一種用於半導體基片兆聲波清洗裝置的製作方法

2023-12-05 07:35:11 2

本發明涉及微電子晶片製備技術領域，尤其涉及一種用於半導體基片兆聲波清洗裝置。

背景技術：

半導體晶片製造業一直在提高製造晶片的工藝技術。這工藝技術的提高的一個目標是降低在基片上製備晶片的時間，提高基片上產出晶片的良率，例如降低基片處理過程中產生的汙染，減少工藝製備步驟，提高均勻性，從而降低製造成本。

在處理過程中，基片的一面或雙面都會接觸到液相、氣相流體，這些流體用於刻蝕、清洗、乾燥和鈍化基片的表面。對於成功的工藝過程，控制工藝流體在表面的應用是非常重要的。

目前，多種方法與裝備應用於這種流體工藝過程，然而這些設備和工藝的一個主要缺點是化學品和水的消耗量較大，大多數化學品具有毒性，需要特殊的處理和存儲方式，並且會對人的健康和環境產生影響，這些均增加了製造成本。因此減少製備過程中化學品和水的用量是非常必須。

超聲波因其頻率下限大約等於人的聽覺上限而得名。超聲波清洗機原理主要是通過換能器，將功率超聲頻源的聲能轉換成機械振動，通過清洗槽壁將超聲波輻射到槽子中的清洗液。由於受到超聲波的輻射，使槽內液體中的微氣泡能夠在聲波的作用下從而保持振動。

當聲壓或者聲強受到壓力到達一定程度時候，氣泡就會迅速膨脹，然後又 突然閉合。在這段過程中，氣泡閉合的瞬間產生衝擊波，使氣泡周圍產生112-113pa的壓力及局調溫，這種超聲波空化所產生的巨大壓力能破壞不溶性汙物而使他們分化於溶液中，蒸汽型空化對汙垢的直接反覆衝擊。

一方面破壞汙物與清洗件表面的吸附，另一方面能引起汙物層的疲勞破壞而被駁離，氣體型氣泡的振動對固體表面進行擦洗，汙層一旦有縫可鑽，氣泡立即「鑽入」振動使汙層脫落，由於空化作用，兩種液體在界面迅速分散而乳化，當固體粒子被油汙裹著而粘附在清洗件表面時，油被乳化、固體粒子自行脫落，超聲在清洗液中傳播時會產生正負交變的聲壓，形成射流，衝擊清洗件，同時由於非線性效應會產生聲流和微聲流，而超聲空化在固體和液體界面會產生高速的微射流，所有這些作用，能夠破壞汙物，除去或削弱邊界汙層，增加攪拌、擴散作用，加速可溶性汙物的溶解，強化化學清洗劑的清洗作用。由此可見，凡是液體能浸到且聲場存在的地方都有清洗作用，其特點適用於表面形狀非常複雜的零件的清洗。尤其是採用這一技術後，可減少化學溶劑的用量，從而大大降低環境汙染。

過去，聲波用於半導體處理，聲波可以在化學品流體中產生空泡，這些空泡部份真空，可以移動基片表面的顆粒，清洗微電子器件。應用高能量聲波，可以降低化學品液體濃度，增加去除顆粒雜質的可能性。但是過高的聲波能量，將會損壞器件表面介質材料結構。如何使用聲波去除表面雜質顆粒，同時又不破壞表面的結構，一直是半導體器件製備過程中存在的一個問題。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供一種用於半導體基片兆聲波清洗裝置，可以有效減少現有技術中聲波裝置對聲波的抑制作用，增加清洗裝置對基片的處理效果。

為了達到上述目的，本發明採用的技術方案為：

一種用於半導體基片兆聲波清洗裝置，所述清洗裝置包括：

處理腔，所述處理腔內設有用於清洗基片的清洗介質；

基片夾持機構，所述基片夾持機構設置在所述處理腔上方，用於夾持所述基片，使所述基片浸沒於所述清洗介質中；

聲波發生器，所述聲波發生器設置在所述處理腔的底部，所述聲波發生器的聲波發射平面與所述基片的處理面具有一夾角，所述聲波發生器的聲波發射面可覆蓋所述基片的處理面。

進一步地，所述清洗裝置還包括：

進液口，所述進液口設置於所述處理腔的一側，所述清洗介質通過所述進液口進入所述處理腔中；

出液口，所述出液口設置於所述處理腔的另一側，當所述清洗介質的液面高度超過所述出液口時，所述清洗介質從所述出液口流出；

其中，所述出液口相對於所述處理腔底部的高度高於所述進液口相對於所述處理腔底部的高度。

進一步地，所述基片夾持機構包括：

基片夾持盤，所述基片夾持盤設置在所述處理腔的上方；

夾持杆，所述夾持杆用於夾持所述基片；

調節栓，所述調節栓用於將所述夾持杆固定在所述基片夾持盤上；

其中，所述調節栓可調節所述夾持杆的高度，使得所述基片浸沒於所述清洗介質中。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

本發明中基片的處理面與聲波發生器的聲波發射平面形成一定角度，該角 度可以使聲波能量有一個自然的出口和流動路徑。這種結構可以避免聲波在聲波發生器與基片的處理面之間反覆持續震動，使得聲波沿著一定路徑導出基片處理面與聲波發生器之間的區域，減少了相互之間的幹擾和抑制作用，增加處理效率。同時，具有一定角度放置的聲波發生器可以提升清洗介質在基片處理面的分布，並使清洗介質能夠快速充分的排出裝置。

附圖說明

圖1為本發明實施例提供的一種用於半導體基片兆聲波清洗裝置的結構示意圖；

圖2為本發明實施例中聲波發生器與基片之間的聲波傳導示意圖。

具體實施方式

為了更好的理解上述技術方案，下面將結合說明書附圖以及具體的實施方式對上述技術方案進行詳細的說明。

如圖1所示，本實施例提供一種用於半導體基片兆聲波清洗裝置，所述清洗裝置包括：處理腔2，所述處理腔2內設有用於清洗基片的清洗介質8；基片夾持機構，所述基片夾持機構設置在所述處理腔2上方，用於夾持所述基片6，使所述基片6浸沒於所述清洗介質8中；聲波發生器9，所述聲波發生器9設置在所述處理腔2的底部，所述聲波發生器9的聲波發射平面與所述基片6的處理面具有一夾角，該夾角的表現方式可以所述基片6在所述清洗介質8中呈水平狀態，所述聲波發生器9的聲波發射平面與所述基片6的處理面具有一定角度，所述聲波發生器9的聲波發射面可覆蓋所述基片6的處理面。

本實施例中，所述清洗裝置還包括：進液口3，所述進液口3設置於所述處 理腔2的一側，所述清洗介質8通過所述進液口3進入所述處理腔2中；出液口7，所述出液口7設置於所述處理腔2的另一側，當所述清洗介質8的液面高度超過所述出液口7時，所述清洗介質從8所述出液口7流出；其中，所述出液口7相對於所述處理腔2底部的高度高於所述進液口3相對於所述處理腔2底部的高度。

本實施例中，所述基片夾持機構包括：基片夾持盤1，所述基片夾持盤1設置在所述處理腔2的上方；夾持杆5，所述夾持杆5用於夾持所述基片6；調節栓4，所述調節栓4用於將所述夾持杆5固定在所述基片夾持盤1上；其中，所述調節栓4可調節所述夾持杆5的高度，使得所述基片6可上下移動，浸沒於所述清洗介質8中。

本實施例在使用時，清洗介質8通過進液口3進入處理腔2中，當清洗介質8的液面高度超過出液口7時，超出的清洗介質8將從出液口7流出，從而使清洗液高度保持在進液口3與出液口7之間。待清洗的基片6被多個夾持杆5夾持，夾持杆5通過調節栓4固定在基片夾持盤1上，通過調節夾持杆5高度，使待清洗基片6介於進液口3和出液口7之間，使其浸沒於清洗介質8中。

如圖2所示，當基片6與聲波發生器9的表面12之間有一定的傾斜角度，聲波發生器9產生聲波10，聲波10在清洗介質中傳播，在基片6表面形成反射波11射向聲波發生器9的表面12，從而聲波在基片6與發生器9的表面12之間多次反射，最終聲波10和11傳導出基片6和聲波發器9之間，不再撞擊基片6的清洗表面。若基片與聲波發生器的表面平行，聲波在二者之間的清洗介質中不停傳導反射，撞擊基片6的清洗面，損傷表面的微觀圖型。

利用本發明的裝置處理半導體基片，可以在基片表面產均勻的聲波分布，有效減少以前聲波裝置的對聲波的抑制作用，提升裝置中液體清洗介質的流動 狀態，增加整個裝置的處理效果。在本發明裝置中，放置的基片處理面對聲波發生器形成一定角度，該角度可以使聲波能量有一個自然的出口和流動路徑。這種設計可以避免聲波在聲波源與基片處理面之間反覆持續震動，聲波沿著一定路徑導出基片處理面與聲波源之間的區域，減少了相互之間的幹擾和抑制作用，增加處理效率。同時，具有一定角度放置的聲波發生器可以提升清洗介質在基片處理面的分布，並使清洗介質能夠快速充分的排出裝置。

以上所述的具體實施例，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施例而已，並不用於限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。