CN102107197B - 晶片清洗装置及晶片清洗方式 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种晶片清洗装置及晶片清洗方式。该晶片清洗装置，包含：一平台，用以承载一晶片，前述的晶片具有一待洗表面、一第一喷嘴设于该晶片的上方，第一喷嘴与晶片的待洗表面之间具有一第一高度以及一第二喷嘴设于晶片的上方，第二喷嘴与晶片的待洗表面之间具有一第二高度，其中第一高度小于第二高度。

Description

晶片清洗装置及晶片清洗方式

技术领域

本发明涉及一种晶片清洗装置和清洗方式，尤其是涉及一种使用不同流速的清洗液来分别冲洗晶片中心和晶片外围的清洗装置和清洗方式。

背景技术

半导体装置是由半导体晶片经历数个处理操作而制得。这些操作包含有诸如掺杂植入、栅极氧化物产生、层间介电层形成、金属化沉积、线路图案化、蚀刻操作、化学机械化研磨(CMP)等等。通常在化学机械化研磨、蚀刻、或光致抗蚀剂显影之后，晶片表面会有残留物余留，如化学液体成分或是化学聚合物，因此，为了保持晶片表面的清洁，需要适当地对晶片施予洗净处理。通常是利用液体喷洒装置，使用一冲洗液体，如特定的洗净液或是去离子水进行冲洗处理的程序，以移除停留在晶片上的化学液体成分或是化学聚合物，并且经由旋转将晶片表面的残留物和冲洗液体甩离晶片表面。

现有晶片清洗装置包含有一壳体内含液体喷洒设备，一液体供给系统内含多个输送线以及设于其下侧的多个直线型喷嘴(straight nozzle)，一驱动装置用来带动喷洒运动。然而，现有清洗装置一面旋转晶片且一面从直线型喷嘴供给清洗液以进行洗净的方法中，会使位于外围的晶片表面上的清洗液产生乱流，造成于晶片中心被洗净去除的物质残留在外围的晶片表面上的问题，并且于晶片外围产缺陷或是水痕。

因此导致该清洗制作工艺的效果大打折扣，势必连带影响到后续各项制作工艺的合格率，是以如何完全洗净晶片，避免残留物以及缺陷和水痕，实为一刻不容缓的重要课题。

发明内容

根据本发明的一较佳实施例，本发明提供一种晶片清洗装置，包含：一平台，用以承载一晶片，晶片具有一待洗表面、一第一喷嘴设于晶片的上方，前述的第一喷嘴与晶片的待洗表面之间具有一第一高度以及一第二喷嘴设于晶片的上方，第二喷嘴与晶片的待洗表面之间具有一第二高度，其中第一高度小于第二高度。

根据本发明的另一较佳实施例，本发明提供一种晶片清洗装置，包含：一平台，用以承载一晶片以及一喷嘴设于晶片的上方，前述的喷嘴包含多个开口，其中各该开口和前述的晶片的一待洗表面的距离随着各该开口相对于晶片的位置而改变。

根据本发明的又一较佳实施例，本发明提供一种晶片清洗方式：首先提供一晶片包含一待洗表面和至少一喷嘴位于晶片上方，然后旋转晶片，并且通过喷嘴喷洒一清洗液冲洗前述的待洗表面，喷嘴具有一喷洒参数，喷洒参数为喷嘴相对于晶片的位置的函数。

根据本发明的再一较佳实施例，本发明提供一种晶片清洗方式：一种晶片清洗方式：首先，提供一晶片包含一待洗表面和一喷嘴包含多个开口位于晶片上方以及旋转晶片，并且通过各该开口各喷洒一清洗液冲洗待洗表面，各该开口各具有一喷洒参数，喷洒参数为各该开口相对于该晶片的位置的函数。

本发明的特点在于喷嘴具有一喷洒参数，此喷洒参数为喷嘴相对于晶片的位置的函数或是喷嘴上的开口相对于晶片的位置的函数，举例而言，当喷嘴在水平方向的位置不同时，由各个喷嘴喷出的清洗液的流速、清洗液的种类、清洗液和气体混合的比例和清洗液的浓度其中之一会不相同。例如，当晶片进入清洗时，晶片中心和晶片边缘所接受到喷嘴喷出清洗液，其流速不同，则清洗液在冲洗残留物之后，可较顺利地连同残留物一起离开晶片表面。

附图说明

图1为本发明的第一较佳实施例绘示的晶片清洗装置；

图2a、图2b、图3a、图3b为晶片旋转方向及清洗液冲洗方式的上视图；

图4为本发明的第二较佳实施例绘示的晶片清洗装置；

图5为本发明的第二实施例的变化型示意图。

主要元件符号说明

10、100  晶片清洗装置               12、112  壳体

14、114  内舱                       16、116  平台

18、118  晶片                20、120     待洗表面

22       第一输送管          24          第一喷嘴

26       第二输送管          28          第二喷嘴

30       第一清洗液          32          第二清洗液

34       预定方向            36、136     气体

38       支架                122         输送管

124      喷嘴                150、152、  开口

                             154、156、

                             158

具体实施方式

图1绘示的是根据本发明的第一较佳实施例绘示的晶片清洗装置。如图1所示，一晶片清洗装置10包含一壳体12其包含一内舱14，在内舱14的底部设有一平台16，用以承载并旋转一晶片18，其中晶片18具有一待洗表面20；内舱14可为温度、压力等参数受到控制的环境或为一开放式空间，而平台16可利用真空吸引、静电吸引或机械捉取方式将晶片18固定于平台16上。一第一输送管22，设于内舱14的上侧，一第一喷嘴24设于第一输送管22的末端并且较靠近晶片18中心的上方，一第二输送管26，也设于内舱14的上侧，一第二喷嘴28设于第二输送管26的末端并且相对地较第一喷嘴24远离晶片18中心。第一喷嘴24与晶片18的待洗表面20之间具有一第一高度D₁；第二喷嘴28与晶片的待洗表面20之间具有一第二高度D₂，值得注意的是：第一高度D₁小于第二高度D₂，较佳者，第一高度D₁较第二高度D₂小1公分，如此一来，在两者喷洒的流体具有相同的流速之下，可使得由第一喷嘴24喷出的一第一清洗液30，较第二喷嘴28喷出的一第二清洗液32先到达待洗表面20。使得晶片18中心部分的表面残留物可以先被第一清洗液30中开，接着，第二清洗液32则冲洗晶片18边缘的部分，并且可以将晶片18中心已被第一清洗液30中开的表面残留物带往晶片18周边，再利用晶片18旋转造成的离心力将残留物和清洗液一起甩出。此外，为了加强清洗效果，可以通过加压的方式，再使第一清洗液30的流速较第二清洗液32的流速大0.1公升/分钟。虽然在此实施例中第一输送管22与第二输送管26分别供给第一喷嘴24与第二喷嘴28，但在本发明的其他实施例中第一喷嘴24与第二喷嘴28可由相同的输送管供给相同的清洗液。

图2a、图2b是根据本发明的第一较佳实施例所绘示的晶片旋转方向及清洗液冲洗方式的上视图。如图1和图2a、图2b所示，在第一清洗液30喷出时会形成一第一喷洒面积A₁覆盖部分的待洗表面20，而第二清洗液32喷出时会形成一第二喷洒面积A₂覆盖部分的待洗表面20，第一喷洒面积A₁和第二喷洒A₂面积的大小可个别独立地调整。较佳的情况下，第一喷洒面积A₁和第二喷洒面积A₂为前后交错设置，也就是说，第一喷洒面积A₁和第二喷洒面积A₂不在晶片18的同一半径。此外，第一喷洒面积A₁同时也覆盖圆心周围。当晶片18旋转时，第一喷洒面积A₁会在晶片18旋转一圈之后，在晶片18上形成一个圆形的第一清洗面B₁，而第二喷洒面积A₂在晶片18上形成一个环形的第二清洗面B₂。

在进行清洗时，晶片18可以向一预定方向34，例如顺时针或逆时针旋转，当旋转时，晶片18的待洗表面20上的一给定点Q会先经过第一喷洒面积A₁，再经过第二喷洒面积A₂。如此设计的目的是要让晶片18在旋转时，位于晶片18上同一条半径上的各点，较靠近晶片18中心的点会较离晶片18中心较远的点先被第一清洗液30冲洗。之后，晶片18中心的残留物混合着第一清洗液30会顺着离心力的方向流动一段距离，接着，残留物和第一清洗液30会被后续冲洗的第二清洗液32被带往晶片18周边，如此，第一清洗液30和第二清洗液32的流动方向即不会形成紊流，可以顺利地将残留物甩离晶片18表面。

第一清洗液30和第二清洗液32可以为相同或是不同的清洗液，第一清洗液30和第二清洗液32可以独立的选自去离子水、氨水或其它化学清洗液。第一清洗液30在喷出之前可以先与一气体36混合，例如与氮气或二氧化碳混合，第二清洗液32在喷出之前也可以先与气体36混合。换句话说，本较佳实施例在操作时，即可以利用混合气体来分别加压第一清洗液30和第二清洗液32，以调控清洗液的流速，因此，第一清洗液30和气体36的混合比例可以和第二清洗液32与气体36的混合比例不相同，其流速可以不相同，较佳者，第一清洗液30的流速较第二清洗液32的流速大0.1公升/分钟。值得注意的是加压用气体，较佳为不参与清洗反应的气体成分例如氮气，或者可使用会与清洗反应的气体成分，用于加压的同时更提升清洗效果。此外，在第一清洗液30和第二清洗液32为相同化学溶液的情况下，其浓度可以不相同，例如，第一清洗液30可以为15％的氨水，第二清洗液32可以为17％的氨水。

除此之外，图3a、图3b是根据本发明的第一较佳实施例所绘示的晶片旋转方向及清洗液冲洗方式的变化型的上视图。如图3a、图3b所示，第一喷洒面积A₁和第二喷洒面积A₂可调整为共同覆盖晶片的一半径。其余的操作条件可依图2a、图2b中的操作条件施行。

前述的待洗表面20可以晶片18的正面，例如晶片18的主动面或晶片18的背面。而晶片18可以是经过化学机械研磨制作工艺后、蚀刻制作工艺后或光致抗蚀剂显影制作工艺后以上述的晶片清洗装置进行清洗。依据不同的需求，可以将第一喷嘴24和第二喷嘴28固定在同一支架38上，也就是说，固定第一喷嘴24和第二喷嘴28彼此之间的相对位置，使得在清洗时，除了晶片18往预定方向34旋转之外，支架38也可以扫描(scan)方式来回水平移动，而同时平移第一喷嘴24和第二喷嘴26。

综上所述，第一实施例特色在于各喷嘴具有一喷洒参数，其中喷洒参数为喷嘴在水平方向相对于晶片的位置的函数，例如喷洒参数包含喷嘴和待洗表面之间的距离、清洗液的流速、清洗液的种类、清洗液和气体混合的比例和清洗液的浓度，换句话说，清洗液的流速、清洗液的种类、清洗液和气体混合的比例和清洗液的浓度等均会随着喷嘴在水平方向相对于晶片的位置而改变。就前述第一较佳实施例来看，第一喷嘴24和第二喷嘴26相对于晶片18的位置不同，而其清洗液的流速、清洗液的种类、清洗液和气体混合的比例和清洗液的浓度中，至少其中之一会相异。

图4绘示的是根据本发明的第二较佳实施例绘示的晶片清洗装置。如图4所示，一晶片清洗100装置包含一壳体112其包含一内舱114，在内舱114的底部设有一平台116，用以承载并旋转一晶片118，其中晶片118具有一待洗表面120。一输送管122，设于内舱114的上侧，一喷嘴124设于输送管122的末端且位于晶片118的上方，并且喷嘴124包含多个开口，如开口150、152、154、156、158，各个开口和待洗表面120的高度随着各个开口相对于晶片118的位置而改变，例如，开口150和待洗表面120之间的高度D₃，和开口158和待洗表面120之间的高度D₄不同。根据本发明的较佳实施例，相对位于晶片118中心上方的开口，如开口150会离待洗表面120较近，而位于晶片118边缘的开口，如开口158则会离待洗表面120较远。如此一来，在相同的流速之下，可使得由开口150喷出的清洗液，较开口158出的清洗液先到达待洗表面120。此外，各开口彼此间的间距也可相同或不同，例如开口154与其相邻的开口152、156分别具有一第一间距P₁和一第二间距P₂，其中第一间距P₁和第二间距P₂不同。

同样地，在清洗晶片118时，晶片118可以往顺时针或逆时针方向旋转，此时各个开口所喷出的清洗液会分别形成一喷洒面积，如开口156喷出的清洗液形成喷洒面积A₃，开口158喷出的清洗液形成喷洒面积A₄，所有开口所形成的各个喷洒面积共同覆盖晶片118的半径。另外，输送管122可以包含多个歧管，分别对应连通各个开口，因此由各个开口所喷出的清洗液可以为相同或是不同的清洗液，清洗液可以为去离子水、氨水或其化学清洗液等。在清洗液由各开口在喷出之前可以先与一气体136混合，例如与氮气或二氧化碳混合。在操作时，可以利用混合气体来分别加压清洗液，以调控清洗液的流速，因此，由于各个开口喷出的清洗液和气体的混合比例可以不相同，其流速也可不相同。此外，各个开口喷出的清洗液其浓度可以不相同，例如，由开口150喷出的清洗液可以为15％的氨水，由开口158喷出的清洗液可以为17％的氨水。

当然，虽然图4中只绘示了一个具多开口的喷嘴124，根据不同的操作需求，也可以同时设置多个喷嘴，增加清洗能力。

图5绘示的是本发明的第二实施例的变化型，其中相同功能的元件将使用图4中的标号，如图5所示，喷嘴124可呈一V型，其上也可以设有多个开口，和图4中的喷嘴的不同之处在于，由图5中的喷嘴的各开口所喷出的清洗液所形成的各个喷洒面积，共同覆盖晶片的一直径。

在图4和图5的实施例中，晶片118的待洗表面可以晶片118的正面，例如晶片118的主动面或晶片118的背面。而晶片118可以是经过化学机械研磨制作工艺后、蚀刻制作工艺后或光致抗蚀剂显影制作工艺后以上述的晶片清洗装置进行清洗。在清洗时，除了晶片118往预定方向旋转之外，喷嘴124也可以扫描(scan)方式来回水平移动。

综上所述，第二实施例和其变化型的特色在于喷嘴具有一喷洒参数，其中喷洒参数为喷嘴上的各个开口在水平方向相对于晶片的位置的函数，喷洒参数包含开口和待洗表面之间的距离、清洗液的流速、清洗液的种类、清洗液和气体混合的比例和清洗液的浓度，换句话说，开口和待洗表面之间的距离、清洗液的流速、清洗液的种类、清洗液和气体混合的比例和清洗液的浓度会随着开口相对于晶片的位置而改变，就前述第二较佳实施例来看，开口150和开口158在水平方向相对于晶片118的位置不同，而其开口和待洗表面之间的距离、清洗液的流速、清洗液的种类、清洗液和气体混合的比例和清洗液的浓度中，至少其中之一会相异。如此，可使晶片表面由中心边缘，依据不同需求，调整清洗条件，例如，在晶片的中心用流速较快的清洗液，在晶片的边缘，用流速较慢的清洗液清洗。因此，在清洗晶片可以避免晶片清洗后发生残留物残留于晶片上的问题。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (8)

1.一种晶片清洗装置，包含：

平台，用以承载晶片；以及

喷嘴设于该晶片的上方，该喷嘴包含多个开口，其中各该开口和该晶片的待洗表面的高度随着各该开口在水平方向相对于该晶片的位置而改变，且更远离晶片中心的喷嘴高度大于更靠近晶片中心的喷嘴高度。

2.如权利要求1所述的晶片清洗装置，其中至少一各该开口与其相邻的二各该开口分别具有第一间距和第二间距，其中该第一间距和该第二间距不同。

3.如权利要求1所述的晶片清洗装置，其中各该开口所喷出的清洗液不同。

4.如权利要求1所述的晶片清洗装置，其中由各该开口所喷出的清洗液，分别形成喷洒面积，各该喷洒面积共同覆盖该晶片的直径。

5.如权利要求1所述的晶片清洗装置，其中由各该开口所喷出的清洗液，分别形成喷洒面积，各该喷洒面积共同覆盖该晶片的半径。

6.如权利要求1所述的晶片清洗装置，另包含多个该喷嘴设于该晶片的上方。

7.如权利要求1所述的晶片清洗装置，其中该待洗表面选自晶片的正面和晶片的背面。

8.如权利要求1所述的晶片清洗装置，其中该待洗表面选自以下之一：化学机械研磨制作工艺后的表面、蚀刻制作工艺后的表面和光致抗蚀剂显影制作工艺之后的表面。