专利名称：半导体晶片清洁系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体晶片清洁系统。更具体地，本发明涉及一种半导 体晶片清洁系统，分别通过在每个清洁站中独立地对具有抛光表面的晶片进 行清洁和冲洗操作，所述半导体晶片清洁系统使晶片进入每个清洁站的等待 时间最短，从而通过解决整个晶片生产过程中的延迟现象而提高晶片生产 率。
背景技术：
般地说，半导体晶片的制造过程包括通过使用化学机械抛光机(CMP 工具)等措施抛光晶片表面的歩骤，以及对晶片进行清洁以去除抛光晶片表 而等步骤中产生的颗粒的步骤。
淸洁晶片的步骤通过使用本领域目前公知的各种半导体清洁系统以多 种不同的方法而进行。通常，清洁晶片的步骤包括，在一个清洁站中将某些 化学物喷射到晶片表面，对该晶片表面进行清洁，并使用纯净水即去离子水 (DIW)冲洗所述晶片表面；在将晶片移动到下一个清洁站之后，重复所述 喷射和清洁以及冲洗过程若干次；以及在将晶片插入干燥站之后，最终使晶 片干燥。也就是说，化学物的清洁过程和去离子水的冲洗过程是在--个站中 分别进行的。
因此，由于在现有技术的半导体晶片清洁系统中，清洁和冲洗这两个过 程是在--个清洁系统中进行的，因此，在一个站中进行上述工艺过程浪费时 间。另外，上述清洁和冲洗过程必须在随后的站中重复几次，这使时间浪费 大大累加并导致时间延迟，因而，抛光组件的工作台上抛光的晶片需要等待 进入清洁系统，从而对整个工艺过程造成滞后，进而由于不能保持整个工艺
流程流畅进行，而使生产率降低。
换句话说，当一个清洁站中使用两种或多种化学物进行清洁过程时，用 于中和的冲洗过程需要根据所用的化学物避免由于各个清洁过程之间化学
成分的差别而造成pH冲击。为此，使用一对由湿海绵制成的清洁刷，每个 刷子分别设置在晶片两侧面附近，并能旋转地刷拭所述晶片。由于清洁用的 化学物和冲洗用的去离子水通过每个刷轴选择地重复进行提供，因此在提供 不同化学物的清洁变化的初始阶段，由于一个刷子中已经包括有去离子水， 而不能在某个时段内准确地保持不同化学物的浓度，从而降低清洁效果。因 此，需要较长清洁时间，以便进行正常的清洁过程，由此导致生产率下降。
此外，在现有的清洁系统中，由于抛光过程而污染较大的晶片通过上述 刷子直接插入清洁站并立即进行清洁，而没有进行某些初步的清洁处理，因 此刷子的污染更为严重，并使清洁能力下降。除此之外，刷子的使用寿命缩 短，从而需耍频繁更换，导致CMP工具维护不便以及增大工艺成本。
并且，在通过各个淸洁站完成若干清洁和冲洗过程之后，在通过高速旋 转使晶片干燥的千燥站中，用于抓持和旋转晶片的抓持结构包括同时沿径向 操作的四个夹持指。当在晶片的平区位置未准确对准的条件下，将平区型晶 片插入清洁站时，各个夹持指的夹持状况并不均匀，因而高速旋转的晶片非 常容易损坏。这样，必须要求晶片对准，从而由于需要对准的时间造成时间 延迟而成为整个工艺的滞后，这又降低了晶片生产率。
另外，现有的半导体晶片清洁系统具有较大的结构，在该结构中，各个 清洁、冲洗和干燥站排成--行，因而需要较大的空间安装和应用现有技术的 清洁系统。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术的问题并提供一种半导体晶片清洁系统， 通过在独立地进行晶片的各个清洁和冲洗操作之后，使晶片进入每个清洁站 的等待时间减小到最少，而在整个晶粒制造工艺中没有延迟现象，并能提高 晶片生产率。
本发明的另一 目的是提供一种半导体晶片清洁系统，通过将化学物的供 应结构与去离子水的供应结构分开，以提高清洁效果并縮短清洁所需的时 间，从而提高晶片生产率。
本发明的再一目的是提供一种半导体晶片清洁系统，通过在将抛光过程 中重度污染的晶片清洗到预定程度的条件下用刷子进行主清洁过程，使清洁 能力最佳并使刷子的污染最小，而且由于刷子使用寿命的延长，而具有进行 整个工艺所需的成本效益。
木发明的另一 目的是提供一种半导体晶片清洁系统，不但通过改进干燥 站中旋转和干燥晶片的晶片抓持结构，无论所输入的晶片进入方向如何都能 保持抓持条件不变，从而具有即便晶片甚至在较高速度下旋转吋也不会损坏 晶片的稳定结构，而且也能实现--种与晶片类型无关的稳定结构，从而不需 要进行单独的晶片对准，縮短整个工艺所需的时间。
本发明的再一目的是提供一种半导体晶片清洁系统，通过改进和压縮每 个清洁、冲洗和干燥站的结构排列使安装工具的空间最小，从而使空间利用 率最大化。
为了达到上述目的，根据本发明一个方面的半导体晶片清洁系统包括 预清洁站，所述预清洁站通过预先在晶片上喷射去离子水而去除晶片上的颗 粒；第一清洁站，所述第一清洁站通过摩擦旋转设置为与晶片前后表面接触 的一对刷子，并通过独立设置的化学物喷射器将化学物喷射在晶片上，用于 第一次清洁残余的颗粒；第一冲洗站，所述第一冲洗站通过向在第一清洁站
第一次清洁的晶片上喷射清洁液体，进行冲洗；第二清洁站，所述第二清洁 站利用与第一清洁站相同的结构和方式，通过独立设置的化学物喷射器将化 学物喷射到在第一冲洗站第一次冲洗清洁的晶片上，用于第二次清洁晶片前 后表面上残余的颗粒；第二冲洗站，所述第二冲洗站通过向在第二清洁站第 二次清洁的晶片上喷射清洁液体，进行冲洗；以及千燥站，所述干燥站利用 通过高速旋转第二冲洗站冲洗的晶片所产生的离心力干燥残余的清洁液体。
这里，优选的是，第--沖洗站还包括方向改变和传送装置，与第一次清 洁的晶片进入第一冲洗站的进入方向相比，所述方向改变和传送装置将第一 次清洁的晶片进入下一工艺过程的运动方向改变卯度，并将第一次清洁的 晶片传送到下一工艺过程中。
此外，优选地，方向改变和传送装置包括上升和下降板，所述上升和 下降板为垂直设置，并通过某线性运动装置上升和下降；多个辊支架，所述 辊支架垂直地固定在上升和下降板一个侧壁上并且以固定间隙彼此相互平 行，并设置在传送输送器之间用于传送来自前面工艺过程的晶片，而不会形 成辊支架和传送输送器之间的干扰以及多个方向改变和传送辊，所述方向 改变和传送辊以所述方向改变和传送辊分别设置在辊支架内部的方式而进 行支撑，因而所述方向改变和传送辊的两端可以在上升和下降板的一个侧壁 与辊支架末端之间旋转。
另外，优选地，预清洁站包括晶片抓持和旋转装置；和去离子水喷射 器，所述去离子水喷射器安装在晶片的顶部上，在供应高压去离子水时通过 以水帘形状喷射去离子水而主要去除较大的颗粒；其中，所述晶片抓持和旋 转装置包括支撑板，所述支撑板中沿垂直方向形成有上升和下降导轨；上 升和下降板，所述上升和下降板与上升和下降导轨结合，以便由上升和下降 导轨引导；缸体，所述缸体可以垂直伸出和縮回，以使上升和下降板上升和 下降；以及多个引导辊，所述引导辊由一个或多个驱动源驱动同时旋转，在
抓持晶片后使其旋转，并与上升和下降板一起上升和下降，以便在装载和卸 载晶片时不干扰晶片。
另外，优选地，第一清洁站和第二清洁站分别包括一对刷子，所述刷子 通过接触晶片的两个表面用以清洁晶片，所述刷子由湿润海绵制成，在刷子 空闲，仅通过用于供应去离子水的流动通道供应去离子水时，所述湿润海绵
能进行湿润处理；以及化学物喷射器，所述化学物喷射器对称地朝向晶片两 个侧面设置，并仅能流过化学物并喷射化学物。
另外，优选地，十燥站包括中心旋转轴，所述中心旋转轴向上延伸， 并通过从设置于该中心旋转轴底部的驱动装置传递来的动力旋转；五个切 口，所述切口沿所述中心旋转轴的外圆周在该中心旋转轴的纵向上等距地形 成在中心旋转轴的顶部；操纵杆，所述操纵杆分别沿径向穿过所述五个切口 伸出，并具有相同距离，能分別沿所述切口上下运动；指臂，所述指臂以通 过饺接鹆在可旋转的状态中将每个指臂连接于每个操纵杆 端的方式而垂 直设置，因而，每个指臂在每个操纵杆运动时与毎个操纵杆配合在一起；抓 持指，所述抓持措在指臂的顶部分别与指臂整体形成，每个抓持指具有能容 纳品片边缘的槽；连接件，所述连接件设置在指臂的铰接销的顶部与抓持指 之间，并巨在该连接件屮，屮心轴销连接到支承板，在装入晶片时用于支撑 晶片，并且起到枢轴的功能，用于进行指臂与抓持指之间的相对摆动。
根据本发明的晶片清洁系统，通过在分别且独立地设置的清洁站和冲洗 站中进行表面抛光的晶片的清洁操作和冲洗操作，实现进入每个清洁站的等 待时间最短，从而通过解决整个晶片制造工艺中的延迟现象，而显著地提高 晶片生产率。
另外，通过将供应化学物和去离子水的结构分离，实现清洁效果的提高， 并且通过縮短每个站的清洁时间，还能提高晶片生产率。也就是说，通过将 供应化学物和去离子水的结构分离成由单独设置的化学物喷射器供应化学物以及由刷子供应去离子水，就不用在一个清洁站使用两种或多种化学物进 行清洁过程时担心由于不同化学物之间成分差别而引起化学冲击，还可以通 过保持化学物的准确浓度而使清洁效果最佳，因此，通过縮短清洁时间而提 高晶片生产率。
而且，根据本发明，可以实现在刷子进行主清洁过程之前，通过单独提 供能进行预清洁过程的预清洁站，在将抛光过程结束后高度污染的晶片清洗 到一定程度的状态下，使用刷子进行清洁操作，从而通过使刷子的污染最小 而实现清洁性能最佳，并由于半导体晶片清洁系统使用寿命的延长而节省了 工艺成本，在系统维护方面具有优势。
另外，根据本发明，通过将晶片抓持结构改进成五个抓持指类型，可以 实现一种稳定结构，从而无论晶片输入方向如何都保持固定的抓持状态，并
且在高速旋转时对晶片没有任何损坏；并且可以得到--种稳定结构，无论晶 片类型如何，例如平区型或缺口型，都不需要进行单独的晶粒对准，从而通 过缩短整个工艺所需的时间而提高晶片生产率。
此外，根据本发明，由于清洁站、冲洗站和干燥站中的一个具有方向改 变和传送装置，从而将清洁站、冲洗站和干燥站中的--个改进为L型排列， 使预备空间最小，因此实现整个单元占据空间的利用率最大。
图1是根据本发明的半导体晶片清洁系统各个部分的部置结构及其与外 围装置如抛光模块和晶片接收模块在一个平面中连接的示意图2是应用于本发明的清洁系统的预清洁站的主要结构的示意图，所述
预清洁站用于通过去离子水的水帘型喷射器去除较大的颗粒； 图3是沿图2中所示的线m—m截取的截面图4是应用于本发明的清洁系统通过使所述刷子湿润的第一清洁站和第
二清洁站的主要结构的透视图5是应用于第一清洁站和第二清洁站的刷子中的去离子水流动结构的 垂直截面图6是设置在第一清洁站和第二清洁站之间的第一冲洗站的主要结构的 透视图，所述第一冲洗站用于在第一清洁站的清洁过程之后进行冲洗过程， 并用于改变晶片传送方向；
图7是表示由第一清洁站清洁的晶片通过传送输送器进入第一冲洗站内 部的状态的示意性顶视图8是表示通过使传送输送器之间的方向改变和传送辊向上移动从而将 晶片从传送输送器向上升高的状态的示意性侧视图9是表示位于方向改变和传送辊上的晶片被传送到第二清洁站的状态 的示意性顶视图，其中所述晶片随着方向改变和传送辊的旋转而处于改变的 方向中；
图10是在第二清洁站的清洁过程之后，进行冲洗过程的第二冲洗站的 主要结构的透视图11是应用于本发明利用离心力的干燥站的主要结构的透视图。
具体实施例方式
下面将参考附图更详细地描述根据本发明优选实施方式的半导体晶片 清洁系统。
图1至图11是解释根据本发明的半导体晶片清洁系统C的图。更具体 地，图1是根据本发明的半导体晶片清洁系统C的各个部分的部置结构及其 与外围装置如抛光模块P和晶片接收模块F在一个平面中连接的示意图；图 2是应用于本发明清洁系统C的预清洁站10的主要结构的示意图，所述预 清洁站用于通过去离子水的水帘型喷射器18去除较大的颗粒；图3是沿图2
所示的线m—m截取的截面图；图4是应用于本发明的清洁系统c通过使
所述刷子21湿润的第一清洁站20和第二清洁站40的主要结构的透视图； 图5是应用于第一清洁站20和第二清洁站40的刷子21中的去离子水流动 结构的垂直截面图；图6是设置在第一清洁站20和第二清洁40站之间的第 一冲洗站30的主要结构的透视图，所述第一冲洗站30用于在第一清洁站20 的清洁过程之后进行冲洗过程，并用于改变晶片l的传送方向；图7至图9 是按照顺序解释晶片1通过第一冲洗站30改变方向并传送的原理的示意性 顶视图和侧视图；图10是在第二清洁站40的清洁过程之后，进行冲洗过程 的第二冲洗站50的主要结构的透视图；图11是应用于本发明利用离心力的 干燥站60的主要结构的透视图。
通常，如图l所示，在抛光模块P和晶片接收模块(设备前端模块)F 之间设置有清洁系统(清洁器模块)C，抛光模块P安装有用于精细抛光晶 片1的 - 台或多台CMP :].:具，晶片接收模块F用于堆积多片晶片1并接收 它们。
抛光模块P中设置有--台或多台装载装置3，用于移动(装载)晶片l 以在每台CMP工具的工作台2上进行抛光，或者将抛光的晶片1从工作台 2移动(卸载)到随后的清洁系统C。机械手5与装载装置3连接，用于在 从装载装置3抓到晶片1之后，将晶片1传送到清洁系统C的预清洁站10， 或者用于在通过另一个设置的机械手(未图示)从晶片接收模块F的盒式工 件台4抓到晶片1之后，将传送来的晶片l传送至装载装置3。
根据本发明的半导体清洁系统C包括预清洁站IO，所述预清洁站IO 通过预先在晶片1上喷射去离子水而去除晶片1上的较大的颗粒；第一清洁 站20，所述第一清洁站20通过摩擦旋转设置为与晶片1的前后表面接触的 --对刷子21，并通过向晶片l上喷射化学物，用于第一次清洁残余的颗粒； 第--冲洗站30，所述第一冲洗站30通过向第一次清洁的晶片1上喷射清洁
液体，进行冲洗；第二清洁站40，所述第二清洁站40利用与第一清洁站相 同的结构和方式，通过喷射化学物用于第二次清洁残余在晶片1前后表面上 的颗粒；第二冲洗站50，所述第二冲洗站50通过向第二次清洁的晶片1上 喷射清洁液体而进行冲洗；以及干燥站60，所述干燥站60将利用通过高速 旋转冲洗的晶片1所产生的离心力使残余的清洁液体干燥。
通过各个传送输送器(参考图6和图10中所示的传送输送器70)进行 晶片在本发明的各个站之间的传送，所述传送输送器穿过各个站之间的隔墙 而进行安装。
如图2和图3所示，预清洁站10用于通过四个引导辊16抓持和旋转晶 片l，并用于通过高压去离子水从安装在晶片1顶部的去离子水喷射器(DIW 刀)18以水帘形状喷射以清除颗粒，从而作为用于通过喷射去离子水以去除 晶片1上的较大的颗粒的预清洁过程。
去离子水喷射器(DIW刀)18垂直向下地安装在预清洁站10的--个侧 壁上。在去离子水喷射器18 —侧上形成有用于从外部供应去离子水的去离 子水供应孔18a。当通过去离子水供应孔18a供应高压去离子水时，去离子 水通过形成为长孔的喷射孔以水帘形状喷出，并将颗粒推向晶片1的边缘。 这样，通过高压的水帘形喷射可以得到最大的清除颗粒效果。在--些其它实 施例中，在喷射化学物并进行化学反应之后，在通过去离子水进行预清洁过 程之前，可以通过去离子水喷射器18进行冲洗过程。
每个引导辊16设计用于通过保持晶片1周围边缘在其槽内的紧密附着 的状态而驱动晶片1旋转。引导辊16能在较小宽度内上下运动，以便当晶 片1进入或离开预清洁站10时，各个引导辊16不会干扰晶片1。也就是说， 在恰当位置具有通孔的支撑板11垂直地固定在预清洁站10的一侧。上升和 下降导轨lla沿垂直方向整体形成在支撑板11的外侧。上升和下降板13与 上升和下降引导轨lla连接，上升和下降板13可以沿上升和下降引导轨lla上升和下降。缸体12垂直地固定在支撑板11底部，上升和下降板13—端 的下端整体地连接在缸体12的活塞杆12a，从而上升和下降板13通过缸体 12的驱动而上升和下降。用于容纳各个引导辊16的辊轴16a的壳体17的一 端通过通孔整体地固定在上升和下降板13上，从而能随上升和下降板13 — 起上升和下降。这里，在壳体17顶部装有能打开进行维护的盖17a。辊轴 16a容纳在壳体17内并由轴承16d可旋转地支撑。从动带轮16c分别固定在 辊轴16a上，用于通过带15b啮合。电机14固定在上升和下降板13的一侧， 在电机14轴一端形成的驱动带轮14a以及在任一引导辊16的辊轴16a上形 成的从动带轮16b通过带15a啮合，这样，各个引导辊16随驱动带轮14a 的旋转而同时旋转。
因此，本发明设计位上升和下降板13、壳体17、各个引导辊16和电机 14都随缸体12的运行而上升和下降。
同时，如阁4所示，第--清洁站20包括支撑和旋转晶片1侧边缘的--对引导辊23、--对刷子21和--对化学物喷射器26。第-—清洁站20通过摩 擦旋转设置为与晶片1前后表面接触的刷子21，并通过单独设置的化学物喷 射器26喷射化学物，作为用于第一次清洁残余颗粒的主清洁过程。
如图4和图5所示，刷子21由湿润海绵如多孔PVA制成，并且在刷子 21的外表面上形成有无数细小接触突起21a。刷子21通过直接接触晶片1 的两侧面，在旋转运动产生的物理力的作用下，执行刷去中等尺寸颗粒和小 尺寸颗粒等颗粒的功能。并且，刷子21按固定方向旋转，使晶片具有朝向 引导辊23运动的趋势，并且刷子21设计为刷子21之间的间隙可以调节。 另外，刷子21具有中空圆柱形，刷轴22通过中空部分插在其中。刷轴22 的两端可旋转地安装在预清洁站10的两侧壁上。在刷轴22内部形成有用于 供应去离子水的流动通道22a，沿刷轴22内壁的径向方向形成有用于喷出去 离子水的多个孔22b，这样，可以通过用于供应去离子水的流动通道22a和
用于喷出去离子水的孔22b向刷子21供应去离子水。这里，通过刷子21供 应去离子水用作当刷子21空闲时使刷子保持在恰当湿润状态的一种措施。
如同预清洁站10的引导辊16的结构所示(参见图3)，各个引导辊23 具有连接结构，在该连接结构中，容纳在壳体25内的辊轴23a与枢轴24配 合，以通过带(未图示)驱动辊。各个引导辊23还具有限位器的功能，当 由刷子21的旋转而导致晶片1向前运动时，所述限位器支撑晶片1的边缘。 此外，用于驱动辊的枢轴24具有使各个引导辊23在固定的角度范围内左右 摆动(或者沿两侧方向)的机构，以便不会干扰晶片1的运动。
另外，化学物喷射器26具有中空圆柱形，在中空部分内形成有用于供 应化学物的流动通道26a。在化学物喷射器26的外表面上形成有多个喷射喷 嘴26b。化学物喷射器26对称设置在晶片1两侧面。
同时，如图6所示，第一冲洗站30通过在第一次清洁的晶片1上喷射 淸洁液体(例如，去离子水等)对该晶片进行冲洗，并且包括用于沿运动方 向向前传送晶片1的传送输送器70以及--对清洁液体喷射器37。
传送输送器70包括以预定间隙平行设置在传送输送器70两侧的输送 器带轮71、 71a，连接在输送器带轮71、 71a之间的输送器带72，以及用于 支撑输送器带轮71、 71a的输送器支架73。这里，输送器带轮71a与另一输 送器带轮71在其结构上略微不同。但是，它们之间的变化是简单设计变化， 即输送器带轮71a具有两个分幵的短部分结构，以防止干扰方向变化和传送 装置，这将在下面详细描述。
清洁液体喷射器37与上述第一清洁站20化学物喷射器26的结构不同。 也就是说，清洁液体喷射器37具有中空圆柱形，在中空部分内形成有用于 供应清洁液体的流动通道37a，而在外表面上形成有多个喷射喷嘴37b。
而且，除了第- -冲洗站30的结构以外，本发明还包括方向改变和传送 辊装置(RAT:直角传送)，该装置设计用于在晶片进入第一冲洗站30的过
程及其冲洗过程之后，在将晶片1移动到随后的清洁工艺过程时，将晶片1
的运动方向改变90度。这样，各个站从现有技术的平行排列改变到L型排 列，因此布置成连接外围装置如抛光模块P和晶片接收模块F等，这提供了 一种制造紧凑结构的结构，能应用于包括清洁系统的整个单元，并使整个单 元占据空间的效率最大。
换句话说，方向改变和传送辊装置(RAT)设置为通过某个线性电机 (例如，预清洁站10的上升和下降装置等)上升和下降的上升和下降板33 垂直设置；多个辊支架32垂直固定在上升和下降板33的一个侧壁上并且以 同定间隙彼此平行，并且设置在相应辊支架32内部；以及以方向改变和传 送辊31分别设置在辊支架32内部的方式支撑的多个方向改变和传送辊31， 这样，方向改变和传送辊31的两端可以在上升和下降板33的-个侧壁与辊 支架32的一个末端之间旋转。各个方向改变和传送辊31设置在传送输送器 70的输送器带轮71a之间，而不会相互干扰。
因此，方向改变和传送辊31在传送输送器70之间随着上升和下降板33 的上升和下降运动而上升和下降，没有任何千扰。下而将顺序地参考附图描 述方向改变和传送装置实现晶片1的方向改变和传送的原理。
首先，如图7的平面图所示，晶片1在结束第一清洁站20的过程后， 在停留在传送输送器70的输送器带72上的同时进入第一冲洗站30，然后通 过清洁液体喷射器73喷射去离子水进行冲洗过程。接着，如图8的侧视图 所示，当上升和下降板33上升时，置于传送输送器70的输送器带72下面 的方向改变和传送辊31在传送输送器70之间上升到略高于输送器带72的 位置，因此将处于输送器带72上的晶片1举起。在此状态下，如图9的平 面图所示，当方向改变和传送辊31转到向前传送方向时，处于上面的晶片 运动方向改变90度，晶片1进入第二清洁站40。
同时，第二清洁站40用于通过喷射化学物第二次清洁晶片1前后表面
上残余颗粒，该化学物可以与第一清洁站20所用的化学物相同或不同。第 二清洁站40具有与第一清洁站20相同的结构和方法(参见图4和图5)，因 此这里省略其具体解释，在第一清洁站20和第二清洁站40中用相同的参考 数字表示相同的部件。
而且，如图10所示，第二冲洗站50用于通过在第二清洁的晶片1上喷 射清洁液体(例如，去离子水等)而实现最终冲洗。第二冲洗站50包括用 于传送晶片1的传送输送器70，以及安装在晶片1上方用于向晶片1表面喷 射去离子水的清洁液体喷射器51。参考数字51b表示喷射喷嘴，作为一种选 择可以将超声波装置(Mega-sonic)另外安装在第二冲洗站50，从而通过超 声操作可以同时进行清洁过程，因而可以更加有效地实现最终清洁的效果。
通过第二冲洗站50独立且充分地冲洗晶片l，本发明的冲洗过程可以比 现有技术的冲洗过程更加有效，在现有技术的冲洗过程中，清洗过程是在随 后在干燥站60同时进行的，因此可以预计縮短干燥站的处理时间具有更加 明显的效果，而这是目前整个清洁过程中延迟现象的主要因素。
同时，如图11所示，干燥站(SRD:旋转冲洗干燥)60用于使最终冲 洗的晶片1高速旋转，并利用其离心力使残余的清洁液体如去离子水千燥。 干燥站60包括指抓持装置，用于抓持晶片1并使其高速旋转。
指抓持装置是用于等距离抓持晶片1的边缘并使其高速旋转。在指抓持 装置中，中心旋转轴65向上延伸，中心旋转轴65由设置在底部的驱动装置 66传递的动力驱动旋转。在中心旋转轴65的顶部，沿中心旋转轴65外圆周 边在其纵向方向等距离地形成有五个切口。操纵杆64分别沿径向穿过五个 切口伸出，具有相同距离并能沿五个切口上下运动。指臂62以通过铰接销 64a在可旋转的状态中将每个指臂62连接于每个操纵杆64 —端的方式垂直 设置，因而，每个指臂62在每个操纵杆64运动时与每个操纵杆64配合。 在指臂62的顶部，抓持指61分别与指臂62形成整体，每个抓持指61具有
能容纳晶片1边缘的槽。在指臂62的铰接销64a与抓持指61之间设置有连 接件。在连接件中，中心轴销63连接到支承板，在装入晶片l时用于支撑 晶片1，并且起到枢轴的功能，以进行指臂62与抓持指61之间的相对摆动。
抓持指61具有类似于一根手指的操作结构，如同在手指彼此之间以固 定间隙较宽地分开后，手指末端抓持圆盘等的边缘。
通过上述指抓持装置的结构，五个抓持指61牢固地抓持装载在支承板 上的晶片1，从而可以在中心轴65旋转时同时旋转。当卸载晶片1时，通过 机械操纵使操纵杆65向中心旋转轴65的中心方向收縮，并拉动指臂62的 底部，因而，抓持指61的顶部围绕着作为枢转点的中心轴销63沿径向展开 并松开晶片l。在抓持晶片l时，进行与上述操作相反的操作，因此这里省 略其详细描述。
而且，五个抓持指61沿外圆周边等距离布置，因而抓持指61之间的距 离保持72度。特别是，虽然平区型晶片1在输入时没有任何对准操作，但 至少四个有效抓持指61抓持晶片1的周边，覆盖216度，远超过180度， 从而能保持牢固的抓持状态。这使该装置的稳定性明显优于具有四个抓持指 的现有技术结构不稳定状态，其中现有技术结构在没有任何对准操作输入平 区型晶片1时由至少三个有效抓持指沿晶片周边仅抓持180度范围。
因此，通过将晶片抓持结构改进为五个抓持指61类型，使本发明无论 晶片1输入方向如何，都能实现保持固定抓持状态的稳定结构，并且在晶片 高速旋转时对晶片没有任何损坏。
本领域普通技术人员容易理解的是，抓持指61的数量可以根据平区型 晶片或缺口型晶片进行不同的设计。换句话说，抓持指类型可以分别设计为 用于平区型晶片的五个抓持指61，用于缺口型晶片的三或四个抓持指61。 但是，不管晶片1的类型如何，上述的任一抓持指结构可以应用于根据本发 明的干燥站60中。五个抓持指的结构是更加优选的，以便直接输入并操作
晶片l，而不需要任何额外的晶片对准操作，例如晶片中心对准等。
另外，在干燥站60顶部，如果需要，可以另外包括去离子水或氮气喷 射器，用于在进行干燥过程之前，喷射去离子水(或氮气)并进行最终的冲 洗过程。在这种情况下，在低速旋转指抓持装置的同时，喷射去离子水并进 行冲洗过程之后，在高速旋转指抓持装置的同时，喷射氮气，从而实现干燥 性能的改进，并通过氮气与空气中存在的氧的反应，实现晶片1表面的抗氧 化处理。
虽然参考附图所示的实施方式描述了本发明，但这应该理解为解释性 的，而不是限制性的。.因此，本领域普通技术人员应该清楚的是，可以想象 得到进行各种不同的修改和等价的实施方式，并且应该落在本发明的范围之 内。因此，本发明的广度和范围应该由权利要求加以限定。
工业i^:用性
本发明的晶片淸洁系统，通过在分别且独立地设置的清洁站和冲洗站中 进行农而抛光的晶片的清洁操作和冲洗操作，使晶片进入每个清洁站的等待 时间最短，从而通过解决整个晶片制造工艺中的延迟现象，而显著地提高晶 片生产率。
权利要求
1.一种半导体晶片清洁系统，包括预清洁站，所述预清洁站通过预先在晶片上喷射去离子水而去除晶片上的颗粒；第一清洁站，所述第一清洁站通过摩擦旋转与晶片前后面接触的一对刷子以及通过独立设置的化学物喷射器将化学物喷射在晶片上，来第一次清洁残余的颗粒；第一冲洗站，所述第一冲洗站通过在第一清洁站第一次清洁的晶片上喷射清洁液体进行冲洗；第二清洁站，所述第二清洁站利用与第一清洁站相同的结构和方式，通过独立设置的化学物喷射器将化学物喷射到在第一冲洗站第一次冲洗清洁的晶片上，来第二次清洁晶片前后面残余的颗粒；第二冲洗站，所述第二冲洗站通过在第二清洁站第二次清洁的晶片上喷射清洁液体进行冲洗；以及干燥站，所述干燥站利用通过高速旋转第二冲洗站冲洗的晶片产生的离心力来干燥残余的清洁液体。
2. 根据权利要求1所述的半导体晶片清洁系统，其中第一冲洗站还包括方向改变和传送装置，与第一次清洁的晶片进入 第一冲洗站的进入方向相比，将进入下一过程的第一次清洁的晶片的运动方 向改变卯度，并将第--次清洁的晶片传送到下一工艺过程中。
3. 根据权利要求2所述的半导体晶片清洁系统，其中所述方向改变和传送装置包括上升和下降板，所述上升和下降板 是垂直设置的并通过一线性运动装置上升和下降；多个辊支架，所述辊支架 彼此间以固定间隙平行地垂直固定在上升和下降板的--个侧壁上，并设置在 传送输送器之间用于传送来自前面过程的晶片，而不形成辊支架和传送输送器之间的干扰；以及多个方向改变和传送辊，所述方向改变和传送辊的支撑 方式是所述方向改变和传送辊分别设置在辊支架内部，从而方向改变和传送 辊两端在上升和F降板的一个侧壁与辊支架一个末端之间可以旋转。
4. 根据权利要求1所述的半导体晶片清洁系统，其中所述预清洁站包括晶片抓持和旋转装置；以及去离子水喷射器， 所述去离子水喷射器装在晶片上方，在供应高压去离子水时通过以水帘形状 喷射去离子水而主耍去除大颗粒；并tL所述晶片抓持和旋转装置包括支撑板，所述支撑板中沿垂直方向 形成上升和下降引导轨；上升和下降板，所述上升和下降板与上升和下降引 导轨结合，以便由上升和F降引导轨引导；缸体，所述缸体可以垂直伸出和 縮回，使上升和下降板上升和下降；以及多个引导辊，所述引导辊由一个或 多个驱动源驱动同时旋转，在抓持晶片后使其旋转，并与上升和—卜—降板一起 上升和下降，以便在装载和卸载晶片时不千扰晶片。
5. 根据权利要求1所述的半导体晶片清洁系统，K-中所述第一淸洁站和第二淸洁站分别包括--对刷子，所述刷子通过 接触晶片的两个表面来清洁晶片，所述刷子由湿润海绵制成，在刷子空闲时 仅经过供应去离子水的流动通道能在供应去离子水时进行湿润处理；以及化 学物喷射器，所述化学物喷射器对称地朝向晶片两个侧面设置，并能仅仅流 过化学物并喷射化学物。
6. 根据权利要求1所述的半导体晶片清洁系统，其中所述干燥站包括中心旋转轴，所述中心旋转轴向上延伸，并能在设置于其底部的驱动装置传递的动力下旋转；5个切口，所述切口在中心旋 转轴顶部在其外周边等距离地沿其纵向形成；操纵杆，所述操纵杆分别沿径 向伸出5个切口，并具有相同距离，能分别沿切口上下运动；指臂，所述指 臂是垂直安装的，安装方式是每个指臂通过铰接销以可旋转的状态连接在每 个操纵杆一'端，从而每个指臂在每个操纵杆运动时与每个操纵杆配合在一 起；抓持指，所述抓持指在指臂顶部分別与指臂形成整体，每个抓持指具有 能接收晶片边缘的槽；连接件，所述连接件处于指臂的铰接销顶部与抓持指 之间，并且在连接件中，中心轴销连接到支承板，在装入晶片时用于支撑晶 片，并且起到枢轴的功能，进行指臂与抓持指之间的相对摆动。
全文摘要
本发明涉及一种半导体晶片清洁系统，包括预清洁站，通过预先在晶片上喷射去离子水而去除晶片上的颗粒；第一清洁站，通过摩擦旋转与晶片前后表面接触的一对刷子并通过独立设置的化学物喷射器将化学物喷射在晶片上，用于第一次清洁残余的颗粒；第一冲洗站，通过在向第一清洁站第一次清洁的晶片上喷射清洁液体进行冲洗；第二清洁站，利用与第一清洁站相同的结构和方式，通过独立设置的化学物喷射器将化学物喷射到在第一冲洗站第一次冲洗清洁的晶片上，第二次清洁晶片前后表面残余的颗粒；第二冲洗站，通过向在第二清洁站第二次清洁的晶片上喷射清洁液体进行冲洗；以及干燥站，利用通过高速旋转第二冲洗站冲洗的晶片所产生的离心力干燥残余的清洁液体。根据本发明，通过在分别且独立地设置的清洁站和冲洗站中进行表面抛光晶片的清洁操作和冲洗操作，使晶片进入每个清洁站的等待时间最短，从而通过解决整个晶片制造工艺中的延迟现象而显著地提高晶片生产率。
文档编号H01L21/02GK101180711SQ200580049424
公开日2008年5月14日 申请日期2005年4月11日 优先权日2005年4月11日
发明者尹镇老, 金振泰 申请人:斗山Mecatec株式会社