单片式芯片清洗装置 【技术领域】
本发明是有关于一种半导体清洗装置，且特别是有关于一种单片式芯片清洗装置。背景技术
在集成电路器件的制作工艺中，最频繁的制作工艺步骤就是芯片洗净。芯片(Wafer)洗净的目的乃是为了去除附着于芯片表面上的有机化合物、金属杂质或微粒(Particle)。而这些污染物会对于产品后续制作工艺的影响非常大。金属杂质的污染会造成p-n接面的漏电、缩减少数载子的生命期、降低栅极氧化层的崩溃电压。微粒的附着则会影响微影制作工艺图案转移的真实性，甚至造成电路结构的短路。因此，在芯片清洗制作工艺中，必须有效的去除附着于芯片表面的有机化合物、金属杂质以及微粒(Particle)，同时在清洗后芯片表面必须没有原生氧化层(Native Oxide)，表面粗糙度要极小。
在目前业界普遍使用的芯片洗净装置中，单芯片清洗装置由于具有高的制作工艺环境控制能力与微粒去除率、占地小、化学品与纯水耗量小、极富弹性的制作工艺调整能力等优点，使其未来将成为芯片洗净设备的主流。
请参照图1所示为公知一种单芯片旋转清洗装置的结构示意图。
单芯片旋转清洗装置100主要是由旋转夹盘102与清洗液供给系统104所构成。在旋转夹盘102上设置有多个固定栓106，这些固定栓106用以固定芯片108。清洗液供给系统104使清洗液通过管件110供给至芯片108上。使用此种单芯片旋转清洗装置100进行芯片108的洗净时，首先放置芯片108于旋转夹盘102上，使芯片108被固定于固定栓106之间。接着使旋转夹盘102旋转，同时由清洗液供给装置104供给化学清洗液至芯片108上数秒以清洗芯片，之后，再由清洗液供给装置104供给去离子水至芯片108上，移除芯片108上残留的清洗液，以达到洗净芯片的效果。
然而，随着芯片尺寸地大型化，在使用上述单芯片旋转装置进行芯片洗净时，由于高速旋转大尺寸的芯片是相当不容易的，而且相对的芯片所承受的张力也较大，因此清洗液在芯片中心与芯片边缘的流速并不一致，而容易残留于芯片表面，导致清洗芯片的均匀度会不一致，使芯片的洗净效果变差。此外，单芯片旋转装置只适用于圆形的芯片，对于其它形状如方形、矩形等形状的芯片就不适用。发明内容
因此，本发明的一目的为提供一种单片式芯片清洗装置，可适用于大尺寸的芯片，并且能够均匀地洗净芯片。
本发明的另一目的为提供一种单片式芯片清洗装置，可适用于不同形状的芯片，并且能够减少化学清洗液的用量，以减少成本。
有鉴于此，本发明提供一种单片式芯片清洗装置，此装置是由装置本体、一对上滚轮、一对下滚轮与滚轮驱动系统所构成。装置本体的中央具有一芯片入口与一芯片出口，且芯片出口设置于芯片入口的相对侧，其中装置本体内可供储存一溶液，且溶液不会从芯片入口与芯片出口流出。一对上滚轮设置于装置本体中，此对上滚轮位于芯片入口与芯片出口之间，用于带动溶液流向一芯片的上表面。一对下滚轮设置于装置本体中，此对下滚轮位于芯片入口与芯片出口之间，用于带动溶液流向芯片的下表面，其中一对下滚轮与一对上滚轮相距一段距离。滚轮驱动系统连接一对上滚轮与一对下滚轮，用以驱动一对上滚轮与一对下滚轮转动。
上述的装置还包括一溶液供给系统，此溶液供给系统连接装置本体上的一溶液入口与一溶液排出口，用以供给一溶液至装置本体内。而且，上述的一对上滚轮的表面与一对下滚轮的表面皆有纹路。
而且，上述的装置可包括一压力控制系统，此压力控制系统连接装置本体，用于控制装置本体内维持一负压。
此外，上述装置还包括一芯片传送机构，此芯片传送机构用于传送芯片从芯片入口进入装置本体，然后从芯片出口离开装置本体。而且，上述装置本体的宽度相当小于芯片的直径。
本发明另外提供一种单片式芯片清洗装置，此装置是由装置本体、一对第一滚轮、滚轮驱动系统与溶液供给系统所构成。装置本体具有一芯片入口、一芯片出口、一溶液入口与一溶液排出口，其中装置本体内可供储存一溶液，且溶液不会从芯片入口与芯片出口流出。一对第一滚轮设置于装置本体中，此对第一滚轮位于芯片入口与芯片出口之间，用于带动溶液流向一芯片的一表面。滚轮驱动系统连接一对第一滚轮，用以驱动此对第一滚轮转动。溶液供给系统连接溶液入口与溶液排出口，用以供给一溶液至装置本体内。
上述的装置还包括一对第二滚轮设置于装置本体中，此对第二滚轮位于芯片入口与芯片出口之间，用于带动溶液流向芯片的另一表面，此对第二滚轮与一对第一滚轮相距一段距离。而且，上述的一对第一滚轮的表面与一对第二滚轮的表面皆有纹路。
而且，上述的装置可包括一压力控制系统，此压力控制系统连接装置本体，用于控制装置本体内维持一负压。
此外，上述装置还包括一芯片传送机构，此芯片传送机构用于传送芯片从芯片入口进入装置本体，然后从芯片出口离开装置本体。而且，上述装置本体的宽度相当小于芯片的直径。
本发明的单片式洗净装置，利用设置于装置本体中的上滚轮与下滚轮旋转，所产生一应力带动清洗液冲向芯片表面，以移除芯片表面的杂质，因此不需要旋转芯片，可以不用限定芯片的形状，并且能够适用于大尺寸的芯片。
而且，当芯片从芯片入口进入装置本体至芯片从芯片出口离开装置本体的期间，芯片表面的每一部分都会通过上滚轮与下滚轮之间的间隙，并经过清洗液作清洗的动作，因此可以达到均一的洗净效果，并且可以减少清洗液的使用量。
为了让本发明的上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明。附图说明
图1所绘示为公知的一种单芯片旋转清洗装置的结构示意图。
图2A所绘示为依照本发明一较佳实施例的单片式芯片洗净装置的结构透视图。
图2B所绘示为依照本发明一较佳实施例的单片式芯片洗净装置的结构正面图。
图2C所绘示为图2A的A部分放大图。
图3所绘示为使用本发明的单片式芯片洗净装置进行洗净制作工艺的结构图。标号说明：
100：单芯片旋转清洗装置 102：旋转夹盘
104：洗液供给系统 106：固定栓
108、224、322：芯片 110、218、220：管件
200：装置本体
202、202a、202b、326、334：上滚轮
204、204a、204b、328、336：下滚轮
206：滚轮驱动系统 208：溶液供给系统
209：压力控制系统
210、324、332、340：芯片入口
212、330、338、342：芯片出口
214、314、318：溶液入口
216、316、320：溶液排出口 222、308：清洗液
224a、224b：末端 300：清洗液槽
302：水洗槽 304：干燥槽
306：干燥装置 310：去离子水
312：醇类 D：宽度
L：长度具体实施方式
图2A所绘示为依照本发明一较佳实施例的单片式芯片洗净装置的结构透视图。图2B所绘示为依照本发明一较佳实施例的单片式芯片洗净装置的结构正面图。图2C所绘示图2A的A部分放大图。
请同时参照图2A与图2B，本发明的单片式芯片洗净装置是由装置本体200、一对上滚轮202与一对下滚轮204、滚轮驱动系统206、溶液供给系统208与压力控制系统209所构成。
装置本体200例如是一片状储槽(Sheet-type Tank)，其长度L例如是大于芯片的直径，宽度D例如是相当小于芯片的直径。此装置本体200上包括设置有芯片入 210、芯片出口212、溶液入口214与溶液排出口216。
芯片入口210例如是设置于装置本体200的一侧，芯片出口212例如是设置于芯片入口210的相对侧，使芯片能够从芯片入口210进入装置本体200中，然后从芯片出口212离开装置本体200。芯片入口210与芯片出口212的尺寸例如是够使芯片进入的尺寸(例如：相当于一片芯片的厚度)。溶液入口214例如是设置于装置本体200的上部分，溶液排出口216例如是设置于装置本体200的下部分。
一对上滚轮202例如是设置于装置本体200中，且此对上滚轮202设置于芯片入口210与芯片出口212之间且高于芯片入口210与芯片出口212的顶端。一对下滚轮204例如是设置于装置本体200中，且此对下滚轮204设置于芯片入口210与芯片出口212之间且低于芯片入口210与芯片出口212的底部。一对上滚轮202与一对下滚轮204之间相距一段距离，且每一个滚轮表面皆具有纹路，此纹路的形状例如是波浪状或直线状等。
滚轮驱动系统206连接上滚轮202与下滚轮204，用以驱动一对上滚轮202与一对下滚轮204转动。
溶液供给系统208例如是一溶液循换系统，其通过管件218与管件220分别连接装置本体200的溶液入口214与溶液排出口216。使溶液能够从溶液入口214进入装置本体200中，然后从溶液排出口216回收至溶液供给系统208内。
压力控制系统209例如是一抽气泵，此压力控制系统209连接装置本体200，其用以控制装置本体200内的压力为一负压。接着说明本发明的单片式芯片洗净装置的原理。首先利用溶液供给系统208供给清洗液222从溶液入口210至装置本体200中，并以压力控制系统109对装置本体200的溶液入口210上方抽真空，使装置本体200内部的压力为ΔP，装置本体200外部的压力为P+ΔP。由于，装置本体200内部与外部保持有一压力差(外部压力大于内部压力)，且溶液入口210与溶液出口212的尺寸例如是够使芯片进入的尺寸(例如：相当于一片芯片的厚度)，因此，装置本体200中的清洗液222受到装置本体200内、外的压力差的影响，不会从芯片入口210与芯片出口212中流出。然后利用一芯片传送机构(未图标)，此芯片传送机构例如是机械手臂(未图标)等，以此机械手臂挟持住芯片224的末端224b，使其另一末端224a从芯片入口210进入装置本体200中。
接着请参照图2C，当芯片224进入装置本体200内部的上一对上滚轮202与一对下滚轮204之间，利用滚轮驱动机构206(如图2A所示)驱动一对上滚轮202与一对下滚轮204转动。使上滚轮202a例如是往顺时针方向旋转而上滚轮202b例如是往逆时针方向旋转；使下滚轮204a例如是往逆时针方向旋转而下滚轮204b例如是往顺时针方向旋转。由于上滚轮202a与上滚轮202b分别往顺时针方向与逆时针方向旋转，因此清洗液222就会被上滚轮202a与上滚轮202b带动而从上滚轮202a与上滚轮202b之间的间隙流向芯片224表面，移除芯片224表面上的微粒等杂质。同时由于下滚轮204a与下滚轮204b分别往逆时针方向与顺时针方向旋转，因此清洗液222就会被下滚轮204a与下滚轮204b带动而从下滚轮204a与下滚轮204b之间的间隙流向芯片224的背面，而清洗芯片224背面上的微粒等杂质。
请同时参照图2A与图2B，由于装置本体200的长度L例如是大于芯片的直径，宽度D例如是相当小于芯片的直径。因此，当芯片224的末端224a从芯片出口212离开装置本体200时，芯片224的末端224b仍未进入装置本体200中。而且，当芯片224的末端224a从芯片出口212离开装置本体200时，可以利用另一机械手臂(未图标)夹持住芯片224的末端224a。由于芯片224从芯片入口210进入装置本体200至芯片224完全从芯片出口212离开装置本体200的期间，芯片224的每一部分都会通过上滚轮202与下滚轮204之间的间隙，并经过清洗液222作清洗的动作，因此可以达到均一的洗净效果，并且不需要旋转芯片，可以不用限定芯片的形状。
此外，上述的单片式芯片洗净装置是在装置本体内设置上滚轮与下滚轮，其并非用以限定本发明，当然也可以只在芯片的欲清洗面上设置一对滚轮，或者是在芯片的欲清洗面上设置一对以上的滚轮。
接着，说明使用本发明的单片式芯片洗净装置进行连续洗净制作工艺的例子。
请参照图3，本发明的芯片洗净装置是由清洗液槽300(SolventTank)、水洗槽302(Rinse Tank)、干燥槽304(Dry Tank)以及干燥装置306所构成。其中清洗液槽300、冲洗槽302、干燥槽306为本发明所公开的单片式芯片洗净装置，其中干燥槽306省略了上滚轮与下滚轮的结构。清洗液槽300、水洗槽302、干燥槽304与干燥装置306之间均设置有一芯片传送机构(未图标)，用以搬送芯片。
清洗液槽300中储存有清洗液308，此清洗液308包括碱性化学清洗液或酸性化学清洗液，其例如是SC1清洗液(氨水/过氧化氢/去离子水的混合溶液)、SC2清洗液(氢氯酸/过氧化氢/去离子水的混合溶液)、稀氢氟酸溶液或者其它用于清洗芯片的化学清洗液。水洗槽302中储存有去离子水310，用以清洗芯片上残留清洗液308。干燥槽304中储存有醇类(Alcohol)312，此醇类312例如是异丙醇，用以吸附芯片表面上残留的去离子水310。干燥装置306例如是一热空气喷射器(Warm Air Jet)，用以吹除芯片表面上的残留的醇类312。
由于清洗液槽300、水洗槽302与干燥槽304内部的压力例如是ΔP，清洗液槽300、水洗槽302与干燥槽304外部的压力例如是P+ΔP，因此清洗液槽300、水洗槽302与干燥槽304的内部与外部保持有一压力差(外部压力大于内部)，使得清洗液槽300、水洗槽302与干燥槽304内部的溶液不会从其芯片入口或芯片出口中流出。
此外，清洗液槽300的溶液入口314与溶液排出口316分别连接清洗液供给系统(未图标)。使清洗液308能够从溶液入口314进入清洗液槽300中，然后从溶液排出口316回收至清洗液供给系统内。
水洗槽302的溶液入口318与溶液排出口320分别连接去离子水供给系统(未图标)。使去离子水310能够从溶液入口318进入清洗液槽300中，然后从溶液排出口320排出。
在进行洗净制作工艺时，利用一芯片传送机构(此芯片传送机构例如是机械手臂等)搬送欲清洗芯片322，使芯片322从清洗液槽300的芯片入口324进入清洗液槽300中。当芯片322通过清洗液槽300内部的一对上滚轮326与一对下滚轮328间时，利用一对上滚轮326与一对下滚轮328快速转动而带动清洗液308流向芯片322表面进行洗净。因此，当芯片322通过清洗液槽300内部的一对上滚轮326与一对下滚轮328后，芯片322的每一部分都受到清洗液308充分洗净。
然后，芯片322从清洗液槽300的芯片出口330离开清洗液槽300，并从水洗槽302的芯片入口332进入水洗槽302中。当芯片322通过水洗槽302内部的一对上滚轮334与一对下滚轮336之间时，利用一对上滚轮334与一对下滚轮336快速转动而带动去离子水3 10流向芯片322表面，而冲洗残留于芯片322表面的清洗液308，因此，当芯片322通过水洗槽302内部的一对上滚轮334与一对下滚轮336后，芯片322的每一部分都受到去离子水310充分洗净。
之后，芯片322从水洗槽302的芯片出口338离开水洗槽302，并从干燥槽304的芯片入口340进入干燥槽306中。当芯片322进入干燥槽306中时，芯片322表面残留的去离子水310就会被干燥槽306中的醇类312移除。接着，芯片322从干燥槽304的芯片出口342离开干燥槽304，并进入干燥装置306中。在干燥装置306中，凭借热空气移除附着于芯片314上的醇类，完成芯片322的洗净制作工艺。
以本发明的单片式洗净装置进行洗净制作工艺时，利用设置于装置本体中的上滚轮与下滚轮旋转，所产生一应力带动清洗液冲向芯片表面，以移除芯片表面的杂质，因此不需要旋转芯片，可以不用限定芯片的形状，并且能够适用于大尺寸的芯片。
而且，当芯片从芯片入口进入装置本体至芯片从芯片出口离开装置本体的期间，芯片表面的每一部分都会通过上滚轮与下滚轮之间的间隙，并经过清洗液作清洗的动作，因此可以达到均一的洗净效果，并且可以减少清洗液的使用量。
在本发明的上述实施例中，以设置一清洗液槽、一水洗槽、一干燥槽与一干燥装置为例子作说明，其并非用以限定本发明，当然本发明可以视实际需要而设置两个以上的清洗液槽、水洗槽、干燥槽或干燥装置，以进行芯片的洗净制作工艺。而且，清洗液槽内的清洗液也可视实际需要而储存酸性清洗液或碱性清洗液。此外，本发明的洗净装置也可以应用在公知的RCA制作工艺中。