CN1577760A - 半导体晶片的清洗方法和清洗装置 - Google Patents

Abstract

降下设置有喷嘴(16)的可动罩(22)，覆盖晶片(11)，喷嘴(16)进行喷射清洗，其后，将可动罩(22)移动至晶片(11)之上，将晶片(11)输送到下一个工位。在清洗工序单元(2)、漂洗工序单无(3)内设置一个或多个这样的单个工位。

Description

半导体晶片的清洗方法和清洗装置

技术领域

本发明涉及一种半导体晶片的清洗方法和清洗装置。

背景技术

作为半导体晶片的清洗技术，例如在日本特许公开公报2003-7665号中被公开。在此清洗技术中，形成有球体状钎焊凸起的半导体晶片的下表面通过吸附装置固定在台上。一边旋转此台，一边从设置在半导体晶片上方的清洗喷嘴将清洗液喷射到半导体晶片的上表面，以清洗半导体晶片。由于从晶片上部喷射清洗液，因此就能够去除除了钎焊凸起电极周边焊剂以外的细微的焊屑。但是，在此清洗技术中，清洗嘴由于被设置在半导体晶片表面的球体的钎焊凸起的正上方，因此难以除去位于此球体的钎焊凸起的根部的焊剂，此外，由于以相对于晶片平面成近似直角的状态喷射清洗水，因此清洗面积狭小，反复在晶片上使喷嘴进行扫描，向晶片的整个表面喷射清洗液进行清洗，耗费清洗时间。

图7中，用结构图表示出本发明的发明者等以前制造的现有装置中的清洗单元内部结构。在此装置中，在将晶片11、12、13装载在晶片输送器14上并按箭头标记的方向慢慢移动过程中，利用从喷嘴16喷射出来的清洗液来清洗晶片。从送入口17送入的晶片按箭头标记的方向移动，从送出口18取出清洗后的晶片，转移到下一个工序。

在清洗时要花费时间的在这种装置的情况下，存在必须加长清洗的晶片输送器、加大空间、必须扩宽设置面积的缺点。

而且，大多会发生清洗雾气，为了防止从送入口17和送出口18飘出雾气，利用排气管道20将这些雾气与空气一起排出。因此，清洗液的损失大，成为与装置运转成本增加相关的主要原因。

本发明的目的在于，提供一种提高对半导体晶片的焊屑和焊剂的清洗效果、能够节约设置空间、能够节约运转成本的清洗装置。

发明内容

(关于整体结构)

本发明的清洗装置，包括：承载半导体晶片、从上方降下的可动罩将该半导体晶片覆盖、按一列配置地分别设置各个工位的清洗工序单元、漂洗工序单元；使上述各罩的上下动作同步，在规定的间隔时间内，同时将半导体晶片从承载该半导体晶片的上述各个工位输送到下一工序的各个工位的输送机构；清洗液容器；漂洗液容器；分别具备可调整清洗液和漂洗液各自的喷射压力和喷射液体量的泵排出调整装置的液体泵。在上述清洗工序单元、上述漂洗工序单元的每一上述各个工位按规定的值设定液体的喷射压力和喷射液体量。

(有关喷射)

在上述罩中可以设置喷嘴。该喷嘴相对于晶片能变换角度自由摇头或选定角度进行固定，该喷嘴通过上述液体泵和导液管连接到上述液体容器。

(有关清洗与喷射角)

相对于半导体晶片水平面的上述喷嘴的液体喷射角度θ优选在10度≤θ≤30度的范围内。

(有关晶片输送)

上述输送机构可以利用卡盘朝着半导体晶片的移动方向、从左右将上述半导体晶片抓起并移到下一工序。该转移时刻处于上述罩打开状态的期间内，并且是预定的承载半导体晶片的各个工位处于空位的时刻。

(有关晶片固定)

此清洗装置优选包括固定机构，该固定机构，在半导体晶片的侧面、利用位于半导体晶片输送方向前后的卡盘将通过横向移动输送过来的半导体晶片抓住并固定。

(有关旋转控制)

可以将干燥工序单元设置在上述漂洗工序单元的下一工段。在将上述半导体晶片输送至该干燥工序单元的时刻，将该晶片的下表面固定在带有真空吸附装置的旋转台上，使该旋转台高速旋转进行离心干燥，经过规定的时间后使旋转停止，此后停止真空吸附。

(有关空气干燥)

可以将干燥工序单元设置在上述漂洗工序单元的下一工段。此干燥工序单元具有能覆盖上述半导体晶片的可动罩。将该晶片下表面固定在具有真空吸附装置的旋转台。在可动罩上设置用于向下方供给干燥空气的第1干燥空气供给管，在旋转台上设置用于向上方供给干燥空气的第2干燥空气供给管。当上述可动罩向半导体晶片覆盖时，同时从第1干燥空气供给管向半导体晶片表面喷出干燥空气，从第2干燥空气供给管向该晶片背面喷出干燥空气。

(有关干燥)

可以将干燥工序单元设置在上述漂洗工序单元的下一工段。上述干燥工序单元具有真空吸附上述半导体晶片的背面的旋转台。至少相对于被真空吸附的半导体晶片的表面，从干燥空气供给管喷出干燥空气，并且，使旋转台高速旋转，从而使该晶片旋转干燥，当上述干燥工序单元将设置干燥空气供给管的可动罩覆盖住半导体晶片后，通过干燥空气喷出和高速度旋转进行旋转干燥，干燥空气喷出和高速度旋转结束后，将可动罩移动至该晶片的上方。

(关于减少设置空间的结构)

本发明的另一形态的清洗装置，包括：承载半导体晶片、从上方降下的可动罩将该半导体晶片覆盖、按一列配置在分别设置地各个工位的清洗工序单元、漂洗工序单元；使上述各罩的上下动作同步，在规定的间隔时间，同时将半导体晶片从承载该半导体晶片的上述各个工位输送到下一工序的各个工位上的输送机构；清洗液容器；漂洗液容器；分别具备可调整清洗液和漂洗液各自的喷射压力和喷射液体量的泵排出调整装置的液体泵。在该清洗装置中，作为将装入盒内的硅晶片装载到上述清洗工序单元的各个工位的装置的装载单元，被设置在靠近清洗工序单元的位置上，并且，将干燥工序单元设置在作为取出口的卸载单元的后侧。

(关于清洗方法)

本发明的半导体晶片的清洗方法，包括按规定的间隔时间内将半导体晶片同时向清洗工序、漂洗工序、干燥工序相继进行输送，上述清洗工序，相对于半导体晶片的水平面按规定的喷射角度喷射复合电解离子水或清洗剂水；上述漂洗工序，包含利用离子交换水或复合电解离子水进行的预漂洗和精细漂洗；包含通过旋转台的高速旋转进行的离心脱水和干燥空气吹拂。

附图说明

图1为本发明第1实施例的清洗装置的正面图和侧面图。

图2为图1的清洗装置的清洗工序单元的示意性透视图。

图3为图2的一个台的放大图。

图4为图3的一个台的详细放大图。

图5为图1的清洗装置的干燥工序单元的示意性结构图。

图6为利用图1的清洗装置的清洗工序图。

图7为现有清洗装置的示意性结构图。

具体实施方式

在本发明第1实施例的清洗装置中，如图1(a)所示，从入口侧向出口侧，将清洗工序单元2、漂洗工序单元3和干燥工序单元4按顺序连接。在此清洗装置的入口侧结合有装载单元1。在出口侧的干燥工序单元4的前方结合有卸载单元5。将半导体晶片11从装载单元1顺次输送到卸载单元5。

清洗工序单元2、2、漂洗工序单元3分别具有多个工位，例如具有第1至第3工位，沿半导体晶片11的搬送方向配置这些第1至第3工位，并分别设置有各个工位23。

将容纳在晶片盒中的半导体晶片11设置在装载单元1中，利用此装载单元1将半导体晶片11输送到清洗工序单元2的第1工位的各个工位23上。

如图2所示，在清洗工序单元2和漂洗工序单元3的每个工位23上从外部能看到地分别设置喷射压力计29。在清洗工序单元1和漂洗工序单元3中，分别设置具备用于液量自由地将清洗液和漂洗液吸上来、压力自由地加压的排出调整装置的液体泵(未图示)。为了使清洗液和漂洗液的喷射压力达到规定压力，一边读取各喷射压力计29的值，一边利用设定钮(未图示)加以设定。在清洗工序单元1中，对应于晶片11的厚度尺寸按在无破损范围内的清洗能力的高压力、喷射量来设定清洗液的压力、喷射量。在漂洗工序单元3中也一样。

本实施例装置的深度尺寸D和高度尺寸H按照人机工程学确定为合适的尺寸。由于按照清洗定时的要求来决定清洗工序2的尺寸，所以按照与采用图6的晶片输送器的现有方式相同的间隔时间来比较，能够将本实施例中宽度尺寸W缩短30％。

图3表示清洗工序单元2的主要部位。漂洗工序单元3也具有相同的结构。各可动罩22按箭头所示、沿半导体晶片11的搬送方向与各个工位23相对应地配置在其上方。各可动罩22分别具有罩轴21。在这些罩轴21中贯通有导液管。并且在可动罩22中，设置有与导液管连通的喷嘴16。上下可动地设置这些可动罩22。在各个工位23处设置半导体晶片11之后，降下相应的可动罩，将该晶片11覆盖住，从喷嘴16进行例如30秒的喷射清洗。在晶片侧面的前后方向的端部通过卡盘(未图示)对半导体晶片11进行固定，以便半导体晶片11不会被喷射的喷射液晃动。清洗结束后，可动罩22在上方打开，利用单独设置的卡盘将半导体晶片11从半导体晶片的左右抓住抬起，以输送到下一个工位。在可动罩22于上方打开的期间，从前面的工位将其他晶片11输送到各个工位23上。

如图4所示，为了能利用从喷嘴16喷射出来的清洗液清洗半导体晶片11的整个表面，在可动罩22中设置有1个或多个喷嘴16。对于从喷嘴16喷射的清洗液相对于半导体晶片11的水平面的角度，找出实验结果的最佳值。对于直径为8英寸的半导体晶片11，发现在10度≤θ≤30度范围内的情况下，清洗效果、清洗速度同时是最佳的。喷嘴16按与水平面成10度至30度自由摇头的方式形成清洗液喷射角度θ，且角度设定为20度时是最有效的。在如此设定的喷射清洗中，使用普通的清洗剂水，用基本上30秒就完成1片晶片的清洗，并将晶片11输送到下面的各个工位23。

只设置有一个喷嘴16的情况下，为了在晶片表面上反复进行喷射，沿晶片圆周使喷嘴16旋转是有效的方法。在设置有多个喷嘴11的情况下，就不需要沿晶片圆周旋转的机构。

当晶片的污损物质为难于剥离的物质时，利用作为清洗水的电解水的浸透力是有效的方法。将碱性电解离子水和酸性电解离子水混合的复合电解离子水作为漂洗液来使用的情况下，具有使其中所必需的设备简化，便宜的优点。使用这种复合电解离子水作为漂洗液是有效的方法。

如果不使用可动罩22，清洗液和漂洗液的飞沫就会在清洗中产生雾气，过去，将这些雾气从排气管道排放出去。若使用可动罩22，由清洗液和漂洗液的飞沫产生的雾气被封闭在罩22内，接触到清洗液或漂洗液后，变回液体。因此，能够节约清洗液和漂洗液，有利于改善环境。

在清洗工序单元2、漂洗工序单元3中，将晶片11从第1工位向第2工位、再向第3工位输送，按规定的间隔时间一个接一个地同时向清洗工序、漂洗工序、干燥工序输送晶片11。为了能设定清洗液和漂洗液的喷射压力及喷射液体量的强弱，在液体泵上设置有吐出调整装置。而且，在每个工位按规定值设定出喷射压力和喷射液体量，并且，由于能够利用各喷射压力计29来进行监控，因此就不会出现现有的因压力过大导致晶片破损的情况。

利用晶片前后的卡盘对输送过来的晶片进行固定，在此固定状态下进行清洗、漂洗。当结束漂洗的最终工序时，进入下一个工位，即干燥工序单元4中的旋转干燥工序。

图5表示本发明的实施例的干燥工序单元4的内部结构。利用安装在旋转台28上的真空吸附装置将晶片11的下部固定住。在干燥工序的可动罩22的中央，从其外部向内部贯通插入干燥空气供给管26。在旋转台28上朝上安装有干燥空气供给管27。这些供给管26、27连接到干燥空气生成装置上。通过供给管26、27供给干燥空气25、24，同时，利用电动机使旋转台28旋转。由此，将附着在晶片11上的液体甩掉，进行放置干燥。利用旋转控制装置(未图示)进行控制，使此电动机的速度为达到3000转/分的规定速度。在电动机上设置电动机驱动用的功率频率可变逆变器，以便能够自由地设定转速。利用连动装置执行可动罩22的上下运动和旋转操作及干燥空气的喷出操作。

图6表示根据本发明实施形态的清洗方法的工序图。当将装在盒内的晶片设置到装载单元1的装载处时，将晶片一片一片地送入清洗台。首先，输送到清洗工序单元2的第1工位的固定盒23。晶片11从其搬送方向的前后用卡盘进行固定。降下罩22进行30秒钟的喷射清洗。接下来将可动罩22向上方移动，朝着晶片11的搬送方向、从左右用卡盘将晶片11抓住抬起，向清洗工序单元2的第2工位的固定工位23进行输送。即使在这里，也用卡盘从前后将晶片11固定住。降下罩22，利用罩22将晶片11覆盖住，进行30秒钟的喷射清洗。接下来升起罩22，将由卡盘从左右抓住抬起的晶片向第3工位进行输送。随后，在第3工位也进行同样的清洗之后，结束清洗工序。接着，将晶片11输送到漂洗工序单元3。在漂洗工序单元3中，设置有从预漂洗到精细漂洗的第1至第3工位，与清洗工序单元2相同，执行漂洗工序。

在结束精细漂洗之后，将晶片11输送到作为干燥工序单元4的干燥工位的旋转台28，通过真空吸附机构加以固定，在30秒内旋转300转，受到干燥空气吹拂，并结束离心脱水(旋转干燥)。由于高速旋转，因此就不需要现有的暖风供给，有效地节约了用于暖风生成装置的燃料和空间。

将旋转干燥结束之后的晶片输送到位于其前方的卸载处、取出。

虽然上述说明了对1个晶片的处理说明，但实际上，在各清洗工序单元2、漂洗工序单元3和干燥工序单元4的各个工位上，可同时装载各晶片11，这些晶片11在各工位间按规定的间隔时间同时由输送机构进行输送。输送机构控制装置进行此输送机构控制。

Claims (10)

1、一种半导体晶片的清洗装置，包括：

承载半导体晶片、从上方降下的可动罩覆盖该半导体晶片、按一列配置地分别设置各个工位的清洗工序单元、漂洗工序单元；

使上述各罩的上下动作联动，在规定的间隔时间内，同时将半导体晶片从承载该半导体晶片的上述各个工位输送到下工序的各个工位上的输送机构；

清洗液容器；

漂洗液容器；

分别具备可调整清洗液和漂洗液各自的喷射压力和喷射液体量的泵排出调整装置的液体泵，

在上述清洗工序单元、上述漂洗工序单元的上述各个工位的每一个中按规定的值设定液体的喷射压力和喷射液体量。

2、根据权利要求1记载的半导体晶片的清洗装置，其中，在上述罩中设置喷嘴，该喷嘴相对于晶片能变换角度自由摇头或选定角度并固定，该喷嘴通过上述液体泵和导液管连接到上述液体容器。

3、根据权利要求2中记载的半导体晶片的清洗装置，其中，相时于半导体晶片的水平面的上述喷嘴的液体喷射角度θ在10度≤θ≤30度的范围内。

4、根据权利要求1至3任一项记载的半导体晶片的清洗装置，其中，上述输送机构利用卡盘朝着半导体晶片的移动方向从左右将上述半导体晶片抓起，并移到下一个工序，该转移时刻处于上述罩打开状态期间内，并且是预定的承载半导体晶片的各个工位处于空位的时刻。

5、根据权利要求1至4任一项记载的半导体晶片清洗装置，包括固定机构，该固定机构，在半导体晶片的侧面上、利用位于半导体晶片输送方向前后的卡盘抓住由横向移动输送过来的半导体晶片、并将其固定。

6、根据权利要求1至5任一项记载的半导体晶片清洗装置，其中，干燥工序单元设置在上述漂洗工序单元的下一工段，在将上述半导体晶片输送至该干燥工序单元的时刻，将该晶片的下表面固定在带有真空吸附装置的旋转台上，使该旋转台高速旋转进行离心干燥，经过规定的时间后使旋转停止，此后停止真空吸附。

7、根据权利要求1至5任一项记载的半导体晶片清洗装置，其中干燥工序单元设置在上述漂洗工序单元的下一工段，此干燥工序单元具有能覆盖住上述半导体晶片的可动罩、利用真空吸附装置吸附上述晶片下表面的旋转台，在上述可动罩上设置用于向下方供给干燥空气的第1干燥空气供给管，在上述旋转台上设置用于向上方供给干燥空气的第2干燥空气供给管，上述可动罩向半导体晶片覆盖时，同时从第1干燥空气供给管向半导体晶片表面喷出干燥空气，从第2干燥空气供给管向该晶片背面喷出干燥空气。

8、根据权利要求1至5任一项记载的半导体晶片清洗装置，其中，干燥工序单元设置在上述漂洗工序单元的下一工段，上述干燥工序单元具有真空吸附上述半导体晶片的背面的旋转台，至少相对于被真空吸附的半导体晶片的表面，从干燥空气供给管喷出干燥空气，并且，使旋转台高速旋转，从而使该晶片旋转干燥，上述干燥工序单元将设置干燥空气供给管的可动罩覆盖住半导体晶片后，通过干燥空气的喷出和高速度旋转进行旋转干燥，干燥空气喷出和高速度旋转结束后，将可动罩移动至该晶片的上方。

9、一种半导体晶片的清洗装置，包括，

承载半导体晶片、从上方降下的可动罩将该半导体晶片覆盖、按一列配置地分别设置各个工位的清洗工序单元、漂洗工序单元；

使上述各罩的上下动作联动，在规定的间隔时间，同时将半导体晶片从承载该半导体晶片的上述各个工位输送到下一工序的各个工位上的输送机构；

清洗液容器；

漂洗液容器；

分别具备可调整清洗液和漂洗液各自的喷射压力和喷射液体量的泵排出调整装置的液体泵，

在清洗装置中，作为将装入盒内的硅晶片装载到上述清洗工序单元的各个工位的装置的装载单元，被设置在靠近清洗工序单元的位置上，并且，将干燥工序单元设置在作为取出口的卸载单元的后侧。

10、一种半导体晶片的清洗方法，其中按规定的间隔时间将半导体晶片同时向清洗工序、漂洗工序、干燥工序相继进行输送，上述清洗工序，相对于半导体晶片的水平面按规定的喷射角喷射复合电解离子水或清洗剂水；上述漂洗工序，包含利用离子交换水或复合电解离子水进行的预漂洗和精细漂洗；上述干燥工序，包含通过旋转台的高速旋转进行的离心脱水和干燥空气吹拂。

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