專利名稱：晶片制備系統(tǒng)和晶片制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體晶片制備系統(tǒng)與晶片制備方法，尤其涉及一種有效率地使用空間和工藝來清洗及干燥半導(dǎo)體晶片的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體器件的制造過程中，必須經(jīng)過化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)操作以及清洗晶片的步驟。集成電路器件通常為多層結(jié)構(gòu)。在襯底層形成具有擴(kuò)散區(qū)的晶體管器件。在接下來的數(shù)層，構(gòu)圖互連金屬線并電性連接至晶體管器件，來定義預(yù)期的功能器件。眾所周知，利用介電材料來把構(gòu)圖導(dǎo)電層與其它導(dǎo)電層絕緣，介電材料例如是二氧化硅。當(dāng)形成更多的金屬層以及相關(guān)的介電層時(shí)，更需要將介電材料平坦化。若沒有平坦化，則接下來的金屬層的制造將因?yàn)楸砻娴匦蔚母叨茸兓兊酶щy。在其它的應(yīng)用中，在介電材料中形成金屬線圖形(例如銅)，接著，進(jìn)行金屬CMP操作來去除多余的金屬。在任一上述之CMP操作之后，必須清洗平坦化的晶片，以去除微粒以及污染物。
在現(xiàn)有技術(shù)中，晶片清洗系統(tǒng)通常提供洗滌機(jī)，洗滌機(jī)使用聚乙烯醇(Polyvinyl alcohol，PVA)刷來洗滌晶片的兩側(cè)，使PVA刷的材料足夠柔軟而不會(huì)破壞晶片脆弱的表面，但仍然能夠提供與晶片表面良好的機(jī)械接觸，以去除殘留物質(zhì)、化學(xué)物質(zhì)以及微粒，每一刷子通常經(jīng)由刷子(TTB)傳送化學(xué)物質(zhì)以及/或去離子水。通常使用兩個(gè)洗滌機(jī)，每一洗滌機(jī)具有一對刷子，使一洗滌機(jī)能夠使用化學(xué)物質(zhì)，而另一洗滌機(jī)能夠使用去離子水。上述之雙洗滌機(jī)方式顯示其能夠改善清洗性能以增加生產(chǎn)率。一種清洗系統(tǒng)的實(shí)際結(jié)構(gòu)將洗滌機(jī)縱向配置(即水平方向)。因此，晶片沿著一傳送系統(tǒng)從一洗滌機(jī)傳送至下一洗滌機(jī)。一旦晶片經(jīng)過二個(gè)洗滌機(jī)的處理之后，晶片將被傳送至下一機(jī)臺(tái)，在此對晶片進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、清洗以及干燥(SRD)操作，該操作在一SRD機(jī)或干燥機(jī)中進(jìn)行。因?yàn)樯鲜鲋畽C(jī)臺(tái)是水平設(shè)置，所以機(jī)臺(tái)必須占據(jù)很大的清洗房空間，在一些系統(tǒng)中，機(jī)臺(tái)長6至7英尺、寬3英尺。
在其它晶片清洗系統(tǒng)中，晶片清洗系統(tǒng)以及一干燥系統(tǒng)同樣水平設(shè)置，但是在垂直方向處理晶片。一末端執(zhí)行器機(jī)器手臂用來操縱晶片，并在清洗機(jī)與干燥系統(tǒng)之間傳送晶片。該系統(tǒng)雖然在垂直方向清洗晶片的效率較高，但是將占據(jù)大量清洗房的空間。另外，上述設(shè)置必須在工藝的每一階段都使用機(jī)器手臂來操縱晶片。即，必須使用機(jī)器手臂來傳送晶片進(jìn)/出每一清洗機(jī)，以及進(jìn)/出干燥機(jī)。雖然被配置為盡可能干凈，但是這種程度的交互作用會(huì)引入微粒，且能夠減慢工藝過程。
鑒于上述問題，目前需要一種更小型、占據(jù)更小清洗房空間、以及避免晶片在制備操作(例如清洗、蝕刻、干燥等等)間的過度傳送操作的晶片制備系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
概括地說，本發(fā)明提供一種晶片制備系統(tǒng)以滿足上述需求，該系統(tǒng)包含一洗滌器以及一干燥機(jī)，它們以垂直方向設(shè)置并且被配置為完成實(shí)質(zhì)的晶片處理，而同時(shí)最小化系統(tǒng)占用面積、最小化晶片傳送操作以及最小化附屬系統(tǒng)(例如作為末端執(zhí)行器的機(jī)器手臂)。應(yīng)該理解，本發(fā)明能夠以多種方式實(shí)現(xiàn)，包括一工藝、一設(shè)備、一系統(tǒng)、一裝置或是一方法。本發(fā)明的幾種創(chuàng)造性實(shí)施例詳述如下。
在一實(shí)施例中，揭示一種晶片制備系統(tǒng)。晶片制備系統(tǒng)包括一洗滌單元以及一干燥單元。洗滌單元被設(shè)置來接收一晶片，以進(jìn)行機(jī)械洗滌清洗。干燥單元位于洗滌單元垂直方向的上方，上述干燥單元用來接收在洗滌單元中機(jī)械洗滌清洗之后的晶片，然后，干燥晶片。
在另一實(shí)施例中，揭示一種晶片制備方法。晶片制備方法包括在一洗滌機(jī)中接收一晶片。本方法還提供從洗滌機(jī)中把晶片提起至一干燥機(jī)，其中干燥機(jī)垂直設(shè)置于洗滌機(jī)的上方。
在另一實(shí)施例中，揭示一種晶片洗滌以及干燥設(shè)備。晶片洗滌以及干燥設(shè)備包括一洗滌單元以及一干燥單元。洗滌單元具有設(shè)置為在垂直方向洗滌晶片的洗滌刷子。干燥單元設(shè)置在高于洗滌單元的上部，且用來從洗滌單元中接收晶片。干燥單元以垂直方向從洗滌單元之上部中的一狹縫中接收晶片。
在另一實(shí)施例中，揭示一種半導(dǎo)體晶片制備設(shè)備。半導(dǎo)體晶片制備設(shè)備包括一晶片清洗機(jī)以及一干燥機(jī)，干燥機(jī)安裝于晶片清洗機(jī)上方。
本發(fā)明具有許多優(yōu)點(diǎn)且都很重要。尤其是，垂直方向的晶片制備系統(tǒng)大量減少系統(tǒng)占用面積以及清洗房空間的需求。垂直方向設(shè)計(jì)比現(xiàn)有技術(shù)具有更多優(yōu)點(diǎn)，在現(xiàn)有技術(shù)中，制備系統(tǒng)占據(jù)很大的地板面積，且需要重復(fù)機(jī)器手臂晶片操縱，以將晶片從一制備機(jī)或制備單元中傳送至下一制備機(jī)或制備單元。本發(fā)明不但最小化地板空間的需求，而且減少重復(fù)機(jī)器手臂操縱，因而減少操作成本以及減少可能的污染物。
本發(fā)明的另一優(yōu)點(diǎn)是這樣一個(gè)實(shí)施例，其中通過在洗滌單元與干燥單元中都提供化學(xué)清洗或蝕刻工藝以及去離子清洗，提供了晶片制備工藝中更多的靈活度。垂直方向的晶片制備系統(tǒng)包含設(shè)置于洗滌單元中的一雙刷子組，雙刷子組能夠依據(jù)晶片工藝要求的任意組合分配化學(xué)物質(zhì)以及去離子水。干燥單元也被設(shè)置來分配化學(xué)物質(zhì)以及去離子水，而且，在垂直方向，晶片制備系統(tǒng)能夠包含一環(huán)境，其使晶片在系統(tǒng)中越高便越干凈。因此，第一個(gè)洗滌操作可以是最強(qiáng)有力的，而接下來的蝕刻、清洗以及漂洗操作依其在垂直方向系統(tǒng)中越高的位置，便有越干凈的條件。
最后，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例提供比現(xiàn)有技術(shù)具有更高生產(chǎn)效率的工藝。只要一個(gè)機(jī)器手臂便能夠?qū)⒕b載至晶片制備系統(tǒng)的洗滌單元，以及從干燥單元中卸下晶片。以垂直方向設(shè)置，所以可以設(shè)置多個(gè)晶片制備系統(tǒng)來共享在較小地板空間中的資源，以使成本節(jié)省以及所實(shí)現(xiàn)的效率最大化。
通過以下接合附圖的詳細(xì)說明可以更清楚地理解本發(fā)明的其它方面和優(yōu)點(diǎn)，附圖中以舉例方式顯示了本發(fā)明的原理。


依據(jù)優(yōu)選實(shí)施例并配合附圖的說明將使本發(fā)明更容易明了。為了便于說明，將以相同參考符號(hào)表示相同的結(jié)構(gòu)單元。
圖1A顯示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的垂直方向設(shè)置的晶片洗滌干燥單元；圖1B顯示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的干燥單元的裝載/卸載位置；圖1C顯示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的關(guān)閉位置的干燥單元；圖2A顯示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的洗滌單元的前視與側(cè)視透視圖；圖2B顯示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的晶片移出洗滌單元的示意圖；圖3A顯示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的洗滌刷子組件；圖3B顯示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的邊緣支座的詳圖；圖3C顯示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的被提升的晶片；圖4A～圖4C顯示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的干燥單元的側(cè)視圖，每一圖中各顯示位于開啟狀態(tài)以及裝載/卸載狀態(tài)的晶片位置詳圖；圖5顯示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的晶片制備工藝的示意圖；圖6A顯示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的干燥機(jī)的詳圖；圖6B與圖6C顯示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的干燥機(jī)的上透視圖。
具體實(shí)施例方式
揭示了用于晶片制備設(shè)備、即洗滌、清洗、蝕刻、清洗以及干燥，的發(fā)明。在優(yōu)選實(shí)施例中，晶片制備系統(tǒng)包括一晶片洗滌單元以及一干燥單元。晶片洗滌單元用來接收一晶片，然后將晶片內(nèi)部地傳送至干燥單元。在優(yōu)選實(shí)施例中，干燥單元設(shè)置在晶片洗滌單元上方。在以下的詳細(xì)說明中，提出許多具體細(xì)節(jié)，以為本發(fā)明提供完整的說明。然而，熟知本領(lǐng)域者應(yīng)該明了在沒有部分或所有相同的具體細(xì)節(jié)時(shí)，本發(fā)明也能夠?qū)崿F(xiàn)。在其它情況下，熟知的工藝操作并未被詳細(xì)說明，以避免不必要地混淆本發(fā)明。
圖1A顯示根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的垂直方向設(shè)置的晶片洗滌干燥單元。如圖所示，一干燥單元104安裝在一洗滌單元102上方，而洗滌單元102與干燥單元104集成為一晶片制備系統(tǒng)100。將干燥單元104安裝于洗滌單元102上方的設(shè)置方式有數(shù)種方法。例如，干燥單元104可以通過螺栓連接到洗滌單元102的一部分，或是干燥單元104可以安裝在殼體的支撐件上，或是干燥單元104可以附在墻壁上，或是干燥單元104可以利用適當(dāng)?shù)闹挝飦響覓煸谙礈靻卧?02上方。如上所述的任何設(shè)置方式中，干燥單元104位于洗滌單元102的上方，以便節(jié)省珍貴的清洗房空間，并且實(shí)現(xiàn)下列所提及的優(yōu)點(diǎn)。
在一實(shí)施例中，干燥單元包括一可移動(dòng)干燥殼體104a，用來移近或移離一固定干燥殼體104b，以便可以定義開啟、關(guān)閉以及裝載/卸載的狀態(tài)(如下詳細(xì)說明)。圖1A顯示晶片制備系統(tǒng)100處于開啟狀態(tài)的干燥單元104。固定干燥殼體104b固定在一系統(tǒng)支撐結(jié)構(gòu)106上，系統(tǒng)支撐結(jié)構(gòu)106跨越并支撐晶片制備系統(tǒng)100的干燥單元104以及洗滌單元102。在一實(shí)施例中，一支撐座106a設(shè)置在洗滌單元102以及固定干燥殼體104b之間。
如圖所示，一晶片110經(jīng)由洗滌單元102中的一第二狹縫開口102c送入干燥單元104。突指105b以及突指105c用來支撐在干燥單元104中的晶片110，而一樞軸突指105a是以晶片110的邊緣為樞軸，以便將晶片110固定在其安裝位置上。在一實(shí)施例中，一起重桿112上的邊緣支座114經(jīng)由洗滌單元102抬起晶片110，而起重桿112由一起重桿控制器108所驅(qū)動(dòng)。
晶片110經(jīng)由位于一前板門102a中的第一狹縫開口102g送入洗滌單元102中。第一狹縫開口102g經(jīng)由一移動(dòng)門102b的移動(dòng)而打開與關(guān)閉，移動(dòng)門102b在要求的方向102b’滑動(dòng)以開啟或封閉第一狹縫開口102g。一般而言，所處理的晶片110經(jīng)由第一狹縫開口102g被送入晶片制備系統(tǒng)100，并且移動(dòng)門102b關(guān)閉以便封閉晶片制備系統(tǒng)100。晶片110在洗滌單元102中被洗滌，接著由安裝于起重桿112上的邊緣支座114將晶片110提升到干燥單元104。將晶片110經(jīng)由第二狹縫開口102c送出洗滌單元102，并當(dāng)干燥單元104為開啟狀態(tài)時(shí)(如圖1A所示)，將晶片110傳送至干燥單元104。利用突指105b、突指105c以及樞軸突指105a將晶片110安裝且固定在干燥單元104中。在干燥單元104中將晶片110干燥，接著，將清潔且干燥的晶片110移出晶片制備系統(tǒng)100。在本實(shí)施例中，所謂的干燥可以是數(shù)種可能的操作，例如，旋轉(zhuǎn)晶片、漂洗晶片、把化學(xué)物質(zhì)施加至晶片上然后漂洗晶片(例如，為了利用例如HF之類的化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行化學(xué)蝕刻)，以及簡單的干燥。因此，所謂的干燥、干燥機(jī)、干燥單元以及干燥系統(tǒng)應(yīng)該解釋為包括以上所定義之操作的任一種或任一組合，以及具有相似應(yīng)用的操作。
圖1B顯示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的干燥單元104的裝載/卸載位置。如圖所示，可移動(dòng)干燥殼體104a朝固定干燥殼體104b的方向移動(dòng)。完全在干燥單元104中的晶片110由突指105b以及105c所支撐。樞軸突指105a從一個(gè)升高且未鎖定的位置向下旋轉(zhuǎn)以到達(dá)晶片110的邊緣，因而由突指105b、突指105c以及樞軸突指105a將晶片110固定在安裝位置上。
在一實(shí)施例中，裝載/卸載位置是一個(gè)兩階段位置。在裝載位置的第一階段中，邊緣支座114將晶片110送入干燥單元104，到達(dá)使晶片110的下緣稍稍高于突指105b與突指105c的位置。然后，移動(dòng)可移動(dòng)干燥殼體104a，以便將突指105b與突指105c置于晶片110的下緣之下，以便在晶片110下降時(shí)夾住晶片110的邊緣。在裝載位置的第二階段中，晶片110下降至突指105b與突指105c上，而樞軸突指105a向下旋轉(zhuǎn)以固定住晶片110的上緣，因而完成將晶片110安裝在干燥單元104中的操作。然后，將邊緣支座114從干燥單元104中移出，以便可移動(dòng)干燥殼體104a可以繼續(xù)處于關(guān)閉位置。
圖1C顯示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的干燥單元104，其處于關(guān)閉狀態(tài)。移動(dòng)可移動(dòng)干燥殼體104a以便與固定干燥殼體104b交會(huì)并重疊，并且封閉干燥單元104。晶片110置于封閉的干燥單元104中的突指105b以及105c上，并由樞軸突指105a固定住。
圖2A顯示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的洗滌單元102的前視與側(cè)視透視圖。如圖所示，前板門102a為開啟狀態(tài)，以便允許放入洗滌機(jī)組件的各種部件。第一狹縫開口102a位于前板門102a中。在洗滌操作中，前板門102a為關(guān)閉狀態(tài)，且晶片110經(jīng)由第一狹縫開口102g送入洗滌單元102。
如圖所示，第二狹縫開口102c位于洗滌單元102頂部的頂板102f中。如圖所示，頂門102d位于開啟位置，并且頂門102d依箭頭指示的方向移動(dòng)到開啟或關(guān)閉位置。在一個(gè)實(shí)施例中，頂門102d連接至一定位棒102e，定位棒102e控制頂門102d的移動(dòng)。在另一個(gè)實(shí)施例中，頂門102d的位置由安裝在可移動(dòng)干燥殼體104a(圖1A-1C)底部的銷、托架或類似的裝置來控制，該裝置依據(jù)可移動(dòng)干燥殼體104a的位置來定位頂門102d。在另一個(gè)實(shí)施例中，頂門102d可以設(shè)置于洗滌單元102的內(nèi)部，且頂門102d由洗滌單元102內(nèi)部的已知機(jī)械操作來定位。
如圖所示，四個(gè)刷子120對稱地設(shè)置于洗滌單元102內(nèi)部，使得二個(gè)刷子120在晶片110的相對兩側(cè)，在其上方也有二個(gè)刷子120在晶片110的相對兩側(cè)。將接近頂板102f的二個(gè)刷子120定義為上刷子組120，而在上刷子組120下方的二個(gè)刷子120定義為下刷子組120。如圖所示，在每一刷子120的上方設(shè)置一歧管，其包括多個(gè)噴嘴頭，以便作為每一刷子120上方的噴霧器122。
在洗滌操作中，刷子120被配置為成對地洗滌晶片110的兩側(cè)，當(dāng)下刷子組120接觸晶片110并執(zhí)行洗滌操作時(shí)，上刷子組120離開晶片110。接著，洗滌單元102移動(dòng)上刷子組120，以便將上刷子組120移至接觸晶片110并執(zhí)行洗滌操作時(shí)，下刷子組120離開晶片110。一組噴霧器122連接每一刷子120并且相對于每一刷子120保持固定位置。上述固定位置位于每一刷子120的上方，而且噴霧器122依需要提供洗滌操作用的液體、清洗用的液體或是蝕刻用的液體。
在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，垂直方位的洗滌操作促進(jìn)一種在洗滌工藝中的由骯臟至清潔的進(jìn)展。在一由骯臟至清潔的進(jìn)展中，晶片在洗滌機(jī)102中的洗滌操作中被提升的越高，則操作越干凈。例如，下刷子組開始操作，其執(zhí)行洗滌操作，并使用一些化學(xué)物質(zhì)/去離子水溶液(例如氫氟酸(HF)或是其它類似的化學(xué)物質(zhì))來執(zhí)行初始的洗滌操作。如上所述，當(dāng)下刷子組120接觸晶片110并執(zhí)行洗滌操作時(shí)，上刷子組120離開晶片110。位于刷子120上方的噴霧器122可以提供去離子水或是化學(xué)物質(zhì)至上述工藝中。另選地，化學(xué)物質(zhì)或是去離子水可以經(jīng)由刷子送至晶片110上。
在使用下刷子組120的第一洗滌操作完成之后，上刷子組120移向晶片110而下刷子組120離開晶片110。使用上刷子組120來執(zhí)行一第二洗滌操作。例如，第二洗滌操作可以包括使用另一化學(xué)物質(zhì)(例如，可以是較弱的化學(xué)物質(zhì))或是去離子水來去除大部分的化學(xué)物質(zhì)以及微粒。另外，噴霧器122也可以幫助任何化學(xué)物質(zhì)和/或微粒的去除。
圖2B顯示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中晶片110離開洗滌單元102的示意圖。利用連接于起重桿112的邊緣支座114來將晶片110送離洗滌單元102。頂門102d必須為開啟位置，以便晶片110可以經(jīng)由位于頂板102f中的頂部狹縫開口102c離開洗滌單元102。晶片110在離開洗滌單元102后被傳送進(jìn)入干燥單元104，其詳細(xì)說明闡述如下。
圖3A顯示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的洗滌刷組件200的示意圖。洗滌刷組件200包括四個(gè)刷子120，其如上所述配置為上刷子組120以及下刷子組120。在洗滌操作中，將刷子120旋轉(zhuǎn)以便產(chǎn)生所期望的洗滌操作。如上所述，每次只有上刷子組120或是下刷子組120其中之一接觸晶片110并于晶片110上執(zhí)行洗滌操作。當(dāng)下刷子組120執(zhí)行洗滌操作時(shí)，上刷子組120離開晶片110。而當(dāng)上刷子組120執(zhí)行洗滌操作時(shí)，下刷子組120離開晶片110。刷子的位置和旋轉(zhuǎn)由刷子控制組件202所控制。
在洗滌操作中，晶片110由晶片驅(qū)動(dòng)輥206a、206b支撐在適當(dāng)位置。晶片驅(qū)動(dòng)輥206a、206b安裝在輥臂204a、204b上。除了經(jīng)由刷子120對晶片110的旋轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)洗滌操作之外，還利用晶片驅(qū)動(dòng)輥206a、206b來旋轉(zhuǎn)晶片110。在洗滌操作中，邊緣支座114離開晶片110。晶片驅(qū)動(dòng)輥206a、206b支撐晶片110，并且由一電動(dòng)機(jī)208的驅(qū)動(dòng)來旋轉(zhuǎn)晶片110。另外，還利用輥臂204a、204b的上升與下降來升高或降低晶片110以完成偏心洗滌。
當(dāng)洗滌操作完成時(shí)，利用起重桿112來移動(dòng)邊緣支座114使其上升，其中，起重桿112由起重桿控制器108’所驅(qū)動(dòng)。在本實(shí)施例中，起重桿控制器108’是一伺服電動(dòng)機(jī)，但是在其它實(shí)施例中，起重桿控制器108’可以是氣動(dòng)式的、液壓式的、線性致動(dòng)器，或是任何可以控制晶片110在洗滌單元102與其上的干燥單元104(見圖1)之間上升與下降的適當(dāng)機(jī)械裝置。
圖3B顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的邊緣支座114的詳圖。邊緣支座114連接至起重桿112的一端，且其利用晶片110邊緣的一小部分來支撐晶片110。邊緣支座114的內(nèi)部是如其剖面圖所示的V字型。此種設(shè)計(jì)是用于如上所述在提供足夠的支撐來將晶片110通過洗滌單元102送至干燥單元104的同時(shí)，最小化與晶片110表面(如有源區(qū)域)的接觸面積。
圖3C顯示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的晶片110的提升。在洗滌操作的最后，邊緣支座114由起重臂112提升，起重臂112由起重桿控制器108或108’所驅(qū)動(dòng)。當(dāng)邊緣支座114被移動(dòng)以支撐晶片110時(shí)，由刷子控制組件202控制刷子120離開晶片110。起重桿依方向210a提升邊緣支座114，以便晶片110依方向210b經(jīng)由洗滌刷組件200上升。當(dāng)晶片110上升時(shí)，晶片110從由晶片驅(qū)動(dòng)輥206a、206b支撐轉(zhuǎn)變?yōu)橛蛇吘壷ё?14支撐，利用此方式，晶片110從洗滌單元102提升至其上的干燥單元104。
如上述圖1A至圖1C所述，干燥單元104的一個(gè)實(shí)施例具有三種位置開啟、裝載/卸載以及關(guān)閉。圖4A至圖4C顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的干燥單元的開啟、裝載/卸載以及關(guān)閉位置的側(cè)視圖，其中詳細(xì)顯示在開啟和裝載/卸載位置的晶片位置。在圖4A中，干燥單元104為開啟狀態(tài)?？梢苿?dòng)干燥殼體104a位于離固定干燥殼體104b可能的最遠(yuǎn)分離距離(Dopen)。從此位置(例如在操作中)，可移動(dòng)干燥殼體104a唯一可以移動(dòng)的方向?yàn)槌蚬潭ǜ稍餁んw104b移動(dòng)，其如方向箭頭252所示。如側(cè)視圖所示，晶片110由位于起重桿112一端的邊緣支座114所支撐。如圖所示，樞軸突指105a為上升或是未鎖定位置。從側(cè)面看，突指105b以及105C由一單一結(jié)構(gòu)表示。
圖4A的晶片詳圖顯示晶片110實(shí)質(zhì)上位于突指105b以及105C的上方，突指105b以及105C如平臺(tái)250上的點(diǎn)所示。從該位置，可移動(dòng)干燥殼體104a可以進(jìn)入裝載/卸載位置。
圖4B顯示裝載/卸載位置?？梢苿?dòng)干燥殼體104a已經(jīng)移動(dòng)至更接近固定干燥殼體104b的位置，此時(shí)，可移動(dòng)干燥殼體104a與固定干燥殼體104b之間的距離由DL/U表示。從此裝載/卸載位置，可移動(dòng)干燥殼體104a可以是移離開固定干燥殼體104b或是移近固定干燥殼體104b，其方向如雙向箭頭254所示。在裝載/卸載位置，晶片110置于突指105b、105c上，并且樞軸突指105a從一上升、未鎖定的位置，向下直達(dá)至晶片110的邊緣，并由突指105b、105c以及樞軸突指105a將晶片110固定于安裝位置。如晶片詳圖所示，晶片110被突指105b、105c以及樞軸突指105a安裝和固定于平臺(tái)250，接著，起重桿112把邊緣支座114移離開晶片110并移出干燥單元104。
圖4C顯示在關(guān)閉位置的干燥單元104。可移動(dòng)干燥殼體104a與固定干燥殼體104b嚙合，以便封閉干燥單元104。如以下更詳細(xì)說明的，晶片110被突指105b、105c以及樞軸突指105a牢固安裝在平臺(tái)250上，并且位于封閉的干燥單元104的固定干燥殼體104b內(nèi)部。
圖5顯示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的晶片制備工藝300的示意圖。晶片110由一末端執(zhí)行器304所操縱(例如移向或是移離希望的位置)，而晶片110利用真空抓持器306或是其它類似的裝置或方式來固定到末端執(zhí)行器304，或是其它可以在保持清洗房標(biāo)準(zhǔn)與完整性的情況下有效地傳送晶片110的機(jī)器手臂。將晶片110依箭頭302a送入洗滌單元102，并將晶片依箭頭302b置于洗滌組件內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施例中，完成多重洗滌工藝，經(jīng)由每一洗滌工藝使晶片110變得越來越清潔。在洗滌工藝完成之后，晶片110依箭頭302c從洗滌單元102內(nèi)傳送至上方的干燥單元104中，并且依箭頭302d放置晶片110，以便進(jìn)行干燥工藝。在一個(gè)實(shí)施例中，在干燥單元104內(nèi)完成的工藝包括旋轉(zhuǎn)晶片110、漂洗晶片110、蝕刻晶片110、干燥晶片110等等。在完成干燥工藝之后，依箭頭302e利用末端執(zhí)行器304取出晶片110，如上所述利用真空抓持器306或是其它類似的裝置或方式把晶片110固定到末端執(zhí)行器304。在一個(gè)實(shí)施例中，末端執(zhí)行器304與上述晶片制備工藝300開始時(shí)，將晶片110依箭頭302a送入的末端執(zhí)行器304連接到同一機(jī)器手臂。另選地，還可以使用二或更多個(gè)末端執(zhí)行器。
圖6A顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的干燥單元104的詳圖。如上所述，干燥單元104包括一可移動(dòng)干燥殼體104a以及一固定干燥殼體104b。在一個(gè)實(shí)施例中，可移動(dòng)干燥殼體104a機(jī)械地位于開啟、裝載/卸載或是關(guān)閉位置之一。如上所述，晶片110被傳送進(jìn)入干燥單元104，并被突指105安裝并固定于平臺(tái)250上。平臺(tái)250利用一固定板354連接至一旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)352，并被用來旋轉(zhuǎn)固定于其上的晶片110。如圖6A所示，在晶片110背側(cè)，一組噴嘴350被用來導(dǎo)向漂洗液體。
在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)干燥單元104為開啟位置時(shí)，將晶片110傳送至干燥單元104。晶片110在洗滌操作完成之后離開洗滌單元102(如圖1A所示)，接著，在干燥單元104為開啟位置時(shí)進(jìn)入位于洗滌單元102上方的干燥單元104?？梢苿?dòng)干燥殼體104a移至裝載/卸載位置，并且，如上所述，晶片110被突指105安裝在平臺(tái)250上(參照圖1A至圖1C)。將晶片110的有源側(cè)(如其上具有制造的器件的一側(cè))置于面向可移動(dòng)干燥殼體104a，而一旦晶片110被安裝，則可移動(dòng)干燥殼體104a再次移動(dòng)至與固定干燥殼體104b嚙合，并且將干燥單元封閉于關(guān)閉位置。
在關(guān)閉位置，干燥單元104用來執(zhí)行晶片110的旋轉(zhuǎn)、漂洗、蝕刻或是干燥操作中的任何操作。
圖6B與圖6C顯示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的干燥單元的上透視圖。圖6B顯示處于裝載/卸載位置的干燥單元104，圖6C顯示處于關(guān)閉位置的干燥單元104。在一個(gè)實(shí)施例中，一伺服電動(dòng)機(jī)359設(shè)于干燥單元104旁，并控制可移動(dòng)干燥殼體104a的位置。在裝載/卸載位置(如圖6B所示)，晶片110被突指105b與105c安裝到平臺(tái)250上。如上所述，在此安裝中使用樞軸突指105a固定晶片110。一旦晶片110被定位，并且邊緣支座114(如圖3A至3B所示)離開干燥單元104，則伺服電動(dòng)機(jī)359將可移動(dòng)干燥殼體104a移向固定干燥殼體104b至關(guān)閉位置。晶片110的背側(cè)為面向固定干燥殼體104b的一側(cè)，且由導(dǎo)向一漂洗液體或是工藝化學(xué)物質(zhì)一組噴嘴350來漂洗晶片110的背側(cè)。晶片110的有源側(cè)面向平臺(tái)250，且由把一液體導(dǎo)向晶片110該側(cè)的一組噴嘴358來清洗(或是在清洗之后蝕刻)。圖6B至圖6C顯示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的在晶片110的有源側(cè)導(dǎo)向液體的一典型噴嘴358，并且噴嘴358可以被置于任一適當(dāng)?shù)奈恢?，或是依?jù)所需工藝以及晶片110的尺寸的任一適當(dāng)?shù)呐渲谩?br> 如圖6B至圖6C所示的排水管360用來從干燥單元104去除液體。在干燥環(huán)境下需要排水管360來去除液體，但是，在一優(yōu)選實(shí)施例中，從上側(cè)視圖不會(huì)看見排水管360，因?yàn)楫?dāng)排水管360位在干燥單元104最低的位置時(shí)，排水管360會(huì)最有效率。
一旦晶片110經(jīng)過本晶片制備系統(tǒng)100處理之后，晶片110可以進(jìn)行其它公知的制造操作。如大家所熟知的，這些制造操作包括氧化物或是導(dǎo)電材料(例如鋁、銅、混合物等等)的淀積或是濺鍍。制造工藝，例如所謂的“后側(cè)“工藝，還包括蝕刻工藝。這些蝕刻操作用來定義出金屬線、通孔、和其它定義集成電路器件的互連結(jié)構(gòu)所必須的幾何圖形。在這些操作之間，也需要一些化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)操作，來平坦化晶片的表面以使得制造更有效率。在制造集成電路器件的過程中，在上述任一操作之后，而在進(jìn)行下一操作之前，需要清洗并干燥晶片110。一旦完成，晶片會(huì)被切成多個(gè)小片，而每一小片表示一集成電路芯片。接著，將集成電路芯片進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆庋b，并整合成一最終器件，例如一消費(fèi)電子最終產(chǎn)品。
盡管已經(jīng)根據(jù)幾個(gè)優(yōu)選實(shí)施例描述了本發(fā)明，應(yīng)該理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀了前面的說明書并研究附圖后，可以實(shí)現(xiàn)各種修改、添加、變換和等同。因此，本發(fā)明的權(quán)利保護(hù)范圍應(yīng)包括落入本發(fā)明精神和范圍之內(nèi)的所有修改、添加、變換和等同。
權(quán)利要求
1.一種晶片制備系統(tǒng)，包括一洗滌單元，接收一晶片以進(jìn)行機(jī)械性洗滌清理；以及一干燥單元，垂直設(shè)置于該洗滌單元的上方，并在機(jī)械性洗滌清理之后接收以及干燥該晶片。
2.如權(quán)利要求1所述的晶片制備系統(tǒng)，其中該洗滌單元包括一第一狹縫開口以及一第二狹縫開口，該第一狹縫開口用以接收該晶片，而該第二狹縫開口不同于該第一狹縫開口且通至該干燥單元。
3.如權(quán)利要求1所述的晶片制備系統(tǒng)，其中該干燥單元具有一第一殼體側(cè)以及一第二殼體側(cè)，當(dāng)該干燥單元為一關(guān)閉位置時(shí)，該第一殼體側(cè)連接該第二殼體側(cè)，當(dāng)該干燥單元為非關(guān)閉位置時(shí)，該第一殼體側(cè)與該第二殼體側(cè)分離。
4.如權(quán)利要求3所述的晶片制備系統(tǒng)，其中該第二殼體側(cè)相對于該洗滌單元位于固定方位，而該第一殼體側(cè)相對于該第二殼體側(cè)為可移動(dòng)的。
5.如權(quán)利要求4所述的晶片制備系統(tǒng)，其中該第一殼體側(cè)可在與垂直方向正交的方向移動(dòng)。
6.如權(quán)利要求5所述的晶片制備系統(tǒng)，其中該洗滌單元包括一第一狹縫閉口以及一第二狹縫開口，該第一狹縫開口接收該晶片，而該第二狹縫開口不同于該第一狹縫開口且通至該干燥單元，而且該晶片從該洗滌單元內(nèi)經(jīng)由該第二狹縫開口傳送至該干燥單元內(nèi)。
7.如權(quán)利要求1所述的晶片制備系統(tǒng)，還包括一起重桿，其具有一第一端與一第二端；以及一邊緣支座，其連接至該起重桿的該第一端，且該邊緣支座沿垂直方向支撐該晶片。
8.如權(quán)利要求1所述的晶片制備系統(tǒng)，其中該起重桿用以將該晶片從該洗滌單元傳送至該干燥單元。
9.如權(quán)利要求1所述的晶片制備系統(tǒng)，還包括一起重桿控制器，用以將該起重桿經(jīng)由該洗滌單元提升至該干燥單元。
10.如權(quán)利要求9所述的晶片制備系統(tǒng)，其中該起重桿控制器是一伺服電動(dòng)機(jī)、一氣動(dòng)式系統(tǒng)、一線性致動(dòng)器系統(tǒng)和一液壓式系統(tǒng)之一，以上升與下降該起重桿。
11.一種制備晶片的方法，包括在一洗滌機(jī)中接收一晶片；以及將該晶片從該洗滌機(jī)提升至一干燥機(jī)，該干燥機(jī)垂直設(shè)置于該洗滌機(jī)上方。
12.如權(quán)利要求11所述的晶片制備方法，其中晶片的接收經(jīng)由該洗滌機(jī)的一第一開口進(jìn)行，該第一開口設(shè)于該洗滌機(jī)的上方以外之處。
13.如權(quán)利要求12所述的晶片制備方法，其中該晶片的移動(dòng)是從該洗滌機(jī)內(nèi)經(jīng)由該洗滌機(jī)的上方離開該洗滌機(jī)。
14.如權(quán)利要求11所述的晶片制備方法，其中該干燥機(jī)從該洗滌機(jī)接收該晶片。
15.如權(quán)利要求11所述的晶片制備方法，還包括將該晶片傳送至該干燥機(jī)外。
16.一種晶片洗滌和干燥裝置，包括一洗滌單元，其具有多個(gè)被取向?yàn)橄礈煲痪乃⒆樱摼挥谝淮怪狈轿?；以及一干燥單元，其位于該洗滌單元的一上方區(qū)域，該干燥單元沿垂直方向從該洗滌單元的該上方區(qū)域中的一狹縫接收該晶片。
17.如權(quán)利要求16所述的晶片洗滌和干燥裝置，還包括一起重桿，具有一第一端與一第二端；一邊緣支座，連接至該起重桿的該第一端，且該邊緣支座沿垂直方向支撐該晶片；以及一起重桿控制器，其將該邊緣支座經(jīng)由該洗滌單元上升至該干燥單元。
18.如權(quán)利要求16所述的晶片洗滌和干燥裝置，其中該干燥單元轉(zhuǎn)變?yōu)橐婚_啟位置、一裝載/卸載位置以及一關(guān)閉位置之一。
19.一種半導(dǎo)體晶片制備裝置，包括一晶片清洗機(jī)；以及一干燥機(jī)，其安裝于該晶片清洗機(jī)的上方。
20.如權(quán)利要求19所述的半導(dǎo)體晶片制備裝置，還包括一起重桿，具有一第一端與一第二端；以及一邊緣支座，連接至該起重桿的該第一端。
21.如權(quán)利要求20所述的半導(dǎo)體晶片制備裝置，其中該邊緣支座沿垂直方向支撐一晶片。
22.如權(quán)利要求21所述的半導(dǎo)體晶片制備裝置，其中該起重桿將支撐該晶片的該邊緣支座經(jīng)由該晶片清洗機(jī)提升至該干燥機(jī)。
23.如權(quán)利要求19所述的半導(dǎo)體晶片制備裝置，其中該干燥機(jī)用以執(zhí)行旋轉(zhuǎn)、干燥、漂洗以及施加化學(xué)物質(zhì)中的至少一種操作。
全文摘要
提供了用于晶片制備的晶片制備系統(tǒng)和方法。晶片制備系統(tǒng)包括一洗滌單元和一垂直設(shè)置于洗滌單元上方的干燥單元。洗滌單元接收一晶片以進(jìn)行機(jī)械性洗滌清理，在機(jī)械性洗滌清洗后干燥單元從洗滌單元接收該晶片。在晶片為垂直取向的情況下完成清洗和干燥。一連接到起重桿的邊緣支座經(jīng)由洗滌單元把晶片提升到干燥單元。晶片制備方法包括在一洗滌機(jī)中接收一晶片，從洗滌機(jī)內(nèi)部把晶片提升到垂直布置在洗滌機(jī)上方的干燥機(jī)。
文檔編號(hào)H01L21/00GK1439168SQ01807670
公開日2003年8月27日 申請日期2001年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月31日
發(fā)明者大衛(wèi)·T·弗羅斯特, 奧利弗·戴維·瓊斯 申請人:拉姆研究公司