CN101391255A - 生成超声振动的装置与方法及用其清洗晶片的装置与方法 - Google Patents
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Abstract
生成超声振动的装置及方法中，在超声振动生成器中生成的超声振动经由材料层传递以控制所述超声振动的强度及方向。清洗晶片的装置及方法中，清洗溶液供给器将用于清洗所述晶片的清洗溶液供给至所述晶片上。超声振动生成器生成超声振动。所述超声振动经由传递部件的材料层传递以控制所述超声振动的强度及方向。将所述超声振动施加至所述清洗溶液。
Description
技术领域
本发明涉及一种生成超声振动的装置与方法，以及用该装置与方法清洗晶片的装置与方法。本发明尤其涉及一种对清洗晶片的清洗溶液施加超声振动的装置与方法，以及使用该装置与方法清洗晶片的装置与方法。
背景技术
半导体器件一般由重复进行的单元工艺而制得。该单元工艺包括沉积工艺、光刻工艺、蚀刻工艺、化学机械抛光工艺、清洗工艺、干燥工艺等。清洗工艺中，从晶片上去除上述单元工艺期间在晶片上形成的颗粒及不需要的层。近来，随着晶片上形成图形逐渐缩小，并且该图形的纵横比逐渐增大，清洗工艺变得越发重要。
常见地，清洗晶片的装置包括将清洗溶液供应到晶片上的清洗溶液供应器，以及对该清洗溶液施加超声振动的超声振动器。
该超声振动器仅传递超声振动，而该超声振动的强度与方向无任何的变化。因此，当该超声振动的强度不均匀时，该超声振动也不能均匀地清洗该晶片。
此外，当该晶片上分布的清洗溶液的厚度不足，且所施加的超声振动强度过大时，该超声振动会极大地损坏该晶片上的图形。
发明内容
本发明提供了一种生成超声振动的装置，其能够控制传递至清洗溶液的超声振动的强度及方向。
本发明亦提供了一种生成超声振动的方法，其能够控制传递至清洗溶液的超声振动的强度及方向。
本发明提供了一种清洗晶片的装置，其包括该生成超声振动的装置。
本发明提供了一种清洗晶片的方法，其包括该生成超声振动的方法。
本发明的实施例中，所述生成超声振动的装置包括超声振动生成器及传递部件。所述超声振动生成器生成超声振动。所述传递部件位于所述超声振动生成器的一端部，并且包括一种用于控制所述超声振动的强度与方向的材料。所述超声振动经由所述传递部件传递至用于清洗晶片的清洗溶液。
根据实施例，所述传递部件的材料包括固相、液相、以及气相中的一种。
根据实施例，所述材料设置为所述传递部件中的至少一材料层，并且根据所述材料层的数量、各材料层的厚度、以及各材料层的宽度中的至少一个来改变所述超声振动的强度与方向。本发明的实施例中，提供了一种生成超声振动的方法。生成超声振动。通过所述超声振动经由材料层传递而改变所述超声振动的强度及方向。根据实施例，所述传递部件的材料层包括固相、液相、以及气相中的一种。根据实施例，根据组份层的数量、各组份层的厚度、以及各组份层的宽度中的至少一个来改变所述超声振动的强度与方向。
本发明的实施例中，所述清洗晶片的装置包括清洗溶液供给器、超声振动生成器、以及传递部件。所述清洗溶液供给器位于所述晶片的上方，并且将清洗溶液供给到所述晶片上。所述超声振动生成器位于所述晶片的上方，并且生成超声振动。所述传递部件位于所述超声振动生成器的一端部，并且包括用于控制所述超声振动的强度与方向的材料。所述超声振动经由所述传递部件传递至用于清洗晶片的清洗溶液。
根据实施例，所述传递部件的材料层包括固相、液相、以及气相中的一种。
根据实施例，所述材料设置为所述传递部件中的至少一材料层，并且根据所述材料层的数量、各材料层的厚度、以及各材料层的宽度中的至少一个来改变所述超声振动的强度与方向，以使所述超声振动的强度及方向与所述晶片上形成的图形的形状相对应。
根据实施例，所述传递部件与所述超声振动生成器在一本体中一体形成。
本发明的实施例中，提供了一种清洗晶片的方法。将清洗溶液供给至晶片上。生成超声振动。通过所述超声振动经由材料层传递而改变所述超声振动的强度及方向。将所述超声振动施加至所述清洗溶液。
根据实施例，所述材料层包括固相、液相、以及气相中的一种。根据实施例，所述材料设置为所述传递部件中的至少一材料层，并且根据所述材料层的数量、各材料层的厚度、以及各材料层的宽度中的至少一个来改变所述超声振动的强度与方向，以使所述超声振动的强度及方向与所述晶片上形成的图形的形状相对应。
根据本发明，依据材料层的数量、各材料层的厚度、以及各材料层的宽度这些参数中的至少一个来改变该超声振动的强度与方向。对该超声振动的强度与方向进行控制之后，将该超声振动施加至该晶片上的清洗溶液。因此，可容易地清洗该晶片。
附图说明
结合附图，参考下文的详细描述，可清楚地了解本发明的上述及其他特征与优点，其中：
图1为示出根据本发明实施例的超声振动生成装置的剖视图；
图2～4为示出根据本发明其他实施例的传递部件的剖视图；
图5为示出根据本发明实施例超声振动生成方法的流程图；
图6为示出根据本发明实施例的晶片清洗装置的剖视图；
图7为，示出根据本发明实施例的晶片清洗方法的流程图。
具体实施方式
参见示出本发明实施例的附图，下文将更详细地描述本发明。然而，本发明可以以许多不同的形式实现，并且不应解释为受在此提出之实施例的限制。相反，提出这些实施例是为了达成充分及完整公开，并且使本技术领域的技术人员完全了解本发明的范围。这些附图中，为清楚起见，可能放大了层及区域的尺寸及相对尺寸。
应理解，当将元件或层称为在另一元件或层“上”、与另一元件或层“连接”之时，其可为直接在另一元件或层上、与其它元件或层直接连接或耦合，或者存在居于其间的元件或层。与此相反，当将元件称为“直接在另一元件或层上”、与另一元件或层“直接连接”之时，并不存在居于其间的元件或层。整份说明书中相同标号是指相同的元件。如本文中所使用的，用语“及/或”包括一或多个相关的所列项目的任何或所有组合。
应理解，尽管本文中使用第一、第二、第三等来描述多个元件、组件、区域、层及/或部分，但这些元件、组件、区域、层及/或部分并非受到这些用语的限制。这些用语仅用于使一个元件、组件、区域、层或部分与另一个区域、层或部分区别开来。由此，下文所称之第一元件、组件、区域、层或部分可称为第二元件、组件、区域、层及/或部分，而不脱离本发明的教导。
与空间相关的表述，如“在...之下(beneath)”、“在...下方(below)”、“在...上方(above)”、“上(upper)”等，在本文中的使用是为了容易地表述如图所示的一个元件或部件与另一元件或部件的关系。应理解，这些与空间相关的表述除图中所示方位之外，还意欲涵盖该设备在使用或工作中的不同方位。例如，若图中的该设备翻转，描述为“在其它元件或部件之下”、“在其它元件或部件下方”的元件则会确定为“在其它元件或部件上方”。由此，该示范性的表述“在...下方”可同时涵盖“在...上方”与“在...下方”两者。该设备可为另外的朝向(旋转90度或其它朝向)，并且本文中所使用的这些与空间相关的表述亦作相应的解释。
本文中所使用的表述仅用于描述特定的实施例，并且并不意欲限制本发明。如本文中所述的，单数形式的冠词意欲包括复数形式，除非其上下文明示。还应理解，当本说明书中使用表述“包括”之时，明确说明了存在有所描述的部件、整体、步骤、操作、元件及/或组件，但并不排除存在或附加有一个或多个其它部件、整体、步骤、操作、元件、组件及/或它们的组合。
本发明的实施例，本文中是参照本发明的理想化实施例(以及中间结构)的示意剖视图来描述的。照此，预期会产生例如因制造工艺及/或公差而造成形状上的变化。由此，本发明的实施例不应解释为将其限制成本文所示的特定区域形状，还应包括例如，因制造而导致的形状偏差。例如，示为或描述为矩形的植入区域一般可能具有圆形或曲线特征，以及/或其边缘呈梯度的植入浓度，而非从注入区域到非注入区域的二元变化。同样，因植入形成的隐埋区域，可能导致在隐埋区域和通过它发生植入的表面之间的区域上形成一些植入。由此，图中所示的区域的本质是示意性的，并且其形状并不意欲示出部件区域的精确形状，也不意欲限制本发明的范围。
除非另行详细说明，本文所使用的所有术语(包括科技术语)的意思与本技术领域的技术人员所通常理解的一致。还应理解，诸如一般字典中所定义的术语应解释为与相关技术领域中的意思一致，并且不应解释为理想化的或过度刻板的含义，除非在文中另有明确定义。
图1为示出根据本发明实施例的超声振动生成装置100的剖视图，并且图2～4为示出根据本发明另一实施例的图1所示超声振动生成装置100的传递部件120的剖视图。
参见图1～4，超声振动生成装置100包括超声振动生成器110以及传递部件120。
超声振动生成器110位于待清洗的晶片上方，并且生成超声振动。例如，超声振动生成器110可包括将电能转换为物理振动能的压电换能器。
传递部件120位于超声振动生成器110的一个端部。传递部件120的形状可为尺寸类似于或等于该晶片的尺寸的盘形，或者可为长度接近或等于该晶片的直径的条形。传递部件120可与超声振动生成器110在一个本体中一体形成。传递部件120可与施加至该晶片的清洗溶液接触。因此，传递部件120将由超声振动生成器110生成的超声振动传递至该清洗溶液。该超声振动可使得该清洗溶液发生振动，并且由此容易地从该晶片去除颗粒及不需要的层等杂质。
例如，传递部件120可包括石英、蓝宝石、碳化硅、氮化硼、玻璃碳等。可单独使用这些材料或将其组合使用。
传递部件120至少包括一种材料。传递部件120中的该材料可为固相、液相或气相。本实施例中，传递部件120中的该材料可设为薄层，藉此来形成传递部件120中的材料层122。因此，传递部件120中，可设置单独一种材料形成单层材料层，且可设置多种材料形成多层材料层。材料层122与传递部件120不同，由此经由材料层122的振动传递与经由传递部件120的振动传递不同。因此，可根据材料层122的材料而改变该振动的强度与方向。因此，可通过诸如材料层122的层数量、单层厚度以及单层宽度等物理特性来控制该超声振动的强度与方向。
实施例中，如图1所示，可使用单层作为材料层122，如图2～4所示，可使用多层作为材料层122。当使用多层作为材料层122时，材料层122中的各层可包括固体材料、液体材料以及气体材料之一。例如，材料层122中的各层可具有同相或不同相的材料。材料层122可放置为与该晶片的上表面垂直或平行。因此，可通过改变材料层122的层数以及组成来容易地控制该超声振动的强度与方向。
实施例中，当材料层122中的各层形成为如图1～3所示的均匀厚度时，该经由材料层122的振动传递的强度与方向的改变是不变的。反之，当材料层122中的各层的厚度不均匀时，由此可局部地改变传递部件120中的各层的厚度，如图4所示，可根据材料层122的局部厚度改变该振动的强度与方向。这样，可人工控制材料层122中的各层形成不均匀厚度，以改变该超声振动的强度与方向。例如，可通过控制材料层122各层的厚度，以相同的方向传递该超声振动藉此将该超声振动集中在相同的位置、以多个方向传递该超声振动藉此将该超声振动朝所有方向散射、或者使该超声振动从材料层122反射藉此防止该超声振动经由材料层122传递。
实施例中，材料层122的宽度可基本等于或小于传递部件120的宽度。当材料层122的宽度基本等于传递部件120的宽度时，可通过沿传递部件120的整个表面的材料层122来改变该超声振动的强度与方向。反之，当材料层122的宽度小于传递部件120的宽度时，可通过在该传递层中的每个设有材料层122的位置处的材料层122来改变该超声振动的强度与方向。
根据该晶片上图形的形状，可分别控制材料层122的层数、厚度、及宽度。例如，当该晶片包括较复杂及较小的图形时，可采用这一方式控制材料层122的层数、厚度、及宽度，即，将具有较大强度的该超声振动施加在该晶片上，或者，将该超声振动充分集中至该晶片上的图形上。反之，当该晶片的包括较简单及较大的图形时，可采用这一方式控制材料层122的层数、厚度、及宽度，即，将具有较小强度的该超声振动施加在该晶片上，或者，将该超声振动以多个方向散射在该整个晶片上，以使有尽可能多的该超声振动施加至该晶片的图形上。
包括材料层122的传递部件120可控制该超声振动的强度及方向，并且将该超声振动施加至该清洗溶液。因此，传递部件120可将最适宜清洗该晶片的超声振动传递至该清洗溶液。
此外，当该晶片上并未分布有足够厚度的该清洗溶液时，材料层122可补偿该清洗溶液的厚度不足以防止该超声振动对该晶片的图形造成损害。
图5为示出根据本发明实施例超声振动生成方法的流程图。
参见图5，提供了根据本发明实施例的超声振动生成方法。在步骤S110中使用超声振动生成器110生成该超声振动。
例如，将电力输入如压电换能器的超声振动生成器110，以使超声振动生成器110通过将电能转换为物理振动能而生成该超声振动。
在步骤S120中，通过该超声振动经由传递部件120的材料层122传递而控制该超声振动的强度与方向。该超声振动可经由材料层122传递。材料层122可位于传递部件120的内部，并且可包括具有固相、液相、或者气相的材料。由于经由材料层122的振动传递一般不同于经由传递部件120的振动传递，可通过诸如材料层122的层数、单层厚度以及单层宽度等材料层122的物理特性来控制该超声振动的强度与方向。因此，可以相同的方向传递该超声振动且将该超声振动集中在相同的位置、可以多个方向传递该超声振动藉此将该超声振动向所有方向散射、或者使该超声振动从材料层122反射藉此防止该超声振动经由材料层122传递。作为一个实施例，可使用单层作为材料层122，也可使用多层作为材料层122。当使用多层作为材料层122时，所述多层材料层122可放置为与该晶片的上表面垂直或平行。作为另一实施例，材料层122中的各层可具有均匀的厚度或者不均匀的厚度。作为再一实施例，材料层122的宽度可基本等于或小于传递部件120的宽度。
根据该晶片上图形的形状，可分别控制材料层122的层数、厚度、及宽度。例如，当该晶片包括较复杂及较小的图形时，可采用这一方式控制材料层122的层数、厚度、及宽度，即，将具有较大强度的该超声振动施加在该晶片上，或者，将该超声振动充分集中至该晶片上的复杂图形上。反之，当该晶片的包括较简单及较大的图形时，可采用这一方式控制材料层122的层数、厚度、及宽度，即，将具有较小强度的该超声振动施加在该晶片上，或者，将该超声振动以多个方向散射在整个该晶片上，以使有尽可能多的该超声振动施加至该图形。图6为示出根据本发明实施例的晶片清洗装置的剖视图。
参见图6，晶片清洗装置200包括支架210、驱动器220、清洗溶液供给器230、碗状部240、出口250、超声振动生成器260、以及传递部件270。
支架210可为盘形，并且支撑其上的清洗晶片W。
驱动器220位于支架210的下方，并且经由旋转轴222将旋转力施加至支架210。例如，驱动器220可包括电机。
清洗溶液供给器230位于晶片W的上方，并且将用于清洗晶片W的清洗溶液施加在晶片W上。作为一个实施例，该清洗溶液包括去离子水(H2O)。作为另一实施例，该清洗溶液包括氢氧化铵(NH4OH)、过氧化氢(H2O2)与去离子水(H2O)的混合物，氟化氢(HF)与去离子水(H2O)的混合物，氟化铵(NH4F)、氟化氢(HF)与去离子水(H2O)的混合物，磷酸(H3PO4)与去离子水(H2O)的混合物，等等。
碗状部240围绕支架210的侧部，并且防止该清洗溶液因晶片W的旋转而撒在晶片W的周围。碗状部240具有容纳旋转轴222的开孔242。开孔242形成为通过碗状部240的底板的中央部。
出口250位于碗状部240的底板的侧部。出口250将从晶片W上散落的清洗溶液排出。
超声振动生成器260及传递部件270与图1～4已示的超声振动生成器110传递部件120基本相同。由此，省略了进一步的解释。
装置200通过使用传递部件270来控制该超声振动的强度与方向，并且将该超声振动施加至该清洗溶液。因此，传递部件270可将最适宜清洗晶片W的超声振动传递至该清洗溶液。
此外，当该晶片上并未分布有足够厚度的该清洗溶液时，材料层272可补偿该清洗溶液的厚度不足以防止该超声振动对晶片W的图形造成损害。
图7为示出根据本发明实施例的晶片清洗方法的流程图。
参见图7，提供了根据本发明实施例的晶片清洗方法。将清洗晶片W装载在支架210上。驱动器220旋转支架210，这样，支架210使得支撑于其上的晶片W旋转。超声振动生成器260位于晶片W的上方，并且传递部件270位于超声振动生成器260与晶片W之间。传递部件270连接至超声振动生成器260，或者与超声振动生成器260在一个本体中一体形成。传递部件270可与晶片W的上部隔开一定的间隔。在步骤S210中，清洗溶液供给器230将清洗晶片W的清洗溶液供应到晶片W上。
因晶片W的旋转，该清洗溶液提供在传递部件270与晶片W之间。晶片W的清洗处理过程中，连续地将该清洗溶液供给至晶片W，并且晶片W连续地旋转。
步骤S220中，由超声振动生成器260的工作生成超声振动。
例如，将电力输入如压电换能器的超声振动生成器260，以使超声振动生成器260通过将电能转换为物理振动能而生成该超声振动。
步骤S230中，通过该超声振动经由传递部件270的材料层272传递而控制该超声振动的强度与方向。
步骤S230中的该超声振动的强度与方向的控制与图5中已示的步骤S120的超声振动的强度与方向的控制基本相同。由此，省略了进一步的解释。
对该超声振动的强度与方向进行控制之后，步骤S240中，将该超声振动通过传递部件270施加至该晶片W上的清洗溶液。
该超声振动使该清洗溶液发生振动以加速该清洗溶液与晶片W上的杂质发生反应。因此，该超声振动可改善杂质去除的效率。
该包含杂质的清洗溶液从晶片W散落，并且被碗状部240阻挡。该清洗溶液移动至碗状部240的底板以通过出口250流出。
根据本发明，依据材料层的数量、各材料层的厚度、以及各材料层的宽度这些参数中的一个来改变该超声振动的强度与方向。对该超声振动的强度与方向进行控制之后，将该超声振动施加至该晶片上的清洗溶液。因此，可容易地清洗该晶片。
此外，当该晶片上并未分布有足够厚度的该清洗溶液时，材料层122可补偿该清洗溶液的厚度不足以防止该超声振动对该晶片的图形造成损害。
已参考实施例对本发明作出了描述。然而，显然本领域技术人员根据上述描述可清楚地知道许多代替修改以及变化。因此，本发明包含落入后文权利要求书所要求保护的本发明的精神及范围之内的所有代替修改及变化。
Claims (13)
1、一种生成超声振动的装置，所述装置包括：
生成超声振动的超声振动生成器；及
位于所述超声振动生成器的一端部的传递部件，并且所述传递部件包括至少一种用于控制所述超声振动的强度与方向的材料，所述超声振动经由所述传递部件传递至用于清洗晶片的清洗溶液。
2、如权利要求1所述的装置，其中所述传递部件的材料包括固相、液相、以及气相中的一种。
3、如权利要求1所述的装置，其中所述材料设置为所述传递部件中的至少一材料层，并且根据所述材料层的数量、各材料层的厚度、以及各材料层的宽度中的至少一个来改变所述超声振动的强度与方向。
4、一种生成超声振动的方法，所述方法包括：
生成超声振动；及
通过将所述超声振动经由材料层传递而改变所述超声振动的强度及方向。
5、如权利要求4所述的方法，其中所述材料层包括具有固相、液相、以及气相中的一种的材料。
6、如权利要求4所述的方法，其中根据组份层的数量、各组份层的厚度、以及各组份层的宽度中的至少一个来改变所述超声振动的强度与方向。
7、一种清洗晶片的装置，所述装置包括：
位于所述晶片上方的清洗溶液供给器，其将清洗溶液供给到所述晶片上；
位于所述晶片上方的超声振动生成器，其生成超声振动；及
位于所述超声振动生成器一端部的传递部件，且所述传递部件包括用于控制所述超声振动的强度与方向的材料，所述超声振动经由所述传递部件传递至用于清洗晶片的清洗溶液。
8、如权利要求7所述的装置，其中所述传递部件的材料层包括固相、液相、以及气相中的一种。
9、如权利要求7所述的装置，其中所述材料设置为所述传递部件中的至少一材料层，并且根据所述材料层的数量、各材料层的厚度、以及各材料层的宽度中的至少一个来改变所述超声振动的强度与方向，以使所述超声振动的强度及方向与所述晶片上形成的图形的形状相对应。
10、如权利要求7所述的装置，其中所述传递部件与所述超声振动生成器在一本体中一体形成。
11、一种清洗晶片的方法，所述方法包括：
将清洗溶液供给至晶片上；
生成超声振动；
通过所述超声振动经由材料层传递而改变所述超声振动的强度及方向；及
将所述超声振动施加至所述清洗溶液。
12、如权利要求11所述的方法，其中所述材料层包括固相、液相、以及气相中的一种。
13、如权利要求11所述的方法，其中所述材料设置为所述传递部件中的至少一材料层，并且根据所述材料层的数量、各材料层的厚度、以及各材料层的宽度中的至少一个来改变所述超声振动的强度与方向，以使所述超声振动的强度及方向与所述晶片上形成的图形的形状相对应。
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