[发明专利]水平通过式装载的倒置压力容器

说明书

本发明涉及并要求1999年8月5日提交的序列号No.60/147，251的美国申请和1999年9月25日提交的序列号No.60/155,454的美国申请的优先权。

本发明的背景

本发明的领域

本发明涉及使用在需要极端清洁的操作过程中的并在逐渐升高的压力和温度下操作的压力容器，具体地涉及在生产环境下使用在自动晶片处理过程中促使压力容器方便并清洁装载及闭合的压力容器设计和闭合机械装置。

本发明的背景技术

在半导体工业以及其他工业中普遍存在对一种操作方法的需求，这种操作方法需要能装载晶片或其他要处理的物件的，并在外壳密封后允许需要处理的过程流体或物质进入或排出的，以及在某些情况下压力和温度升高并在一定范围内变化的外壳或压力容器。对于污染来说，某些过程非常重要，需要快速并严密地控制温度，压力，以及引入到压力容器中的过程流体的体积和时间。还需要的是在生产模式下实施这些方法，以及发展方法本身的完善性，很清楚的一点是需要改进压力容器。

这项公开具体地涉及使用在需要极度清洁的操作中的以及在逐渐升高的或高压力(高达但不限于10,000psi(磅每平方英寸))下操作的压力容器，进一步涉及促使在生产环境下使用在自动晶片处理过程中的压力容器的方便装载和锁定的压力容器设计和独立的盖锁定机械装置。通过对压力容器的一般需求的实例，下面描述一种方法。

这个实例是制备MEMS(Micro Electro Mechanical System，微电版机械系统)装置，其中过程试剂是液态并且在超临界状态的二氧化碳。其他与严格清洁需求相关的半导体应用如光致抗蚀剂剥落，晶片清洗，颗粒清除，干抗显影(dry resist developing)，物质沉积，全部都遇到相同的压力容器缺陷，其包括在闭合时产生颗粒，闭合机械装置不适合快速闭合，自动装载和卸载容器的问题，和在生产线上装置的整合问题。

一种制备微电版机械系统(MEMS)基装置的方法是腐蚀表面微观机械加工(SSM)或表面微观机械加工。在简单的“锚定”SSM硅基生产过程中，在底物如硅上沉积腐蚀层物质如生长型SiO₂，二氧化硅，或在剥落光致抗蚀剂过程中沉积某些类型的光致抗蚀物质。腐蚀物质被蚀刻开孔以锚定结构。然后将结构物质如多晶硅，或金属沉积在腐蚀物质上。最后，将腐蚀物质蚀刻除去以释放结构层，产生微观结构。这些步骤可以重复以形成更复杂的多层结构。

在清除腐蚀层后将底物清洗。在蒸发残留在“释放的”结构和底物表面之间的清洗液时，毛细作用力产生，将释放的结构拉下直到其接触底物表面。在蒸发时由于液相/汽相转变清洗液的表面张力产生毛细作用力。当释放的结构附着其他表面时产生静摩擦和粘着作用，如在多晶硅或金属悬臂梁与底物附着的情况中导致设备缺损。

在一种实验室方法中，最初由Berkeley的加利弗尼亚大学的研究人员发展出来的，将已用传统方式制成的包含微型电版机械结构晶格模式的硅晶片排列在压力容器中，并浸没在甲醇中。压力容器首先用甲醇充满，将晶片快速转移到容器中，在转运及装载过程中晶片保持在甲醇的液体层下。将容器密封，引入15分钟流动穿过的液态二氧化碳，在这个期间甲醇被液态二氧化碳快速吸收并带出压力容器。

当容器腔室完全清除甲醇并完全充满纯液态二氧化碳时，均匀地提供几分钟的热量，使得二氧化碳在温度高于31.1摄氏度及压力高于1073psi下转化到其超临界相，在这种状态下其没有表面张力。为了干燥微型结构底物，将容器腔室从临界状态放空到大气压状态，同时将温度保持在高于二氧化碳的临界温度下。相转变不会发生，从而毛细作用力不会产生，静摩擦就完全避免了。这时方法的优点获得实现，因为在这种转变期间没有液态/汽态界面产生以引起不需要的表面张力。

一般地，使用气态、液态和超临界态的过程试剂的其他过程如光致蚀刻剂剥落或晶片清洁，与MEMS干燥过程相似，由于它们也以相似的方式将过程试剂加入到容器中，并通过干燥步骤结束。因此，MEMS法可以认为是所有使用气态、液态，和超临界态过程试剂的其中极端清洁和高生产量是基本要求的应用的示例。

为了使过程充分经济地并有效地使用在生产环境中，实验室装配中存在几个明显的问题必须指出。这种设备不适合整合到具有插入及移出晶片的自动装置的生产线中；没有安全的转运装置保证在转运或转移过程中将液体层保持在晶片上；闭合装置是手动的太慢；过程的一系执行步骤是手动实施的太慢。这种设备也缺少生产必备条件的工业标准和规章所需的安全装置。