专利名称：清洗晶片用的盛器的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及半导体晶片的清洗，具体涉及到用来保持多个晶片同时能最大限度暴露于超声波下的盛器。
微电子工业用的半导体晶片在生产中首先是将硅晶锭切成薄的晶片。切片后，对晶片作研磨处理，使它们的厚度大致均一。再对晶片进行刻蚀以除去缺陷而产生光滑的表面。最后的工序是抛光晶片，使在各晶片的至少一面上形成高反射性的和无缺陷的表面。这些晶片在研磨与刻蚀两道工序之间必需进行清洗，以除去例如磨粒等污染物。如果清洗过程不是很有效，晶片的表面就会为细的磨粒残余物污染。这类残余的磨粒在电气装置制造过程中就会造成污染问题。
晶片的清洗通常是将它们浸没于液体介质中同时暴露于超声波下来进行。首先将各晶片置于盒或盛器中，这种盒或盛器收纳下多个晶片并把它们保持成平行分隔排列的竖立形式。将此载有晶片的盛器置于清洗槽中，浸没于含腐蚀溶液的流体中，用或不用表面活性剂去分散脏物。将位于清洗槽底部的超声波发生器发出的超声波引入到此液体介质中。晶片表面上的磨粒或其他污染物通过暴露于超声波下得以除去。然后将此盛器置入冲洗槽中用去离子水冲洗晶片，最后以异丙醇蒸汽干燥晶片。
上述盛器必须限制晶片的振动以免造成损伤。当盛器移动，例如在把它放到清洗槽内时，这些晶片在盛器内有可能碰撞或相互抵触，形成缺口或裂纹。为了防止这类破损，先有技术的盛器企图能在安全的方式下保持晶片曾设计成很大的结构。这类盛器中的某些有许多用来接纳和保持晶片周边区域的狭沟。每条狭沟沿着晶片周沿的显著部分展延，例如从晶片底部附近位置向上高达其上部1/3处。
上述清洗过程中的一个重要问题是，盛器会阻碍晶片的一些部分适当地暴露于超声波下，先有技术的盛器具有多少是庞大了点的用来将晶片支承于狭沟中的结构。这种结构阻挡或防碍了超声波分散到整个液体介质中，因而也就阻止了超声波到达晶片的所有区域以足够的强度去清洗它。特别是由于超声波在到达清洗槽的上部之前便受到阻挡，晶片表面的上部常常清洗得不充分而保留一些有害的粒状物污染。这样，晶片的清洗是不均一的。此外，上述盛器的结构甚至会阻挠晶片表面的干燥。置纳于狭沟内的晶片的周边区在异丙醇的干燥过程中未被充分地干燥，形成了水印和导致晶片质量下降。
可以指出的是，在本发明的若干目的与特点之中提供了用来盛纳和保持多块半导体晶片的盛器；提供了可使晶片表面所有部分能在超声波辐射处理中得到充分清洗的盛器；提供了在移动或振动时能防止损伤晶片的盛器；提供了可均匀干燥晶片表面的盛器，以及提供了易于使用的盛器。
简单地说，本发明的盛器可盛纳和保持许多晶片，在将它与多个半导体晶片浸没到液体介质中而在液体介质中产生有超声波的清洗晶片过程中，能允许各晶片的表面最大限度地暴露于超声波辐射下，用来保持晶片的这种盛器的尺寸由晶片的直径所确定，包括相分开的侧壁以及若干水平杆，这些水平杆在一起定位成用来将各晶片支承成大致竖立、面对面大致相互平行的位置。各杆在侧壁之间延伸并与侧壁相互连接，这些杆以相互分开的关系定位，使得晶片能暴露于杆之间的液体介质中与超声波下，各侧壁的取向使盛器能用来将晶片保持大致与侧壁平行。侧壁所选的尺寸使其最大高度约小于晶片直径之半，以便让保持有晶片的盛器在浸没于液体介质中时各晶片的上半部暴露于液体介质，从而此盛器适合这样地保持晶片可使超声波只受到此盛器结构的最小阻抗影响，一般不受阻地通过液体介质而到达晶片表面的所有部分，由此有助于有效的清洗。
在另一方面，本发明的盛器可盛纳和保持多个半导体晶片。在将此盛器与晶片浸没于液体介质中而在液体介质中产生有超声波的清洗晶片过程中，能允许各晶片的表面最大限度地暴露于超声波辐射下。适合保持晶片的此盛器的尺寸由晶片的直径所确定。这样的盛器包括两个相分隔开的竖立侧壁以及三根分隔开定位的水平杆，它们用来将晶片支承成相互大致平行的关系。至少在一根杆上设有一列分隔开的齿。每对相邻的齿之间限定一大致呈V形的狭沟来盛纳晶片的周边部分，用来使晶片在盛器中相对于其他晶片保持在相分开的位置中。
本发明的其他目的与特点将在以后部分地得以弄明白，部分地将给以指出。
图1是本发明的清洗晶片用盛器的顶视平面图；图2是此盛器的侧视图；图3是此盛器的端视图；图4是沿图1中4-4线平面中截取的剖面图，并示出假想的由此盛器保持的晶片；图5是沿图1中5-5线的平面中截取的剖面图；而图6是沿图1中6-6线的平面中截取的剖面图。
在以上所有的附图中，以相应的标号指相应的部件。
现来参看附图，特别参看图1与4，其中用来盛纳和保持多块半导体晶片的盛器总体地以10表明。盛器10在将它与晶片浸没于清洗槽内液体介质中且在此液体介质中产生有超声波的晶片清洗过程中，能使晶片W最大限度地暴露于超声波下。
盛器10包括一框架，此框架有两个平行相分开的侧壁14和几根在此两侧壁间延伸并垂直于此侧壁取向的水平杆16。在侧壁14之外有与之相分开的外壁18。各个侧壁与一个外壁关联。水平杆16的外侧有两个相分开的与水平杆平行的端部件20，它们位于盛器两侧的相对端处。在图1所示的平面图中，外壁18与端部件20限定出此盛器结构的周边。盛器10的所有部件通常都具有圆角。
各侧壁14在其中部具有最大高度而在趋向其端部22、24时高度渐减，如图4所示。在最佳实施形式中，各侧壁的上边缘26具有缓慢微凸的类似于倒船壳的形状。这种形状为既结实而表面积又小的盛器结构提供了有效的支承。上述两个侧壁一般具有相同的形状与大小。
确定此盛器高度的各侧壁14的最大高度H其尺寸范围为要由盛器所保持的晶片W的直径的1/4～1/2。实际上，在此高度范围内的侧壁已表明具有良好的盛器稳定性而普遍地保持有小的表面面积。与先有技术盛器相比的较小表面面积就保证了当保持晶片的盛器浸没于液体介质中时，各晶片的上半部暴露于液体介质中。此盛器10能让超声波在盛器结构的最大阻抗下，一般无阻碍地通过液体介质到达晶片表面的所有部分，从而促进了有效的清洗工作。
各侧壁14的长度L确定为略小于盛器所保持的晶片W的直径。在最佳实施形式中，此侧壁长度是晶片直径的至少90％而更好是其94％。要是此侧壁长度显著地小于90％晶片直径，此盛器有可能不稳定，而要是它大于100％晶片直径，盛器就将重到不必要的程度。
盛器10有4个支柱30将它支承在它的下表面之上，为它提供稳定性。从各侧壁14的底部延伸出的两个支柱具有相同的长度，用以将盛器沿水平取向支承。这4个支柱相对于盛器的中心作对称地设置。
如图2与3所示，两外壁18大致沿盛器的上半部平行于侧壁14对准，且位于侧壁14之外并分隔开，由隔离棱32连接到侧壁14上。各外壁18中有3个孔34以使盛器尽可能地轻量化，每个孔具有与盛器轮廓相调和的便于经济制造的简单形状。在此最佳实施形式中，上述3个孔使各外壁18的面积减小了35％～55％。
各孔34的周边36所取的形状使得沿此周边不存在有可能收集液体和妨碍彻底干燥的水平表面。相反，此周边36取朝着脱离开盛器的方向逐渐减缩的轮廓，以使液体从此边缘流走，这种渐缩的锥角为15～60°而最好为30～45°。盛器10的其他表面，包括各外壁18的和各侧壁14的顶部周边，取类似的倾斜形式以防液体的积聚或蓄留。
在两侧壁14之间延伸的端部件20形成了用手来提拿盛器的手柄或用于由机械手末端操纵装置握持与支承的手柄。端部件20具有倒圆的底部以便握持，同时是空心的而得以减轻盛器的重量。如图2所示，各侧壁14包括位于各端部件附近的凸端38，可使机械手末端操纵装置在提拿盛器时不会从侧壁或端部件处滑脱。
水平杆16包括4个用来保持和支承晶片重量的杆40以及如下所述的包括稳定用杆42的第5杆。这4个支承杆40将晶片W保持成大致竖立、面对面地相互平行定位。各水平杆16都是在两侧壁14之间延伸并与之互连，可以取圆柱或方柱形等。这些杆16相互分隔开地定位，以使晶片在清洗过程中都能暴露向清洗槽底产生的并于各杆之间传播的超声波。保持更多或更少个数晶片的其他规格的水平杆也应包括于本发明的范围之内。
如图4所示，各支承杆40在一起以分隔开的关系确定一段与各晶片W上一弧形周边段相对应的弧44。弧44在晶片W与图4中左边最远处的杆40的接触点和晶片与此图中右边最远处的杆40的接触点之间延伸。弧44也与其他的杆40相交。为这些杆所确定的弧44对应于包括晶片W整个圆周的至少约2/7而最好是2/5的一圆弧段。上述各支承杆40所确定的弧段，最好是在晶片的运输与超声清洗中为保持其稳定所需最小长度的弧段。附图中所示的支承杆40相对于盛器10的中心以均匀的间隔作大致对称的排列。这些杆的其他定位形式，包括非对称的间隔，也不脱离本发明的范围。
支承杆40中的第1与第2杆是在端部22、24附近在两侧壁14各个之上的位置之间延伸，第3与第4杆是在两侧壁14上从端部22、24大致向内分开的位置间延伸。在至少一根支承杆40上设有一列相分开的齿50。在此最佳实施形式中，齿50是位于第1与第2杆上的，而第3与第4杆则无齿。应知是可以有其他组合形式的，例如只有一个杆或是所有的杆有齿。这一列齿50基本上是沿着有齿的各支承杆40的整个长度上分布。应知，只在这种杆的一部分上有齿也不脱离本发明的范围。
相邻的成对的齿50界定出如图5中统一以52标明的用于盛纳晶片周边部的V形狭沟。各个狭沟52适合置纳晶片W的周边部以使此晶片相对于盛器中的其他晶片保持于分隔开的位置中。齿50具有大致锥形的斜度或坡度，且有35～50°的恒定的夹角A。各个齿的齿梢54最好倒圆，以便于将晶片插入狭沟52内和避免因疏忽碰撞齿梢而损伤晶片。
第5水平杆包括稳定用杆42，它限制晶片相对于盛器的运动，用来稳定晶片的任何振动并保持晶片在位。此稳定用杆42垂直于侧壁14并在靠近各侧壁中心的位置间延伸。应知此稳定用杆可以位于沿盛器10的任何位置处而不脱离本发明的范围。稳定用杆42有一列相分开的齿56，在各两相邻齿之间确定出图6中概以58标明的Y形谷用来置纳晶片的周边部分。各个谷58的尺寸与形状选定成能使晶片松弛地置纳其中。稳定用杆42上的齿56具有的大致垂直的边缘60形成了上述谷的侧边，各个谷的两侧边以大于置纳其中的晶片厚度的间距S平行地分开。各谷两侧边所分开的间距S最好大于晶片厚度约10％～约20％。各晶片悬挂于谷58之底62的上方，除非振动或失配是不与齿56接触的。谷底62是平齐的，但对于本发明的正常效用而言并非必需是平齐的。各个谷58所取的形状可使其中的晶片在标准位置(在此位置上，晶片悬挂于谷中；保持成基本上不与稳定用杆42上的齿56有任何接触)和偏转位置(在此位置上，晶片在此各侧边60处与稳定用杆42上的一个齿接触，以防晶片进一步作振动偏转)之间作振动运动。稳定用杆上的齿56具有大致锥形的斜度或坡度，且有35～50°的恒定夹角B。各齿的齿梢64最好倒圆，以免晶片因操作疏忽碰撞上齿梢时致伤。
盛器10为单件模塑结构。材料为对清洗溶液中的化合物作用和对高温的影响基本为惰性的和稳定的树脂，因而在暴露于化合物和高温下时不会损坏、变形或软化。在此最佳实施形式中，这一盛器是由氟基树脂如PFA或PTFE或是由另外的树脂如PEEK或PBT形成。
作业中，将许多晶片W置于盛器10中进行清洗以除去细微的尘粒与磨粒残渣。每块晶片插入时要使其边缘同时接触与支承杆40相对应的4个接触点(图4)，以支承此晶片。这4个点包括在第1与第2杆上晶片边缘与图5中V形狭沟52结合的两个点以及第3与第4杆上没有齿而对晶片在其边缘上支承的两个点。各晶片的一小段周边部分同时置纳于稳定用杆42上两相邻齿之间Y形谷58中之一(图6)，晶片在此悬挂于谷底62的上方。可以用手或由机械手末端操作装置握持住端部件20来提拿此盛器。将盛器运送到清洗槽中，运输中晶片的任何振动为稳定用杆42上的齿56所限制。载有晶片的盛器10浸于例如化合物溶液的液体介质中，清洗槽内通常是在槽底上产生超声波。由于盛器10具有低的悬度和最小的体结构，此超声波将不会为盛器的上部阻碍，从而到达晶片表面的所有部分。然后此盛器与晶片用去离子水冲洗并以异丙醇蒸汽干燥。由于这里是将晶片以点接触支承而不是像先有技术中的某些其他盛器那样由狭缝支承，就不会有积留液体和妨碍干燥之处。因此，这种盛器可以更均匀地干燥和抑制在晶片表面上形成水印或类似的其他痕迹。
这样，本发明的盛器10可以盛纳和保持许多半导体晶片并可使晶片表面的所有部分获得充分的清洗和均匀的干燥。这种盛器在其移动或振动时也能防止损伤晶片。
从上述可知，本发明的前述几个目的已经达到，同时取得了其他的有益结果。
在介绍本发明的或其最佳实施形式中的部件时，涉及到的冠词“一个”、“这种”以及“所述的”是用来表明此种部件的一或多个。又，其中所用到的词“包括”、“具有”等是用作包含有之意，即意味着除所列出的部件外尚有其他的部件。
由于在不脱离本发明的范围内可以对以上所述作出种种变更，因而应把以上所述和附图所示的全部内容视作为阐明性的而非限制意义的。
权利要求
1.可盛纳和保持许多半导体晶片的盛器，在将此盛器与晶片浸没于液体介质中而在此液体介质中产生有超声波的清洗晶片过程中，能允许各晶片的表面最大限度地暴露于超声波下，此盛器适合保持尺寸由晶片直径所确定的晶片，此盛器包括相分开的侧壁；以及若干水平杆，这些水平杆在一起定位成用来将晶片支承成大致竖立、面对面地相互大致平行，各个杆在此两侧壁间延伸并与侧壁相互连接，这些杆相互间隔开定位成能使晶片暴露向上述液体介质以及所述杆之间的超声波，上述两侧壁的取向可使此盛器适合将晶片保持成与侧壁大致平行，这些侧壁的尺寸选定为令其最大高度约小于晶片直径之半，以使载有所述晶片的盛器浸没于液体介质中时，各晶片的上半部暴露于液体介质中，从而这种盛器可用来将晶片保持成，使超声波只受到此盛器结构的最小阻抗影响，一般不受阻地通过液体介质而到达晶片表面的所有部分，由此有助于有效地清洗。
2.权利要求1所述的盛器，其中各所述侧壁一般是在其中部具有最大高度，而在沿两侧趋向侧壁的两个相对端时高度渐减。
3.权利要求2所述的盛器，其中各所述侧壁具有的上周边确定此侧壁的大致凸形。
4.权利要求3所述的盛器，其中各所述侧壁的高度是晶片直径的约1/4～约1/2。
5.权利要求4所述的盛器，其中所述两侧壁大致地对准且具有基本相同的尺寸与形状。
6.权利要求1所述的盛器，其中所述若干水平杆在一起以相分开的关系定位成确定一段与各晶片上弧形周边的一段相对应的弧，这些杆适合在沿晶片的弧形周边的点处与晶片结合。
7.权利要求6所述的盛器，其中在所述杆的至少一根之上还包括一列相分开的齿，各相邻的齿对适合接纳晶片的周边部分，用以将此晶片保持成相对于此盛器中的其他晶片作相分开的定位。
8.权利要求7所述的盛器，其中所述相邻的齿对界定出所取形状适合用来纳置晶片周边部分的V形狭沟。
9.权利要求7所述的盛器，其中所述的杆至少有4根，包括两根有齿的杆和两根杆无齿的杆。
10.权利要求1所述的盛器，其中所述水平杆包括支承杆，同时还包括至少一根稳定用杆，后者水平地在两侧壁的中央区之间延伸，用以限制晶片相对于此盛器的运动而稳定住晶片，此稳定用杆取垂直于所述侧壁的方向。
11.权利要求10所述的盛器，其中在所述稳定用杆上还包括一列相分开的齿，而在此稳定用杆上每两个相邻齿之间形成有用来置纳晶片的谷，各个谷的尺寸与形状选定成可使晶片松弛地置纳于其中，以使其中的晶片在由支承杆支承成与稳定用杆上的齿实质上无任何接触的名义位置和在所述谷一侧与该稳定用杆上的一个齿接触以防此晶片进一步振动偏转的已偏转位置之间，作振动运动。
12.可盛纳和保持许多半导体晶片的盛器，在将此盛器与晶片浸没于液体介质中而在此液体介质中产生有超声波的清洗晶片过程中，能允许各晶片的表面最大限度地暴露于超声波下，此盛器适合保持尺寸由晶片直径而确定的晶片，此盛器包括两个相分开的竖立侧壁；至少三根以相分开关系定位用以将晶片支承成相互成大致平行关系的水平杆，各水平杆在两侧壁间延伸；以及在上述杆的至少一根之上的一列相分开的齿，各相邻的齿对在其间确定出大致呈V形的狭沟用以置纳晶片的周边部分，使此晶片保持成相对于盛器中的其他晶片作相分开的定位。
13.权利要求12所述的盛器，其中所述水平杆包括支承杆和至少一根稳定用杆，此稳定用杆水平地在该两侧壁间延伸以限制晶片相对于所述盛器的运动，而使晶片稳定。
14.权利要求13所述的盛器，其中所述稳定用杆上包括一列相分开的齿，在两相邻齿之间形成有用于纳置晶片的谷，每个谷的尺寸与形状确定成可使晶片松驰地置纳于其中。
15.权利要求14所述的盛器，其中所述稳定用杆上的齿具有大致垂直的边缘形成了上述谷的侧边，各个谷的两侧边成平行分开的关系，所分开的间距超过谷间置纳的晶片的厚度。
16.权利要求15所述的盛器，其中所述各谷的两侧边所分开的间距大于所述晶片的厚度约10％～约20％。
17.权利要求12所述的盛器，其中所述各水平杆在一起以相分开的关系定位成确定出一段与各晶片上弧形周边的一段相对应的弧，这些杆适合在沿晶片的弧形周边的点上与晶片结合。
18.权利要求17所述的盛器，其中所述的杆至少有4根，包括两根杆有齿的杆和两根无齿的杆。
19.权利要求12所述的盛器，其中各所述侧壁一般是在其中部具有最大高度，而在其沿两侧趋向侧壁的两个相对端时高度渐减。
20.权利要求12所述的盛器，其中各所述侧壁的尺寸确定成使其所具最大高度约小于晶片直径之半。
全文摘要
可盛纳和保持许多半导体晶片的盛器,在将此盛器与晶片浸没于液体介质中而在此液体介质中产生有超声波的清洗晶片过程中,能允许各晶片的表面最大限度地暴露于超声波下。此盛器包括:相分开的两侧壁;以及若干与此两侧壁相互连接的水平杆,这些水平杆在一起定位成用来将晶片支承成大致竖立、面对面地相互大致平行,各个杆在此两侧壁间延伸并与侧壁相互连接,这些杆相互间隔开定位成能使晶片暴露向上述液体介质以及所述杆之间的超声波。侧壁所选尺寸使其最大高度约小于晶片直径之半。此盛器适合于将晶片保持成,可使超声波只受到此盛器结构的最小阻抗影响,一般不受阻地通过液体介质而到达晶片表面的所有部分,由此有助于有效地清洗。在两侧壁中央区之间水平地延伸一稳定用杆,用来限制晶片相对于盛器的运动,使晶片稳定。
文档编号H01L21/673GK1326588SQ99812346
公开日2001年12月12日 申请日期1999年10月15日 优先权日1998年10月19日
发明者岩本义夫, 黑川博幸 申请人:Memc电子材料有限公司