高转速百万赫频率带域超音波清洗制造技术

一种方法，该方法关于从位于基片上方的一喷嘴，喷洒一由百万赫频率带域超音波频率的音波所搅动的液体到该基片上。同时，当喷嘴扫过基片的上方时，基片以超过３００ＲＰＭ的转速自旋。在借由音波搅动液体之前，基片可于一刷子机台中刷洗。本发明专利技术的设备具有一臂，此臂与一喷嘴流体连通，该喷嘴具有一大于０°的角度位置θ。再者，在喷嘴的下方设有一基片自旋器。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的领域关于基片清洗，尤其关于，用于半导体晶片的百万赫频率带域超音波清洗。用以去除微粒污染的一种方法为百万赫频率带域超音波洗擢。百万赫频率带域超音波洗濯涉及到空穴现象。空穴现象是在音波搅动的作用下，液体介质中的微小汽泡的迅速形成与萎陷。音波搅动涉及到使液体遭受冲击波，并且就百万赫频率带域超音波洗濯而言，该冲击波的发生频率介于(含)0.4与1.5Mhz之间。在百万赫频率带域超音波洗濯中，一空穴过的液体喷洒到一自旋的晶片表面上。当一空穴过的液体喷洒到一自旋的晶片上时，晶片表面上形成有一边界层(即，一液体薄层)。当晶片转动时，由于与晶片运动相关联的向心力，边界层液体通常辐射状向外流过晶片表面。一般而言，由于液体在与自旋关联的向心力的作用下更积极地被导向晶片的外部边缘，晶片转动愈快，边界层变得愈薄。边界层液体流过表面，且一旦其达到晶片边缘时，最终飞离晶片。因为被旋出的液体同时由新鲜的喷洒液体所取代，故百万赫频率带域超音波液体的连续喷洒能保持边界层厚度稳定。发生于晶片表面上的边界层液体内的空穴现象活动移开与晶片表面相关联的微粒污染物。汽泡“弹起”，并使污染物松开。因为边界层液体也流过晶片朝向其边缘，被松开的微粒由流体挟带流过晶片表面，最终随着液体于晶片边缘处流出。除了所造成的流体流动外，与转动的晶片相关联的向心力自身也对微粒的向外运动有贡献。以此方式，百万赫频率带域超音波洗濯有助于晶片的清洗。百万赫频率带域超音波洗濯可使用于任何装配有百万赫频率带域超音波喷洒设施和晶片自旋器的设施中。一个例子包括如附图说明图1所示的一晶片刷洗机系统100。在图1所示的系统中，需要清洗的晶片载入指标机台110中，且分别由内部与外部刷洗机台120与130中的刷子刷洗(或轻刷)。随后在机台140中被洗擢、自旋、且干燥。洗濯、自旋和干燥机台140位于前面所述的百万赫频率带域超音波洗濯的位置。就是说，机台140的洗濯器装配有百万赫频超音波喷洒设施。百万赫频率带域超音波喷洒技术的存在的一个问题是它相对不成熟。因此，各种百万赫频率带域超音波喷洒制程参数对清洗效率(例如，通过百万赫频率带域超音波喷洒制程从晶片表面所移除的微粒的数目或百分比)的影响还不是很清楚。本专利技术的设备具有一臂，流体联络于一喷嘴，该喷嘴具有一大于0°的角度位置θ。再者，有一基片自旋器位于喷嘴的下方。图2a、2b、2c示出了百万赫频率带域超音波喷洒设备的一个例子。图3示出了一具有非零角度位置的喷嘴的一个例子。现也说明一设备，其具有一与喷嘴间有流体联络的臂，该喷嘴的角度位置θ大于0°。再者，有一基片自旋器位于喷嘴上方。本专利技术的此等或其他实施例得依据下列教导而实现，并且在下列教导中显然可进行各种修改与变化，而不会偏离本专利技术的较广的精神与范围。据此，说明书及附图仅被认为示例而非限制，且本专利技术仅由申请专利范围所衡量。前述的百万赫频率带域超音波喷洒设施200的一个例子显示于图2中。百万赫频率带域超音波喷洒设备具有一固定于一臂202上的喷嘴201。液体流经在臂202中的一管子或其他中空通道，随后流过喷嘴201，从该处喷洒至晶片204上。因此，臂202与喷嘴201具有流体联络。晶片204由晶片自旋器设施212a，b，c所转动。液体典型地在喷嘴201中由一位于喷嘴201内且由电源单位203供能的压电晶体加以空穴。许多的百万赫频率带域超音波喷洒制程参数都和喷嘴201的位置有关。喷嘴201可以由许多不同的方法安置。首先，喷嘴201在晶片204上方的高度205(称为“喷嘴高度“)可典型地由调整臂202在晶片204上方的高度216而变化。再者，喷嘴201典型地被设计成可转动。该喷嘴可被称为一可转动的喷嘴。在图2的实施例中，喷嘴头关于x轴209、y轴210、以及z轴211转动，分别导致三个角度位置θ206、φ207、α208。该喷嘴201位置可由四个可能的制程参数所描述喷嘴高度205和三个角度位置θ206、φ207、α208。另一百万赫频率带域超音波喷洒参数与由晶片自旋器设施212a，b，c所驱动的晶片204的转动速度(也称为“晶片速度”)有关。晶片速度的单位典型上为每分钟的晶片转动(或RPM)。如所讨论那样，因为液体借由与自旋的晶片204相关联的向心力更积极地导向晶片的外部边缘，所以晶片转动愈快，边界层213变得愈薄。这也对应于边界层213液体在辐射状方向上以较快的流体流动流过晶片204表面。另一百万赫频率带域超音波喷洒参数与喷嘴201的关于晶片204的运动有关。大多数的百万赫频率带域超音波喷洒设施允许喷嘴201沿着x轴209于晶片204的表面上方往复移动214。即，参照图2，喷嘴201从晶片中央215移动至晶片边缘216，然后移回晶片中央215(即，在晶片204的半径上方往复运动)。此运动(从晶片中央215起且再返回)被称为“一扫”。此额外的制程参数与每一完整的晶片204洗濯中扫的数目、以及每一完整的晶片204洗濯中每一扫所消耗的时间。扫的数目乘以所消耗的时间可称为每一完整的晶片204洗濯的总扫时间。其他的扫的模式也是可能的。此制程参数的特征如下1)与晶片204转动有关的(晶片速度)；2)与喷嘴201有关的(喷嘴高度205与角度位置θ206、φ207、α208)；3)喷嘴201关于晶片204的位置的相对运动(扫的数目、每扫所消耗的时间)；以及4)额外的参数例如液体流经喷嘴201的流速、所用的液体类型、以及百万赫频率带域超音波搅动的频率。下列的讨论关于一系列实验，用以更好了解各种制程参数对于百万赫频率带域超音波清洗效率的影响。观察每一完整的晶片洗濯使用1、2、与3扫时的结果。再者，进一步观察每扫所消耗的时间为10、14、20、与28秒时导致总扫时间的结果在从10秒(1扫×每扫10秒)至84秒(3扫×每扫28秒)的范围内。使用1.5Mhz的百万赫频率带域超音波频率。液体流经喷嘴201的流速从0.8升/分钟至2.0升/分钟。所用的液体的电阻值为18MΩ的DI水。所有的实验的每一个OnTrak系列II DSS-200的刷洗系统中进行。对150mm与200mm晶片都进行处理。晶片在许多半导体制程应用中受到处理，例如1)浅渠沟隔结(STI)后的化学机械抛光(CMP)；2)钨(W)之后的CMP；3)铜(Cu)后的CMP；4)氧化(O2)后的CMP；5)钨回蚀(WEB)；以及6)与用于喷墨打印机内的硅(Si)装置的制程相关联的硅(SI)钻孔。在硅钻孔中，孔洞穿过晶片204的厚度而形成，在钻孔后需要进行彻底的清洗。硅钻孔通常上造成大于0.5μm的微粒。典型地，对于此等应用而言(并参照图1)，晶片在放置于洗濯、自旋、干燥机台140中的前系于机台120与130中被刷洗。在机台140中，于仅自旋直到干燥之前，百万赫频率带域超音波液体以一总扫时间被喷洒于晶片上。一但晶片离开机台140时，其即被加入输出机台150。该实验更可延伸至基片，具体而言基片通常相对于晶片或硅晶片。晶片速度典型上在百万赫频率带域超音波洗濯的过程中，工业晶片速度在100-300RPM的范围内。此处，对于晶片速度位于1000-1400RPM的范围内而言，可观察到显著改善过的清洗效率。在使用10mm喷嘴高度205的实验中，仅借由增加本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，包含：ａ）从一位于一基片上方的喷嘴，喷洒一由百万赫频率带域超音波频率的音波所搅动的液体到该基片上；ｂ）与该液体的喷洒同时，该基片以超过３００ＲＰＭ的转速自旋；以及ｃ）与该液体的喷洒同时，该喷嘴扫过该基片的上方。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：杰弗法伯，阿兰M拉德曼，裘莉亚斯沃凯夫斯基，海尔姆斯特利凯，
申请(专利权)人：拉姆研究公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]