KR102517666B1 - System for cleaning semiconductor wafers - Google Patents

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푸핑 첸
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이누오 진
자오웨이 지아
리앙즈 시에
쥔 왕
쉬에쥔 리
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에이씨엠 리서치 (상하이), 인코포레이티드
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Abstract

패터닝된 구조체들의 특징부를 포함하는 반도체 웨이퍼(1010)를 세정할 때 손상을 제어하는 시스템은, 세정 공정 동안 반도체 웨이퍼(1010)를 일시적으로 제한하는 웨이퍼 홀더(1014); 상기 반도체 웨이퍼(1010)의 표면 위에 세정액을 전달하는 노즐(1012); 상기 세정액에 음파 에너지를 부여하기 위해, 제1 사전결정된 시간 주기(τ1) 동안 제1 주파수(f1) 및 제1 전력 레벨(P1)에서 그리고 제2 사전결정된 시간 주기(τ2) 동안 제2 주파수(f2) 및 제2 전력 레벨(P2)에서 교대로 작동하도록 구성된 음파 발생기(25082)로서, 상기 제1 사전결정된 시간 주기(τ1) 및 상기 제2 사전결정된 시간 주기(τ2)는 서로 연속적으로 이어지는, 상기 음파 발생기; 및 세정 파라미터를 제공하도록 프로그래밍된 제어기를 포함하며, 상기 세정 파라미터 중 적어도 하나는 부여하는 음파 에너지의 결과로서 손상된 특징부의 백분율이 사전결정된 임계값보다 낮도록 결정되는, 시스템.A system for controlling damage when cleaning a semiconductor wafer 1010 that includes features of patterned structures includes a wafer holder 1014 that temporarily restrains the semiconductor wafer 1010 during the cleaning process; a nozzle 1012 for delivering a cleaning solution onto the surface of the semiconductor wafer 1010; To impart sonic energy to the cleaning liquid, at a first frequency (f 1 ) and a first power level (P 1 ) during a first predetermined period of time (τ 1 ) and during a second predetermined period of time (τ 2 ). A sound wave generator (25082) configured to alternately operate at a second frequency (f 2 ) and a second power level (P 2 ), wherein the first predetermined time period (τ 1 ) and the second predetermined time period (τ ) 2 ) is the sound wave generator, continuously connected to each other; and a controller programmed to provide cleaning parameters, at least one of which is determined such that a percentage of features damaged as a result of imparting sonic energy is less than a predetermined threshold.

Figure R1020207017021
Figure R1020207017021

Description

반도체 웨이퍼를 세정하는 시스템System for cleaning semiconductor wafers

본 발명은 일반적으로 반도체 웨이퍼 세정에 관한 것으로, 특히 제어된 음파 에너지를 사용하는 습식 세정 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates generally to semiconductor wafer cleaning, and more particularly to wet cleaning methods and apparatus using controlled sonic energy.

반도체 장치는 트랜지스터 및 상호접속 소자를 형성하기 위해 일련의 처리 단계를 이용하여 반도체 웨이퍼 상에 제조되거나 제작된다. 이들 트랜지스터는 전통적으로 2차원으로 구축되지만, 보다 최근에는 finFET 트랜지스터와 같은 3차원으로 구축된다. 상호접속 소자는 유전체 재료 내에 형성된 전도성(예를 들어, 금속) 트렌치, 비아 등을 포함한다.Semiconductor devices are fabricated or fabricated on semiconductor wafers using a series of processing steps to form transistors and interconnect elements. These transistors are traditionally built in two dimensions, but more recently in three dimensions, such as finFET transistors. Interconnect elements include conductive (eg, metal) trenches, vias, and the like formed in dielectric materials.

이들 트랜지스터 및 상호접속 소자를 형성하는데 있어서, 반도체 웨이퍼는 복수의 마스킹, 에칭 및 증착 공정을 수행하여 반도체 장치를 위한 원하는 구조를 형성한다. 예를 들어, 복수의 마스킹 및 플라즈마 에칭 단계가 수행되어 finFET 트랜지스터를 위한 핀과, 상호접속 소자를 위한 트렌치 및 비아로서 기능하는 반도체 웨이퍼 상의 유전체 층 내에 리세스된 영역을 형성한다. 포스트 에칭(post etching) 또는 포토레지스트 애싱(photoresist ashing)을 통해 핀 구조체 및/또는 트렌치 및 비아 내의 입자 및 오염물을 제거하기 위해, 습식 세정 단계가 필요하다. 그러나, 화학물질을 이용한 습식 세정은 측벽 손실을 초래할 수 있다. 디바이스 제조 노드가 14 또는 16 nm 이상으로 이동할 때, 핀, 트렌치 및 비아의 측벽 손실을 감소시키는 것은 임계 치수를 유지하는데 중요하게 된다. 측벽 손실을 감소시키거나 제거하기 위해, 적당한 또는 희석된 화학물질 및 때때로 탈이온수만을 이용하는 것이 중요하다. 그러나, 적당한 또는 희석된 화학물질 또는 탈이온수는 핀 구조체 및/또는 트렌치 및 비아 내의 입자를 제거하기에 충분히 효율적이지 않다. 그 결과, 초음파 또는 메가 음파 에너지에 의해 발생된 기계적인 힘이, 예를 들어 이들 입자를 효율적으로 제거하기 위해 필요하다. 초음파 또는 메가 음파는 세정 하에서 웨이퍼 구조체에 기계적 힘을 가하기 위해 버블 캐비테이션(bubble cavitation)을 발생시킨다.In forming these transistors and interconnect devices, semiconductor wafers are subjected to a number of masking, etching and deposition processes to form the desired structures for semiconductor devices. For example, a plurality of masking and plasma etching steps are performed to form recessed regions in a dielectric layer on a semiconductor wafer that function as fins for finFET transistors and trenches and vias for interconnect devices. A wet cleaning step is required to remove particles and contaminants in the fin structures and/or trenches and vias via post etching or photoresist ashing. However, wet cleaning with chemicals can result in sidewall loss. As device fabrication nodes move beyond 14 or 16 nm, reducing sidewall losses in fins, trenches and vias becomes critical to maintaining critical dimensions. To reduce or eliminate sidewall loss, it is important to use only suitable or diluted chemicals and sometimes deionized water. However, suitable or diluted chemicals or deionized water are not efficient enough to remove particles in fin structures and/or trenches and vias. As a result, mechanical forces generated by ultrasound or megasonic energy, for example, are required to efficiently remove these particles. Ultrasound or mega sonic waves generate bubble cavitation to apply mechanical forces to the wafer structure under cleaning.

그러나, 캐비테이션은 혼돈 현상이다. 캐비테이션 기포의 개시 및 그 붕괴는 많은 물리적 파라미터에 의해 영향을 받는다. 통과 캐비테이션(transit cavitation) 또는 마이크로 제트(micro jet)와 같은 격렬한 캐비테이션은 이러한 패터닝된 구조(핀, 트렌치 및 비아)를 손상시킬 수 있다. 종래의 초음파 또는 메가 음파 세정 공정에서, 전력이 충분히 높을 때(예를 들어, 5-10 와트를 초과)에만 상당한 입자 제거 효율("PRE")이 발생한다. 그러나, 전력이 약 2 와트를 초과할 때 상당한 웨이퍼 손상이 발생하기 시작한다. 따라서, 웨이퍼가 상당한 손상을 야기하지 않고서 효율적으로 세정될 수 있는 파워 윈도우(power window)를 찾는 것은 어렵다. 따라서, 안정적이거나 또는 제어된 캐비테이션을 유지하는 것은 패터닝된 구조체로부터 이물질을 효율적으로 제거할 수 있으면서, 음파의 기계적 힘을 손상 한계 이하로 제어하기 위한 비결이다.However, cavitation is a chaotic phenomenon. The initiation of cavitation bubbles and their collapse are influenced by many physical parameters. Violent cavitation, such as transit cavitation or micro jets, can damage these patterned structures (fins, trenches and vias). In conventional ultrasonic or mega sonic cleaning processes, significant particle removal efficiency (“PRE”) only occurs when the power is sufficiently high (eg, greater than 5-10 Watts). However, significant wafer damage begins to occur when the power exceeds about 2 Watts. Therefore, it is difficult to find a power window in which the wafer can be efficiently cleaned without causing significant damage. Thus, maintaining stable or controlled cavitation is the key to controlling the mechanical forces of acoustic waves below the damage limit while being able to efficiently remove debris from the patterned structures.

이로써, 웨이퍼 상에 패터닝된 구조체를 손상시키지 않고서 미세한 이물질을 효율적으로 제거할 수 있도록 웨이퍼 세정 공정 동안 초음파 또는 메가 음파 장치에 의해 발생되는 버블 캐비테이션을 제어하기 위한 시스템 및 방법을 제공하는 것이 바람직하다.Accordingly, it is desirable to provide a system and method for controlling bubble cavitation generated by ultrasonic or mega sonic devices during a wafer cleaning process to efficiently remove microscopic contaminants without damaging patterned structures on the wafer.

반도체 웨이퍼를 세정하기 위한 시스템은, 세정 공정 동안 반도체 웨이퍼를 일시적으로 제한하는 웨이퍼 홀더, 반도체 웨이퍼의 표면 위에 세정액을 전달하는 입구, 제1 사전결정된 시간 주기 동안 제1 사전결정된 설정에서 그리고 제2 사전결정된 시간 주기 동안 제2 사전결정된 설정에서 교대로 작동하도록 구성된 음파 발생기, 및 상기 제1 및 제2 사전결정된 설정, 상기 제1 및 제2 시간 주기 및 상기 음파 발생기에 의한 상기 제1 및 제2 사전결정된 설정 사이의 교대 수를 결정하도록 프로그래밍된 제어기를 구비하며, 세정액 내의 버블 캐비테이션은 제1 사전결정된 시간 주기 동안 증가하고, 제2 사전결정된 시간 주기 동안 감소하는 것으로 개시된다. 상기 제1 사전결정된 시간 주기 및 제2 사전결정된 시간 주기는 연속적으로 서로 이어진다. 따라서, 세정액 내의 기포는 웨이퍼의 손상을 회피하기 위해 각각의 제1 시간 주기에서 세정 후에 충분히 냉각될 수 있다.A system for cleaning a semiconductor wafer includes a wafer holder that temporarily restrains the semiconductor wafer during a cleaning process, an inlet that delivers a cleaning liquid over a surface of the semiconductor wafer, at a first predetermined setting for a first predetermined period of time and at a second predetermined time period. a sound wave generator configured to alternately operate at a second predetermined setting for a determined period of time, and the first and second presets by the sound wave generator at the first and second predetermined settings, the first and second period of time and the sound wave generator; and a controller programmed to determine the number of alternations between the determined settings, wherein bubble cavitation in the cleaning liquid begins to increase during a first predetermined period of time and decrease during a second predetermined period of time. The first predetermined time period and the second predetermined time period successively follow one another. Thus, bubbles in the cleaning liquid can be sufficiently cooled after cleaning in each first time period to avoid damaging the wafer.

다른 관점, 특징 및 기술은 하기의 실시예에 대한 상세한 설명을 고려하여 당업자에게 명백할 것이다.Other aspects, features and techniques will be apparent to those skilled in the art in view of the detailed description of the examples below.

본 명세서의 일부를 수반하고 형성하는 도면은 본 개시내용의 특정한 관점을 도시하기 위해 포함된다. 본 개시내용의 보다 명확한 개념, 및 본 개시내용과 함께 제공되는 시스템의 구성요소 및 작동은 도면에 도시된 예시적이고, 그에 따라 비제한적인 실시예를 참조함으로써 보다 용이하게 명백해질 것이며, 유사한 참조부호는 (하나 이상의 도면에서 발생한다면) 동일한 요소를 지칭한다. 본 개시내용은 본원에 제공된 설명과 함께 이들 도면 중 하나 이상을 참조하면 더 잘 이해될 수 있다. 도면에 도시된 특징은 반드시 축척대로 도시된 것은 아니다.
도 1a 및 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 또는 메가 음파 장치를 사용하는 웨이퍼 세정 장치를 도시한다.
도 2a-2g는 초음파 또는 메가 음파 변환기의 다양한 형상을 도시한다.
도 3은 웨이퍼 세정 공정 동안의 기포 내파(bubble implosion)를 도시한다.
도 4a 및 4b는 웨이퍼 세정 공정 동안 웨이퍼 상의 패터닝된 구조체를 손상시키는 통과 캐비테이션(transit cavitation)을 도시한다.
도 5a-5c는 음파 웨이퍼 세정 공정 동안 기포 내의 열 에너지 변화를 도시한다.
도 6a-6c는 마이크로 제트가 궁극적으로 발생하는 음파 웨이퍼 세정 공정을 도시한다.
도 7a-7e는 본 발명의 일 실시예에 따른 음파 웨이퍼 세정 공정을 도시한다.
도 8a-8d는 본 발명의 다른 실시예에 따른 음파 웨이퍼 세정 공정을 도시한다.
도 9a-9d는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 음파 웨이퍼 세정 공정을 도시한다.
도 10a-10c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 음파 웨이퍼 세정 공정을 도시한다.
도 11a-11b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 음파 웨이퍼 세정 공정을 도시한다.
도 12a-12b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 음파 웨이퍼 세정 공정을 도시한다.
도 13a-13b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 음파 웨이퍼 세정 공정을 도시한다.
도 14a-14b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 음파 웨이퍼 세정 공정을 도시한다.
도 15a-15c는 음파 웨이퍼 세정 공정 동안 웨이퍼 상의 패터닝된 구조체를 손상시키는 안정된 캐비테이션을 도시한다.
도 15d는 본 발명의 일 실시예에 따른 대안적인 웨이퍼 세정 공정을 도시하는 흐름도이다.
도 16a-16c는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 세정 공정을 도시한다.
도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따른 웨이퍼 세정 공정을 도시한다.
도 18a-18j는 웨이퍼 내의 비아 또는 트렌치 내의 신선한 세정액의 순환을 향상시키는 버블 캐비테이션 제어를 도시한다.
도 19a-19d는 음파 에너지에 반응하여 기포 체적의 변화를 도시한다.
도 20a 내지 도 20d는 본 발명의 일 실시예에 따른 비아 및 트렌치의 고 종횡비 특징부를 효과적으로 세정하는 음파 웨이퍼 세정 공정을 도시한다.
도 21a-21c는 본 발명의 일 실시예에 따른 다른 세정 공정을 도시한다.
도 22a 및 22b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 음파 에너지를 이용하는 웨이퍼 세정 공정을 도시한다.
도 23은 본 발명의 실시예에 따라 도 7-22에 도시된 웨이퍼 세정 공정을 수행하기 위한 예시적인 웨이퍼 세정 장치를 도시한다.
도 24는 본 발명의 실시예에 따라 도 7-22에 도시된 웨이퍼 세정 공정을 수행하기 위한 다른 웨이퍼 세정 장치의 단면도이다.
도 25는 본 발명의 일 실시예에 따른 음파 에너지를 이용하는 웨이퍼 세정 공정의 작동 파라미터를 모니터링하기 위한 제어 시스템을 도시한다.
도 26은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 25에 도시된 검출 시스템의 블록도이다.
도 27은 본 발명의 다른 실시예에 따른 도 25에 도시된 검출 시스템의 블록도이다.
도 28a-28c는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 26에 도시된 전압 감쇠 회로의 예시적인 구현을 도시한다.
도 29a-29c는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 26에 도시된 정형 회로(shaping circuit)의 예시적인 구현을 도시한다.
도 30a-30c는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 26 및 27의 메인 제어기의 예시적인 구현을 도시한다.
도 31은 호스트 컴퓨터가 음파 전력 공급부를 차단한 후에 몇 가지의 사이클을 발진시키는 음파 전력 공급부를 도시한다.
도 32a-32c는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 27의 진폭 검출 회로의 예시적인 구현을 도시한다.
도 33은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 세정 공정을 도시하는 흐름도이다.
도 34는 본 발명의 다른 실시예에 따른 웨이퍼 세정 공정을 도시하는 흐름도이다.
The drawings accompanying and forming a part of this specification are included to illustrate certain aspects of the present disclosure. More clear concepts of the present disclosure, and components and operation of systems provided with the present disclosure, will be more readily apparent by reference to the illustrative, and thus non-limiting, embodiments shown in the drawings, and similar reference numerals. refer to the same element (if occurring in more than one figure). The present disclosure may be better understood by reference to one or more of these drawings in conjunction with the description provided herein. Features shown in the drawings are not necessarily drawn to scale.
1A and 1B show a wafer cleaning apparatus using an ultrasonic or mega sonic device according to an embodiment of the present invention.
2a-2g show various shapes of ultrasonic or mega sonic transducers.
3 shows bubble implosion during a wafer cleaning process.
4A and 4B show transit cavitation damaging patterned structures on a wafer during a wafer cleaning process.
5A-5C show the change in thermal energy within a bubble during a sonic wafer cleaning process.
6A-6C illustrate an acoustic wafer cleaning process in which microjets ultimately occur.
7A-7E illustrate a sonic wafer cleaning process according to one embodiment of the present invention.
8A-8D illustrate a sonic wafer cleaning process according to another embodiment of the present invention.
9A-9D illustrate a sonic wafer cleaning process according to another embodiment of the present invention.
10A-10C illustrate a sonic wafer cleaning process according to another embodiment of the present invention.
11A-11B illustrate a sonic wafer cleaning process according to another embodiment of the present invention.
12A-12B illustrate a sonic wafer cleaning process according to another embodiment of the present invention.
13A-13B illustrate a sonic wafer cleaning process according to another embodiment of the present invention.
14A-14B illustrate a sonic wafer cleaning process according to another embodiment of the present invention.
15A-15C illustrate stable cavitation damaging patterned structures on a wafer during an acoustic wafer cleaning process.
15D is a flow diagram illustrating an alternative wafer cleaning process according to one embodiment of the present invention.
16A-16C illustrate a wafer cleaning process according to one embodiment of the present invention.
17 shows a wafer cleaning process according to another embodiment of the present invention.
18a-18j illustrate bubble cavitation control to enhance the circulation of fresh rinse solution within vias or trenches within a wafer.
19A-19D show the change in bubble volume in response to sonic energy.
20A-20D illustrate an acoustic wafer cleaning process that effectively cleans high aspect ratio features of vias and trenches in accordance with one embodiment of the present invention.
21A-21C illustrate another cleaning process according to an embodiment of the present invention.
22A and 22B illustrate a wafer cleaning process using sonic energy according to another embodiment of the present invention.
23 illustrates an exemplary wafer cleaning apparatus for performing the wafer cleaning process shown in FIGS. 7-22 in accordance with an embodiment of the present invention.
24 is a cross-sectional view of another wafer cleaning apparatus for performing the wafer cleaning process shown in FIGS. 7-22 according to an embodiment of the present invention.
25 illustrates a control system for monitoring operating parameters of a wafer cleaning process using sonic energy according to one embodiment of the present invention.
26 is a block diagram of the detection system shown in FIG. 25 according to an embodiment of the present invention.
27 is a block diagram of the detection system shown in FIG. 25 according to another embodiment of the present invention.
28A-28C show an exemplary implementation of the voltage attenuation circuit shown in FIG. 26 according to one embodiment of the present invention.
29A-29C show an exemplary implementation of the shaping circuit shown in FIG. 26 according to one embodiment of the present invention.
30A-30C illustrate an exemplary implementation of the main controller of FIGS. 26 and 27 according to one embodiment of the present invention.
31 shows the acoustic wave power supply oscillating several cycles after the host computer shuts down the acoustic wave power supply.
32A-32C show an exemplary implementation of the amplitude detection circuit of FIG. 27 according to one embodiment of the present invention.
33 is a flowchart illustrating a wafer cleaning process according to an embodiment of the present invention.
34 is a flowchart illustrating a wafer cleaning process according to another embodiment of the present invention.

본 개시내용의 일 관점은 음파 에너지로 반도체 웨이퍼 세정에서 버블 캐비테이션을 제어하는 것에 관한 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.One aspect of the present disclosure relates to controlling bubble cavitation in semiconductor wafer cleaning with sonic energy. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1a 및 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 또는 메가 음파 장치를 사용하는 웨이퍼 세정 장치를 도시한다. 도 1a는 웨이퍼(1010)를 유지하는 웨이퍼 척(1014), 웨이퍼 척(1014)을 구동하는 회전 구동 모듈(1016), 및 세정액(1032)을 웨이퍼(1010)의 표면으로 전달하는 노즐(1012)을 구비하는 웨이퍼 세정 장치의 단면도이다. 세정액(1032)은 세정 화학물질 또는 탈이온수일 수 있다. 또한, 웨이퍼 세정 장치는 웨이퍼(1010) 위에 위치된 초음파 또는 메가 음파 장치(1003)를 구비하여, 웨이퍼(1010)의 회전 및 노즐(1012)로부터의 세정액(1032)의 일정한 흐름에 따라, 웨이퍼(1010)와 음파 장치(1003) 사이에 두께(d)를 갖는 세정액(1032)의 막이 유지된다. 음파 장치(1003)는 세정액과 접촉하는 공진기(1008)에 음향적으로 결합된 압전 변환기(1004)를 더 구비한다. 압전 변환기(1004)는 전기적으로 여기되어 진동하고, 공진기(1008)는 고주파 음향 에너지를 세정액(1032)으로 전달한다. 고주파 음향 에너지에 의해 발생된 버블 캐비테이션은 웨이퍼(1010)의 표면 상의 외부 입자, 즉 오염물이 진동하여 이로부터 느슨해지게 한다.1A and 1B show a wafer cleaning apparatus using an ultrasonic or mega sonic device according to an embodiment of the present invention. 1A shows a wafer chuck 1014 holding a wafer 1010, a rotation drive module 1016 driving the wafer chuck 1014, and a nozzle 1012 delivering a cleaning liquid 1032 to the surface of the wafer 1010. It is a cross-sectional view of a wafer cleaning apparatus having a. The cleaning liquid 1032 can be cleaning chemicals or deionized water. In addition, the wafer cleaning device includes an ultrasonic or mega sonic device 1003 positioned above the wafer 1010, so that according to the rotation of the wafer 1010 and the constant flow of the cleaning liquid 1032 from the nozzle 1012, the wafer ( 1010) and the sonic device 1003, a film of cleaning liquid 1032 having a thickness d is held. The sonic device 1003 further includes a piezoelectric transducer 1004 acoustically coupled to the resonator 1008 in contact with the cleaning fluid. The piezoelectric transducer 1004 is electrically excited and vibrates, and the resonator 1008 transmits high-frequency acoustic energy to the cleaning liquid 1032. The bubble cavitation generated by the high-frequency acoustic energy causes foreign particles, i.e., contaminants, on the surface of the wafer 1010 to vibrate and loosen them.

도 1a를 다시 참조하면, 웨이퍼 세정 장치는 음파 장치(1003)를 수직방향(Z)으로 이동시키기 위해 음파 장치(1003)에 결합된 아암(1007)을 더 구비하여, 액체막 두께(d)를 변화시킨다. 수직 구동 모듈(1006)이 아암(1007)의 수직 이동을 구동한다. 수직 구동 모듈(1006) 및 회전 구동 모듈(1016) 모두는 제어기(1088)에 의해 제어된다.Referring again to FIG. 1A, the wafer cleaning apparatus further includes an arm 1007 coupled to the sonic wave apparatus 1003 to move the sonic wave apparatus 1003 in the vertical direction Z, so as to change the liquid film thickness d. let it A vertical drive module 1006 drives the vertical movement of the arm 1007 . Both the vertical drive module 1006 and the rotary drive module 1016 are controlled by the controller 1088.

도 1a에 도시된 웨이퍼 세정 장치의 평면도인 도 1b를 참조하면, 음파 장치(1003)는 웨이퍼(1010)의 작은 영역만을 커버하며, 이는 전체 웨이퍼(10101)에 걸쳐 균일한 음파 에너지를 수용하도록 회전해야 한다. 비록 하나의 이러한 음파 장치(1003)만이 도 1a 및 1b에 도시되어 있지만, 다른 실시예에서, 2개 이상의 음파 장치가 동시에 또는 간헐적으로 이용될 수 있다. 유사하게, 2개 이상의 노즐(1012)이 사용되어 세정액(1032)을 보다 균일하게 전달할 수 있다.Referring to FIG. 1B, which is a plan view of the wafer cleaning apparatus shown in FIG. 1A, the acoustic wave device 1003 covers only a small area of the wafer 1010, which is rotated to receive uniform sonic energy across the entire wafer 10101. Should be. Although only one such sonic device 1003 is shown in FIGS. 1A and 1B , in other embodiments, two or more sonic devices may be used simultaneously or intermittently. Similarly, two or more nozzles 1012 may be used to more uniformly deliver the cleaning liquid 1032.

도 2a-2g는 초음파 또는 메가 음파 변환기의 다양한 형상을 도시한다. 도 2a는 삼각형 또는 파이 형상을 도시하고; 도 2b는 직사각형 형상을 도시하고; 도 2c는 팔각형 형상을 도시하고; 도 2d는 타원형 형상을 도시하고; 도 2e는 반원 형상을 도시하고; 도 2f는 1/4 원 형상을 도시하며; 도 2g는 완전한 원 형상을 도시한다. 이러한 형상들 각각에서의 음파 변환기는 도 1에 도시된 음파 장치(1003) 내의 압전 변환기(1004) 대신에 사용될 수 있다.2a-2g show various shapes of ultrasonic or mega sonic transducers. 2A shows a triangular or pie shape; 2b shows a rectangular shape; Figure 2c shows an octagonal shape; Figure 2d shows an elliptical shape; 2e shows a semi-circular shape; Figure 2f shows a quarter circle shape; Figure 2g shows a perfect circular shape. A sound wave transducer in each of these shapes can be used instead of the piezoelectric transducer 1004 in the sound wave device 1003 shown in FIG. 1 .

도 3은 웨이퍼 세정 공정 동안의 기포 내파(bubble implosion)를 도시한다. 기포(3012)의 형상은 음파 에너지가 기포(3012)에 인가됨에 따라 구형 형상(A)으로부터 사과 형상(G)으로 점진적으로 압축된다. 최종적으로, 기포(3012)는 내파 상태(I)에 도달하여 마이크로 제트를 형성한다. 도 4a 및 4b에 도시된 바와 같이, 마이크로 제트는 매우 격렬하여(수천의 대기압 및 수천의 ℃에 도달할 수 있음), 특히 특징부 크기(t)가 70 nm 이하로 축소될 때 웨이퍼(4010) 상의 미세한 패터닝된 구조체(4034)를 손상시킬 수 있다.3 shows bubble implosion during a wafer cleaning process. The shape of the bubble 3012 is gradually compressed from a spherical shape (A) to an apple shape (G) as sonic energy is applied to the bubble 3012 . Finally, the bubble 3012 reaches an implosion state (I) to form a microjet. As shown in FIGS. 4A and 4B , the microjets are very vigorous (can reach thousands of atmospheric pressures and thousands of degrees C), especially when the feature size t is reduced to 70 nm or less, the wafer 4010 may damage the fine patterned structure 4034 on the image.

도 4a 및 4b는 웨이퍼 세정 공정 동안 웨이퍼 상의 패터닝된 구조체를 손상시키는 통과 캐비테이션을 도시한다. 도 4a를 참조하면, 기포(4040, 4042, 4044)는 반도체 웨이퍼(4010) 상의 패터닝된 구조체(4034) 위의 음파 캐비테이션에 의해 형성된다. 패터닝된 구조체(4034)는 핀, 비아, 트렌치 등을 포함하지만 이에 한정되지 않는 세정될 필요가 있는 복수의 특징부를 포함한다. 기포(4044)는 매우 격렬하여 수천의 대기압과 수천의 ℃에 도달할 수 있는 마이크로 제트로 전환된다. 도 4b를 참조하면, 일단 마이크로 제트가 발생하면, 패터닝된 구조체(4034)의 일부가 날려 보내진다. 이러한 손상은 70 nm 이하의 디바이스 특징부 크기를 갖는 웨이퍼에 대해 더욱 심각하다.4A and 4B show through-cavitation damaging patterned structures on a wafer during a wafer cleaning process. Referring to FIG. 4A , bubbles 4040 , 4042 , and 4044 are formed by sonic cavitation over patterned structure 4034 on semiconductor wafer 4010 . Patterned structure 4034 includes a plurality of features that need to be cleaned, including but not limited to fins, vias, trenches, and the like. Bubbles 4044 are so violent that they are converted into micro-jets that can reach thousands of atmospheric pressures and thousands of degrees Celsius. Referring to FIG. 4B , once the micro-jet is generated, a portion of the patterned structure 4034 is blown away. This damage is more severe for wafers with device feature sizes below 70 nm.

도 5a-5c는 웨이퍼 세정 공정 동안 기포(5016) 내의 열 에너지 변화를 도시한다. 기포(5016)에 작용하는 음파의 음압으로서, 기포(5016)는 도 5a에 도시된 바와 같이 그 체적을 감소시킨다. 이러한 체적 감소 공정 동안, 기포(5016) 상의 음파 압력(PM)은 기포(5016) 상에 강제되고, 기계적 작업은 기포(5016) 내의 열 에너지로 전환된다. 따라서, 기포(5016) 내부의 가스 및/또는 증기의 온도(T)는 도 5b에 도시된 바와 같이 증가한다. 다양한 파라미터들 간의 관계는 하기의 수학식으로 표현될 수 있다.5A-5C show the change in thermal energy within bubble 5016 during a wafer cleaning process. As the sound pressure of the sound wave acting on the bubble 5016, the bubble 5016 reduces its volume as shown in FIG. 5A. During this volume reduction process, the acoustic pressure P M on the bubble 5016 is forced on the bubble 5016, and the mechanical work is converted into thermal energy within the bubble 5016. Accordingly, the temperature T of the gas and/or vapor inside bubble 5016 increases as shown in FIG. 5B. The relationship between the various parameters can be expressed by the following equation.

Figure 112020060739124-pct00001
Figure 112020060739124-pct00001

여기서, p0는 압축 전의 기포 내의 압력이고, v0는 압축 전의 기포(5016)의 초기 체적이고, T0는 압축 전의 기포 내의 가스의 온도이고, p는 압축 동안 기포의 내부의 압력이고, v는 압축 동안 기포의 체적이고, T는 압축 동안 기포 내의 가스의 온도이다.where p 0 is the pressure in the bubble before compression, v 0 is the initial volume of the bubble 5016 before compression, T 0 is the temperature of the gas in the bubble before compression, p is the pressure inside the bubble during compression, and v is the volume of the bubble during compression, and T is the temperature of the gas within the bubble during compression.

계산을 단순화하기 위해, 압축 동안 가스의 온도가 변화하지 않거나 또는 압축이 매우 느리고 온도 증가가 기포를 둘러싸는 액체에 의해 상쇄된다고 가정할 수 있다. 따라서, 기포 압축의 일 시간 동안 음파 압력(PM)에 의해 야기되는 기계적 작업(wm)(체적 N 단위 대 체적 1 단위, 또는 압축비=N)은 하기와 같이 표현될 수 있다.To simplify the calculations, it can be assumed that the temperature of the gas does not change during compression or that the compression is very slow and that the temperature increase is offset by the liquid surrounding the bubble. Thus, the mechanical work (w m ) caused by the sound wave pressure (P M ) during one hour of bubble compression (volume N units to volume 1 unit, or compression ratio=N) can be expressed as:

Figure 112020060739124-pct00002
Figure 112020060739124-pct00002

여기서, S는 실린더의 단면적이고, x0는 실린더의 길이이고, p0는 압축 전의 실린더 내부의 가스의 압력이다. 수학식 (2)는 압축 동안 온도 증가의 인자를 고려하지 않으므로, 기포 내의 실제 압력은 온도 증가로 인해 더 높아질 것이다. 따라서, 음파 압력에 의한 실제 기계적 작업은 수학식 (2)에 의해 계산된 값보다 클 것이다.Here, S is the cross-sectional area of the cylinder, x 0 is the length of the cylinder, and p 0 is the pressure of the gas inside the cylinder before compression. Since Equation (2) does not take into account the factor of temperature increase during compression, the actual pressure within the bubble will be higher due to the temperature increase. Therefore, the actual mechanical work by sound wave pressure will be greater than the value calculated by Equation (2).

음파 압력에 의한 기계적 작업이 열 에너지로 부분적으로 전환되어, 기포 내의 고압 가스 및/또는 증기의 부분적으로 변환된 기계적 에너지를 가정하면, 이러한 열 에너지는 기포 내의 가스의 온도 증가에 완전히 기여하고(에너지가 기포를 둘러싸는 액체 분자로 전달되지 않음), 기포 내부의 가스의 질량이 압축 전 및 후에 일정하게 유지된다고 가정하면, 기포의 압축의 일 시간 후의 온도 증가 ΔT는 하기의 수학식으로 표현될 수 있다.Assuming that the mechanical work by sound wave pressure is partially converted into thermal energy, and the partially converted mechanical energy of the high-pressure gas and/or vapor in the bubble is assumed, this thermal energy fully contributes to the temperature increase of the gas in the bubble (energy is not transferred to the liquid molecules surrounding the bubble), and assuming that the mass of the gas inside the bubble remains constant before and after compression, the temperature increase ΔT after one hour of compression of the bubble can be expressed as there is.

Figure 112020060739124-pct00003
Figure 112020060739124-pct00003

여기서, Q는 기계적 작업으로부터 변환된 열 에너지이고, β는 음파 압력에 의한 총 기계적 작업에 대한 열 에너지의 비율이고, m은 기포 내부의 가스의 질량이고, c는 가스의 비열 계수이다. 수소 가스에 대해 β = 0.65, S = 1E-12 m2, x0 = 1000 ㎛ = 1E-3 m(압축비 N = 1000), p0 = 1 kg/cm2 = 1E4 kg/2, m = 8.9E-17 kg이면, c = 9.9E3 J /(kg °k), 이어서 ΔT = 50.9℃이다.where Q is the thermal energy converted from mechanical work, β is the ratio of thermal energy to total mechanical work by sound pressure, m is the mass of the gas inside the bubble, and c is the specific heat coefficient of the gas. For hydrogen gas β = 0.65, S = 1E-12 m2, x 0 = 1000 μm = 1E-3 m (compression ratio N = 1000), p 0 = 1 kg/cm2 = 1E4 kg/2, m = 8.9E- At 17 kg, c = 9.9E3 J /(kg °k), then ΔT = 50.9 °C.

제1 압축 후에 기포 내의 가스의 온도(T1)는 하기와 같이 계산될 수 있다.The temperature of the gas in the bubble after the first compression (T 1 ) can be calculated as follows.

Figure 112020060739124-pct00004
Figure 112020060739124-pct00004

기포가 도 5b에 도시된 바와 같이 1 미크론의 최소 크기에 도달할 때, 이러한 고온에서, 기포를 둘러싸는 일부 액체 분자가 증발할 것이다. 그 후, 음파 압력은 음(-)이 되고, 기포는 그 크기를 증가시키기 시작한다. 이러한 역전 공정에서, 압력(PG)을 갖는 고온 가스 및/또는 증기는 둘러싸는 액체 표면에 작용한다. 동시에, 음파 압력(PM)은 도 5c에 도시된 바와 같이 기포를 팽창방향으로 끌어 당긴다. 따라서, 음(-)의 음파 압력(PM)은 둘러싸는 액체에 부분적으로 작용한다. 조인트 효과의 결과로서, 기포 내의 열 에너지는 완전히 방출되거나 기계적 에너지로 변환될 수 없으므로, 기포 내의 가스 온도는 원래의 가스 온도(T0) 또는 액체 온도까지 냉각될 수 없다. 캐비테이션의 제1 사이클 후에, 기포 내의 가스 및/또는 증기의 온도(T2)는 도 6b에 도시된 바와 같이 T0과 T1 사이의 어딘가에 있을 것이다. 여기서, T2는 하기와 같이 표현될 수 있다.At this high temperature, some of the liquid molecules surrounding the bubble will evaporate when the bubble reaches a minimum size of 1 micron as shown in FIG. 5B. After that, the sound wave pressure becomes negative and the bubble starts to increase its size. In this reversal process, a hot gas and/or vapor with pressure P G acts on the surface of the surrounding liquid. At the same time, the sound wave pressure (P M ) pulls the bubble in the expansion direction as shown in FIG. 5c. Thus, the negative acoustic pressure (P M ) partially acts on the surrounding liquid. As a result of the joint effect, the thermal energy in the bubble cannot be fully released or converted to mechanical energy, so the gas temperature in the bubble cannot be cooled to the original gas temperature (T 0 ) or liquid temperature. After the first cycle of cavitation, the temperature T2 of the gas and/or vapor in the bubble will be somewhere between T 0 and T 1 as shown in FIG. 6B. Here, T 2 can be expressed as follows.

Figure 112020060739124-pct00005
Figure 112020060739124-pct00005

여기서, δT는 기포의 팽창의 일 시간 후의 온도 감소이고, δT는 ΔT보다 작다.where δT is the temperature decrease after one hour of bubble expansion, and δT is less than ΔT.

버블 캐비테이션의 제2 사이클이 최소 기포 크기에 도달할 때, 기포 내부의 가스 및/또는 증기의 온도(T3)는 하기와 같다.When the second cycle of bubble cavitation reaches the minimum bubble size, the temperature of the gas and/or vapor inside the bubble (T 3 ) is

Figure 112020060739124-pct00006
Figure 112020060739124-pct00006

버블 캐비테이션의 제2 사이클이 끝날 때, 기포 내의 가스 및/또는 증기의 온도(T4)는 하기와 같다.At the end of the second cycle of bubble cavitation, the temperature of the gas and/or vapor in the bubble (T 4 ) is

Figure 112020060739124-pct00007
Figure 112020060739124-pct00007

유사하게, 버블 캐비테이션의 n번째 사이클이 최소 기포 크기에 도달할 때, 기포 내의 가스 및/또는 증기의 온도(T2n - 1)는 하기와 같다.Similarly, when the nth cycle of bubble cavitation reaches the minimum bubble size, the temperature of the gas and/or vapor in the bubble (T 2n - 1 ) is

Figure 112020060739124-pct00008
Figure 112020060739124-pct00008

버블 캐비테이션의 n번째 사이클이 끝날 때, 기포 내의 가스 및/또는 증기의 온도(T2n)는 하기와 같다.At the end of the nth cycle of bubble cavitation, the temperature of the gas and/or vapor in the bubble (T 2n ) is

Figure 112020060739124-pct00009
Figure 112020060739124-pct00009

수학식 (8)로부터, 내파 사이클 수(ni)는 하기와 같이 기록될 수 있다.From Equation (8), the number of implosion cycles (n i ) can be written as:

Figure 112020060739124-pct00010
Figure 112020060739124-pct00010

수학식 (10)으로부터, 내파 시간(τi)은 하기와 같이 기록될 수 있다.From Equation (10), the implosion time τ i can be written as:

Figure 112020060739124-pct00011
Figure 112020060739124-pct00011

여기서, t1은 사이클 주기이고, f1은 초음파/메가 음파의 주파수이다.Here, t 1 is the cycle period, and f 1 is the frequency of the ultrasonic/mega sound wave.

수학식 (10) 및 (11)에 기초하여, 내파 사이클 수(ni) 및 내파 시간(τi)이 계산될 수 있다. 표 1은, Ti = 3000 ℃, ΔT = 50.9℃, T0 = 20℃, 및 f1 = 500 KHz, 1 MHz 또는 2 MHz를 가정하여, 내파 사이클 수(n1), 내파 시간(τi) 및 (ΔT-δT) 사이의 계산된 관계를 나타낸다.Based on Equations (10) and (11), the number of implosion cycles (n i ) and the implosion time (τ i ) can be calculated. Table 1, assuming T i = 3000 ° C, ΔT = 50.9 ° C, T 0 = 20 ° C, and f 1 = 500 KHz, 1 MHz or 2 MHz, the number of implosion cycles (n1), implosion time (τi) and represents the calculated relationship between (ΔT-δT).

[표 1][Table 1]

Figure 112020060739124-pct00012
Figure 112020060739124-pct00012

도 6a-6c는 마이크로 제트가 결국 발생하고 공정 파라미터가 수학식 (1)-(11)에 부착되는 음파 웨이퍼 세정 공정을 도시한다. 도 6a를 참조하면, 음파 장치에 전력(P)을 지속적으로 공급하여 세정액에 버블 캐비테이션을 발생시킨다. 버블 캐비테이션의 사이클 수(n)가 증가함에 따라, 가스 및/또는 증기의 온도는 도 6b에 도시된 바와 같이 증가할 것이므로, 기포 표면 상의 보다 많은 분자가 기포(6082)의 내부로 증발될 것이고, 그 결과 도 6c에 도시된 바와 같이 시간이 경과함에 따라 그 크기가 증가하게 된다. 최종적으로, 압축 동안 기포(6082) 내부의 온도는 내파 온도(Ti)(통상적으로 수천 ℃만큼 높음)에 도달할 것이고, 격렬한 마이크로 제트(6080)는 도 6c에 도시된 바와 같이 발생한다. 따라서, 세정 동안 웨이퍼의 패터닝된 구조체에 대한 손상을 회피하기 위해, 안정된 캐비테이션이 유지되어야 하며, 기포 내파 또는 마이크로 제트가 회피되어야 한다.6A-6C show an acoustic wafer cleaning process in which microjets are eventually generated and the process parameters are attached to Equations (1)-(11). Referring to FIG. 6A , electric power P is continuously supplied to the sound wave device to generate bubble cavitation in the cleaning liquid. As the number of cycles n of bubble cavitation increases, the temperature of the gas and/or vapor will increase as shown in FIG. As a result, as shown in FIG. 6C, the size increases over time. Finally, during compression, the temperature inside the bubble 6082 will reach the implosion temperature T i (typically as high as several thousand degrees Celsius), and a vigorous micro-jet 6080 will occur as shown in FIG. 6C. Therefore, to avoid damage to the patterned structure of the wafer during cleaning, stable cavitation must be maintained and bubble implosion or micro-jets must be avoided.

도 7a-7e는 본 발명의 일 실시예에 따른 음파 웨이퍼 세정 공정을 도시한다. 도 7a는 세정액에 버블 캐비테이션을 발생시키기 위해 음파 장치에 간헐적으로 공급되는 전원 출력의 파형을 도시한다. 도 7b는 캐비테이션의 각 사이클에 대응하는 온도 곡선을 도시한다. 도 7c는 캐비테이션의 각 사이클 동안, 기포 크기가 τ1 시간 주기에서 증가하고, 전력 공급부가 τ2 시간 주기에서 종료될 때 감소한다는 것을 도시한다.7A-7E illustrate a sonic wafer cleaning process according to one embodiment of the present invention. 7A shows waveforms of power output intermittently supplied to the sonic wave device to generate bubble cavitation in the cleaning liquid. Figure 7b shows the temperature curve corresponding to each cycle of cavitation. FIG. 7c shows that during each cycle of cavitation, the bubble size increases in a τ 1 time period and decreases when the power supply is terminated in a τ 2 time period.

본 발명의 제1 실시예에 따른 기포 내파를 회피하기 위한 상세한 처리 단계가 도 7d에 도시되어 있다. 처리 단계는 초음파 또는 메가 음파 장치가 세정 하에서 웨이퍼의 상부 표면 근방에 배치되는 단계(7010)로 시작한다. 단계(7020)에서, 세정액, 화학물질 또는 가스 도핑된 물이 웨이퍼 위에 주입되어 웨이퍼와 음파 장치 사이의 갭을 채운다. 단계(7030)에서, 척에 의해 운반된 웨이퍼는 회전 또는 진동하기 시작한다. 단계(7040)에서, f1의 주파수 및 전력 레벨(P1)을 갖는 전원 이 음파 장치에 인가된다. 단계(7050)에서, 기포 내의 가스 및/또는 증기의 온도가 내파 온도(Ti)에 도달하기 전에, 또는 시간(τ1)이 수학식 (11)에 의해 계산된 바와 같이 τi에 도달하기 전에, 전원 출력은 0으로 설정되므로, 세정액의 온도가 가스 온도보다 훨씬 낮기 때문에 기포 내의 가스 및/또는 증기의 온도는 냉각되기 시작한다. 단계(7060)에서, 기포 내의 가스 및/또는 증기의 온도가 실온(T0)으로 감소하고 시간 지속기간이 τ2에 도달한 후에(시간 주기(τ2) 동안, 전력 공급 출력은 0으로 설정됨), 전력 공급 출력은 주파수(f1) 및 전력 레벨(P1)로 복원된다. 단계(7070)에서, 웨이퍼의 청정도가 검사되고, 웨이퍼가 아직 원하는 정도로 세정되지 않으면 단계(7010-7060)가 반복된다. 대안적으로, 청정도 검사는 매 사이클마다 수행되지 않을 수 있다. 대신에, 사용될 사이클의 수는 샘플 웨이퍼를 사용하여 사전에 경험적으로 결정될 수 있다.Detailed processing steps for avoiding bubble implosion according to the first embodiment of the present invention are shown in Fig. 7d. The processing steps begin with step 7010 where an ultrasonic or mega sonic device is placed near the upper surface of the wafer under cleaning. At step 7020, a rinse, chemical or gas doped water is injected over the wafer to fill the gap between the wafer and the acoustic device. At step 7030, the wafer carried by the chuck begins to rotate or vibrate. In step 7040, power having a frequency f 1 and a power level P 1 is applied to the acoustic wave device. At step 7050, before the temperature of the gas and/or vapor within the bubble reaches the implosion temperature T i , or before the time τ 1 reaches τ i as calculated by Equation (11) Before, since the power output is set to 0, the temperature of the gas and/or vapor in the bubble starts to cool because the temperature of the cleaning liquid is much lower than the gas temperature. In step 7060, after the temperature of the gas and/or vapor within the bubble has decreased to room temperature (T 0 ) and the time duration has reached τ 2 (during the time period τ 2 ), the power supply output is set to zero. ), the power supply output is restored with frequency f 1 and power level P 1 . In step 7070, the cleanliness of the wafer is checked, and steps 7010-7060 are repeated if the wafer has not yet been cleaned to the desired degree. Alternatively, the cleanliness check may not be performed every cycle. Alternatively, the number of cycles to be used can be determined empirically beforehand using the sample wafer.

도 7d를 다시 참조하면, 단계(7050)에서, 시간 주기(τ1)는 기포 내파를 회피하기 위해 τi보다 짧아야 하며, 여기서 τi는 수학식 (11)을 사용하여 계산될 수 있다. 단계(7060)에서, 기포 내의 가스 및/또는 증기의 온도는 실온 또는 세정액 온도로 냉각될 필요가 없다. 오히려, 실온 이상의 특정 온도 또는 세정액 온도일 수 있다. 바람직하게, 온도는 내파 온도(Ti)보다 상당히 낮다.Referring again to FIG. 7D , at step 7050, the time period τ 1 must be shorter than τ i to avoid bubble implosion, where τ i can be calculated using Equation (11). In step 7060, the temperature of the gas and/or vapor within the bubble need not be cooled to room temperature or to the cleaning liquid temperature. Rather, it may be a specific temperature above room temperature or the wash liquid temperature. Preferably, the temperature is significantly lower than the implosion temperature (T i ).

수학식 (8) 및 (9)에 따라, (△T-δT)가 알려지면, 내파 시간(τi)이 계산될 수 있다. 그러나, 일반적으로, (△T-δT)는 쉽게 계산되거나 직접 측정될 수 없다. 그러나, τi는 경험적으로 결정될 수 있다.According to Equations (8) and (9), when (ΔT-δT) is known, the implosion time τ i can be calculated. However, in general, (ΔT−δT) cannot be easily calculated or measured directly. However, τ i can be determined empirically.

도 7e는 내파 시간(τi)을 경험적으로 결정하기 위한 단계를 예시하는 흐름도이다. 단계(7210)에서, 5가지의 상이한 시간 주기(τ1)는 표 1에 기초한 실험(DOE) 조건의 설계로서 예시적으로 선택된다. 단계(7220)에서, 시간 주기(τ2)는 선택된 시간 주기(τ1)보다 적어도 10배 더 길고, 바람직하게 제1 스크리닝 테스트에서 100배 더 길게 설정된다. 단계(7230)에서, 전력 공급 레벨은 동일한 특정 패터닝된 구조를 갖는 5개의 상이한 웨이퍼를 개별적으로 세정하기 위해 상기한 5가지의 DOE 조건에서 실행되도록 P0에서 고정된다. 여기서, P0는 도 6a에 도시된 바와 같이 연속 모드(비-펄스 모드)에서 실행될 때 패터닝된 구조체가 확실히 손상될 수 있는 전력 레벨이다. 단계(7240)에서, 5개의 웨이퍼의 손상 상태는 주사 전자 현미경(SEM) 또는 AMAT SEM 비전 또는 Hitachi IS3000과 같은 웨이퍼 패턴 손상 검토 툴에 의해 검사되어, 내파 시간(τi)은 특정 범위로 좁혀질 수 있다. 손상된 특징부들의 백분율은, 패터닝된 구조체의 특징부들의 총 수에 의해, SEM에 의해 검사되는 손상된 특징부들의 총 수를 분할함으로써 계산될 수 있다. 손상된 특징부의 백분율을 결정하기 위한 다른 방법이 있을 수 있다. 예를 들어, 최종 웨이퍼 수율은 손상된 특징부의 백분율의 표시로서 사용될 수 있다.7E is a flow diagram illustrating the steps for empirically determining implosion time τ i . In step 7210, five different time periods (τ 1 ) are illustratively selected as design of experiment (DOE) conditions based on Table 1. In step 7220, the time period τ 2 is set at least 10 times longer than the selected time period τ 1 , preferably 100 times longer in the first screening test. In step 7230, the power supply level is fixed at P 0 to run at the above five DOE conditions to individually clean five different wafers having the same specific patterned structure. where P 0 is the power level at which the patterned structure will certainly be damaged when run in continuous mode (non-pulsed mode) as shown in FIG. 6A. At step 7240, the damage condition of the five wafers is inspected by a scanning electron microscope (SEM) or a wafer pattern damage review tool such as AMAT SEM vision or Hitachi IS3000 so that the implosion time τ i is narrowed to a specific range. can The percentage of damaged features can be calculated by dividing the total number of damaged features inspected by the SEM by the total number of features of the patterned structure. There may be other methods for determining the percentage of damaged features. For example, the final wafer yield can be used as an indication of the percentage of damaged features.

상기한 단계(7210 내지 7240)는 내파 시간(τi)의 범위를 좁히도록 반복될 수 있다. 내파 시간(τi)을 안 후에, 시간(τi)은 안전 마진을 허용하기 위해 0.5*τi보다 작은 값으로 설정될 수 있다. 하기 단락은 이러한 실험의 예를 설명한다.Steps 7210 to 7240 described above may be repeated to narrow the range of implosion time τ i . After knowing the implosion time τ i , time τ i can be set to a value less than 0.5*τ i to allow for a safety margin. The following paragraphs describe examples of such experiments.

패터닝된 구조체가 55 nm 폴리-실리콘 게이트 라인에 의해 형성된다고 가정하면, 초음파 주파수는 웨이퍼 내에서 그리고 웨이퍼로부터 웨이퍼로 균일한 에너지 선량을 달성하기 위한 갭 진동 모드(PCT 출원 PCT/CN2008/073471호에 개시되어 있음)에서 작동하는 Prosys에 의해 제조된 초음파/메가 음파 장치에 의해 생성된 1 MHz이다. 다른 실험 파라미터 및 최종 패턴 손상 데이터가 하기와 같이 표 2에 요약된다.Assuming that the patterned structures are formed by 55 nm poly-silicon gate lines, ultrasonic frequencies are used in gap oscillation modes to achieve uniform energy dose within the wafer and from wafer to wafer (see PCT application PCT/CN2008/073471). 1 MHz generated by an ultrasonic/mega sonic device manufactured by Prosys operating at Other experimental parameters and final pattern damage data are summarized in Table 2 as follows.

[표 2][Table 2]

Figure 112020060739124-pct00013
Figure 112020060739124-pct00013

실험에서, τ1 = 2 ms(또는 2000 사이클)일 때, 전술한 음파 세정 공정은 1216 손상 부위를 55 nm의 특징부 크기를 갖는 패터닝된 구조체에 도입한다. τ1 = 0.1 ms(또는 100 사이클)일 때, 음파 세정 공정은 동일한 패터닝된 구조체에 제로(0) 손상 부위를 도입한다. 따라서, τi는 0.1 ms와 2 ms 사이의 시간 값이다. 더 좁은 τ1 범위를 갖는 추가적인 테스트는 더 좁은 τi 범위를 산출할 수 있다.In our experiments, when τ 1 =2 ms (or 2000 cycles), the sonic cleaning process described above introduces 1216 damage sites into the patterned structure with a feature size of 55 nm. When τ 1 =0.1 ms (or 100 cycles), the sonic cleaning process introduces zero damage sites to the same patterned structure. Therefore, τ i is a time value between 0.1 ms and 2 ms. Additional testing with a narrower τ 1 range may yield a narrower τ i range.

상기한 실험에서, 사이클 수는 초음파 또는 메가 음파 전력 밀도 및 주파수에 의존하는데, 전력 밀도가 더 높을수록, 사이클 수가 더 적어지고, 주파수가 더 낮을수록, 사이클 수가 더 적어진다. 상기한 실험으로부터, 손상 없는 사이클 수는 초음파 또는 메가 음파의 전력 밀도가 0.1 와트/cm2보다 크면 2,000보다 더 작을 것으로 예측될 수 있고, 초음파 또는 메가 음파의 주파수는 1 MHz 이하이다. 주파수가 1 MHz보다 큰 범위로 증가하거나 또는 전력 밀도가 0.1 와트/cm2 미만인 경우, 사이클 수가 증가할 것으로 예측될 수 있다.In the experiments described above, the number of cycles depends on the ultrasonic or megasonic power density and frequency, the higher the power density, the fewer cycles, and the lower the frequency, the fewer cycles. From the above experiments, the number of cycles without damage can be predicted to be less than 2,000 when the power density of ultrasonic or mega sonic waves is greater than 0.1 watt/cm 2 , and the frequency of ultrasonic or mega sonic waves is 1 MHz or less. When the frequency increases to a range greater than 1 MHz or the power density is less than 0.1 watts/cm 2 , the number of cycles can be expected to increase.

시간 주기(τ1)를 획득한 후에, 시간 주기(τ2)는 전술한 바와 같은 유사한 DOE 방법에 기초하여 경험적으로 획득될 수 있다. 이 경우, τ1은 사전결정된 값으로 고정되고, τ2는 패터닝된 구조체에 대한 손상이 관찰될 때까지 각각의 DOE에서 점진적으로 단축된다. 시간 주기(τ2)가 짧아짐에 따라, 기포 내의 가스 및/또는 증기의 온도는 충분히 냉각될 수 없는데, 이는 기포 내의 가스 및/또는 증기의 평균 온도를 점진적으로 증가시키고, 결국 기포의 내파를 촉발시킬 것이다. 이러한 트리거 시간은 임계 냉각 시간(τc)으로 불린다. 임계 냉각 시간(τc)을 알면, 시간 주기(τ2)는 안전 마진을 허용하도록 2*τc보다 큰 값으로 설정될 수 있다.After obtaining the time period τ 1 , the time period τ 2 can be obtained empirically based on a similar DOE method as described above. In this case, τ 1 is fixed at a predetermined value, and τ 2 is progressively shortened at each DOE until damage to the patterned structure is observed. As the time period (τ 2 ) shortens, the temperature of the gas and/or vapor within the bubble cannot cool sufficiently, which gradually increases the average temperature of the gas and/or vapor within the bubble, eventually triggering implosion of the bubble. will do This trigger time is called the critical cooling time (τ c ). Knowing the critical cooling time τ c , the time period τ 2 can be set to a value greater than 2*τ c to allow a safety margin.

따라서, 음파 에너지를 부여하는 세정 효과가 음파 에너지를 부여한 결과로서 손상에 의해 야기되는 수율 저하보다 더 큰 수율 향상을 야기하도록 세정 공정의 파라미터가 결정될 수 있다. 손상 백분율에 대한 사전결정된 임계값은 또한 예를 들어 고객에 의해 특정될 수 있다. 세정 공정의 파라미터는 손상 백분율이 사전결정된 임계값보다 낮거나, 실질적으로 0이거나, 또는 심지어 0이 되도록 결정될 수 있다. 사전결정된 임계값은 예를 들어 10%, 5%, 2% 또는 1%일 수 있다. 웨이퍼 제조의 최종 수율이 세정 공정에 의해 야기되는 임의의 손상에 의해 실질적으로 영향을 받지 않는다면, 손상 백분율은 실질적으로 0이다. 즉, 세정 공정에 의해 야기되는 임의의 손상은 전체 제조 공정의 관점에서 허용될 수 있다. 상술된 바와 같이, 전자 현미경을 사용하여 샘플 웨이퍼를 검사함으로써 손상 백분율을 결정할 수 있다.Accordingly, the parameters of the cleaning process can be determined such that the cleaning effect of imparting sonic energy results in a greater yield improvement than a yield decrease caused by damage as a result of imparting sonic energy. A predetermined threshold for damage percentage may also be specified by the customer, for example. Parameters of the cleaning process may be determined such that the percent damage is below a predetermined threshold, substantially zero, or even zero. The predetermined threshold may be for example 10%, 5%, 2% or 1%. If the final yield of wafer fabrication is not substantially affected by any damage caused by the cleaning process, the damage percentage is substantially zero. That is, any damage caused by the cleaning process is acceptable in terms of the overall manufacturing process. As described above, the percent damage can be determined by inspecting the sample wafer using an electron microscope.

도 8a-8d는 본 발명의 다른 실시예에 따른 음파 웨이퍼 세정 공정을 도시한다. 본 발명의 음파 웨이퍼 세정 공정에서, 도 7a에 도시된 바와 같은 일정한 일정한 레벨(P1)로 유지되는 대신에 그리고 도 7d의 단계(7040)에서의 전원(P)의 진폭은 시간에 따라 변하는 반면, 공정의 다른 관점은 도 7a-7d에 도시된 바와 같이 동일하게 유지된다. 일 실시예에서, 도 8a에 도시한 바와 같이, 전력 공급 진폭(P)은 시간 주기(τ1) 동안 증가한다. 다른 실시예에서, 도 8b에 도시된 바와 같이, 전력 공급 진폭(P)은 시간 주기(τ1) 동안 감소한다. 또 다른 실시예에서, 도 8c에 도시된 바와 같이, 전력 공급 진폭(P)은 먼저 감소하고, 그 후 시간 주기(τ1) 동안 증가한다. 도 8d에 도시된 실시예에서, 전력 공급 진폭(P)은 먼저 증가하고, 그 후 시간 주기(τ1) 동안 감소한다.8A-8D illustrate a sonic wafer cleaning process according to another embodiment of the present invention. In the sonic wafer cleaning process of the present invention, instead of being maintained at a constant constant level P 1 as shown in FIG. 7A and at step 7040 in FIG. 7D the amplitude of power source P varies with time while , other aspects of the process remain the same as shown in Figs. 7a-7d. In one embodiment, as shown in FIG. 8A , the power supply amplitude P increases over a period of time τ 1 . In another embodiment, as shown in FIG. 8B , the power supply amplitude P decreases during a time period τ 1 . In another embodiment, as shown in FIG. 8C , the power supply amplitude P first decreases and then increases over a period of time τ 1 . In the embodiment shown in FIG. 8D , the power supply amplitude P first increases and then decreases during a time period τ 1 .

도 9a-9d는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 음파 웨이퍼 세정 공정을 도시한다. 본 발명의 음파 웨이퍼 세정 공정에서, 도 7a에 도시된 바와 같은 일정한 일정하게(f1) 유지되는 대신에 그리고 도 7d의 단계(7040)에서의 전력 공급 주파수는 시간에 따라 변하는 반면, 세정 공정의 다른 관점은 도 7a-7d에 도시된 바와 같이 동일하게 유지된다. 일 실시예에서, 도 9a에 도시된 바와 같이, 전력 공급 주파수는 먼저 f1, 그 후 f3에서 설정되며, 여기서 f1은 시간 주기(τ1) 동안 f3보다 높다. 도 9b에 도시된 바와 같이, 일 실시예에서, 전력 공급 주파수는 시간 주기(τ1) 동안 먼저 f3, 그 후 f1에서 설정된다. 도 9c에 도시된 바와 같이, 일 실시예에서, 전력 공급 주파수는 시간 주기(τ1) 동안 f3에서 f1으로, 그 다음 f3로 다시 변화한다. 도 9d에 도시된 바와 같이, 일 실시예에서, 전력 공급 주파수는 시간 주기(τ1) 동안 f1에서 f3으로, 그 다음 f1로 다시 변화한다. 9A-9D illustrate a sonic wafer cleaning process according to another embodiment of the present invention. In the sonic wafer cleaning process of the present invention, instead of remaining constant f1 as shown in FIG. 7A and at step 7040 in FIG. 7D the power supply frequency varies with time, while the other The perspective remains the same as shown in Figures 7a-7d. In one embodiment, as shown in FIG. 9A , the power supply frequency is set first at f 1 and then at f 3 , where f 1 is higher than f 3 during the time period τ 1 . As shown in FIG. 9B , in one embodiment, the power supply frequency is set first at f 3 and then f 1 during the time period τ 1 . As shown in FIG. 9C , in one embodiment, the power supply frequency changes from f 3 to f 1 and then back to f 3 over a period of time τ 1 . As shown in FIG. 9D , in one embodiment, the power supply frequency changes from f 1 to f 3 and then back to f 1 over a period of time τ 1 .

도 9c에 도시된 세정 공정과 유사하게, 일 실시예에서, 전력 공급 주파수는 시간 주기(τ1) 동안 먼저 f1, 그 후 f3 그리고 마지막으로 f4로서 설정되고, 여기서 f4는 f3보다 작고, f3은 f1보다 작다.Similar to the cleaning process shown in FIG. 9C , in one embodiment, the power supply frequency is set as first f 1 , then f 3 and finally f 4 for a period of time τ 1 , where f 4 is greater than f 3 . small, and f 3 is smaller than f 1 .

도 9c에 도시된 세정 공정과 다시 유사하게, 일 실시예에서, 전력 공급 주파수는 시간 주기(τ1) 동안 먼저 f4, 그 후 f3 그리고 마지막으로 f4로서 설정되고, 여기서 f4는 f3보다 작고, f3은 f1보다 작다.Again similar to the cleaning process shown in FIG. 9C , in one embodiment, the power supply frequency is set as first f 4 , then f 3 and finally f 4 for a period of time τ 1 , where f 4 is f is less than 3 , and f 3 is less than f 1 .

도 9c에 도시된 세정 공정과 다시 유사하게, 일 실시예에서, 전력 공급 주파수는 시간 주기(τ1) 동안 먼저 f1, 그 후 f4 그리고 마지막으로 f3로서 설정되고, 여기서 f4는 f3보다 작고, f3은 f1보다 작다.Again similar to the cleaning process shown in FIG. 9C , in one embodiment, the power supply frequency is set as first f 1 , then f 4 and finally f 3 for a period of time τ 1 , where f 4 is f is less than 3 , and f 3 is less than f 1 .

도 9c에 도시된 세정 공정과 다시 유사하게, 일 실시예에서, 전력 공급 주파수는 시간 주기(τ1) 동안 먼저 f3, 그 후 f4 그리고 마지막으로 f1로서 설정되고, 여기서 f4는 f3보다 작고, f3은 f1보다 작다.Again similar to the cleaning process shown in FIG. 9C , in one embodiment, the power supply frequency is set as first f 3 , then f 4 and finally f 1 for a period of time τ 1 , where f 4 is f is less than 3 , and f 3 is less than f 1 .

도 9c에 도시된 세정 공정과 다시 유사하게, 일 실시예에서, 전력 공급 주파수는 시간 주기(τ1) 동안 먼저 f3, 그 후 f1 그리고 마지막으로 f4로서 설정되고, 여기서 f4는 f3보다 작고, f3은 f1보다 작다.Again similar to the cleaning process shown in FIG. 9C , in one embodiment, the power supply frequency is set as first f 3 , then f 1 and finally f 4 for a period of time τ 1 , where f 4 is f is less than 3 , and f 3 is less than f 1 .

도 9c에 도시된 세정 공정과 다시 유사하게, 일 실시예에서, 전력 공급 주파수는 시간 주기(τ1) 동안 먼저 f4, 그 후 f1 그리고 마지막으로 f3로서 설정되고, 여기서 f4는 f3보다 작고, f3은 f1보다 작다.Again similar to the cleaning process shown in FIG. 9C , in one embodiment, the power supply frequency is set as first f 4 , then f 1 and finally f 3 for a period of time τ 1 , where f 4 is f is less than 3 , and f 3 is less than f 1 .

도 10a-10c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 음파 웨이퍼 세정 공정을 도시한다. 도 10a를 참조하면, 도 7a에 도시된 세정 공정과 유사하게, 시간 주기(τ1) 동안, P1의 레벨 및 f1의 주파수를 갖는 전원 장치가 음파 장치에 인가된다. 그러나, 시간 주기(τ2) 동안, 도 7a에 도시된 바와 같이 0으로 강하하는 대신에, 전력 공급은 P2의 레벨로 감소한다. 그 결과, 기포 내의 가스 및/또는 증기의 온도는 도 10b에 도시된 바와 같이 T0+ΔT2로 감소한다.10A-10C illustrate a sonic wafer cleaning process according to another embodiment of the present invention. Referring to FIG. 10A , similar to the cleaning process shown in FIG. 7A , a power supply having a level of P 1 and a frequency of f 1 is applied to the sound wave device during a time period τ 1 . However, during the time period τ 2 , instead of dropping to zero as shown in FIG. 7A, the power supply decreases to the level of P 2 . As a result, the temperature of the gas and/or vapor in the bubble decreases to T 0 +ΔT 2 as shown in FIG. 10B.

도 10c는 도 10a 및 10b에 도시된 웨이퍼 세정 공정의 단계를 도시하는 흐름도이다. 단계(10010)에서, 초음파 또는 메가 음파 장치가 세정 하에서 웨이퍼의 상부 표면 근방에 위치된다. 단계(10020)에서, 세정액, 화학물질 또는 가스 도핑된 물이 웨이퍼 위에 주입되어 웨이퍼와 음파 장치 사이의 갭을 채운다. 단계(10030)에서, 웨이퍼를 이송하는 척은 세정 공정을 위해 회전하기 시작한다. 단계(10040)에서, f1의 주파수 및 전력 레벨(P1)을 갖는 전력 공급부는 음파 장치에 인가된다. 단계(10050)에서, f1에서의 주파수를 유지하면서, 기포 내의 가스 및/또는 증기의 온도가 내파 온도(Ti)에 도달하기 전에, 또는 시간(τ1)이 수학식 (11)에 의해 계산된 바와 같이 τi에 도달하기 전에, 전력 공급 레벨이 P2로 낮아진다. 단계(10060)에서, 전력 공급 레벨은 기포 내의 가스 및/또는 증기의 온도가 실온(T0)에 가깝도록 감소하거나 또는 시간 지속기간이 τ2에 도달하면 P1으로 복원된다. 단계(10070)에서, 웨이퍼 청정도가 검사되고, 웨이퍼가 아직 원하는 정도로 세정되지 않으면 단계(10010-10060)가 반복될 것이다. 대안적으로, 청정도 검사는 매 사이클마다 수행되지 않을 수 있다. 대신에, 사용될 사이클의 수는 샘플 웨이퍼를 사용하여 사전에 경험적으로 결정될 수 있다.FIG. 10C is a flow diagram illustrating the steps of the wafer cleaning process shown in FIGS. 10A and 10B. In step 10010, an ultrasonic or mega sonic device is placed near the upper surface of the wafer under cleaning. In step 10020, a rinse, chemical or gas doped water is injected over the wafer to fill the gap between the wafer and the acoustic device. At step 10030, the chuck carrying the wafer begins to rotate for the cleaning process. In step 10040, a power supply having a frequency of f 1 and a power level P1 is applied to the acoustic wave device. In step 10050, while maintaining the frequency at f 1 , before the temperature of the gas and/or vapor within the bubble reaches the implosion temperature T i , or the time τ 1 is determined by Equation (11) Before reaching τ i as calculated, the power supply level is lowered to P2. In step 10060, the power supply level is restored to P1 when the temperature of the gas and/or vapor within the bubble is reduced to near room temperature (T 0 ) or the time duration reaches τ 2 . In step 10070, wafer cleanliness is checked, and steps 10010-10060 will be repeated if the wafer has not yet been cleaned to the desired degree. Alternatively, the cleanliness check may not be performed every cycle. Alternatively, the number of cycles to be used can be determined empirically beforehand using the sample wafer.

도 11a-11b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 음파 웨이퍼 세정 공정을 도시한다. 본 음파 웨이퍼 세정 공정은 단계(10050)에서만 존재하는 차이를 제외하고 도 10a-10c에 도시된 것과 유사하다. f1에서 전력 공급 주파수를 유지하는 대신에, 도 11a 및 11b에 도시된 웨이퍼 세정 공정은 시간 주기(τ2) 동안 주파수를 f2로 낮춘다. 전력 레벨(P2)은 기포 내의 가스 및/또는 증기의 온도가 실온(T0)에 가깝게 낮아지도록 하기 위해, P1보다 상당히 작아야 하며, 바람직하게 5 또는 10배보다 작아야 한다.11A-11B illustrate a sonic wafer cleaning process according to another embodiment of the present invention. This sonic wafer cleaning process is similar to that shown in FIGS. 10A-10C except for the difference present only in step 10050. Instead of holding the power supply frequency at f 1 , the wafer cleaning process shown in FIGS. 11A and 11B lowers the frequency to f 2 for a period of time τ 2 . The power level (P 2 ) should be significantly less than P1, preferably less than 5 or 10 times, in order to allow the temperature of the gas and/or vapor in the bubble to drop close to room temperature (T 0 ).

도 12a-12b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 음파 웨이퍼 세정 공정을 도시한다. 본 세정 공정과 도 10a-10c에 도시된 공정 사이의 차이는 단지 단계(10050)에 있다. 본 웨이퍼 세정 공정에서, 전력 공급 주파수는 f2로 증가되는 한편, 전력 공급 레벨(P2)은 시간 주기(τ2) 동안 P1과 실질적으로 동일하다.12A-12B illustrate a sonic wafer cleaning process according to another embodiment of the present invention. The only difference between this cleaning process and the process shown in FIGS. 10A-10C is in step 10050. In this wafer cleaning process, the power supply frequency is increased to f 2 , while the power supply level P 2 is substantially equal to P 1 during the time period τ 2 .

도 13a-13b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 음파 웨이퍼 세정 공정을 도시한다. 본 세정 공정과 도 10a-10c에 도시된 공정 사이의 차이는 단지 단계(10050)에 있다. 이러한 웨이퍼 세정 공정에서, 전력 공급 주파수는 f2로 증가되는 한편, 전력 공급 레벨은 시간 주기(τ2) 동안 P1에서 P2로 낮아진다.13A-13B illustrate a sonic wafer cleaning process according to another embodiment of the present invention. The only difference between this cleaning process and the process shown in FIGS. 10A-10C is in step 10050. In this wafer cleaning process, the power supply frequency is increased to f 2 while the power supply level is lowered from P 1 to P 2 for a period of time τ 2 .

도 14a-14b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 음파 웨이퍼 세정 공정을 도시한다. 본 세정 공정과 도 10a-10c에 도시된 공정 사이의 차이는 단지 단계(10050)에 있다. 본 웨이퍼 세정 공정에서, 전력 공급 주파수는 f1에서 f2로 증가하는 한편, 전력 공급 레벨은 시간 주기(τ2) 동안 P1에서 P2로 증가된다. 주파수(f2)가 f1보다 높기 때문에, 음파 에너지는 보다 덜 강하게 기포를 가열하므로, 전력 공급 레벨(P2)은 P1보다 약간 더 높을 수 있지만, 도 14b에 도시된 바와 같이 시간 주기(τ2) 동안 기포 내부의 가스 및/또는 증기의 온도가 감소하도록 보장하기 위해서는 너무 높지 않아야 한다.14A-14B illustrate a sonic wafer cleaning process according to another embodiment of the present invention. The only difference between this cleaning process and the process shown in FIGS. 10A-10C is in step 10050. In this wafer cleaning process, the power supply frequency is increased from f 1 to f 2 , while the power supply level is increased from P 1 to P 2 for a period of time τ 2 . Since the frequency f 2 is higher than f 1 , sonic energy heats the bubble less intensely, so the power supply level P 2 can be slightly higher than P 1 , but as shown in FIG. 14B , the time period ( It should not be too high to ensure that the temperature of the gas and/or vapor inside the bubble decreases during τ 2 ).

도 15a-15c는 음파 웨이퍼 세정 공정 동안 웨이퍼 상의 패터닝된 구조체를 손상시키는 안정된 캐비테이션을 도시한다. 도 15a를 참조하면, 간격(W)을 갖는 패터닝된 구조체(15034)가 웨이퍼(15010) 상에 형성된다. 캐비테이션 공정에 형성된 일부 기포(15046)는 패터닝된 구조체(15034)의 공간 내에 있다. 도 15b를 참조하면, 버블 캐비테이션이 계속됨에 따라, 기포(15048) 내부의 가스 및/또는 증기의 온도가 증가하여, 기포(15048)의 크기가 증가하게 한다. 기포(15048)의 크기가 간격(W)보다 클 때, 버블 캐비테이션의 팽창력은 도 15c에 도시된 바와 같이 패턴 구조체(15034)를 손상시킬 수 있다. 따라서, 새로운 웨이퍼 세정 공정이 필요하다.15A-15C illustrate stable cavitation damaging patterned structures on a wafer during an acoustic wafer cleaning process. Referring to FIG. 15A , a patterned structure 15034 having a spacing W is formed on a wafer 15010 . Some air bubbles 15046 formed in the cavitation process are within the space of the patterned structure 15034. Referring to FIG. 15B , as bubble cavitation continues, the temperature of the gas and/or vapor inside the bubble 15048 increases, causing the bubble 15048 to increase in size. When the size of the bubble 15048 is larger than the gap W, the expansive force of the bubble cavitation may damage the pattern structure 15034 as shown in FIG. 15C. Therefore, a new wafer cleaning process is required.

도 15c에 도시된 바와 같이, 기포 팽창에 의해 야기되는 손상 부위는 도 4b에 도시된 바와 같이 기포 내파에 의해 야기되는 손상 부위보다 작을 수 있다. 예를 들어, 기포 팽창은 100 nm 크기의 손상 부위를 초래할 수 있는 반면, 기포 내파는 1 ㎛ 정도의 큰 손상 부위를 초래할 수 있다.As shown in FIG. 15C , the area of damage caused by bubble expansion may be smaller than the area of damage caused by bubble implosion as shown in FIG. 4B . For example, bubble expansion can result in damage areas on the order of 100 nm, whereas bubble implosion can result in damage areas as large as 1 μm.

도 15d는 본 발명의 실시예에 따른 대안적인 웨이퍼 세정 공정을 도시하는 흐름도이다. 대안적인 웨이퍼 세정 공정은 초음파 또는 메가 음파 장치가 세정 하에서 웨이퍼의 상부 표면 근방에 위치되는 단계(15210)로 시작한다. 단계(15020)에서, 세정액, 화학물질 또는 가스 도핑된 물이 웨이퍼 위에 주입되어 웨이퍼와 음파 장치 사이의 갭을 채운다. 단계(15230)에서, 척에 의해 이송된 웨이퍼는 회전 또는 진동하기 시작한다. 단계(15240)에서, f1의 주파수 및 전력 레벨(P1)을 갖는 전력 공급부가 음파 장치에 인가된다. 단계(15250)에서, 기포의 크기가 간격(W)의 값에 도달하기 전에, 전력 공급 출력은 0으로 설정되어, 세정액의 온도가 가스 온도보다 훨씬 낮기 때문에 기포 내의 가스 및/또는 증기의 온도가 냉각되기 시작한다. 단계(15260)에서, 기포 내의 가스 및/또는 증기의 온도가 실온(T0)으로 감소하거나 또는 시간 주기가 τ2에 도달하면(시간 주기(τ2) 동안, 전력 공급 출력은 0으로 설정됨), 전력 공급 출력은 주파수(f1) 및 전력 레벨(P1)로 복원된다. 단계(15270)에서, 웨이퍼의 청정도가 검사되고, 웨이퍼가 아직 원하는 정도로 세정되지 않으면 단계(15210-15260)가 반복된다. 대안적으로, 청정도 검사는 매 사이클마다 수행되지 않을 수 있다. 대신에, 사용될 사이클의 수는 샘플 웨이퍼를 사용하여 사전에 경험적으로 결정될 수 있다.15D is a flow diagram illustrating an alternative wafer cleaning process according to an embodiment of the present invention. An alternative wafer cleaning process begins with step 15210 where an ultrasonic or mega sonic device is placed near the top surface of the wafer under cleaning. At step 15020, a rinse, chemical or gas doped water is injected over the wafer to fill the gap between the wafer and the acoustic device. In step 15230, the wafer transported by the chuck begins to rotate or vibrate. In step 15240, a power supply having a frequency f 1 and a power level P 1 is applied to the acoustic wave device. In step 15250, before the size of the bubble reaches the value of gap W, the power supply output is set to zero so that the temperature of the gas and/or vapor within the bubble is reduced because the temperature of the cleaning liquid is much lower than the gas temperature. it starts to cool In step 15260, the power supply output is set to zero when the temperature of the gas and/or vapor within the bubble decreases to room temperature T 0 or the time period reaches τ 2 (during the time period τ 2 ). ), the power supply output is restored with frequency f 1 and power level P1. In step 15270, the cleanliness of the wafer is checked, and steps 15210-15260 are repeated if the wafer has not yet been cleaned to the desired degree. Alternatively, the cleanliness check may not be performed every cycle. Alternatively, the number of cycles to be used can be determined empirically beforehand using the sample wafer.

도 15d를 다시 참조하면, 기포 내의 가스 및/또는 증기의 온도는 실온(T0)까지 냉각될 필요가 없지만, 바람직하게 내파 온도(Ti)보다 훨씬 더 낮게 냉각되어야 한다. 또한, 단계(15250)에서, 기포 팽창력이 패터닝된 구조체(15034)를 파괴하거나 손상시키지 않는 한, 기포의 크기는 패터닝된 구조체(15034)의 간격(W)보다 약간 클 수 있다.Referring again to FIG. 15D , the temperature of the gas and/or vapor within the bubble need not be cooled to room temperature (T 0 ), but preferably should be cooled much lower than the implosion temperature (T i ). Also, at step 15250, the size of the bubble may be slightly larger than the spacing W of the patterned structure 15034, so long as the bubble expansion force does not destroy or damage the patterned structure 15034.

도 15d를 다시 참조하면, 단계(15240)의 시간 지속기간은 도 7e에 도시된 절차로부터 τ1로서 경험적으로 획득될 수 있다. 일부 실시예에서, 도 7-14에 도시된 웨이퍼 세정 공정은 도 15에 예시된 웨이퍼 세정 공정과 조합될 수 있다.Referring back to FIG. 15D , the time duration of step 15240 can be obtained empirically as τ 1 from the procedure shown in FIG. 7E . In some embodiments, the wafer cleaning process illustrated in FIGS. 7-14 may be combined with the wafer cleaning process illustrated in FIG. 15 .

도 16a-16c는 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 세정 공정을 도시한다. 이러한 웨이퍼 세정 공정은 도 7d의 단계(7050)를 제외하고는 도 7a-7e에 도시된 것과 유사하다. 이러한 웨이퍼 세정 공정은 기포 내의 가스 및/또는 증기의 온도가 내파 온도(Ti)에 도달하기 전에 또는 시간 지속기간(τ1)이 수학식 (11)에 의해 계산된 바와 같이 도달하기 전에 도 16a에 도시된 양(+)의 DC 값 또는 도 16b 및 16c에 도시된 음(-)의 DC 값으로 전력 공급 출력을 설정한다. 결과적으로, 기포의 내부의 가스 및/또는 증기의 온도는 세정액의 온도가 가스 및/또는 증기 온도보다 훨씬 낮기 때문에 감소하기 시작한다. 일부 실시예에서, 양 또는 음의 DC 출력의 진폭은 세정액 내의 버블 캐비테이션을 생성하기 위한 시간 주기(τ1) 동안 인가되는 전력 공급 레벨(P1)의 진폭보다 더 크거나(미도시), (도 16a 및 16b에 도시된 바와 같이) 동일하거나, 또는 (도 16c에 도시된 바와 같이) 더 작을 수 있다.16A-16C illustrate a wafer cleaning process according to an embodiment of the present invention. This wafer cleaning process is similar to that shown in FIGS. 7A-7E except for step 7050 of FIG. 7D. This wafer cleaning process is performed before the temperature of the gas and/or vapor within the bubble reaches the implosion temperature (T i ) or before the time duration (τ 1 ) is reached as calculated by Equation (11) in FIG. 16a. Set the power supply output to a positive (+) DC value shown in , or a negative (-) DC value shown in FIGS. 16B and 16C. As a result, the temperature of the gas and/or vapor inside the bubble starts to decrease because the temperature of the cleaning liquid is much lower than the temperature of the gas and/or vapor. In some embodiments, the amplitude of the positive or negative DC output is greater than (not shown) the amplitude of the power supply level (P 1 ) applied during the time period (τ 1 ) to create bubble cavitation in the cleaning fluid ( It can be the same (as shown in FIGS. 16A and 16B) or smaller (as shown in FIG. 16C).

도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따른 웨이퍼 세정 공정을 도시한다. 이러한 웨이퍼 세정 공정은 도 7d의 단계(7050)를 제외하고는 도 7a-7e에 도시된 것과 유사하다. 이러한 웨이퍼 세정 공정은 시간 주기(τ1) 동안 인가되는 것과 동일한 주파수(f1)를 유지하면서 전원 출력의 위상을 반전시켜, 버블 캐비테이션이 신속하게 정지될 수 있다. 결과적으로, 세정액의 온도가 가스 및/또는 증기 온도보다 훨씬 낮기 때문에, 기포 내의 가스 및/또는 증기의 온도는 감소하기 시작한다.17 shows a wafer cleaning process according to another embodiment of the present invention. This wafer cleaning process is similar to that shown in FIGS. 7A-7E except for step 7050 of FIG. 7D. This wafer cleaning process reverses the phase of the power output while maintaining the same frequency f 1 as applied during the time period τ 1 , so that bubble cavitation can be quickly stopped. Consequently, since the temperature of the cleaning liquid is much lower than the temperature of the gas and/or vapor, the temperature of the gas and/or vapor within the bubble begins to decrease.

도 17을 다시 참조하면, 시간 주기(τ2) 동안의 전력 공급 레벨은, 상이한 실시예에서, 시간 주기(τ1) 동안의 전력 공급 레벨인 P1보다 크거나, 동일하거나 또는 작을 수 있는 P2이다. 일 실시예에서, 시간 주기(τ2) 동안의 전력 공급 주파수는 위상이 반전되는 한 f1과 상이할 수 있다. 일부 실시예에서, 초음파 또는 메가 음파 전력 공급 주파수(f1)는 0.1 MHz 내지 10 MHz이다.Referring again to FIG. 17 , the power supply level during the time period τ 2 is P , which in different embodiments may be greater than, equal to, or less than the power supply level P 1 during the time period τ 1 . is 2 . In one embodiment, the power supply frequency during the time period τ 2 may differ from f 1 as long as the phase is reversed. In some embodiments, the ultrasonic or megasonic power supply frequency f 1 is between 0.1 MHz and 10 MHz.

도 18a-18j는 웨이퍼 내의 비아 또는 트렌치에서의 신선한 세정액의 순환을 향상시키는 버블 캐비테이션 제어를 도시한다. 도 18a는 웨이퍼(18010)에 형성된 복수의 비아(18034)의 단면도이다. 비아 개구의 직경은 W1으로 표시된다. 비아(18034) 내의 음파 에너지에 의해 생성된 기포(18012)는 그로부터 잔류물 및 입자와 같은 불순물의 제거를 향상시킨다. 도 18b는 도 18a에 도시된 비아의 평면도이다.18a-18j illustrate bubble cavitation control to enhance circulation of fresh rinse solution in vias or trenches within a wafer. 18A is a cross-sectional view of a plurality of vias 18034 formed in a wafer 18010. The diameter of the via opening is denoted by W1. Air bubbles 18012 created by sonic energy within vias 18034 enhance the removal of impurities such as residues and particles therefrom. FIG. 18B is a plan view of the via shown in FIG. 18A.

도 18c는 웨이퍼(18010)에 형성된 복수의 트렌치(18036)의 단면도이다. 유사하게, 트렌치(18036) 내의 음파 에너지에 의해 생성된 기포(18012)는 그로부터 잔류물 및 입자와 같은 불순물의 제거를 향상시킨다. 도 18d는 도 18c에 도시된 트렌치(18036)의 평면도이다.18C is a cross-sectional view of a plurality of trenches 18036 formed in wafer 18010. Similarly, air bubbles 18012 created by sonic energy in trench 18036 enhance removal therefrom of impurities such as residues and particles. FIG. 18D is a top view of the trench 18036 shown in FIG. 18C.

포화점(Rs)은 비아(18034), 트렌치(18036) 또는 다른 리세스된 영역의 특징부 내부에 포함될 수 있는 가장 많은 양의 기포에 의해 정의된다. 기포의 양이 포화점(Rs)에 걸쳐 있을 때, 세정액은 기포에 의해 차단될 것이고, 비아(18034) 또는 트렌치(18036)의 특징부의 측벽의 바닥에 거의 도달하지 않을 수 있어서, 세정 성능이 부정적으로 영향을 받을 것이다. 기포의 양이 포화점 아래에 있을 때, 깨끗한 액체는 비아(18034) 또는 트렌치(18036)의 특징부 내에서 충분한 이용가능성을 가질 것이고, 따라서 양호한 세정 성능이 달성될 수 있다.The saturation point (R s ) is defined by the largest amount of air bubbles that can be included inside vias 18034, trenches 18036, or other recessed region features. When the amount of bubbles is over the saturation point (R s ), the cleaning solution will be blocked by the bubbles and may barely reach the bottom of the sidewall of the via 18034 or feature of the trench 18036, so that the cleaning performance is will be negatively affected. When the amount of bubbles is below the saturation point, clear liquid will have sufficient availability within the features of via 18034 or trench 18036, so good cleaning performance can be achieved.

포화점 아래에서, 총 기포 체적(VB) 대 비아 또는 트렌치, 리세스된 공간(VVTR)의 비율(R)은 하기와 같다.Below the saturation point, the ratio (R) of the total bubble volume (V B ) to the via or trench, recessed space (V VTR ) is:

Figure 112020060739124-pct00014
Figure 112020060739124-pct00014

그리고, 포화점(Rs)에서, 비율(R)은 하기와 같다.And, at the saturation point (R s ), the ratio (R) is as follows.

Figure 112020060739124-pct00015
Figure 112020060739124-pct00015

비아(18034), 트렌치(18036) 또는 다른 리세스된 공간의 특징부에서의 총 기포의 체적은 하기와 같다.The total bubble volume in a via 18034, trench 18036 or other recessed space feature is:

Figure 112020060739124-pct00016
Figure 112020060739124-pct00016

여기서, N은 특징부에서의 기포의 수이고, VB는 단일 기포의 평균 체적이다.where N is the number of bubbles in the feature and V B is the average volume of a single bubble.

도 18e-18h에 도시된 바와 같이, 초음파 또는 메가 음파 에너지가 세정액에 인가될 때, 기포(18012)의 크기는 특정 체적으로 점진적으로 팽창하여, 총 기포 체적(VB) 대 비아, 트렌치 또는 리세스된 공간(VVTR)의 체적의 비율(R)이 포화점(Rs)에 가깝거나 그 위에 있게 한다. 팽창된 기포(18012)는 비아 또는 트렌치에서 세정액 교환 및 불순물 제거의 경로를 차단한다. 이 경우, 음파 에너지는 비아 또는 트렌치로 효율적으로 전달되어 그들의 바닥 및 측벽에 도달할 수 없는 반면, 입자, 잔류물 및 다른 불순물(18048)은 비아 또는 트렌치에 트랩된다. 이러한 경우는 임계 치수(W1)가 작아짐에 따라 진보된 반도체 공정에서 쉽게 발생할 수 있다.18E-18H, when ultrasonic or mega sonic energy is applied to the cleaning liquid, the size of the bubble 18012 gradually expands to a specific volume, resulting in a total bubble volume (V B ) versus the via, trench, or rib. The ratio R of the volume of the accessed space V VTR is close to or above the saturation point R s . The expanded air bubble 18012 blocks the path of cleaning liquid exchange and impurity removal in vias or trenches. In this case, acoustic energy is efficiently transferred into the vias or trenches and cannot reach their bottom and sidewalls, while particles, residues and other impurities 18048 are trapped in the vias or trenches. This case can easily occur in advanced semiconductor processes as the critical dimension W1 becomes smaller.

도 18i-18j에 도시된 바와 같이, 초음파 또는 메가 음파 에너지에 의한 기포(18012)의 크기 팽창은 한계 내에 있고, 총 기포 체적(VB) 대 비아, 트렌치 또는 리세스된 공간(VVTR)의 체적의 비율(R)은 포화점(Rs)보다 훨씬 낮다. 새로운 세정액(18047)는 특징부 내부의 작은 버블 캐비테이션으로 인해 비아 또는 트렌치에서 자유롭게 순환하여, 잔류물 및 입자와 같은 불순물(18048)이 양호한 세정 성능을 위해 용이하게 특징부 외부로 강요될 수 있다.As shown in FIGS. 18I-18J , the size expansion of the bubble 18012 by ultrasound or mega sonic energy is within limits, and the total bubble volume (V B ) versus the via, trench, or recessed space (V VTR ) The ratio of the volumes (R) is much lower than the saturation point (R s ). The fresh cleaning liquid 18047 circulates freely in the vias or trenches due to the small bubble cavitation inside the feature so that impurities 18048 such as residues and particles can be easily forced out of the feature for good cleaning performance.

비아 또는 트렌치의 특징부 내의 기포의 총 체적이 기포의 수 및 크기에 의해 결정되기 때문에, 캐비테이션으로 인한 기포 크기 팽창을 제어하는 것은 높은 종횡비 특징부를 갖는 웨이퍼에 대한 세정 성능에 중요하다.Because the total volume of bubbles within a feature of a via or trench is determined by the number and size of the bubbles, controlling bubble size expansion due to cavitation is critical to cleaning performance for wafers with high aspect ratio features.

도 19a-19d는 음파 에너지에 반응하여 기포 체적의 변화를 도시한다. 캐비테이션의 제1 사이클 동안, 기포의 체적은 양의 음파 전력 사이클 후에 V0에서 V1로 압축되고, 음의 음파 전력 사이클 후에 V2로 확장된다. 그러나, V2에 대응하는 기포 내의 온도(T2)는 V0에 대응하는 온도(T0)보다 높아서, 체적(V2)은 도 19b에 도시된 바와 같이 체적(V0)보다 크다. 이러한 체적 증가는 보다 높은 온도 하에서 증발되는 기포를 둘러싸는 액체 분자에 의해 야기된다. 유사하게, 기포의 제2 압축 후의 V3의 체적은 도 19b에 도시된 바와 같이 V1과 V2 사이의 어딘가에 있다. V1, V2 및 V3은 하기와 같이 표현될 수 있다.19A-19D show the change in bubble volume in response to sonic energy. During the first cycle of cavitation, the bubble's volume compresses from V 0 to V 1 after a positive acoustic power cycle and expands to V 2 after a negative acoustic power cycle. However, the temperature T 2 in the bubble corresponding to V 2 is higher than the temperature T 0 corresponding to V 0 , so the volume V 2 is larger than the volume V 0 as shown in FIG. 19B. This increase in volume is caused by liquid molecules surrounding the bubbles that evaporate under higher temperatures. Similarly, the volume of V 3 after the second compression of the bubble is somewhere between V 1 and V 2 as shown in FIG. 19B. V 1 , V 2 and V 3 can be expressed as follows.

Figure 112020060739124-pct00017
Figure 112020060739124-pct00017

여기서, ΔV는 초음파/메가 음파에 의해 생성된 양압으로 인한 하나의 압축 후의 기포의 체적 압축이고, δV는 초음파/메가 음파에 의해 생성된 음압으로 인한 하나의 팽창 후의 기포의 체적 증가이며, (δV-△V)는 일 시간 사이클 후에 수학식 (5)에서 계산된 온도 증가(△T-δT)로 인한 체적 증가이다.where ΔV is the volume compression of the bubble after one compression due to the positive pressure generated by the ultrasonic/mega-sound wave, δV is the volume increase of the bubble after one expansion due to the negative pressure generated by the ultrasonic/mega-sound wave, (δV −ΔV) is the volume increase due to the temperature increase (ΔT−δT) calculated in Equation (5) after one hour cycle.

버블 캐비테이션의 제2 사이클 후에, 기포는 온도가 계속 증가함에 따라 더 큰 크기로 팽창한다. 기포 내부의 가스 및/또는 증기의 체적(V4)은 하기와 같이 될 것이다.After the second cycle of bubble cavitation, the bubble expands to a larger size as the temperature continues to increase. The volume of gas and/or vapor inside the bubble (V 4 ) will be:

Figure 112020060739124-pct00018
Figure 112020060739124-pct00018

제3 압축 후에, 기포 내부의 가스 및/또는 증기의 체적(V5)은 하기와 같이 될 것이다.After the third compression, the volume of gas and/or vapor inside the cell (V 5 ) will be:

Figure 112020060739124-pct00019
Figure 112020060739124-pct00019

이러한 패턴에 따라, 버블 캐비테이션의 n번째 사이클이 최소 기포 크기에 도달할 때, 기포 내부의 가스 및/또는 증기의 체적(V2n - 1)은 하기와 같이 될 것이다.According to this pattern, when the nth cycle of bubble cavitation reaches the minimum bubble size, the volume of gas and/or vapor inside the bubble (V 2n - 1 ) will be

Figure 112020060739124-pct00020
Figure 112020060739124-pct00020

버블 캐비테이션의 n번째 사이클이 끝날 때, 기포 내부의 가스 및/또는 증기의 체적(V2n)은 하기와 같이 될 것이다.At the end of the nth cycle of bubble cavitation, the volume of gas and/or vapor inside the bubble (V 2n ) will be

Figure 112020060739124-pct00021
Figure 112020060739124-pct00021

기포의 체적을 충분한 물리적 이동 가능성 또는 포화점 이하의 상태를 갖는 치수인 원하는 체적(Vi)으로 제한하고, 비아, 트렌치 또는 다른 리세스된 영역의 특징부에서 세정액 교환의 경로의 차단을 방지하기 위해, 사이클 수(ni)는 하기와 같이 기록될 수 있다.limiting the volume of the bubble to a desired volume (V i ), which is a dimension with sufficient physical mobility or conditions below the saturation point, and to prevent blockage of the path of cleaning fluid exchange in vias, trenches or other recessed area features. For this, the number of cycles (n i ) can be written as

Figure 112020060739124-pct00022
Figure 112020060739124-pct00022

수학식 (19)로부터, Vi를 달성하기 위한 원하는 시간(τi)은 하기와 같이 기록될 수 있다.From Equation (19), the desired time (τ i ) to achieve V i can be written as

Figure 112020060739124-pct00023
Figure 112020060739124-pct00023

여기서, t1은 사이클 주기이고, f1은 초음파/메가 음파의 주파수이다. 따라서, 기포 치수가 특징부 차단 레벨에 도달하는 것을 방지하기 위해 원하는 사이클 수(ni) 및 원하는 시간(τi)은 수학식 (19) 및 (20)으로부터 계산될 수 있다.Here, t 1 is the cycle period, and f 1 is the frequency of the ultrasonic/mega sound wave. Thus, the desired number of cycles (n i ) and the desired time (τ i ) to prevent the bubble dimension from reaching the feature cut-off level can be calculated from equations (19) and (20).

버블 캐비테이션의 사이클 수(n)가 증가할 때, 기포 내부의 가스 및/또는 증기의 온도가 증가할 것이고, 이에 따라 기포 표면 상의 보다 많은 분자가 기포의 내부로 증발될 것이다. 따라서, 기포(19082)의 크기는 더욱 증가할 것이고, 수학식 (8)에 의해 계산된 값보다 더 크게 될 것이다. 작동 시에, 기포 크기는 이후에 개시되는 실험 방법에 의해 결정될 것이기 때문에, 온도 증가로 인한 기포 내부 표면으로의 액체 또는 물의 증발에 의해 영향을 받는 기포 크기는 이론적으로 여기서 상세하게 논의되지 않을 것이다. 평균 단일 기포 체적이 계속 증가함에 따라, 총 기포 체적(VB) 대 비아, 트렌치 또는 다른 리세스된 공간(VVTR)의 비율(R)은 도 19d에 도시된 바와 같이 R0로부터 연속적으로 증가한다.When the number of cycles n of bubble cavitation increases, the temperature of the gas and/or vapor inside the bubble will increase, so that more molecules on the bubble surface will evaporate into the bubble's interior. Accordingly, the size of the bubble 19082 will further increase and become larger than the value calculated by Equation (8). In operation, the cell size, which is influenced by evaporation of liquid or water to the cell inner surface due to temperature increase, will not be discussed in detail here theoretically, since the cell size will be determined by the experimental method described later. As the average single cell volume continues to increase, the ratio R of total cell volume (V B ) to vias, trenches or other recessed spaces (V VTR ) increases continuously from R 0 as shown in FIG. 19D. do.

기포 체적이 증가함에 따라, 기포의 직경은 결국 도 18a 및 18b에 도시된 바와 같이 비아(18034)의 특징부(W1) 또는 도 18c 및 18d에 도시된 트렌치(18036)의 크기와 동일한 크기 또는 동일한 순서에 도달할 것이다. 그 후, 비아(18034) 및 트렌치(18036) 내부의 기포는, 특히 종횡비(깊이/폭)가 3 이상일 때, 초음파/메가 음파 에너지가 그 바닥으로 더 들어가는 것을 차단할 것이다. 따라서, 이러한 깊은 비아 또는 트렌치의 바닥에 있는 오염물 또는 입자는 효과적으로 제거되거나 세정될 수 없다. 따라서, 비아 또는 트렌치의 특징부에서 세정액 교환의 경로를 차단하기 위해 기포가 임계 치수까지 성장하는 것을 방지하기 위해 새로운 세정 공정이 제안된다.As the bubble volume increases, the diameter of the bubble eventually becomes the same size as or equal to the size of feature W1 of via 18034 as shown in FIGS. 18A and 18B or trench 18036 shown in FIGS. 18C and 18D . order will be reached. After that, air bubbles inside the vias 18034 and trenches 18036 will block ultrasonic/mega-sonic energy from further entering their bottoms, especially when the aspect ratio (depth/width) is greater than or equal to 3. Thus, contaminants or particles at the bottom of these deep vias or trenches cannot be effectively removed or cleaned. Accordingly, a new cleaning process is proposed to prevent bubbles from growing to critical dimensions to block the path of cleaning fluid exchange in vias or trench features.

도 20a-20d는 본 발명의 일 실시예에 따른 비아 및 트렌치의 높은 종횡비 특징부를 효과적으로 세정하기 위한 음파 웨이퍼 세정 공정을 도시한다. 이러한 웨이퍼 세정 공정은 음파 에너지에 의해 캐비테이션 내의 기포의 크기를 제한한다. 도 20a는 전력 레벨이 시간 주기(τ1) 동안 P1으로 설정되고 시간 주기(τ2) 동안 턴오프되는 전력 공급 출력의 파형을 도시한다. 도 20b는 캐비테이션의 각 사이클에 대응하는 기포 체적 곡선을 나타낸다. 도 20c는 캐비테이션의 각 사이클 동안의 기포 크기 팽창을 도시한다. 도 20d는 총 기포 체적(VB) 대 비아, 트렌치 또는 다른 리세스된 공간(VVTR)의 체적의 비율(R)에 대한 곡선을 도시한다.20A-20D illustrate an acoustic wafer cleaning process for effectively cleaning high aspect ratio features of vias and trenches in accordance with one embodiment of the present invention. This wafer cleaning process limits the size of air bubbles in cavitation by sonic energy. 20A shows a waveform of the power supply output with the power level set to P 1 for a period of time τ 1 and turned off for a period of time τ 2 . Figure 20b shows the bubble volume curve corresponding to each cycle of cavitation. 20c shows the bubble size expansion during each cycle of cavitation. FIG. 20D shows a curve for the ratio (R) of the total bubble volume (V B ) to the volume of the via, trench or other recessed space (V VTR ).

Figure 112020060739124-pct00024
Figure 112020060739124-pct00024

에 따르면, 총 기포 체적(VB) 대 비아, 트렌치 또는 리세스된 공간(VVTR)의 체적의 비율(R)은 R0에서 Rn까지 증가하며, 여기서 평균 단일 기포 체적은 시간(τ1)에서 특정 사이클 수(n) 후에 음파 캐비테이션에 의해 팽창되고, 그리고 Rn은 포화점(Rs) 아래로 제어된다.According to , the ratio (R) of the total bubble volume (V B ) to the volume of vias, trenches or recessed spaces (V VTR ) increases from R 0 to R n , where the average single bubble volume is equal to time (τ 1 ) . ) is expanded by sonic cavitation after a certain number of cycles (n), and R n is controlled below the saturation point (R s ).

Figure 112020060739124-pct00025
Figure 112020060739124-pct00025

그리고, 총 기포 체적(VB) 대 비아, 트렌치 또는 리세스된 공간(VVTR)의 체적의 비율(R)은 Rn에서 Ro까지 감소하며, 여기서 평균 단일 기포 체적은 시간(τ2)에서의 냉각 공정에서 원래 크기로 복귀한다.And, the ratio (R) of the total bubble volume (V B ) to the volume of vias, trenches or recessed spaces (V VTR ) decreases from R n to R o , where the average single bubble volume is equal to time (τ 2 ). It returns to its original size in the cooling process in

도 20b를 다시 참조하면, 기포는 시간(τ1) 동안 세정액에 인가된 초음파/메가 음파 하에서 큰 체적(Vn)으로 팽창된다. 이러한 상태에서, 질량 전달의 경로는 부분적으로 차단된다. 그 후, 새로운 세정액은 비아 또는 트렌치의 바닥 및 측벽으로 완전히 흐를 수 없다. 한편, 비아 및 트렌치에 포획된 입자, 잔류물 및 다른 불순물은 효율적으로 제거될 수 없다. 그러나, 이러한 상태는 초음파/메가 음파 전력이 도 20a에 도시된 바와 같이 시간(τ2) 동안 기포를 냉각하기 위해 턴오프될 때 기포 수축의 다음 상태로 교대될 것이다. 이러한 냉각 상태에서, 새로운 세정액는 그 바닥 및 측벽을 세정하기 위해 비아 및 트렌치로 유동할 기회를 갖는다. 초음파/메가 음파 전력이 다음 사이클에서 다시 턴온될 때, 입자, 잔류물 및 다른 불순물은 기포 체적 증가에 의해 생성된 인발력에 의해 비아 및 트렌치로부터 제거될 수 있다. 2개의 상태가 초음파/메가 음파를 사용하는 세정 공정에서 교대할 때, 웨이퍼 기판 상의 비아, 트렌치 및 다른 리세스된 영역의 높은 종횡비 특징부는 효과적으로 세정될 수 있다.Referring back to FIG. 20B , the bubble expands to a large volume (V n ) under the ultrasonic wave/mega-sound wave applied to the cleaning liquid for a time period (τ 1 ). In this state, the pathway of mass transfer is partially blocked. After that, the fresh cleaning liquid cannot completely flow into the bottom and sidewall of the via or trench. On the other hand, particles, residues and other impurities trapped in vias and trenches cannot be efficiently removed. However, this state will alternate with the next state of bubble contraction when the ultrasonic/mega-acoustic power is turned off to cool the bubble for time τ 2 as shown in FIG. 20A. In this cooled state, fresh cleaning liquid has the opportunity to flow into the vias and trenches to clean their bottoms and sidewalls. When the ultrasonic/mega-acoustic power is turned on again in the next cycle, particles, residues and other impurities can be removed from the vias and trenches by the pulling force created by the bubble volume increase. When the two conditions alternate in a cleaning process using ultrasound/mega-acoustics, vias, trenches and other high aspect ratio features in recessed areas on a wafer substrate can be effectively cleaned.

시간(τ2)에서의 냉각 상태는 이러한 세정 공정에서 중요한 역할을 한다. 기포 크기를 제한하는 조건, τ1i가 바람직하다. 하기의 방법은 냉각 상태 및 시간(τ1) 동안 기포 크기를 수축시켜 기포 팽창을 차단 크기로 제한하는 시간(τ2)을 실험적으로 결정할 수 있다. 그 실험은 화학 액체와 결합된 초음파/메가 음파 장치를 사용하여 비아 및 트렌치의 작은 특징부를 패터닝된 기판을 세정함으로써 수행되는데, 여기서 세정 성능을 평가하기 위해 추적가능한 잔류물이 존재한다.The cooling state at time τ 2 plays an important role in this cleaning process. A condition that limits cell size, τ 1 < τ i , is preferred. The following method can experimentally determine the time (τ 2 ) to limit the cell expansion to the blocking size by contracting the cell size during the cooling state and the time (τ 1 ). The experiment is performed by cleaning a substrate patterned with small features of vias and trenches using an ultrasonic/mega sonic device coupled with a chemical liquid, where traceable residues are present to evaluate the cleaning performance.

제1 단계는, 수학식 (20)에 기초하여 τi를 계산하는데 사용될 수 있는 특징부를 차단하기에 충분히 긴 τ1을 선택하는 것이다. 제2 단계는 DOE를 실행하기 위해 다른 시간(τ2)을 선택하는 것이다. 시간(τ2)의 선택은 제1 스크린 테스트에서 τ1의 적어도 10배, 바람직하게 τ1의 100배이다. 제3 단계는 시간(τ1)을 고정하고 적어도 5가지의 조건 하에서 실행되도록 전력(P0)을 고정하여 특정 패터닝된 구조를 갖는 기판을 개별적으로 세정하는 것이다. 여기서, P0는 기판 상의 비아 또는 트렌치의 특징부가 연속 모드(비-펄스 모드)에서 실행될 때 확실히 세정되지 않는 전력이다. 제4 단계는 SEMS 또는 EDX와 같은 소자 분석기 도구에 의해 상기한 5개의 기판의 비아 또는 트렌치의 특징부 내부의 추적가능한 잔류물 상태를 검사하는 것이다. 상기한 제1 내지 제4 단계는 비아 또는 트렌치의 특징부 내부의 추적가능한 잔류물이 관찰될 때까지 시간(τ2)을 점진적으로 단축시키기 위해 수회 반복될 수 있다. 시간(τ2)이 단축됨에 따라, 기포의 체적은 충분히 수축될 수 없고, 이는 특징을 점진적으로 차단하고 세정 성능에 영향을 미칠 것이다. 이러한 시간은 임계 냉각 시간(τc)으로 불린다. 임계 냉각 시간(τc)을 획득한 후에, 시간(τ2)은 안전 마진을 갖도록 2τc보다 큰 값으로 설정될 수 있다.The first step is to choose τ 1 long enough to cut off features that can be used to calculate τ i based on Equation (20). The second step is to choose a different time (τ 2 ) to run the DOE. The choice of time τ 2 is at least 10 times τ 1 , preferably 100 times τ 1 in the first screen test. The third step is to individually clean the substrates having a specific patterned structure by fixing the time (τ 1 ) and fixing the power (P 0 ) to run under at least five conditions. where P 0 is the power at which the features of the vias or trenches on the substrate are not reliably cleaned when run in continuous mode (non-pulsed mode). The fourth step is to inspect the state of traceable residues inside the features of the vias or trenches of the above five substrates by device analyzer tools such as SEMS or EDX. The first to fourth steps described above may be repeated several times to progressively shorten the time τ 2 until a traceable residue inside the feature of the via or trench is observed. As the time τ 2 shortens, the volume of air bubbles cannot be sufficiently contracted, which will gradually block the feature and affect the cleaning performance. This time is called the critical cooling time (τ c ). After obtaining the critical cooling time τ c , the time τ 2 can be set to a value greater than 2τ c to have a safety margin.

보다 상세한 예는 하기와 같이 도시되는데, 제1 단계는 표 3에 도시된 바와 같이, τ10, 2τ10, 4τ10, 8τ10, 16τ10, 32τ10, 64τ10, 128τ10, 256τ10, 512τ10과 같은 실험(DOE) 조건의 설계로서 10가지의 상이한 시간(τ1)을 선택하는 것이다. 제2 단계는 표 3에 나타낸 바와 같이, 제1 스크린 테스트에서 512τ10의 적어도 10배, 바람직하게 512τ10의 20배를 선택하는 것이다. 제3 단계는 특정 패터닝된 구조체를 갖는 기판을 개별적으로 세정하기 위해 상기한 10가지의 조건 하에서 가동하기 위해 전력(P0)을 고정하는 것이다. 여기서, P0는 기판 상의 비아 또는 트렌치의 특징부가 연속 모드(비-펄스 모드)에서 실행될 때 확실히 세정되지 않는 전력이다. 제4 단계는 플라즈마 에칭 후 비아 또는 트렌치의 특징부를 갖는 10개의 기판을 처리하기 위해 표 3에 도시된 조건을 사용하는 것이다. 포스트 플라즈마 에칭된 기판을 선택하는 이유는 에칭 공정 동안 발생된 폴리머가 트렌치 및 비아의 측벽 상에 형성된다는 것이다. 비아의 바닥 또는 측벽에 형성된 폴리머는 종래의 방법에 의해 제거하기가 어렵다. 다음 단계는 기판의 단면에서 SEMS에 의해 10개의 기판 상의 비아 또는 트렌치의 특징부의 세정 상태를 검사하는 것이다. 결과적인 데이터가 하기의 표 3에 도시된다. 표 3으로부터, 세정 효과는 τ1 = 32τ10에서 기판 # 6에 대한 최상의 지점에 도달하므로, 최적의 시간(τ1)은 32τ10이다.A more detailed example is shown as follows, wherein the first step is τ 10 , 2τ 10 , 4τ 10 , 8τ 10 , 16τ 10 , 32τ 10 , 64τ 10 , 128τ 10 , 256τ 10 , 512τ, as shown in Table 3. As the design of the experimental (DOE) conditions such as 10 , 10 different times (τ1) are selected. The second step is to select at least 10 times 512τ 10 , preferably 20 times 512τ 10 , in the first screen test, as shown in Table 3. The third step is to fix the power (P 0 ) to operate under the above 10 conditions to individually clean the substrates with specific patterned structures. where P 0 is the power at which the features of the vias or trenches on the substrate are not reliably cleaned when run in continuous mode (non-pulsed mode). The fourth step is to use the conditions shown in Table 3 to process 10 substrates having features of vias or trenches after plasma etching. The reason for choosing a post plasma etched substrate is that the polymer generated during the etching process forms on the sidewalls of the trenches and vias. The polymer formed on the bottom or sidewall of the via is difficult to remove by conventional methods. The next step is to inspect the cleaning condition of the features of the vias or trenches on the 10 substrates by SEMS in cross-section of the substrates. The resulting data is shown in Table 3 below. From Table 3, the cleaning effect reaches the best point for substrate #6 at τ 1 =32τ 10 , so the optimum time (τ 1 ) is 32τ 10 .

[표 3][Table 3]

Figure 112020060739124-pct00026
Figure 112020060739124-pct00026

만약 피크가 발견되지 않으면, 상기한 제1 내지 제4 단계는 τ1의 더 넓은 시간 범위로 다시 반복되어 시간(τ1)을 찾을 수 있다. 초기 시간(τ1)을 찾은 후, 상기한 제1 및 제4 단계는 시간(τ1)의 범위를 좁히기 위해 더 좁은 시간 범위(τ1)로 다시 반복될 수 있다. 시간(τ1)을 알면, 시간(τ2)은 세정 효과가 감소하기 시작하는 값으로 512τ2로부터 시간(τ2)을 감소시킴으로써 최적화될 수 있다. 표 4로부터, 세정 효과는 τ2 = 256τ10에서 기판 # 5에 대한 최상의 지점에 도달하므로, 최적 시간(τ2)은 256τ10이다.If no peak is found, the first to fourth steps described above may be repeated again with a wider time range of τ 1 to find the time τ 1 . After finding the initial time τ 1 , the first and fourth steps described above may be repeated again with a narrower time range τ 1 to narrow the range of time τ 1 . Knowing time τ 1 , time τ 2 can be optimized by decreasing time τ 2 from 512τ 2 to a value at which the cleaning effect begins to decrease. From Table 4, the cleaning effect reaches the best point for substrate #5 at τ 2 =256τ 10 , so the optimal time (τ 2 ) is 256τ 10 .

[표 4][Table 4]

Figure 112020060739124-pct00027
Figure 112020060739124-pct00027

도 21a-21c는 본 발명의 일 실시예에 따른 다른 세정 공정을 도시한다. 본 세정 공정은 도 20a-20d에 도시된 것과 유사하며, 이는 캐비테이션이 포화점(Rs)에 도달한 후에도 현재의 세정 공정에서의 전력이 여전히 mτ1의 기간 동안 온된다는 점에서 차이가 있다. 여기서, m은 0.1 내지 100의 수, 바람직하게 2일 수 있으며, 이는 비아 및 트렌치 구조 및 사용되는 세정액에 의존한다. 그리고 M의 값은 도 20a-20d에 도시된 실시예와 유사한 실험에 의해 최적화될 필요가 있다.21A-21C illustrate another cleaning process according to an embodiment of the present invention. This cleaning process is similar to that shown in FIGS. 20a-20d, with the difference that the power in the current cleaning process is still turned on for a period of mτ 1 after cavitation reaches the saturation point (R s ). Here, m can be a number from 0.1 to 100, preferably 2, depending on the via and trench structure and the cleaning solution used. And the value of M needs to be optimized by experiments similar to the embodiment shown in Figs. 20a-20d.

도 22a 및 22b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 음파 에너지를 이용하는 웨이퍼 세정 공정을 도시한다. 음파 전력(P1)이 세정액에 인가될 때의 시간(τ1) 동안, 기포 내파는 제1 기포의 온도가 Ti의 지점에서 그 내파 온도에 도달할 때 일어나기 시작하고, 그 다음 Ti로부터 Tn까지 증가하는 온도 동안(Δτ의 시간 동안) 일부 기포 내파가 계속된다. Τ2의 시간 주기에서 음파 전력을 턴오프한 후, 기포의 온도는 주위 액체에 의해 Tn으로부터 원래의 T0까지 냉각된다. Ti는 비아 및 트렌치의 특징부에서의 기포 내파에 대한 온도의 임계값으로서 결정되어, 제1 기포 내파를 트리거한다.22A and 22B illustrate a wafer cleaning process using sonic energy according to another embodiment of the present invention. During the time τ 1 when sonic power P 1 is applied to the cleaning liquid, bubble implosion starts to occur when the temperature of the first bubble reaches its implosion temperature at the point T i , and then from T i Some bubble implosion continues for the increasing temperature up to Tn (for a time of Δτ). After turning off the sonic power in a time period of Τ 2 , the temperature of the bubble is cooled from T n to the original T 0 by the surrounding liquid. T i is determined as the threshold of temperature for bubble implosion in features of vias and trenches, triggering the first bubble implosion.

열전달이 특징부에서 정확하게 균일하지 않기 때문에, 온도가 Ti에 도달한 후에 더 많은 기포 내파가 일어날 수 있다. 기파 내파 강도는 기포 온도(T)가 증가하면서 더욱더 높아질 것이다. 그러나, 기포 내파는 패터닝된 구조를 손상시킬 수 있는 내파 강도 이하로 조절되어야 한다. 기포 내파는 시간(Δτ)을 조정함으로써 온도(Td) 이하가 되도록 온도(Tn)를 제어함으로써 제어될 수 있으며, 여기서 Tn은 n 사이클 동안 세정액에 인가되는 음파 전력으로 인한 기포의 최대 온도이고, Td는 패터닝된 구조체에 손상을 초래하는 높은 강도(또는 전력)를 갖는 특정 양의 기포 내파의 축적의 온도이다. 본 세정 공정에서는, 제1 기포 내파가 시작된 후에 시간(Δτ)을 조정함으로써 기포 내파 강도를 제어하는 것이 달성되어, 세정 하에서 패터닝된 구조체에 손상을 야기하기에는 너무 높아지게 되는 기포 내파 강도를 피하면서 원하는 세정 성능 및 효율을 달성하게 된다.Since the heat transfer is not precisely uniform across the features, more bubble implosion may occur after the temperature reaches T i . The bubble implosion strength will become higher and higher as the bubble temperature (T) increases. However, cell implosion must be controlled below the implosion strength which can damage the patterned structure. Bubble implosion can be controlled by controlling the temperature (T n ) to be less than or equal to the temperature (T d ) by adjusting the time (Δτ), where T n is the maximum temperature of the bubble due to sonic power applied to the cleaning solution for n cycles. where T d is the temperature of accumulation of a certain amount of bubble implosion with high intensity (or power) that causes damage to the patterned structure. In this cleaning process, controlling the cell implosion intensity is achieved by adjusting the time Δτ after the first cell implosion starts, so as to avoid the cell implosion intensity becoming too high to cause damage to the patterned structure under cleaning while avoiding the desired cleaning. performance and efficiency are achieved.

입자 제거 효율(PRE)을 증가시키기 위해, 도 22a-22b에 도시된 바와 같이 초음파 또는 메가 음파 세정 공정에서 제어된 통과 캐비테이션을 갖는 것이 바람직하다. 제어된 통과 캐비테이션은 τ1보다 짧은 시간 간격에서 전력(P1)으로 음파 전력 공급부를 설정하고, τ2보다 긴 시간 간격에서 전력(P2)으로 음파 전력 공급부를 설정하고, 웨이퍼가 세정될 때까지 상기한 단계를 반복함으로써 성취되며, 여기서 전력(P2)은 0이거나 또는 전력(P1)보다 훨씬 더 작고, τ1은 기포 내의 온도가 임계 내파 온도보다 높게 상승하는 시간 간격이고, τ2는 기포 내의 온도가 임계 내파 온도보다 훨씬 낮은 온도로 떨어지는 시간 간격이다. 제어된 통과 캐비테이션은 세정 공정에서 특정 기포 내파를 갖기 때문에, 제어된 통과 캐비테이션은 패터닝된 구조체에 대한 손상을 최소화하면서 더 높은 PRE(입자 제거 효율)를 제공할 것이다. 임계 내파 온도는 제1 기포 내파를 야기할 기포 내부의 가장 낮은 온도이다. PRE를 더 증가시키기 위해, 기포의 온도를 추가로 증가시킬 필요가 있으므로, 더 긴 시간(τ1)이 필요하다. 또한, 기포의 온도는 τ2의 시간을 단축시킴으로써 증가될 수 있다.To increase particle removal efficiency (PRE), it is desirable to have controlled pass-through cavitation in an ultrasonic or mega sonic cleaning process as shown in FIGS. 22A-22B. Controlled pass cavitation sets the acoustic power supply to power (P 1 ) at a time interval shorter than τ 1 , sets the acoustic power supply to power (P 2 ) at a time interval longer than τ 2 , and when the wafer is being cleaned. It is achieved by repeating the above steps until , where the power P 2 is zero or much smaller than the power P 1 , τ1 is the time interval during which the temperature within the bubble rises above the critical implosion temperature, and τ 2 is The time interval during which the temperature within the bubble falls to a temperature well below the critical implosion temperature. Because controlled-through cavitation has specific bubble implosion in the cleaning process, controlled-through cavitation will provide higher particle removal efficiency (PRE) with minimal damage to the patterned structure. The critical implosion temperature is the lowest temperature inside the cell that will cause the first cell implosion. In order to further increase the PRE, it is necessary to further increase the temperature of the bubble, so a longer time (τ 1 ) is required. Also, the temperature of the bubble can be increased by shortening the time of τ2 .

초음파 또는 메가 음파의 주파수는 내파의 레벨을 제어하기 위한 또 다른 파라미터이다. 제어된 통과 캐비테이션을 유지하는 것은, τ1보다 짧은 시간 간격에서 주파수(f1)로 음파 전력 공급부를 설정하고, τ2보다 긴 시간 간격에서 주파수(f2)로 음파 전력 공급부를 설정하고, 웨이퍼가 세정될 때까지 상기한 단계를 반복함으로써 성취될 수 있으며, 여기서 f2는 f1보다 훨씬 높고, 바람직하게 2배 또는 4배 더 높다. 통상적으로, 주파수가 높을수록, 내파의 레벨 또는 강도는 더 낮아진다. 다시, τ1은 기포 내의 온도가 임계 내파 온도보다 높게 상승하는 시간 간격이고, τ2는 기포 내의 온도가 임계 내파 온도보다 훨씬 낮은 온도로 떨어지는 동안의 시간 간격이다. 제어된 통과 캐비테이션은 패터닝된 구조체에 대한 손상을 최소화하면서 더 높은 PRE(입자 제거 효율)를 제공할 것이다. 임계 내파 온도는 제1 기포 내파를 야기하는 기포 내부의 가장 낮은 온도이다. PRE를 더 증가시키기 위해, 기포의 온도를 추가로 증가시킬 필요가 있으므로, 더 긴 시간(τ1)이 필요하다. 또한, 시간 간격(τ2)을 단축시킴으로써 기포의 온도를 증가시킬 수 있다. 일반적으로, 0.1MHz~10MHz 사이의 주파수를 갖는 초음파 또는 메가가 본 발명에 개시된 웨이퍼 세정 공정에 적용될 수 있다.The frequency of ultrasound or megasonic waves is another parameter to control the level of implosion. Maintaining controlled pass-through cavitation involves setting the acoustic power supply to a frequency f 1 at a time interval shorter than τ 1 , setting the acoustic wave power supply to a frequency f 2 at a time interval longer than τ 2 , and setting the wafer may be achieved by repeating the above steps until is cleaned, where f 2 is much higher than f 1 , preferably 2 or 4 times higher. Typically, the higher the frequency, the lower the level or strength of the implosion. Again, τ 1 is the time interval during which the temperature within the bubble rises above the critical implosion temperature, and τ 2 is the time interval during which the temperature within the bubble falls to a temperature well below the critical implosion temperature. Controlled through cavitation will provide higher particle removal efficiency (PRE) with minimal damage to the patterned structures. The critical implosion temperature is the lowest temperature inside a cell that causes first cell implosion. In order to further increase the PRE, it is necessary to further increase the temperature of the bubble, so a longer time (τ 1 ) is required. In addition, the temperature of the bubble can be increased by shortening the time interval (τ 2 ). In general, ultrasound or mega with a frequency between 0.1 MHz and 10 MHz can be applied to the wafer cleaning process disclosed in the present invention.

도 23은 본 발명의 실시예에 따라 도 7-22에 도시된 웨이퍼 세정 공정을 수행하기 위한 예시적인 웨이퍼 세정 장치를 도시한다. 웨이퍼 세정 장치는 웨이퍼(23010)를 장착하기 위한 웨이퍼 척(23014)을 구비한다. 웨이퍼(23010)와 함께 웨이퍼 척(23014)은 회전 구동 메커니즘(23016)에 의해 구동되는 세정 공정 동안 회전한다. 또한, 웨이퍼 세정 장치는 세정 화학물질 또는 탈이온수(23060)와 같은 세정액을 웨이퍼(23010)에 전달하기 위한 노즐(23064)을 구비한다. 초음파 또는 메가 음파 장치(23062)는 세정액에 초음파 또는 메가 음파 에너지를 부여하기 위해 노즐(23064)과 결합된다. 초음파 또는 메가 음파 장치(23062)에 의해 발생된 초음파 또는 메가 음파는 노즐(23064)로부터 세정액(23060)을 통해 웨이퍼(23010)로 전달된다.23 illustrates an exemplary wafer cleaning apparatus for performing the wafer cleaning process shown in FIGS. 7-22 in accordance with an embodiment of the present invention. The wafer cleaning apparatus includes a wafer chuck 23014 for mounting a wafer 23010 thereon. Wafer chuck 23014 along with wafer 23010 rotates during a cleaning process driven by rotation drive mechanism 23016. The wafer cleaning apparatus also includes a nozzle 23064 for delivering a cleaning chemical or cleaning liquid, such as deionized water 23060, to the wafer 23010. An ultrasonic or mega sonic device 23062 is coupled with the nozzle 23064 to impart ultrasonic or mega sonic energy to the cleaning liquid. Ultrasound or mega sonic waves generated by the ultrasonic or mega sonic wave device 23062 are transmitted from the nozzle 23064 through the cleaning liquid 23060 to the wafer 23010 .

도 24는 본 발명의 실시예에 따라 도 7-22에 도시된 웨이퍼 세정 공정을 수행하기 위한 다른 웨이퍼 세정 장치의 단면도이다. 웨이퍼 세정 장치는 세정액(24070)의 바디를 포함하는 세정 탱크(24074) 및 세정액(24070)에 침지된 복수의 웨이퍼(24010)를 유지하는 웨이퍼 카세트(24076)를 구비한다. 웨이퍼 세정 장치는 세정액에 초음파 또는 메가 음파 에너지를 부여하기 위해 세정 탱크(24074)의 벽에 부착된 초음파 또는 메가 음파 장치(24072)를 더 구비한다. 세정액(24070)으로 세정 탱크(24074)를 충진하기 위한 적어도 하나의 입구(미도시)가 있어서, 세정 공정 동안 웨이퍼(24010)가 세정액(24070)에 침지된다.24 is a cross-sectional view of another wafer cleaning apparatus for performing the wafer cleaning process shown in FIGS. 7-22 according to an embodiment of the present invention. The wafer cleaning apparatus includes a cleaning tank 24074 containing a body of cleaning liquid 24070 and a wafer cassette 24076 holding a plurality of wafers 24010 immersed in the cleaning liquid 24070. The wafer cleaning device further includes an ultrasonic or mega sonic wave device 24072 attached to the wall of the cleaning tank 24074 for imparting ultrasonic or mega sonic wave energy to the cleaning liquid. There is at least one inlet (not shown) for filling the cleaning tank 24074 with the cleaning liquid 24070 so that the wafer 24010 is immersed in the cleaning liquid 24070 during the cleaning process.

상기한 실시예들에서, 전력 레벨, 주파수, 전력-온 시간(τ1) 및 잔력-오프 시간(τ2)과 같은 음파 전력 공급부의 모든 임계 공정 파라미터들이 웨이퍼 세정 공정 동안 실시간 모니터링 없이 전력 공급 제어기에 사전 설정되면, 웨이퍼 세정 공정 동안 일부 비정상 상태로 인해 패터닝된 구조체에 대한 손상이 여전히 발생할 수 있다. 따라서, 음파 전력 공급부 동작 상태의 실시간 모니터링을 위한 장치 및 방법이 필요하다. 파라미터가 정상 범위에 있지 않으면, 음파 전력 공급부는 차단되어야 하고, 경보 신호가 보내지고 보고되어야 한다.In the foregoing embodiments, all critical process parameters of the acoustic wave power supply, such as power level, frequency, power-on time (τ 1 ) and residual power-off time (τ 2 ) are monitored in real time during the wafer cleaning process by the power supply controller. , damage to the patterned structure may still occur due to some abnormal condition during the wafer cleaning process. Therefore, there is a need for an apparatus and method for real-time monitoring of the operating state of a sound wave power supply. If the parameter is not in the normal range, the sonic power supply should be cut off, and an alarm signal should be sent and reported.

도 25는 본 발명의 일 실시예에 따른 음파 에너지를 이용하는 웨이퍼 세정 공정의 작동 파라미터를 모니터링하기 위한 제어 시스템을 도시한다. 제어 시스템은 호스트 컴퓨터(25080), 음파 발생기(25082), 음파 변환기(1003), 검출 시스템(25086) 및 통신 케이블(25088)을 구비한다. 호스트 컴퓨터(25080)는 전력 설정(P1), 전력-온 시간 설정(τ1), 전력 설정(P2), 전력-오프 시간 설정(τ2), 주파수 설정 및 전력 인에이블 명령과 같은 제어 명령과 같은 음파 파라미터 설정을 음파 발생기(2508)에 전송한다. 음파 발생기(25082)는 이러한 명령을 수신한 후에 음파 파형을 생성하고, 음파 파형을 음파 변환기(1003)에 전송하여 웨이퍼(1010)를 세정한다. 한편, 호스트 컴퓨터(25080)에 의해 전송된 파라미터 설정 및 음파 발생기(25082)의 출력은 검출 시스템(250886)에 의해 판독된다. 검출 시스템(25086)은 음파 발생기(25082)로부터의 출력을 호스트 컴퓨터(25080)에 의해 전송된 파라미터 설정과 비교하고, 그 후 통신 케이블(25088)을 통해 호스트 컴퓨터(25080)로 비교 결과를 전송한다. 음파 발생기(25082)로부터의 출력이 호스트 컴퓨터(25080)에 의해 전송된 파라미터 설정과 다르다면, 검출 시스템(25086)은 경보 신호를 호스트 컴퓨터(25080)에 전송한다. 경보 신호를 수신하면, 호스트 컴퓨터(25080)는 음파 발생기(25082)를 차단하여 웨이퍼(1010) 상의 패터닝된 구조체의 손상을 방지한다.25 illustrates a control system for monitoring operating parameters of a wafer cleaning process using sonic energy according to one embodiment of the present invention. The control system includes a host computer 25080, a sound wave generator 25082, a sound wave converter 1003, a detection system 25086 and a communication cable 25088. The host computer 25080 provides control commands such as power set (P 1 ), power-on time set ( τ1 ), power set (P 2 ), power-off time set (τ 2 ), frequency set, and power enable commands. Sound wave parameter settings such as are transmitted to the sound wave generator 2508. The sound wave generator 25082 generates a sound wave after receiving this command, and transmits the sound wave to the sound wave converter 1003 to clean the wafer 1010 . On the other hand, the parameter settings transmitted by the host computer 25080 and the output of the sound wave generator 25082 are read by the detection system 250886. The detection system 25086 compares the output from the sonic generator 25082 with the parameter settings transmitted by the host computer 25080, and then transmits the comparison result to the host computer 25080 via the communication cable 25088. . If the output from the sonic generator 25082 differs from the parameter settings sent by the host computer 25080, the detection system 25086 sends an alarm signal to the host computer 25080. Upon receiving the alarm signal, the host computer 25080 shuts off the sonic generator 25082 to prevent damage to the patterned structures on the wafer 1010.

도 26은 본 발명의 실시예에 따른 도 25에 도시된 검출 시스템(25086)의 블록도이다. 검출 시스템(25086)은 예시적으로 전압 감쇠 회로(26090), 정형 회로(26092), 메인 제어기(26094), 통신 회로(26096) 및 전력 회로(26098)를 구비한다. 메인 제어기(26094)는 FPGA로 실시될 수 있다. 통신 회로(26096)는 호스트 컴퓨터(25080)에 대한 인터페이스로서 구현된다. 통신 회로(26096)는 호스트 컴퓨터(25080)와 RS232/RS485 시리얼 통신을 실시하여 호스트 컴퓨터(25080)로부터 파라미터 설정을 판독하고, 비교 결과를 다시 호스트 컴퓨터(25080)로 전송한다. 전력 회로(26098)는 DC 15V를 전체 시스템에 대한 DC 1.2V, DC 3.3V 및 DC 5V의 목표 전압으로 변환하도록 설계된다.26 is a block diagram of the detection system 25086 shown in FIG. 25 according to an embodiment of the present invention. The detection system 25086 illustratively includes a voltage attenuation circuit 26090, a shaping circuit 26092, a main controller 26094, a communication circuit 26096 and a power circuit 26098. The main controller 26094 may be implemented as an FPGA. Communication circuitry 26096 is implemented as an interface to host computer 25080. The communication circuit 26096 performs RS232/RS485 serial communication with the host computer 25080 to read parameter settings from the host computer 25080, and transmits the comparison result back to the host computer 25080. The power circuit 26098 is designed to convert DC 15V to target voltages of DC 1.2V, DC 3.3V, and DC 5V for the entire system.

도 27은 본 발명의 다른 실시예에 따른 검출 시스템(25086)의 블록도이다. 검출 시스템(25086)은 예시적으로 전압 감쇠 회로(26090), 진폭 검출 회로(27092), 메인 제어기(26094), 통신 회로(26096) 및 전력 회로(26098)를 구비한다.27 is a block diagram of a detection system 25086 according to another embodiment of the present invention. The detection system 25086 illustratively includes a voltage attenuation circuit 26090, an amplitude detection circuit 27092, a main controller 26094, a communication circuit 26096 and a power circuit 26098.

도 28a-28c는 본 발명의 일 실시예에 따른 전압 감쇠 회로(26090)의 예시적인 구현을 도시한다. 음파 발생기(25082)로부터 출력된 음파 신호가 먼저 판독될 때, 도 28b에 도시된 바와 같이 비교적 높은 진폭 값을 갖는다. 전압 감쇠 회로(26090)는 도 28c에 도시된 바와 같이 파형의 진폭 값을 감소시키기 위해 2개의 연산 증폭기(28102, 28104)를 사용하도록 설계된다. 전압 감쇠 회로(26090)의 감쇠율은 5 내지 100의 범위, 바람직하게 20으로 설정된다. 전압 감쇠는 하기의 수학식으로 표현될 수 있다.28A-28C show an exemplary implementation of a voltage attenuation circuit 26090 according to one embodiment of the present invention. When the sound wave signal output from the sound wave generator 25082 is first read, it has a relatively high amplitude value as shown in Fig. 28B. The voltage attenuation circuit 26090 is designed to use two operational amplifiers 28102 and 28104 to reduce the amplitude value of the waveform as shown in FIG. 28C. The attenuation factor of the voltage attenuation circuit 26090 is set in the range of 5 to 100, preferably 20. Voltage attenuation can be expressed by the following equation.

Figure 112020060739124-pct00028
Figure 112020060739124-pct00028

여기서, Vout은 전압 감쇠 회로(26090)에 의해 출력된 진폭값이고, Vin은 전압 감쇠 회로(26090)에 입력되는 진폭값이고, R1, R2, R3, R4는 2개의 연산 증폭기(28102, 28104)의 저항이다.Here, Vout is the amplitude value output by the voltage attenuation circuit 26090, Vin is the amplitude value input to the voltage attenuation circuit 26090, and R1, R2, R3, and R4 are the two operational amplifiers 28102 and 28104 is the resistance of

도 29a-29c는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 26에 도시된 정형 회로(26092)의 예시적인 구현을 도시한다. 도 26을 다시 참조하면, 전압 감쇠 회로(26090)의 출력은 정형 회로(26092)에 접속된다. 전압 감쇠 회로(26090)로부터의 파형은 정현파 파형을 메인 제어기(26094)에 의해 처리될 구형파(square wave)로 변환하기 위해 정형 회로(26092)에 입력된다. 정형 회로(26092)는 도 29a에 도시된 바와 같이 윈도우 비교기(29102) 및 OR 게이트(29104)를 포함한다. Vcal-<Vin<Vcal+, Vout = 0, Vout = 1, 여기서 Vcal- 및 Vcal+는 2개의 임계값이면, Vin은 정형 회로의 입력값이고, Vout은 정형 회로의 출력값이다. 전압 감쇠 회로(2190)를 통과하는 파형은 도 29b에 도시된 바와 같이 정현파이다. 정형 회로(26092)는 도 29c에 도시된 바와 같이 정현파를 구형파로 변환한다.29A-29C show an exemplary implementation of the shaping circuit 26092 shown in FIG. 26 according to one embodiment of the present invention. Referring again to FIG. 26 , the output of voltage damping circuit 26090 is connected to shaping circuit 26092 . The waveform from the voltage attenuation circuit 26090 is input to the shaping circuit 26092 to convert the sinusoidal waveform into a square wave to be processed by the main controller 26094. The shaping circuit 26092 includes a window comparator 29102 and an OR gate 29104 as shown in FIG. 29A. Vcal - < Vin < Vcal+, Vout = 0, Vout = 1, where Vcal - and Vcal+ are two thresholds, then Vin is the input value of the shaping circuit and Vout is the output value of the shaping circuit. The waveform passing through the voltage attenuation circuit 2190 is a sine wave as shown in FIG. 29B. The shaping circuit 26092 converts the sine wave into a square wave as shown in Fig. 29C.

도 30a-30c는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 26 및 27의 메인 제어기(26094)의 예시적인 구현을 도시한다. 메인 제어기(26094)는 도 30a에 도시된 바와 같이 펄스 변환 모듈(30102) 및 주기 측정 모듈(3104)을 구비한다. 펄스 변환 모듈(30102)은 시간 주기(τ1) 동안 펄스 신호를 높은 레벨 신호로 변환하고, 도 30b 및 30c에 도시된 바와 같이 시간 주기(τ2) 동안 낮은 레벨 신호를 유지하도록 사용된다. 펄스 변환 모듈(30102)의 회로 심볼은 도 30a에 도시되어 있으며, 여기서 Clk_Sys는 50MHz 클록 신호이고, Pulse_in은 입력 신호이고, Pulse_Out은 출력 신호이다. 주기 측정 모듈(30104)은 하기의 수학식을 사용하여 카운터에 의해 높은 레벨 및 낮은 레벨 신호의 지속 시간을 측정하는데 사용된다.30A-30C illustrate an exemplary implementation of the main controller 26094 of FIGS. 26 and 27 according to one embodiment of the present invention. The main controller 26094 includes a pulse conversion module 30102 and a period measurement module 3104 as shown in FIG. 30A. The pulse conversion module 30102 is used to convert the pulse signal into a high level signal for a period of time τ 1 , and to maintain the low level signal for a period of time τ2 as shown in FIGS. 30B and 30C . A circuit symbol of the pulse conversion module 30102 is shown in Fig. 30A, where Clk_Sys is a 50 MHz clock signal, Pulse_in is an input signal, and Pulse_Out is an output signal. The period measurement module 30104 is used to measure the duration of the high level and low level signals by means of a counter using the equation below.

Figure 112020060739124-pct00029
Figure 112020060739124-pct00029

여기서, Counter_H는 높은 레벨의 수이고, Counter_L은 낮은우 레벨의 수이다.Where Counter_H is the high level number and Counter_L is the low level number.

메인 제어기(26094)는 계산된 전력-온 시간을 사전설정된 시간(τ1)과 비교한다. 계산된 전력-온 시간이 사전설정된 시간(τ1)보다 길면, 메인 제어기(26094)는 경보 신호를 호스트 컴퓨터(25080)로 전송한다. 호스트 컴퓨터(25080)는 경보 신호를 수신하면 음파 발생기(2508)를 차단한다. 메인 제어기(26094)는 계산된 전력-오프 시간을 사전설정된 시간(τ2)과 비교한다. 계산된 전력-오프 시간이 사전설정된 시간(τ2)보다 짧으면, 메인 제어기(26094)는 경보 신호를 호스트 컴퓨터(25080)에 전송한다. 호스트 컴퓨터(25080)는 경보 신호를 수신하면 음파 발생기(26082)를 차단한다. 일 실시예에서, 메인 제어기(26094)는 Altera Cyclone IV FPGA 모델 번호 EP4CE22F17C6N을 사용하여 구현될 수 있다.The main controller 26094 compares the calculated power-on time with a preset time τ 1 . If the calculated power-on time is longer than the preset time (τ 1 ), the main controller 26094 sends an alarm signal to the host computer 25080. Host computer 25080 shuts down sonic generator 2508 upon receiving the alarm signal. The main controller 26094 compares the calculated power-off time with a preset time τ 2 . If the calculated power-off time is shorter than the preset time (τ 2 ), the main controller 26094 sends an alarm signal to the host computer 25080. The host computer 25080 shuts off the sonic generator 26082 upon receiving the alarm signal. In one embodiment, main controller 26094 may be implemented using Altera Cyclone IV FPGA model number EP4CE22F17C6N.

도 31은 음파 장치의 특성으로 인해 호스트 컴퓨터가 음파 전력 공급부를 차단한 후에 음파 전력 공급부가 여전히 여러 사이클을 진동하는 것을 도시한다. 음파 발생기(25082)가 전력 다운 후에 여러 사이클을 진동하는 시간 주기(τ3)는 메인 제어기(2609)에 의해 측정된다. 이러한 시간 주기(τ3)는 실험에 의해 얻어질 수 있다. 따라서, 실제 전력-온 시간은 τ13과 동일하며, 여기서 τ는 주기적 측정 모듈(25104)에 의해 계산된 시간이다. 실제 전력-온 시간이 사전설정된 시간(τ1)보다 긴 경우, 메인 제어기(26094)는 알람 신호를 호스트 컴퓨터(25080)로 전송한다.Fig. 31 shows that the sonic power supply still vibrates several cycles after the host computer cuts off the sonic power supply due to the characteristics of the sonic device. The time period (τ 3 ) over which the sound generator 25082 oscillates several cycles after being powered down is measured by the main controller 2609. This time period (τ 3 ) can be obtained experimentally. Thus, the actual power-on time is equal to τ 13 , where τ is the time calculated by periodic measurement module 25104. When the actual power-on time is longer than the preset time (τ 1 ), the main controller 26094 transmits an alarm signal to the host computer 25080.

도 32a-32c는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 27의 진폭 검출 회로(27092)의 예시적인 구현을 도시한다. 진폭 검출 회로(27092)는 예시적으로 기준 전압 생성 회로 및 비교 회로를 구비한다. 도 32b에 도시된 바와 같이, 기준 전압 발생 회로는 디지털 입력을 메인 제어기(26094)로부터 도 27c에 도시된 바와 같이 아날로그 DC 기준 전압(Vref + 및 Vref -)으로 변환하기 위해 D/A 변환기(32118)를 사용하도록 설계된다. 비교 회로는 감쇠된 진폭(Vin), 즉 전압 감쇠 회로(26090)로부터의 출력을 기준 전압(Vref + 및 Vref -)과 비교하기 위해 윈도우 비교기(32114) 및 AND 게이트(32116)를 사용하도록 설계된다. 감쇠된 진폭(Vin)이 기준 전압(Vref + 및/또는 Vref -)을 초과하면, 진폭 검출 회로(27092)는 경보 신호를 호스트 컴퓨터(25080)에 전송한다. 경보 신호를 수신하면, 호스트 컴퓨터(25080)는 음파 발생기(25082)를 차단하여 웨이퍼(1010) 상의 패터닝된 구조체를 손상시키는 것을 방지한다.32A-32C show an exemplary implementation of the amplitude detection circuit 27092 of FIG. 27 according to one embodiment of the present invention. The amplitude detection circuit 27092 illustratively includes a reference voltage generation circuit and a comparison circuit. As shown in FIG. 32B, the reference voltage generator circuit is a D/A converter 32118 to convert digital inputs from the main controller 26094 to analog DC reference voltages (Vref + and Vref -) as shown in FIG. 27C. ) is designed to be used. The comparison circuit is designed to use window comparator 32114 and AND gate 32116 to compare the attenuated amplitude (Vin), i.e., the output from voltage decay circuit 26090, to reference voltages (Vref + and Vref -). . When the attenuated amplitude (Vin) exceeds the reference voltage (Vref + and/or Vref -), the amplitude detection circuit 27092 sends an alarm signal to the host computer 25080. Upon receiving the alarm signal, the host computer 25080 shuts off the sonic generator 25082 to prevent damaging the patterned structures on the wafer 1010.

도 33은 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 세정 공정을 도시하는 흐름도이다. 웨이퍼 세정 공정은 웨이퍼와 초음파/메가 음파 사이의 공간에 세정액이 도포되는 단계(33010)로 시작한다. 단계(33020)에서, 초음파/메가 음파 전력 공급부는 초음파/메가 음파 장치를 구동하기 위해 주파수(f1) 및 전력 레벨(P1)로 설정된다. 단계(33030)에서, 검출된 전력-온 시간이 사전설정된 시간(τ1)과 비교된다. 검출된 전력-온 시간이 τ1보다 길면, 전력 공급부는 차단되고 알람 신호가 또한 전송될 것이다. 단계(33040)에서, 초음파/메가 음파 전력 공급부는 웨이퍼 상의 패터닝된 구조체를 손상시키는 세정액 내의 버블 캐비테이션 전에 제로 출력으로 설정된다. 단계(33050)에서, 음파 전력 공급부는 기포 내의 온도가 특정 레벨로 감소된 후에 주파수(f1) 및 전력 레벨(P1)로 복원된다. 단계(33060)에서, 검출된 전력-오프 시간이 사전설정된 시간(τ2)과 비교된다. 검출된 전력-오프 시간이 τ2보다 짧으면, 초음파/메가 음파 전력 공급부는 차단되고 알람 신호가 또한 전송될 것이다. 단계(33070)에서, 웨이퍼 청정도가 검사되고, 상기한 단계(33010-33060)는 원하는 청정도가 충족되지 않으면 반복될 것이다. 대안적으로, 청정도 검사는 매 사이클마다 수행되지 않을 수 있다. 대신에, 사용될 사이클의 수는 샘플 웨이퍼를 사용하여 사전에 경험적으로 결정될 수 있다.33 is a flow chart illustrating a wafer cleaning process according to an embodiment of the present invention. The wafer cleaning process begins at step 33010 in which a cleaning liquid is applied to the space between the wafer and ultrasonic/mega-acoustic waves. In step 33020, the ultrasonic/mega-sonic wave power supply unit is set to a frequency f 1 and a power level P 1 to drive the ultrasonic/mega-sonic wave device. In step 33030, the detected power-on time is compared to a preset time (τ 1 ). If the detected power-on time is longer than τ 1 , the power supply will be cut off and an alarm signal will also be sent. At step 33040, the ultrasonic/mega-acoustic power supply is set to zero output prior to bubble cavitation in the cleaning liquid damaging patterned structures on the wafer. In step 33050, the acoustic power supply is restored to the frequency f 1 and power level P 1 after the temperature within the bubble is reduced to a specific level. In step 33060, the detected power-off time is compared to a preset time (τ 2 ). If the detected power-off time is shorter than τ 2 , the ultrasonic/mega-acoustic power supply will be cut off and an alarm signal will also be sent. In step 33070, wafer cleanliness is checked, and steps 33010-33060 described above will be repeated if the desired cleanliness is not met. Alternatively, the cleanliness check may not be performed every cycle. Alternatively, the number of cycles to be used can be determined empirically beforehand using the sample wafer.

도 34는 본 발명의 다른 실시예에 따른 웨이퍼 세정 공정을 도시하는 흐름도이다. 웨이퍼 세정 공정은 웨이퍼와 초음파/메가 음파 장치 사이의 공간에 세정액이 도포되는 단계(34010)로 시작한다. 단계(34020)에서, 초음파/메가 음파 전력 공급부는 초음파/메가 음파 장치를 구동하기 위해 주파수(f1) 및 전력 레벨(P1)로 설정된다. 단계(34030)에서, 음파 전력 출력의 진폭이 검출되어 사전설정된 값과 비교된다. 검출된 진폭이 사전설정된 값보다 높다면, 전원은 차단될 것이고 경보 신호가 또한 전송될 것이다. 단계(34040)에서, 음파 공급부는 웨이퍼 상의 패터닝된 구조체를 손상시키는 세정액 내의 버블 캐비테이션 전에 제로 출력으로 설정된다. 단계(31050)에서, 음파 전력 공급부는 기포 내부의 온도가 특정 레벨로 감소된 후에 주파수(f1) 및 전력 레벨(P1)로 복원된다. 단계(34060)에서, 웨이퍼 청정도가 검사되고, 원하는 청정도가 충족되지 않으면 단계(34010-34050)가 반복될 것이다. 대안적으로, 청정도 검사는 매 사이클마다 수행되지 않을 수 있다. 대신에, 사용될 사이클의 수는 샘플 웨이퍼를 사용하여 사전에 경험적으로 결정될 수 있다.34 is a flowchart illustrating a wafer cleaning process according to another embodiment of the present invention. The wafer cleaning process begins at step 34010 in which a cleaning liquid is applied to the space between the wafer and the ultrasonic/mega sonic device. In step 34020, the ultrasonic/mega-sonic wave power supply unit is set to a frequency f 1 and a power level P 1 to drive the ultrasonic/mega-sonic wave device. In step 34030, the amplitude of the sonic power output is detected and compared to a preset value. If the detected amplitude is higher than the preset value, the power will be cut off and an alarm signal will also be sent. At step 34040, the sonic supply is set to zero power prior to bubble cavitation in the cleaning solution damaging patterned structures on the wafer. In step 31050, the sound wave power supply unit is restored to the frequency f 1 and the power level P 1 after the temperature inside the bubble is reduced to a specific level. In step 34060, the wafer cleanliness is checked and steps 34010-34050 will be repeated if the desired cleanliness is not met. Alternatively, the cleanliness check may not be performed every cycle. Alternatively, the number of cycles to be used can be determined empirically beforehand using the sample wafer.

일부 실시예들에서, 본 개시내용 전반에 걸쳐 다양한 도면들에 도시된 웨이퍼 세정 공정들은 원하는 세정 결과를 생성하도록 조합될 수 있다. 일 실시예에서, 도 34의 단계(34030)에서의 진폭 검출은 도 33에 도시된 웨이퍼 세정 공정에 통합될 수 있다. 다른 실시예에서, 도 27의 진폭 검출 회로(27092)뿐만 아니라, 도 26의 전압 감쇠(26090) 및 정형 회로(26092)는 도 33 및 34에 도시된 웨이퍼 세정 공정을 구현하기 위해 적용될 수 있다.In some embodiments, wafer cleaning processes shown in various figures throughout this disclosure can be combined to produce a desired cleaning result. In one embodiment, amplitude detection in step 34030 of FIG. 34 may be incorporated into the wafer cleaning process shown in FIG. 33 . In another embodiment, the amplitude detection circuit 27092 of FIG. 27 as well as the voltage attenuation 26090 and shaping circuit 26092 of FIG. 26 may be applied to implement the wafer cleaning process shown in FIGS. 33 and 34 .

본 발명은 척, 초음파/메가 음파 장치, 적어도 하나의 노즐, 초음파/메가 음파 전력 공급부, 호스트 컴퓨터 및 검출 시스템을 포함하는 초음파/메가 음파 장치를 이용하여 반도체 기판을 세정하기 위한 장치를 제공한다. 척은 반도체 기판을 유지한다. 초음파/메가 음파 장치는 반도체 기판에 인접하여 위치된다. 적어도 하나의 노즐은 반도체 기판 상에 그리고 반도체 기판과 초음파/메가 음파 장치 사이의 갭 내에 화학 액체를 주입한다. 호스트 컴퓨터는 초음파/메가 음파 전력 공급부를 주파수(f1) 및 전력 레벨(P1)로 설정하여 초음파/메가 음파 장치를 구동시키고; 반도체 기판 상의 손상하는 패터닝된 구조체에서 버블 캐비테이션이 일어나기 전에, 초음파/메가 음파 전력 공급부를 제로 출력으로 설정하고; 기포 내의 온도가 설정 온도로 냉각된 후에, 초음파/메가 음파 전력 공급부를 주파수(f1) 및 전력 레벨(P1)로 다시 설정한다. 검출 시스템은 전력(P1) 및 주파수(f1)에서 전력-온 시간과, 전력-오프 시간을 별도로 검출하고, 전력(P1) 및 주파수(f1)에서의 검출된 전력-온 시간을 사전설정된 시간(τ1)과 비교한다. 검출된 전력-온 시간이 사전설정된 시간(τ1)보다 길면, 검출 시스템은 알람 신호를 호스트 컴퓨터에 전송하고, 호스트 컴퓨터는 알람 신호를 수신하여 초음파/메가 음파 전력 공급부를 차단한다. 또한, 검출 시스템은 검출된 전력-오프 시간을 사전설정된 시간(τ2)과 비교한다. 검출된 전력-오프 시간이 사전설정된 시간(τ2)보다 짧은 경우, 검출 시스템은 알람 신호를 호스트 컴퓨터에 전송하고, 호스트 컴퓨터는 알람 신호를 수신하여 초음파/메가 음파 전력 공급부를 차단한다.The present invention provides an apparatus for cleaning a semiconductor substrate using an ultrasonic/mega-sonic wave device including a chuck, an ultrasonic/mega-sonic wave device, at least one nozzle, an ultrasonic/mega-sonic wave power supply, a host computer, and a detection system. The chuck holds the semiconductor substrate. An ultrasonic/mega sonic device is positioned adjacent to the semiconductor substrate. At least one nozzle injects a chemical liquid onto the semiconductor substrate and into a gap between the semiconductor substrate and the ultrasonic/mega sonic device. The host computer drives the ultrasonic/mega-acoustic wave device by setting the ultrasonic/mega-acoustic wave power supply to a frequency f 1 and a power level P 1 ; Before bubble cavitation takes place in the damaging patterned structure on the semiconductor substrate, the ultrasonic/mega-acoustic power supply is set to zero output; After the temperature in the bubble cools down to the set temperature, the ultrasonic/mega-acoustic wave power supply unit is reset to the frequency f 1 and power level P 1 . The detection system separately detects a power-on time and a power-off time at power (P 1 ) and frequency (f 1 ), and determines the detected power-on time at power (P 1 ) and frequency (f 1 ). Compare with the preset time (τ 1 ). If the detected power-on time is longer than the preset time τ 1 , the detection system sends an alarm signal to the host computer, and the host computer receives the alarm signal to cut off the ultrasonic/mega-acoustic power supply. Also, the detection system compares the detected power-off time with a preset time (τ 2 ). When the detected power-off time is shorter than the preset time τ2 , the detection system sends an alarm signal to the host computer, and the host computer receives the alarm signal to cut off the ultrasonic/mega-acoustic power supply.

일 실시예에서, 초음파/메가 음파 장치는 노즐과 결합되고 반도체 기판에 인접하게 위치되고, 초음파/메가 음파 장치의 에너지는 노즐로부터 액체 컬럼을 통해 반도체 기판으로 전달된다.In one embodiment, an ultrasonic/mega-acoustic device is coupled to the nozzle and positioned adjacent to a semiconductor substrate, and the energy of the ultrasonic/mega-acoustic device is transferred from the nozzle through the liquid column to the semiconductor substrate.

본 발명은 척, 초음파/메가 음파 장치, 적어도 하나의 노즐, 초음파/메가 음파 전력 공급부, 호스트 컴퓨터 및 검출 시스템을 포함하는 초음파/메가 음파 장치를 이용하여 반도체 기판을 세정하기 위한 다른 장치를 제공한다. 척은 반도체 기판을 유지한다. 초음파/메가 음파 장치는 반도체 기판에 인접하여 위치된다. 적어도 하나의 노즐은 반도체 기판 상에 그리고 반도체 기판과 초음파/메가 음파 장치 사이의 갭 내에 화학 액체를 주입한다. 호스트 컴퓨터는 초음파/메가 음파 전력 공급부를 주파수(f1) 및 전력(P1)으로 설정하여 초음파/메가 음파 장치를 구동시키고; 반도체 기판 상의 손상하는 액체 내의 패터닝된 구조체에서 버블 캐비테이션이 일어나기 전에, 초음파/메가 음파 전력 공급부를 제로 출력으로 설정하고; 기포 내의 온도가 설정 온도로 냉각된 후, 초음파/메가 음파 전력 공급부를 주파수(f1) 및 전력(P1)으로 다시 설정한다. 검출 시스템은 초음파/메가 음파 전력 공급부에 의해 출력되는 각 파형의 진폭을 검출하고, 검출된 각 파형의 진폭을 사전설정된 값과 비교한다. 임의의 파형의 검출된 진폭이 미리 설정된 값보다 큰 경우, 검출 시스템은 경보 신호를 호스트 컴퓨터에 전송하고, 호스트 컴퓨터는 경보 신호를 수신하고 초음파/메가 음파 전력 공급부를 차단하며, 여기서 사전설정된 값은 정상 작동에서의 파형 진폭보다 크다.The present invention provides another device for cleaning a semiconductor substrate using an ultrasonic/mega sonic device including a chuck, an ultrasonic/mega sonic device, at least one nozzle, an ultrasonic/mega sonic power supply, a host computer and a detection system. . The chuck holds the semiconductor substrate. An ultrasonic/mega sonic device is positioned adjacent to the semiconductor substrate. At least one nozzle injects a chemical liquid onto the semiconductor substrate and into a gap between the semiconductor substrate and the ultrasonic/mega sonic device. The host computer drives the ultrasonic/mega sonic wave device by setting the ultrasonic/mega sonic wave power supply to the frequency f 1 and power P 1 ; Before bubble cavitation takes place in the patterned structure in the damaging liquid on the semiconductor substrate, the ultrasonic/mega-acoustic wave power supply is set to zero output; After the temperature in the bubble cools down to the set temperature, the ultrasonic/mega-acoustic wave power supply unit is reset to the frequency f 1 and the power P 1 . The detection system detects the amplitude of each waveform output by the ultrasonic/mega-acoustic wave power supply, and compares the amplitude of each detected waveform with a preset value. When the detected amplitude of any waveform is greater than the preset value, the detection system sends an alarm signal to the host computer, and the host computer receives the alarm signal and cuts off the ultrasonic/mega-acoustic wave power supply, where the preset value is greater than the waveform amplitude in normal operation.

일 실시예에서, 초음파/메가 음파 장치는 노즐과 결합되고 반도체 기판에 인접하게 위치되고, 초음파/메가 음파 장치의 에너지는 노즐로부터 액체 컬럼을 통해 반도체 기판으로 전달된다.In one embodiment, an ultrasonic/mega-acoustic device is coupled to the nozzle and positioned adjacent to a semiconductor substrate, and the energy of the ultrasonic/mega-acoustic device is transferred from the nozzle through the liquid column to the semiconductor substrate.

본 발명은 카세트, 탱크, 초음파/메가 음파 장치, 적어도 하나의 입구, 초음파/메가 음파 전력 공급부, 호스트 컴퓨터 및 검출 시스템을 포함하는 초음파/메가 음파 장치를 이용하여 반도체 기판을 세정하는 다른 장치를 제공한다. 카세트는 적어도 하나의 반도체 기판을 유지한다. 탱크는 카세트를 유지한다. 초음파/메가 음파 장치는 탱크의 외벽에 부착된다. 적어도 하나의 입구는 반도체 기판을 침지시키기 위해 탱크 내로 화학 액체를 충진하는데 사용된다. 호스트 컴퓨터는 초음파/메가 음파 전력 공급부를 주파수(f1) 및 전력(P1)으로 설정하여 초음파/메가 음파 장치를 구동시키고; 반도체 기판 상의 액체 내의 패터닝된 구조체에서 버블 캐비테이션이 일어나기 전에, 초음파/메가 음파 전력 공급부를 제로 출력으로 설정하고; 기포 내의 온도가 설정 온도로 냉각된 후에, 초음파/메가 음파 전력 공급부를 주파수(f1) 및 전력(P1)으로 다시 설정한다. 검출 시스템은 전력(P1) 및 주파수(f1)에서 전력-온 시간과, 전력-오프 시간을 별도로 검출하고, 전력(P1) 및 주파수(f1)에서의 검출된 전력-온 시간을 사전설정된 시간(τ1)과 비교한다. 검출된 전력-온 시간이 사전설정된 시간(τ1)보다 길면, 검출 시스템은 알람 신호를 호스트 컴퓨터에 전송하고, 호스트 컴퓨터는 알람 신호를 수신하여 초음파/메가 음파 전력 공급부를 차단한다. 또한, 검출 시스템은 검출된 전력-오프 시간을 사전설정된 시간(τ2)과 비교한다. 검출된 전력-오프 시간이 사전설정된 시간(τ2)보다 짧은 경우, 검출 시스템은 알람 신호를 호스트 컴퓨터에 전송하고, 호스트 컴퓨터는 알람 신호를 수신하여 초음파/메가 음파 전력 공급부를 차단한다.The present invention provides another device for cleaning a semiconductor substrate using an ultrasonic/mega sonic device including a cassette, a tank, an ultrasonic/mega sonic device, at least one inlet, an ultrasonic/mega sonic power supply, a host computer and a detection system. do. The cassette holds at least one semiconductor substrate. The tank holds the cassette. An ultrasonic/mega sonic device is attached to the outer wall of the tank. At least one inlet is used to fill a chemical liquid into the tank for immersing the semiconductor substrate. The host computer drives the ultrasonic/mega sonic wave device by setting the ultrasonic/mega sonic wave power supply to the frequency f 1 and power P 1 ; Before bubble cavitation takes place in the patterned structure in the liquid on the semiconductor substrate, the ultrasonic/mega-acoustic wave power supply is set to zero output; After the temperature in the bubble cools down to the set temperature, the ultrasonic/mega-acoustic wave power supply unit is reset to the frequency f 1 and power P 1 . The detection system separately detects a power-on time and a power-off time at power (P 1 ) and frequency (f 1 ), and determines the detected power-on time at power (P 1 ) and frequency (f 1 ). Compare with the preset time (τ 1 ). If the detected power-on time is longer than the preset time τ 1 , the detection system sends an alarm signal to the host computer, and the host computer receives the alarm signal to cut off the ultrasonic/mega-acoustic power supply. Also, the detection system compares the detected power-off time with a preset time (τ 2 ). When the detected power-off time is shorter than the preset time (τ 2 ), the detection system sends an alarm signal to the host computer, and the host computer receives the alarm signal to cut off the ultrasonic/mega-acoustic power supply.

본 발명은 카세트, 탱크, 초음파/메가 음파 장치, 적어도 하나의 입구, 초음파/메가 음파 전력 공급부, 호스트 컴퓨터 및 검출 시스템을 포함하는초음파/메가 음파 장치를 이용하여 반도체 기판을 세정하는 또 다른 장치를 제공한다. 카세트는 적어도 하나의 반도체 기판을 유지한다. 탱크는 카세트를 유지한다. 초음파/메가 음파 장치는 탱크의 외벽에 부착된다. 적어도 하나의 입구는 반도체 기판을 침지시키기 위해 탱크 내로 화학 액체를 충진하는데 사용된다. 호스트 컴퓨터는 초음파/메가 음파 전력 공급부를 주파수(f1) 및 전력(P1)으로 설정하여 초음파/메가 음파 장치를 구동시키고; 반도체 기판 상의 액체 내의 패터닝된 구조체에서 버블 캐비테이션이 일어나기 전에, 초음파/메가 음파 전력 공급부를 제로 출력에서 설정하고; 기포 내의 온도가 설정 온도로 냉각된 후에, 초음파/메가 음파 전력 공급부를 주파수(f1) 및 전력(P1)으로 다시 설정한다. 검출 시스템은 초음파/메가 음파 전력 공급부에 의해 출력된 각 파형의 진폭을 검출하고, 각각의 파형의 검출된 진폭을 사전설정된 값과 비교한다. 임의의 파형의 검출된 진폭이 사전설정된 값보다 큰 경우, 검출 시스템은 경보 신호를 호스트 컴퓨터에 전송하고, 호스트 컴퓨터는 경보 신호를 수신하여 초음파/메가 음파 전력 공급부를 차단하며, 여기서 사전설정된 값은 정상 작동에서 파형 진폭보다 더 크다.The present invention provides another device for cleaning a semiconductor substrate using an ultrasonic/mega-acoustic device comprising a cassette, a tank, an ultrasonic/mega-sonic device, at least one inlet, an ultrasonic/mega-sonic power supply, a host computer and a detection system. to provide. The cassette holds at least one semiconductor substrate. The tank holds the cassette. An ultrasonic/mega sonic device is attached to the outer wall of the tank. At least one inlet is used to fill a chemical liquid into the tank for immersing the semiconductor substrate. The host computer drives the ultrasonic/mega sonic wave device by setting the ultrasonic/mega sonic wave power supply to the frequency f 1 and power P 1 ; Before bubble cavitation takes place in the patterned structure in the liquid on the semiconductor substrate, the ultrasonic/mega-acoustic wave power supply is set at zero output; After the temperature in the bubble cools down to the set temperature, the ultrasonic/mega-acoustic wave power supply unit is reset to the frequency f 1 and power P 1 . The detection system detects the amplitude of each waveform output by the ultrasonic/mega-acoustic wave power supply, and compares the detected amplitude of each waveform with a preset value. When the detected amplitude of any waveform is greater than the preset value, the detection system sends an alarm signal to the host computer, and the host computer receives the alarm signal to cut off the ultrasonic/mega-acoustic wave power supply, where the preset value is greater than the waveform amplitude in normal operation.

본 개시내용이 본 발명의 예시적인 실시예를 참조하여 구체적으로 도시되고 설명되었지만, 당업자는 청구된 실시예의 사상으로부터 벗어나지 않고서 형태 및 세부사항에 있어서 다양한 변경이 이루어질 수 있다는 것을 이해할 것이다. Although the present disclosure has been specifically shown and described with reference to exemplary embodiments of the present invention, those skilled in the art will appreciate that various changes may be made in form and detail without departing from the spirit of the claimed embodiments.

Claims (55)

패터닝된 구조체들의 특징부를 포함하는 반도체 웨이퍼를 세정할 때 손상을 제어하는 시스템에 있어서,
세정 공정 동안 반도체 웨이퍼를 일시적으로 제한하는 웨이퍼 홀더;
상기 반도체 웨이퍼의 표면 위에 세정액을 전달하는 입구;
상기 세정액에 음파 에너지를 부여하기 위해, 제1 사전결정된 시간 주기 동안 제1 주파수 및 제1 전력 레벨에서 그리고 제2 사전결정된 시간 주기 동안 제2 주파수 및 제2 전력 레벨에서 교대로 작동하도록 구성된 음파 발생기로서, 상기 제1 사전결정된 시간 주기 및 상기 제2 사전결정된 시간 주기는 서로 연속적으로 이어지는, 상기 음파 발생기; 및
상기 제1 및 제2 주파수, 상기 제1 및 제2 전력 레벨, 상기 제1 및 제2 사전결정된 시간 주기, 및 상기 음파 발생기에 의한 상기 제1 및 제2 사전결정된 시간 주기들 사이의 교대 수를 제공하도록 프로그래밍된 제어기를 포함하며,
상기 제1 및 제2 사전결정된 시간 주기, 상기 제1 및 제2 전력 레벨 및 상기 제1 및 제2 주파수 중 적어도 하나는 부여하는 음파 에너지의 결과로서 손상된 특징부의 백분율이 사전결정된 임계값보다 낮도록 결정되고, 상기 사전결정된 임계값은 0보다 크고,
총 기포 체적 대 상기 반도체 웨이퍼 상의 비아, 트렌치 또는 리세스된 영역 내의 체적의 비율이 제1 설정값으로 증가한 후, 상기 제2 사전결정된 시간 주기 동안 상기 제2 주파수 및 상기 제2 전력 레벨로 전력을 설정하고, 총 기포 체적 대 상기 반도체 웨이퍼 상의 비아, 트렌치 또는 리세스된 영역 내의 체적의 비율이 제2 설정값으로 감소한 후, 상기 제1 사전결정된 시간 주기 동안 상기 제1 주파수 및 상기 제1 전력 레벨로 전력을 설정하는,
시스템.
A system for controlling damage when cleaning a semiconductor wafer comprising features of patterned structures comprising:
a wafer holder that temporarily restrains the semiconductor wafer during a cleaning process;
an inlet for delivering a cleaning solution onto the surface of the semiconductor wafer;
an acoustic wave generator configured to alternately operate at a first frequency and a first power level for a first predetermined period of time and at a second frequency and a second power level for a second predetermined period of time to impart sonic energy to the cleaning liquid; wherein the first predetermined time period and the second predetermined time period successively follow each other; and
the first and second frequencies, the first and second power levels, the first and second predetermined time periods, and the number of alternations between the first and second predetermined time periods by the sound wave generator a controller programmed to provide
At least one of the first and second predetermined time periods, the first and second power levels, and the first and second frequencies are such that a percentage of features that are damaged as a result of imparting sonic energy is less than a predetermined threshold. is determined, wherein the predetermined threshold is greater than zero;
powering at the second frequency and at the second power level for the second predetermined period of time after the ratio of total bubble volume to volume within a via, trench or recessed region on the semiconductor wafer increases to a first set value; and the first frequency and the first power level for the first predetermined time period after the ratio of the total bubble volume to the volume in a via, trench or recessed region on the semiconductor wafer decreases to a second set value. to set the power to,
system.
제1항에 있어서,
상기 세정액 내의 기포 크기는 상기 제1 사전결정된 시간 주기 동안의 음파 에너지로 인해 증가하고, 상기 제2 사전결정된 시간 주기 동안에 감소하는,
시스템.
According to claim 1,
wherein the bubble size in the cleaning liquid increases due to sonic energy during the first predetermined period of time and decreases during the second predetermined period of time.
system.
제1항에 있어서,
상기 웨이퍼 홀더는 회전 척인,
시스템.
According to claim 1,
The wafer holder is a rotary chuck,
system.
제1항에 있어서,
상기 웨이퍼 홀더는 세정 탱크 내에 침지된 카세트인,
시스템.
According to claim 1,
The wafer holder is a cassette immersed in a cleaning tank,
system.
제1항에 있어서,
상기 입구는 노즐을 구비하는,
시스템.
According to claim 1,
The inlet has a nozzle,
system.
제1항에 있어서,
상기 음파 발생기에 결합된 음파 변환기(sonic transducer)를 더 포함하는,
시스템.
According to claim 1,
Further comprising a sonic transducer coupled to the sound wave generator,
system.
제6항에 있어서,
상기 음파 변환기는, 상기 음파 변환기와 상기 반도체 웨이퍼 사이에 갭을 갖는 상기 반도체 웨이퍼 위에 위치되며, 상기 갭은 세정 공정 동안 상기 세정액으로 채워지는,
시스템.
According to claim 6,
the sonic transducer is positioned above the semiconductor wafer having a gap between the sonic transducer and the semiconductor wafer, the gap being filled with the cleaning liquid during a cleaning process;
system.
제7항에 있어서,
상기 갭은 상기 세정 공정 동안에 변하는,
시스템.
According to claim 7,
wherein the gap changes during the cleaning process;
system.
제6항에 있어서,
상기 음파 변환기는 상기 입구에 연결되어 상기 입구를 통해 흐르는 상기 세정액에 음파 에너지를 부여하는,
시스템.
According to claim 6,
The sound wave converter is connected to the inlet and imparts sound wave energy to the cleaning liquid flowing through the inlet.
system.
제1항에 있어서,
상기 세정액은 화학 용액, 탈이온수 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는,
시스템.
According to claim 1,
The washing liquid is selected from the group consisting of chemical solutions, deionized water, and combinations thereof.
system.
제1항에 있어서,
상기 제2 전력 레벨인 0인,
시스템.
According to claim 1,
The second power level is 0,
system.
제1항에 있어서,
상기 제1 주파수는 상기 제2 주파수와 동일하고, 상기 주파수들 모두는 상기 각각의 작동 시간 주기 동안 일정하게 유지되는 한편, 상기 제1 전력 레벨은 상기 제2 전력 레벨보다 높고, 상기 전력 레벨들 모두는 각각의 작동 시간 주기 동안 일정하게 유지되는,
시스템.
According to claim 1,
The first frequency is equal to the second frequency, all of the frequencies remain constant during the respective operating time period, while the first power level is higher than the second power level, and both of the power levels is kept constant during each operating time period,
system.
제1항에 있어서,
상기 제1 주파수는 상기 제2 주파수보다 높고, 상기 주파수들 모두는 각각의 작동 시간 주기 동안 일정하게 유지되는 한편, 상기 제1 전력 레벨은 상기 제2 전력 레벨보다 높고, 상기 전력 레벨들 모두는 각각의 작동 시간 주기 동안 일정하게 유지되는,
시스템.
According to claim 1,
The first frequency is higher than the second frequency, both of which remain constant during each operating time period, while the first power level is higher than the second power level, and all of the power levels are respectively which remains constant over the operating time period of
system.
제1항에 있어서,
상기 제1 주파수는 상기 제2 주파수보다 낮고, 상기 주파수들 모두는 각각의 작동 시간 주기 동안 일정하게 유지되는 한편, 상기 제1 전력 레벨은 상기 제2 전력 레벨과 동일하고, 상기 전력 레벨들 모두는 각각의 작동 시간 주기 동안 일정하게 유지되는,
시스템.
According to claim 1,
The first frequency is lower than the second frequency, and both of the frequencies remain constant during each operating time period, while the first power level is equal to the second power level, and all of the power levels are which remains constant during each operating time period,
system.
제1항에 있어서,
상기 제1 주파수는 상기 제2 주파수보다 낮고, 상기 주파수들 모두는 각각의 작동 시간 주기 동안 일정하게 유지되는 한편, 상기 제1 전력 레벨은 상기 제2 전력 레벨보다 높고, 상기 전력 레벨들 모두는 각각의 작동 시간 주기 동안 일정하게 유지되는,
시스템.
According to claim 1,
The first frequency is lower than the second frequency, and both frequencies remain constant during each operating time period, while the first power level is higher than the second power level, and all of the power levels are respectively which remains constant over the operating time period of
system.
제1항에 있어서,
상기 제1 주파수는 상기 제2 주파수보다 낮고, 상기 주파수들 모두는 각각의 작동 시간 주기 동안 일정하게 유지되는 한편, 상기 제1 전력 레벨은 상기 제2 전력 레벨보다 낮고, 상기 전력 레벨들 모두는 각각의 작동 시간 주기 동안 일정하게 유지되는,
시스템.
According to claim 1,
The first frequency is lower than the second frequency, and both frequencies remain constant during each operating time period, while the first power level is lower than the second power level, and all of the power levels are respectively which remains constant over the operating time period of
system.
제1항에 있어서,
상기 제1 전력 레벨은 상기 제1 사전결정된 시간 주기 동안 상승하는,
시스템.
According to claim 1,
the first power level rises during the first predetermined period of time;
system.
제1항에 있어서,
상기 제1 전력 레벨은 상기 제1 사전결정된 시간 주기 동안 하강하는,
시스템.
According to claim 1,
wherein the first power level falls during the first predetermined period of time;
system.
제1항에 있어서,
상기 제1 전력 레벨은 상기 제1 사전결정된 시간 주기 동안 상승 및 하강하는,
시스템.
According to claim 1,
wherein the first power level rises and falls during the first predetermined period of time;
system.
제1항에 있어서,
상기 제2 주파수는 실질적으로 0에 가깝고, 상기 제2 전력 레벨은 상기 제2 사전결정된 시간 주기 동안 일정한 양(+)의 값으로 유지되는,
시스템.
According to claim 1,
the second frequency is substantially close to zero, and the second power level remains at a constant positive value for the second predetermined period of time;
system.
제1항에 있어서,
상기 제2 주파수는 실질적으로 0에 가깝고, 상기 제2 전력 레벨은 상기 제2 사전결정된 시간 주기 동안 일정한 음(-)의 값으로 유지되는,
시스템.
According to claim 1,
wherein the second frequency is substantially close to zero and the second power level is maintained at a constant negative value for the second predetermined period of time.
system.
제1항에 있어서,
상기 제1 및 제2 시간 주기 내의 음파 변환기로부터의 음파는 반대 위상을 갖는,
시스템.
According to claim 1,
The sound waves from the sound wave converter in the first and second time periods have opposite phases.
system.
제1항에 있어서,
상기 제1 사전결정된 시간 주기는 상기 제1 주파수의 사이클 주기의 2,000배보다 짧은,
시스템.
According to claim 1,
the first predetermined time period is shorter than 2,000 times the cycle period of the first frequency;
system.
제1항에 있어서,
상기 제1 사전결정된 시간 주기는 ((Ti-T0-ΔT)/(△T-δT)+ 1)/f1보다 짧고, 여기서 Ti는 내파 온도이고, T0는 세정액의 온도이고, △T는 1회의 압축 시간 후의 온도 증가이고, δT는 1회의 팽창 시간 후의 온도 감소이고, f1은 제1 주파수인,
시스템.
According to claim 1,
the first predetermined period of time is shorter than ((T i -T 0 -ΔT)/(ΔT-δT)+ 1)/f 1 , where T i is the implosion temperature and T 0 is the temperature of the cleaning liquid; ΔT is the temperature increase after one compression time, δT is the temperature decrease after one expansion time, f 1 is the first frequency,
system.
제1항에 있어서,
상기 제1 주파수는 상기 제1 사전결정된 시간 주기 동안 더 높은 값으로부터 더 낮은 값으로 변화하는,
시스템.
According to claim 1,
wherein the first frequency changes from a higher value to a lower value during the first predetermined period of time.
system.
제1항에 있어서,
상기 제1 주파수는 상기 제1 사전결정된 시간 주기 동안 더 낮은 값으로부터 더 높은 값으로 변화하는,
시스템.
According to claim 1,
wherein the first frequency changes from a lower value to a higher value during the first predetermined period of time.
system.
제1항에 있어서,
상기 제1 주파수는 상기 제1 사전결정된 시간 주기 동안 더 낮은 값으로부터 더 높은 값으로 변화하고, 그 후 상기 더 낮은 값으로 되돌아가는,
시스템.
According to claim 1,
the first frequency changes from a lower value to a higher value during the first predetermined period of time and then returns to the lower value;
system.
제1항에 있어서,
상기 제1 주파수는 상기 제1 사전결정된 시간 주기 동안 더 높은 값으로부터 더 낮은 값으로 변화하고, 그 후 상기 더 높은 값으로 되돌아가는,
시스템.
According to claim 1,
the first frequency changes from a higher value to a lower value during the first predetermined period of time and then returns to the higher value;
system.
제1항에 있어서,
상기 제1 주파수는 상기 제1 사전결정된 시간 주기 동안 먼저 f1, 그 후 f3 및 마지막으로 f4로 설정되고, 여기서 f4는 f3보다 작고, f3은 f1보다 작은,
시스템.
According to claim 1,
the first frequency is first set to f 1 , then f 3 and finally f 4 during the first predetermined period of time, where f 4 is less than f 3 and f 3 is less than f 1 ;
system.
제1항에 있어서,
상기 제1 주파수는 상기 제1 사전결정된 시간 주기 동안 먼저 f4, 그 후 f3, 마지막으로 f1로 설정되고, 여기서 f4는 f3보다 작고, f3은 f1보다 작은,
시스템.
According to claim 1,
the first frequency is first set to f 4 , then f 3 , and finally f 1 during the first predetermined period of time, where f 4 is less than f 3 and f 3 is less than f 1 ;
system.
제1항에 있어서,
상기 제1 주파수는 상기 제1 사전결정된 시간 주기 동안 먼저 f1, 그 후 f4 및 마지막으로 f3로 설정되고, 여기서 f4는 f3보다 작고, f3은 f1보다 작은,
시스템.
According to claim 1,
the first frequency is first set to f 1 , then f 4 and finally f 3 during the first predetermined period of time, where f 4 is less than f 3 and f 3 is less than f 1 ;
system.
제1항에 있어서,
상기 제1 주파수는 상기 제1 사전결정된 시간 주기 동안 먼저 f3, 그 후 f4 및 마지막으로 f1로 설정되고, 여기서 f4는 f3보다 작고, f3은 f1보다 작은,
시스템.
According to claim 1,
the first frequency is first set to f 3 , then f 4 and finally f 1 during the first predetermined period of time, where f 4 is less than f 3 and f 3 is less than f 1 ;
system.
제1항에 있어서,
상기 제1 주파수는 상기 제1 사전결정된 시간 주기 동안 먼저 f3, 그 후 f1 및 마지막으로 f4로 설정되고, 여기서 f4는 f3보다 작고, f3은 f1보다 작은,
시스템.
According to claim 1,
the first frequency is first set to f 3 , then f 1 and finally f 4 during the first predetermined period of time, where f 4 is less than f 3 and f 3 is less than f 1 ;
system.
제1항에 있어서,
상기 제1 주파수는 상기 제1 사전결정된 시간 주기 동안 먼저 f4, 그 후 f1 및 마지막으로 f3으로 설정되고, 여기서 f4는 f3보다 작고, f3은 f1보다 작은,
시스템.
According to claim 1,
the first frequency is first set to f 4 , then f 1 and finally f 3 during the first predetermined period of time, where f 4 is less than f 3 and f 3 is less than f 1 ;
system.
제1항에 있어서,
상기 음파 발생기의 출력을 검출하기 위해 상기 음파 발생기에 결합된 검출 회로를 더 포함하는,
시스템.
According to claim 1,
further comprising a detection circuit coupled to the sonic generator for detecting an output of the sonic generator.
system.
제35항에 있어서,
상기 검출 회로는 입력 신호를 감쇠하기 위한 전압 감쇠 회로를 구비하는,
시스템.
The method of claim 35,
The detection circuit comprises a voltage attenuation circuit for attenuating the input signal.
system.
제35항에 있어서,
상기 검출 회로는 제1 파형으로부터 제2 파형으로 신호를 변환하기 위한 정형 회로를 구비하는,
시스템.
The method of claim 35,
wherein the detection circuit comprises a shaping circuit for converting a signal from a first waveform to a second waveform.
system.
제37항에 있어서,
상기 제1 파형은 정현파이고, 상기 제2 파형은 구형파(square wave)인,
시스템.
38. The method of claim 37,
The first waveform is a sine wave, and the second waveform is a square wave.
system.
제35항에 있어서,
상기 검출 회로는 입력 신호를 검출하여 기준값과 비교하기 위한 진폭 검출 회로를 구비하고, 상기 검출 회로는 검출된 진폭이 상기 기준값을 초과할 때 알람 신호가 발생되게 하고 상기 음파 발생기가 턴오프되게 하는,
시스템.
The method of claim 35,
The detection circuit includes an amplitude detection circuit for detecting an input signal and comparing it with a reference value, the detection circuit causing an alarm signal to be generated and the sound wave generator to be turned off when the detected amplitude exceeds the reference value.
system.
제39항에 있어서,
상기 기준값은 디지털 대 아날로그 변환기(DAC)에 의해 생성되는,
시스템.
The method of claim 39,
The reference value is generated by a digital-to-analog converter (DAC),
system.
제35항에 있어서,
상기 검출 회로는 상기 제1 시간 주기를 검출하여 사전결정된 값과 비교하고, 상기 제1 시간 주기가 상기 사전결정된 값을 초과할 때 알람 신호가 발생되게 하고 상기 음파 발생기가 턴오프되게 하는,
시스템.
The method of claim 35,
wherein the detection circuit detects the first period of time and compares it to a predetermined value, and causes an alarm signal to be generated and the sonic generator to be turned off when the first period of time exceeds the predetermined value.
system.
제35항에 있어서,
상기 검출 회로는 상기 제2 시간 주기를 검출하여 사전결정된 값과 비교하고, 상기 제2 시간 주기가 상기 사전결정된 값을 초과할 때 알람 신호가 발생되게 하고 상기 음파 발생기가 턴오프되게 하는,
시스템.
The method of claim 35,
wherein the detection circuit detects the second period of time and compares it to a predetermined value, and when the second period of time exceeds the predetermined value, an alarm signal is generated and the sonic generator is turned off.
system.
제1항에 있어서,
상기 제1 사전결정된 시간 주기는 상기 반도체 웨이퍼를 그 위의 패터닝된 구조체에 대한 손상을 위해 검사함으로써 상기 세정액 내의 기포 내파(bubble implosion)를 회피하기 위해 경험적으로 결정되는,
시스템.
According to claim 1,
wherein the first predetermined period of time is empirically determined to avoid bubble implosion in the cleaning solution by inspecting the semiconductor wafer for damage to patterned structures thereon.
system.
제43항에 있어서,
상기 경험적 결정은, 상기 제1 및 제2 주파수 및 상기 제1 및 제2 전력 레벨을 변경하지 않고 유지할 뿐만 아니라, 상기 제2 사전결정된 시간 주기를 변경하지 않고 상기 제1 사전결정된 시간 주기보다 상당히 더 길게 유지하면서, 상이한 세정 공정에서 상기 제1 사전결정된 시간 주기 동안 상이한 값을 선택하는 단계를 구비하는,
시스템.
44. The method of claim 43,
The empirical determination is to keep the first and second frequencies and the first and second power levels unchanged, as well as to keep the second predetermined time period substantially longer than the first predetermined time period without changing. selecting a different value for the first predetermined period of time in a different cleaning process, while holding longer.
system.
제1항에 있어서,
상기 제1 사전결정된 시간 주기는 세정 하에서 상기 반도체 웨이퍼 상의 패터닝된 구조체에 손상을 야기하지 않는 제한된 버블 캐비테이션을 허용하도록 경험적으로 결정되는,
시스템.
According to claim 1,
wherein the first predetermined period of time is empirically determined to allow limited bubble cavitation that does not cause damage to patterned structures on the semiconductor wafer under cleaning.
system.
제45항에 있어서,
상기 경험적 결정은, 상기 제1 및 제2 주파수 및 상기 제1 및 제2 전력 레벨을 변경하지 않고 유지할 뿐만 아니라, 상기 제2 사전결정된 시간 주기를 변경하지 않고 상기 제1 사전결정된 시간 주기보다 상당히 더 길게 유지하면서, 상이한 세정 공정에서 상기 제1 사전결정된 시간 주기 동안 상이한 값을 선택하는 단계를 구비하는,
시스템.
The method of claim 45,
The empirical determination is to keep the first and second frequencies and the first and second power levels unchanged, as well as to keep the second predetermined time period substantially longer than the first predetermined time period without changing. selecting a different value for the first predetermined period of time in a different cleaning process, while holding longer.
system.
제1항에 있어서,
상기 제2 사전결정된 시간 주기는, 상기 세정액 내의 기포 내부의 온도가 사전결정된 온도로 냉각되도록 경험적으로 결정되는,
시스템.
According to claim 1,
wherein the second predetermined period of time is empirically determined such that a temperature inside bubbles in the cleaning liquid is cooled to a predetermined temperature;
system.
제47항에 있어서,
상기 사전결정된 온도는 실온에 실질적으로 가까운,
시스템.
The method of claim 47,
wherein the predetermined temperature is substantially close to room temperature;
system.
제1항에 있어서,
상기 제1 주파수 및 상기 제1 전력 레벨은, 상기 반도체 웨이퍼를 그 위의 패터닝된 구조체에 대한 손상을 위해 검사함으로써 상기 세정액 내의 기포 내파를 회피하기 위해 경험적으로 결정되는,
시스템.
According to claim 1,
wherein the first frequency and the first power level are empirically determined to avoid bubble implosion in the cleaning solution by inspecting the semiconductor wafer for damage to patterned structures thereon.
system.
제1항에 있어서,
상기 제1 주파수 및 상기 제1 전력 레벨은, 세정 하에서 상기 반도체 웨이퍼 상의 패터닝된 구조체에 손상을 야기하지 않는 제한된 기포 내파를 허용하도록 경험적으로 결정되는,
시스템.
According to claim 1,
wherein the first frequency and the first power level are empirically determined to allow limited bubble implosion that does not cause damage to patterned structures on the semiconductor wafer under cleaning.
system.
제1항에 있어서,
상기 제2 주파수 및 상기 제2 전력 레벨은, 상기 세정액 내의 기포 내부의 온도가 사전결정된 온도로 냉각되도록 경험적으로 결정되는,
시스템.
According to claim 1,
wherein the second frequency and the second power level are determined empirically such that a temperature inside bubbles in the cleaning liquid is cooled to a predetermined temperature.
system.
제51항에 있어서,
상기 사전결정된 온도는 실온에 실질적으로 가까운,
시스템.
The method of claim 51 ,
wherein the predetermined temperature is substantially close to room temperature;
system.
제1항에 있어서,
상기 교대 수는 상기 반도체 웨이퍼로의 손상을 검사함으로써 경험적으로 결정되는,
시스템.
According to claim 1,
wherein the number of shifts is determined empirically by examining damage to the semiconductor wafer;
system.
제1항에 있어서,
상기 음파 에너지를 부여하는 세정 효과는 음파 에너지를 부여하는 결과로서 손상에 의해 야기되는 수율 저하보다 더 큰 수율 개선을 야기하는,
시스템.
According to claim 1,
The cleaning effect of imparting the sonic energy causes a greater yield improvement than the yield reduction caused by damage as a result of imparting the sonic energy.
system.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016183811A1 (en) * 2015-05-20 2016-11-24 Acm Research (Shanghai) Inc. Methods and apparatus for cleaning semiconductor wafers
WO2017173588A1 (en) * 2016-04-06 2017-10-12 Acm Research (Shanghai) Inc. Methods and apparatus for cleaning semiconductor wafers

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5931173A (en) * 1997-06-09 1999-08-03 Cypress Semiconductor Corporation Monitoring cleaning effectiveness of a cleaning system
US20020157685A1 (en) * 2000-09-11 2002-10-31 Naoya Hayamizu Washing method, method of manufacturing semiconductor device and method of manufacturing active matrix-type display device
JP5019370B2 (en) * 2007-07-12 2012-09-05 ルネサスエレクトロニクス株式会社 Substrate cleaning method and cleaning apparatus
CN101879511B (en) * 2009-05-08 2013-01-02 盛美半导体设备(上海)有限公司 Method and device for cleaning semiconductor silicon wafer
JP5525765B2 (en) 2009-06-15 2014-06-18 株式会社国際電気セミコンダクターサービス Ultrasonic cleaning apparatus and ultrasonic cleaning processing method
JP2012081430A (en) 2010-10-13 2012-04-26 Hitachi Kokusai Denki Engineering:Kk Ultrasonic cleaning apparatus
CN102496591B (en) * 2011-12-30 2016-04-06 上海集成电路研发中心有限公司 The cleaning device of wafer and cleaning method
CN102430543B (en) * 2011-12-30 2016-06-01 上海集成电路研发中心有限公司 The rinser of wafer and cleaning method
CN205200030U (en) * 2015-12-10 2016-05-04 北京七星华创电子股份有限公司 Two -phase flow atomizing belt cleaning device with supersound or million acoustic oscillations
CN106238302B (en) * 2016-08-26 2018-10-16 北京七星华创电子股份有限公司 A kind of ultrasonic wave/mega sonic wave cleaning device of frequency dynamic variation

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016183811A1 (en) * 2015-05-20 2016-11-24 Acm Research (Shanghai) Inc. Methods and apparatus for cleaning semiconductor wafers
WO2017173588A1 (en) * 2016-04-06 2017-10-12 Acm Research (Shanghai) Inc. Methods and apparatus for cleaning semiconductor wafers

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