專(zhuān)利名稱(chēng)：圖案化基板之百萬(wàn)赫超音波清洗方法與設(shè)備的制作方法
專(zhuān)利說(shuō)明圖案化基板之百萬(wàn)赫超音波清洗方法與設(shè)備 本發(fā)明大致關(guān)于表面清洗的方式，而更特別地，是關(guān)于一種伴隨制造程序以百萬(wàn)赫超音波清洗半導(dǎo)體基板的方法與設(shè)備。百萬(wàn)赫超音波清洗法被廣泛地使用在半導(dǎo)體制程操作上，且能用在一整批晶片或單一片晶片的清洗程序上。對(duì)于一整批晶片的清洗程序，百萬(wàn)赫超音波轉(zhuǎn)換器的振動(dòng)，在一置放有一整組半導(dǎo)體基板的清洗槽中的液體里，制造出聲的壓力波。單一晶片的百萬(wàn)赫超音波清洗程序則使用一相對(duì)較小的轉(zhuǎn)換器置于一旋轉(zhuǎn)的晶片上，其中此轉(zhuǎn)換器會(huì)掃描過(guò)這片晶片，或在完全浸沒(méi)的情況下，一單一晶片槽浸泡系統(tǒng)被使用到。在以百萬(wàn)赫超音波清洗的每一種狀況里，其主要的粒子移除機(jī)構(gòu)是由于產(chǎn)生空穴效應(yīng)與聲沖流之故?？昭ㄐ?yīng)是來(lái)自于，當(dāng)對(duì)一液態(tài)介質(zhì)施加聲能時(shí)，從溶解的氣體所產(chǎn)生之顯微氣泡的快速生成與崩解。由于顯微氣泡的崩解，釋出了有助于移除粒子的能量，這些能量是透過(guò)破壞將粒子黏著到半導(dǎo)體基板的各種黏著力而幫助粒子的移除。聲沖流是指，當(dāng)對(duì)一壓電轉(zhuǎn)換器施加射頻動(dòng)力時(shí)，透過(guò)此流體，由聲波引導(dǎo)出的流動(dòng)的狀態(tài)。
圖1A是整批晶片之百萬(wàn)赫超音波清洗系統(tǒng)的示意圖。清洗槽100以一清洗液填滿(mǎn)。晶片支座102內(nèi)置有一整組待清洗之晶片。轉(zhuǎn)換器104以接近1MHz的頻率透過(guò)聲能制造出壓力波。這些壓力波會(huì)與適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)液協(xié)力控制粒子避免其再黏著，而提供清洗的動(dòng)作。因?yàn)檎偃f(wàn)赫超音波清洗系統(tǒng)需耗費(fèi)長(zhǎng)的清洗時(shí)間，以及化學(xué)液的耗用，因此，為了與國(guó)際半導(dǎo)體技術(shù)藍(lán)圖(ITRS)的要求一致，以減少化學(xué)液的耗用、增加晶片對(duì)晶片的控制，及減少缺陷，研究者將努力集中在單一晶片之百萬(wàn)赫超音波清洗系統(tǒng)上。整批晶片之百萬(wàn)赫超音波清洗系統(tǒng)還需承受其他缺點(diǎn)，因?yàn)閭鬟f到清洗槽里的多片晶片的百萬(wàn)赫超音波能量不一致，因此會(huì)因相長(zhǎng)干擾而產(chǎn)生「熱點(diǎn)」，或因相消干擾而產(chǎn)生「冷點(diǎn)」，不論是哪一種情形都是由百萬(wàn)赫超音波的反射所引起的，而這些反射來(lái)自于多片晶片與百萬(wàn)赫超音波清洗槽。相長(zhǎng)干擾會(huì)對(duì)晶片基板上的圖案或敏感的特征部造成損傷，因此，其平均能量必須被降低以確保任何熱點(diǎn)都低于會(huì)被損傷的門(mén)檻。對(duì)于冷點(diǎn)而言，由于會(huì)產(chǎn)生清洗不完全的情形，因此，必須施用一較高的百萬(wàn)赫超音波能量，使其能到達(dá)晶片支座102里的晶片的所有區(qū)域。由于存在上述的情形，因此必須有一折衷的做法，使能將損傷減到最低，而又同時(shí)能夠提供夠高的平均能量以達(dá)到完全清洗的效果。
圖1B是單一晶片之百萬(wàn)赫超音波清洗槽的示意圖。在此，清洗槽106被一清洗液填滿(mǎn)。由承載器108所支撐著的晶片109被浸泡在清洗槽106里的清洗液中。轉(zhuǎn)換器104提供能量以清洗晶片109。此清洗液典型地被設(shè)計(jì)來(lái)修正晶片表面與粒子間的電動(dòng)電位(ζ-potential)，這些粒子是指透過(guò)轉(zhuǎn)換器104所提供用來(lái)避免粒子再黏著的聲能而被從晶片表面移除的粒子。為了維持表面間的適當(dāng)?shù)碾妱?dòng)電位(ζ-potential)，清洗液濃度應(yīng)被維持在一相當(dāng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆秶?。然而，?duì)于被限定出范圍在晶片基板表面上的特征部，如線(xiàn)路、接點(diǎn)、空隙、通道等，因?yàn)樵谟商卣鞑克薅ǔ龇秶膮^(qū)域里的粒子與晶片基板的界面處無(wú)法維持一特定清洗液濃度，即補(bǔ)充清洗液，因而使粒子會(huì)再沉積在晶片基板表面上。此外，對(duì)于使用垂直于晶片基板表面的方向上的轉(zhuǎn)換器的情況來(lái)說(shuō)(就單一晶片之百萬(wàn)赫超音波清洗系統(tǒng)而言)，高縱橫比特征部會(huì)遮蓋住，或擋住，特征部的較低區(qū)域，使百萬(wàn)赫超音波能量無(wú)法進(jìn)入，且空穴效應(yīng)也無(wú)法發(fā)揮作用。對(duì)于使用平行于晶片表面的方向上的轉(zhuǎn)換器的情況來(lái)說(shuō)，空穴效應(yīng)雖能在特征部里發(fā)揮作用，但聲沖流卻沒(méi)有在大部分有利的方向上以幫助將從晶片基板剝離開(kāi)的粒子移除。無(wú)論如何，這樣的構(gòu)造造成個(gè)別晶體間的間隙。此構(gòu)造的另一項(xiàng)缺點(diǎn)是，因?yàn)橛蓧弘娋w所提供的聲能具有準(zhǔn)直的特性，晶體間的間隙導(dǎo)致有些區(qū)域無(wú)法被供給夠位準(zhǔn)的聲能。結(jié)果，晶片109必然會(huì)有某些特定區(qū)域無(wú)法見(jiàn)到均一的聲能，甚至產(chǎn)生沒(méi)被清洗到的情形。
此外，電沉積操作，特別是無(wú)電電鍍，也常被用來(lái)在晶片基板上沉積一層薄膜。譬如，一層銅薄膜能透過(guò)無(wú)電電鍍被沉積在晶片基板上。無(wú)電電鍍的缺點(diǎn)之一是，在一經(jīng)歷無(wú)電電鍍而被圖案化的晶片基板上的特征部處，任何氣泡的生成都將導(dǎo)致后續(xù)電鍍操作時(shí)的空洞。深入高縱橫比特征部里的無(wú)電電鍍的另一項(xiàng)缺點(diǎn)是，新生成之反應(yīng)物會(huì)從清洗液中被輸運(yùn)進(jìn)特征部里，而副產(chǎn)品會(huì)自相同的特征部中被輸運(yùn)出去。
鑒于上述所提及的情況，衍生出對(duì)于一種能提供單一晶片之百萬(wàn)赫超音波清洗系統(tǒng)理想構(gòu)造的方法與設(shè)備的需求，此理想構(gòu)造是指有能力將清洗用的化學(xué)液補(bǔ)充進(jìn)由特征部所限定出范圍的區(qū)域里，以避免被聲能剝離開(kāi)的粒子再度沉積到晶片上。此外，也衍生出對(duì)于以下二方面的需求一是要能控制經(jīng)歷無(wú)電電鍍之特征部附近所生成的氣泡，二是要能改善反應(yīng)物及副產(chǎn)品被輸運(yùn)進(jìn)及輸運(yùn)出高縱橫比的特征部里的情形?？偠灾?，本發(fā)明能藉由提供一種清洗方法與設(shè)備來(lái)滿(mǎn)足上述所提之需求，此清洗方法與設(shè)備能提供聲能進(jìn)入晶片特征部以剝離粒子，并能將清洗用之化學(xué)液補(bǔ)充進(jìn)晶片特征部區(qū)域以幫助移除被剝離的粒子。此外，本發(fā)明也提供一套用來(lái)控制氣泡生成與改善無(wú)電電鍍操作期間所發(fā)生的物質(zhì)輸運(yùn)現(xiàn)象的系統(tǒng)與方法。吾人應(yīng)了解到本發(fā)明能以很多方式，包括被當(dāng)成一種方法、一套系統(tǒng)或一組設(shè)備，而被執(zhí)行。本發(fā)明的一些發(fā)明實(shí)施例將在后續(xù)加以說(shuō)明。
在一個(gè)實(shí)施例里，提供了一種半導(dǎo)體基板的清洗方法。此方法是以產(chǎn)生聲能的方式起始，而此聲能主要是以垂直于半導(dǎo)體基板表面的方向前進(jìn)。而后，產(chǎn)生主要是以平行于半導(dǎo)體基板表面的方向前進(jìn)之聲能。每一個(gè)方向的聲能都能被同時(shí)產(chǎn)生(同相)或交替產(chǎn)生(異相)。
在另一個(gè)實(shí)施例里，提供了一種半導(dǎo)體基板清洗設(shè)備。此設(shè)備包含一基座及至少一從此基座延伸出來(lái)的側(cè)壁。此側(cè)壁實(shí)質(zhì)上垂直于此基座。此設(shè)備還包含一被固定到此基座上的第一百萬(wàn)赫超音波轉(zhuǎn)換器。一被固定到此側(cè)壁上的第二百萬(wàn)赫超音波轉(zhuǎn)換器也被包含在此設(shè)備里。第一百萬(wàn)赫超音波轉(zhuǎn)換器主要是位于與第二百萬(wàn)赫超音波轉(zhuǎn)換器直交的方向上。
還有另一個(gè)實(shí)施例，提供了一種半導(dǎo)體基板的清洗系統(tǒng)。此系統(tǒng)包含一具有由基座所限定范圍的內(nèi)部空腔的清洗槽，及至少一從此清洗槽延伸出來(lái)的側(cè)壁。此清洗槽被安裝用來(lái)將清洗液盛裝在其內(nèi)部空腔里。此系統(tǒng)還包含一半導(dǎo)體基板支座，此半導(dǎo)體基板支座被安裝用來(lái)支撐半導(dǎo)體基板并繞著半導(dǎo)體基板的軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)此半導(dǎo)體基板。此半導(dǎo)體基板支座更被安裝用來(lái)在此清洗槽的內(nèi)部空腔里支撐及旋轉(zhuǎn)此半導(dǎo)體基板。此系統(tǒng)并包含一連接到基座的第一百萬(wàn)赫超音波轉(zhuǎn)換器。此第一百萬(wàn)赫超音波轉(zhuǎn)換器的上表面實(shí)質(zhì)上平行于半導(dǎo)體基板的底部表面。第二百萬(wàn)赫超音波轉(zhuǎn)換器連接到至少一面的側(cè)壁上。此第一百萬(wàn)赫超音波轉(zhuǎn)換器被安裝用來(lái)產(chǎn)生主要是以垂直于半導(dǎo)體基板之底部表面的方向前進(jìn)的聲能。而此第二百萬(wàn)赫超音波轉(zhuǎn)換器則被安裝用來(lái)產(chǎn)生主要是以平行于半導(dǎo)體基板之底部表面的方向前進(jìn)的聲能。
還有另一個(gè)實(shí)施例，提供了一種半導(dǎo)體基板的無(wú)電電鍍方法。此方法一開(kāi)始是將半導(dǎo)體基板浸入一電鍍液里，然后使一層薄膜沉積到此半導(dǎo)體基板的表面上。并將聲能傳進(jìn)此電鍍液里。在一實(shí)施例里，使用被放置成實(shí)質(zhì)上平行于晶片表面方向的一轉(zhuǎn)換器來(lái)產(chǎn)生聲能，此聲能被導(dǎo)引到此半導(dǎo)體基板的表面上，以控制在此半導(dǎo)體基板表面上的氣泡生成。在另一個(gè)實(shí)施例里，使用被放置成實(shí)質(zhì)上垂直于晶片表面方向的一轉(zhuǎn)換器來(lái)產(chǎn)生聲能，此聲能被導(dǎo)引到此半導(dǎo)體基板的表面上，以改善在此半導(dǎo)體基板表面上的反應(yīng)物與副產(chǎn)品的輸運(yùn)。
在另一個(gè)實(shí)施例里，提供了一種半導(dǎo)體基板的無(wú)電電鍍?cè)O(shè)備。此設(shè)備包含一被安裝用來(lái)盛裝電鍍液的電鍍槽，及一被安裝用來(lái)將聲能傳進(jìn)此電鍍液里的轉(zhuǎn)換器。
本發(fā)明之其他實(shí)施態(tài)樣及優(yōu)點(diǎn)將藉由后續(xù)的詳細(xì)說(shuō)明，連同所伴隨之圖式，使其具體顯現(xiàn)，并以例證方式，詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的原理。


圖1A是一整批晶片的百萬(wàn)赫超音波清洗系統(tǒng)的示意圖；圖1B是一單一晶片的百萬(wàn)赫超音波清洗槽的示意圖；圖2是依本發(fā)明的一實(shí)施例所得的一簡(jiǎn)化的百萬(wàn)赫超音波清洗設(shè)備的示意圖；圖3是圖2的另一實(shí)施例的百萬(wàn)赫超音波清洗設(shè)備的示意圖；圖4是依本發(fā)明的一實(shí)施例所得的百萬(wàn)赫超音波清洗設(shè)備的放大橫剖面圖；
圖5是對(duì)應(yīng)于圖4的百萬(wàn)赫超音波清洗槽的另一實(shí)施例的示意圖；圖6是一流程圖，用以說(shuō)明依本發(fā)明的一實(shí)施例，透過(guò)百萬(wàn)赫超音波清洗設(shè)備來(lái)清洗一半導(dǎo)體基板的操作方式；圖7A是依本發(fā)明的一實(shí)施例所得的用于無(wú)電電鍍操作上的一百萬(wàn)赫超音波轉(zhuǎn)換器的簡(jiǎn)易示意圖；圖7B是對(duì)應(yīng)于圖7A的無(wú)電電鍍反應(yīng)槽的另一實(shí)施例的示意圖；圖8A是依本發(fā)明的一實(shí)施例所得的能產(chǎn)生用于清洗晶片基板的聲能的百萬(wàn)赫超音波清洗設(shè)備的簡(jiǎn)易示意圖；圖8B是對(duì)應(yīng)于圖8A的百萬(wàn)赫超音波清洗設(shè)備的另一實(shí)施例的示意圖；圖8C是對(duì)應(yīng)于圖8A的百萬(wàn)赫超音波清洗設(shè)備的又另一實(shí)施例的示意圖；圖8D是對(duì)應(yīng)于圖8A的百萬(wàn)赫超音波清洗設(shè)備的再另一實(shí)施例的示意圖；圖9是依本發(fā)明的一實(shí)施例所得的具有兩個(gè)聲能產(chǎn)生器的一百萬(wàn)赫超音波清洗設(shè)備的簡(jiǎn)易示意圖；圖10A是依本發(fā)明的一實(shí)施例所得的被安裝用來(lái)清洗晶片基板的相反兩面的百萬(wàn)赫超音波清洗設(shè)備的簡(jiǎn)易示意圖；圖10B是對(duì)應(yīng)于圖10A的百萬(wàn)赫超音波清洗設(shè)備的另一實(shí)施例的簡(jiǎn)易示意圖；圖11是一流程圖，用以說(shuō)明依本發(fā)明的一實(shí)施例，應(yīng)用聲能來(lái)清洗一半導(dǎo)體基板表面的操作方式。
本發(fā)明提供一種百萬(wàn)赫超音波清洗系統(tǒng)、設(shè)備及方法，此百萬(wàn)赫超音波清洗架構(gòu)是經(jīng)最佳化成能將聲能直接提供進(jìn)入限定范圍之圖案化晶片基板的特征部，并能將清潔用的化學(xué)液補(bǔ)充進(jìn)入被此特征部所限定范圍的區(qū)域。無(wú)論如何，對(duì)于精于本項(xiàng)技術(shù)之人士而言，本發(fā)明很明顯地能在缺乏部分或全部特定細(xì)節(jié)的情況下被實(shí)行。另一方面，在此并不詳細(xì)敘述一般眾人所熟知的操作方法，以免對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容造成不必要的混淆。圖1A與圖1B在圖示說(shuō)明先前技術(shù)的相關(guān)部分。此處所用到的數(shù)值其參考值為+/-10％。
本發(fā)明的實(shí)施例提供一種將圖案化基板之百萬(wàn)赫超音波清洗效率達(dá)到最佳化的系統(tǒng)與方法。此處所用的基板(substrate)與晶片(wafer)可彼此互換。藉由提供兩個(gè)被定位在相互直交方向上的百萬(wàn)赫超音波轉(zhuǎn)換器，將空穴效應(yīng)與聲沖流效應(yīng)都達(dá)到最佳化，其中一個(gè)百萬(wàn)赫超音波轉(zhuǎn)換器主要與待清洗之基板表面平行，而另一個(gè)百萬(wàn)赫超音波轉(zhuǎn)換器實(shí)質(zhì)上垂直于待清洗之基板表面。也就是說(shuō)，實(shí)質(zhì)上平行于待清洗之基板表面的這一個(gè)百萬(wàn)赫超音波轉(zhuǎn)換器能將聲能直接提供進(jìn)入圖案化基板的特征部。被直接提供進(jìn)入特征部的聲能會(huì)引致空穴效應(yīng)而剝除任何黏著在特征部里的粒子。另一方面，被定位在實(shí)質(zhì)上垂直于待清洗之基板表面的這個(gè)百萬(wàn)赫超音波轉(zhuǎn)換器能提供平行于晶片表面的聲沖流。此聲沖流會(huì)在特征部周?chē)膮^(qū)域及特征部?jī)?nèi)部引致渦流或擾流。結(jié)果，必然使化學(xué)物質(zhì)被輸運(yùn)進(jìn)出特征部的效果被強(qiáng)化而加強(qiáng)了對(duì)于特征部?jī)?nèi)部的化學(xué)物質(zhì)的清洗效率。
此外，此處所描述的實(shí)施例還提供一種透過(guò)應(yīng)用百萬(wàn)赫超音波聲能來(lái)改善無(wú)電電鍍制程之沉積品質(zhì)的系統(tǒng)與方法。應(yīng)用百萬(wàn)赫超音波聲能會(huì)引致空穴效應(yīng)，此空穴效應(yīng)會(huì)幫助在無(wú)電電鍍制程期間所形成之氣泡的崩解。在崩解之前，氣泡會(huì)長(zhǎng)成多大尺寸要看所用百萬(wàn)赫超音波聲能的頻率數(shù)。因此，經(jīng)歷無(wú)電電解制程而在晶片表面所生成之氣泡能透過(guò)無(wú)電電解制程中對(duì)百萬(wàn)赫超音波聲能的應(yīng)用來(lái)控制。
圖2系依本發(fā)明之一實(shí)施例所得之一簡(jiǎn)化的百萬(wàn)赫超音波清洗設(shè)備。百萬(wàn)赫超音波清洗設(shè)備110包含具有側(cè)壁118及側(cè)壁122的一清洗槽，這兩個(gè)側(cè)壁都是由基座120所延伸出來(lái)。此清洗槽含有清洗液112于槽里。清洗液112可以是任何適合用在百萬(wàn)赫超音波清洗設(shè)備的清洗液，所謂適合的清洗液是指具備幫助移除粒子及抑制粒子再度沉積到晶片基板116的表面上的特性。此處所使用的清洗液(cleaningsolution)與清洗化學(xué)液(cleaning chemistry)可彼此互換。正如圖中所看到的，晶片基板116被浸入到清洗液112里并由承載器114支撐著。對(duì)于精于本項(xiàng)技術(shù)之人士而言，很明顯地，任何能夠支撐晶片基板116于百萬(wàn)赫超音波清洗槽中的清洗液112里的適當(dāng)裝置都能用在此處。此百萬(wàn)赫超音波清洗槽被連接到百萬(wàn)赫超音波轉(zhuǎn)換器124與百萬(wàn)赫超音波轉(zhuǎn)換器126。百萬(wàn)赫超音波轉(zhuǎn)換器126被定位在垂直于晶片基板116的底部表面117的位置上。因此，百萬(wàn)赫超音波轉(zhuǎn)換器126能提供平行于底部表面117的聲沖流，如下列所述。百萬(wàn)赫超音波轉(zhuǎn)換器124被定位在平行于晶片基板116的底部表面117的位置上。因此，百萬(wàn)赫超音波轉(zhuǎn)換器124能提供能進(jìn)入特征部，如通道、孔洞、溝槽等等，的聲能以在特征部里引致空穴效應(yīng)。也就是說(shuō)，分別與晶片表面垂直及平行的兩個(gè)百萬(wàn)赫超音波轉(zhuǎn)換器，會(huì)提供聲沖流交替地幫助輸運(yùn)被剝除的粒子并被補(bǔ)充上化學(xué)流體至晶片表面，且產(chǎn)生空穴效應(yīng)以剝除與移去黏著在基板表面的粒子。
圖3系圖2之百萬(wàn)赫超音波清洗設(shè)備的另一實(shí)施例。在此，晶片基板116被放置在一垂直的位置上，而非圖2中所放置的水平的位置。對(duì)于精于本項(xiàng)技術(shù)之人士而言，很明顯地，晶片基板116能被任何適當(dāng)?shù)幕逯喂ぞ?，如基板承載器、滾軸等，所支撐。晶片基板116被浸入到由基座120與百萬(wàn)赫超音波清洗槽的側(cè)壁118、122所限定出范圍的空腔里的清洗液112里。精于本項(xiàng)技術(shù)之人士應(yīng)了解到此百萬(wàn)赫超音波清洗槽可以是適合用來(lái)從百萬(wàn)赫超音波轉(zhuǎn)換器提供聲能轉(zhuǎn)換的任何形狀，其中，一百萬(wàn)赫超音波轉(zhuǎn)換器能提供實(shí)質(zhì)上垂直于基板表面方向的聲能，而另一百萬(wàn)赫超音波轉(zhuǎn)換器則提供實(shí)質(zhì)上平行于基板表面方向的聲能。在一實(shí)施例里，垂直方向的聲能是在與標(biāo)準(zhǔn)值相差5度的范圍里，亦即90±5度之間，此處的標(biāo)準(zhǔn)值是指相對(duì)于基板表面而言。在另一實(shí)施例里，平行方向的聲能是在與平行相差5度的范圍里，亦即0±5度之間，此處的平行方向是指與基板表面平行或相對(duì)于基板表面的平行面而言。因此，基座的形狀可以是長(zhǎng)方形、正方形，或甚至是圓形，只要其側(cè)壁可被安裝以允許配置能夠產(chǎn)生與基座之百萬(wàn)赫超音波轉(zhuǎn)換器所傳遞之聲能方向直交的聲能之百萬(wàn)赫超音波轉(zhuǎn)換器。精于本項(xiàng)技術(shù)之人士應(yīng)了解到清洗液112可以是任何商業(yè)上能夠取得之清洗液，譬如可從杜邦電子科技公司(DUPONT ElectronicTechnologies)、EKC科技公司(EKC Technology，Inc.)或ASHLAND股份有限公司(ASHLAND Corporation)取得。
圖4系依本發(fā)明之一實(shí)施例所得之百萬(wàn)赫超音波清洗設(shè)備的放大橫剖面圖。在此，圖案化晶片基板116之底部表面117被加以更詳細(xì)描繪，也就是說(shuō)，圖案化晶片基板之底部表面的特征部被圖解出來(lái)。晶片基板116被浸入到由百萬(wàn)赫超音波清洗槽的側(cè)壁118、122及基座120所限定出范圍的空腔里的清洗液112里。精于本項(xiàng)技術(shù)之人士應(yīng)了解到晶片基板116可以透過(guò)一適當(dāng)?shù)陌雽?dǎo)體基板支座而被沿著其軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)。百萬(wàn)赫超音波轉(zhuǎn)換器124與126分別包含有轉(zhuǎn)換器元件124a與126a，以及共振器元件124b與126b。百萬(wàn)赫超音波轉(zhuǎn)換器124與126可以是任何商業(yè)上能夠取得之適當(dāng)?shù)陌偃f(wàn)赫超音波轉(zhuǎn)換器。百萬(wàn)赫超音波轉(zhuǎn)換器典型地可在500KHz至5MHz間的頻率范圍里產(chǎn)生超音波能量。對(duì)于精于本項(xiàng)技術(shù)之士而言，很明顯地，對(duì)于百萬(wàn)赫超音波轉(zhuǎn)換器的特殊材料的選擇將決定其產(chǎn)生能量的頻率范圍。適當(dāng)?shù)牟牧习▔弘姴牧霞皦弘娞沾刹牧?，例如石英和藍(lán)寶石等。
百萬(wàn)赫超音波轉(zhuǎn)換器124相對(duì)于百萬(wàn)赫超音波轉(zhuǎn)換器126被定位在允許得到最理想的聲能與物質(zhì)輸運(yùn)情形以改善圖案化晶片基板116的清洗效果。百萬(wàn)赫超音波轉(zhuǎn)換器124用來(lái)提供聲能，此聲能能到達(dá)圖案化晶片基板116之底部表面117的特征部。在此，此聲能將引致空穴效應(yīng)以剝離黏著在底部表面117的特征部?jī)?nèi)部表面上的粒子132。為了避免粒子132再度附著到特征部?jī)?nèi)部表面上，百萬(wàn)赫超音波轉(zhuǎn)換器126將提供聲能以產(chǎn)生如圖中之箭頭130所示之聲沖流。聲沖流就是當(dāng)流體受聲能的支配時(shí)產(chǎn)生速度梯度因而引致的流體移動(dòng)。聲沖流是一種頻率及所遞送強(qiáng)度的函數(shù)，并提供一強(qiáng)的區(qū)域性清洗液流其剪力為移除粒子的主要原動(dòng)力。由聲沖流所產(chǎn)生的清洗液流，如箭頭130所示，在晶片基板之底部表面117的特征部里造成渦流134。渦流134，也可說(shuō)是擾流，可改善進(jìn)出特征部的物質(zhì)輸運(yùn)，以允許新的清洗液被導(dǎo)引進(jìn)晶片基板之底部表面117的特征部里，并且將從特征部剝離開(kāi)的任何粒子移除，這些粒子是透過(guò)從百萬(wàn)赫超音波轉(zhuǎn)換器124所產(chǎn)生而被遞送進(jìn)入特征部的聲能所引致的空穴效應(yīng)而被剝離開(kāi)來(lái)的。
圖4的箭頭128表示由百萬(wàn)赫超音波轉(zhuǎn)換器124所產(chǎn)生而被遞送進(jìn)入晶片基板之底部表面117之特征部的聲能。如前述所提及的，聲能128會(huì)引致空穴效應(yīng)以剝離粒子132。精于本項(xiàng)技術(shù)之人士應(yīng)了解到擾流或渦流134有助于改善反應(yīng)物/副產(chǎn)品的輸運(yùn)進(jìn)出特征部，特別是高縱橫比特征部。然而，直接能量被遞送進(jìn)入特征部以提供空穴放應(yīng)并移除粒子，因此，百萬(wàn)赫超音波轉(zhuǎn)換器被定位在平行以及垂直晶片表面的方向上，同時(shí)提供直接能量以清洗由基板表面所限定出范圍的特征部以及進(jìn)入特征部的化學(xué)物質(zhì)輸運(yùn)。
圖5系圖4之百萬(wàn)赫超音波清洗槽的另一實(shí)施例。在此，晶片基板116被定位在垂直位置上而非水平位置上。據(jù)此，百萬(wàn)赫超音波轉(zhuǎn)換器126提供直接能量，如圖中之箭頭128，以從晶片基板116的底部表面117所限定范圍的特征部中剝離開(kāi)粒子132。百萬(wàn)赫超音波轉(zhuǎn)換器124提供聲沖流，如圖中之箭頭130，產(chǎn)生渦流134以移除粒子132并導(dǎo)引新的清洗液進(jìn)入晶片基板底部表面117的特征部里。當(dāng)清洗液112是特別設(shè)計(jì)用于單一晶片的清洗操作上時(shí)，精于本項(xiàng)技術(shù)之人士應(yīng)了解到當(dāng)清洗液112的反應(yīng)物/副產(chǎn)品濃度改變時(shí)，其清洗特性將同樣地跟著改變。亦即，在高縱橫比特征部，譬如晶片基板116的底部表面117上的特征部，里的清洗液112可清洗高縱橫比特征部的內(nèi)部。當(dāng)清洗效果發(fā)生時(shí)，在特征部里的清洗液濃度可能會(huì)有所改變，因而改變了界面特性以及粒子與基板表面間的電動(dòng)電位(ζ-potential)。這樣的改變能允許粒子132再度黏著到晶片基板116的表面上，因?yàn)樵诹Ｗ?32與基板表面117間清洗液可能不再維持一適當(dāng)?shù)幕蛞恢碌碾妱?dòng)電位(ζ-potential)。所以，聲沖流，或更精確地說(shuō)，由聲沖流所造成的渦流134藉由改善物質(zhì)輸運(yùn)與補(bǔ)充清洗液進(jìn)特征部里來(lái)避免粒子再度黏著到晶片基板表面上的情形發(fā)生。
圖6系一流程圖，用以說(shuō)明依本發(fā)明之一實(shí)施例，透過(guò)百萬(wàn)赫超音波清洗設(shè)備來(lái)清洗一半導(dǎo)體基板的操作方法。本方法起始于步驟140，提供一與兩個(gè)個(gè)別的超音波轉(zhuǎn)換器相連接的清洗槽。例如，此處可提供參考如圖2到圖5中所描繪的清洗槽。接著看到本方法的步驟142，將晶片基板浸入清洗槽中的清洗液里。精于本項(xiàng)技術(shù)之人士應(yīng)了解到被浸入的晶片基板被定位在一百萬(wàn)赫超音波轉(zhuǎn)換器實(shí)質(zhì)上平行于待清洗之基板表面，而另外第二百萬(wàn)赫超音波轉(zhuǎn)換器實(shí)質(zhì)上垂直于待清洗之基板表面的位置上。換句話(huà)說(shuō)，百萬(wàn)赫超音波轉(zhuǎn)換器是以每一個(gè)轉(zhuǎn)換器所產(chǎn)生而傳輸?shù)角逑匆豪锏穆暷苣苓m當(dāng)?shù)乇舜酥苯坏姆绞絹?lái)加以定位，亦即百萬(wàn)赫超音波轉(zhuǎn)換器是定位在彼此相交大約直角的方位上。如前述所提及的，清洗液能是商業(yè)上可獲得的特別設(shè)計(jì)用在單一晶片的清洗上的清洗液，且甚至可以是去離子水。接著看到本方法的步驟144，旋轉(zhuǎn)晶片基板。在此，晶片基板可透過(guò)任何精于本項(xiàng)技術(shù)之人士所熟知的適當(dāng)工具被加以旋轉(zhuǎn)。
在圖6所解說(shuō)的方法流程中接著看到步驟146，產(chǎn)生實(shí)質(zhì)上垂直于晶片基板表面的方向上之聲能。在此，當(dāng)進(jìn)行高縱橫比特征部的清洗動(dòng)作時(shí)，為了提供空穴效應(yīng)以移除粒子，聲能會(huì)直接撞進(jìn)高縱橫比特征部。接著看到本方法的步驟148，產(chǎn)生實(shí)質(zhì)上平行于晶片基板表面的方向上之聲能。在此，聲能會(huì)產(chǎn)生渦流，此渦流能改善反應(yīng)物/副產(chǎn)品的輸運(yùn)進(jìn)出高縱橫比特征部。換句話(huà)說(shuō)，聲沖流可幫助補(bǔ)充化學(xué)物質(zhì)以避免粒子再度沉積到被清洗的晶片的表面上。因此，一旦粒子被剝離開(kāi)來(lái)，聲沖流強(qiáng)化了被剝離開(kāi)來(lái)的粒子的輸運(yùn)。精于本項(xiàng)技術(shù)之人士應(yīng)了解到被產(chǎn)生在主要是垂直方向上的聲能以及被產(chǎn)生在主要是平行方向上的聲能可被同時(shí)地施加或交替地施加或有些聯(lián)合以這兩種方式來(lái)施加。而更特別的是，百萬(wàn)赫超音波轉(zhuǎn)換器可被同時(shí)或交替地施加動(dòng)力，亦即百萬(wàn)赫超音波轉(zhuǎn)換器可以是同相或異相。
圖7A系依本發(fā)明之一實(shí)施例所得之用于無(wú)電電鍍操作上的一百萬(wàn)赫超音波轉(zhuǎn)換器之簡(jiǎn)易示意圖。在此，無(wú)電電鍍槽150里含有電鍍液152。晶片基板154被支撐在無(wú)電電鍍槽150里。一般熟知的是藉由將組件浸入到電鍍液里來(lái)進(jìn)行無(wú)電電鍍。電鍍液通常是由可溶性金屬鹽類(lèi)及還原劑所組成。金屬鹽類(lèi)被還原到無(wú)氧化物的表面上。所以，可在表面上沉積出一層金屬薄膜，如銅、鎳等。然而，當(dāng)在金屬沉積的過(guò)程中，任何在表面上或表面附近的氣泡生成都可能造成結(jié)果之金屬薄膜產(chǎn)生孔洞。因此，藉由連接百萬(wàn)赫超音波轉(zhuǎn)換器156到無(wú)電電鍍槽150，聲能160便能透過(guò)將百萬(wàn)赫超音波轉(zhuǎn)換器與晶片基板聯(lián)系在一起的電鍍液152被導(dǎo)引進(jìn)晶片基板154的表面，以崩解任何可能出現(xiàn)的氣泡。是故，一層更可靠且均勻的薄膜便能沉積在晶片基板154的表面155上。
圖7B系圖7A之無(wú)電電鍍反應(yīng)槽的另一實(shí)施例。在此，第二百萬(wàn)赫超音波轉(zhuǎn)換器被引進(jìn)裝設(shè)在垂直于晶片基板154的位置上。所以，百萬(wàn)赫超音波轉(zhuǎn)換器158允許聲沖流在無(wú)電電鍍過(guò)程中被用來(lái)清除晶片基板154表面上的任何粒子。也就是說(shuō)，產(chǎn)生自百萬(wàn)赫超音波轉(zhuǎn)換器158的聲沖流可改善晶片基板154表面上的反應(yīng)物與副產(chǎn)品的物質(zhì)輸運(yùn)。精于本項(xiàng)技術(shù)之人士應(yīng)了解到無(wú)電電鍍槽150可包括有再循環(huán)或補(bǔ)充電鍍液152的能力。此處的輸入口164可將新的電鍍液提供進(jìn)無(wú)電電鍍槽150里，而輸出口166則被用來(lái)移除被取代掉的電鍍液。精于本項(xiàng)技術(shù)之人士明顯可知，電鍍液亦可經(jīng)由輸入口164與輸出口166而被循環(huán)使用，以取代一次通過(guò)系統(tǒng)之方式。于一實(shí)施例中，電鍍液152以溢流方式排入至廢液收集裝置或排放裝置。此外，輸入口164與輸出口166的位置以及電鍍槽的形狀，都可以是任何適當(dāng)?shù)奈恢没蛐螤睿员沩樌麍?zhí)行無(wú)電電鍍程序。
總結(jié)來(lái)說(shuō)，伴隨參考圖2至圖7B，上述所描述的本發(fā)明在說(shuō)明一種將圖案化基板的清洗效率最佳化的方法與系統(tǒng)。相對(duì)于待清洗之晶片基板表面，其中一個(gè)百萬(wàn)赫超音波轉(zhuǎn)換器被定位在水平方向上，而另一個(gè)百萬(wàn)赫超音波轉(zhuǎn)換器則被定位在垂直方向上，藉由如此定位兩個(gè)百萬(wàn)赫超音波轉(zhuǎn)換器，以超音波聲能將空穴效應(yīng)與聲沖流的特性連結(jié)并達(dá)到最佳化。被定位在水平方向上的百萬(wàn)赫超音波轉(zhuǎn)換器，亦即，其實(shí)質(zhì)上平行于基板表面，因與特征部在目視的同一直線(xiàn)上，故所產(chǎn)生的聲能可被直接遞送進(jìn)特征部里以提供空穴效應(yīng)。此空穴效應(yīng)可剝離任何黏附在特征部?jī)?nèi)的粒子。
被定位在垂直方向上的百萬(wàn)赫超音波轉(zhuǎn)換器，亦即，其實(shí)質(zhì)上垂直于基板表面，會(huì)遞送出以平行于晶片基板表面方向前進(jìn)的聲沖流。此聲沖流會(huì)產(chǎn)生渦流及擾流以移除被剝離開(kāi)的粒子，并且將清洗用的化學(xué)液補(bǔ)充進(jìn)特征部里，譬如高縱橫比特征部，以進(jìn)一步確保被剝離開(kāi)的粒子不會(huì)再度黏附到特征部里的表面上。本質(zhì)上，藉由將清洗用的化學(xué)液補(bǔ)充進(jìn)特征部里，聲沖流允許在特征部里進(jìn)行化學(xué)清洗動(dòng)作。精于本項(xiàng)技術(shù)的人士應(yīng)了解到此處所描述的實(shí)施例也可被用在其他應(yīng)用上，因其適合用來(lái)加強(qiáng)化學(xué)反應(yīng)。例如，關(guān)于此處所描述的實(shí)施例是有助于反應(yīng)物的物質(zhì)輸運(yùn)以移除反應(yīng)后的物質(zhì)。也就是說(shuō)，上述所描述的聲沖流將強(qiáng)化物質(zhì)的輸運(yùn)。
圖8A是依本發(fā)明的一實(shí)施例所得的能產(chǎn)生用于清洗晶片基板的聲能的百萬(wàn)赫超音波清洗設(shè)備的簡(jiǎn)易示意圖。清洗設(shè)備218由基座228與延伸自基座的側(cè)壁232所組成。內(nèi)部空腔220由基座228與側(cè)壁232限定出范圍。清洗設(shè)備218包括由附在共振器226上的百萬(wàn)赫超音波轉(zhuǎn)換器224所組成的聲能產(chǎn)生器223。在此實(shí)施例里，聲能產(chǎn)生器223產(chǎn)生百萬(wàn)赫超音波聲能，亦即，轉(zhuǎn)換器224為一個(gè)百萬(wàn)赫超音波轉(zhuǎn)換器。精于本項(xiàng)技術(shù)的人士應(yīng)了解到此處所描述的實(shí)施例雖應(yīng)用到百萬(wàn)赫超音波聲能，然本發(fā)明也可應(yīng)用到任何其他聲能。聲能產(chǎn)生器223被定位在清洗設(shè)備218的一個(gè)較低的角落處。精于本項(xiàng)技術(shù)的人士應(yīng)了解到聲能產(chǎn)生器223的共振器226有與清洗液接觸。因此，可透過(guò)清洗液將聲能傳輸?shù)骄?，以幫助清洗程序的進(jìn)行。
繼續(xù)來(lái)看圖8A，聲能產(chǎn)生器223被安裝用來(lái)產(chǎn)生主要在平行于晶片基板222的底部表面222a的方向前進(jìn)的聲波。此聲波實(shí)質(zhì)上平行于底部表面222a，由圖中的直線(xiàn)234標(biāo)示出來(lái)。延伸臂238從側(cè)壁232延伸出來(lái)，并與基座228之間限定出一通道。延伸臂238可以是任何適當(dāng)長(zhǎng)度。反射面230是基座228一斜角的部分。在此，由聲能產(chǎn)生器223所產(chǎn)生的聲波會(huì)被反射面230反射出去而朝向晶片基板222的底部表面222a的前進(jìn)。此被反射的聲能由圖中的直線(xiàn)236標(biāo)示出來(lái)。反射面230因?yàn)榫哂薪嵌纫虼四軐?shí)質(zhì)上平行前進(jìn)的聲能波234反射出去成垂直朝向基板底部表面222a前進(jìn)的聲能波236。譬如，此角度是反射面230與基座228相交成大約45度。
持續(xù)來(lái)看圖8A，精于本項(xiàng)技術(shù)的人士應(yīng)了解到聲波的方向與聲能的來(lái)源并無(wú)關(guān)聯(lián)。因此，清洗設(shè)備218的結(jié)構(gòu)允許從外部進(jìn)入聲能產(chǎn)生器223的組件。在此實(shí)施例里，清洗設(shè)備218可以是一個(gè)薄型槽，亦即，晶片基板222可被放置在大約半英寸的基座228里。精于本項(xiàng)技術(shù)的人士亦應(yīng)了解到基座228可以延伸越過(guò)反射面230，如圖中228a所標(biāo)示的部分。在此實(shí)施例里，由基座的228a部分與側(cè)壁的232a部分所限定出范圍的區(qū)域，是將基座228的一部份與反射面230提高后所圍出的一個(gè)空洞。在另一個(gè)實(shí)施例里，反射面230是可調(diào)整的以控制反射面230與基座228之間所交的角度。因此，反射面230的移動(dòng)能夠產(chǎn)生被反射的聲能以?huà)哌^(guò)晶片基板222的表面222b。結(jié)果，被反射的聲能能被集中在晶片基板222的邊緣區(qū)域，而非基板的中心區(qū)域，因此基板的邊緣區(qū)域也能見(jiàn)到等量的聲能。當(dāng)然，此處的晶片基板222是可旋轉(zhuǎn)的，如圖所示。
圖8B是圖8A的百萬(wàn)赫超音波清洗設(shè)備的另一實(shí)施例。清洗設(shè)備218包括一清洗槽被安裝用來(lái)清洗晶片基板222，而此晶片基板222被浸泡在內(nèi)部空腔220所盛裝的清洗液里。百萬(wàn)赫超音波轉(zhuǎn)換器224被附在共振器226上用來(lái)產(chǎn)生朝向反射面230前進(jìn)的聲能。在此，反射面230具有凸?fàn)畋砻媾c清洗設(shè)備218中的清洗液相接觸。所以，由百萬(wàn)赫超音波轉(zhuǎn)換器224所產(chǎn)生的聲能會(huì)被依不同于圖8A的圖案來(lái)反射。因此，反射面230的凸出形狀會(huì)把百萬(wàn)赫超音波轉(zhuǎn)換器224所產(chǎn)生的聲能，圖中直線(xiàn)234所標(biāo)示者，反射成不同角度分散出去的聲能，如圖中直線(xiàn)236所標(biāo)示者。所以，此被反射的聲能，即圖中直線(xiàn)236所標(biāo)示者，以不同的角度撞擊晶片基板222的表面。本質(zhì)上，反射面230接收來(lái)源波/聲波再將其散播到一限定區(qū)域里。此外，因壓電晶體間的空間所產(chǎn)生的能量缺口會(huì)透過(guò)此聲能的反射而被消彌。
圖8C是圖8A的百萬(wàn)赫超音波清洗設(shè)備的又另一實(shí)施例。如同圖8A一般，清洗設(shè)備218包括一盛裝有清洗液的清洗槽及有側(cè)壁232延伸而出的基座228。然而，清洗設(shè)備218如所示包含有另一不同的反射面230，此反射面230上有數(shù)個(gè)凸?fàn)畋砻嬗靡陨⑸鋪?lái)自聲能產(chǎn)生器223所產(chǎn)生的聲能。所以，在由基座228與延伸臂238所限定出范圍的通道里，以主要是平行方向前進(jìn)的聲能改變其方向以散開(kāi)到晶片基板222的底部表面222a上。當(dāng)然，晶片基板222可以延著其軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)。精于本項(xiàng)技術(shù)的人士明顯可知晶片基板222的旋轉(zhuǎn)可以藉由任何適當(dāng)可取得的旋轉(zhuǎn)方式來(lái)提供。例如，一個(gè)被安裝用來(lái)支撐晶片基板222的基板承載器可被用來(lái)提供旋轉(zhuǎn)力道。或可選擇支撐住晶片基板222邊緣的轉(zhuǎn)動(dòng)器也可提供旋轉(zhuǎn)力道。
接著仍繼續(xù)看圖8C，清洗設(shè)備218也包含輸入口229與輸出口231。輸入口229能提供新的清洗液流入清洗設(shè)備中。而輸出口231則被安裝用來(lái)使過(guò)剩的清洗液流出清洗設(shè)備外。在另一個(gè)實(shí)施例里，輸出口231可透過(guò)一個(gè)泵浦與輸入口229連通在一起，以經(jīng)過(guò)此清洗設(shè)備循環(huán)利用此清洗液。精于本項(xiàng)技術(shù)的人士明顯可知此清洗液被設(shè)計(jì)用在清洗單一晶片基板的應(yīng)用上。此外，用在單一晶片基板的清洗液一般可從像EKC Inc及Ashland Inc這類(lèi)的公司取得。
圖8D是圖8A的百萬(wàn)赫超音波清洗設(shè)備的再另一實(shí)施例。在此，反射面230具有一凹面形狀。精于本項(xiàng)技術(shù)的人士應(yīng)了解到如此被反射的聲能236會(huì)集中聚焦到晶片基板222的底部表面222a的特定一點(diǎn)上。所以，反射面230就是接收來(lái)自聲能產(chǎn)生器223所產(chǎn)生的聲能并將其聚焦。反射面230可以具有一拋物線(xiàn)形狀以將被反射的聲能236聚焦到單一點(diǎn)上。又或者是，反射面230可以被做成圓筒狀以將被反射的聲能236沿著一直線(xiàn)聚焦。另外在此再補(bǔ)充一點(diǎn)，反射面230是可動(dòng)的以使聲能能掃過(guò)旋轉(zhuǎn)的基板整個(gè)表面。精于本項(xiàng)技術(shù)的人士應(yīng)了解到可以使用多種其他形狀將來(lái)自聲能產(chǎn)生器223所產(chǎn)生的聲能反射成與原來(lái)方向無(wú)關(guān)的不同方向前進(jìn)的聲能。也就是說(shuō)，反射面230可被安裝用來(lái)散射、聚焦或甚至分散配置來(lái)自聲能產(chǎn)生器223所產(chǎn)生的聲能。
圖9是依本發(fā)明的一實(shí)施例所得的具有兩個(gè)聲能產(chǎn)生器的一百萬(wàn)赫超音波清洗設(shè)備的簡(jiǎn)易示意圖。清洗設(shè)備218包括有聲能產(chǎn)生器223及242，可以用來(lái)當(dāng)作百萬(wàn)赫超音波轉(zhuǎn)換器。聲能產(chǎn)生器223及242被安裝用來(lái)產(chǎn)生實(shí)質(zhì)上平行于晶片基板而分別在晶片基板222的上表面222b及底部表面222a處平行前進(jìn)的聲能。也就是說(shuō)，由聲能產(chǎn)生器242所產(chǎn)生的聲能，圖中直線(xiàn)240a與240b所標(biāo)示者，實(shí)質(zhì)上平行于晶片基板222的上表面222b及底部表面222a。相仿地，聲能產(chǎn)生器223所產(chǎn)生的聲能也是實(shí)質(zhì)上平行于晶片基板222的底部表面222a。
繼續(xù)來(lái)看圖9，此清洗設(shè)備包括百萬(wàn)赫超音波轉(zhuǎn)換器223及242，都裝設(shè)成實(shí)質(zhì)上垂直于半導(dǎo)體晶片基板222的上表面222b及底部表面222a的方位上。透過(guò)反射面230，由聲能產(chǎn)生器223所產(chǎn)生的聲能234會(huì)被重新導(dǎo)引變成以實(shí)質(zhì)上垂直于晶片基板222的底部表面222a的方向前進(jìn)。所以，百萬(wàn)赫超音波轉(zhuǎn)換器223所產(chǎn)生的聲能234可被用來(lái)提供空穴效應(yīng)以剝離底部表面222a所限定范圍的特征部里的粒子。百萬(wàn)赫超音波轉(zhuǎn)換器242則提供聲沖流以移除被剝離開(kāi)來(lái)的粒子，并且補(bǔ)充清洗液進(jìn)此限定范圍的特征部里。更詳細(xì)的清洗動(dòng)作已在前述圖2至圖7B的描述中說(shuō)明了。當(dāng)然，晶片基板222可以是旋轉(zhuǎn)的，如圖8C所述。并且，清洗設(shè)備218可包括溢流及再循環(huán)的能力，參考如圖8C所述。
在另一實(shí)施例中，圖9的反射面230可將聲能以與基板底部表面222a的直角相差很小的角度反射出去。聲能撞擊在基板表面上的角度的變化允許減少與阻抗相關(guān)的擺蕩。在一實(shí)施例中，相對(duì)于基板表面的直角，此相差很小的角度乃介于約3度到約6度之間。此被引用的角度會(huì)減少在旋轉(zhuǎn)期間由于晶片的跑動(dòng)(搖晃)所造成的阻抗變化。在另一實(shí)施例里，聲能產(chǎn)生器223是可自動(dòng)調(diào)節(jié)的。
圖10A是依本發(fā)明的一實(shí)施例所得的被安裝用來(lái)清洗晶片基板的相反兩面的百萬(wàn)赫超音波清洗設(shè)備的簡(jiǎn)易示意圖。清洗設(shè)備218包括有聲能產(chǎn)生器223及242a，被安裝用來(lái)提供聲能到晶片基板222的相反兩面。由聲能產(chǎn)生器223所產(chǎn)生的聲能被從反射面230反射而出以清洗晶片基板222的底部表面222a。聲能產(chǎn)生器242a則被安裝用來(lái)提供聲能至晶片基板222的上表面222b以幫助清洗晶片基板222的上表面222b。在此，聲能產(chǎn)生器242a被安裝用來(lái)產(chǎn)生聲能，如圖中直線(xiàn)240b所標(biāo)示者，此聲能相對(duì)于晶片基板222的上表面222b之間只夾了一個(gè)小的角度。在一實(shí)施例里，由聲能240b與上表面222b間所交夾出來(lái)的這個(gè)角度是介于約0度至約5度之間。精于本項(xiàng)技術(shù)的人士應(yīng)了解到聲能240b中有一部份會(huì)被從上表面222b所反射，如圖中直線(xiàn)246所標(biāo)示者。所以，反射面244a可被設(shè)置在能將被反射的聲能246再次反射回上表面222b，如圖中直線(xiàn)248所標(biāo)示者，的位置上。當(dāng)然，此被反射的聲能每被反射一次就會(huì)損失掉一些動(dòng)能，然而，所增加的聲能將有助于晶片基板222的清洗。
圖10B是圖10A的百萬(wàn)赫超音波清洗設(shè)備的另一實(shí)施例的簡(jiǎn)易示意圖。在此，清洗設(shè)備218提供了三個(gè)聲能產(chǎn)生器223、242a及242b。聲能產(chǎn)生器223提供聲能給晶片基板222的底部表面222a，同樣地，聲能產(chǎn)生器242b也提供聲能給晶片基板222的底部表面222a。聲能產(chǎn)生器242a則被安裝用來(lái)提供聲能給晶片基板222的上表面222b，參考如前述圖10A所討論的。聲能產(chǎn)生器242b產(chǎn)生聲能240a，此聲能以與晶片基板222的底部表面222a間夾了一個(gè)小角度的方向前進(jìn)。在一實(shí)施例中，聲能240a與底部表面222a間所交夾的這個(gè)角度是介于約0度至約5度之間。在此再補(bǔ)充一提，聲能240a可被從基板底部表面222a反射而出，如圖中直線(xiàn)250所標(biāo)示者。因此，反射面244b可被設(shè)置在能將被反射的聲能250再次反射回晶片基板222的底部表面222a，如圖中直線(xiàn)252所標(biāo)示者，的位置上。
精于本項(xiàng)技術(shù)的人士應(yīng)了解到圖中所示的反射面230具有一凸出形狀，反射面230可具有任何適當(dāng)?shù)男螤?，包括前述所討論到的形狀。因此，在一?shí)施例里聲能產(chǎn)生器223、242a及242b也就是百萬(wàn)赫超音波轉(zhuǎn)換器。在清洗過(guò)程中，晶片基板222也可以沿著其軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)。清洗設(shè)備218可被安裝用來(lái)提供溢流及再循環(huán)的能力，參考如圖8C所討論的。
圖11是一流程圖，用以說(shuō)明依本發(fā)明的一實(shí)施例，應(yīng)用聲能來(lái)清洗一半導(dǎo)體基板表面的操作方式。此方式起始于步驟260，由第一轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生沿實(shí)質(zhì)上平行于半導(dǎo)體基板表面的方向前進(jìn)的聲能。譬如，此處所產(chǎn)生的聲能可以是圖8A至圖8D、圖9、圖10A及圖10B中的聲能產(chǎn)生器223所產(chǎn)生的聲能。接著看到本方法的步驟262，由第一轉(zhuǎn)換器所產(chǎn)生的聲能其前進(jìn)方向被改變成沿實(shí)質(zhì)上垂直于晶片基板表面的方向前進(jìn)。在此，一反射面，如圖8A至圖8D、圖9、圖10A及圖10B中所討論到的反射面，可用來(lái)改變聲能的前進(jìn)方向。吾人應(yīng)了解聲能可被聚焦、散射，或甚至是均勻配置。所以，反射面主要是用來(lái)將來(lái)自聲能起源處的聲能改變成無(wú)關(guān)的方向。此外，反射面可被調(diào)整或移動(dòng)以使聲能能掃過(guò)待清洗的晶片基板的表面。
接著繼續(xù)看到圖11本方法的步驟264，由第二轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生沿實(shí)質(zhì)上平行于半導(dǎo)體基板表面的方向前進(jìn)的聲能。在此，此第二轉(zhuǎn)換器可提供聲沖流以更有效地清洗晶片基板表面。精于本項(xiàng)技術(shù)的人士應(yīng)了解到由第二轉(zhuǎn)換器所產(chǎn)生的聲能可以與半導(dǎo)體基板表面交夾一小角度的方向前進(jìn)，參考如前述圖10A及圖10B中所討論到的。此外，可提供一個(gè)第三聲能轉(zhuǎn)換器以將聲能導(dǎo)引向被第二轉(zhuǎn)換器所產(chǎn)生的聲能清洗的基板表面的相反表面。
總結(jié)來(lái)說(shuō)，上述關(guān)于本發(fā)明的描述，參考圖8A至圖11，在描述將半導(dǎo)體基板的清洗效率最佳化的一種方法與系統(tǒng)。此清洗設(shè)備藉由將從聲能產(chǎn)生器所產(chǎn)生的聲波改變方向而減少死角區(qū)域。此改變方向的效應(yīng)是由被設(shè)置來(lái)將聲能反射向待清洗的晶片基板表面的反射面所提供。多個(gè)轉(zhuǎn)換器可被含括進(jìn)來(lái)以增加清洗效率。在一實(shí)施例中，提供了被設(shè)置在實(shí)質(zhì)上垂直于晶片基板表面的兩個(gè)轉(zhuǎn)換器。這兩個(gè)轉(zhuǎn)換器都產(chǎn)生沿實(shí)質(zhì)上平行于晶片基板表面的方向前進(jìn)的聲能，然而，其中的一聲能流被反射面重新導(dǎo)引成沿實(shí)質(zhì)上垂直于晶片基板表面的方向前進(jìn)的聲能。此反射面可以由任何能與此清洗液共存且能反射聲能的材質(zhì)所構(gòu)成。譬如，此反射面的材質(zhì)可以是不銹鋼、石英、特氟龍、聚丙烯、碳化硅，或其他可用在此系統(tǒng)能與清洗用的化學(xué)液共存的材質(zhì)。在另一實(shí)施例里，反射面被安裝成可依反射面所連結(jié)的軸線(xiàn)而移動(dòng)。因此，聲能可掃過(guò)晶片基板的表面以散布聲能，甚至當(dāng)晶片基板旋轉(zhuǎn)時(shí)，聲能也能掃過(guò)整個(gè)基板表面。
此外，此處所描述的實(shí)施例允許在無(wú)電電鍍操作時(shí)沉積一層較高品質(zhì)的薄膜。在無(wú)電電鍍操作期間，透過(guò)應(yīng)用百萬(wàn)赫超音波聲能，可控制在經(jīng)歷無(wú)電電鍍操作的目標(biāo)物表面的氣泡生成。透過(guò)因被傳遞到電鍍液的超音波聲能而產(chǎn)生的空穴效應(yīng)的特性，可有效地移開(kāi)目標(biāo)物表面附近的氣泡，因此可大量減低沉積薄膜里的空洞。
雖然，為了能夠達(dá)到清楚了解的目的，本發(fā)明在前述已做了一些詳細(xì)的描述，然而，精于本項(xiàng)技術(shù)的人士明顯可知在不脫離所宣告的權(quán)利要求的領(lǐng)域里仍可實(shí)行某些改變與修正。因此，此處所舉的實(shí)施例被視為例證說(shuō)明之用，而非用來(lái)限制本發(fā)明僅能以這些方式呈現(xiàn)，本發(fā)明不以此處所給予的細(xì)節(jié)來(lái)加以限制，但在不脫離所宣告的權(quán)利要求的領(lǐng)域里可做修正。在權(quán)利要求里，組件和/或步驟不暗示任何特別的操作順序，除非已明白宣告在權(quán)利要求里。
元件符號(hào)說(shuō)明100-清洗槽102-晶片支座104-轉(zhuǎn)換器106-清洗槽108-承載器109-晶片110-百萬(wàn)赫超音波清洗設(shè)備112-清洗液114-承載器116-晶片基板117-晶片基板的底部表面118-清洗槽的側(cè)壁120-基座122-清洗槽的側(cè)壁124-百萬(wàn)赫超音波轉(zhuǎn)換器124a-轉(zhuǎn)換器元件124b-共振器元件126-百萬(wàn)赫超音波轉(zhuǎn)換器126a-轉(zhuǎn)換器元件126b-共振器元件128-聲能130-聲沖流132-粒子134-擾流或渦流150-無(wú)電電鍍槽152-電鍍液154-晶片基板155-晶片基板表面156-百萬(wàn)赫超音波轉(zhuǎn)換器158-百萬(wàn)赫超音波轉(zhuǎn)換器160-聲能
162-聲沖流164-輸入口166-輸出口218-百萬(wàn)赫超音波清洗設(shè)備220-內(nèi)部空腔222-晶片基板222a-晶片基板底部表面222b-晶片基板上表面223-聲能產(chǎn)生器224-百萬(wàn)赫超音波轉(zhuǎn)換器226-共振器228-基座228a-基座的延伸部分229-輸入口230-反射面231-輸出口232-側(cè)壁232a-側(cè)壁232b-側(cè)壁234-聲能236-被反射的聲能238-延伸臂240a-聲能240b-聲能242-聲能產(chǎn)生器242a-聲能產(chǎn)生器242b-聲能產(chǎn)生器244a-反射面244b-反射面246-被反射的聲能248-被再次反射的聲能250-被反射的聲能252-被再次反射的聲能
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體基板的清洗方法，包含下列操作a)產(chǎn)生沿實(shí)質(zhì)上垂直于半導(dǎo)體基板表面的方向前進(jìn)的聲能；及b)產(chǎn)生沿實(shí)質(zhì)上平行于半導(dǎo)體基板表面的方向前進(jìn)的聲能。
2.如權(quán)利要求第1項(xiàng)的半導(dǎo)體基板的清洗方法，其中，該聲能是透過(guò)一百萬(wàn)赫超音波轉(zhuǎn)換器所產(chǎn)生的百萬(wàn)赫超音波能量。
3.如權(quán)利要求第1項(xiàng)的半導(dǎo)體基板的清洗方法，更包含下列操作a)將一半導(dǎo)體基板浸入一清洗槽中所盛裝的清洗液里；及b)旋轉(zhuǎn)該被浸泡的半導(dǎo)體基板。
4.如權(quán)利要求第1項(xiàng)的半導(dǎo)體基板的清洗方法，其中，產(chǎn)生沿實(shí)質(zhì)上垂直方向前進(jìn)的聲能的操作及產(chǎn)生沿實(shí)質(zhì)上平行方向前進(jìn)的聲能的操作是同時(shí)執(zhí)行。
5.如權(quán)利要求第1項(xiàng)的半導(dǎo)體基板的清洗方法，其中，產(chǎn)生沿實(shí)質(zhì)上垂直方向前進(jìn)的聲能的操作及產(chǎn)生沿實(shí)質(zhì)上平行方向前進(jìn)的聲能的操作是交替地執(zhí)行。
6.如權(quán)利要求第1項(xiàng)的半導(dǎo)體基板的清洗方法，其中，產(chǎn)生沿實(shí)質(zhì)上平行于半導(dǎo)體基板表面的方向前進(jìn)的聲能的操作，包含將一部份該聲能從一反射面反射向一半導(dǎo)體基板表面。
7.如權(quán)利要求第6項(xiàng)的半導(dǎo)體基板的清洗方法，更包含下列操作調(diào)整該反射面相對(duì)于該聲能的起源處的角度。
8.一種半導(dǎo)體基板清洗設(shè)備，包含a)一基座；b)至少一側(cè)壁，從該基座延伸出來(lái)，該側(cè)壁實(shí)質(zhì)上垂直于該基座；c)一第一百萬(wàn)赫超音波轉(zhuǎn)換器，固定在該基座上；及d)一第二百萬(wàn)赫超音波轉(zhuǎn)換器，固定在該側(cè)壁上；其中，該第一百萬(wàn)赫超音波轉(zhuǎn)換器實(shí)質(zhì)上垂直于該第二百萬(wàn)赫超音波轉(zhuǎn)換器。
9.如權(quán)利要求第8項(xiàng)的半導(dǎo)體基板清洗設(shè)備，其中，該基座具有由正方形、圓形及長(zhǎng)方形所組成的群組里選定的一形狀。
10.如權(quán)利要求第8項(xiàng)的半導(dǎo)體基板清洗設(shè)備，設(shè)計(jì)成在由該基座和至少一側(cè)壁所限定出范圍的空腔里盛裝有清洗液。
11.如權(quán)利要求第10項(xiàng)的半導(dǎo)體基板清洗設(shè)備，更包含一半導(dǎo)體基板，被浸泡在該清洗液里，且該半導(dǎo)體基板由一基板支座所支撐；該半導(dǎo)體基板的一表面實(shí)質(zhì)上平行于該第一百萬(wàn)赫超音波轉(zhuǎn)換器的一表面而定位，且該半導(dǎo)體基板的該一表面更被定位在實(shí)質(zhì)上垂直于該第二百萬(wàn)赫超音波轉(zhuǎn)換器的一表面的方位上。
12.如權(quán)利要求第11項(xiàng)的半導(dǎo)體基板清洗設(shè)備，其中，該第一百萬(wàn)赫超音波轉(zhuǎn)換器用以將基于空穴效應(yīng)目的的聲能提供給該半導(dǎo)體基板的表面上所形成的特征部，且該第二百萬(wàn)赫超音波轉(zhuǎn)換器用以將基于聲沖流目的的聲能提供給該半導(dǎo)體基板的表面上所形成的特征部。
13.如權(quán)利要求第8項(xiàng)的半導(dǎo)體基板清洗設(shè)備，其中，該第一百萬(wàn)赫超音波轉(zhuǎn)換器及該第二百萬(wàn)赫超音波轉(zhuǎn)換器其中之一用以將所產(chǎn)生的一對(duì)應(yīng)的聲能相關(guān)的方向改變成與該對(duì)應(yīng)聲能的來(lái)源不相干。
14.一種半導(dǎo)體基板的清洗系統(tǒng)，包含a)一清洗槽，具有由一基座與從該基座延伸出來(lái)的至少一面?zhèn)缺谒薅ǔ龇秶膬?nèi)部空腔，該清洗槽用以盛裝一定量的液體于該內(nèi)部空腔里；b)一半導(dǎo)體基板支座，用以支撐并沿著該半導(dǎo)體基板的軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)該半導(dǎo)體基板，該半導(dǎo)體基板支座更用以在該清洗槽的內(nèi)部空腔里支撐并旋轉(zhuǎn)該半導(dǎo)體基板；c)一第一百萬(wàn)超音波轉(zhuǎn)換器，與該基座相連接，該百萬(wàn)赫超音波轉(zhuǎn)換器的上表面實(shí)質(zhì)上平行于該半導(dǎo)體基板的底部表面；及d)一第二百萬(wàn)赫超音波轉(zhuǎn)換器，與該至少一面的側(cè)壁相連接；其中，該第一百萬(wàn)赫超音波轉(zhuǎn)換器用以產(chǎn)生聲能，該聲能是以實(shí)質(zhì)上垂直于該半導(dǎo)體基板底部表面的方向前進(jìn)；而該第二百萬(wàn)赫超音波轉(zhuǎn)換器用以產(chǎn)生聲能，該聲能是以實(shí)質(zhì)上平行于該半導(dǎo)體基板底部表面的方向前進(jìn)。
15.如權(quán)利要求第14項(xiàng)的半導(dǎo)體基板的清洗系統(tǒng)，其中，以實(shí)質(zhì)上垂直于該半導(dǎo)體基板底部表面的方向前進(jìn)的該聲能提供空穴效應(yīng)能量，用以剝離沉積在形成于該半導(dǎo)體基板底部表面上的特征部里的粒子。
16.如權(quán)利要求第14項(xiàng)的半導(dǎo)體基板的清洗系統(tǒng)，其中，以實(shí)質(zhì)上平行于該半導(dǎo)體基板底部表面的方向前進(jìn)的該聲能提供聲沖流能量，用以補(bǔ)充形成于該半導(dǎo)體基板底部表面上的特征部里的該液體濃度。
17.如權(quán)利要求第14項(xiàng)的半導(dǎo)體基板的清洗系統(tǒng)，其中，該第一百萬(wàn)赫超音波轉(zhuǎn)換器與該第二百萬(wàn)赫超音波轉(zhuǎn)換器同相操作。
18.如權(quán)利要求第14項(xiàng)的半導(dǎo)體基板的清洗系統(tǒng)，其中，該第一百萬(wàn)赫超音波轉(zhuǎn)換器與該第二百萬(wàn)赫超音波轉(zhuǎn)換器異相操作。
19.如權(quán)利要求第14項(xiàng)的半導(dǎo)體基板的清洗系統(tǒng)，其中，由該第二百萬(wàn)赫超音波轉(zhuǎn)換器所產(chǎn)生的聲能的一部份朝向與該基座相關(guān)的一反射面而產(chǎn)生，該反射面用以朝向該半導(dǎo)體基板的一表面導(dǎo)引該聲能。
20.如權(quán)利要求第19項(xiàng)的半導(dǎo)體基板的清洗系統(tǒng)，其中，該反射面具有選自于由大致上平坦面、凹面及凸面所組成的群組里的一形狀。
全文摘要
本發(fā)明提供一種清潔半導(dǎo)體基板的方法。此方法是以產(chǎn)生聲能的方式起始，而此聲能是以實(shí)質(zhì)上垂直于半導(dǎo)體基板表面的方向前進(jìn)。而后，產(chǎn)生沿實(shí)質(zhì)上平行于半導(dǎo)體基板表面的方向前進(jìn)之聲能。每一個(gè)方向的聲能都能被同時(shí)產(chǎn)生或交替產(chǎn)生。本發(fā)明也提供清潔半導(dǎo)體基板的系統(tǒng)與設(shè)備。
文檔編號(hào)C25F1/00GK1750892SQ200480004602
公開(kāi)日2006年3月22日 申請(qǐng)日期2004年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月20日
發(fā)明者J·M·柏依, M·瑞夫肯, F·C·瑞德克, R·E·瑞爾, W·尤 申請(qǐng)人:蘭姆研究有限公司