CN1106031C - 晶片湿式处理装置 - Google Patents

Abstract

一种晶片湿式处理装置，包括一第一供给/排放管，一与第一供给/排放管相连的外槽，外槽中的一内槽，一与内槽相连的第二供给/排放管，以及位于内槽的一部分上的至少一隔板。

Description

晶片湿式处理装置

                              技术领域

本发明涉及一种晶片湿式处理装置，特别是半导体器件制造过程中使用的晶片湿式处理装置。

                              技术背景

在半导体器件制造过程的晶片(薄圆片)湿式处理程序中，有蚀刻程序和清洁程序。在蚀刻程序中使用的晶片湿式处理装置将一晶片浸入盛有化学物质的槽中以在固定的时间内发生一化学反应。在清洁程序中使用的晶片湿式处理装置使得槽中溢出的化学溶液从一外罐(或槽)排出或回流。该湿式蚀刻装置包括提供和排出槽中的化学物质的管道，以及控制温度或流量的各种控制装置。清洁装置根据槽中化学溶液的流动方向分为上溢型(overflow-type)和下溢型(downflow-type)，如图1中所示。

如图1中所示，清洁装置包括一内槽(清洁槽)11和一外槽(排出或注入槽)12。内槽和外槽的上部暴露，而内槽和外槽的下部与一排出或注入管14相连。在上溢型清洁装置中，化学溶液以图1中箭头所示的方向流过管道，而在下溢型装置中其流动方向相反。

在上溢型装置中，装在晶片座或盘6上的晶片5置入内槽中，通过溶液供给管14注入的化学溶液清洁该晶片，然后溢入外槽中，并通过一排放管15排出。排出的溶液通过一泵回流，或排入一储存罐。而在下溢型装置中，溶液以相反的方向流动。

图2简单地描述了具有多个清洁槽的清洁装置。此装置包括四个图1中所示的清洁槽，四个清洁槽相互连接成一行。使用此装置的处理方法包括步骤：1)将晶片浸入第一清洁槽21以进行一些处理；2)在第二清洁槽22中对晶片进行化学处理；3)将晶片移入第三清洁槽以进行下一步处理；以及4)在第四清洁槽中以同样的方式处理晶片。

图3粗略地显示了下溢型湿式清洁装置。在下溢型装置中，装在晶片座或盘6上的晶片5置入内槽3 1中，化学溶液通过溶液供给主管34注入外槽32中，然后溢入内槽，并通过位于内槽下的排放管35排出。排出的溶液通过具有过滤器、泵等的循环装置注入外槽中，然后进行循环，或排入溶液储存罐中排出。

溶液主供给管34与多个溶液供给管36相连，各溶液供给管的连接使得溶液可以从各化学罐37中供给。在化学罐中，向溶液提供由一氮罐38产生的氮气压力。另外，溶液主供给管经一调节器40与一蒸馏水供给管39相连。溶液主供给管经控制阀与各溶液供给管相连。

在具有这样的结构的下溢型湿式清洁装置中，溶液主供给管、外槽和内槽用蒸馏水来清洁，而化学溶液送入装有晶片的内槽中和外槽中以进行湿式处理。此处理通过手动控制或自动操作的阀门进行。

伴随着半导体器件的高集成度，近几年来在半导体器件的制造工业中处理晶片的技术和装置已变得非常重要。这是因为由于杂质影响了半导体器件的可靠性而使得晶片的处理效率下降并且制造的芯片的质量很差。另外，基于常规技术的清洁装置的溶液罐随着晶片直径的增加而变得更大。因此，需要对该装置的部件和槽进行最优化以缩小该装置的尺寸。在常规技术的多步骤湿式清洁过程中，在先步骤中使用的化学物质和运输中引入的微粒在晶片盘的沟纹间累积。结果，这些微粒的作用类似杂质。

晶片在第一程序中用某种化学溶液来处理，然后移送到下个槽中用另一种化学溶液处理，然后在下一程序中用不同的清洁溶液处理，最后在蒸馏水槽中处理。在每一程序中需要一单独的槽，而相应于各槽，蒸馏水槽系统需要改变。在此多步骤处理过程中使用的具有多槽的系统，其问题在于，装置的整个面积变得较大，随着晶片直径的增加，槽的尺寸变得较大；而由于槽的体积增加，装置的整个占地面积增加。

近几年来，采用一单槽系统以解决上述问题。单槽系统在每一过程中只使用一个槽，但是在每一过程中使用需要的不同化学溶液。因此，不同于多槽系统，各种处理在同一槽中进行而使得在此系统中槽的数量下降。

然而，降低槽系统的整个尺寸的单槽系统具有由于在每一过程中在同一槽中使用各种化学溶液而引起的问题。例如，在先程序中使用的化学溶液要完全去除，而槽的内部要用蒸馏水清洗，等等。在下一化学溶液引入槽中而预处理程序在槽中进行之后，通过保留引入的化学溶液进行下一步实际的处理。因此，这导致了在处理程序之前准备时间的延长，以及消耗大量的化学溶液或蒸馏水。另外，附着在槽壁上的残留的化学溶液可能不能完全去除而使得下一程序的可靠性变差。

即使单槽系统只在蒸馏水清洗程序中使用，但仍然存在在整个过程中为了去除残留的化学溶液而消耗大量的化学溶液的问题。

                          发明内容

因此，本发明是涉及一种基本消除了由于已有技术中的限制或缺点而带来的一个或多个问题的晶片湿式处理装置。

本发明的一个目的是提供一种防止晶片受杂质污染的晶片湿式处理装置。

本发明的其它特征和优点将通过下面的描述来列出，部分地通过描述更清楚，或通过本发明的实施而得到。本发明的目的和其它优点通过说明书和权利要求及附图中特别指出的结构而得以实现和完成。

为了实现这些和其它优点并且根据本发明，作为实施例而广泛描述的一种晶片湿式处理装置包括，一第一供给/排放管，一与第一供给/排放管相连的外槽，一在外槽中的内槽，一与内槽相连的第二供给/排放管，位于内槽的一部分上的至少一隔板，一隔板座部分，上面形成有隔板结合部件，用于夹持所述至少一个隔板；以及一晶片座部分；其中，内槽是由隔板座部分、晶片座部分和隔板形成的。

一种晶片湿式处理装置包括，一供给管，一与供给管相连的外槽，一在外槽中的内槽，一与内槽相连的排放管，以及位于内槽的一部分上的至少一隔板。

根据本发明的另一方面，一种晶片湿式处理装置包括，一排放管，一与排放管相连的外槽，一在外槽中的内槽，一与内槽相连的供给管，以及位于内槽的一部分上的至少一隔板。

根据本发明的另一方面，一种用于在晶片湿式处理装置中处理晶片的方法，该装置包括一外槽、一内槽、一供给管、一排放管以及至少一隔板，该方法包括步骤，经供给管和外槽向内槽提供第一溶液，经排放管将第一溶液从内槽排出，将该至少一个隔板从内槽移出，经供给管向内槽提供第二溶液，将第二溶液经排放管排出。

根据本发明的另一方面，一种用于在晶片湿式处理装置中处理晶片的方法，该装置包括一外槽、一内槽、一供给管、一排放管以及至少一隔板，该方法包括步骤，经供给管向内槽提供第一溶液，第一溶液溢出到外槽，经排放管将第一溶液从外槽排出，将该至少一个隔板从内槽移出，向内槽提供第二溶液。

要说明的是，上面的简单描述和下面的详细描述均是范例和解释，以对如权利要求所述的本发明提供进一步的解释。

                        附图说明

为进一步理解本发明提供帮助并作为此说明书的一部分的附图描述了本发明的实施例并与说明书一起用作解释本发明的原理。

图1显示了一种传统的上溢型清洁装置；

图2显示了具有多个湿式处理槽的一种传统的晶片处理装置；

图3显示了一种下溢型湿式处理系统；

图4是本发明的一种晶片湿式处理装置的透视图；

图5是沿图4中V-V线的剖视图；

图6和7显示了本发明的晶片湿式处理装置的一清洁槽和喷射器单元；

图8显示了本发明的晶片湿式处理装置的第二实施例；

图9显示了根据本发明的一上溢型湿式处理系统；

图10显示了根据本发明的一下溢型湿式处理系统；

图11显示了既具有下溢型又具有上溢型功能的一湿式处理系统；

图12显示了本发明的晶片湿式处理装置的第三实施例的一剖视图；

图13显示了本发明的晶片湿式处理装置的第四实施例的一剖视图；

图14显示了本发明的晶片湿式处理装置的第五实施例的一剖视图。

现在来详细地谈本发明的优选实施例，其例子如附图中所示。

                       具体实施方式

参看图4和图5，一种晶片湿式处理装置包括，一外槽41，一位于该外槽内的内槽底部50，以及多个从内槽底部50伸出的隔板43、44和45。

在外槽41的底部41-1形成有一输出/输入通道41-2，用于化学溶液的导入或在内槽和外槽之间流动。

在内槽底部50的中央，用于固定晶片的一晶片座51置于较隔板座52高的位置，使得内槽底部50具有两个高度。在晶片座的侧面形成有化学溶液通过的多个孔53。一晶片支架6置于晶片座51上，如图5中的虚线所示。晶片座的上表面和用于夹住晶片5的晶片支架6最好具有凸起56以便于晶片支架与晶片座51的连接。内槽底部的下底板54安装在隔板座52下面，以获得固定容积的空间而容纳流过形成在晶片座51的侧面上的孔53的化学溶液。用于支撑隔板座52的侧板固定在内槽底部下底板54的边缘以使得容纳化学溶液的部分具有桶的形状。在内槽底部的下底板54上形成的用于排放化学溶液的一输入/输出管55与一排放装置相连。在图5的第一实施例中，在晶片座51的中部形成有一孔51a。

晶片座51的侧面的孔53可以省去或与孔51a一起使用。另外本发明设计了盖46用于盖住隔板以防止溶液进入其中。

根据图6，该图显示了本发明的另一优选实施例，在处理槽61的旁边设置了一可移动的喷射器单元和一清洁槽60，以清洁内槽的隔板。这里，处理槽类似于图5的处理槽41。

在喷射器单元中，供给清洁水的清洁水管62与喷头63相连，具有多个喷口64的多路支管与喷头相连以在其方向上喷射清洁水。从而，在每一隔板使用和移出后，喷射单元以同样的方式清洁该隔板。

图7是喷射单元处于上位时的透视图。

图8是本发明的另一优选实施例，如图中所示，在处理槽82的旁边设置有两个具有各自喷射装置的清洁槽80和81。用于内槽的隔板这样形成使得其分成四个板83，分成的四个板在清洁槽80和81中进行清洁。在槽的四个侧面分别设置有清洁液喷口84以进行清洁(清洁液供给管未显示)。在装置的顶部设置有喷射装置85。具有这样结构的本发明的槽的尺寸可以减小。

如本发明的优选实施例所述，隔板座和隔板相互连接以阻止化学溶液的流动。即，隔板座最好具有隔板结合部，在结合部处密封材料连接到隔板的下部，使得化学溶液不会在隔板座和隔板间流动。

一传统的夹具或机械手可用于移动隔板或喷射装置。

下面的描述涉及使用本发明的装置的方法。

在图4和图5的装置中，在所有装置用蒸馏水清洁之后，将最大的隔板43安装到外槽41中的隔板座52上，将晶片5固定，化学溶液经供给(输出/输入)管41-2供给，进行必要的程序。然后用过的化学溶液经排出(输入/输出)管55排出。

接着，隔板44安装到最大隔板43中，进行必要的程序，清洁晶片和槽。这样的过程重复进行直到用过最小隔板45。因此，按照需要，可以在最大隔板43和最小隔板45间设置多个中等大小的隔板。从而，通过使用多个隔板中的一个隔板形成一内槽，完全地进行湿式处理过程，而晶片和槽用喷射装置来清洁。然后用过的隔板移出，并使用一新的隔板以进行下一步程序。

或者，当在开始时即安装所需数量的隔板，在每一程序完成后，最里面的隔板可一个一个的移出而进行湿式处理。

根据图6和图8的装置可以进行各种湿式处理。

在图6的装置中，用化学物质湿式处理过的隔板移入清洁槽60，然后清洁程序和化学处理程序可以同时进行。即，在用于内槽的隔板安装和进行某一程序之后，隔板移出。然后，用于内槽的下一步程序的另一隔板安装并进行一新的程序，而先前用过的隔板被清洁使得程序可以加快。

在图8的装置中，将隔板分成单个的板之后进行清洁使得清洁的速度和洁净度得到加强。隔板的相对侧板被拆分和一起清洁，可以使用一到四个槽。

如上所述，晶片座置于较内槽的底部高的位置，以防止晶片被下溢流引起的排放管和座上的残留物所污染，而安装在内槽底部的隔板随各种程序改变使得在整个过程中残留的化学溶液引起的污染问题能够得到解决。另外，湿式处理过程和清洁过程同时进行，而不需移动晶片即可进行不同的过程使得处理效率能够得以最大化。

如图9中所示，一溶液主供给管33与多个溶液供给管36相连，而各溶液供给管36与不同的化学罐37相连以将相应的溶液供给溶液主供给管33。一泵27b将溶液供给溶液主供给管33。另外，溶液主供给管33与一蒸馏水供给管39和调节器40相连。蒸馏水供给管39和溶液供给管36由各自的控制阀来控制。

图9还显示了与由阀26a控制的排放罐25相连的排放管41-2。从而，当阀26a打开时，用过的溶液排入罐25。然而，对于再循环方式，阀26关闭，用过的溶液流过泵27a和过滤器28，根据本发明的上溢型晶片湿式处理系统，过滤器28过滤用过的溶液并将其送回供给管55。在再循环方式中，阀26b总是关闭。

图10显示了与图9中所示类似的系统，但该系统用于下溢型晶片湿式处理系统。下溢型晶片湿式处理系统不同于图9中所示的上溢型之处在于，供给管55现在是排放管，而排放管41-2现在是供给管。

图11显示了将上溢型和下溢型晶片湿式处理系统结合的一系统。具体地说，图11中所示的系统能够从上溢型方式转换到下溢型方式，反之亦然。因此，此系统是具有多项优点的通用型系统，其优点包括将污染降到最小的一改进的方法以及对于下溢型和上溢型只需要一个晶片湿式处理系统。此下溢型/上溢型系统的详细情况在本发明人1996年2月23日递交的08/606188号美国专利申请中有解释，其内容包括在这里的描述中。

图12显示了本发明的第三实施例。第三实施例与图5中所示的第一实施例的不同之处在于，内槽的底部50(见图5)被去掉。从而，溶液不经过内槽底部而直接从(/向)供给/排放管55流来(/去)。第三实施例还可包括盖46以覆盖隔板间的空间使得溶液中的杂质不会进入和污染下面程序中要使用的隔板。

图13和14显示了本发明的第四和第五实施例。如图所示，除了隔板具有不同的高度之外，第四和第五实施例类似于第三实施例。例如，在图13的第四实施例中，内隔板45a小于外隔板43a和44a，而在图14的第五实施例中，内隔板45b高于外隔板43b和44b。在本发明的第四和第五实施例中还分别考虑了盖46a和46b，以防止杂质进入隔板间的空间。另外，第四和第五实施例还可以使用包括具有孔51a的晶片座51的内槽底部50，类似于图5中所示的第一实施例。

在第四和第五实施例中，隔板结合部57可用于支撑隔板并防止溶液泄漏。

虽然用矩形的隔板来解释了本发明，但其它形状的隔板也可用于本发明。例如，可以使用圆柱形的隔板或其它多边形的隔板。

因此，在本发明中，在用于内槽的隔板安装并在某一程序完成之后，隔板被移出，并且当用于下一程序的另一内槽隔板安装后，开始一新程序。这里，先前使用的化学溶液全部排出而在下一程序之前用蒸馏水清洁内槽。然后，安装一新的隔板。从而，在整个过程中残留的化学溶液引起的污染问题可得以解决。根据各程序使用内槽隔板更加有效。从而，本发明防止了晶片被杂质污染。

另一过程如下。在第一程序中，在内槽中使用一隔板，而在第二程序中，在内槽中安装一新隔板，第一隔板不动。为下一程序安装另一隔板。

对于本领域技术人员而言，对本发明的晶片湿式处理装置作出各种替代和修改而不脱离本发明的实质或范围是显而易见的。因此对本发明的各种替代和修改将落入所附权利要求和其等同物的范围。

Claims (18)

1.一种晶片湿式处理装置，包括：

一第一供给/排放管；

一与该第一供给/排放管相连的外槽；

外槽中的一内槽；

一与内槽相连的第二供给/排放管；

位于内槽的一部位上的至少一隔板；

一隔板座部分，上面形成有隔板结合部件，用于夹持所述至少一个隔板；以及

一晶片座部分，

其中，内槽是由隔板座部分、晶片座部分和隔板形成的。

2.如权利要求1所述的晶片湿式处理装置，其中在第二供给/排放管作为内槽的排放管时，第一供给/排放管作为外槽的供给管。

3.如权利要求1所述的晶片湿式处理装置，其中在第二供给/排放管作为内槽的供给管时，第一供给/排放管作为外槽的排放管。

4.如权利要求1所述的晶片湿式处理装置，其中晶片座部分较隔板座部分高并具有一孔。

5.如权利要求1所述的晶片湿式处理装置，还包括与该至少一隔板相邻的其它隔板以及连接相邻隔板的一盖。

6.如权利要求5所述的晶片湿式处理装置，其中的隔板具有不同的高度。

7.如权利要求6所述的晶片湿式处理装置，其中较为靠近内槽的隔板较离内槽远的隔板低。

8.如权利要求6所述的晶片湿式处理装置，其中较为靠近内槽的隔板较离内槽远的隔板高。

9.如权利要求1所述的晶片湿式处理装置，还包括一第三槽和一喷射系统，该第三槽能容纳一隔板并用该喷射系统清洁该隔板。

10.如权利要求1所述的晶片湿式处理装置，还包括第三和第四槽以及一喷射系统，第三和第四槽能容纳一隔板的某些部分并用该喷射系统清洁该隔板的这些部分。

11.如权利要求1所述的晶片湿式处理装置，还包括将溶液供给第一和第二供给/排放管的一溶液供给单元。

12.如权利要求1所述的晶片湿式处理装置，还包括一循环单元，该循环单元包括与第一和第二供给/排放管相连的一过滤器和一泵，该循环单元从内槽和外槽之一接收用过的溶液，过滤用过的溶液并将过滤后的溶液进行循环使用。

13.用于在一晶片湿式处理装置中处理晶片的方法，该装置包括一外槽、一内槽、一供给管、一排放管以及至少一隔板，该方法包括步骤：

经供给管和外槽将第一溶液供给内槽；

经排放管将第一溶液排出内槽；

将该至少一隔板从内槽中移出；

经供给管将第二溶液供给内槽；以及

经排放管将第二溶液排出。

14.如权利要求13所述的方法，其中移出该至少一隔板的步骤包括将该隔板移到一清洁槽并清洁该隔板。

15.用于在一晶片湿式处理装置中处理晶片的方法，该装置包括一外槽、一内槽、一供给管、一排放管以及至少一隔板，该方法包括步骤：

经供给管将第一溶液供给内槽；

使第一溶液溢出到外槽；

经排放管将第一溶液从外槽排出；

从内槽中移出该至少一隔板；以及

将第二溶液供给内槽。

16.如权利要求15所述的方法，其中移出该至少一隔板的步骤包括将该隔板移到一清洁槽并清洁该隔板。

17.如权利要求15所述的方法，其中第二溶液经排放管和外槽供给内槽，其流动的方向与第一溶液的相反。

18.如权利要求17所述的方法，其中第二溶液经内槽中的供给管排出。

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