CN1849183A - 用于声场均匀性的声扩散器 - Google Patents

用于声场均匀性的声扩散器 Download PDF

Info

Publication number
CN1849183A
CN1849183A CNA2004800260732A CN200480026073A CN1849183A CN 1849183 A CN1849183 A CN 1849183A CN A2004800260732 A CNA2004800260732 A CN A2004800260732A CN 200480026073 A CN200480026073 A CN 200480026073A CN 1849183 A CN1849183 A CN 1849183A
Authority
CN
China
Prior art keywords
sound
equipment
treatment fluid
sound diffusion
diffusion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CNA2004800260732A
Other languages
English (en)
Inventor
K·K·克里斯滕森
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tel Manufacturing and Engineering of America Inc
Original Assignee
FSI International Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by FSI International Inc filed Critical FSI International Inc
Publication of CN1849183A publication Critical patent/CN1849183A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • H01L21/67028—Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like
    • H01L21/6704—Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like for wet cleaning or washing
    • H01L21/67057—Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like for wet cleaning or washing with the semiconductor substrates being dipped in baths or vessels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B3/00—Cleaning by methods involving the use or presence of liquid or steam
    • B08B3/04—Cleaning involving contact with liquid
    • B08B3/10—Cleaning involving contact with liquid with additional treatment of the liquid or of the object being cleaned, e.g. by heat, by electricity or by vibration
    • B08B3/12—Cleaning involving contact with liquid with additional treatment of the liquid or of the object being cleaned, e.g. by heat, by electricity or by vibration by sonic or ultrasonic vibrations
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/18—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound
    • G10K11/20—Reflecting arrangements

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)
  • Cleaning By Liquid Or Steam (AREA)

Abstract

用于处理半导体晶片的设备和方法。在一个实施方案中，该设备包括：一浸没处理容器(10)，在该浸没处理容器中，在处理期间一个或多个晶片(16)设置在处理液(18)中；至少一个声源(22)，它与处理液(18)声学耦合并且在处理期间在装在处理容器(10)中的处理液(18)中产生出一声场；以及一声扩散系统(28)，它包括多个按照有效地使从声源(22)传送给处理液(18)的声能扩散的方式设置的声扩散元件。在另一个实施方案中，该声扩散系统(28)包括至少一个按照有效地减小在处理液(18)中的声能干涉的方式设置的定向相位调制元件。本发明还描述了相关的方法。

Description

用于声场均匀性的声扩散器
技术领域
本发明的领域涉及用于在存储声能的情况下处理浸没在处理液中的晶片的微电子处理系统和方法，更具体地说本发明涉及这样的系统和方法，其中采用声扩散系统来改善在处理液中建立的声场的均匀性。
背景技术
在微电子业中在制造微电子器件过程中采用了声能例如在兆赫兹频率范围中的兆频超声波能量。在一代表性系统中，兆频超声波能量源与处理室连接。已知有许多例如具有兆频超声波能力的半导体处理系统。能量源可以位于处理室外面或里面。兆频超声波能量通常用在清洁和清洗处理过程中。例如，美国专利Nos.4869278；5017236；5365960；和6367493描述了采用兆频超声波能量的方法。还可以参见由Christenson等人于2003年9月11日提交的题目为“Frequency Sweeping for Acoustic Field Uniformity”的受让人的美国临时申请，其序列号为60/501956并且代理人证号No.FSI0120/P1。
由于许多原因包括在将晶片加工成器件和集成电路期间将颗粒物从半导体晶片上清除和去除，可以使用兆频超声波能量。兆频超声波能量通常指的是其频率在从大约0.5MHz到大约2MHz或更高的范围中的高频声能。
在制造过程中的多个阶段利用兆频超声波清洁以便采用溶剂和洗提溶液清除颗粒物、光致抗蚀剂、脱蜡并且脱脂。已经表明，兆频超声波能量能够有助于清除附着在晶片表面上的颗粒物。采用兆频超声波清洁的主要优点在于，它能够提供优异的清洁度(例如针对颗粒物等而言)并且同时清洁所加工的晶片的两面，由此所需的化学作用更少。
随着微电子业向更严格的标准和更小的器件要素方面发展，场均匀性变得更加重要。更小的要素趋向于比一些更大要素更易于出现声学破坏。由于颗粒物污染趋向于随着器件要素变得更小而变得更不能容忍，所以清洁性能业变得更加严格。
美国专利No.4869278披露了一种包含有声扩散要素的兆频超声波处理系统。但是，只显示出单个扩散透镜要素，并且它大体上对称例如为半圆柱形。声音可以扩散，但是所得到的声场仍然存在过大的最大和最小干涉效应。总是，在容器中产生出的合成干涉图案与在没有扩散元件的情况下的干涉图案不同，但是仍然呈现不适当的程度。还有，靠近透镜的晶片部分(例如在容器的中间)将看到比远离透镜的部分(例如容器壁等)更大的声场。
因此，仍然需要在处理容器中产生出在空间和时间上均匀的声场(最小时间变化)，并且尤其需要抑制在声场最大值和最小值之间的峰到峰高度，同时仍然保持足够的声场强度以实现所期望的处理。
发明内容
本发明涉及这样的系统和方法，其中采用声扩散系统来帮助使在其中将一个或多个晶片浸没在超声波化液体中的处理过程期间在处理液内建立的声场扩散。该声扩散系统有助于减小在处理液中产生出的声波之中的强度范围。均匀性越大则能够节约化学清洁器的成本，可以提供优异的清洁度，并且可以通过降低在声场最大值处的声音强度来降低要素损坏的可能性。
在一个方面中，本发明涉及使用包括多个声扩散元件的声扩散系统，这些声扩散元件协作用来例如通过使声波强度分布更窄来帮助使处理体积更均匀地超声波化。各个扩散元件可以彼此分开，或者可以形成为一体。如果一体形成在基板或其它基底上，则该声扩散系统可以包括作为凸起和/或凹陷形成在材料中的扩散元件。在许多实施方案中，通过设置在位于声能量源和所处理的晶片之间的声道中的一个或多个物理结构来形成该声扩散系统，以帮助使由晶片占据的处理体积更加均匀地超声波化。这些物理结构合理地抑制场最大值和最小值，同时仍然允许足够的声能通过以实现所期望的声场强度。
在另一个方面中，本发明涉及各个扩散元件，它们构成声扩散系统的全部或一部分。一般来说，本发明的扩散元件允许声能通过，但是优选使声音如此扩散，从而大幅度抑制在声场变化中的最大值和最小值。该效果非常类似于毛玻璃使穿过它的光扩散的方式。声扩散元件优选包括至少一个表面要素，用于帮助控制声能的折射、衍射、相位调制和/或相移。这些元件的这些扩散特性可以取决于物理结构和/或其它因素。例如，声扩散器可以包括地形要素(例如，表面纹路)、表面弯曲纹路、凸起、凹陷、声速控制要素、衍射元件例如穿孔等中的一个或多个，这些要素的组合等，以帮助使处理容器更加均匀地超声波化。
根据本发明的另一个方面，提供一种用于浸没处理晶片的设备，它包括(1)一浸没处理容器，在其中在处理期间将一个或多个晶片设置在处理液中；(2)至少一个声源，它与处理液声学耦合并且在处理期间在装在处理容器中的处理液中产生出一声场；以及(3)一声扩散系统，它包括多个按照有效地使从声源传送给处理液的声能扩散的方式设置的声扩散元件。
根据本发明的另一个方面，提供一种用于浸没处理晶片的设备，它包括(1)一浸没处理容器，在其中在处理期间将一个或多个晶片设置在处理液中；(2)至少一个声源，用来在装在处理容器中的处理液中产生出一声场；以及(3)一声扩散系统，它包括至少一个按照有效地减小在处理液中的声能干涉的方式设置的定向相位调制元件。
根据本发明的另一个方面，提供一种在装在浸没处理容器中的处理液中形成一声场的方法，该方法包括以下步骤：(1)在处理液中提供一声场；并且(2)通过采用包括多个声扩散元件的声扩散系统对声场进行定向相位调制。
根据本发明的另一个方面，提供一种在装在浸没处理容器中的处理液中形成一声场的方法，该方法包括以下步骤：(1)确定表示在处理液中的声场变化的信息；并且(2)采用所述信息来提供一种用在在晶片处理过程期间使在处理液中的声能扩散的声扩散系统。
附图的简要说明
通过参照结合附图给出的以下本发明示例性实施方案的说明可以便于理解本发明的上述和其它优点和实现它们的方式以及该发明本身。
图1显示出具有声学能力并且用在本发明的时间中的浸没处理容器的示意性侧剖视图。
图2显示出在没有根据本发明的声扩散系统的兆频超声波容器的宽度上的兆频超声波场强度的曲线。
图3显示出具有周期性开口阵列的根据本发明的声扩散系统的透视图。
图4显示出具有周期性开口/穿孔阵列的根据本发明的另一种声扩散系统的透视图。
图5a显示出具有周期性开口/穿孔阵列的根据本发明的另一种声扩散系统的透视图。
图5b显示出图5a的一部分声扩散系统的透视剖视图。
图6显示出以发散透镜形式的根据本发明的扩散元件以及该元件如何调制穿过它的声能。
图7显示出结合有凸形半球形扩散元件阵列的根据本发明的示例性声扩散系统的顶部平面图。
图8显示出结合有凹形半球形扩散元件阵列的根据本发明的示例性声扩散系统的顶部平面图。
图9显示出结合有半球形扩散元件阵列的根据本发明的示例性声扩散系统的顶部平面图，其中这些元件具有不同尺寸并且非周期性布置。
图10显示出可以通过使扩散元件在基板上随机分开来生产出结合有扩散元件阵列的根据本发明的示例性声扩散系统，其中这些元件具有不同尺寸和形状并且非周期性布置。
图11显示出结合有相对较长圆柱形肋状元件的根据本发明的声扩散系统的顶部平面图。
图12显示出在图11中的阵列的透视剖视图。
图13显示出根据本发明的声扩散系统的顶部平面图，它结合有其宽度不恒定的相对较长圆柱形肋状元件的非周期性阵列。
图14显示出在图13中的阵列的透视剖视图。
图15a-d显示出用于根据本发明的声扩散元件阵列的可选形状的侧剖视图。
图16显示出用于处理晶片的设备的一部分的示意性侧视图，它包括根据本发明的声扩散系统，其中声扩散系统的阵列部分按照顶峰方式布置。
图17显示出根据本发明的声扩散系统的示意性透视图，它包括按照顶峰方式布置的阵列部分。
图18显示出在图17中的声扩散系统的另一个示意性透视图，还显示出晶片如何相对于声扩散系统定位。
图19显示出在图17中的一部分声扩散系统的示意性剖视图。
图20(a)显示出用于处理晶片的设备的示意性侧视图，它包括用来帮助减小容器体积的聚合物窗口。
图20(b)显示出用于处理晶片的设备的示意性侧视图，它包括用来帮助快速排空容器的聚合物窗口。
图21(a)显示出用于处理晶片的设备的示意性侧视图，该设备包括根据本发明的声扩散系统，其中结合有窗口和声扩散系统。
图21(b)显示出用于处理晶片的设备的示意性侧视图，该设备包括根据本发明的声扩散系统，其中结合有晶体支撑板和声扩散系统。
图22显示出在具有石英窗口的兆频超声波处理容器中恰好在一些点处声强相对于位置的曲线图，其中该曲线图包括具有和没有根据本发明的声扩散系统的数据。
具体实施方式
下面所述的本发明这些实施方案不是打算穷举或者将本发明限制于在下面详细说明中所披露的具体形式。而是如此选择和说明这些实施方案，从而本领域普通技术人员可以领悟和理解本发明的原理和实践。
本发明的原理可以应用在任意设备(例如，单晶片工具或批处理工具)，其中在处理期间将一个或多个晶片浸没在超声波化浴槽中。在图1中以横截面示意性地显示出具有用在湿式清洗台(例如可以在市场上从FSI International，Inc.，Chaska，MN购买到的MAGELLAN系统)的那种声学例如兆频超声波能力的一个合适代表性处理容器10。容器10可以用来单独或成批处理晶片。容器10通常包括限定了一处理腔室14的外壳12，其中将一个或多个晶片16浸没在处理液18梯流中。液体18可以通过一个或多个大体上朝着处理腔室14的底部设置的入口(未示出)被导入进处理腔室14中。液体18通过梯级溢流进大体上位于处理腔室14顶部处的溢流堰20中而离开处理腔室14。
声源22在处理期间在装在处理腔室14中的处理液18中产生出一声场。在该实施例中，声能量源22位于处理腔室14外面。在典型实施方案中，声学能量源22结合有一谐振结构(未示出)，它通常包括(从底部到顶部)粘接在金属或陶瓷支撑板等上的压电晶体。声能量源22通过耦合流体24例如水等与位于处理腔室14内的内容物声学耦合。石英窗口26为声能从耦合流体24通入到处理腔室14中提供了通道。
为了一些可能的原因例如(a)为了防止处理液在声能量源22上冲击；(b)防止处理液18被声能量源22污染；和/或(c)为了保持在连通水24和处理液18之间的温度差，耦合流体24用来使声能量源22与处理液18隔离。可以降低耦合液体24的温度以限制声能量源22的温度。
理想的是，石英窗口26将与声能量源22的转换器(未示出)平行并且如此间隔开，从而在耦合液体24中的驻波增强了进入处理液18的透过率。实现这个将需要将尺寸公差保持为声能波长的几分之一，例如在DI中975kHz兆频超声波的1.5mm波长的几分之一。这实际上难以实现。实际上，石英窗口26通常故意倾斜以在透射图案中产生迅速振荡，该图案有希望随着声音到达晶片16而“平滑”。在某些容器上由于板到晶片的间隔较小所以该平滑不容易出现。
本发明意识到，即使在处理液18中的平均声场强度处于所期望的操作范围内，在整个处理液18上和/或在局部区域处的声场会在位于所期望的操作范围之外的最大值和最小值之间变化。如果声场太弱，则处理性能将削弱。如果声场太强，则声能会在物理上损伤器件要素。声场在空间和时间两者上变化。因此，处理液的一个场所可以看到与另一个场所不同的时间平均声场强度。例如，图2显示出在湿式清洗台中在装有处理液的特定处理腔室的宽度上的兆频声场强度的曲线图。图2显示出与所期望的清洗工况40、其中声场强度太低的非清洗工况44以及其中声场强度太高的损伤工况46相关的所期望的声场强度。
本发明意识到，可以有多种不均匀声场来源，它们会导致超声波化处理液出现不期望有的空间和时间不均匀性。典型的不均匀性来源包括(a)在石英窗口厚度方面的变化，(b)在声能量源的输出方面的变化，(c)在位于声能量源和石英窗口之间的距离方面的变化，(d)在对于声能而言不完全透明的石英玻璃处的反射(石英玻璃会反射40％的入射兆频超声波能量，并且这些反射趋向于在石英和转换器之间产生出其波形图案能够被投射到处理流体中的驻波)，和/或(e)来自在处理容器中相互作用的声波的建设性和破坏性干涉作用。对于在石英窗口的厚度方面的变化，如果窗口不是侧面平行的，则例如穿过石英的声道长度(APL)其位置会改变。由于透射率随着APL的变化而变化，所以透射到处理液的声音会改变。这会导致在晶片周围的区域中的声场出现不均匀性(注意：穿过石英的最高理论透射率通常在厚度为1/2λ(在975kHz处对于石英而言大约为2.9mm)的倍数时出现)。
如在题目为“Frequency Sweeping for Acoustic Field Uniformity”的受让人申请中所处理的一样，时间变化会由于不同频率的两个声场之间的干涉而出现。时间变化也会由于声音的自聚焦而出现。在具有高强度声音的水域中的声音速度低于在低强度区域中的水的声音速度。因此，可以产生进一步聚集声音的区域。
不管什么来源导致声场变化，显然在处理容器中产生出的兆频超声波场能够比所期望的更大地局部、在容器范围内和/或暂时波动。还有，在进行特定处理中，在处理液中建立的声场强度最好足够强以便于处理。该声场最好在空间和时间上也是均匀的。
在本发明的实践中，并且再次参照图1，可以通过采用用来帮助减小在处理流体中所产生出的声波之中的强度范围的声扩散系统28来改善声场的均匀性。均匀性越大则能够节约化学清洗器的成本，能够提供更好的清洁度，并且能够通过降低在声场最大值处的声强度来降低在晶片上要素损坏的可能性。
如图1所示，声扩散系统28设置在位于晶片16和下面的石英窗口26之间的处理液18内。但是，声扩散系统28可以按照任意方式设置以帮助使在处理液18中建立的声场扩散。例如，声扩散系统28可以设置在耦合流体24中，设置在容器窗口的内侧或外侧表面附近，和/或设置在处理容器内。可选的是，声扩散系统28可以与其它容器要素例如石英窗口26形成为一体。
声扩散系统28最好由对于声能至少局部透明的一种或多种材料形成。如果设置在处理容器内，则该材料也应该对于用在容器中的处理化学品而言相对惰性。这些材料的示例包括氟化聚合物(例如PTFE、PFA或PVDF)和聚合物例如高密度聚丙烯(HDPE)、聚丙烯、这些物质的组合等。特别优选的材料是HDPE，因为这种材料容易模塑并且相对于兆频超声波非常透明，并且能够抵抗在制造微电子器件过程中所使用的许多化学品的腐蚀。
声扩散系统28优选包括多个扩散元件(在图1中未示出，但是在如其它附图中所示的声扩散系统的各个实施方案中作了进一步说明)，其形状和尺寸设定用来扩散声能并且帮助降低在处理流体中的干涉作用。这些扩散元件可以包括任意尺寸和形状以实现这些目的。扩散元件可以包括凸起和/或凹入表面区域或者要素，并且可以包括肋条、通道、孔、按钮等和/或其组合。
构成任意这种声扩散系统的元件的物理结构和尺寸在这些元件的两个或多个之间可以是相同的或可以不同。例如，图3-8和11-12显示出声扩散系统的示例性实施方案，其中扩散元件的尺寸、形状和物理间隔是一致的。在其它实施方案中，这些元件的物理尺寸、形状和/或间隔可以变化。各个元件可以相互邻接和/或间隔开。这些元件可以规则地、随机地、平行地、非平行地布置成重复图案，或者按照其它方式布置。在尺寸、形状和/或间隔方面的不一致性是优选的，因为它趋向于提供更紧密的声波强度分布。
虽然不希望受到理论上约束，但是要相信的是，因为具有不同间隔的扩散要素趋向于比均匀扩散压缩阵列更不一致地调制波形图案，所以具有优点。这种所得到的相移降低了波形图案建设性或破坏性干涉的趋势，因此抑制了声场最大值和最小值。换句话说，人们相信，采用具有不同的尺寸、间隔和/或形状的扩散元件能够减小在处理容器中驻波的形状等。在图9、10、13、14、15a、15b、15c、15d和17-19中显示出结合有这种不均匀性的声扩散系统的实施方案。
本发明的声扩散系统可以结合有衍射光栅要素以帮助控制处理液的超声波处理，例如控制干涉作用。在代表性实施方案中，衍射光栅包括一个或多个穿孔等，用于按照帮助降低在处理容器中的声场中的极值这样一种方式使声波衍射。这些穿孔可以为凹陷和/或通孔。在其中元件的衍射光栅或其它要素构成一通孔的那些实施方案中，如下面更详细说明的一样，这些开口或穿孔另外可以用来允许气泡从超声波扩散器系统下方逸出。可以采用单个穿孔或开口，或者可以采用周期性或非周期性穿孔或开口阵列。
在图3-5中显示出结合有衍射要素的这些声扩散系统的代表性实施方案。图3显示出根据本发明声扩散系统50的透视图，它具有周期性开口55阵列。图4显示出根据本发明的另一个声扩散系统60的透视图，它具有周期性开口/穿孔65阵列。图5a和5b显示出根据本发明的另一个声扩散系统70的透视图，它具有周期性开口/穿孔75阵列。
在穿过位于具有不同声速的材料之间的边界时声能可以被扩散、调制或以其它方式受到影响。因此，可以采用两种或多种材料来形成扩散元件，其中这些材料的声速可以按照所期望的方式不同以提供扩散功能。声速变化可以是突然的，例如在具有不同声速的材料之间的界面，或者可以通过在那里声速改变的一个区域例如分级速度区域。例如，图6显示出以扩散透镜形式的扩散元件80可以由HDPE的平凸件形成并且在水中相对于兆频超声波能量源82设置。假设声音在水中的速度为1500m/s、在HDPE中的速度为1900m/s并且“Lens MakersEquation”：
1 f = ( n - 1 ) ( 1 r 1 )
其中：n为速度比(1900/1500＝1.27)，并且r1为曲率半径，则曲率半径为1cm并且直径为1cm的透镜如图6所示一样将使声音在具有16度全圆角的锥体中扩散。
图7显示出根据本发明的声扩散系统90的一示例性实施方案的顶部平面图，它结合有凸形半球形扩散元件95阵列。凸8显示出根据本发明的声扩散系统100的一示例性实施方案的顶部平面图，它结合有凹形半球形扩散元件105阵列。在图7和8中所示的阵列每个都使声音很好地沿着X和Y方向扩散，但是在声场周围会具有一些声场损失。也就是说，声场强度将趋向于在容器的中间体积中更强。还有，由于来自不同元件的声波的干涉，所以扩散元件的规则间隔会促进最大值和最小值的形成。
优选的是，本发明的声扩散系统结合有具有非周期性特征的扩散元件以例如帮助降低在处理液中建立的声能的干涉图案强度。作为该方案的一个实施例，图9显示出根据本发明的声扩散系统110的顶部平面图，它结合有一半球形扩散元件115阵列，其中这些元件具有不同的尺寸并且非周期性布置，即在这些元件之间的中心到中心距离不恒定。与在图7或8中所示的阵列相比，该方案将在更大程度上降低干涉作用，但是在声场周边仍然会具有一些声场损失。用于提供与在图9中所示的类似的声扩散系统的另一种方式如图10所示一样是在基板122上随机分布的扩散元件125。
图11显示出本发明的示例性声扩散系统130的顶部平面，它在声场周边周围的声场损失更少。声扩散系统130结合有相对较长圆柱形肋状元件135阵列。图12显示出图11的阵列的透视剖视图。基于圆柱形指的是该元件越过宽度的横截面局部或整个符合圆柱体的横截面。要指出的是，如在图11和12中所示的系统130的阵列是周期性的，其中从一个要素到另一个的中心线到中心线距离是恒定的。该阵列使声音很好地沿着X方向扩散，并且因此改善了在周边处的声场均匀性，但是仍然会观察到一些干涉作用。要指出的是，这些元件优选为“全长”或“全宽”，其中每个元件135至少基本上从阵列的一个端部延伸至另一个端部。
图13显示出根据本发明的优选声扩散系统140，它通过采用其宽度不恒定的非周期性较长圆柱形肋状元件145阵列来在图11和12中的系统130进行改进。具体地说，该阵列包括具有五个不同宽度的肋条的重复图案。图14显示出在图13中的阵列的透视横截面图。
因为从一个元件145到另一个的中心线到中心线距离是不恒定的，所以出现非周期性。通过这个非周期性方案，大大抑制了干涉作用，并且声场在周边和中间区域之间非常均匀。作为一选项，通过采用宽度均匀性但是不均匀间隔开的圆柱形元件仍然可以实现相当的非均匀性。
图11-14显示出为圆柱形凸起的扩散元件。作为可选方案，通过如分别在图15(a)-(d)中所示的声扩散系统146、147、148和149的剖视图中所示一样也可以通过在合适的材料中形成线性或非线性肋条、狭槽、沟槽等阵列来潜在地实现类似的效果。但是，具有弯曲输出表面的扩散元件比具有尖锐角部的那些更优选，因为弯曲表面使声波更均匀地扩散。
这些附图至此显示出在高度上大体均匀但是在宽度上变化的元件。这些附图至此还显示出这些元件的高度也可以变化。在一些实施方案中，高度和宽度两者都可以变化。扩散元件的宽度和/或高度根据情况可以在大范围上变化。优选的是，每个元件的高度和/或宽度应该大约为所扩散的声音的最短波长的大约50％优选大约为其100％。在实践中，优选采用其宽度为1mm至50mm宽的圆柱形元件。
在阵列与容器地板或壁间隔开时，气泡会具有陷入在扩散器阵列下面的趋势。由于气泡用作隔音器，所以最好提供让气泡逸出的方式。有时，该阵列可以足够倾斜，从而气泡将沿着阵列的底面升起并且最终从阵列的上缘逸出。在其它情况中，可以在阵列中或在阵列之中形成一个或多个孔或间隙以让气泡能够逸出。图16显示出根据本发明的声扩散系统150的侧视图，其中阵列部分151按照顶峰例如屋脊方式布置。这些顶峰具有一个或多个孔153以让升起的气泡逸出，同时在这些顶峰之间的谷155很好地配合在晶片157周围。
图17-19显示出与在图16中所示的实施方案类似的实施方案。如所示一样，该声扩散器装置160大体上包括多个有支撑框架169相对于彼此支撑和定位的扩散器板161。每个扩散器板161包括多个扩散器元件165。优选的是，支撑框架169与安装结构168合作以便相对于声转换器(未示出)和处理容器(未示出)使声扩散器装置安装和定位。
在有或没有支撑框架169的情况下可以采用任意数量的扩散器板161。在所示的实施方案中，四块扩散器板161彼此相邻设置并且相对于彼此成角度支撑，从而该扩散器装置160包括两个顶点或顶峰。如所示一样，扩散器装置160的顶点与每个相邻扩散器板161的边缘对应。还有如所示一样，相邻扩散器板161在顶点处的相邻边缘如此稍微间隔开，从而顶点包括位于相邻扩散器板161之间的开口或间隙163。这个间隙163可以让陷入在扩散器装置160的扩散器板161下面的气泡逸出。因此，扩散器板161的角度可以根据经验选择，从而减少或完全避免气泡的积留。正在被处理的晶片167在两个顶峰之间很好地配合。
图1显示出处理容器10的一实施方案，其中窗口26由石英制成。认识到石英反射了相当一部分入射声能，可选的是用由反射更少入射声音的不同材料形成的窗口来代替石英窗口26。作为一个实施例，一种合适的替代可以是由相对于所期望的处理流体惰性的聚合材料形成的窗口。由一种或多种氟化聚合物制成的窗口尤为有用，因为氟化聚合物(例如薄氟化聚合物薄膜)相对于声能非常透明并且在化学上对于许多化学品是惰性的。与通常较硬的石英窗口不同，聚合物窗口可以是刚性的或柔软的。由于以下几个原因例如：(a)材料的厚度可以非常均匀，大约为声波波长的n/2倍，因此来自下、上表面的反射的相位几乎精确地与在耦合液体中的相位异相(很少反射)；(b)材料的厚度与声波波长相比非常小，从而来自下、上表面的反射的相位几乎精确地与在耦合液体中的相位异相(很小反射)；(c)来自上、下表面的反射也具有相当低的绝对强度，因为水的阻抗与石英的阻抗相比更接近氟化聚合物和其它聚合物的阻抗；并且(d)该材料对于兆频超声波声音而言基本上是透明的，所以穿过这些材料的透射率将较高并且非常均匀。
作为一个例子，对于该用途而言可以采用薄膜例如大约为0.5mm厚PFA(American Durafilm pn 500LP)或其它氟化聚合物等。这些材料通常机械强度较大、相对于兆频超声波声音是透明的，并且耐腐蚀。例如，对于许多这些材料而言，所反射的声音可以小于大约5％。
许多聚合物和水的声音阻抗非常匹配，从而导致在声音横越水聚合物和聚合物水界面时出现相对很少的反射。聚合物窗口的厚度因此主要由在窗口内的声音的内部吸收限制。用扩散透镜工作已经表明，声音能够令人满意地透射穿过厚度大约为5mm的坚硬聚合物板。聚合物窗口要所因此可以用作容器设计的结构构件，例如用在下面所述的最小体积、快速排空和窗口扩散器设计中。
这种窗口、薄膜或膜片可以用在任何需要在声学上透明的液体阻挡件的地方。另外，该薄膜可以成形为减小容器体积。这种薄膜可以地形地或以其它方式成形以用作声透镜例如下面所述的声透镜。在图20(a)和(b)中分别显示出用于最小体积容器和快速排空容器的可能设计。
在图20(a)中所示的兆频超声波容器200包括部分由容器壁202限定并且能够具有一个或多个设置在其中以便进行处理的晶片206的处理腔室209。转换器203通过耦合液体204与处理腔室209的内容物连接。聚合物窗口201使耦合液体204与处理腔室209的内容物分开，并且设计用于最小容器体积。
在图20(b)中所示的兆频超声波容器210包括部分由容器壁212限定并且能够具有一个或多个设置在其中以便进行处理的晶片216的处理腔室209。转换器213通过耦合液体214与处理腔室219的内容物连接。聚合物窗口211将耦合液体214与处理腔室219的内容物分开，并且设计用于最快排出容器。
在本发明的另一个方面中，可以采用非平面薄膜、压花薄膜等作为扩散器。这种本发明然而用来在位于耦合液体和处理液体之间的界面处形成地形。该地形和在这些液体之间的声速差组合形成扩散元件。连通和处理液体可以由如上所述的扩散器系统或阵列分开，因此简化了容器结构的生产。还有，根据本发明的扩散器系统或阵列可以操作安装在声能源自身的晶体支撑板上。因此，可以不需要耦合液体，并且得到简化结构。可选的是，必要时扩散器系统或阵列可以由支撑板形成。在图21(a)和(b)中分别显示出窗口扩散器和支撑扩散器的实施例。
在图21(a)中所示的兆频超声波容器220包括部分由容器壁222限定并且能够让一个或多个晶片226设置在其中以便处理的处理腔室229。转换器223通过耦合液体224与处理腔室229的内容物连通。窗口扩散器227使耦合液体224与处理腔室229的内容物分开，并且包括多个扩散器元件228。
在图21(b)中所示的兆频超声波容器230包括部分由容器壁232限定并且能够让一个或多个晶片236设置在其中以便处理的处理腔室239。转换器233通过支撑扩散器237与处理腔室239的内容物连通，不需要任何耦合液体。支撑扩散器237包括多个扩散器元件228。
图22显示出在一些时间点处在具有石英窗口的特定兆频超声波处理容器的宽度上的声音强度的曲线图。菱形点的轨迹显示出在没有本发明的声扩散器的容器中的声强度。如所示一样，在该时间点处在容器中存在这样一些声音强度相对较高和声音强度相对较低的位置。这些高低声音强度区域可以分别设计晶片损坏区域和晶片的正在处理区域。这些区域通常是不理想的。相反，图22的方形数据点的轨迹显示出在一些时间点处在处理容器中相对于位置的声音强度，其中容器包括本发明的扩散装置。如所示一样，在具有本发明的扩散装置的容器中的声音强度通常更加均匀，并且消除了极高和极低强度。在例如用于晶片清洁等的这种处理环境中，可以在损坏降低或消除的情况下得到更加有效和均匀的清洁。
本领域普通技术人员在阅读该说明书时或从在这里所披露的本发明实践中将了解本发明的其它实施方案。本领域普通技术人员在不脱离由下面权利要求所限定的本发明精神和范围的情况下可以对在这里所述的远离和实施方案作出各种删除、改进和改变。

Claims (20)

1.一种用于浸没处理晶片的设备，该设备包括：
一浸没处理容器，在其中在处理期间将一个或多个晶片设置在处理液中；
至少一个声源，它与处理液声学耦合并且在处理期间在装在处理容器中的处理液中产生出一声场；以及
一声扩散系统，它包括多个按照用来使从声源传送给处理液的声能扩散的方式设置的声扩散元件。
2.如权利要求1所述的设备，其中所述多个声扩散元件形成一体形成的声扩散元件阵列。
3.如权利要求1所述的设备，其中所述多个声扩散元件包括两个或多个具有不同尺寸的声扩散元件。
4.如权利要求3所述的设备，其中所述声扩散元件包括非周期性布置扩散器元件阵列。
5.如权利要求1所述的设备，其中所述多个声扩散元件形成声扩散元件阵列，其中该阵列包括一个或多个间隙。
6.如权利要求1所述的设备，其中所述多个声扩散元件形成多个声扩散元件阵列，其中所述多个阵列包括在这些阵列之中的一个或多个间隙。
7.如权利要求1所述的设备，其中所述多个声扩散元件的至少一个包括衍射光栅。
8.如权利要求7所述的设备，其中所述衍射光栅包括一个或多个穿孔。
9.如权利要求1所述的设备，其中所述多个声扩散元件的至少一个包括一折射元件。
10.如权利要求1所述的设备，其中所述多个声扩散元件的至少一个包括两种或多种材料，其中这些材料的声速按照使声能在处理液中扩散的方式不同。
11.如权利要求1所述的设备，还包括：
一耦合液体，它占据了在一个或多个晶片和至少一个声源之间的空间；以及
一声窗口，它设置在处理液和耦合液体之间并且使它们分开，其中该声扩散系统设置在位于声源和声窗口之间的连通液中。
12.如权利要求1所述的设备，还包括：
一耦合液体，它占据了在一个或多个晶片和至少一个声源之间的空间；以及
一声窗口，它设置在处理液和耦合液体之间并且使它们分开，其中该声扩散系统设置在位于声窗口和一个或多个晶片之间的连通液中。
13.如权利要求1所述的设备，还包括：
一耦合液体，它占据了在一个或多个晶片和至少一个声源之间的空间；以及
一声窗口，设置在处理液和耦合液体之间并且使它们分开，其中声窗口由包括聚合材料的材料制成。
14.如权利要求1所述的设备，还包括：
一耦合液体，它占据了在一个或多个晶片和至少一个声源之间的空间；以及
一声窗口，设置在处理液和耦合液体之间并且使它们分开，其中声扩散系统形成至少一部分声窗口。
15.如权利要求1所述的设备，其中至少一个声源还包括一第一表面，并且声扩散系统还包括一第二表面，其中第一表面操作安装在第二表面上。
16.如权利要求1所述的设备，其中至少一个声源包括一第一表面，并且其中声扩散系统由第一表面形成。
17.如权利要求1所述的设备，其中所述声扩散系统包括多个成角度取向的声扩散构件，每个声扩散构件包括多个声扩散元件。
18.一种在装在浸没处理容器中的处理液中形成一声场的方法，该方法包括以下步骤：
在处理液中提供一声场；并且
通过采用包括多个声扩散元件的声扩散系统对声场进行定向相位调制。
19.一种在装在浸没处理容器中的处理液中形成一声场的方法，该方法包括以下步骤：
确定表示在处理液中的声场变化的信息；并且
采用所述信息来提供一种用在在晶片处理过程期间使在处理液中的声能扩散的声扩散系统。
20.一种用于浸没处理晶片的设备，该设备包括：
一浸没处理容器，在其中在处理期间将一个或多个晶片设置在处理液中；
至少一个声源，用来在装在处理容器中的处理液中产生出一声场；以及
一声扩散系统，它包括至少一个按照用来减小在处理液中的声能干涉的方式设置的定向相位调制元件。
CNA2004800260732A 2003-09-11 2004-09-10 用于声场均匀性的声扩散器 Pending CN1849183A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US50196903P 2003-09-11 2003-09-11
US60/501,969 2003-09-11

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN1849183A true CN1849183A (zh) 2006-10-18

Family

ID=34312333

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNA2004800260732A Pending CN1849183A (zh) 2003-09-11 2004-09-10 用于声场均匀性的声扩散器

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20050072625A1 (zh)
EP (1) EP1663534A1 (zh)
JP (1) JP2007505503A (zh)
KR (1) KR20060121871A (zh)
CN (1) CN1849183A (zh)
TW (1) TW200515475A (zh)
WO (1) WO2005025767A1 (zh)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1652224A2 (en) * 2003-07-31 2006-05-03 FSI International, Inc. Controlled growth of highly uniform, oxide layers, especially ultrathin layers
US7322441B2 (en) * 2005-04-14 2008-01-29 Rpg Diffusor Systems, Inc. Extended bandwidth folded well diffusor
DE102006033372B4 (de) * 2006-02-17 2010-04-29 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Ultraschallaktor zur Reinigung von Objekten
US7669692B2 (en) * 2008-01-21 2010-03-02 Hawkins James W Sound diffuser
GB2485698A (en) * 2009-08-19 2012-05-23 Subsea Asset Location Tech Ltd Acoustic reflector
EP2315235B1 (en) * 2009-10-21 2019-04-24 IMEC vzw Method and apparatus for cleaning a semiconductor substrate
TWI674637B (zh) * 2018-07-27 2019-10-11 台灣積體電路製造股份有限公司 製造設施及製造設施中的錯誤量測方法
JP7116694B2 (ja) * 2019-02-21 2022-08-10 キオクシア株式会社 基板処理装置

Family Cites Families (46)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2950725A (en) * 1958-03-26 1960-08-30 Detrex Chem Ind Ultrasonic cleaning apparatus
GB1456664A (en) * 1973-02-15 1976-11-24 Dawe Instr Ltd Method of cleaning an article utilizing ultrasonic or other vibrational energy
US3893869A (en) * 1974-05-31 1975-07-08 Rca Corp Megasonic cleaning system
US4118649A (en) * 1977-05-25 1978-10-03 Rca Corporation Transducer assembly for megasonic cleaning
US5834871A (en) * 1996-08-05 1998-11-10 Puskas; William L. Apparatus and methods for cleaning and/or processing delicate parts
US4543130A (en) * 1984-08-28 1985-09-24 Rca Corporation Megasonic cleaning apparatus and method
FR2580198B1 (fr) * 1985-04-16 1988-09-09 Omega Formation Dispositif de nettoyage de pieces mecaniques par ultrasons
US4998549A (en) * 1987-04-29 1991-03-12 Verteq, Inc. Megasonic cleaning apparatus
US5037481B1 (en) * 1987-04-29 1993-05-11 Verteq, Inc. Megasonic cleaning method
US4869278A (en) * 1987-04-29 1989-09-26 Bran Mario E Megasonic cleaning apparatus
US4836684A (en) * 1988-02-18 1989-06-06 Ultrasonic Power Corporation Ultrasonic cleaning apparatus with phase diversifier
EP0396363A3 (en) * 1989-05-01 1991-10-09 Edward Anthony Pedziwiatr Ultrasonic induction apparatus and method
US5017236A (en) * 1989-08-21 1991-05-21 Fsi International, Inc. High frequency sonic substrate processing module
US5271774A (en) * 1990-03-01 1993-12-21 U.S. Philips Corporation Method for removing in a centrifuge a liquid from a surface of a substrate
JPH04256473A (ja) * 1991-02-05 1992-09-11 Canon Inc 超音波洗浄装置
FI97920C (fi) * 1991-02-27 1997-03-10 Okmetic Oy Tapa puhdistaa puolijohdevalmiste
DE4122561A1 (de) * 1991-07-08 1993-01-14 Holle Hans Joachim Zwangs-stroemungs-filter fuer ultraschall-baeder zum abschwemmen, schwebeverteilen und filtern
US5365960A (en) * 1993-04-05 1994-11-22 Verteq, Inc. Megasonic transducer assembly
AU7221294A (en) * 1993-07-30 1995-02-28 Semitool, Inc. Methods for processing semiconductors to reduce surface particles
US5656097A (en) * 1993-10-20 1997-08-12 Verteq, Inc. Semiconductor wafer cleaning system
US5950645A (en) * 1993-10-20 1999-09-14 Verteq, Inc. Semiconductor wafer cleaning system
KR0144949B1 (ko) * 1994-07-26 1998-08-17 김광호 웨이퍼 카세트 및 이를 사용한 세정장치
US5534076A (en) * 1994-10-03 1996-07-09 Verteg, Inc. Megasonic cleaning system
US5571337A (en) * 1994-11-14 1996-11-05 Yieldup International Method for cleaning and drying a semiconductor wafer
WO1996022844A1 (en) * 1995-01-27 1996-08-01 Trustees Of Boston University Acoustic coaxing methods and apparatus
US5868882A (en) * 1996-06-28 1999-02-09 International Business Machines Corporation Polymer protected component
JP3343775B2 (ja) * 1996-09-04 2002-11-11 東京エレクトロン株式会社 超音波洗浄装置
FR2762240B1 (fr) * 1997-04-18 1999-07-09 George Lucien Michel Procede et dispositif de nettoyage d'elements electroniques par moyennes ou hautes frequences
JPH10323635A (ja) * 1997-05-26 1998-12-08 Sony Corp 超音波洗浄装置
US5849091A (en) * 1997-06-02 1998-12-15 Micron Technology, Inc. Megasonic cleaning methods and apparatus
US6741638B2 (en) * 1997-06-23 2004-05-25 Schlumbergersema Inc. Bandpass processing of a spread spectrum signal
US5876507A (en) * 1997-06-30 1999-03-02 International Business Machines Corporation Fluid treatment device and method
US6311702B1 (en) * 1998-11-11 2001-11-06 Applied Materials, Inc. Megasonic cleaner
US20020134402A1 (en) * 2000-01-21 2002-09-26 Madanshetty Sameer I. Article produced by acoustic cavitation in a liquid insonification medium
US6314974B1 (en) * 1999-06-28 2001-11-13 Fairchild Semiconductor Corporation Potted transducer array with matching network in a multiple pass configuration
US6276370B1 (en) * 1999-06-30 2001-08-21 International Business Machines Corporation Sonic cleaning with an interference signal
US6492283B2 (en) * 2000-02-22 2002-12-10 Asm Microchemistry Oy Method of forming ultrathin oxide layer
US6300202B1 (en) * 2000-05-18 2001-10-09 Motorola Inc. Selective removal of a metal oxide dielectric
JP2001358108A (ja) * 2000-06-14 2001-12-26 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 基板処理装置
US6444592B1 (en) * 2000-06-20 2002-09-03 International Business Machines Corporation Interfacial oxidation process for high-k gate dielectric process integration
JP4437611B2 (ja) * 2000-11-16 2010-03-24 株式会社ルネサステクノロジ 半導体装置の製造方法
US20020096578A1 (en) * 2001-01-24 2002-07-25 Dynamotive Technologies Corporation Megasonic cleaning device and process
US6840250B2 (en) * 2001-04-06 2005-01-11 Akrion Llc Nextgen wet process tank
US6806145B2 (en) * 2001-08-31 2004-10-19 Asm International, N.V. Low temperature method of forming a gate stack with a high k layer deposited over an interfacial oxide layer
EP1446828A2 (en) * 2001-11-13 2004-08-18 Fsi International, Inc. Reduced footprint tool for automated processing of substrates
US7156927B2 (en) * 2002-04-03 2007-01-02 Fsi International, Inc. Transition flow treatment process and apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
EP1663534A1 (en) 2006-06-07
TW200515475A (en) 2005-05-01
KR20060121871A (ko) 2006-11-29
WO2005025767A1 (en) 2005-03-24
JP2007505503A (ja) 2007-03-08
US20050072625A1 (en) 2005-04-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1099325C (zh) 超声波清洗设备
US5427622A (en) Method for uniform cleaning of wafers using megasonic energy
CN1849183A (zh) 用于声场均匀性的声扩散器
EP0959046A1 (en) Apparatus for purification of water area
CN1305547C (zh) 过滤装置及其使用方法
CN1707759A (zh) 使用薄的、高速液体层处理晶片表面的方法和装置
KR20100087399A (ko) 반도체웨이퍼표면에 근접하여 고정된 다수의 입구 및 출구를 사용하여 반도체웨이퍼표면을 건조하는 방법 및 장치
CN1263787A (zh) 无降液管的多孔板,无降液管的多孔板塔及蒸馏方法
RU2547165C2 (ru) Интегральная схема с подавлением паразитных акустических мод и способ ее изготовления
CN1757447A (zh) 清洗探头和具有该探头的兆频超声波设备
US20020096578A1 (en) Megasonic cleaning device and process
JPH0855827A (ja) ウェーハカセットおよびこれを使用した洗浄装置
KR101688455B1 (ko) 횡파 발생 방지가 가능한 압전소자를 가진 초음파 진동자 및 이를 포함하는 초음파 세정 장치
US8486199B2 (en) Ultrasonic cleaning method and apparatus
US7089947B2 (en) Apparatus and method for cleaning a semiconductor wafer
US20230154769A1 (en) Chip transfer apparatus
JP2003297787A (ja) メガソニック洗浄装置
JP2011115717A (ja) 超音波洗浄装置
JP7326450B2 (ja) 音波洗浄システムおよびワークピースを音波洗浄する方法
JP2001358108A (ja) 基板処理装置
CN1976746A (zh) 带有载体上的膜的装置以及制造这种膜的方法
JP2008238004A (ja) 超音波照射装置
CN101028625A (zh) 扩散型兆声波清洗槽
JP2008198632A (ja) 洗浄装置および洗浄方法
JP2007021362A (ja) 超音波処理装置及び超音波洗浄装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Open date: 20061018