鐘標準升(SLM)的流速分配至基板102上且同時旋板170以低於約60 rpm的速率繞著旋轉軸116旋轉之一些處理中，基板102傾向於被侷限在且穩定的在這些阻擋件內。然而，在較高的流速及/或較高的旋轉速率下，基板102可能具有垂直地升降的傾向。主動式固持構件292設置成協助防止如此的垂直升降。基板102中的熱差異(例如可能由低溫分配處理材料至基板102上所導致)亦可能造成固持問題。舉例來說，在基板邊緣與中心之間有足夠的溫度差異之情況下，基板可能變形。在變形的情況下，基板可能不再被固定式固持構件278徑向地限制。變形的基板可能側向離開卡盤114。主動式固持構件292亦在如此情況下幫助固持變形的基板102。
主動式固持構件292包括繞著樞接軸296樞轉之樞軸臂294。在一些實施例中，樞接軸296典型地與卡盤114的上表面120垂直，並因此與基板102的主要平面垂直。樞軸臂294的第一末端298係與自由旋轉的凸輪滾筒302一起配置。樞軸臂294的第二末端300係與止動器頭304一起配置，該止動器頭304具有懸垂於基板102的外邊緣之上的突出的延伸部分以幫助防止垂直升降。為了小型化外型，樞軸臂294係侷限在卡盤114的旋板170的厚度之內。
樞軸臂294可繞著樞接軸296轉動以處於基板固持(或關閉)位置，其中止動器頭304懸垂基板102上方。或者，可致動樞軸臂294以樞轉至開啟配置，以容許將基板102置放至卡盤114上或者將基板102從卡盤114鬆開並移出。在說明性實施例中，樞軸臂294係受到偏位以預設至關閉的(或固持基板的)位置。致動動作克服此偏位，以開啟用以將基板裝載至卡盤114以及用以將基板從卡盤114卸載的出入口。開啟與關閉主動式固持構件292的致動方式之一實施例係納入至升降銷系統252中。
升降銷系統252用以抬升基板102至卡盤114以及從卡盤114降下基板102。此外，升降銷系統252包括與主動式固持構件292協調抬升與降下基板102的功能。此協調的致動容許該等構件292在抬升與降下動作期間自動地開啟與關閉。
升降銷系統252典型地包括致動驅動器254、桿部256、耦接器258、 軛260、升降銷268、致動銷270以及差壓器274。致動驅動器254係耦接至桿部256且配置以根據需求抬高與降下桿部256。在此實施例中，桿部256上下移動但在旋轉上固定。桿部256藉由耦接器258亦耦接至升降銷軛260。據此，桿部256的上下致動係傳遞至軛260。典型地，驅動器254在製程腔室110之外，軛260與支撐在軛260之上的元件係在製程腔室110之內，而桿部256係部分在製程腔室110之內、部分在製程腔室110之外。桿部256在製程腔室110之內的部分取決於桿部256受到抬高或降下的程度。合適的密封係設置在介面處，其中桿部256穿過殼體108以幫助在腔室110之內維持所欲的狀態。差壓器274為在升降桿部256上的兩個密封件之間的真空埠，在桿部256上下致動時，該差壓器274有助於維持差壓密封。例如，差壓器274可連接至前級管線排氣口以在滑動桿穿過處達成差壓密封。差壓器274可維持在低於腔室壓力的壓力下，因此由桿部致動所產生的洩漏物或污染物係攜送出腔室110以達到清潔。
軛260包括藉由耦接器258耦接至桿部256的中心區域261。臂262從中心區域261朝外延伸。臂262的內側末端264係耦接至中心區域261。臂262的外側末端266支撐升降銷268與致動銷270。動作銷包括斜角的頂部末端272。經由中介元件耦接至桿部256，桿部256的上下致動將相應的上下運動傳遞至升降銷268與致動銷270。
在操作的第一模式中，升降銷系統252處於降下的配置中。在此配置中，升降銷268與致動銷270兩者低於卡盤114的上表面120的平面。當基板102固持在卡盤114上時此配置是有用的。降下的配置有助於使升降銷系統252不受製程處理的干擾。當製程腔室110淨空且不使用於處理時，降下的配置亦可用於停置升降銷系統252。
在操作的第二配置中，升降銷系統252處於抬高配置。在此配置中，升降銷268與致動銷270抬高至卡盤114的上表面120之上。在此配置中，升降銷268可抬升基板102離開卡盤114。從如此抬高的位置，基板102可藉由合適的搬運機構來從腔室110移除。或者，升降銷268可抬高並準備接收基板至腔室110中。
在操作的第三配置中，升降銷系統252可處於抬高的或降下的位置之間的過渡。降下動作係有用於幫助將基板轉移至卡盤114上或停置升降銷系統252。抬高動作係有用於幫助將基板轉移離開卡盤114或抬高升降銷268(如果淨空時)以接收新的基板。
致動銷270的功能係在圖13至圖16中最清楚地看見。致動銷270的抬高動作與降下動作係與升降銷268的抬高動作與降下動作協調，使得主動式固持構件292可開啟以容許將基板移至與移出卡盤114或者關閉以幫助將基板固定在卡盤114上。當升降銷268處於抬高的配置或過渡配置時，開啟配置是有用的。當升降銷268處於降下的配置時，關閉的配置是有用的。
當致動銷270降下時，樞軸臂294係偏位以將主動式固持構件292保持在關閉配置中。在實施的說明性模式中，樞軸臂294藉由一或更多在樞軸臂294作動之壓力彈簧來偏位至硬停止、懸垂、關閉的位置(其在實施的一些模式中不接觸基板邊緣)。當升降銷系統252抬高時，致動銷270亦抬高且沿著對應於在卡盤114的邊緣處之凸輪滾筒位置之垂直路徑行進。隨著致動銷270抬高，斜角的或圓錐的頂部末端272係帶送至與相應的凸輪滾筒302接合。以此方式，壓縮彈簧的偏位由於致動銷緊靠凸輪滾筒302的滾動動作而受到反壓。隨著致動銷270進一步抬高，致動銷270緊靠樞軸臂294進一步推壓。凸輪滾筒302的滾動動作有助於減少摩擦以及由更純粹的滑動接合所造成之碎片產生的風險。隨著致動銷270對第一末端298推壓，樞軸臂294繞著樞接軸296轉動。此動作造成第二末端300樞轉遠離卡盤至開啟配置。這造成在樞軸臂294的相反側上的止動器頭304受到朝外推壓。因此，基板102受到釋放以容許升降銷268抬升基板102。換言之，抬高致動銷270藉由對樞軸臂294的第一末端298朝內推壓來開啟主動式固持構件292。
升降銷系統252的降下動作降低了致動銷270且移除致動銷270與凸輪滾筒302的接觸。第一末端298朝外樞轉且將構件292回歸至關閉配置，其中止動器頭304懸垂於安置的基板102的邊緣上方。使用軛260作為供升降銷268與致動銷270二者的升降平台能夠顯著地減少系統100的複雜度、減少成本、底面積與污染風險。
圖1示意地說明系統100的第一配置，其中第二卡盤部分168相對於第一卡盤部分122繞著旋轉軸116旋轉，同時平移機構188將卡盤114沿著平移路徑206平移。在此第一配置中，卡盤114係與在基板102邊緣附近的噴嘴112一起配置以開始一處理。在噴嘴112由於基板102的平移與旋轉而完成整個基板102的掃掠之後，此位置亦合適於結束一處理。與此第一配置相比，圖17顯示系統100的第二配置，其中卡盤114進一步沿著路徑206的平移已造成噴嘴112與卡盤114之間的相對移動，使得噴嘴112現在已從邊緣至中心104掃過基板102。
圖18顯示圖1的系統100的第三配置，其中該第二卡盤部分168不旋轉，且使得卡盤114平移至製程腔室110中的一位置而使得噴嘴112遠離基板102，如同可在處理之前或之後發生的情況、或者在基板102裝載至製程腔室110或從製程腔室110移出之時的情況。
在此說明書中提及「一實施例」等，意指和該實施例一起說明的一特定的特徵、結構、材料、或特性係包含於本發明的至少一實施例中，但不表示其係存在於每一實施例中。是以，在此說明書各處出現之「在一實施例中」並不必指涉本發明的相同實施例。又，該特定的特徵、結構、材料、或特性可以任何適合的方式在一或多個實施例中結合。在其他實施例中可包含各種額外的膜層及/或結構及/或在其他實施例中可省略所述的特徵。
如此處使用之「微電子基板」或「基板」一般指涉在處理設備(例如根據本發明之設備)中待處理之物件或工件，其中如此的物件或工件係旨在組成全部或一部分的微電子元件。該微電子基板可包含元件(尤其係半導體或其他電子元件)的任何材料部分或結構，且可為，舉例而言，基座基板結構(如半導體基板)、或者為位於基座基板結構之上或上覆於基座基板結構之層(如薄膜)。因此，此處並不將基板限定於任何特定的基座結構、下伏層或上覆層、圖案化或未圖案化，而是意指基板係包含任何此類層或基座基板，及任何層及/或基座基板之組合。以下說明可參照特定類型之基板，但僅以說明性為目的，而非限制。除了微電子基板，此處所述之技術亦可用以清潔網線基板，其可用以使用光微影成像技術來圖案化微電子基板。
在前面的說明中已列舉特定的細節如製程系統的特定幾何特徵及其中所用之各種元件與製程的說明。然而應瞭解，文中的技術可在偏離此些特定細節的其他實施例中施行且此類細節係用以解釋而非限制。文中所揭露的實施例已參考附圖說明。類似地，為了解釋的目的，已列舉特定的數目、材料、及組態以提供全面瞭解。然而可在缺乏此類特定細節的情況下實施實施例。具有實質上相同功能結構的元件係以類似的參考標號標示，因此省略任何冗餘的說明。
各種技術係以複數離散操作的方式說明以協助瞭解各種實施例。說明的順序不應被解讀為暗示此些操作必須是順序相依的。的確，此些操作毋須以呈現的順序施行。所述的操作的施行順序可不同於所述實施例的順序。可施行各種額外的操作及/或在額外的實施例中可省略所述的操作。
熟知此項技藝者亦應瞭解，上面所解釋之技術的操作可有許多變化仍達到本發明的相同目的。此類變化應被本發明的範疇所涵括。如此，本發明之實施例的上述說明意不在限制本發明。本發明之實施例的任何限制係呈現於下列的申請專利範圍中。
出於所有目的，此處所引用之所有專利案、專利申請案與公開案係藉由參照至其各別的整體內容併入。前面的詳細描述僅僅是為了清楚理解而給出的。不應將其理解為不必要的限制。本發明不限於所顯示與描述的確切細節，因為對於熟習本項技術之人士而言顯而易見的變異將被包括在由請求項定義的本發明內。
100‧‧‧系統102‧‧‧基板104‧‧‧中心106‧‧‧噴霧108‧‧‧殼體110‧‧‧製程腔室112‧‧‧噴嘴114‧‧‧卡盤116‧‧‧旋轉軸118‧‧‧自由度120‧‧‧上表面122‧‧‧第一卡盤部分124‧‧‧基座板125‧‧‧架構件126‧‧‧存取埠/孔洞128‧‧‧橫臂部分/末端129‧‧‧中心輪轂部分130‧‧‧加熱器組件131‧‧‧間隙133‧‧‧周邊134‧‧‧下板136‧‧‧凸緣138‧‧‧牆142‧‧‧凸肩144‧‧‧凹陷板145‧‧‧腔室146‧‧‧上板148‧‧‧凸緣150‧‧‧外周邊154‧‧‧間隙156‧‧‧間隙158‧‧‧間隙160‧‧‧間隙164‧‧‧加熱器膜166‧‧‧引線頭168‧‧‧第二卡盤部分170‧‧‧旋板171‧‧‧面板172‧‧‧輪緣174‧‧‧凹入部176‧‧‧環形軸承178‧‧‧內軸承環180‧‧‧外軸承環182‧‧‧滾珠186‧‧‧感測器188‧‧‧平移機構192‧‧‧支撐臂194‧‧‧平移桿196‧‧‧末端198‧‧‧末端200‧‧‧水平機構202‧‧‧平移驅動系統204‧‧‧出口206‧‧‧自由度208‧‧‧真空系統210‧‧‧流體供給源212‧‧‧冷卻系統214‧‧‧進料管線216‧‧‧管線218‧‧‧管線220‧‧‧控制系統222‧‧‧記憶體224‧‧‧處理器226‧‧‧網路228‧‧‧旋轉驅動系統230‧‧‧電動機232‧‧‧驅動齒輪234‧‧‧桿部236‧‧‧配接器238‧‧‧帽螺釘240‧‧‧驅動旋轉軸244‧‧‧環形齒輪246‧‧‧外部區域248‧‧‧內部區域250‧‧‧頂表面252‧‧‧升降銷系統254‧‧‧致動驅動器256‧‧‧桿部258‧‧‧耦接器260‧‧‧軛261‧‧‧中心區域262‧‧‧臂264‧‧‧內側末端266‧‧‧外側末端268‧‧‧升降銷270‧‧‧致動銷272‧‧‧頂部末端274‧‧‧差壓器276‧‧‧基板固持系統278‧‧‧固持構件280‧‧‧墊282‧‧‧凸起部分284‧‧‧低處部分286‧‧‧斜背288‧‧‧間隙290‧‧‧間隙292‧‧‧主動式固持構件294‧‧‧樞軸臂296‧‧‧樞接軸298‧‧‧第一末端300‧‧‧第二末端302‧‧‧凸輪滾筒304‧‧‧止動器頭
併入此說明書中並構成說明書之一部分的隨附圖式，圖解本發明之實施例，並且與提供於上文中的發明的概略描述及提供於下文中的詳細描述一起用於解釋本發明。
圖1包括根據本揭露內容的至少一實施例之設備的示意說明圖，該設備為使用處理噴霧來處理微電子基板之清潔設備的形式，其中可旋轉與可平移的卡盤係處於第一配置，其中第二卡盤部分相對於第一卡盤部分繞著旋轉軸旋轉，同時平移機構將卡盤沿著平移路徑平移，且其中卡盤係與在基板邊緣附近的噴嘴一起加以配置以啟動一處理(亦合適於結束一處理)。
圖2為圖1的設備的部分的立體圖，其顯示在製程腔室中旋轉與平移的卡盤。
圖3為圖2的設備的部分的立體圖，其顯示耦接至平移機構、旋轉驅動系統、升降銷系統及基板固持系統之旋轉與平移的卡盤。
圖4為顯示於圖3之設備部分的分解立體圖。
圖5為圖2的卡盤的立體圖，其中亦顯示旋轉驅動系統與基板固持系統的一部分。
圖6為圖5的卡盤的替代立體圖。
圖7為顯示於圖5之設備元件的分解圖。
圖8為截取圖1-7的卡盤的大約一半的橫剖面之示意側視圖，其顯示第一卡盤部分與第二卡盤部分的元件、將第一及第二卡盤部分互連之環形軸承、以及用以相對於第一卡盤部分而獨立旋轉地驅動第二卡盤部分之環形齒輪。
圖9為截取圖1-7的卡盤的大約一半的橫剖面之示意側視圖，其顯示第一卡盤部分與第二卡盤部分的元件、將第一及第二卡盤部分互連之環形軸承、以及用以相對於第一卡盤部分而獨立旋轉地驅動第二卡盤部分之旋轉驅動系統。
圖10為在圖1-9的卡盤中使用之基座板的立體圖，且進一步顯示旋轉驅動系統如何相對於基座板來佈署。
圖11為從圖6的虛線圓A內的卡盤組件的部分的角度來觀察之放大視圖。
圖12為顯示於圖11中之卡盤的部分的側視圖。
圖13為被包括在圖1的設備中之卡盤的立體圖，其顯示用於將基板固定在卡盤上之固定式固持構件與主動式固持構件兩者。
圖14為顯示於圖13中之卡盤的替代性立體圖，其進一步顯示用於抬高與降下基板及用於致動該主動式固持構件之升降銷組件的部分。
圖15為從圖13的虛線圓B內的卡盤組件的部分的角度來觀察之放大視圖。
圖16為從圖14的虛線圓C內的卡盤組件的部分的角度來觀察之放大視圖。
圖17顯示圖1的設備的第二配置，其中已發生卡盤的平移造成卡盤與噴嘴之間的相對移動，使得噴嘴相對於圖1從基板的邊緣到基板的中心掃過基板。
圖18顯示圖1的設備的第三配置，其中第二卡盤部分不相對於第一卡盤部分旋轉，且卡盤已經平移至製程腔室中的一位置，使得噴嘴遠離基板，如同可在處理之前或之後發生的情況，或者在基板裝載至製程腔室或從製程腔室移出之時的情況。
100‧‧‧系統
102‧‧‧基板
104‧‧‧中心
106‧‧‧噴霧
108‧‧‧殼體
110‧‧‧製程腔室
112‧‧‧噴嘴
114‧‧‧卡盤
116‧‧‧旋轉軸
118‧‧‧自由度
122‧‧‧第一卡盤部分
124‧‧‧基座板
125‧‧‧架構件
128‧‧‧橫臂部分/末端
168‧‧‧第二卡盤部分
188‧‧‧平移機構
192‧‧‧支撐臂
194‧‧‧平移桿
196‧‧‧末端
198‧‧‧末端
202‧‧‧平移驅動系統
204‧‧‧出口
206‧‧‧自由度
208‧‧‧真空系統
210‧‧‧流體供給源
212‧‧‧冷卻系統
214‧‧‧進料管線
216‧‧‧管線
218‧‧‧管線
220‧‧‧控制系統
222‧‧‧記憶體
224‧‧‧處理器
226‧‧‧網路

Claims (35)

  1. 一種用以處理一微電子基板的設備，該設備包含：a)一殼體，其配置成提供一處理腔室，該微電子基板係在該處理腔室中經受一處理；b)一可旋轉與可橫向平移的卡盤，其設置在該處理腔室內，其中該卡盤包含一第一卡盤部分與一第二卡盤部分，其中該第二卡盤部分獨立於該第一卡盤部分而繞著一中心旋轉軸旋轉，且其中該第二卡盤部分在至少一部分的該處理期間固持該微電子基板；c)一旋轉機構，其將該第一卡盤部分與該第二卡盤部分互連；d)一平移機構，其以有效地沿著在該處理腔室內之一路徑橫向地橫動而平移該卡盤的方式耦接至該卡盤，以將該微電子基板掃過一或更多處理流，其中該第一卡盤部分耦接至該平移機構；及e)一旋轉驅動機構，其以有效地造成該第二卡盤部分相對於該第一卡盤部分而旋轉的方式納入至該卡盤中，其中該旋轉圍繞該中心旋轉軸發生，其中該旋轉驅動機構在該卡盤平移通過該處理腔室時隨著可旋轉與可平移的該卡盤平移，且其中該旋轉驅動機構包含：i)一電動機，其係以設置從該中心旋轉軸徑向地偏離之驅動旋轉軸的方式來附接至該第一卡盤部分，ii)一驅動齒輪，其收容在可旋轉與可平移的該卡盤內、旋轉地耦接至該電動機、並繞著該旋轉驅動軸旋轉，及iii)一環形齒輪，其附接至該第二卡盤部分，其中該驅動齒輪與該環形齒輪的一內部周邊接合，以旋轉地驅動該環形齒輪以將旋轉傳遞至 該第二卡盤部分，使得該驅動齒輪與該環形齒輪之間的一旋轉介面被遮護在可旋轉與可平移的該卡盤內。
  2. 如申請專利範圍第1項之用以處理一微電子基板的設備，其中該設備更包含一噴嘴以及連接至該噴嘴的一流體供給部，該噴嘴分配一處理介質至該基板上，該流體供給部包含加壓與冷卻的一流體。
  3. 如申請專利範圍第2項之用以處理一微電子基板的設備，其中該製程腔室係處於真空下。
  4. 如申請專利範圍第2項之用以處理一微電子基板的設備，其中該製程腔室係處於從1毫托至低於10托的範圍中之壓力下。
  5. 如申請專利範圍第2項之用以處理一微電子基板的設備，其中在一處理期間，該噴嘴係佈署在離該基板的一上表面從0.5毫米至60毫米之一距離處。
  6. 如申請專利範圍第2項之用以處理一微電子基板的設備，其中供給至該噴嘴之加壓與冷卻的該流體係在從70K至150K之範圍中的溫度下以及在從10psig至100psig之範圍中的壓力下。
  7. 如申請專利範圍第2項之用以處理一微電子基板的設備，其中加壓與冷卻的該流體包含氬、氮與二氧化碳之至少一者。
  8. 如申請專利範圍第7項之用以處理一微電子基板的設備，其中加壓與冷卻的該流體更包含氦與氫之至少一者。
  9. 如申請專利範圍第1項之用以處理一微電子基板的設備，其中該基板係支撐在該卡盤上，使得一間隙係提供在該基板與該卡盤的一上表面之間。
  10. 如申請專利範圍第1項之用以處理一微電子基板的設備，其中該第一卡盤部分包含連接至該平移機構之一基座板。
  11. 如申請專利範圍第10項之用以處理一微電子基板的設備，其中該基座板包含鋁。
  12. 如申請專利範圍第1項之用以處理一微電子基板的設備，其中該第一卡盤部分包含加熱器功能，其將熱傳送至固持在該第二卡盤部分上的該基板。
  13. 如申請專利範圍第10項之用以處理一微電子基板的設備，其中該第一卡盤部分更包含固定至該基座板之一加熱器組件。
  14. 如申請專利範圍第13項之用以處理一微電子基板的設備，其中該加熱器組件包含一下板、一上板以及置放在該上板與該下板之間的一加熱器膜。
  15. 如申請專利範圍第14項之用以處理一微電子基板的設備，其中該上板與該下板的各者包含鋁。
  16. 如申請專利範圍第14項之用以處理一微電子基板的設備，其中該下板係以使得該加熱器組件從該基座板的一中心輪轂朝該卡盤的一外周邊徑向地朝外懸置的方式附接至該中心輪轂。
  17. 如申請專利範圍第14項之用以處理一微電子基板的設備，其中該下板包含收容該驅動齒輪的一腔室。
  18. 如申請專利範圍第14項之用以處理一微電子基板的設備，該設備更包含耦接至該基座板之一溫度感測器，其中藉由該溫度感測器所感測的溫度係指示該基板的溫度。
  19. 如申請專利範圍第1項之用以處理一微電子基板的設備，其中該第二卡盤部分包含一旋板，該基板係加以固持於該旋板之上，使得該旋板繞著該中心旋轉軸的旋轉傳遞至該基板。
  20. 如申請專利範圍第19項之用以處理一微電子基板的設備，其中該旋板包含鋁。
  21. 如申請專利範圍第1項之用以處理一微電子基板的設備，其中該旋轉機構包含一環形軸承。
  22. 如申請專利範圍第21項之用以處理一微電子基板的設備，其中該環形軸承包含一內軸承環與一外軸承環，該內軸承環係連接至該第一卡盤部分且該外軸承環係連接至該第二卡盤部分。
  23. 如申請專利範圍第14項之用以處理一微電子基板的設備，其中該旋轉機構包含一環形軸承，該環形軸承包含一內軸承環與一外軸承環，該內軸承環係連接至該第一卡盤部分且該外軸承環係連接至該第二卡盤部分，且其中該內軸承環係被夾持在該加熱器組件的該上板與該加熱器組件的該下板之間。
  24. 如申請專利範圍第19項之用以處理一微電子基板的設備，其中該旋轉機構包含一環形軸承，該環形軸承包含一內軸承環與一外軸承環，該內軸承環係連接至該第一卡盤部分且該外軸承環係連接至該第二卡盤部分，且其中該外軸承環係被夾持在該旋板與該環形齒輪之間。
  25. 如申請專利範圍第1項之用以處理一微電子基板的設備，其中該驅動齒輪包含驅動齒輪齒且該環形齒輪包含環形齒輪齒，且其中該驅動齒輪齒係寬於該環形齒輪齒。
  26. 如申請專利範圍第1項之用以處理一微電子基板的設備，其中該旋轉驅動機構更包含一偏位電動機，其以有效於旋轉地驅動該驅動齒輪繞著偏位的該驅動齒輪軸而旋轉的方式連接至該基座板。
  27. 如申請專利範圍第1項之用以處理一微電子基板的設備，其中該驅動齒輪包含PEEK。
  28. 如申請專利範圍第1項之用以處理一微電子基板的設備，其中該環形齒輪包含PEEK。
  29. 如申請專利範圍第19項之用以處理一微電子基板的設備，其中該環形齒輪係連接至該旋板的一外周邊。
  30. 如申請專利範圍第1項之用以處理一微電子基板的設備，其中該環形齒輪的一內部區域接合該驅動齒輪。
  31. 一種用以處理一微電子基板的方法，該方法包含：a)提供一設備，其包含一製程腔室；b)將該微電子基板固持在該製程腔室中之一可旋轉的卡盤上，其中該卡盤包含一第一卡盤部分與一第二卡盤部分，其中該第二卡盤部分獨立於該第一卡盤部分而繞著一中心旋轉軸旋轉，其中一旋轉驅動機構係納入至該卡盤中而使得該第二卡盤部分相對於該第一卡盤部分而獨立旋轉，且其中該旋轉驅動機構包含：i)一電動機，其係以設置從該中心旋轉軸徑向地偏離之驅動旋轉軸的方式來附接至該第一卡盤部分，ii)一驅動齒輪，其收容在可旋轉與可平移的該卡盤內、旋轉地耦接至該電動機、並繞著該旋轉驅動軸旋轉，及iii)一環形齒輪，其附接至該第二卡盤部分，其中該驅動齒輪與該環形齒輪的一內部周邊接合，以旋轉地驅動該環形齒輪以將旋轉傳遞至 該第二卡盤部分，使得該驅動齒輪與該環形齒輪之間的一旋轉介面被遮護在可旋轉與可平移的該卡盤內；及c)使用該旋轉驅動機構以在一處理期間造成固持該基板於其上之該第二卡盤部分旋轉。
  32. 一種用以處理一微電子基板的設備，該設備包含：a)一殼體，其配置成提供一處理腔室，該微電子基板係在該處理腔室中經受一處理；b)一可旋轉的卡盤，其係設置在該處理腔室內，其中在至少一部分的該處理期間該卡盤固持該微電子基板；c)一基板固持系統，其納入至該可旋轉的卡盤中，該基板固持系統包含一主動式基板固持構件，其中該主動式基板固持構件包含繞著一軸樞轉之一樞軸臂，其中該樞軸臂包含一第一末端與一第二末端，該第一末端係受到致動以轉動該樞軸臂，該第二末端包含幫助將該基板固持在該卡盤上之一止動器頭，其中該樞軸臂係受到偏位以將該主動式基板固持構件維持在一基板固持配置中，且其中該樞軸臂的該第一末端的致動造成該主動式基板固持構件樞轉至一第二配置，該第二配置鬆開該主動式基板固持構件對該基板的固持；d)一致動構件，其配置成在該基板從該卡盤受到抬升時接合該樞軸臂的該第一末端以造成該主動式基板固持構件樞轉至該第二配置，且該致動構件容許在該基板降下至該卡盤上時使該主動式基板固持構件樞轉至一第一配置；及e)一升降銷，其配置成在處於一抬高配置時將該基板抬升離開該卡盤； 其中該致動構件及該升降銷耦接，而使得當該升降銷處於該抬高配置時，該致動構件接合該樞軸臂的該第一末端。
  33. 如申請專利範圍第32項之用以處理一微電子基板的設備，更包含在該卡盤上之複數固定式固持構件，其中該固定式固持構件在一墊上支撐該基板，且該固定式固持構件更包含限制該基板的橫向移動之一阻擋件。
  34. 如申請專利範圍第32項之用以處理一微電子基板的設備，其中該第一末端包含一滾筒軸承。
  35. 如申請專利範圍第34項之用以處理一微電子基板的設備，更包含一致動銷，其接合該滾筒軸承以造成該樞軸臂移動至該第二配置。
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