[发明专利]用于清洗半导体晶片的装置和方法

说明书

本发明涉及清洗半导体晶片。

用在微电子工业中的半导体晶片首先通过将晶锭切割成薄板而制成。切割以后，晶片要经历一个磨光工序以使它一定程度上厚度均匀。晶片然后经过浸蚀来去除损伤而且产生一个平滑的表面。常规的半导体晶片成形工序的最后一个步骤是抛光步骤用以产生一个高反射和无损伤的表面，这样的表面至少是半导体晶片的一个面。

晶片在磨光和浸蚀步骤之间必须被清洗，目的是去除象磨料颗粒这样的污垢。如果清洗工序不有效，晶片的表面将被残留的细小的磨粒污染。这些残留的磨粒可能会导致在电子设备制造中出现污染问题。

磨光后的硅晶片的清洗通常使用一种氢氧化物溶液在超声容器中进行，这种溶液具有或设有表面活化剂来辅助润湿和分散污物。充分清洗晶片所需要的总的工序时间可能是三十分钟或更长时间。

清洗工序持续时间长的一个缺点是加长了暴露于超声波的暴露时间，使得损伤晶片。随着暴露于超声波的暴露时间的增加损伤的范围也增加。

清洗工序持续时间长的另一个缺点是延误了向关心磨光晶片质量的磨光操作员提供反馈信息(即，总厚度的变化测量，划痕的存在等等)。这样的信息使操作员能够对磨光工序作出必要的校正调整以避免其它晶片的损伤，但这种信息通常在晶片被清洗以后才能获得。反馈信息提供被推迟的时间越长，在采取校正行动前被损伤的晶片数目就越大。

在本发明的几个目的在于，提供一个改进的用于清洗半导体晶片的装置和方法；提供的这样一个装置和方法能均匀地清洗晶片；提供这样一个装置和方法它能使清洗所需要的时间减小到最小；提供这样一个装置和方法它能使晶片暴露在超声波中的时间减小到最小；提供这样一个装置和方法它能使超声波在清洗中的有效性达到最大。

通常，用于清洗半导体晶片的本发明的装置包括一个用于盛液体的容器，用于引导声能穿过盛在上述容器中的液体的装置，一个晶片夹持装置，一个晶片运动机构。晶片夹持装置适于夹持半导体晶片使之成竖直放在容器中，而且半导体晶片的中心区域大致与盛在容器中的液体表面处于相同的水平。晶片运动机构用于接合装在晶片夹持装置中的半导体晶片，从而它可以使容器中的半导体晶片作旋转运动以及作基本上为上下的往复运动，这样晶片的中心区域能反复地穿过液体表面。

本发明的另一方面，用于处理半导体晶片的装置包括一个用于盛液体的容器，一个晶片夹持装置，一个晶片运动机构。晶片夹持装置适于夹持半导体晶片使之在容器中呈竖直位置，而且至少半导体晶片的一部分没在容器中的液体中。晶片运动机构用于接合容器中的半导体晶片从而使半导体晶片作相对于容器的旋转运动以及使半导体晶片作相对于容器的上下往复运动。

本发明的另一方面，一种清洗半导体晶片的方法包括：将液体放置在一个槽中，在液体的表面形成一个气—液界面；放置半导体晶片于槽中，使之通常沿竖直位置被定向，同时使晶片至少有一部分在液体中而且在气—液界面之下；引导声能穿过液体；至少下述有下述步骤之一发生改变：(a)半导体晶片的位置，或者(b)液体在槽中相对于半导体晶片的水位，这样晶片的整个表面能通过气—液界面；和重复这个改变的步骤许多次。

本发明的另一方面，一个处理半导体晶片的方法包括：将液体放置在槽中，在液体表面形成气—液界面，将半导体晶片放置在槽中以使得它通常沿竖直方向定位而且至少有一部晶片处于液体中并在气—液界面以下，旋转半导体晶片同时使半导体晶片相对于槽通常上下往复运动。

其它目的和特征将由下文逐渐明朗并被逐渐指出。

图1是本发明的晶片清洗装置的示意侧视图，有些部分被剖去以显示其内部细节；

图2是沿图1线2—2所示的面所做的剖视图，有些部分被剖去以显示其内部细节；

图3是一个与图2相类似的剖视图，但它显示的是半导体晶片顺时针旋转一个小的角度而且处于一个降低了的位置的情况；

图4是图1装置的晶片运动机构的放大前视图；

图5是图4所示晶片运动机构的顶视图；

图6是图4所示晶片运动机构的局部后视图。

相应的标记符号表示在这几个图中的相应部分。

根据这些图，尤其是根据图1—图3，用于清洗半导体晶片的本发明装置总的用标记数字20表示出来。这个晶片清洗装置20包括一个超声容器，总的用22表示，一个盒子，总的用24表示，它用来夹持众多的半导体晶片W，一个晶片运动机构，总的用26表示。