JP2006518550A

JP2006518550A - Method and apparatus for ultrasonic cleaning of patterned substrates

Info

Publication number: JP2006518550A
Application number: JP2006503312A
Authority: JP
Inventors: ボイド・ジョン・エム．; ラヴキン・マイケル; レデカー・フレッド・シー．; トリューア・ランドルフ・イー．; シエ・ウィリアム
Original assignee: Lam Research Corp
Current assignee: Lam Research Corp
Priority date: 2003-02-20
Filing date: 2004-02-04
Publication date: 2006-08-10
Anticipated expiration: 2024-02-04
Also published as: KR100952087B1; TW200425231A; JP4733012B2; WO2004074931A3; KR20050100405A; WO2004074931A2; EP1599298A4; TWI290729B; EP1599298A2

Abstract

【課題】
【解決手段】半導体基板を洗浄するための方法が提供されている。その方法は、半導体基板の表面とほぼ垂直な方向に向けられた音響エネルギを生成する工程から始まる。次に、半導体基板の表面とほぼ平行な方向に向けられた音響エネルギが生成される。各方向の音響エネルギは、同時に生成されてもよいし、交互に生成されてもよい。半導体基板を洗浄するためのシステムおよび装置も提供されている。【Task】
A method for cleaning a semiconductor substrate is provided. The method begins with generating acoustic energy directed in a direction substantially perpendicular to the surface of the semiconductor substrate. Next, acoustic energy directed in a direction substantially parallel to the surface of the semiconductor substrate is generated. The acoustic energy in each direction may be generated at the same time or alternately. Systems and apparatus for cleaning semiconductor substrates are also provided.

Description

本発明は、一般に、表面洗浄に関し、特に、製造プロセスに続く半導体基板の超音波洗浄のための方法および装置に関する。 The present invention relates generally to surface cleaning, and more particularly to a method and apparatus for ultrasonic cleaning of a semiconductor substrate following a manufacturing process.

超音波（メガソニック）洗浄は、半導体の製造オペレーションで広く用いられており、バッチ洗浄プロセスでも単一ウエハ洗浄プロセスでも利用可能である。バッチ洗浄プロセスでは、超音波変換器の振動が、１バッチの半導体基板を収容する洗浄槽の液体内で音圧波を生成する。単一ウエハ超音波洗浄プロセスは、回転するウエハの上方で、ウエハにわたって走査される比較的小さい変換器を用いる。あるいは、全体を浸漬する場合には、単一ウエハ槽システムが用いられる。それぞれの場合で、超音波洗浄による主要な粒子除去の機序は、キャビテーションおよびアコースティックストリーミングに起因する。キャビテーションとは、音響エネルギが液体の媒体に供給された際に、溶解している気体から生成される微小な気泡が、急速に形成および崩壊することである。崩壊の際に、気泡はエネルギを放出し、そのエネルギが、粒子を基板に付着させる様々な付着力を断つことによって粒子除去の助けとなる。アコースティックストリーミングは、ＲＦ電力が圧電変換器に印加された際に、流体を通る音波によって引き起こされる流体の動きである。 Ultrasonic (megasonic) cleaning is widely used in semiconductor manufacturing operations and can be used in either batch cleaning processes or single wafer cleaning processes. In the batch cleaning process, the vibration of the ultrasonic transducer generates a sound pressure wave in the liquid of the cleaning tank containing a batch of semiconductor substrates. The single wafer ultrasonic cleaning process uses a relatively small transducer that is scanned across the wafer above the rotating wafer. Alternatively, when immersing the whole, a single wafer bath system is used. In each case, the primary particle removal mechanism by ultrasonic cleaning is due to cavitation and acoustic streaming. Cavitation is the rapid formation and collapse of microbubbles generated from a dissolved gas when acoustic energy is supplied to a liquid medium. Upon collapse, the bubbles release energy that aids particle removal by breaking the various adhesion forces that cause the particles to adhere to the substrate. Acoustic streaming is the movement of fluid caused by sound waves through the fluid when RF power is applied to the piezoelectric transducer.

図１Ａは、バッチ式超音波洗浄システムを示す説明図である。槽１００は、洗浄溶液で満たされる。ウエハ保持部１０２は、洗浄すべき１バッチのウエハを保持する。変換器１０４は、ほぼ１メガヘルツ（ＭＨｚ）の周波数を有する音響エネルギによって圧力波を生成する。これらの圧力波は、粒子の再付着を抑制するのに適切な薬品と共に、洗浄作用を提供する。薬品を利用するだけでなく、バッチ式洗浄システムでは長い洗浄時間が必要となるため、国際半導体技術ロードマップ（ＩＴＲＳ）の要件に従って、薬品の使用の低減、ウエハ間での制御性の向上、および、欠陥の低減を実現するために、単一ウエハ洗浄システムに対して努力が注がれてきた。バッチ式システムには、槽の中の複数のウエハへの超音波エネルギの伝達が一様ではなく、建設的干渉による「ホットスポット」と、相殺的干渉による「コールドスポット」が生じることがあるという他の欠点もある。なお、それらの干渉は、複数のウエハおよび超音波槽からの超音波の反射によって引き起こされる。建設的干渉は、ウエハ基板上の繊細な形状またはパターンへの損傷を引き起こしうるため、すべてのホットスポットを損傷の閾値よりも低く保つためには、平均エネルギを下げる必要がある。コールドスポットの場合では、洗浄が不十分になるため、ウエハ保持部１０２内のウエハの全領域に到達するためには、より高い超音波エネルギを加える必要がある。いずれにしても、損傷を最小限に抑えつつ、洗浄を実行するのに十分な高さの平均エネルギを実現するには、妥協が必要になる。 FIG. 1A is an explanatory diagram showing a batch-type ultrasonic cleaning system. The tank 100 is filled with a cleaning solution. Wafer holder 102 holds a batch of wafers to be cleaned. The transducer 104 generates pressure waves with acoustic energy having a frequency of approximately 1 megahertz (MHz). These pressure waves provide a cleaning action along with the appropriate chemicals to inhibit particle reattachment. In addition to using chemicals, batch cleaning systems require long cleaning times, which reduces the use of chemicals, improves control between wafers, and meets the requirements of the International Semiconductor Technology Roadmap (ITRS), and Efforts have been devoted to single wafer cleaning systems to achieve defect reduction. In batch systems, the transmission of ultrasonic energy to multiple wafers in a bath is not uniform, and there may be "hot spots" due to constructive interference and "cold spots" due to destructive interference. There are other drawbacks. Such interference is caused by reflection of ultrasonic waves from a plurality of wafers and an ultrasonic bath. Since constructive interference can cause damage to delicate shapes or patterns on the wafer substrate, the average energy needs to be lowered to keep all hot spots below the damage threshold. In the case of the cold spot, the cleaning becomes insufficient, so that it is necessary to apply higher ultrasonic energy in order to reach the entire area of the wafer in the wafer holder 102. In any case, a compromise must be made to achieve an average energy high enough to perform cleaning while minimizing damage.

図１Ｂは、単一ウエハ洗浄槽を示す説明図である。ここで、槽１０６は、洗浄溶液で満たされる。ウエハ１１０は、キャリア１０８によって支持されて、槽１０６の洗浄溶液内に沈められる。変換器１０４は、ウエハ１１０を洗浄するためのエネルギを供給する。洗浄溶液は、通例、ウエハの表面と、変換器１０４によって供給される音響エネルギによってウエハの表面から除去された粒子と、の間のゼータ電位を変化させて、粒子の再付着を防止する。洗浄溶液の濃度は、表面の間の適切なゼータ電位を維持するために、かなり厳しい範囲に維持されることが好ましい。しかしながら、基板の表面に設けられた線、コンタクト、空間、ビアなどの形状に対しては、その形状によって規定された領域内の粒子と基板との境界において、特定の洗浄溶液濃度を維持できない、すなわち、洗浄溶液を補給できないことから、粒子が基板の表面に再付着（リデポジット）する場合がある。さらに、（単一槽の超音波システムにおけるように）変換器が基板の表面に対して垂直に配置される場合には、アスペクト比の大きい形状は、形状における低い領域を、影で覆う、すなわち、超音波エネルギおよびキャビテーションから遮断（シールド）することがある。変換器がウエハ表面に平行に配置される場合には、キャビテーションは形状内で起きることが可能であるが、アコースティックストリーミングの方向は、分離された粒子を基板から遠ざけることを促進するのに最も好ましい方向にならない。しかしながら、この構成は、それぞれの結晶の間のギャップ１１４ａ−ｃを引き起こす。この構成の他の欠点は、圧電結晶によって供給された音響エネルギは平行である性質があることから、ギャップにより、同等のレベルの音響エネルギを供給されない領域が生じることである。したがって、ウエハ１１０の一部の領域は、一様な音響エネルギを受けないため、一様な洗浄が実現されない。 FIG. 1B is an explanatory view showing a single wafer cleaning tank. Here, the bath 106 is filled with a cleaning solution. Wafer 110 is supported by carrier 108 and submerged in the cleaning solution in bath 106. The transducer 104 provides energy for cleaning the wafer 110. The cleaning solution typically changes the zeta potential between the wafer surface and the particles removed from the wafer surface by the acoustic energy supplied by the transducer 104 to prevent reattachment of the particles. The concentration of the cleaning solution is preferably maintained in a fairly tight range in order to maintain a proper zeta potential between the surfaces. However, for the shape of lines, contacts, spaces, vias, etc. provided on the surface of the substrate, a specific cleaning solution concentration cannot be maintained at the boundary between the particle and the substrate in the region defined by the shape. That is, since the cleaning solution cannot be replenished, the particles may re-deposit (re-deposit) on the surface of the substrate. Furthermore, when the transducer is placed perpendicular to the surface of the substrate (as in a single bath ultrasound system), the large aspect ratio shape shadows the low area in the shape, ie May shield from ultrasonic energy and cavitation. If the transducer is placed parallel to the wafer surface, cavitation can occur within the shape, but the direction of acoustic streaming is most preferred to facilitate moving the separated particles away from the substrate. It will not be in the direction. However, this configuration causes gaps 114a-c between the respective crystals. Another disadvantage of this configuration is that the gaps result in areas where the equivalent level of acoustic energy is not supplied because the acoustic energy supplied by the piezoelectric crystal is parallel. Accordingly, a part of the wafer 110 does not receive uniform acoustic energy, so that uniform cleaning is not realized.

さらに、基板にフィルムを付着（デポジット）させるために、電着、特に無電解めっきが一般に用いられる。例えば、無電解めっきによって、基板上に銅フィルムが付着されてよい。無電解めっきの欠点の一つは、無電解めっきを施されているパターン化された基板の形状において気泡の形成が起きると、以後のめっき動作（メッキオペレーション）においてすき間（ボイド）が生じることである。アスペクト比の高い形状に対する無電解めっきの他の欠点は、新鮮な反応物質が溶液から形状の中に大量移動し、副産物がその形状から大量移動することである。 Further, electrodeposition, particularly electroless plating is generally used to deposit (deposit) the film on the substrate. For example, a copper film may be deposited on the substrate by electroless plating. One of the disadvantages of electroless plating is that when bubbles are formed in the shape of a patterned substrate subjected to electroless plating, voids are generated in the subsequent plating operation (plating operation). is there. Another disadvantage of electroless plating for high aspect ratio shapes is that fresh reactants migrate from solution into the mass and by-products migrate from the shape.

これらの点から、形状によって規定された領域内に洗浄剤を補給することにより、音響エネルギによって除去された粒子がウエハ上に再付着することを防止できる単一ウエハ超音波洗浄構成を提供するための方法および装置が求められている。さらに、無電解めっき動作を施されている形状の近傍での気泡の形成を抑制すると共に、アスペクト比の高い形状に流入および流出する反応物質および副産物の大量移動を改善することが求められている。 In view of these, to provide a single wafer ultrasonic cleaning configuration that can prevent particles removed by acoustic energy from re-depositing on the wafer by replenishing the cleaning agent within the region defined by the shape. There is a need for a method and apparatus. Furthermore, it is required to suppress the formation of bubbles in the vicinity of the shape subjected to the electroless plating operation, and to improve the mass transfer of reactants and by-products flowing into and out of the shape having a high aspect ratio. .

概して、本発明は、これらの要求を満たすために、粒子を取り除くため、および、洗浄剤を形状領域内に補給して分離された粒子の除去を助けるための音響エネルギを、形状内に供給するための方法および装置を提供する。さらに、本発明は、気泡の形成を抑制すると共に無電解めっき動作中の大量移動を改善するためのシステムおよび方法を提供する。本発明は、方法、システム、または装置を含む種々の形態で実施できることを理解されたい。以下では、本発明の実施形態をいくつか説明する。 In general, the present invention provides acoustic energy within a shape to meet these requirements, to remove particles and to replenish a detergent within the shape region to help remove the separated particles. Methods and apparatus are provided. Furthermore, the present invention provides a system and method for suppressing bubble formation and improving mass transfer during electroless plating operations. It should be understood that the present invention can be implemented in various forms, including a method, system, or apparatus. In the following, several embodiments of the present invention will be described.

一実施形態では、半導体基板を洗浄するための方法が提供されている。その方法は、半導体基板の表面とほぼ垂直な方向に向けられた音響エネルギを生成する工程から始まる。次に、半導体基板の表面とほぼ平行な方向に向けられた音響エネルギが生成される。各方向の音響エネルギは、同時に（同じ位相で（インフェイズ））生成されてもよいし、交互に（違う位相で（アウトオブフェイズ））生成されてもよい。 In one embodiment, a method for cleaning a semiconductor substrate is provided. The method begins with generating acoustic energy directed in a direction substantially perpendicular to the surface of the semiconductor substrate. Next, acoustic energy directed in a direction substantially parallel to the surface of the semiconductor substrate is generated. The acoustic energy in each direction may be generated simultaneously (in the same phase (in phase)) or alternately (in a different phase (out of phase)).

別の実施形態では、半導体基板を洗浄するための装置が提供されている。その装置は、基部と、基部から伸びる少なくとも１つの側壁とを備える。側壁は、基部とほぼ垂直になっている。基部に取り付けられた第１の超音波変換器が備えられている。さらに、側壁に取り付けられた第２の超音波変換器が備えられている。第１の超音波変換器は、第２の超音波変換器とほぼ垂直な方向に向けられている。 In another embodiment, an apparatus for cleaning a semiconductor substrate is provided. The apparatus includes a base and at least one sidewall extending from the base. The side wall is substantially perpendicular to the base. A first ultrasonic transducer attached to the base is provided. Further, a second ultrasonic transducer attached to the side wall is provided. The first ultrasonic transducer is oriented in a direction substantially perpendicular to the second ultrasonic transducer.

さらに別の実施形態では、半導体基板を洗浄するためのシステムが提供されている。そのシステムは、基部と、基部から伸びる少なくとも１つの側壁とによって規定された内部空間を有する槽を備える。その槽は、内部空間の中に多量の液体を保持するよう構成されている。半導体基板を支持して半導体基板の軸を中心に回転させるよう構成された基板支持体が備えられている。基板支持体は、さらに、半導体基板を槽の内部空間の中に支持して回転させるよう構成されている。基部に結合された第１の超音波変換器が備えられている。その超音波変換器の上面は、半導体基板の下面とほぼ平行である。少なくとも１つの側壁には、第２の超音波変換器が結合されている。第１の超音波変換器は、半導体基板の下面とほぼ垂直な方向の音響エネルギを生成するよう構成されている。第２の超音波変換器は、半導体基板の下面とほぼ平行な方向の音響エネルギを生成するよう構成されている。 In yet another embodiment, a system for cleaning a semiconductor substrate is provided. The system includes a tub having an interior space defined by a base and at least one sidewall extending from the base. The tank is configured to hold a large amount of liquid in the interior space. A substrate support configured to support the semiconductor substrate and rotate about the axis of the semiconductor substrate is provided. The substrate support is further configured to support and rotate the semiconductor substrate in the interior space of the bath. A first ultrasonic transducer coupled to the base is provided. The upper surface of the ultrasonic transducer is substantially parallel to the lower surface of the semiconductor substrate. A second ultrasonic transducer is coupled to the at least one side wall. The first ultrasonic transducer is configured to generate acoustic energy in a direction substantially perpendicular to the lower surface of the semiconductor substrate. The second ultrasonic transducer is configured to generate acoustic energy in a direction substantially parallel to the lower surface of the semiconductor substrate.

さらにまた別の実施形態では、基板の無電解めっきのための方法が提供されている。その方法は、めっき溶液の中に基板を浸す工程から始まる。次に、基板の表面上にフィルムが付着（デポジット）される。さらに、めっき溶液に、音響エネルギが伝達される。一実施形態では、ウエハ表面とほぼ平行に配置された変換器を用いて、音響エネルギが基板の表面に向けられ、基板の表面における気泡の形成が抑制される。別の実施形態では、ウエハ表面とほぼ垂直に配置された変換器を用いて、音響エネルギが基板の表面に向けられ、基板の表面における反応物質および副産物の大量移動が改善される。 In yet another embodiment, a method for electroless plating of a substrate is provided. The method begins with the step of immersing the substrate in a plating solution. Next, a film is deposited (deposited) on the surface of the substrate. Furthermore, acoustic energy is transmitted to the plating solution. In one embodiment, acoustic energy is directed to the surface of the substrate using a transducer disposed substantially parallel to the wafer surface, and bubble formation on the surface of the substrate is suppressed. In another embodiment, a transducer positioned substantially perpendicular to the wafer surface is used to direct acoustic energy to the surface of the substrate, improving mass transfer of reactants and byproducts on the surface of the substrate.

別の実施形態では、基板の無電解めっきのための装置が提供されている。その装置は、めっき溶液を保持するよう構成された槽と、めっき溶液に音響エネルギを伝達するよう構成された変換器とを備える。 In another embodiment, an apparatus for electroless plating of a substrate is provided. The apparatus includes a bath configured to hold a plating solution and a transducer configured to transmit acoustic energy to the plating solution.

本発明のその他の態様および利点については、本発明の原理を例示した添付図面との関連で行う以下の詳細な説明から明らかになる。 Other aspects and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description, taken in conjunction with the accompanying drawings, illustrating by way of example the principles of the invention.

パターン化された基板に設けられた形状の中に直接的に音響エネルギを供給すると共に、形状によって規定された領域に洗浄剤を補給するために最適化された超音波洗浄方式を提供するシステム、装置、および方法のための発明について説明する。しかしながら、本発明が、これらの詳細の一部または全てがなくとも実施可能であることは、当業者にとって明らかである。また、本発明が不必要に不明瞭となることを避けるため、周知の処理動作の説明は省略した。図１Ａおよび１Ｂについては、「背景技術」において説明している。 A system that provides an ultrasonic cleaning system that is optimized to supply acoustic energy directly into the shape provided on the patterned substrate and to replenish the area defined by the shape with a cleaning agent; The invention for the apparatus and method is described. However, it will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be practiced without some or all of these details. In addition, in order to avoid unnecessarily obscuring the present invention, description of known processing operations is omitted. 1A and 1B are described in “Background Art”.

本発明の実施形態は、パターン化された基板の超音波洗浄の洗浄効率を最適化するためのシステムおよび方法を提供するものである。本明細書で用いられているように、基板およびウエハは代替可能なものである。一方の変換器が、洗浄される基板の表面にほぼ平行に配置され、他方の変換器が、洗浄される基板の表面にほぼ垂直に配置されるように、直交して配置された２つの超音波変換器を準備することにより、キャビテーション効果およびアコースティックストリーミング効果の両方が最適化される。すなわち、基板の表面にほぼ平行な超音波変換器は、パターン化された基板の形状内に直接的に音響エネルギを供給することができる。形状内に直接的に供給された音響エネルギは、キャビテーションを引き起こして、形状内のすべての粒子を取り除く。一方、洗浄される基板の表面に対してほぼ垂直に配置された超音波変換器は、ウエハ表面に平行なアコースティックストリーミングを提供することができる。アコースティックストリーミングは、形状の周辺および内部の領域に渦すなわち乱流を引き起こす。その結果、形状に対する薬品の出入りが促進され、形状内の化学洗浄が可能になる。 Embodiments of the present invention provide systems and methods for optimizing the cleaning efficiency of ultrasonic cleaning of patterned substrates. As used herein, substrates and wafers are alternatives. Two transducers arranged orthogonally so that one transducer is arranged substantially parallel to the surface of the substrate to be cleaned and the other transducer is arranged substantially perpendicular to the surface of the substrate to be cleaned. By preparing a sonic transducer, both the cavitation effect and the acoustic streaming effect are optimized. That is, an ultrasonic transducer that is substantially parallel to the surface of the substrate can provide acoustic energy directly in the shape of the patterned substrate. The acoustic energy delivered directly into the shape causes cavitation and removes all particles in the shape. On the other hand, ultrasonic transducers arranged substantially perpendicular to the surface of the substrate to be cleaned can provide acoustic streaming parallel to the wafer surface. Acoustic streaming causes vortices or turbulence in the area around and inside the shape. As a result, the entry and exit of chemicals with respect to the shape is promoted, and chemical cleaning within the shape becomes possible.

さらに、本明細書に記載した実施形態は、超音波エネルギを作用させることにより無電解めっき動作の付着の質を改善するためのシステムおよび装置を提供する。超音波エネルギを作用させることにより、メッキプロセス中に形成される気泡の崩壊の助けとなるキャビテーションが引き起こされる。それらの気泡が崩壊するまでに到達するサイズは、作用される超音波エネルギの周波数によって決まる。したがって、めっき動作を施されている表面における気泡の形成は、めっき動作と共に超音波エネルギを作用させることにより制御されてよい。 Furthermore, the embodiments described herein provide systems and apparatus for improving the quality of deposition of electroless plating operations by applying ultrasonic energy. The application of ultrasonic energy causes cavitation that helps collapse bubbles that are formed during the plating process. The size that these bubbles reach before collapsing depends on the frequency of the ultrasonic energy applied. Accordingly, the formation of bubbles on the surface being plated may be controlled by applying ultrasonic energy along with the plating operation.

図２は、本発明の一実施形態に従った、超音波洗浄装置を示す簡略な図である。超音波洗浄装置１１０は、基部１２０から伸びる側壁１１８および１２２を有する槽を備える。槽は、洗浄溶液１１２を収容する。洗浄溶液１１２は、超音波洗浄に用いられる任意の適切な洗浄溶液であってよく、粒子の除去を促進すると共に、基板１１６の表面への粒子の再付着を防ぐ特性を有する。本明細書で用いられているように、洗浄溶液および洗浄剤は代替可能なものである。図に示すように、基板１１６は、洗浄溶液１１２の中に浸され、キャリア１１４によって支持されている。当業者にとって明らかなように、超音波洗浄槽の洗浄溶液１１２の中に基板１１６を支持するために、任意の適切な手段が用いられてよい。超音波洗浄槽は、超音波変換器１２４および１２６に結合されている。超音波変換器１２６は、基板１１６の下面１１７と垂直に配置されている。したがって、変換器１２６は、以下で示すように、下面１１７と平行なアコースティックストリーミングを引き起こす。超音波変換器１２４は、基板１１６の下面１１７と平行に配置されている。したがって、変換器１２４は、形状、すなわち、ビア、ホール、トレンチなどにアクセスできる音響エネルギを供給して、それらの形状内でキャビテーションを引き起こす。すなわち、ウエハ表面の配置に対して水平および垂直な変換器は、粒子の除去とウエハ表面に対する流体薬品の交換との助けとなるアコースティックストリーミングおよび大量移動と、基板表面に付着した粒子を取り外して除去するキャビテーションとを実現する。 FIG. 2 is a simplified diagram illustrating an ultrasonic cleaning apparatus according to an embodiment of the present invention. The ultrasonic cleaning device 110 includes a bath having side walls 118 and 122 extending from the base 120. The tank contains a cleaning solution 112. The cleaning solution 112 may be any suitable cleaning solution used for ultrasonic cleaning, and has the property of facilitating particle removal and preventing the particles from reattaching to the surface of the substrate 116. As used herein, cleaning solutions and cleaning agents are alternatives. As shown, the substrate 116 is immersed in the cleaning solution 112 and supported by the carrier 114. Any suitable means may be used to support the substrate 116 in the cleaning solution 112 of the ultrasonic cleaning bath, as will be apparent to those skilled in the art. The ultrasonic cleaning bath is coupled to ultrasonic transducers 124 and 126. The ultrasonic transducer 126 is disposed perpendicular to the lower surface 117 of the substrate 116. Thus, the converter 126 causes acoustic streaming parallel to the bottom surface 117, as will be shown below. The ultrasonic transducer 124 is disposed in parallel with the lower surface 117 of the substrate 116. Thus, the transducer 124 provides acoustic energy that is accessible to the shapes, ie, vias, holes, trenches, etc., and causes cavitation within those shapes. That is, transducers that are horizontal and vertical to the wafer surface placement, acoustic streaming and mass transfer to help remove particles and exchange fluid chemicals to the wafer surface, and remove and remove particles attached to the substrate surface To achieve cavitation.

図３は、図２に示した超音波洗浄装置の別の実施形態である。ここで、基板１１６は、図２の水平の位置ではなく、垂直の位置に配置されている。当業者にとって明らかなように、基板１１６は、基板キャリア、ローラなどの任意の適切な支持手段によって支持されてよい。基板１１６は、超音波洗浄槽の基部１２０と側壁１１８および１２２によって規定される空間に収容された洗浄溶液１１２に浸される。超音波洗浄槽の形状は、一方の変換器が基板の表面とほぼ垂直な方向に音響エネルギを供給すると共に、他方の変換器が基板の表面とほぼ平行な方向に音響エネルギを供給するような変換器からの音響エネルギの伝達を実現するのに適切な任意の形状であってよいことを理解されたい。一実施形態では、音響エネルギの垂直方向は、垂線に対して約５度の範囲、すなわち、９０±５度の範囲に存在する。ただし、その垂線は、基板の表面に対する垂線である。別の実施形態では、音響エネルギの平行方向は、平行線に対して約５度の範囲、すなわち、０±５度の範囲に存在する。ただし、その平行方向は、基板の表面すなわち基板の表面に平行な平面に対して平行である。したがって、基部の形状は、長方形、正方形、さらには円形であってもよい。ただし、側壁は、基部の超音波変換器によって伝達される音響エネルギに対して直交する方向に音響エネルギを伝達する超音波変換器の配置を可能にするよう構成される。洗浄溶液１１２は、ＤＵＰＯＮＴＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ、ＥＫＣＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｉｎｃ．、またはＡＳＨＬＡＮＤＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能な洗浄溶液など、任意の市販の洗浄溶液であってよいことを理解されたい。 FIG. 3 is another embodiment of the ultrasonic cleaning apparatus shown in FIG. Here, the board | substrate 116 is arrange | positioned in the vertical position instead of the horizontal position of FIG. As will be apparent to those skilled in the art, the substrate 116 may be supported by any suitable support means, such as a substrate carrier, roller or the like. The substrate 116 is immersed in the cleaning solution 112 contained in the space defined by the base 120 and the side walls 118 and 122 of the ultrasonic cleaning tank. The shape of the ultrasonic cleaning tank is such that one transducer supplies acoustic energy in a direction substantially perpendicular to the surface of the substrate and the other transducer supplies acoustic energy in a direction substantially parallel to the surface of the substrate. It should be understood that any shape suitable to achieve acoustic energy transfer from the transducer may be used. In one embodiment, the vertical direction of the acoustic energy is in the range of about 5 degrees with respect to the normal, ie in the range of 90 ± 5 degrees. However, the perpendicular is a perpendicular to the surface of the substrate. In another embodiment, the parallel direction of the acoustic energy is in the range of about 5 degrees with respect to the parallel lines, i.e. in the range of 0 ± 5 degrees. However, the parallel direction is parallel to the surface of the substrate, that is, a plane parallel to the surface of the substrate. Accordingly, the shape of the base may be a rectangle, a square, or even a circle. However, the sidewall is configured to allow placement of the ultrasonic transducer that transmits acoustic energy in a direction orthogonal to the acoustic energy transmitted by the base ultrasonic transducer. Cleaning solution 112 is available from DUPONT Electronic Technologies, EKC Technology, Inc. Or any commercially available wash solution, such as a wash solution available from ASHLAND Corporation.

図４は、本発明の一実施形態に従った、超音波洗浄装置を示す拡大断面図である。この図では、基板１１６のパターン化された表面１１７が、より詳細に示されている。すなわち、パターン化された表面の形状が図示されている。基板１１６は、超音波洗浄槽の側壁１１８と側壁１２２および基部１２０によって規定される空間に収容された洗浄溶液１１２に浸される。基板１１６は、自身の軸を中心にして適切な基板支持体により回転されてよいことを理解されたい。超音波変換器１２４および１２６は、それぞれ、変換素子１２４ａおよび１２６ａと、共振素子１２４ｂおよび１２６ｂとを備えている。超音波変換器１２４および１２６は、任意の適切な市販の超音波変換器であってよい。超音波変換器は、通例、５００キロヘルツ（ＫＨｚ）から５メガヘルツ（ＭＨｚ）の周波数範囲のエネルギを発する。当業者に周知のように、超音波変換器に対して選択された特定の材料が、生成される周波数範囲を決定する。適切な材料としては、石英やサファイアなど、圧電材料および圧電セラミック材料が挙げられる。 FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view illustrating an ultrasonic cleaning apparatus according to an embodiment of the present invention. In this figure, the patterned surface 117 of the substrate 116 is shown in more detail. That is, the shape of the patterned surface is shown. The substrate 116 is immersed in a cleaning solution 112 contained in a space defined by the side walls 118 and 122 and the base 120 of the ultrasonic cleaning tank. It should be understood that the substrate 116 may be rotated by a suitable substrate support about its own axis. The ultrasonic transducers 124 and 126 include conversion elements 124a and 126a and resonance elements 124b and 126b, respectively. The ultrasonic transducers 124 and 126 may be any suitable commercially available ultrasonic transducer. Ultrasonic transducers typically emit energy in the frequency range of 500 kilohertz (KHz) to 5 megahertz (MHz). As is well known to those skilled in the art, the particular material selected for the ultrasonic transducer determines the frequency range to be generated. Suitable materials include piezoelectric materials and piezoelectric ceramic materials such as quartz and sapphire.

超音波変換器１２６に対する超音波変換器１２４の向きは、パターン化された基板１１６の洗浄を改善するために、最適なエネルギおよび大量移動の利点を実現する。超音波変換器１２４は、基板１１６の表面１１７の形状にアクセスできる音響エネルギを供給する。ここで、音響エネルギは、キャビテーションを引き起こし、表面１１７の形状の内面に付着した粒子１３２を取り除く。内面への粒子１３２の再付着を防止するために、超音波変換器１２６は、矢印１３０で示すようにアコースティックストリーミングを引き起こす音響エネルギを供給する。アコースティックストリーミングとは、音響エネルギにさらされた際の流体内の速度勾配によって引き起こされる流体の動きである。アコースティックストリーミングは、周波数と、供給される強度との関数であり、主要な粒子除去の作用因子として作用する洗浄溶液の強い局所的な流れを提供する。アコースティックストリーミングによって引き起こされた流れは、矢印１３０で示すように、表面１１７に設けられた形状内に渦１３４を引き起こす。渦１３４は、乱流とも呼ばれ、形状の内外への大量移動を改善して、新鮮な洗浄溶液が、表面１１７に設けられた形状内に導入されることを可能にすると共に、超音波変換器１２４から形状内に伝達された音響エネルギで引き起こされたキャビテーションによって形状から取り除かれたすべての除去粒子を洗い流す。 The orientation of the ultrasonic transducer 124 relative to the ultrasonic transducer 126 provides the benefits of optimal energy and mass transfer to improve the cleaning of the patterned substrate 116. The ultrasonic transducer 124 provides acoustic energy that can access the shape of the surface 117 of the substrate 116. Here, the acoustic energy causes cavitation and removes the particles 132 attached to the inner surface in the shape of the surface 117. In order to prevent the reattachment of particles 132 to the inner surface, the ultrasonic transducer 126 supplies acoustic energy that causes acoustic streaming as indicated by arrows 130. Acoustic streaming is the movement of fluid caused by a velocity gradient in the fluid when exposed to acoustic energy. Acoustic streaming is a function of frequency and delivered intensity and provides a strong local flow of cleaning solution that acts as a primary particle removal agent. The flow caused by acoustic streaming causes a vortex 134 in the shape provided on the surface 117, as indicated by arrow 130. The vortex 134, also referred to as turbulence, improves mass transfer in and out of the shape, allowing fresh cleaning solution to be introduced into the shape provided on the surface 117 and ultrasonic conversion. All removed particles removed from the shape by cavitation caused by acoustic energy transferred from the vessel 124 into the shape are washed away.

図４の矢印１２８は、超音波変換器１２４から下面１１７の形状内部に伝達される音響エネルギを示している。上述のように、音響エネルギ１２８は、キャビテーションを引き起こして、粒子１３２を取り除く。乱流すなわち渦１３４は、形状、特にアスペクト比の高い形状の内外への反応物質／副産物の移動を改善する助けとなることを理解されたい。しかしながら、直接的なエネルギが形状内に伝達されることにより、キャビテーションと粒子の除去とが実現する。したがって、ウエハの表面と平行および垂直な超音波変換器の配置は、基板の表面に設けられた形状の洗浄、および、形状内への薬品の移動のための、直接的なエネルギを供給する。 An arrow 128 in FIG. 4 indicates acoustic energy transmitted from the ultrasonic transducer 124 into the shape of the lower surface 117. As described above, the acoustic energy 128 causes cavitation to remove the particles 132. It should be understood that the turbulence or vortex 134 helps to improve the movement of reactants / byproducts into and out of shape, particularly high aspect ratio shapes. However, direct energy is transferred into the shape to achieve cavitation and particle removal. Accordingly, the placement of ultrasonic transducers parallel and perpendicular to the surface of the wafer provides direct energy for cleaning the shape provided on the surface of the substrate and moving the chemical into the shape.

図５は、図４の超音波洗浄槽の別の実施形態である。ここで、基板１１６は、水平の位置ではなく、垂直の位置に配置されている。したがって、超音波変換器１２６は、基板１１６の表面１１７に設けられた形状から粒子１３２を取り除くために、矢印１２８で示すように、直接的なエネルギを供給する。超音波変換器１２４は、渦１３４を引き起こすことで粒子１３２を洗い流すと共に下面１１７の形状内に新鮮な洗浄溶液を導入するアコースティックストリーミングを、矢印１３０で示すように引き起こす。洗浄溶液１１２は、特に単一ウエハ洗浄動作のために設計されているので、洗浄溶液１１２の反応物質／副産物の濃度が変化すると、洗浄特性も同様に変化することを理解されたい。すなわち、アスペクト比の高い形状（例えば、基板１１６の表面の形状）内の洗浄溶液１１２は、アスペクト比の高い形状の内部を洗浄する。洗浄が実行されると、その形状内の洗浄溶液の濃度が変化することにより、粒子と基板表面との間の界面の特性およびゼータ電位が変化しうる。洗浄溶液は、粒子１３２の表面と表面１１７との間の適切すなわち一貫したゼータ電位を維持できなくなるため、この変化により、粒子１３２が、基板１１６の表面に再付着する場合がある。したがって、アコースティックストリーミング、より正確には、アコースティックストリーミングによって引き起こされた渦１３４は、大量移動を改善して形状内に洗浄溶液を補給することにより、上述の再付着を防止する。 FIG. 5 is another embodiment of the ultrasonic cleaning tank of FIG. Here, the board | substrate 116 is arrange | positioned not in the horizontal position but in the vertical position. Accordingly, the ultrasonic transducer 126 provides direct energy, as indicated by arrows 128, to remove the particles 132 from the shape provided on the surface 117 of the substrate 116. Ultrasonic transducer 124 causes acoustic streaming, as indicated by arrow 130, that causes vortex 134 to wash away particles 132 and introduce fresh cleaning solution into the shape of lower surface 117. It should be understood that since the cleaning solution 112 is specifically designed for single wafer cleaning operations, as the reactant / byproduct concentration of the cleaning solution 112 changes, the cleaning characteristics change as well. That is, the cleaning solution 112 in the shape with a high aspect ratio (for example, the shape of the surface of the substrate 116) cleans the inside of the shape with a high aspect ratio. When cleaning is performed, the concentration of the cleaning solution within that shape can change, thereby changing the properties and zeta potential of the interface between the particles and the substrate surface. This change may cause the particles 132 to reattach to the surface of the substrate 116 because the cleaning solution will not be able to maintain an appropriate or consistent zeta potential between the surfaces of the particles 132 and the surface 117. Accordingly, acoustic streaming, more precisely, the vortex 134 caused by acoustic streaming, prevents the re-deposition described above by improving mass transfer and replenishing the cleaning solution into the shape.

図６は、本発明の一実施形態に従って、超音波洗浄により半導体基板を洗浄するための方法の動作を示すフローチャートである。その方法は、２つの別個の変換器に結合された洗浄容器を準備する動作（オペレーション）１４０で始まる。例えば、図２ないし５に示された洗浄容器が準備されてよい。次いで、その方法は、洗浄容器に収容された洗浄溶液の中に基板が浸される動作１４２に進む。浸された基板は、一方の超音波変換器が、洗浄される表面とほぼ平行になると共に、第２の超音波変換器が、洗浄される基板の表面とほぼ垂直になるように配置されることを理解されたい。換言すると、変換器は、各変換器から洗浄溶液に伝達されるそれぞれの音響エネルギが、互いにほぼ直交する、すなわち、互いにほぼ直角に向けられるように配置される。上述のように、洗浄溶液は、単一ウエハ洗浄のために特に設計された市販の洗浄溶液であってよく、脱イオン水であってもよい。次いで、その方法は、基板が回転される動作１４４に進む。この動作では、基板は、周知の任意の適切な手段によって回転されてよい。 FIG. 6 is a flowchart illustrating the operation of a method for cleaning a semiconductor substrate by ultrasonic cleaning, in accordance with one embodiment of the present invention. The method begins with an operation 140 that prepares a cleaning vessel coupled to two separate transducers. For example, the cleaning container shown in FIGS. 2 to 5 may be prepared. The method then proceeds to operation 142 where the substrate is immersed in a cleaning solution contained in a cleaning container. The soaked substrate is positioned so that one ultrasonic transducer is substantially parallel to the surface to be cleaned and the second ultrasonic transducer is approximately perpendicular to the surface of the substrate to be cleaned. Please understand that. In other words, the transducers are arranged such that the respective acoustic energy transmitted from each transducer to the cleaning solution is substantially orthogonal to each other, i.e., substantially perpendicular to each other. As mentioned above, the cleaning solution may be a commercially available cleaning solution specifically designed for single wafer cleaning, and may be deionized water. The method then proceeds to operation 144 where the substrate is rotated. In this operation, the substrate may be rotated by any suitable means known in the art.

次に、図６の方法は、基板の表面とほぼ垂直な方向に、音響エネルギが生成される動作１４６に進む。この動作では、音響エネルギは、アスペクト比の高い形状に対して直接的に作用して、アスペクト比の高い形状を洗浄する際の粒子の除去のためのキャビテーションを提供する。次いで、その方法は、基板の表面とほぼ平行な方向に、音響エネルギが生成される動作１４８に進む。この動作では、音響エネルギは、アスペクト比の高い形状の内外への反応物質／副産物の移動を助ける渦を引き起こす。換言すると、アコースティックストリーミングは、薬品を補給して、洗浄されているウエハの表面に粒子が再付着することを防止する。さらに、アコースティックストリーミングは、分離された粒子の移動を促進する。ほぼ垂直の方向に生成された音響エネルギと、ほぼ平行の方向に生成された音響エネルギとは、同時または交互に作用させてもよいし、それらの方法の組み合わせで作用させてもよい。より具体的には、変換器は、同時または交互に電力を供給されてよく、すなわち、同じ位相または違う位相であってよい。 The method of FIG. 6 then proceeds to operation 146 where acoustic energy is generated in a direction substantially perpendicular to the surface of the substrate. In this operation, the acoustic energy acts directly on the high aspect ratio shape to provide cavitation for particle removal when cleaning the high aspect ratio shape. The method then proceeds to operation 148 where acoustic energy is generated in a direction substantially parallel to the surface of the substrate. In this operation, the acoustic energy causes vortices that help move reactants / byproducts into and out of the high aspect ratio shape. In other words, acoustic streaming replenishes chemicals and prevents particles from reattaching to the surface of the wafer being cleaned. Furthermore, acoustic streaming facilitates the movement of separated particles. The acoustic energy generated in the substantially vertical direction and the acoustic energy generated in the substantially parallel direction may act simultaneously or alternately, or may act in a combination of these methods. More specifically, the converters may be powered simultaneously or alternately, i.e. may be in the same phase or different phases.

図７Ａは、本発明の一実施形態に従って、無電解めっき動作で用いられる超音波変換器を示す簡略な説明図である。ここで、無電解めっき容器１５０は、めっき溶液１５２を収容する。基板１５４は、無電解めっき容器１５０の内部に支持される。周知のように、無電解めっきは、めっき溶液に構成要素を浸すことにより実行される。めっき溶液は、一般に、溶解性の金属塩と還元剤とからなる。金属塩は、酸素のない表面の上に還元される。そのように、金属フィルム（例えば、銅、ニッケルなど）が、表面の上に付着されてよい。しかしながら、金属が付着される表面の上または近傍に気泡が形成されると、結果として生じる金属フィルムにすき間が生じる場合がある。したがって、無電解めっき容器１５０に超音波変換器１５６を結合することにより、音響エネルギ１６０が、超音波変換器および基板に接するめっき溶液を通して、基板１５４の表面に向けられることが可能となり、発生しうる任意の気泡を崩壊させることができる。したがって、基板１５４の表面１５５に、より信頼性の高い一様なフィルムを付着させることができる。 FIG. 7A is a simplified illustration showing an ultrasonic transducer used in an electroless plating operation, in accordance with one embodiment of the present invention. Here, the electroless plating container 150 contains a plating solution 152. The substrate 154 is supported inside the electroless plating container 150. As is well known, electroless plating is performed by immersing the components in a plating solution. The plating solution generally comprises a soluble metal salt and a reducing agent. The metal salt is reduced on an oxygen free surface. As such, a metal film (eg, copper, nickel, etc.) may be deposited on the surface. However, if bubbles are formed on or near the surface to which the metal is deposited, the resulting metal film may have gaps. Thus, by coupling the ultrasonic transducer 156 to the electroless plating vessel 150, the acoustic energy 160 can be directed to the surface of the substrate 154 through the plating solution in contact with the ultrasonic transducer and the substrate. Any bubbles that can be broken can be collapsed. Therefore, a more reliable uniform film can be attached to the surface 155 of the substrate 154.

図７Ｂは、図７Ａの無電解めっき容器の別の実施形態である。ここでは、第２の超音波変換器が、基板１５４とほぼ直角に導入されている。したがって、変換器１５８は、無電解メッキプロセス中に基板１５４の表面からすべての粒子を取り払うために、アコースティックストリーミングを用いることを可能にする。すなわち、変換器１５８からのアコースティックストリーミングは、基板１５４の表面における反応物質および副産物の大量移動を改善する。無電解めっき容器１５０は、めっき溶液１５２を再循環または補給することが可能であってよいことを理解されたい。ここで、流入口１６４が、新鮮なめっき溶液をめっき容器１５０に供給してよく、流出口１６６が、排出されるめっき溶液の除去に用いられる。当業者にとって明らかなように、めっき溶液は、使い捨てシステムの代わりに、流入口１６４および流出口１６６を通して再循環される構成としてもよい。一実施形態では、めっき溶液１５２は、あふれ出た分が、排液収集部または排液管に放出される。さらに、流入口１６４および流出口１６６の位置と、めっき容器の形状は、無電解めっき動作を実行するのに適した任意の位置および形状であってよい。 FIG. 7B is another embodiment of the electroless plating container of FIG. 7A. Here, the second ultrasonic transducer is introduced substantially perpendicular to the substrate 154. Thus, the transducer 158 allows acoustic streaming to be used to remove all particles from the surface of the substrate 154 during the electroless plating process. That is, acoustic streaming from the transducer 158 improves mass transfer of reactants and byproducts on the surface of the substrate 154. It should be understood that the electroless plating vessel 150 may be capable of recirculating or replenishing the plating solution 152. Here, the inflow port 164 may supply a fresh plating solution to the plating container 150, and the outflow port 166 is used to remove the discharged plating solution. As will be apparent to those skilled in the art, the plating solution may be recirculated through the inlet 164 and outlet 166 instead of a disposable system. In one embodiment, the overflow of the plating solution 152 is discharged to the drainage collecting part or drainage pipe. Furthermore, the position of the inlet 164 and the outlet 166 and the shape of the plating vessel may be any position and shape suitable for performing an electroless plating operation.

要約すれば、図２ないし７Ｂを参照して上述した発明は、パターン化された基板の洗浄効率を最適化するための方法およびシステムに関するものである。洗浄される基板の表面に対して、一方が水平方向に、他方が垂直方向になるように、２つの超音波変換器を配置することにより、超音波エネルギに関連するキャビテーションおよびアコースティックストリーミングの特性が最適化される。水平に配置された、すなわち、基板表面とほぼ平行に配置された超音波変換器は、音響エネルギを形状内に伝達してキャビテーションを提供できるように、形状の内部に向かって真っ直ぐ向いている。キャビテーションは、形状内のすべての粒子を取り除く。 In summary, the invention described above with reference to FIGS. 2-7B relates to a method and system for optimizing the cleaning efficiency of a patterned substrate. By arranging two ultrasonic transducers so that one is horizontal and the other is vertical with respect to the surface of the substrate to be cleaned, the characteristics of cavitation and acoustic streaming related to ultrasonic energy are improved. Optimized. An ultrasonic transducer that is arranged horizontally, i.e., substantially parallel to the substrate surface, is directed straight towards the interior of the shape so that acoustic energy can be transmitted into the shape to provide cavitation. Cavitation removes all particles in the shape.

垂直に配置された、すなわち、基板表面とほぼ垂直に配置された超音波変換器は、ウエハの表面と平行なアコースティックストリーミングを引き起こす。アコースティックストリーミングは、取り外された粒子を除去するために渦および乱流を引き起こし、さらに、形状（例えば、アスペクト比の高い形状）内に洗浄剤を補給して、取り外された粒子が形状内部の表面に再付着しないことをさらに確実にする。基本的に、アコースティックストリーミングは、形状内に洗浄剤を補給することにより、形状内の化学洗浄を可能にする。本明細書に記載された実施形態は、化学反応を促進することが望ましい用途にも適用できることを理解されたい。例えば、レジスト剥離に関して、本明細書に記載された実施形態は、反応した物質を除去するための反応物質の大量移動を支援する。すなわち、上述のアコースティックストリーミングは、大量移動を促進する。 Ultrasonic transducers arranged vertically, i.e., substantially perpendicular to the substrate surface, cause acoustic streaming parallel to the surface of the wafer. Acoustic streaming causes vortices and turbulence to remove the removed particles, and additionally replenishes the detergent within the shape (eg, high aspect ratio shape) so that the removed particles are on the surface inside the shape. Further ensure that it does not re-adhere. Basically, acoustic streaming allows chemical cleaning within a shape by replenishing a cleaning agent within the shape. It should be understood that the embodiments described herein can be applied to applications where it is desirable to promote chemical reactions. For example, with respect to resist stripping, the embodiments described herein support mass transfer of reactants to remove reacted material. That is, the above acoustic streaming facilitates mass movement.

図８Ａは、本発明の一実施形態に従って、基板の洗浄に音響エネルギを用いる洗浄装置を示す簡略な説明図である。洗浄装置２１８は、基部２２８と、基部から伸びる側壁２３２とからなる。内部空間２２０は、基部２２８と側壁２３２との間に規定される。洗浄装置２１８は、共振器２２６に結合された変換器２２４からなる音響エネルギ生成部２２３を備える。一実施形態では、音響エネルギ生成部２２３は、超音波エネルギを生成してよい。すなわち、変換器２２４は、超音波変換器である。本明細書に記載された実施形態は、超音波エネルギに関連しているが、本発明は、任意の音響エネルギに適用されてよいことを理解されたい。音響エネルギ生成部２２３は、洗浄装置２１８の下側の角に配置される。当業者にとって明らかなように、音響エネルギ生成部２２３の共振器２２６は、洗浄溶液に接している。したがって、音響エネルギは、洗浄溶液を通して基板に伝達され、洗浄プロセスを支援する。 FIG. 8A is a simplified illustration showing a cleaning apparatus that uses acoustic energy to clean a substrate, in accordance with one embodiment of the present invention. The cleaning device 218 includes a base 228 and a side wall 232 extending from the base. An internal space 220 is defined between the base 228 and the side wall 232. The cleaning device 218 includes an acoustic energy generator 223 comprising a transducer 224 coupled to the resonator 226. In one embodiment, the acoustic energy generator 223 may generate ultrasonic energy. That is, the converter 224 is an ultrasonic transducer. Although the embodiments described herein relate to ultrasonic energy, it should be understood that the present invention may be applied to any acoustic energy. The acoustic energy generator 223 is disposed at the lower corner of the cleaning device 218. As will be apparent to those skilled in the art, the resonator 226 of the acoustic energy generator 223 is in contact with the cleaning solution. Accordingly, acoustic energy is transferred to the substrate through the cleaning solution to assist in the cleaning process.

図８Ａに関して、音響エネルギ生成部２２３は、基板２２２の下面２２２ａに対してほぼ平行な方向に向けられた音波を生成するよう構成されている。下面２２２ａにほぼ平行な音波は、直線２３４で示されている。張り出しアーム２３８が、側壁２３２から張り出しており、基部２２８と張り出しアーム２３８との間の通路を規定している。張り出しアーム２３８は、任意の適切な長さであってよい。反射面２３０は、基部２２８の傾斜部分である。ここで、音響エネルギ生成部２２３によって生成された音波は、面２３０から反射されて、基板２２２の下面２２２ａに向かう。反射された音響エネルギは、直線２３６で示されている。反射面２３０の傾斜は、ほぼ平行な音響エネルギ波２３４が、直線２３６で示すように、下面２２２ａに対してほぼ垂直の方向に向けられるようになっている。例えば、表面２３０と基部２２８との間の角度は、約４５度である。 With reference to FIG. 8A, the acoustic energy generator 223 is configured to generate sound waves directed in a direction substantially parallel to the lower surface 222 a of the substrate 222. A sound wave substantially parallel to the lower surface 222a is indicated by a straight line 234. An overhang arm 238 overhangs from the side wall 232 and defines a passageway between the base 228 and the overhang arm 238. The overhang arm 238 may be any suitable length. The reflective surface 230 is an inclined portion of the base 228. Here, the sound wave generated by the acoustic energy generation unit 223 is reflected from the surface 230 and travels toward the lower surface 222 a of the substrate 222. The reflected acoustic energy is indicated by line 236. The inclination of the reflecting surface 230 is such that the substantially parallel acoustic energy wave 234 is directed in a direction substantially perpendicular to the lower surface 222 a, as indicated by a straight line 236. For example, the angle between the surface 230 and the base 228 is about 45 degrees.

さらに図８Ａを参照すると、音波の方向が音響エネルギ源から切り離されていることを理解されたい。さらに、洗浄装置２１８の構成は、音響エネルギ生成部２２３の構成要素への外部からのアクセスを可能にする。一実施形態では、洗浄装置２１８は、高さの低い槽であってよく、すなわち、基板２２２は、基部２２８の約１／２インチ以内に配置される。基部２２８は、部分２２８ａで示されるように、面２３０を越えて伸ばされてもよい。本実施形態では、部分２２８ａ、部分２３２ａ、基部２２８の高くなった部分、および面２３０で規定される領域は、空間になっている。別の実施形態では、面２３０が調節可能であることにより、面２３０と基部２２８との間の角度を調節することができる。したがって、面２３０が動くことにより、反射された音響エネルギが、基板２３０の表面２２２ａを走査する。そのため、反射された音響エネルギは、縁部領域に同等量のエネルギが施されるように、基板の中央領域ではなく基板２２２の縁部領域付近に集中されてもよい。もちろん、後に示すように、基板２２２が回転していてもよい。 Still referring to FIG. 8A, it should be understood that the direction of the acoustic wave is decoupled from the acoustic energy source. Further, the configuration of the cleaning device 218 allows external access to the components of the acoustic energy generator 223. In one embodiment, the cleaning device 218 may be a low-height tank, i.e., the substrate 222 is positioned within about ½ inch of the base 228. Base 228 may extend beyond surface 230 as shown by portion 228a. In the present embodiment, the region defined by the portion 228a, the portion 232a, the raised portion of the base 228, and the surface 230 is a space. In another embodiment, the angle between the surface 230 and the base 228 can be adjusted by adjusting the surface 230. Accordingly, as the surface 230 moves, the reflected acoustic energy scans the surface 222 a of the substrate 230. Thus, the reflected acoustic energy may be concentrated near the edge region of the substrate 222 rather than the central region of the substrate so that an equivalent amount of energy is applied to the edge region. Of course, as will be described later, the substrate 222 may be rotated.

図８Ｂは、図８Ａの洗浄装置の別の実施形態である。洗浄装置２１８は、基板２２２を洗浄するよう構成された槽を備え、基板２２２は、内部空間２２０内に収容された洗浄溶液に浸される。超音波変換器２２４は、共振器２２６に結合され、反射面２３０に向けて音響エネルギを生成する。ここで、反射面２３０は、洗浄装置２１８の洗浄溶液と接する凸面を有する。そのため、超音波変換器２２４によって生成された音響エネルギは、図８Ａと異なるパターンで反射される。したがって、反射面２３０の凸形状により、直線２３４で示す生成された音響エネルギは、直線２３６で示すように、様々な角度で散乱する。そのため、直線２３６で示す反射された音響エネルギは、様々な角度で基板２２２の表面に作用する。基本的に、反射面２３０は、平行な発生源／音波を受け、規定された領域にわたって発生源／音波を拡散する。さらに、圧電結晶の間の空間（スペース）に対応するエネルギの格差（ギャップ）は、音響エネルギの反射によって排除される。 FIG. 8B is another embodiment of the cleaning apparatus of FIG. 8A. The cleaning device 218 includes a bath configured to clean the substrate 222, and the substrate 222 is immersed in the cleaning solution contained in the internal space 220. The ultrasonic transducer 224 is coupled to the resonator 226 and generates acoustic energy toward the reflective surface 230. Here, the reflective surface 230 has a convex surface in contact with the cleaning solution of the cleaning device 218. Therefore, the acoustic energy generated by the ultrasonic transducer 224 is reflected in a pattern different from that in FIG. 8A. Therefore, due to the convex shape of the reflective surface 230, the generated acoustic energy indicated by the straight line 234 is scattered at various angles as indicated by the straight line 236. Therefore, the reflected acoustic energy indicated by the straight line 236 acts on the surface of the substrate 222 at various angles. Basically, the reflective surface 230 receives the parallel source / sound and diffuses the source / sound over a defined area. Furthermore, the energy gap (gap) corresponding to the space between the piezoelectric crystals is eliminated by the reflection of acoustic energy.

図８Ｃは、図８Ａの洗浄装置のさらに別の実施形態である。洗浄装置２１８は、図８Ａと同様に、基部２２８とそこから伸びる側壁２３２とを有して洗浄溶液を収容する槽を備える。ただし、図に示すように、洗浄装置２１８は、交互の反射面２３０と、オーバーフローあるいは再循環の機能とを有する。反射面２３０は、音響エネルギ生成部２２３で生成された音響エネルギを散乱するための多くの凸隆起を備える。したがって、基部２２８と張り出し部分２３８との間に規定される通路内にほぼ平行の方向で生成された音響エネルギは、反射された音響エネルギが基板２２２の下面２２２ｂにわたって拡散されるように、その方向を変える。もちろん、基板２２２は、基板の軸を中心に回転していてもよい。当業者にとって明らかなように、基板２２２の回転は、入手可能な任意の適切な回転手段によって実現されてよい。例えば、基板２２２を支持するよう構成された基板キャリアを用いて、回転力を提供してよい。あるいは、基板２２２の縁部を支持するローラが、回転力を提供してもよい。 FIG. 8C is yet another embodiment of the cleaning apparatus of FIG. 8A. As with FIG. 8A, the cleaning device 218 has a base 228 and a side wall 232 extending therefrom, and includes a tank for storing the cleaning solution. However, as shown in the figure, the cleaning device 218 has alternating reflective surfaces 230 and an overflow or recirculation function. The reflective surface 230 includes many convex ridges for scattering the acoustic energy generated by the acoustic energy generation unit 223. Thus, the acoustic energy generated in a generally parallel direction within the passage defined between the base 228 and the overhang portion 238 is such that the reflected acoustic energy is diffused across the lower surface 222b of the substrate 222. change. Of course, the substrate 222 may be rotated about the axis of the substrate. As will be apparent to those skilled in the art, the rotation of the substrate 222 may be achieved by any suitable rotating means available. For example, a rotational force may be provided using a substrate carrier configured to support the substrate 222. Alternatively, a roller that supports the edge of the substrate 222 may provide the rotational force.

さらに図８Ｃを参照すると、洗浄装置２１８は、流入口２２９と流出口２３１とをさらに備える。流入口２２９は、新鮮な洗浄溶液を洗浄装置内に送り込むことができる。流出口２３１は、一実施形態では、余分な洗浄溶液をあふれさせるよう構成されている。別の実施形態では、流出口２３１は、洗浄装置を通過した洗浄溶液を再循環させるために、ポンプを介して流入口２２９と連絡していてもよい。当業者にとって明らかなように、洗浄溶液は、単一基板洗浄装置用に設計されたものである。さらに、単一基板洗浄溶液は、ＥＫＣＩｎｃ．やＡｓｈｌａｎｄＩｎｃ．などの会社から入手可能である。 Still referring to FIG. 8C, the cleaning device 218 further includes an inlet 229 and an outlet 231. The inlet 229 can feed fresh cleaning solution into the cleaning device. The outlet 231 is configured to overflow excess cleaning solution in one embodiment. In another embodiment, outlet 231 may communicate with inlet 229 via a pump to recirculate the cleaning solution that has passed through the cleaning device. As will be apparent to those skilled in the art, the cleaning solution is designed for a single substrate cleaning apparatus. In addition, single substrate cleaning solutions are available from EKC Inc. And Ashland Inc. It is available from companies such as.

図８Ｄは、図８Ａの洗浄装置のまたさらに別の実施形態である。この実施形態では、反射面２３０は、凹形状を有している。当業者にとって明らかなように、反射された音響エネルギ２３６は、基板２２２の下面２２２ａの特定の点に収束される。このように、反射面２３０は、音響エネルギ源２２３によって生成された平行な音響エネルギ２３４を受けて、そのエネルギを収束させる。反射面２３０は、放物面形状を有して、反射されたエネルギ２３６を一点に収束させてもよい。あるいは、反射面２３０は、円筒の形状を有して、反射エネルギを一本の線に収束させてもよい。本実施形態でも、反射面２３０は、回転している基板の表面にわたって音響エネルギを走査するために可動であってもよい。当業者にとって明らかなように、生成された音響エネルギの方向を音響エネルギ源２２３から切り離すために、反射面２３０に対して多くの他の形状を用いてもよい。すなわち、反射面２３０は、音響エネルギ源２２３から伝達された音響エネルギを散乱、収束、または一様に分配するよう構成されてよい。 FIG. 8D is yet another embodiment of the cleaning apparatus of FIG. 8A. In this embodiment, the reflective surface 230 has a concave shape. As will be apparent to those skilled in the art, the reflected acoustic energy 236 is focused to a specific point on the lower surface 222a of the substrate 222. In this manner, the reflective surface 230 receives the parallel acoustic energy 234 generated by the acoustic energy source 223 and converges the energy. The reflective surface 230 may have a paraboloid shape to converge the reflected energy 236 at one point. Alternatively, the reflective surface 230 may have a cylindrical shape and converge the reflected energy into a single line. Also in this embodiment, the reflective surface 230 may be movable to scan acoustic energy across the surface of the rotating substrate. Many other shapes for the reflective surface 230 may be used to decouple the direction of the generated acoustic energy from the acoustic energy source 223, as will be apparent to those skilled in the art. That is, the reflective surface 230 may be configured to scatter, converge, or evenly distribute the acoustic energy transmitted from the acoustic energy source 223.

図９は、本発明の一実施形態に従って、２つの音響エネルギ生成部を有する洗浄装置を示す簡略な説明図である。洗浄装置２１８は、音響エネルギ生成部２２３および２４２を備える。なお、音響エネルギ生成部は、超音波変換器であってよい。音響エネルギ生成部２２３および２４２は、各音響エネルギ生成部で生成された音響エネルギが、基板２２２の上面２２２ｂまたは下面２２２ａのいずれかにほぼ平行に方向付けられるよう構成される。すなわち、直線２４０ａおよび２４０で表されるように、音響エネルギ生成部２４２で生成された音響エネルギは、基板２２２の上面２２２ｂおよび下面２２２ａとほぼ平行になる。同様に、音響エネルギ生成部２２３によって生成された音響エネルギも、下面２２２ａとほぼ平行になる。 FIG. 9 is a simplified illustration showing a cleaning apparatus having two acoustic energy generators in accordance with one embodiment of the present invention. The cleaning device 218 includes acoustic energy generation units 223 and 242. The acoustic energy generation unit may be an ultrasonic transducer. The acoustic energy generators 223 and 242 are configured such that the acoustic energy generated by each acoustic energy generator is directed substantially parallel to either the upper surface 222b or the lower surface 222a of the substrate 222. That is, as represented by the straight lines 240 a and 240, the acoustic energy generated by the acoustic energy generation unit 242 is substantially parallel to the upper surface 222 b and the lower surface 222 a of the substrate 222. Similarly, the acoustic energy generated by the acoustic energy generation unit 223 is substantially parallel to the lower surface 222a.

さらに図９を参照して、洗浄装置は、半導体基板２２２の上下の面２２２ａおよび２２２ｂとほぼ垂直な面を有する超音波変換器２２３および２４２を備えてもよい。超音波変換器２２３によって生成された音響エネルギ２３４の方向が、反射面２３０を介して変えられることで、音響エネルギは、基板２２２の下面２２２ａとほぼ垂直になる。したがって、超音波変換器２２３によって生成された音響エネルギは、下面２２２ａに設けられた形状内の粒子を取り除くためのキャビテーションを提供するために用いられてよい。超音波変換器２４２は、取り除かれた粒子を除去すると共に、設けられた形状内の洗浄溶液を新しくするためのアコースティックストリーミングを提供する。この洗浄動作の詳細については、図２ないし７Ｂに関連して上述した。もちろん、基板２２２は、図８Ｃに示したように、回転していてもよい。さらに、洗浄装置２１８は、図８Ｃを参照して説明したのと同様に、オーバーフローおよび再循環の機能を備えてもよい。 Still referring to FIG. 9, the cleaning apparatus may include ultrasonic transducers 223 and 242 having surfaces that are substantially perpendicular to the upper and lower surfaces 222 a and 222 b of the semiconductor substrate 222. The direction of the acoustic energy 234 generated by the ultrasonic transducer 223 is changed via the reflecting surface 230, so that the acoustic energy becomes substantially perpendicular to the lower surface 222 a of the substrate 222. Accordingly, the acoustic energy generated by the ultrasonic transducer 223 may be used to provide cavitation to remove particles within the shape provided on the lower surface 222a. The ultrasonic transducer 242 provides acoustic streaming to remove the removed particles and to refresh the cleaning solution in the provided shape. Details of this cleaning operation are described above in connection with FIGS. 2-7B. Of course, the substrate 222 may be rotated as shown in FIG. 8C. Furthermore, the cleaning device 218 may have overflow and recirculation functions as described with reference to FIG. 8C.

別の実施形態では、図９の反射面２３０は、基板表面２２２ａの垂線に対してわずかな角度を付けて音響エネルギを反射してもよい。音響エネルギが基板表面に作用する角度を変化させることで、インピーダンスに関する振動を低減できる。一実施形態では、基板の表面の垂線に対する角度は、約３度から約６度の間である。導入された角度は、回転中のウエハの振れ（ふらつき）によって引き起こされるインピーダンスの変動を低減する。別の実施形態では、音響エネルギ源２２３は自動的に調整（チューン）される。 In another embodiment, the reflective surface 230 of FIG. 9 may reflect acoustic energy at a slight angle with respect to the normal of the substrate surface 222a. By changing the angle at which the acoustic energy acts on the substrate surface, the vibration related to impedance can be reduced. In one embodiment, the angle relative to the normal of the surface of the substrate is between about 3 degrees and about 6 degrees. The introduced angle reduces the impedance variation caused by the wobbling of the rotating wafer. In another embodiment, the acoustic energy source 223 is automatically tuned.

図１０Ａは、本発明の一実施形態に従って、基板の両側を洗浄するよう構成された洗浄装置を示す簡略な説明図である。洗浄装置２１８は、基板２２２の両面に音響エネルギを供給するよう構成された音響エネルギ生成部２２３および２４２ａを備える。音響エネルギ生成部２２３で生成された音響エネルギは、反射面２３０で反射されて、基板２２２の下面２２２ａを洗浄する。音響エネルギ生成部２４２ａは、音響エネルギを２２２の上面２２２ｂに供給して、基板の上面の洗浄を促進するよう構成されている。ここで、音響エネルギ生成部２４２ａは、基板２２２の上面２２２ｂに対してわずかな角度の付いた直線２４３で示すように、音響エネルギを生成するよう構成されている。一実施形態では、音響エネルギ２４０ｂと上面２２２ｂとの間の角度は、約０度から５度の間である。音響エネルギ２４０ｂの一部は、直線２４６で示すように、上面２２２ｂで反射されることを理解されたい。したがって、反射面２４４ａは、一旦反射された音響エネルギ２４６を、直線２４８で示すように、上面２２２ｂに戻すように反射するよう配置されてよい。もちろん、反射されたエネルギは、反射されるごとに力を失うが、音響エネルギを増大させれば、基板２２２の洗浄の助けとなる。 FIG. 10A is a simplified illustration showing a cleaning apparatus configured to clean both sides of a substrate, in accordance with one embodiment of the present invention. The cleaning device 218 includes acoustic energy generation units 223 and 242a configured to supply acoustic energy to both surfaces of the substrate 222. The acoustic energy generated by the acoustic energy generation unit 223 is reflected by the reflection surface 230 and cleans the lower surface 222a of the substrate 222. The acoustic energy generator 242a is configured to supply acoustic energy to the upper surface 222b of 222 to facilitate cleaning of the upper surface of the substrate. Here, the acoustic energy generation unit 242a is configured to generate acoustic energy as indicated by a straight line 243 having a slight angle with respect to the upper surface 222b of the substrate 222. In one embodiment, the angle between acoustic energy 240b and top surface 222b is between about 0 degrees and 5 degrees. It should be understood that a portion of the acoustic energy 240b is reflected from the top surface 222b, as shown by the straight line 246. Accordingly, the reflective surface 244a may be arranged to reflect the acoustic energy 246 once reflected back to the upper surface 222b, as indicated by the straight line 248. Of course, the reflected energy loses power each time it is reflected, but increasing the acoustic energy helps clean the substrate 222.

図１０Ｂは、図１０Ａの洗浄装置の別の実施形態を示す簡略な説明図である。この実施例では、３つの音響エネルギ生成部２２３、２４２ａ、および２４２ｂが、洗浄装置２１８に備えられている。音響エネルギ生成部２２３は、基板２２２の下面２２２ａに音響エネルギを供給し、同様に、音響エネルギ生成部２４２ｂは、基板２２２の下面２２２ａに音響エネルギを供給する。音響エネルギ生成部２４２ａは、図１０Ａを参照して上述したように、上面２２２ｂに音響エネルギを供給するよう構成されている。音響エネルギ生成部２４２ｂは、基板２２２の下面２２２ａに対してわずかな角度が付いた音響エネルギを生成する。一実施形態では、直線２４０ａで示す音響エネルギと下面２２２ａとの間の角度は、約０度から約５度の間である。ここでも、音響エネルギ２４０ａは、直線２５０で示されるように、基板２２２ａで反射されてよい。したがって、反射面２４４ｂは、反射された音響エネルギ２５０を、直線２５２で示すように、基板２２２の下面２２２ａに戻すように反射するよう配置されてよい。 FIG. 10B is a simplified illustration showing another embodiment of the cleaning apparatus of FIG. 10A. In this embodiment, three acoustic energy generation units 223, 242a, and 242b are provided in the cleaning device 218. The acoustic energy generation unit 223 supplies acoustic energy to the lower surface 222a of the substrate 222. Similarly, the acoustic energy generation unit 242b supplies acoustic energy to the lower surface 222a of the substrate 222. The acoustic energy generator 242a is configured to supply acoustic energy to the upper surface 222b as described above with reference to FIG. 10A. The acoustic energy generation unit 242b generates acoustic energy having a slight angle with respect to the lower surface 222a of the substrate 222. In one embodiment, the angle between the acoustic energy indicated by straight line 240a and the lower surface 222a is between about 0 degrees and about 5 degrees. Again, the acoustic energy 240a may be reflected by the substrate 222a, as shown by the straight line 250. Accordingly, the reflective surface 244b may be arranged to reflect the reflected acoustic energy 250 back to the lower surface 222a of the substrate 222, as indicated by the straight line 252.

図によると、反射面２３０は凸形状を有しているが、上述の形状を含む任意の適切な形状を有してよいことを理解されたい。さらに、一実施形態では、音響エネルギ生成部２２３、２４２ａ、および２４２ｂは超音波変換器である。また、基板２２２は、洗浄プロセス中にその軸を中心として回転してもよい。洗浄装置２１８は、図８Ｃを参照して説明したのと同様に、再循環およびオーバーフローの機能を実現するよう構成されてもよい。 According to the figure, the reflective surface 230 has a convex shape, but it should be understood that it may have any suitable shape, including the shapes described above. Furthermore, in one embodiment, the acoustic energy generators 223, 242a, and 242b are ultrasonic transducers. The substrate 222 may also rotate about its axis during the cleaning process. The cleaning device 218 may be configured to implement the recirculation and overflow functions as described with reference to FIG. 8C.

図１１は、本発明の一実施形態に従って、基板の表面を洗浄するための音響エネルギを作用させる方法の動作を示すフローチャートである。その方法は、半導体基板の表面とほぼ平行な方向に向けられた音響エネルギが、第１の変換器によって生成される動作２６０から始まる。例えば、ここで生成される音響エネルギは、図８Ａ−８Ｄ、１０Ａ、および１０Ｂの音響エネルギ生成部２２３によって生成される音響エネルギであってよい。次いで、その方法は、第１の変換器からの音響エネルギの方向が、半導体基板の表面とほぼ垂直な方向に変えられる動作２６２に進む。ここで、図８Ａ−８Ｄ、９、１０Ａ、および１０Ｂを参照して上述したような反射面などの反射面が、音響エネルギの方向を変えてよい。音響エネルギは、集束、散乱、または一様に分配されてよいことを理解されたい。このように、反射面は、基本的に、音響エネルギの方向を音響エネルギ源から切り離す。さらに、反射面は、洗浄される基板の表面にわたって音響エネルギを走査するために調節可能すなわち可動であってよい。 FIG. 11 is a flowchart illustrating the operation of a method for applying acoustic energy to clean the surface of a substrate, in accordance with one embodiment of the present invention. The method begins with an operation 260 where acoustic energy directed in a direction substantially parallel to the surface of the semiconductor substrate is generated by the first transducer. For example, the acoustic energy generated here may be the acoustic energy generated by the acoustic energy generation unit 223 of FIGS. 8A-8D, 10A, and 10B. The method then proceeds to operation 262 where the direction of acoustic energy from the first transducer is changed to a direction substantially perpendicular to the surface of the semiconductor substrate. Here, a reflective surface such as the reflective surface described above with reference to FIGS. 8A-8D, 9, 10A, and 10B may change the direction of the acoustic energy. It should be understood that the acoustic energy may be focused, scattered, or evenly distributed. Thus, the reflective surface basically decouples the direction of the acoustic energy from the acoustic energy source. Further, the reflective surface may be adjustable or movable to scan acoustic energy across the surface of the substrate being cleaned.

次に、図１１の方法は、半導体基板の表面とほぼ平行な方向に向けられた音響エネルギが、第２の変換器によって生成される動作２６４に進む。ここで、第２の変換器は、より効率的に基板の表面を洗浄するためにアコースティックストリーミングを引き起こしてよい。第２の変換器で生成される音響エネルギは、図１０Ａおよび１０Ｂを参照して上述したように、半導体基板の表面に対してわずかな角度を付けられてよいことを理解されたい。さらに、第２の変換器からの音響エネルギが向けられる面の反対側の面に、音響エネルギを向けるために、第３の音響エネルギ生成部が設けられてもよい。 Next, the method of FIG. 11 proceeds to operation 264 where acoustic energy directed in a direction substantially parallel to the surface of the semiconductor substrate is generated by the second transducer. Here, the second transducer may cause acoustic streaming to clean the surface of the substrate more efficiently. It should be understood that the acoustic energy generated by the second transducer may be slightly angled with respect to the surface of the semiconductor substrate, as described above with reference to FIGS. 10A and 10B. Furthermore, a third acoustic energy generation unit may be provided to direct the acoustic energy to the surface opposite to the surface to which the acoustic energy from the second transducer is directed.

要約すれば、図８Ａないし１１を参照して上述した発明は、半導体基板の洗浄効率を最適化するための方法およびシステムに関するものである。洗浄装置は、音波を音響生成部から切り離すことにより死角を排除する。切り離す効果は、洗浄される基板の表面に向けて音響エネルギを反射するよう配置された反射面によって実現される。洗浄効率をさらに増大させるために、複数の変換器が備えられてもよい。一実施形態では、基板の表面とほぼ垂直に向けられた２つの変換器が準備される。両方の変換器が、基板の表面とほぼ平行な方向に向けられた音響エネルギを供給するが、一方の音響エネルギの流れは、音響エネルギが基板表面とほぼ垂直になるように、反射面によって方向を変えられる。反射面は、洗浄溶液に適合して音響エネルギを反射する任意の材料からなってよい。例えば、反射材料は、ステンレス鋼、石英、テフロン（デュポン社の登録商標）、ポリプロピレン、炭化ケイ素、または、システムで用いられる洗浄剤に適合するその他の材料であってよい。別の実施形態では、反射面は、反射面に関連する軸を中心に動くよう構成されている。それにより、基板の表面にわたって音響エネルギを走査して、基板が回転している際に、基板表面にわたって、より一様に音響エネルギを分配することができる。 In summary, the invention described above with reference to FIGS. 8A-11 relates to a method and system for optimizing the cleaning efficiency of a semiconductor substrate. The cleaning device eliminates the blind spot by separating the sound wave from the sound generation unit. The separating effect is realized by a reflective surface arranged to reflect acoustic energy towards the surface of the substrate to be cleaned. Multiple transducers may be provided to further increase the cleaning efficiency. In one embodiment, two transducers are provided that are oriented substantially perpendicular to the surface of the substrate. Both transducers provide acoustic energy directed in a direction substantially parallel to the surface of the substrate, but the flow of one acoustic energy is directed by the reflective surface so that the acoustic energy is substantially perpendicular to the substrate surface. Can be changed. The reflective surface may be made of any material that is compatible with the cleaning solution and reflects acoustic energy. For example, the reflective material may be stainless steel, quartz, Teflon (registered trademark of DuPont), polypropylene, silicon carbide, or other material compatible with the cleaning agent used in the system. In another embodiment, the reflective surface is configured to move about an axis associated with the reflective surface. Thereby, the acoustic energy can be scanned over the surface of the substrate, and the acoustic energy can be more uniformly distributed over the surface of the substrate as the substrate rotates.

さらに、本明細書に記載された実施形態は、無電解めっき動作に関して、より高い質のフィルム付着を可能にする。無電解めっき動作中に超音波エネルギを作用させることにより、無電解めっき動作を施されている物体の表面における気泡の形成を抑制できる。めっき溶液に伝達される超音波エネルギに関連するキャビテーションの特性により、気泡は、物体の表面の近傍から効果的に除去され、それにより、付着されたフィルムにおけるすき間を大幅に排除することができる。 Furthermore, the embodiments described herein allow for higher quality film deposition for electroless plating operations. By applying ultrasonic energy during the electroless plating operation, the formation of bubbles on the surface of the object subjected to the electroless plating operation can be suppressed. Due to the cavitation characteristics associated with the ultrasonic energy transferred to the plating solution, bubbles can be effectively removed from the vicinity of the surface of the object, thereby greatly eliminating gaps in the deposited film.

理解を深めるために、上述の発明について、ある程度詳しく説明したが、添付の特許請求の範囲内でいくらかの変更と変形を行ってもよいことは明らかである。したがって、本実施形態は、例示的なものであって、限定的なものではないとみなされ、本発明は、本明細書に示した詳細に限定されず、添付の特許請求の範囲および等価物の範囲内で変形されてよい。特許請求の範囲においては、要素および／または工程は、請求項の中で特に言及しない限り、動作に関する特定の順序を示すものではない。 Although the foregoing invention has been described in some detail for better understanding, it will be apparent that certain changes and modifications may be practiced within the scope of the appended claims. Accordingly, the embodiments are to be regarded as illustrative and not restrictive, and the invention is not limited to the details shown herein, but the appended claims and equivalents. It may be modified within the range. In the claims, elements and / or steps do not indicate a particular order of operation, unless explicitly stated in the claims.

バッチ式超音波洗浄システムを示す説明図。Explanatory drawing which shows a batch type ultrasonic cleaning system. 単一ウエハ洗浄槽を示す説明図。Explanatory drawing which shows a single wafer washing tank. 本発明の一実施形態に従った超音波洗浄装置を示す簡略な図。1 is a simplified diagram illustrating an ultrasonic cleaning apparatus according to an embodiment of the present invention. 図２に示した超音波洗浄装置の別の実施形態を示す図。The figure which shows another embodiment of the ultrasonic cleaning apparatus shown in FIG. 本発明の一実施形態に従った、超音波洗浄装置を示す拡大断面図。The expanded sectional view showing the ultrasonic cleaning device according to one embodiment of the present invention. 図４の超音波洗浄槽の別の実施形態を示す図。The figure which shows another embodiment of the ultrasonic cleaning tank of FIG. 本発明の一実施形態に従って、超音波洗浄によって半導体基板を洗浄するための方法の動作を示すフローチャート。6 is a flowchart illustrating the operation of a method for cleaning a semiconductor substrate by ultrasonic cleaning, in accordance with one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に従って、無電解めっき動作で用いられる超音波変換器を示す簡略な説明図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a simplified illustration showing an ultrasonic transducer used in an electroless plating operation in accordance with one embodiment of the present invention. 図７Ａの無電解めっき容器の別の実施形態を示す図。The figure which shows another embodiment of the electroless-plating container of FIG. 7A. 本発明の一実施形態に従って、基板の洗浄に音響エネルギを用いる洗浄装置を示す簡略な説明図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a simplified illustration showing a cleaning device that uses acoustic energy to clean a substrate in accordance with one embodiment of the present invention. 図８Ａの洗浄装置の別の実施形態を示す図。The figure which shows another embodiment of the washing | cleaning apparatus of FIG. 8A. 図８Ａの洗浄装置のさらに別の実施形態を示す図。The figure which shows another embodiment of the washing | cleaning apparatus of FIG. 8A. 図８Ａの洗浄装置のまたさらに別の実施形態を示す図。FIG. 8B shows still another embodiment of the cleaning apparatus of FIG. 8A. 本発明の一実施形態に従って、２つの音響エネルギ生成部を有する洗浄装置を示す簡略な説明図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a simplified illustration showing a cleaning device having two acoustic energy generators in accordance with one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に従って、基板の両側を洗浄するよう構成された洗浄装置を示す簡略な説明図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a simplified illustration showing a cleaning apparatus configured to clean both sides of a substrate in accordance with one embodiment of the present invention. 図１０Ａの洗浄装置の別の実施形態を示す簡略な説明図。FIG. 10B is a simplified explanatory diagram showing another embodiment of the cleaning device of FIG. 10A. 本発明の一実施形態に従って、基板の表面を洗浄するための音響エネルギを作用させる方法の動作を示すフローチャート。5 is a flowchart illustrating the operation of a method of applying acoustic energy to clean a surface of a substrate, in accordance with one embodiment of the present invention.

Explanation of symbols

１００…槽
１０２…ウエハ保持部
１０４…変換器
１０６…槽
１０８…キャリア
１１２…洗浄溶液
１１４…キャリア
１１４ａ−ｃ…ギャップ
１１６…基板
１１７…下面
１１８…側壁
１２０…基部
１２２…側壁
１２４…超音波変換器
１２４ａ…変換素子
１２４ｂ…共振素子
１２６…超音波変換器
１２６ａ…変換素子
１２６ｂ…共振素子
１３２…粒子
１３４…渦
１５０…無電解めっき容器
１５２…めっき溶液
１５４…基板
１５５…表面
１５６…超音波変換器
１５８…変換器
１６４…流入口
１６６…流出口
２１８…洗浄装置
２２０…内部空間
２２２…基板
２２２ａ…上面
２２２ｂ…下面
２２３…音響エネルギ生成部
２２４…変換器
２２６…共振器
２２８…基部
２２８ａ…部分
２２９…流入口
２３０…反射面
２３１…流出口
２３２…側壁
２３２ａ…部分
２３８…張り出しアーム
２４２…音響エネルギ生成部
２４２ａ…音響エネルギ生成部
２４２ｂ…音響エネルギ生成部
２４４ａ…反射面
２４４ｂ…反射面 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Tank 102 ... Wafer holding part 104 ... Converter 106 ... Tank 108 ... Carrier 112 ... Cleaning solution 114 ... Carrier 114a-c ... Gap 116 ... Substrate 117 ... Lower surface 118 ... Side wall 120 ... Base 122 ... Side wall 124 ... Ultrasonic conversion Converter 124a ... Conversion element 124b ... Resonance element 126 ... Ultrasonic transducer 126a ... Conversion element 126b ... Resonance element 132 ... Particle 134 ... Vortex 150 ... Electroless plating vessel 152 ... Plating solution 154 ... Substrate 155 ... Surface 156 ... Ultrasonic conversion 158 ... Converter 164 ... Inlet 166 ... Outlet 218 ... Cleaning device 220 ... Internal space 222 ... Substrate 222a ... Upper surface 222b ... Lower surface 223 ... Acoustic energy generator 224 ... Transducer 226 ... Resonator 228 ... Base 228a ... Part 229 ... Inlet 230 ... Reflecting surface 231 ... Outlet 232 ... Side wall 232a ... Portion 38 ... boom arm 242 ... acoustic energy generator 242a ... acoustic energy generator 242b ... acoustic energy generator 244a ... reflecting surface 244b ... reflecting surface

Claims

A method for cleaning a semiconductor substrate, comprising:
Generating acoustic energy directed in a direction substantially perpendicular to the surface of the semiconductor substrate;
Generating acoustic energy directed in a direction substantially parallel to the surface of the semiconductor substrate.

The method of claim 1, wherein the acoustic energy is ultrasonic energy generated by an ultrasonic transducer.

The method of claim 1, further comprising:
Immersing the substrate in a cleaning solution contained in a container;
Rotating the soaked substrate.

The method of claim 1, wherein the step of generating acoustic energy directed in a substantially vertical direction and the step of generating acoustic energy directed in a substantially parallel direction are performed simultaneously. ,Method.

2. The method of claim 1, wherein the step of generating acoustic energy directed in a substantially vertical direction and the step of generating acoustic energy directed in a substantially parallel direction are performed alternately. The way.

The method of claim 1, wherein the step of generating acoustic energy directed in a direction substantially parallel to the surface of the semiconductor comprises:
Reflecting a portion of the acoustic energy from a reflective surface toward a surface of a semiconductor substrate.

The method of claim 6, further comprising:
Adjusting the angle of the reflective surface with respect to the source of acoustic energy.

An apparatus for cleaning a semiconductor substrate,
The base,
At least one side wall extending from the base, the side wall being substantially perpendicular to the base;
A first ultrasonic transducer attached to the base;
A second ultrasonic transducer attached to the side wall,
The apparatus wherein the first ultrasonic transducer is oriented in a direction substantially perpendicular to the second ultrasonic transducer.

9. The device of claim 8, wherein the base has a shape selected from square, circle, and rectangle.

The apparatus of claim 8, wherein the apparatus is configured to contain a cleaning solution in a space defined by the base and the at least one sidewall.

The apparatus of claim 10, further comprising:
A semiconductor substrate immersed in the cleaning solution, the semiconductor substrate being supported by a substrate support, the surface of the semiconductor substrate being directed in a direction substantially parallel to the surface of the first ultrasonic transducer; And being oriented in a direction substantially perpendicular to the surface of the second ultrasonic transducer.

12. The apparatus according to claim 11, wherein the first ultrasonic transducer is configured to supply acoustic energy for cavitation to a shape provided on the surface of the semiconductor substrate. The second ultrasonic transducer is configured to supply acoustic energy for acoustic streaming to a shape provided on the surface of the semiconductor substrate.

9. The apparatus of claim 8, wherein one of the first ultrasonic transducer and the second ultrasonic transducer is adapted to generate a direction of the corresponding acoustic energy. A device that is configured to be disconnected from a source.

A system for cleaning a semiconductor substrate,
A basin having an interior space defined by a base and at least one sidewall extending from the base, and configured to hold a large amount of liquid in the interior space;
A substrate support configured to support and rotate the semiconductor substrate about the axis of the semiconductor substrate, and to support and rotate the semiconductor substrate in the internal space of the bath;
A first ultrasonic transducer coupled to the base, the upper surface of the ultrasonic transducer being substantially parallel to the lower surface of the semiconductor substrate;
A second ultrasonic transducer coupled to the at least one sidewall, wherein the first ultrasonic transducer is configured to generate acoustic energy in a direction substantially perpendicular to the lower surface of the semiconductor substrate. The second ultrasonic transducer is configured to generate acoustic energy in a direction substantially parallel to the lower surface of the semiconductor substrate.

15. The system according to claim 14, wherein the acoustic energy in the direction substantially perpendicular to the lower surface of the semiconductor substrate is for removing particles attached in a shape provided on the lower surface of the semiconductor substrate. A system that supplies cavitation energy.

15. The system according to claim 14, wherein the acoustic energy in the direction substantially parallel to the lower surface of the semiconductor substrate replenishes the concentration of the liquid in a shape provided on the lower surface of the semiconductor substrate. A system that supplies acoustic streaming energy for.

15. The system according to claim 14, wherein the first ultrasonic transducer and the second ultrasonic transducer operate in the same phase.

15. The system according to claim 14, wherein the first ultrasonic transducer and the second ultrasonic transducer operate at different phases.

15. The system of claim 14, wherein a portion of the acoustic energy generated by the second ultrasonic transducer is generated toward a reflective surface associated with the base, the reflective surface being A system configured to direct acoustic energy toward a surface of the semiconductor substrate.

21. The system of claim 19, wherein the reflective surface has a shape selected from a substantially planar, concave, and convex surface.