清洗晶片用的盛器的製作方法
2023-06-17 01:51:46 2
專利名稱：清洗晶片用的盛器的製作方法
技術領域：
本發明一般涉及半導體晶片的清洗，具體涉及到用來保持多個晶片同時能最大限度暴露於超聲波下的盛器。
微電子工業用的半導體晶片在生產中首先是將矽晶錠切成薄的晶片。切片後，對晶片作研磨處理，使它們的厚度大致均一。再對晶片進行刻蝕以除去缺陷而產生光滑的表面。最後的工序是拋光晶片，使在各晶片的至少一面上形成高反射性的和無缺陷的表面。這些晶片在研磨與刻蝕兩道工序之間必需進行清洗，以除去例如磨粒等汙染物。如果清洗過程不是很有效，晶片的表面就會為細的磨粒殘餘物汙染。這類殘餘的磨粒在電氣裝置製造過程中就會造成汙染問題。
晶片的清洗通常是將它們浸沒於液體介質中同時暴露於超聲波下來進行。首先將各晶片置於盒或盛器中，這種盒或盛器收納下多個晶片並把它們保持成平行分隔排列的豎立形式。將此載有晶片的盛器置於清洗槽中，浸沒於含腐蝕溶液的流體中，用或不用表面活性劑去分散髒物。將位於清洗槽底部的超聲波發生器發出的超聲波引入到此液體介質中。晶片表面上的磨粒或其他汙染物通過暴露於超聲波下得以除去。然後將此盛器置入衝洗槽中用去離子水衝洗晶片，最後以異丙醇蒸汽乾燥晶片。
上述盛器必須限制晶片的振動以免造成損傷。當盛器移動，例如在把它放到清洗槽內時，這些晶片在盛器內有可能碰撞或相互牴觸，形成缺口或裂紋。為了防止這類破損，先有技術的盛器企圖能在安全的方式下保持晶片曾設計成很大的結構。這類盛器中的某些有許多用來接納和保持晶片周邊區域的狹溝。每條狹溝沿著晶片周沿的顯著部分展延，例如從晶片底部附近位置向上高達其上部1/3處。
上述清洗過程中的一個重要問題是，盛器會阻礙晶片的一些部分適當地暴露於超聲波下，先有技術的盛器具有多少是龐大了點的用來將晶片支承於狹溝中的結構。這種結構阻擋或防礙了超聲波分散到整個液體介質中，因而也就阻止了超聲波到達晶片的所有區域以足夠的強度去清洗它。特別是由於超聲波在到達清洗槽的上部之前便受到阻擋，晶片表面的上部常常清洗得不充分而保留一些有害的粒狀物汙染。這樣，晶片的清洗是不均一的。此外，上述盛器的結構甚至會阻撓晶片表面的乾燥。置納於狹溝內的晶片的周邊區在異丙醇的乾燥過程中未被充分地乾燥，形成了水印和導致晶片質量下降。
可以指出的是，在本發明的若干目的與特點之中提供了用來盛納和保持多塊半導體晶片的盛器；提供了可使晶片表面所有部分能在超聲波輻射處理中得到充分清洗的盛器；提供了在移動或振動時能防止損傷晶片的盛器；提供了可均勻乾燥晶片表面的盛器，以及提供了易於使用的盛器。
簡單地說，本發明的盛器可盛納和保持許多晶片，在將它與多個半導體晶片浸沒到液體介質中而在液體介質中產生有超聲波的清洗晶片過程中，能允許各晶片的表面最大限度地暴露於超聲波輻射下，用來保持晶片的這種盛器的尺寸由晶片的直徑所確定，包括相分開的側壁以及若干水平杆，這些水平杆在一起定位成用來將各晶片支承成大致豎立、面對面大致相互平行的位置。各杆在側壁之間延伸並與側壁相互連接，這些杆以相互分開的關係定位，使得晶片能暴露於杆之間的液體介質中與超聲波下，各側壁的取向使盛器能用來將晶片保持大致與側壁平行。側壁所選的尺寸使其最大高度約小於晶片直徑之半，以便讓保持有晶片的盛器在浸沒於液體介質中時各晶片的上半部暴露於液體介質，從而此盛器適合這樣地保持晶片可使超聲波只受到此盛器結構的最小阻抗影響，一般不受阻地通過液體介質而到達晶片表面的所有部分，由此有助於有效的清洗。
在另一方面，本發明的盛器可盛納和保持多個半導體晶片。在將此盛器與晶片浸沒於液體介質中而在液體介質中產生有超聲波的清洗晶片過程中，能允許各晶片的表面最大限度地暴露於超聲波輻射下。適合保持晶片的此盛器的尺寸由晶片的直徑所確定。這樣的盛器包括兩個相分隔開的豎立側壁以及三根分隔開定位的水平杆，它們用來將晶片支承成相互大致平行的關係。至少在一根杆上設有一列分隔開的齒。每對相鄰的齒之間限定一大致呈V形的狹溝來盛納晶片的周邊部分，用來使晶片在盛器中相對於其他晶片保持在相分開的位置中。
本發明的其他目的與特點將在以後部分地得以弄明白，部分地將給以指出。
圖1是本發明的清洗晶片用盛器的頂視平面圖；圖2是此盛器的側視圖；圖3是此盛器的端視圖；圖4是沿圖1中4-4線平面中截取的剖面圖，並示出假想的由此盛器保持的晶片；圖5是沿圖1中5-5線的平面中截取的剖面圖；而圖6是沿圖1中6-6線的平面中截取的剖面圖。
在以上所有的附圖中，以相應的標號指相應的部件。
現來參看附圖，特別參看圖1與4，其中用來盛納和保持多塊半導體晶片的盛器總體地以10表明。盛器10在將它與晶片浸沒於清洗槽內液體介質中且在此液體介質中產生有超聲波的晶片清洗過程中，能使晶片W最大限度地暴露於超聲波下。
盛器10包括一框架，此框架有兩個平行相分開的側壁14和幾根在此兩側壁間延伸並垂直於此側壁取向的水平杆16。在側壁14之外有與之相分開的外壁18。各個側壁與一個外壁關聯。水平杆16的外側有兩個相分開的與水平杆平行的端部件20，它們位於盛器兩側的相對端處。在圖1所示的平面圖中，外壁18與端部件20限定出此盛器結構的周邊。盛器10的所有部件通常都具有圓角。
各側壁14在其中部具有最大高度而在趨向其端部22、24時高度漸減，如圖4所示。在最佳實施形式中，各側壁的上邊緣26具有緩慢微凸的類似於倒船殼的形狀。這種形狀為既結實而表面積又小的盛器結構提供了有效的支承。上述兩個側壁一般具有相同的形狀與大小。
確定此盛器高度的各側壁14的最大高度H其尺寸範圍為要由盛器所保持的晶片W的直徑的1/4～1/2。實際上，在此高度範圍內的側壁已表明具有良好的盛器穩定性而普遍地保持有小的表面面積。與先有技術盛器相比的較小表面面積就保證了當保持晶片的盛器浸沒於液體介質中時，各晶片的上半部暴露於液體介質中。此盛器10能讓超聲波在盛器結構的最大阻抗下，一般無阻礙地通過液體介質到達晶片表面的所有部分，從而促進了有效的清洗工作。
各側壁14的長度L確定為略小於盛器所保持的晶片W的直徑。在最佳實施形式中，此側壁長度是晶片直徑的至少90％而更好是其94％。要是此側壁長度顯著地小於90％晶片直徑，此盛器有可能不穩定，而要是它大於100％晶片直徑，盛器就將重到不必要的程度。
盛器10有4個支柱30將它支承在它的下表面之上，為它提供穩定性。從各側壁14的底部延伸出的兩個支柱具有相同的長度，用以將盛器沿水平取向支承。這4個支柱相對於盛器的中心作對稱地設置。
如圖2與3所示，兩外壁18大致沿盛器的上半部平行於側壁14對準，且位於側壁14之外並分隔開，由隔離稜32連接到側壁14上。各外壁18中有3個孔34以使盛器儘可能地輕量化，每個孔具有與盛器輪廓相調和的便於經濟製造的簡單形狀。在此最佳實施形式中，上述3個孔使各外壁18的面積減小了35％～55％。
各孔34的周邊36所取的形狀使得沿此周邊不存在有可能收集液體和妨礙徹底乾燥的水平表面。相反，此周邊36取朝著脫離開盛器的方向逐漸減縮的輪廓，以使液體從此邊緣流走，這種漸縮的錐角為15～60°而最好為30～45°。盛器10的其他表面，包括各外壁18的和各側壁14的頂部周邊，取類似的傾斜形式以防液體的積聚或蓄留。
在兩側壁14之間延伸的端部件20形成了用手來提拿盛器的手柄或用於由機械手末端操縱裝置握持與支承的手柄。端部件20具有倒圓的底部以便握持，同時是空心的而得以減輕盛器的重量。如圖2所示，各側壁14包括位於各端部件附近的凸端38，可使機械手末端操縱裝置在提拿盛器時不會從側壁或端部件處滑脫。
水平杆16包括4個用來保持和支承晶片重量的杆40以及如下所述的包括穩定用杆42的第5桿。這4個支承杆40將晶片W保持成大致豎立、面對面地相互平行定位。各水平杆16都是在兩側壁14之間延伸並與之互連，可以取圓柱或方柱形等。這些杆16相互分隔開地定位，以使晶片在清洗過程中都能暴露向清洗槽底產生的並於各杆之間傳播的超聲波。保持更多或更少個數晶片的其他規格的水平杆也應包括於本發明的範圍之內。
如圖4所示，各支承杆40在一起以分隔開的關係確定一段與各晶片W上一弧形周邊段相對應的弧44。弧44在晶片W與圖4中左邊最遠處的杆40的接觸點和晶片與此圖中右邊最遠處的杆40的接觸點之間延伸。弧44也與其他的杆40相交。為這些杆所確定的弧44對應於包括晶片W整個圓周的至少約2/7而最好是2/5的一圓弧段。上述各支承杆40所確定的弧段，最好是在晶片的運輸與超聲清洗中為保持其穩定所需最小長度的弧段。附圖中所示的支承杆40相對於盛器10的中心以均勻的間隔作大致對稱的排列。這些杆的其他定位形式，包括非對稱的間隔，也不脫離本發明的範圍。
支承杆40中的第1與第2桿是在端部22、24附近在兩側壁14各個之上的位置之間延伸，第3與第4桿是在兩側壁14上從端部22、24大致向內分開的位置間延伸。在至少一根支承杆40上設有一列相分開的齒50。在此最佳實施形式中，齒50是位於第1與第2桿上的，而第3與第4桿則無齒。應知是可以有其他組合形式的，例如只有一個杆或是所有的杆有齒。這一列齒50基本上是沿著有齒的各支承杆40的整個長度上分布。應知，只在這種杆的一部分上有齒也不脫離本發明的範圍。
相鄰的成對的齒50界定出如圖5中統一以52標明的用於盛納晶片周邊部的V形狹溝。各個狹溝52適合置納晶片W的周邊部以使此晶片相對於盛器中的其他晶片保持於分隔開的位置中。齒50具有大致錐形的斜度或坡度，且有35～50°的恆定的夾角A。各個齒的齒梢54最好倒圓，以便於將晶片插入狹溝52內和避免因疏忽碰撞齒梢而損傷晶片。
第5水平杆包括穩定用杆42，它限制晶片相對於盛器的運動，用來穩定晶片的任何振動並保持晶片在位。此穩定用杆42垂直於側壁14並在靠近各側壁中心的位置間延伸。應知此穩定用杆可以位於沿盛器10的任何位置處而不脫離本發明的範圍。穩定用杆42有一列相分開的齒56，在各兩相鄰齒之間確定出圖6中概以58標明的Y形谷用來置納晶片的周邊部分。各個谷58的尺寸與形狀選定成能使晶片鬆弛地置納其中。穩定用杆42上的齒56具有的大致垂直的邊緣60形成了上述谷的側邊，各個谷的兩側邊以大於置納其中的晶片厚度的間距S平行地分開。各谷兩側邊所分開的間距S最好大於晶片厚度約10％～約20％。各晶片懸掛於谷58之底62的上方，除非振動或失配是不與齒56接觸的。谷底62是平齊的，但對於本發明的正常效用而言並非必需是平齊的。各個谷58所取的形狀可使其中的晶片在標準位置(在此位置上，晶片懸掛於谷中；保持成基本上不與穩定用杆42上的齒56有任何接觸)和偏轉位置(在此位置上，晶片在此各側邊60處與穩定用杆42上的一個齒接觸，以防晶片進一步作振動偏轉)之間作振動運動。穩定用杆上的齒56具有大致錐形的斜度或坡度，且有35～50°的恆定夾角B。各齒的齒梢64最好倒圓，以免晶片因操作疏忽碰撞上齒梢時致傷。
盛器10為單件模塑結構。材料為對清洗溶液中的化合物作用和對高溫的影響基本為惰性的和穩定的樹脂，因而在暴露於化合物和高溫下時不會損壞、變形或軟化。在此最佳實施形式中，這一盛器是由氟基樹脂如PFA或PTFE或是由另外的樹脂如PEEK或PBT形成。
作業中，將許多晶片W置於盛器10中進行清洗以除去細微的塵粒與磨粒殘渣。每塊晶片插入時要使其邊緣同時接觸與支承杆40相對應的4個接觸點(圖4)，以支承此晶片。這4個點包括在第1與第2桿上晶片邊緣與圖5中V形狹溝52結合的兩個點以及第3與第4桿上沒有齒而對晶片在其邊緣上支承的兩個點。各晶片的一小段周邊部分同時置納於穩定用杆42上兩相鄰齒之間Y形谷58中之一(圖6)，晶片在此懸掛於谷底62的上方。可以用手或由機械手末端操作裝置握持住端部件20來提拿此盛器。將盛器運送到清洗槽中，運輸中晶片的任何振動為穩定用杆42上的齒56所限制。載有晶片的盛器10浸於例如化合物溶液的液體介質中，清洗槽內通常是在槽底上產生超聲波。由於盛器10具有低的懸度和最小的體結構，此超聲波將不會為盛器的上部阻礙，從而到達晶片表面的所有部分。然後此盛器與晶片用去離子水衝洗並以異丙醇蒸汽乾燥。由於這裡是將晶片以點接觸支承而不是像先有技術中的某些其他盛器那樣由狹縫支承，就不會有積留液體和妨礙乾燥之處。因此，這種盛器可以更均勻地乾燥和抑制在晶片表面上形成水印或類似的其他痕跡。
這樣，本發明的盛器10可以盛納和保持許多半導體晶片並可使晶片表面的所有部分獲得充分的清洗和均勻的乾燥。這種盛器在其移動或振動時也能防止損傷晶片。
從上述可知，本發明的前述幾個目的已經達到，同時取得了其他的有益結果。
在介紹本發明的或其最佳實施形式中的部件時，涉及到的冠詞「一個」、「這種」以及「所述的」是用來表明此種部件的一或多個。又，其中所用到的詞「包括」、「具有」等是用作包含有之意，即意味著除所列出的部件外尚有其他的部件。
由於在不脫離本發明的範圍內可以對以上所述作出種種變更，因而應把以上所述和附圖所示的全部內容視作為闡明性的而非限制意義的。
權利要求
1.可盛納和保持許多半導體晶片的盛器，在將此盛器與晶片浸沒於液體介質中而在此液體介質中產生有超聲波的清洗晶片過程中，能允許各晶片的表面最大限度地暴露於超聲波下，此盛器適合保持尺寸由晶片直徑所確定的晶片，此盛器包括相分開的側壁；以及若干水平杆，這些水平杆在一起定位成用來將晶片支承成大致豎立、面對面地相互大致平行，各個杆在此兩側壁間延伸並與側壁相互連接，這些杆相互間隔開定位成能使晶片暴露向上述液體介質以及所述杆之間的超聲波，上述兩側壁的取向可使此盛器適合將晶片保持成與側壁大致平行，這些側壁的尺寸選定為令其最大高度約小於晶片直徑之半，以使載有所述晶片的盛器浸沒於液體介質中時，各晶片的上半部暴露於液體介質中，從而這種盛器可用來將晶片保持成，使超聲波只受到此盛器結構的最小阻抗影響，一般不受阻地通過液體介質而到達晶片表面的所有部分，由此有助於有效地清洗。
2.權利要求1所述的盛器，其中各所述側壁一般是在其中部具有最大高度，而在沿兩側趨向側壁的兩個相對端時高度漸減。
3.權利要求2所述的盛器，其中各所述側壁具有的上周邊確定此側壁的大致凸形。
4.權利要求3所述的盛器，其中各所述側壁的高度是晶片直徑的約1/4～約1/2。
5.權利要求4所述的盛器，其中所述兩側壁大致地對準且具有基本相同的尺寸與形狀。
6.權利要求1所述的盛器，其中所述若干水平杆在一起以相分開的關係定位成確定一段與各晶片上弧形周邊的一段相對應的弧，這些杆適合在沿晶片的弧形周邊的點處與晶片結合。
7.權利要求6所述的盛器，其中在所述杆的至少一根之上還包括一列相分開的齒，各相鄰的齒對適合接納晶片的周邊部分，用以將此晶片保持成相對於此盛器中的其他晶片作相分開的定位。
8.權利要求7所述的盛器，其中所述相鄰的齒對界定出所取形狀適合用來納置晶片周邊部分的V形狹溝。
9.權利要求7所述的盛器，其中所述的杆至少有4根，包括兩根有齒的杆和兩根杆無齒的杆。
10.權利要求1所述的盛器，其中所述水平杆包括支承杆，同時還包括至少一根穩定用杆，後者水平地在兩側壁的中央區之間延伸，用以限制晶片相對於此盛器的運動而穩定住晶片，此穩定用杆取垂直於所述側壁的方向。
11.權利要求10所述的盛器，其中在所述穩定用杆上還包括一列相分開的齒，而在此穩定用杆上每兩個相鄰齒之間形成有用來置納晶片的谷，各個谷的尺寸與形狀選定成可使晶片鬆弛地置納於其中，以使其中的晶片在由支承杆支承成與穩定用杆上的齒實質上無任何接觸的名義位置和在所述谷一側與該穩定用杆上的一個齒接觸以防此晶片進一步振動偏轉的已偏轉位置之間，作振動運動。
12.可盛納和保持許多半導體晶片的盛器，在將此盛器與晶片浸沒於液體介質中而在此液體介質中產生有超聲波的清洗晶片過程中，能允許各晶片的表面最大限度地暴露於超聲波下，此盛器適合保持尺寸由晶片直徑而確定的晶片，此盛器包括兩個相分開的豎立側壁；至少三根以相分開關係定位用以將晶片支承成相互成大致平行關係的水平杆，各水平杆在兩側壁間延伸；以及在上述杆的至少一根之上的一列相分開的齒，各相鄰的齒對在其間確定出大致呈V形的狹溝用以置納晶片的周邊部分，使此晶片保持成相對於盛器中的其他晶片作相分開的定位。
13.權利要求12所述的盛器，其中所述水平杆包括支承杆和至少一根穩定用杆，此穩定用杆水平地在該兩側壁間延伸以限制晶片相對於所述盛器的運動，而使晶片穩定。
14.權利要求13所述的盛器，其中所述穩定用杆上包括一列相分開的齒，在兩相鄰齒之間形成有用於納置晶片的谷，每個谷的尺寸與形狀確定成可使晶片松馳地置納於其中。
15.權利要求14所述的盛器，其中所述穩定用杆上的齒具有大致垂直的邊緣形成了上述谷的側邊，各個谷的兩側邊成平行分開的關係，所分開的間距超過谷間置納的晶片的厚度。
16.權利要求15所述的盛器，其中所述各谷的兩側邊所分開的間距大於所述晶片的厚度約10％～約20％。
17.權利要求12所述的盛器，其中所述各水平杆在一起以相分開的關係定位成確定出一段與各晶片上弧形周邊的一段相對應的弧，這些杆適合在沿晶片的弧形周邊的點上與晶片結合。
18.權利要求17所述的盛器，其中所述的杆至少有4根，包括兩根杆有齒的杆和兩根無齒的杆。
19.權利要求12所述的盛器，其中各所述側壁一般是在其中部具有最大高度，而在其沿兩側趨向側壁的兩個相對端時高度漸減。
20.權利要求12所述的盛器，其中各所述側壁的尺寸確定成使其所具最大高度約小於晶片直徑之半。
全文摘要
可盛納和保持許多半導體晶片的盛器,在將此盛器與晶片浸沒於液體介質中而在此液體介質中產生有超聲波的清洗晶片過程中,能允許各晶片的表面最大限度地暴露於超聲波下。此盛器包括:相分開的兩側壁;以及若干與此兩側壁相互連接的水平杆,這些水平杆在一起定位成用來將晶片支承成大致豎立、面對面地相互大致平行,各個杆在此兩側壁間延伸並與側壁相互連接,這些杆相互間隔開定位成能使晶片暴露向上述液體介質以及所述杆之間的超聲波。側壁所選尺寸使其最大高度約小於晶片直徑之半。此盛器適合於將晶片保持成,可使超聲波只受到此盛器結構的最小阻抗影響,一般不受阻地通過液體介質而到達晶片表面的所有部分,由此有助於有效地清洗。在兩側壁中央區之間水平地延伸一穩定用杆,用來限制晶片相對於盛器的運動,使晶片穩定。
文檔編號H01L21/673GK1326588SQ99812346
公開日2001年12月12日 申請日期1999年10月15日 優先權日1998年10月19日
發明者巖本義夫, 黑川博幸 申請人:Memc電子材料有限公司