千兆声波清洗技术制造技术

本发明专利技术提供了一种半导体清洗系统。清洗系统包括盛有清洗溶液的腔室和千兆声波频率生成器。千兆声波频率生成器被配置为生成对应于千兆赫兹频率范围的电信号。传感器被配置为将电信号转变为通过清洗溶液传播压力和位移且在千兆赫兹频率范围内振荡的机械波。本发明专利技术还提供了半导体的声波清洗装置和方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体涉及半导体领域，更具体地，涉及半导体的声波清洗装置和方法。
技术介绍
半导体器件制造是用于形成存在于日常的电气和电子器件的集成电路的工艺。制造工艺是光刻和化学处理步骤的多步骤序列，在这个工艺期间电子电路被逐渐形成在由半导体材料组成的晶圆上。硅是在制造工艺中使用的典型的半导体材料的实例，然而可以利用其他类型的半导体材料。在制造工艺中可能出现不期望的污染物和/或颗粒。清洗工艺通常用来尝试去除这些不期望的颗粒物。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，提供了一种半导体清洗系统，包括：腔室，盛有清洗溶液；千兆声波频率生成器，被配置为生成对应于千兆赫兹频率范围的电信号；以及传感器，被配置为将所述电信号转变为通过所述清洗溶液传播压力和位移且在所述千兆赫兹频率范围内振荡的机械波。优选地，所述腔室被配置为将半导体晶圆保持为与所述清洗溶液直接液体流通，其中，所述晶圆包括在所述晶圆的表面上的不期望的颗粒和污染物。优选地，所述不期望的颗粒小于约20纳米。优选地，所述不期望的颗粒小于550纳米。优选地，所述不期望的颗粒包括光刻胶。优选地，所述半导体晶圆包括沟槽部件并且所述不期望的颗粒的至少一部分位于所述沟槽部件的表面处。优选地，所述系统被配置为使用所述清洗溶液来从所述半导体晶圆处基本去除不期望的颗粒而基本没有从所述半导体晶圆处去除其他材料。优选地，所述传感器被配置为将所述电信号转变为通过所述清洗溶液传播压力和位移的所述机械波而不产生空穴现象。优选地，所述传感器被配置为在所述晶圆的所述表面上方的约20纳米内诱生千兆声波边界层。优选地，所述传感器被配置为诱生邻接所述千兆声波边界层并且相对于所述晶圆的所述表面从所述千兆声波边界层向外延伸的千兆声波体流区。优选地，在所述千兆声波体流区中的颗粒呈现在×105m/s数量级的流速。优选地，该系统还包括：清洗溶液分配器，被配置为将所述清洗溶液选择性地分配至所述腔室内。根据本专利技术的另一方面，提供了一种声波清洗装置包括：腔室，被配置为固定用于千兆声波清洗的半导体器件；溶液分配器，被配置为将清洗溶液分配至所述腔室内；第一传感器，接近所述腔室并且被配置为生成具有传感器频率的传感器能量，其中，所述传感器频率在千兆赫兹频率范围内；以及千兆声波频率生成器，连接至所述第一传感器并且被配置为使得所述第一传感器生成所述传感器能量并且使所述半导体器件受到机械波以从所述半导体器件处去除颗粒和污染物，所述机械波通过所述清洗溶液传播压力和位移且在千兆赫兹频率范围内振荡。优选地，所述腔室包括接收所述清洗溶液的入口和排出具有从所述半导体器件处去除的颗粒的清洗溶液。优选地，该装置还包括：第二传感器，其中，所述第二传感器接近所述腔室并且布置在与所述第一腔室的轴不同的轴上。优选地，所述传感器频率根据不期望颗粒的大小来设置。根据本专利技术的又一方面，提供了一种从半导体器件去除颗粒的方法，所述方法包括：提供清洗溶液；将半导体衬底放置为与所述清洗溶液直接液体接触；提供对应于千兆赫兹频率范围的电信号；以及通过将所述电信号转变为通过所述清洗溶液传播压力和位移且在所述千兆赫兹频率范围内振荡的机械波来清洗所述半导体衬底。优选地，所述机械波通过所述清洗溶液传播压力和位移而没有导致空穴现象。优选地，在清洗所述半导体衬底的过程中，所述清洗溶液包括在所述半导体衬底的表面上的约20纳米内的千兆声波边界层。优选地，在清洗所述半导体衬底的过程中，所述清洗溶液包括邻接所述千兆声波边界层并且相对于所述衬底的所述表面从所述千兆声波边界层向外延伸的千兆声波体流区。附图说明当结合附图进行阅读时，从以下详细描述可最佳地理解本专利技术的各个方面。应该注意，根据工业中的标准实践，各个部件未按比例绘制。实际上，为了清楚的讨论，各种部件的大小可以被任意增大或减小。图1A、1B、1C和1D是根据一些实施例的示出千兆声波清洗系统的框图。图2是示出根据一些实施例的使用千兆声波清洗技术来去除颗粒的示意图。图3是示出根据本公开的一些实施例的系统和方法可在其中实现的计算环境的框图。图4是示出根据一些实施例的从半导体器件去除颗粒的方法的流程图。具体实施方式以下公开内容提供了许多用于实现本专利技术不同特征的不同实施例或实例。下面描述了组件和布置的具体实例以简化本专利技术。当然，这些仅仅是实例，而不旨在限制本专利技术。例如，在以下描述中，在第二部件上方或者上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件以直接接触的方式形成的实施例，并且也可以包括在第一部件和第二部件之间可以形成额外的部件，从而使得第一部件和第二部件可以不直接接触的实施例。此外，本专利技术可在各个实例中重复参考标号和/或字符。该重复是为了简单和清楚的目的，并且其本身不指示所讨论的各个实施例和/或配置之间的关系。而且，为了便于描述，在此可以使用诸如“在…下方”、“在…下面”、“下”、“在…之上”、“上”等空间相对术语以描述如图所示的一个元件或部件与另一个(或另一些)元件或部件的关系。除了图中所示的方位外，空间相对术语旨在包括器件在使用或操作中的不同方位。装置可以以其他方式定向(旋转90度或在其他方位上)，并且在此使用的空间相对描述符可以同样地作出相应的解释。可能比尘埃颗粒小得多的污染物或不期望的颗粒可以在制造工艺中附着在半导体晶圆的表面。例如，制造设施(工厂)的空气可以包含不期望的大气尘粒、化学试剂和水清洗溶液可以包括不期望的颗粒或污染物，并且工厂中的工具可以在晶圆等之间传输污染物或颗粒。一些污染物和颗粒的实例可以包括灰尘、污垢、油、颜料、锈、油脂、藻类、真菌、细菌、研磨化合物、助熔剂、指纹、残渣、脱模剂、诸如血或汗的生物制剂等。因为由于这些污染物或不期望的颗粒所造成的缺陷风险，工厂利用广泛的洁净室技术以限制存在于工厂环境中的大气尘粒的数量(以及那些颗粒大小)。然而，在制造期间，不期望的颗粒和污染物仍接触到半导体器件。这些颗粒和污染物，如果不去除，可以通过改变和/或干扰器件工作来劣化器件性能。例如，附着在晶圆表面位置处的污染物或颗粒可以改变器件的电学特性或在该表面位置形成短路。由于现代集成电路的特征尺寸极小(可以在数十纳米的范围中)，所以即使微小的颗粒/污染物都可以导致半导体器件的问题。超声波清洗是一种声波清洗类型，其用于尝试从衬底表面处去除污染物。超声波清洗是利用高频率压力(音)波来搅动液体，从而产生对附着到半导体晶圆的污染物或颗粒施加大的力量的空穴现象(气泡流)。在超声波清洗器中，晶圆放置在包含合适的清洗溶液的腔室中。超声波传感器通过生成在超声频率处振荡的电信号而在清洗溶液中产生超声波。这个信号在腔室的清洗溶液中形成将清洗溶液的液体“撕裂”开的压缩波，从而留下数以百万计的微小的“空洞”或“局部真空气泡(空穴现象)。这些气泡以巨大的能量破裂；从而实现了每平方英尺5000K和20000磅数量级的压力和温度。这些气泡的极小尺寸有助于它们渗透盲孔、裂缝和凹槽，以从半导体晶圆处清洗和去除表面污垢和污染物。然而，本公开揭示了在现代IC的小的特征尺寸处，空穴现象及其引起的气泡实际上可以破坏IC的小尺寸部件。例如，当IC层(例如，金属线，栅电极或光刻胶部件)是由分别具有可被光刻工艺分辨的最小宽度的部件组成(例如，诸如现代工艺中在10纳米(nm本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体清洗系统，包括：腔室，盛有清洗溶液；千兆声波频率生成器，被配置为生成对应于千兆赫兹频率范围的电信号；以及传感器，被配置为将所述电信号转变为通过所述清洗溶液传播压力和位移且在所述千兆赫兹频率范围内振荡的机械波。

【技术特征摘要】
2015.09.03 US 14/844,4061.一种半导体清洗系统，包括：腔室，盛有清洗溶液；千兆声波频率生成器，被配置为生成对应于千兆赫兹频率范围的电信号；以及传感器，被配置为将所述电信号转变为通过所述清洗溶液传播压力和位移且在所述千兆赫兹频率范围内振荡的机械波。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述腔室被配置为将半导体晶圆保持为与所述清洗溶液直接液体流通，其中，所述晶圆包括在所述晶圆的表面上的不期望的颗粒和污染物。3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述不期望的颗粒小于20纳米。4.根据权利要求2所述的系统，其中，所述不期望的颗粒小于550纳米。5.根据权利要求2所述的系统，其中，所述不期望的颗粒包括光刻胶。6.根据权利要求2所述的系统，其中，所述半导体晶圆包括沟槽部件并且所述不期望的颗粒的至少一部分位于所述沟槽部件的表面处。7.一种声波清洗装置包括：腔室，被配置为固定用于千兆声波清洗的半导体器件...

【专利技术属性】
技术研发人员：张简瑛雪，杨棋铭，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71