使用超声波的清洗设备制造技术

在此公开一种使用超声波的清洗设备。该清洗设备用于从晶片上分离污 染物，所述设备包括：其中容纳有振动器的壳体；以及杆，该杆连接到所述 振动器的表面，以使由所述振动器产生的超声波传播到施加在所述晶片的上 表面上的清洗溶液。所述振动器包括压电装置，该压电装置结合到包括近场 区域和远场区域的扩散层。所述杆具有直径减小部分，以放大由所述振动器 产生的超声波，从而能够有效地去除需要清洗的所述晶片上的污染物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种使用超声波的清洗设备，更具体地，涉及一种使用超声波从晶片上分离污染物的清洗设备，该设备包括其中容纳有振动器的壳体;以及杆，该杆连接到所述振动器的表面，以使由所述振动器产生的超声波传播到施加在所述晶片的上表面上的清洗溶液。所述振动器包括结合到扩散层的压电装置，所述扩散层包括近场区域(near-field region)和远场区域(far-field region),所述杆具有直径减小部分，以放大由所述振动器产生的超声波，从而有效地去除需要清洗的所述晶片上的污染物。
技术介绍
清洗技术是半导体制造工艺中最基本的技术之一。半导体通过多个步骤制造，以形成所需要的晶片的表面。因为每个步骤都通过半导体制造设备在半导体晶片上进行，因此会产生各种污染物，并且这些污染物会附着到半导体晶片和半导体制造设备上。为此，在制造过程中必须以预定的时间间隔清洗半导体晶片和半导体制造设备。因此，清洗技术是使用物理或化学方法去除在半导体制造过程中产生的各种污染物。首先，化学方法是使用各种化学药品或气体通过洗涤、侵蚀和氧化还原反应等从半导体晶片的表面去除污染物。在化学方法中，附着到半导体晶片的表面上的颗粒通过纯净溶液或化学清洗溶液去除。有机物质可以通过各种方式去除，例如，被溶液溶解、被氧化性酸去除或被氧等离子体碳化。根据需要，利用化学方法将半导体晶片的表面侵蚀预定的深度，从而暴露出新的洁净的表面。物理方法是使用超声波能量从半导体晶片的表面分离污染物、使用刷子从半导体晶片的表面去除污染物、或使用高压水从半导体晶片的表面移除污染物。通常，将物理方法与化学方法结合使用能够达到更有效的清洗。超声波清洗是适当地结合了物理方法和化学方法的典型实例。超声波清洗是通过物理方法(超声波)和化学方法(化学清洗溶液)从要清洗的物体上去除污染物并防止该污染物再次附着。利用超声波的物理方式是基于超声波的空穴现象。空穴现象是当超声波能量传递到液体中时，由超声波的压力产生并压迫微小气泡。空穴现象伴随有高压(数十到数百个大气压)和高温(数百到数千摄氏度)。在上述现象中，气泡在极短的时间内反复出现并消失(每秒钟数万次到数十万次)导致产生冲击能量。通过这些冲击能量，可以在很短的时间内对浸泡在清洗溶液中的需要清洗的物体的看不到的内部深层部分进行清洗。实际上，除了由空穴引起的冲击能量之外，由超声波的辐射压力引起的搅动效应和热效应与清洗剂一起协同作用，致使进一步提高了清洗效率。超声波清洗通常用于清洗或冲洗需要清洗的物体，例如用于液晶显示器(LCD)的玻璃基片、半导体晶片或用于存储数据的磁盘。在传统的超声波清洗系统中，将需要清洗的物体置于容纳有清洗溶液的清洗容器中，当振动板通过超声波振动器起动时，超声波从振动板传播到清洗溶液。超声波对需要清洗的物体上的颗粒施加振动能量，从而有效地从所述物体上去除所述颗粒和其它污染物。近来，随着半导体装置的高度集成化，要求在晶片上形成非常小的图案(pattem)。但是，由于晶片上的图案很容易因为即使非常微小的颗粒的撞击而导致所述半导体装置的缺陷，因此，清洗工艺的重要性越来越受到重视。通常，使用超纯净水(ultra pure water)(清洗溶液)、刷子和超声波对晶片进行清洗。图1是显示一种传统的使用超声波和清洗水(或清洗溶液)清洗半导体6晶片105的表面的超声波清洗设备的视图。该超声波清洗设备包括清洗溶液喷洒器106和供给管102，该清洗溶液喷洒器106具有喷嘴形状的下端，供给管102连接到清洗溶液喷洒器106的侧壁，以将清洗溶液103供给到清洗溶液喷洒器106内。当清洗溶液103通过供给管102供送到清洗溶液喷洒器106内时，振动器101向清洗溶液103发送超声波，从而将携带有超声波的清洗溶液103喷洒到定位在清洗溶液喷洒器106下方的需要清洗的物体上。在喷洒清洗溶液的过程中，该需要清洗的物体通过旋转轴104旋转，从而能够清洗所述物体所有的表面。但是，在传统的超声波清洗设备中，由于清洗溶液103事先在清洗溶液喷洒器106内与超声波结合之后才从清洗溶液喷洒器106喷洒出来，因此存在清洗液103消耗过多但清洗效率很低的问题。此外，超声波的强度会因为清洗过程中的清洗条件(例如操作频率、清洗溶液的条件、电力消耗和冷却条件)的瞬时波动而发生很大的变化。此外，由于高压清洗溶液通过喷洒器106的喷嘴形状下端喷洒，因此可能致使半导体晶片的表面被局部或全部损坏。图2显示了另一种传统的超声波清洗设备的结构。图2所示的传统的超声波清洗设备包括细长的水平振动杆IIO，该振动杆IIO被设置为以预定的间隙位于半导体晶片114的上方;连接到振动杆110的一端以向振动杆110提供超声波振动能量的振动器111;以及用于将清洗水116排出到振动杆110与半导体晶片114之间的间隙中的清洗水排出器113。为了旋转半导体晶片114，所述传统的超声波清洗设备还包括旋转板112和连接到该旋转板112的旋转轴115，半导体晶片114被置于旋转板112上。操作时，设置在半导体晶片114的上方的振动杆110在半导体晶片114通过旋转板112和旋转轴115旋转时发出纵向超声波，同时，清洗水116被喷洒到半导体晶片114上，以允许以超声波清洗方式清洗半导体晶片114所有的 表面。但是，在如图2所示的传统的超声波清洗设备中，由于振动杆110具有 悬臂结构，因此清洗操作只能在振动杆110的轴向的下方进行。这导致超声 波的强度沿振动杆110产生差异，从而不能在特别是具有微小图案(micro pattern)的晶片上实现均匀的清洗。
技术实现思路
因此，考虑到上述问题完成本专利技术，本专利技术的目的在于提供一种使用超 声波的清洗设备，该设备包括其中容纳有振动器的壳体，在清洗晶片上的 污染物的过程中，所述振动器由于压电装置通过接收的电力收縮和膨胀而产 生超声波；以及杆，该杆连接到所述振动器的表面以使超声波传播到施加在 所述晶片的上表面上的清洗水，所述压电装置结合到包括近场区域和远场区 域的扩散层的表面，超声波在所述近场区域直线传播而在所述远场区域扩散 和叠加，从而完成振动，所述杆具有直径减小部分，以放大由所述振动器产 生的超声波，从而有效地去除所述晶片上的污染物。本专利技术的其它目的和/或优点部分地在下文的说明中提出并通过对本发 明的优选实施方式的说明显而易见。此外，本专利技术的目的和/或优点能够通过 附带的权利要求的方式和结合来实现。根据本专利技术的一个方面，可以通过提供一种使用超声波的清洗设备实现 上述和其它目的，该设备包括管；连接到该管的端部的壳体，该壳体垂直 于需要清洗的晶片设置并与该晶片保持间隙；以及振动器，该振动器设置在 所述壳体内的与所述晶片面对的位置上并用于产生超声波。根据本专利技术的另一方面，可以通过提供一种使用超声波的清洗设备来实 现上述和其它目的，该设备包括中空的壳体；振动器，该振动器连接到所8述壳体的面对需要清洗的晶片的位置并用于产生超声波；以及等直径的杆， 该杆具有连接到所述振动器的表面的端部，所述杆垂直于所述晶片的上表面 设置，以使由所述振动器产生的超声波传递到施加在所述晶片的上表面上的 清洗水。附图说明结合附图，通过下文的详细说明可以更清楚地理解本专利技术的上述和其它 目的、特征本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使用超声波的清洗设备，该设备包括：　管；　壳体，该壳体连接到所述管的端部，并且所述壳体垂直于需要清洗的晶片而设置并与所述晶片保持间隙；以及　振动器，该振动器设置在所述壳体内的面对所述晶片的位置上，并用于产生超声波。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2006.10.20 KR 10-2006-01025111.一种使用超声波的清洗设备，该设备包括管；壳体，该壳体连接到所述管的端部，并且所述壳体垂直于需要清洗的晶片而设置并与所述晶片保持间隙；以及振动器，该振动器设置在所述壳体内的面对所述晶片的位置上，并用于产生超声波。2. —种使用超声波的清洗设备，该设备包括-中空的壳体；振动器，该振动器连接到所述壳体的面对需要清洗的晶片的位置上，并 用于产生超声波；以及等直径的杆，该杆具有连接到所述振动器的表面的端部，所述杆垂直于 所述晶片的上表面而设置，以使由所述振动器产生的超声波传播到施加在所 述晶片的上表面上的清洗水。3. 根据权利要求2所述的清洗设备，其中，用具有直径减小部分的杆代 替所述等直径的杆，所述直径减小部分限定在所述杆的振动器连接端的纵向 相对侧，以放大由所述振动器产生的超声波，并使该放大的超声波传播到施 加在需要清洗的所述晶片的上表面上的清洗水。4. 根据权利要求1或2所述的清洗设备，其中，当压电装置依靠通过电 线接收的电力而收縮和膨胀时，所述振动器产生超声波。5. 根据权利要求1或2所述的清洗设备，其中，所述振动器包括压电装 置，该压电装置结合到超声波发射器和扩散层中的任意一个的表面。6. 根据权利要求5所述的清洗设备，其中，所述扩散层、超声波发射器 和杆由从包括石英、蓝宝石、金刚石和玻碳在内的玻...

【专利技术属性】
技术研发人员：李阳来，林义洙，金贤世，
申请(专利权)人：韩国机械研究院，
类型：发明
国别省市：KR