[发明专利]在微电子元件的制造过程中用于控制工件表面暴露于处理液的装置和方法

说明书

发明的背景技术

用诸如半导体晶片衬底、聚合物衬底等工件制造微电子元件包括相当大量的工序。一般来说，制造一个或多个微电子元件而在工件上进行的处理操作有四类。这种操作包括材料淀积、构图、掺杂和热处理。

材料淀积处理包括向工件(以下称为半导体晶片，但不仅限于半导体晶片)表面淀积薄层电子材料。构图是除去这些添加层的选择部分。半导体晶片的掺杂是将被称为“掺杂剂”的杂质添加到晶片的选择部分从而改变衬底材料的电特性的工艺。半导体晶片的热处理涉及加热和/或冷却晶片以达到特殊处理结果。

已经研制了称为处理“工具”的许多处理装置以进行前述处理操作。根据制造工艺中使用的工件类型和由该工具进行的一道工序或多道工序，这些工具采用不同结构。称为Equinox(R)湿处理工具并且可从蒙大拿州，Kalispell的塞米图尔公司得到的一种工具结构包括利用用于进行湿处理操作的半导体工件固定器和处理槽或容器的一个或多个半导体工件处理站。这种湿处理操作包括电镀、腐蚀等。

根据前述Equinox(R)工具的一个结构，工件固定器和处理槽彼此相邻设置并用于使被工件固定器固定的半导体晶片与处理槽中的处理液接触。但是将处理液限制到半导体晶片的适当部分经常会出问题。

常规半导体工件处理器采用各种技术以便于使这些适当部分完全暴露于处理液，同时屏蔽不需要接触的半导体晶片的其余部分。例如，这种常规系统要求将胶带施加于半导体晶片的背面以防止处理液与胶带下面的晶片部分接触。其它结构使用吸杯装备，用于接触并固定半导体晶片的背面，由此防止处理液与背面接触。

虽然这种常规技术经常会精确地达到防止处理液与半导体晶片的背面接触的目的，但是这种技术本身就存在多种问题。例如，需要施加胶带的附加处理步骤。此外，当使用物理覆盖来防止处理液与工件背面接触时，需要附加的部件。而且，半导体工件是易碎的，在覆盖晶片表面期间必须小心不要损伤晶片。常规技术中固有的增加的晶片处理增加了晶片被损伤的风险。

因此，本发明人认识到需要改进用于控制处理液和半导体工件的适当部分之间的接触的当前技术。

附图的简要说明

下面参照附图介绍本发明的优选实施例。

图1是半导体工件处理器的处理模件的示意图。

图2是固定半导体工件的处理模件的处理头的第一实施例的侧视图。

图3与图2相似是处理模件的处理头的第二实施例的侧视图。

图4是定位与处理模件的处理容器内的处理液接触的半导体工件的图2的处理头的侧视图。

图5是表示半导体工件和处理液之间形成处理液的液柱(column)的侧视图。

图6是表示根据半导体工件处理器的一个实施例的各种元件的功能方块图。

图7是半导体工件处理器的控制系统的实施例的功能方块图。

图8是半导体工件处理器的位置传感器电路的实施例的功能方块图。

图9是图8中所示的位置传感器电路的示意图。

图10是表示监视和控制半导体工件的位置的方法的流程图。

在处理制造微电子元件的工件中使用的装置如下。该装置包括其中盛有用于处理工件的处理液的处理容器和固定工件的工件固定器。采用位置传感器以提供表示工件表面和处理液表面之间的间隔的位置信息。驱动系统根据位置信息提供工具表面和处理液表面之间的相对运动。优选地，由驱动系统提供的相对运动包括使工件表面与处理液表面接触的第一运动，和在第一运动之后的方向相反并在处理液表面和工件表面之间产生并保持处理液液柱的第二运动。通过该方式，驱动系统使工件表面与处理液表面接触，但工件其它表面不与液体表面接触，由此限制工件的处理只在所希望的表面。根据一个实施例，该装置被设计成向工件表面上电镀材料。

优选实施例的详细说明

图1表示半导体工件处理器10的一个实施例。在本实施例中，处理器10包括半导体处理头12和处理容器或槽14。处理头12包括用于支撑半导体工件W如半导体晶片的一个或多个元件。半导体晶片W具有第一或下表面S₁和第二或上表面S₂。