專利名稱：半導體晶片清潔系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種半導體晶片清潔系統(tǒng)。更具體地，本發(fā)明涉及一種半導 體晶片清潔系統(tǒng)，分別通過在每個清潔站中獨立地對具有拋光表面的晶片進 行清潔和沖洗操作，所述半導體晶片清潔系統(tǒng)使晶片進入每個清潔站的等待 時間最短，從而通過解決整個晶片生產過程中的延遲現(xiàn)象而提高晶片生產 率。
背景技術：
般地說，半導體晶片的制造過程包括通過使用化學機械拋光機(CMP 工具)等措施拋光晶片表面的歩驟，以及對晶片進行清潔以去除拋光晶片表 而等步驟中產生的顆粒的步驟。
淸潔晶片的步驟通過使用本領域目前公知的各種半導體清潔系統(tǒng)以多 種不同的方法而進行。通常，清潔晶片的步驟包括，在一個清潔站中將某些 化學物噴射到晶片表面，對該晶片表面進行清潔，并使用純凈水即去離子水 (DIW)沖洗所述晶片表面；在將晶片移動到下一個清潔站之后，重復所述 噴射和清潔以及沖洗過程若干次；以及在將晶片插入干燥站之后，最終使晶 片干燥。也就是說，化學物的清潔過程和去離子水的沖洗過程是在--個站中 分別進行的。
因此，由于在現(xiàn)有技術的半導體晶片清潔系統(tǒng)中，清潔和沖洗這兩個過 程是在--個清潔系統(tǒng)中進行的，因此，在一個站中進行上述工藝過程浪費時 間。另外，上述清潔和沖洗過程必須在隨后的站中重復幾次，這使時間浪費 大大累加并導致時間延遲，因而，拋光組件的工作臺上拋光的晶片需要等待 進入清潔系統(tǒng)，從而對整個工藝過程造成滯后，進而由于不能保持整個工藝
流程流暢進行，而使生產率降低。
換句話說，當一個清潔站中使用兩種或多種化學物進行清潔過程時，用 于中和的沖洗過程需要根據(jù)所用的化學物避免由于各個清潔過程之間化學
成分的差別而造成pH沖擊。為此，使用一對由濕海綿制成的清潔刷，每個 刷子分別設置在晶片兩側面附近，并能旋轉地刷拭所述晶片。由于清潔用的 化學物和沖洗用的去離子水通過每個刷軸選擇地重復進行提供，因此在提供 不同化學物的清潔變化的初始階段，由于一個刷子中已經(jīng)包括有去離子水， 而不能在某個時段內準確地保持不同化學物的濃度，從而降低清潔效果。因 此，需要較長清潔時間，以便進行正常的清潔過程，由此導致生產率下降。
此外，在現(xiàn)有的清潔系統(tǒng)中，由于拋光過程而污染較大的晶片通過上述 刷子直接插入清潔站并立即進行清潔，而沒有進行某些初步的清潔處理，因 此刷子的污染更為嚴重，并使清潔能力下降。除此之外，刷子的使用壽命縮 短，從而需耍頻繁更換，導致CMP工具維護不便以及增大工藝成本。
并且，在通過各個淸潔站完成若干清潔和沖洗過程之后，在通過高速旋 轉使晶片干燥的千燥站中，用于抓持和旋轉晶片的抓持結構包括同時沿徑向 操作的四個夾持指。當在晶片的平區(qū)位置未準確對準的條件下，將平區(qū)型晶 片插入清潔站時，各個夾持指的夾持狀況并不均勻，因而高速旋轉的晶片非 常容易損壞。這樣，必須要求晶片對準，從而由于需要對準的時間造成時間 延遲而成為整個工藝的滯后，這又降低了晶片生產率。
另外，現(xiàn)有的半導體晶片清潔系統(tǒng)具有較大的結構，在該結構中，各個 清潔、沖洗和干燥站排成--行，因而需要較大的空間安裝和應用現(xiàn)有技術的 清潔系統(tǒng)。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術的問題并提供一種半導體晶片清潔系統(tǒng)， 通過在獨立地進行晶片的各個清潔和沖洗操作之后，使晶片進入每個清潔站 的等待時間減小到最少，而在整個晶粒制造工藝中沒有延遲現(xiàn)象，并能提高 晶片生產率。
本發(fā)明的另一 目的是提供一種半導體晶片清潔系統(tǒng)，通過將化學物的供 應結構與去離子水的供應結構分開，以提高清潔效果并縮短清潔所需的時 間，從而提高晶片生產率。
本發(fā)明的再一目的是提供一種半導體晶片清潔系統(tǒng)，通過在將拋光過程 中重度污染的晶片清洗到預定程度的條件下用刷子進行主清潔過程，使清潔 能力最佳并使刷子的污染最小，而且由于刷子使用壽命的延長，而具有進行 整個工藝所需的成本效益。
木發(fā)明的另一 目的是提供一種半導體晶片清潔系統(tǒng)，不但通過改進干燥 站中旋轉和干燥晶片的晶片抓持結構，無論所輸入的晶片進入方向如何都能 保持抓持條件不變，從而具有即便晶片甚至在較高速度下旋轉吋也不會損壞 晶片的穩(wěn)定結構，而且也能實現(xiàn)--種與晶片類型無關的穩(wěn)定結構，從而不需 要進行單獨的晶片對準，縮短整個工藝所需的時間。
本發(fā)明的再一目的是提供一種半導體晶片清潔系統(tǒng)，通過改進和壓縮每 個清潔、沖洗和干燥站的結構排列使安裝工具的空間最小，從而使空間利用 率最大化。
為了達到上述目的，根據(jù)本發(fā)明一個方面的半導體晶片清潔系統(tǒng)包括 預清潔站，所述預清潔站通過預先在晶片上噴射去離子水而去除晶片上的顆 粒；第一清潔站，所述第一清潔站通過摩擦旋轉設置為與晶片前后表面接觸 的一對刷子，并通過獨立設置的化學物噴射器將化學物噴射在晶片上，用于 第一次清潔殘余的顆粒；第一沖洗站，所述第一沖洗站通過向在第一清潔站
第一次清潔的晶片上噴射清潔液體，進行沖洗；第二清潔站，所述第二清潔 站利用與第一清潔站相同的結構和方式，通過獨立設置的化學物噴射器將化 學物噴射到在第一沖洗站第一次沖洗清潔的晶片上，用于第二次清潔晶片前 后表面上殘余的顆粒；第二沖洗站，所述第二沖洗站通過向在第二清潔站第 二次清潔的晶片上噴射清潔液體，進行沖洗；以及千燥站，所述干燥站利用 通過高速旋轉第二沖洗站沖洗的晶片所產生的離心力干燥殘余的清潔液體。
這里，優(yōu)選的是，第--沖洗站還包括方向改變和傳送裝置，與第一次清 潔的晶片進入第一沖洗站的進入方向相比，所述方向改變和傳送裝置將第一 次清潔的晶片進入下一工藝過程的運動方向改變卯度，并將第一次清潔的 晶片傳送到下一工藝過程中。
此外，優(yōu)選地，方向改變和傳送裝置包括上升和下降板，所述上升和 下降板為垂直設置，并通過某線性運動裝置上升和下降；多個輥支架，所述 輥支架垂直地固定在上升和下降板一個側壁上并且以固定間隙彼此相互平 行，并設置在傳送輸送器之間用于傳送來自前面工藝過程的晶片，而不會形 成輥支架和傳送輸送器之間的干擾以及多個方向改變和傳送輥，所述方向 改變和傳送輥以所述方向改變和傳送輥分別設置在輥支架內部的方式而進 行支撐，因而所述方向改變和傳送輥的兩端可以在上升和下降板的一個側壁 與輥支架末端之間旋轉。
另外，優(yōu)選地，預清潔站包括晶片抓持和旋轉裝置；和去離子水噴射 器，所述去離子水噴射器安裝在晶片的頂部上，在供應高壓去離子水時通過 以水簾形狀噴射去離子水而主要去除較大的顆粒；其中，所述晶片抓持和旋 轉裝置包括支撐板，所述支撐板中沿垂直方向形成有上升和下降導軌；上 升和下降板，所述上升和下降板與上升和下降導軌結合，以便由上升和下降 導軌引導；缸體，所述缸體可以垂直伸出和縮回，以使上升和下降板上升和 下降；以及多個引導輥，所述引導輥由一個或多個驅動源驅動同時旋轉，在
抓持晶片后使其旋轉，并與上升和下降板一起上升和下降，以便在裝載和卸 載晶片時不干擾晶片。
另外，優(yōu)選地，第一清潔站和第二清潔站分別包括一對刷子，所述刷子 通過接觸晶片的兩個表面用以清潔晶片，所述刷子由濕潤海綿制成，在刷子 空閑，僅通過用于供應去離子水的流動通道供應去離子水時，所述濕潤海綿
能進行濕潤處理；以及化學物噴射器，所述化學物噴射器對稱地朝向晶片兩 個側面設置，并僅能流過化學物并噴射化學物。
另外，優(yōu)選地，十燥站包括中心旋轉軸，所述中心旋轉軸向上延伸， 并通過從設置于該中心旋轉軸底部的驅動裝置傳遞來的動力旋轉；五個切 口，所述切口沿所述中心旋轉軸的外圓周在該中心旋轉軸的縱向上等距地形 成在中心旋轉軸的頂部；操縱桿，所述操縱桿分別沿徑向穿過所述五個切口 伸出，并具有相同距離，能分別沿所述切口上下運動；指臂，所述指臂以通 過餃接鵒在可旋轉的狀態(tài)中將每個指臂連接于每個操縱桿 端的方式而垂 直設置，因而，每個指臂在每個操縱桿運動時與毎個操縱桿配合在一起；抓 持指，所述抓持措在指臂的頂部分別與指臂整體形成，每個抓持指具有能容 納品片邊緣的槽；連接件，所述連接件設置在指臂的鉸接銷的頂部與抓持指 之間，并巨在該連接件屮，屮心軸銷連接到支承板，在裝入晶片時用于支撐 晶片，并且起到樞軸的功能，用于進行指臂與抓持指之間的相對擺動。
根據(jù)本發(fā)明的晶片清潔系統(tǒng)，通過在分別且獨立地設置的清潔站和沖洗 站中進行表面拋光的晶片的清潔操作和沖洗操作，實現(xiàn)進入每個清潔站的等 待時間最短，從而通過解決整個晶片制造工藝中的延遲現(xiàn)象，而顯著地提高 晶片生產率。
另外，通過將供應化學物和去離子水的結構分離，實現(xiàn)清潔效果的提高， 并且通過縮短每個站的清潔時間，還能提高晶片生產率。也就是說，通過將 供應化學物和去離子水的結構分離成由單獨設置的化學物噴射器供應化學物以及由刷子供應去離子水，就不用在一個清潔站使用兩種或多種化學物進 行清潔過程時擔心由于不同化學物之間成分差別而引起化學沖擊，還可以通 過保持化學物的準確濃度而使清潔效果最佳，因此，通過縮短清潔時間而提 高晶片生產率。
而且，根據(jù)本發(fā)明，可以實現(xiàn)在刷子進行主清潔過程之前，通過單獨提 供能進行預清潔過程的預清潔站，在將拋光過程結束后高度污染的晶片清洗 到一定程度的狀態(tài)下，使用刷子進行清潔操作，從而通過使刷子的污染最小 而實現(xiàn)清潔性能最佳，并由于半導體晶片清潔系統(tǒng)使用壽命的延長而節(jié)省了 工藝成本，在系統(tǒng)維護方面具有優(yōu)勢。
另外，根據(jù)本發(fā)明，通過將晶片抓持結構改進成五個抓持指類型，可以 實現(xiàn)一種穩(wěn)定結構，從而無論晶片輸入方向如何都保持固定的抓持狀態(tài)，并
且在高速旋轉時對晶片沒有任何損壞；并且可以得到--種穩(wěn)定結構，無論晶 片類型如何，例如平區(qū)型或缺口型，都不需要進行單獨的晶粒對準，從而通 過縮短整個工藝所需的時間而提高晶片生產率。
此外，根據(jù)本發(fā)明，由于清潔站、沖洗站和干燥站中的一個具有方向改 變和傳送裝置，從而將清潔站、沖洗站和干燥站中的--個改進為L型排列， 使預備空間最小，因此實現(xiàn)整個單元占據(jù)空間的利用率最大。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的半導體晶片清潔系統(tǒng)各個部分的部置結構及其與外 圍裝置如拋光模塊和晶片接收模塊在一個平面中連接的示意圖2是應用于本發(fā)明的清潔系統(tǒng)的預清潔站的主要結構的示意圖，所述
預清潔站用于通過去離子水的水簾型噴射器去除較大的顆粒； 圖3是沿圖2中所示的線m—m截取的截面圖4是應用于本發(fā)明的清潔系統(tǒng)通過使所述刷子濕潤的第一清潔站和第
二清潔站的主要結構的透視圖5是應用于第一清潔站和第二清潔站的刷子中的去離子水流動結構的 垂直截面圖6是設置在第一清潔站和第二清潔站之間的第一沖洗站的主要結構的 透視圖，所述第一沖洗站用于在第一清潔站的清潔過程之后進行沖洗過程， 并用于改變晶片傳送方向；
圖7是表示由第一清潔站清潔的晶片通過傳送輸送器進入第一沖洗站內 部的狀態(tài)的示意性頂視圖8是表示通過使傳送輸送器之間的方向改變和傳送輥向上移動從而將 晶片從傳送輸送器向上升高的狀態(tài)的示意性側視圖9是表示位于方向改變和傳送輥上的晶片被傳送到第二清潔站的狀態(tài) 的示意性頂視圖，其中所述晶片隨著方向改變和傳送輥的旋轉而處于改變的 方向中；
圖10是在第二清潔站的清潔過程之后，進行沖洗過程的第二沖洗站的 主要結構的透視圖11是應用于本發(fā)明利用離心力的干燥站的主要結構的透視圖。
具體實施例方式
下面將參考附圖更詳細地描述根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施方式的半導體晶片 清潔系統(tǒng)。
圖1至圖11是解釋根據(jù)本發(fā)明的半導體晶片清潔系統(tǒng)C的圖。更具體 地，圖1是根據(jù)本發(fā)明的半導體晶片清潔系統(tǒng)C的各個部分的部置結構及其 與外圍裝置如拋光模塊P和晶片接收模塊F在一個平面中連接的示意圖；圖 2是應用于本發(fā)明清潔系統(tǒng)C的預清潔站10的主要結構的示意圖，所述預 清潔站用于通過去離子水的水簾型噴射器18去除較大的顆粒；圖3是沿圖2
所示的線m—m截取的截面圖；圖4是應用于本發(fā)明的清潔系統(tǒng)c通過使
所述刷子21濕潤的第一清潔站20和第二清潔站40的主要結構的透視圖； 圖5是應用于第一清潔站20和第二清潔站40的刷子21中的去離子水流動 結構的垂直截面圖；圖6是設置在第一清潔站20和第二清潔40站之間的第 一沖洗站30的主要結構的透視圖，所述第一沖洗站30用于在第一清潔站20 的清潔過程之后進行沖洗過程，并用于改變晶片l的傳送方向；圖7至圖9 是按照順序解釋晶片1通過第一沖洗站30改變方向并傳送的原理的示意性 頂視圖和側視圖；圖10是在第二清潔站40的清潔過程之后，進行沖洗過程 的第二沖洗站50的主要結構的透視圖；圖11是應用于本發(fā)明利用離心力的 干燥站60的主要結構的透視圖。
通常，如圖l所示，在拋光模塊P和晶片接收模塊(設備前端模塊)F 之間設置有清潔系統(tǒng)(清潔器模塊)C，拋光模塊P安裝有用于精細拋光晶 片1的 - 臺或多臺CMP :].:具，晶片接收模塊F用于堆積多片晶片1并接收 它們。
拋光模塊P中設置有--臺或多臺裝載裝置3，用于移動(裝載)晶片l 以在每臺CMP工具的工作臺2上進行拋光，或者將拋光的晶片1從工作臺 2移動(卸載)到隨后的清潔系統(tǒng)C。機械手5與裝載裝置3連接，用于在 從裝載裝置3抓到晶片1之后，將晶片1傳送到清潔系統(tǒng)C的預清潔站10， 或者用于在通過另一個設置的機械手(未圖示)從晶片接收模塊F的盒式工 件臺4抓到晶片1之后，將傳送來的晶片l傳送至裝載裝置3。
根據(jù)本發(fā)明的半導體清潔系統(tǒng)C包括預清潔站IO，所述預清潔站IO 通過預先在晶片1上噴射去離子水而去除晶片1上的較大的顆粒；第一清潔 站20，所述第一清潔站20通過摩擦旋轉設置為與晶片1的前后表面接觸的 --對刷子21，并通過向晶片l上噴射化學物，用于第一次清潔殘余的顆粒； 第--沖洗站30，所述第一沖洗站30通過向第一次清潔的晶片1上噴射清潔
液體，進行沖洗；第二清潔站40，所述第二清潔站40利用與第一清潔站相 同的結構和方式，通過噴射化學物用于第二次清潔殘余在晶片1前后表面上 的顆粒；第二沖洗站50，所述第二沖洗站50通過向第二次清潔的晶片1上 噴射清潔液體而進行沖洗；以及干燥站60，所述干燥站60將利用通過高速 旋轉沖洗的晶片1所產生的離心力使殘余的清潔液體干燥。
通過各個傳送輸送器(參考圖6和圖10中所示的傳送輸送器70)進行 晶片在本發(fā)明的各個站之間的傳送，所述傳送輸送器穿過各個站之間的隔墻 而進行安裝。
如圖2和圖3所示，預清潔站10用于通過四個引導輥16抓持和旋轉晶 片l，并用于通過高壓去離子水從安裝在晶片1頂部的去離子水噴射器(DIW 刀)18以水簾形狀噴射以清除顆粒，從而作為用于通過噴射去離子水以去除 晶片1上的較大的顆粒的預清潔過程。
去離子水噴射器(DIW刀)18垂直向下地安裝在預清潔站10的--個側 壁上。在去離子水噴射器18 —側上形成有用于從外部供應去離子水的去離 子水供應孔18a。當通過去離子水供應孔18a供應高壓去離子水時，去離子 水通過形成為長孔的噴射孔以水簾形狀噴出，并將顆粒推向晶片1的邊緣。 這樣，通過高壓的水簾形噴射可以得到最大的清除顆粒效果。在--些其它實 施例中，在噴射化學物并進行化學反應之后，在通過去離子水進行預清潔過 程之前，可以通過去離子水噴射器18進行沖洗過程。
每個引導輥16設計用于通過保持晶片1周圍邊緣在其槽內的緊密附著 的狀態(tài)而驅動晶片1旋轉。引導輥16能在較小寬度內上下運動，以便當晶 片1進入或離開預清潔站10時，各個引導輥16不會干擾晶片1。也就是說， 在恰當位置具有通孔的支撐板11垂直地固定在預清潔站10的一側。上升和 下降導軌lla沿垂直方向整體形成在支撐板11的外側。上升和下降板13與 上升和下降引導軌lla連接，上升和下降板13可以沿上升和下降引導軌lla上升和下降。缸體12垂直地固定在支撐板11底部，上升和下降板13—端 的下端整體地連接在缸體12的活塞桿12a，從而上升和下降板13通過缸體 12的驅動而上升和下降。用于容納各個引導輥16的輥軸16a的殼體17的一 端通過通孔整體地固定在上升和下降板13上，從而能隨上升和下降板13 — 起上升和下降。這里，在殼體17頂部裝有能打開進行維護的蓋17a。輥軸 16a容納在殼體17內并由軸承16d可旋轉地支撐。從動帶輪16c分別固定在 輥軸16a上，用于通過帶15b嚙合。電機14固定在上升和下降板13的一側， 在電機14軸一端形成的驅動帶輪14a以及在任一引導輥16的輥軸16a上形 成的從動帶輪16b通過帶15a嚙合，這樣，各個引導輥16隨驅動帶輪14a 的旋轉而同時旋轉。
因此，本發(fā)明設計位上升和下降板13、殼體17、各個引導輥16和電機 14都隨缸體12的運行而上升和下降。
同時，如閣4所示，第--清潔站20包括支撐和旋轉晶片1側邊緣的--對引導輥23、--對刷子21和--對化學物噴射器26。第-—清潔站20通過摩 擦旋轉設置為與晶片1前后表面接觸的刷子21，并通過單獨設置的化學物噴 射器26噴射化學物，作為用于第一次清潔殘余顆粒的主清潔過程。
如圖4和圖5所示，刷子21由濕潤海綿如多孔PVA制成，并且在刷子 21的外表面上形成有無數(shù)細小接觸突起21a。刷子21通過直接接觸晶片1 的兩側面，在旋轉運動產生的物理力的作用下，執(zhí)行刷去中等尺寸顆粒和小 尺寸顆粒等顆粒的功能。并且，刷子21按固定方向旋轉，使晶片具有朝向 引導輥23運動的趨勢，并且刷子21設計為刷子21之間的間隙可以調節(jié)。 另外，刷子21具有中空圓柱形，刷軸22通過中空部分插在其中。刷軸22 的兩端可旋轉地安裝在預清潔站10的兩側壁上。在刷軸22內部形成有用于 供應去離子水的流動通道22a，沿刷軸22內壁的徑向方向形成有用于噴出去 離子水的多個孔22b，這樣，可以通過用于供應去離子水的流動通道22a和
用于噴出去離子水的孔22b向刷子21供應去離子水。這里，通過刷子21供 應去離子水用作當刷子21空閑時使刷子保持在恰當濕潤狀態(tài)的一種措施。
如同預清潔站10的引導輥16的結構所示(參見圖3)，各個引導輥23 具有連接結構，在該連接結構中，容納在殼體25內的輥軸23a與樞軸24配 合，以通過帶(未圖示)驅動輥。各個引導輥23還具有限位器的功能，當 由刷子21的旋轉而導致晶片1向前運動時，所述限位器支撐晶片1的邊緣。 此外，用于驅動輥的樞軸24具有使各個引導輥23在固定的角度范圍內左右 擺動(或者沿兩側方向)的機構，以便不會干擾晶片1的運動。
另外，化學物噴射器26具有中空圓柱形，在中空部分內形成有用于供 應化學物的流動通道26a。在化學物噴射器26的外表面上形成有多個噴射噴 嘴26b?；瘜W物噴射器26對稱設置在晶片1兩側面。
同時，如圖6所示，第一沖洗站30通過在第一次清潔的晶片1上噴射 淸潔液體(例如，去離子水等)對該晶片進行沖洗，并且包括用于沿運動方 向向前傳送晶片1的傳送輸送器70以及--對清潔液體噴射器37。
傳送輸送器70包括以預定間隙平行設置在傳送輸送器70兩側的輸送 器帶輪71、 71a，連接在輸送器帶輪71、 71a之間的輸送器帶72，以及用于 支撐輸送器帶輪71、 71a的輸送器支架73。這里，輸送器帶輪71a與另一輸 送器帶輪71在其結構上略微不同。但是，它們之間的變化是簡單設計變化， 即輸送器帶輪71a具有兩個分幵的短部分結構，以防止干擾方向變化和傳送 裝置，這將在下面詳細描述。
清潔液體噴射器37與上述第一清潔站20化學物噴射器26的結構不同。 也就是說，清潔液體噴射器37具有中空圓柱形，在中空部分內形成有用于 供應清潔液體的流動通道37a，而在外表面上形成有多個噴射噴嘴37b。
而且，除了第- -沖洗站30的結構以外，本發(fā)明還包括方向改變和傳送 輥裝置(RAT:直角傳送)，該裝置設計用于在晶片進入第一沖洗站30的過
程及其沖洗過程之后，在將晶片1移動到隨后的清潔工藝過程時，將晶片1
的運動方向改變90度。這樣，各個站從現(xiàn)有技術的平行排列改變到L型排 列，因此布置成連接外圍裝置如拋光模塊P和晶片接收模塊F等，這提供了 一種制造緊湊結構的結構，能應用于包括清潔系統(tǒng)的整個單元，并使整個單 元占據(jù)空間的效率最大。
換句話說，方向改變和傳送輥裝置(RAT)設置為通過某個線性電機 (例如，預清潔站10的上升和下降裝置等)上升和下降的上升和下降板33 垂直設置；多個輥支架32垂直固定在上升和下降板33的一個側壁上并且以 同定間隙彼此平行，并且設置在相應輥支架32內部；以及以方向改變和傳 送輥31分別設置在輥支架32內部的方式支撐的多個方向改變和傳送輥31， 這樣，方向改變和傳送輥31的兩端可以在上升和下降板33的-個側壁與輥 支架32的一個末端之間旋轉。各個方向改變和傳送輥31設置在傳送輸送器 70的輸送器帶輪71a之間，而不會相互干擾。
因此，方向改變和傳送輥31在傳送輸送器70之間隨著上升和下降板33 的上升和下降運動而上升和下降，沒有任何千擾。下而將順序地參考附圖描 述方向改變和傳送裝置實現(xiàn)晶片1的方向改變和傳送的原理。
首先，如圖7的平面圖所示，晶片1在結束第一清潔站20的過程后， 在停留在傳送輸送器70的輸送器帶72上的同時進入第一沖洗站30，然后通 過清潔液體噴射器73噴射去離子水進行沖洗過程。接著，如圖8的側視圖 所示，當上升和下降板33上升時，置于傳送輸送器70的輸送器帶72下面 的方向改變和傳送輥31在傳送輸送器70之間上升到略高于輸送器帶72的 位置，因此將處于輸送器帶72上的晶片1舉起。在此狀態(tài)下，如圖9的平 面圖所示，當方向改變和傳送輥31轉到向前傳送方向時，處于上面的晶片 運動方向改變90度，晶片1進入第二清潔站40。
同時，第二清潔站40用于通過噴射化學物第二次清潔晶片1前后表面
上殘余顆粒，該化學物可以與第一清潔站20所用的化學物相同或不同。第 二清潔站40具有與第一清潔站20相同的結構和方法(參見圖4和圖5)，因 此這里省略其具體解釋，在第一清潔站20和第二清潔站40中用相同的參考 數(shù)字表示相同的部件。
而且，如圖10所示，第二沖洗站50用于通過在第二清潔的晶片1上噴 射清潔液體(例如，去離子水等)而實現(xiàn)最終沖洗。第二沖洗站50包括用 于傳送晶片1的傳送輸送器70，以及安裝在晶片1上方用于向晶片1表面噴 射去離子水的清潔液體噴射器51。參考數(shù)字51b表示噴射噴嘴，作為一種選 擇可以將超聲波裝置(Mega-sonic)另外安裝在第二沖洗站50，從而通過超 聲操作可以同時進行清潔過程，因而可以更加有效地實現(xiàn)最終清潔的效果。
通過第二沖洗站50獨立且充分地沖洗晶片l，本發(fā)明的沖洗過程可以比 現(xiàn)有技術的沖洗過程更加有效，在現(xiàn)有技術的沖洗過程中，清洗過程是在隨 后在干燥站60同時進行的，因此可以預計縮短干燥站的處理時間具有更加 明顯的效果，而這是目前整個清潔過程中延遲現(xiàn)象的主要因素。
同時，如圖11所示，干燥站(SRD:旋轉沖洗干燥)60用于使最終沖 洗的晶片1高速旋轉，并利用其離心力使殘余的清潔液體如去離子水千燥。 干燥站60包括指抓持裝置，用于抓持晶片1并使其高速旋轉。
指抓持裝置是用于等距離抓持晶片1的邊緣并使其高速旋轉。在指抓持 裝置中，中心旋轉軸65向上延伸，中心旋轉軸65由設置在底部的驅動裝置 66傳遞的動力驅動旋轉。在中心旋轉軸65的頂部，沿中心旋轉軸65外圓周 邊在其縱向方向等距離地形成有五個切口。操縱桿64分別沿徑向穿過五個 切口伸出，具有相同距離并能沿五個切口上下運動。指臂62以通過鉸接銷 64a在可旋轉的狀態(tài)中將每個指臂62連接于每個操縱桿64 —端的方式垂直 設置，因而，每個指臂62在每個操縱桿64運動時與每個操縱桿64配合。 在指臂62的頂部，抓持指61分別與指臂62形成整體，每個抓持指61具有
能容納晶片1邊緣的槽。在指臂62的鉸接銷64a與抓持指61之間設置有連 接件。在連接件中，中心軸銷63連接到支承板，在裝入晶片l時用于支撐 晶片1，并且起到樞軸的功能，以進行指臂62與抓持指61之間的相對擺動。
抓持指61具有類似于一根手指的操作結構，如同在手指彼此之間以固 定間隙較寬地分開后，手指末端抓持圓盤等的邊緣。
通過上述指抓持裝置的結構，五個抓持指61牢固地抓持裝載在支承板 上的晶片1，從而可以在中心軸65旋轉時同時旋轉。當卸載晶片1時，通過 機械操縱使操縱桿65向中心旋轉軸65的中心方向收縮，并拉動指臂62的 底部，因而，抓持指61的頂部圍繞著作為樞轉點的中心軸銷63沿徑向展開 并松開晶片l。在抓持晶片l時，進行與上述操作相反的操作，因此這里省 略其詳細描述。
而且，五個抓持指61沿外圓周邊等距離布置，因而抓持指61之間的距 離保持72度。特別是，雖然平區(qū)型晶片1在輸入時沒有任何對準操作，但 至少四個有效抓持指61抓持晶片1的周邊，覆蓋216度，遠超過180度， 從而能保持牢固的抓持狀態(tài)。這使該裝置的穩(wěn)定性明顯優(yōu)于具有四個抓持指 的現(xiàn)有技術結構不穩(wěn)定狀態(tài)，其中現(xiàn)有技術結構在沒有任何對準操作輸入平 區(qū)型晶片1時由至少三個有效抓持指沿晶片周邊僅抓持180度范圍。
因此，通過將晶片抓持結構改進為五個抓持指61類型，使本發(fā)明無論 晶片1輸入方向如何，都能實現(xiàn)保持固定抓持狀態(tài)的穩(wěn)定結構，并且在晶片 高速旋轉時對晶片沒有任何損壞。
本領域普通技術人員容易理解的是，抓持指61的數(shù)量可以根據(jù)平區(qū)型 晶片或缺口型晶片進行不同的設計。換句話說，抓持指類型可以分別設計為 用于平區(qū)型晶片的五個抓持指61，用于缺口型晶片的三或四個抓持指61。 但是，不管晶片1的類型如何，上述的任一抓持指結構可以應用于根據(jù)本發(fā) 明的干燥站60中。五個抓持指的結構是更加優(yōu)選的，以便直接輸入并操作
晶片l，而不需要任何額外的晶片對準操作，例如晶片中心對準等。
另外，在干燥站60頂部，如果需要，可以另外包括去離子水或氮氣噴 射器，用于在進行干燥過程之前，噴射去離子水(或氮氣)并進行最終的沖 洗過程。在這種情況下，在低速旋轉指抓持裝置的同時，噴射去離子水并進 行沖洗過程之后，在高速旋轉指抓持裝置的同時，噴射氮氣，從而實現(xiàn)干燥 性能的改進，并通過氮氣與空氣中存在的氧的反應，實現(xiàn)晶片1表面的抗氧 化處理。
雖然參考附圖所示的實施方式描述了本發(fā)明，但這應該理解為解釋性 的，而不是限制性的。.因此，本領域普通技術人員應該清楚的是，可以想象 得到進行各種不同的修改和等價的實施方式，并且應該落在本發(fā)明的范圍之 內。因此，本發(fā)明的廣度和范圍應該由權利要求加以限定。
工業(yè)i^:用性
本發(fā)明的晶片淸潔系統(tǒng)，通過在分別且獨立地設置的清潔站和沖洗站中 進行農而拋光的晶片的清潔操作和沖洗操作，使晶片進入每個清潔站的等待 時間最短，從而通過解決整個晶片制造工藝中的延遲現(xiàn)象，而顯著地提高晶 片生產率。
權利要求
1.一種半導體晶片清潔系統(tǒng)，包括預清潔站，所述預清潔站通過預先在晶片上噴射去離子水而去除晶片上的顆粒；第一清潔站，所述第一清潔站通過摩擦旋轉與晶片前后面接觸的一對刷子以及通過獨立設置的化學物噴射器將化學物噴射在晶片上，來第一次清潔殘余的顆粒；第一沖洗站，所述第一沖洗站通過在第一清潔站第一次清潔的晶片上噴射清潔液體進行沖洗；第二清潔站，所述第二清潔站利用與第一清潔站相同的結構和方式，通過獨立設置的化學物噴射器將化學物噴射到在第一沖洗站第一次沖洗清潔的晶片上，來第二次清潔晶片前后面殘余的顆粒；第二沖洗站，所述第二沖洗站通過在第二清潔站第二次清潔的晶片上噴射清潔液體進行沖洗；以及干燥站，所述干燥站利用通過高速旋轉第二沖洗站沖洗的晶片產生的離心力來干燥殘余的清潔液體。
2. 根據(jù)權利要求1所述的半導體晶片清潔系統(tǒng)，其中第一沖洗站還包括方向改變和傳送裝置，與第一次清潔的晶片進入 第一沖洗站的進入方向相比，將進入下一過程的第一次清潔的晶片的運動方 向改變卯度，并將第--次清潔的晶片傳送到下一工藝過程中。
3. 根據(jù)權利要求2所述的半導體晶片清潔系統(tǒng)，其中所述方向改變和傳送裝置包括上升和下降板，所述上升和下降板 是垂直設置的并通過一線性運動裝置上升和下降；多個輥支架，所述輥支架 彼此間以固定間隙平行地垂直固定在上升和下降板的--個側壁上，并設置在 傳送輸送器之間用于傳送來自前面過程的晶片，而不形成輥支架和傳送輸送器之間的干擾；以及多個方向改變和傳送輥，所述方向改變和傳送輥的支撐 方式是所述方向改變和傳送輥分別設置在輥支架內部，從而方向改變和傳送 輥兩端在上升和F降板的一個側壁與輥支架一個末端之間可以旋轉。
4. 根據(jù)權利要求1所述的半導體晶片清潔系統(tǒng)，其中所述預清潔站包括晶片抓持和旋轉裝置；以及去離子水噴射器， 所述去離子水噴射器裝在晶片上方，在供應高壓去離子水時通過以水簾形狀 噴射去離子水而主耍去除大顆粒；并tL所述晶片抓持和旋轉裝置包括支撐板，所述支撐板中沿垂直方向 形成上升和下降引導軌；上升和下降板，所述上升和下降板與上升和下降引 導軌結合，以便由上升和F降引導軌引導；缸體，所述缸體可以垂直伸出和 縮回，使上升和下降板上升和下降；以及多個引導輥，所述引導輥由一個或 多個驅動源驅動同時旋轉，在抓持晶片后使其旋轉，并與上升和—卜—降板一起 上升和下降，以便在裝載和卸載晶片時不千擾晶片。
5. 根據(jù)權利要求1所述的半導體晶片清潔系統(tǒng)，K-中所述第一淸潔站和第二淸潔站分別包括--對刷子，所述刷子通過 接觸晶片的兩個表面來清潔晶片，所述刷子由濕潤海綿制成，在刷子空閑時 僅經(jīng)過供應去離子水的流動通道能在供應去離子水時進行濕潤處理；以及化 學物噴射器，所述化學物噴射器對稱地朝向晶片兩個側面設置，并能僅僅流 過化學物并噴射化學物。
6. 根據(jù)權利要求1所述的半導體晶片清潔系統(tǒng)，其中所述干燥站包括中心旋轉軸，所述中心旋轉軸向上延伸，并能在設置于其底部的驅動裝置傳遞的動力下旋轉；5個切口，所述切口在中心旋 轉軸頂部在其外周邊等距離地沿其縱向形成；操縱桿，所述操縱桿分別沿徑 向伸出5個切口，并具有相同距離，能分別沿切口上下運動；指臂，所述指 臂是垂直安裝的，安裝方式是每個指臂通過鉸接銷以可旋轉的狀態(tài)連接在每 個操縱桿一'端，從而每個指臂在每個操縱桿運動時與每個操縱桿配合在一 起；抓持指，所述抓持指在指臂頂部分別與指臂形成整體，每個抓持指具有 能接收晶片邊緣的槽；連接件，所述連接件處于指臂的鉸接銷頂部與抓持指 之間，并且在連接件中，中心軸銷連接到支承板，在裝入晶片時用于支撐晶 片，并且起到樞軸的功能，進行指臂與抓持指之間的相對擺動。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種半導體晶片清潔系統(tǒng)，包括預清潔站，通過預先在晶片上噴射去離子水而去除晶片上的顆粒；第一清潔站，通過摩擦旋轉與晶片前后表面接觸的一對刷子并通過獨立設置的化學物噴射器將化學物噴射在晶片上，用于第一次清潔殘余的顆粒；第一沖洗站，通過在向第一清潔站第一次清潔的晶片上噴射清潔液體進行沖洗；第二清潔站，利用與第一清潔站相同的結構和方式，通過獨立設置的化學物噴射器將化學物噴射到在第一沖洗站第一次沖洗清潔的晶片上，第二次清潔晶片前后表面殘余的顆粒；第二沖洗站，通過向在第二清潔站第二次清潔的晶片上噴射清潔液體進行沖洗；以及干燥站，利用通過高速旋轉第二沖洗站沖洗的晶片所產生的離心力干燥殘余的清潔液體。根據(jù)本發(fā)明，通過在分別且獨立地設置的清潔站和沖洗站中進行表面拋光晶片的清潔操作和沖洗操作，使晶片進入每個清潔站的等待時間最短，從而通過解決整個晶片制造工藝中的延遲現(xiàn)象而顯著地提高晶片生產率。
文檔編號H01L21/02GK101180711SQ200580049424
公開日2008年5月14日 申請日期2005年4月11日 優(yōu)先權日2005年4月11日
發(fā)明者尹鎮(zhèn)老, 金振泰 申請人:斗山Mecatec株式會社