TWI667702B - 使用聲能處理基板的系統、設備和方法 - Google Patents

使用聲能處理基板的系統、設備和方法 Download PDF

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TWI667702B
TWI667702B TW107113257A TW107113257A TWI667702B TW I667702 B TWI667702 B TW I667702B TW 107113257 A TW107113257 A TW 107113257A TW 107113257 A TW107113257 A TW 107113257A TW I667702 B TWI667702 B TW I667702B
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約翰 克布魯爾
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美商北方華創艾可隆公司
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Abstract

本發明涉及一種使用聲能處理基板的系統、設備和方法。在一個方面，本發明可以是處理扁平製品的系統，包括：支架，其支撐扁平製品；分配器，其將液體施加到扁平製品的第一表面；換能器組件，其包括：具有縱向軸線的傳輸結構；第一組換能器在縱向軸線的第一側以間隔開的方式聲學地聯接到傳輸結構；第二組換能器在縱向軸線的第二側以間隔開的方式聲學地聯接到傳輸結構；第一組和第二組換能器沿縱向軸線交錯；並且，其中當分配器將液體施加到扁平製品的第一表面時，在傳輸結構和扁平製品的第一表面之間形成液體薄膜。

Description

使用聲能處理基板的系統、設備和方法 相關申請的交叉引用
本申請要求以下申請的優先權：2013年2月2日提交的美國臨時專利申請序號No.61/760,052，該文獻的整個內容在此引入作為參考。
本發明基本上涉及一種產生聲能以處理基板的系統、設備和方法，例如半導體晶片、原料矽基底、平板顯示器、太陽能電池板、光掩膜、碟片、磁頭或任何需要很高的加工精度的其它製品。具體地，本發明涉及一種聲音產生設備，或一種結合該設備的系統，或一種處理扁平製品的方法，這可以對包含精細器件的扁平製品提供高水準的顆粒去除效率，能夠使對精細器件的損傷最小化。
在半導體製造領域，已經公認，自工業生產以來，在製造過程中除去半導體晶片中的顆粒是生產有效益的高品質晶片的重要條件。雖然這些年來已經開發了除去半導體晶片中的顆粒的許多不同的系統和方法，但這些系統和方法很多未達到預期，因為它們會導致晶片損傷。因此，從晶片中除去顆粒必須與清洗方法和/或系統對晶片造成的損傷量相平衡。
習知技術從半導體晶片的表面清除顆粒是利用化學和機械工藝的結合。本領域中使用的一種典型的化學清潔是標準清潔1(「SC1」)，這是一種氫氧化銨、過氧化氫和水的混合物。SC1氧化並刻蝕晶片的表面。這種蝕刻工藝稱為底切，它降低了顆粒和表面結合的物理接觸面積，從而便於去除。然而，仍然需要機械工藝以實際上從晶片表面去除顆粒。
對於較大的顆粒和較大的器件，已經使用洗滌器來物理地將顆粒從晶片表面刷下。然而，隨著器件的尺寸縮小，洗滌器和其它形式的物理清潔器已經不適用，因為它們與晶片的物理接觸會對較小的設備導致災難性的損壞。
在濕加工過程中應用聲能實現粒子去除已獲得了廣泛的接受，特別是在半導體生產線中從正在製作的晶片(或其它扁平製品)上清潔亞微米顆粒。將聲能施加於基板已經證實是一種去除顆粒以及提高其它工藝步驟效率的非常有效的方法，但如同任何機械方法，仍然可能對基板和其上的設備造成損壞。具體地，在使用習知系統中，晶片的中心區域一般比晶片的外部區域接收更高量的聲能，這是由清洗時晶片的旋轉速度引起的，其影響均勻性並可能損壞晶片的中央區域。因此，基板的聲學清潔面臨傳統物理清潔相同的損傷的問題。因此，需要一種清潔方法、設備或系統，可以從半導體晶片的精細表面上清除顆粒，而不損壞器件結構並同時提高清洗的均勻性。
根據本發明的示例性實施例涉及一種使用聲能處理扁平製品(例如半導體晶片和基板)的系統、設備和方法。這樣的系統可以包括支架，其用於支撐待處理的扁平製品，分配器，其將液體施加到扁平製品的表面上，以及一種換能器元件。換能器元件可以包括傳輸結構和其上的換能器，該換能器產生聲能。換能器的各種配置可以增強扁平製品的顆粒去除並提高所有清潔的均勻性，同時最小化對扁平製品表面的損傷。
在一個方面，本發明可以是一種處理扁平製品的系統，包括：支架，其用於支撐扁平製品；分配器，其用於將液體施加到支架上的扁平製品的第一表面；換能器組件，包括：具有縱向軸線的傳輸結構；第一組換能器，其用於產生聲能，第一組換能器在縱向軸線的第一側以間隔開的方式聲學地聯接到傳輸結構；第二組換能器用於產生聲能，第二組換能器在縱向軸線的第二側上以間隔開的方式聲學地聯接到傳輸結構；第一組和第二組換能器沿縱向軸線交錯；並且換能器元件配置成使得當分配器將液體施加到支架上的扁平製品的第一表面時，在傳輸結構和扁平製品的第一表面之間形成液體薄膜。
在另一方面，本發明可以是產生聲能的裝置，包括：傳輸結構，其具有縱向軸線；第一組換能器，其用於產生聲能，第一組換能器在縱向軸線的第一側以間隔開的方式聲學地聯接到傳輸結構；第二組換能器用於產生聲能，第二組換能器在縱向軸線的第二側上以間隔開的方式聲學地聯接到傳輸結構；第一組和 第二組換能器沿縱向軸線交錯。
在又一方面，本發明可以是用於處理扁平製品的系統，包括：支架，其用於支撐扁平製品；分配器，其用於將液體施加到支架上的扁平製品的第一表面；換能器組件，包括：具有縱向軸線的傳輸結構；第一組換能器用於產生聲能，第一組換能器在縱向軸線的第一側以間隔開的方式聲學地聯接到傳輸結構；第二組換能器用於產生聲能，第二組換能器在縱向軸線的第二側上以間隔開的方式聲學地聯接到傳輸結構；第一組和第二組換能器沿縱向軸線成對設置，使得第一組換能器的每個換能器是與第二組換能器的換能器之一橫向排成一列；並且換能器元件配置成使得當分配器將液體施加到支架上的扁平製品的第一表面時，在傳輸結構和扁平製品的第一表面之間形成液體薄膜。
在另一方面，本發明可以是用於處理扁平製品的系統，包括：支架，其用於支撐扁平製品；分配器，其用於將液體施加到支架上的扁平製品的第一表面；換能器元件，其包括一個傳輸結構和用於產生聲能的多個換能器，多個換能器中的每一個以聲學方式聯接到傳輸結構並可單獨地驅動，其中，換能器元件配置成使得當分配器將液體施加到支架上的扁平製品的第一表面時，在傳輸結構和扁平製品的第一表面之間形成液體薄膜；致動器可操作地聯接至換能器組件；控制器，其可操作地連接到致動器，並配置為相對於扁平製品在以下位置之間移動換能器元件：(1)第一位置，在該位置，多個換能器中的每一個聲學地聯接到 液體薄膜；和(2)第二位置，在該位置，多個換能器的至少一個聲學地與液體薄膜解除聯接；並且，其中在第二位置，多個換能器中的至少一個停用。
在本發明的又一方面，本發明可以是用於處理扁平製品的方法，包括：將扁平製品配置在支架上並旋轉扁平製品；將液體分配到扁平製品的第一表面上；將換能器元件置於相鄰扁平製品的第一表面，從而在換能器元件的傳輸結構和扁平製品的第一表面之間形成液體薄膜，該換能器元件包括的多個換能器以聲學方式聯接到傳輸結構，多個換能器單獨地驅動；相對於扁平製品在以下位置之間移動換能器元件：(1)第一位置，在該位置，多個換能器中的每一個聲學地聯接到液體薄膜；和(2)第二位置，在該位置，多個換能器中的至少一個聲學地與液體薄膜解除聯接；並且，在多個換能器中的至少一個變為聲學地與液體薄膜解除聯接，多個換能器中的至少一個停用。
在一個更進一步的方面，本發明可以是用於處理扁平製品的系統，包括：支架，其用於支撐扁平製品；分配器，其用於將液體施加到支架上的扁平製品的第一表面；換能器組件，其包括：傳輸結構包括第一彎曲表面和第二表面，第二表面在第一彎曲表面對面；第二表面包括第一平面部分和第二平面部分，第一平面部分和第二平面部分相對於彼此成非零角度佈置；第一換能器用於產生聲能，第一換能器聲學上聯接到第一平面部分；並且，第二換能器用於產生聲能，第二換能器聲學聯接到第二平 面部分；換能器元件配置成使得當分配器將液體施加到支架上的扁平製品的第一表面時，在傳輸結構的第一彎曲表面和扁平製品的第一表面之間形成液體薄膜。
在另一方面，本發明可以是用於處理扁平製品的系統，包括：支架，其用於支撐扁平製品，其中扁平製品包括不同半徑的多個參考環；分配器，其用於將液體施加到支架上的扁平製品的第一表面；換能器元件包括具有多個部分的傳輸結構和用於產生聲能的多個換能器，多個換能器中的至少一個以聲學方式聯接到傳輸結構的部分的每一個；其中，換能器元件配置成使得當分配器將液體施加到支架上的第一表面的扁平製品時，在傳輸結構和扁平製品的第一表面之間形成液體薄膜；致動器，其可操作地聯接至換能器組件；和控制器，其可操作地連接到致動器，並且配置為相對於扁平製品在以下位置之間移動換能器元件：(1)第一位置，在該位置，傳輸結構的部分的至少一個置於每個參考環；和(2)第二位置，在該位置，傳輸結構的至少兩個部分置於具有最大半徑的參考環。
本發明的進一步的應用領域將從下面提供的詳細描述變得顯明。應該理解的是，儘管詳細描述和具體示例指出了本發明的較佳實施例，但僅是為了說明的目的，而不旨在限制本發明的範圍。
10‧‧‧可旋轉支架
11‧‧‧馬達
12‧‧‧控制器
13‧‧‧分配器
14‧‧‧分配器
15‧‧‧貯液器
16‧‧‧供液子系統
17‧‧‧供液管線
18‧‧‧供液管線
23‧‧‧電能信號源
50‧‧‧晶片
51‧‧‧表面
52‧‧‧表面
53‧‧‧膜
54‧‧‧膜
90‧‧‧致動器
100‧‧‧清潔系統
200‧‧‧換能器組件
201‧‧‧傳輸結構
210‧‧‧換能器元件
211‧‧‧傳輸結構
212‧‧‧換能器
212a‧‧‧換能器
212b‧‧‧換能器
212c‧‧‧換能器
213‧‧‧換能器
213a‧‧‧換能器
213b‧‧‧換能器
213c‧‧‧換能器
213d‧‧‧換能器
214‧‧‧間隙
215‧‧‧間隙
220‧‧‧換能器元件
221‧‧‧傳輸結構
222‧‧‧換能器
222a‧‧‧換能器
222b‧‧‧換能器
222c‧‧‧換能器
222d‧‧‧換能器
223‧‧‧換能器
223a‧‧‧換能器
223b‧‧‧換能器
224‧‧‧間隙
225‧‧‧間隙
226‧‧‧第一部分
227‧‧‧第二部分
228‧‧‧第三部分
23‧‧‧電能信號源
230‧‧‧換能器元件
231‧‧‧傳輸結構
232‧‧‧換能器
232a‧‧‧換能器
232b‧‧‧換能器
233‧‧‧換能器
233‧‧‧換能器
233a‧‧‧換能器
233b‧‧‧換能器
233c‧‧‧換能器
233d‧‧‧換能器
234‧‧‧間隙
235‧‧‧間隙
300‧‧‧換能器組件
301‧‧‧基部
302‧‧‧傳輸結構
303‧‧‧內腔
304‧‧‧表面
305‧‧‧表面
305a‧‧‧平面部分
305b‧‧‧平面部分
306‧‧‧表面
307‧‧‧表面
308‧‧‧最底部部分
309‧‧‧頂部部分
310‧‧‧側壁
312‧‧‧換能器
312a‧‧‧換能器
313‧‧‧換能器
313a‧‧‧換能器
313a‧‧‧換能器
320‧‧‧液體薄膜
335a‧‧‧表面
335b‧‧‧表面
336‧‧‧彎曲部分
340‧‧‧聲能
341‧‧‧音波
350‧‧‧聲能
351‧‧‧音波
400‧‧‧換能器元件
401‧‧‧基部
402‧‧‧傳輸結構
411‧‧‧部分
412‧‧‧部分
413‧‧‧部分
414‧‧‧部分
415‧‧‧部分
416‧‧‧部分
417‧‧‧遠端
500‧‧‧換能器組件
600‧‧‧換能器組件
601‧‧‧基部
602‧‧‧傳輸結構
611‧‧‧部分
612‧‧‧部分
613‧‧‧部分
614‧‧‧部分
615‧‧‧部分
616‧‧‧部分
700‧‧‧換能器組件
701‧‧‧基部
702‧‧‧傳輸結構
711‧‧‧部分
712‧‧‧部分
713‧‧‧部分
714‧‧‧部分
715‧‧‧部分
721‧‧‧換能器
722‧‧‧換能器
723‧‧‧換能器
724‧‧‧換能器
725‧‧‧換能器
R1‧‧‧參考環
R2‧‧‧參考環
R3‧‧‧參考環
R4‧‧‧參考環
R5‧‧‧參考環
r1‧‧‧半徑
r2‧‧‧半徑
r3‧‧‧半徑
r4‧‧‧半徑
r5‧‧‧半徑
從詳細描述和附圖中將能更全面地理解本發明，其中：圖1是根據本發明的第一實施例用於處理扁平製品的系統的示意圖；圖2是圖1的系統的晶片、分配器和換能器元件的示意圖；圖3A是根據本發明的一個實施例的圖2的換能器元件和晶片的示意性俯視圖；圖3B是根據本發明的另一實施例的圖2的換能器元件和晶片的示意性俯視圖；圖3C是又根據本發明的另一實施例的圖2的換能器組件的示意性俯視圖圖4是圖2的換能器組件的透視圖；圖5是沿圖4的V-V線截取的剖視圖；圖6A是圖4的VI-VI線截取的剖視圖；圖6B是圖6A可替換的結構；圖7是產生聲能的圖2的換能器元件的示意性表示；圖8A是根據本發明的另一個實施例的換能器元件和晶片的示意性俯視圖，其中換能器元件處於第一位置；圖8B是圖8A的換能器元件和晶片的示意性俯視圖，其中換能器元件處於第二位置；圖9A是根據本發明的又一實施例的換能器元件和晶 片的示意性俯視圖，其中換能器元件處於第一位置；圖9B是圖9A的換能器元件和晶片的示意性俯視圖，其中，換能器元件處於第二位置；圖10A是根據本發明的再一個實施例的換能器元件和晶片的示意性俯視圖，其中換能器元件處於第一位置；圖10B是圖10A的換能器元件和晶片的示意性俯視圖，其中換能器元件處於第二位置；圖11A-11E是產生的聲能的功率電平的不同圖形表示；圖12A是根據本發明的另一個實施例示出了換能器元件和晶片的示意性俯視圖，其中換能器元件處於第一位置；和圖12B是圖12A的換能器元件和晶片的示意性俯視圖，其中，換能器元件處於第二位置。
以下對較佳實施例的描述在本質上僅是示例性的，並且決不旨在限制本發明、其應用、或用途。
根據本發明的原理對說明性實施例的描述旨在結合附圖理解，它們將認為是整個書面描述的一部分。在此處所公開的本發明的實施例的描述中，任何提及方向或取向僅僅是為了便於說明，而不是意欲以任何方式限制本發明的範圍。相對的術語，例如，「上面」、「下面」、「水平」、「垂直」、「在......之上」、「在......之下」、「向上」、「向下」、「上」和「下」以及它們的衍生物(例如，「水平地」、「向下地」、「向上地」等)應解釋為指的是討論中 的附圖內所描述或顯示的方向。這些相對的術語是為了便於描述而不需要一個特定的方向來構造或操作裝置，除非如此明確指示。術語例如「附加」、「附著」、「連接」、「聯接」、「連通」以及類似指的是其中的構件是直接或者間接地通過插入構件固定到或是連接彼此的一種關係，或者兩者可移動或剛性連接或關係，除非另外聲明。此外，本發明的特徵和益處通過參考示例性實施例進行說明。相應地，本發明明確地不應局限於這些說明一些可能的非限制性特徵的組合的示例性的實施例，這些特徵可單獨或者以特徵的其它組合的形式存在；本發明的範圍由所附權利要求書來限定。
首先，參看圖1，根據本發明的一個實施例示出了處理或清潔扁平製品的系統100(在下文中稱為「清潔系統100」)的圖解。為了便於討論，本發明的附圖的系統和方法將討論關於半導體晶片的清潔。然而，本發明不限於此，而是可以用於任何期望的任何扁平製品的濕處理。
清潔系統100通常包括可旋轉支架10，其用於在基本水平方向上支撐半導體晶片50，換能器元件200和分配器13。示例性實施例還描述了底部分配器14，但底部分配器14在某些實施例中可省略。較佳地，半導體晶片50設置在支架10上，使得晶片50的第一表面51(即，頂面)是晶片50的設備側，同時晶片50的第二表面52(即，底面)是晶片50的非設備側。當然，如果需要的話，可以將晶片50支撐，使得頂面51是非設備側，而底面52是設備側。
在示例性實施例中，可旋轉支架10設計成在執行其支撐功能中僅僅接觸並且接合基板50的周邊。然而，可旋轉支架10的結構的確切細節並不是對本發明的限制，可以使用各種其它支撐結構，如卡盤、支撐板等，另外，同時較佳的是，支架結構在基本水平方向上支撐並旋轉該半導體晶片，在本發明的其它實 施例中，系統可構造成在其它方向上支撐半導體晶片，例如垂直或成一個角度。在這樣的實施例中，清潔系統100的其餘部件，包括換能器元件200，可以在系統中相應地重新配置，以便能夠執行所需的功能和/或關於如下所述的系統的其它部件所需的相對配置。
旋轉支架10可操作地聯接到馬達11，以便於晶片50在支架的水平面內沿箭頭W的方向轉動(即，順時針)或繞旋轉軸線V-V沿相反方向(即，逆時針)轉動(見圖2)。馬達11最好是變速馬達，其可在任何所需旋轉速度ω下旋轉支架10。馬達11電氣地且可操作地連接到控制器12。控制器12控制馬達11的操作，確保實現所需的旋轉速度ω和所需的旋轉持續時間。
如上所述，清潔系統100還包括分配器13。分配器13經由供液管線17可操作地並流體地聯接到供液子系統16。供液子系統16又與貯液器15流體連接。供液子系統16控制液體供給到分配器13，並且分配器13將液體施加到晶片50的第一表面51(其在所示例的實施例中是頂面)。
為簡單起見，供液子系統16示意性地顯示為方塊，包括所需排列的所有必需的泵、閥門、管道、連接器和換能器，用於控制在整個清潔系統100中的液體流動和傳輸。液體流動的方向由在供給管線17上的箭頭表示。本領域技術人員將認識到，供液子系統16的不同部件的存在、佈局和功能將取決於清潔系統100的需要和期望在其上實施的工藝，並且可以相應地調整。供液子系統16的部件可操作地連接到並由控制器12控制。
貯液器15容納所需液體以提供給晶片50用於將要進行的處理。對於清潔系統100，貯液器15將容納清潔液體，例如去離子水(「DIW」)、標準清潔1(「SC1」)、標準清潔2(「SC2」)、臭氧化去離子水(「DIO3」)、稀釋或超稀釋的化學物質、以及通常用於半導體晶片清洗和/或它們的組合的任何其它液體。如本文中 使用的術語「液體」至少包括液體、液體-液體混合物、液體-氣體混合物。還可能的是，在某些情況下某些其它超臨界的和/或濃稠流體作為液體。在某些實施例中，有可能具有多個貯液器。例如，在本發明的一些實施例中，可以將頂部分配器13可操作地並流體連接到幾個不同的貯液器中。如果需要的話，這將使不同液體施加到晶片50的第一表面51。在其它實施例中，頂部分配器13可聯接到貯液器，此時底部分配器14聯接到不同的貯液器，使得不同的液體施加到晶片50的第一(或頂部)表面51，而不是晶片的第二(或底部)表面52。
清潔系統100還包括致動器90，其可操作地聯接至換能器組件200。該致動器90可操作地連接到並由控制器12控制。該致動器90可以是氣動致動器、元件驅動致動器、或所需的任何其它樣式來實現所需的運動。該致動器90可以在第一位置和第二位置之間以及其間的任何位置平移換能器元件200。在某些實施例中，如下面將更詳細地討論，致動器90可以沿直線方向移動換能器元件200。在其它實施例中，也將在下面更詳細描述的那樣，致動器90可沿弧形或旋轉方向移動換能器組件200。換能器元件200的運動可以類似於老式唱機的拾音器。具體地，換能器組件200的一端能夠不可移動地保持在合適的位置，且形成樞軸點(或旋轉軸線)，且換能器組件200的另一端能夠繞樞軸點旋轉。
在某些實施例中，清潔系統100還包括可操作地聯接至換能器元件200的電能信號源23。電能信號源23產生電信號，傳輸到換能器元件200的換能器以轉換成相應的聲能。具體地，在某些實施例中，換能器可由一種壓電材料形成，諸如陶瓷或晶體，形成換能器組件200的一部分。在這樣的實施例中，換能器聯接至電源23。電能信號(即，電流)從電源23提供給換能器。換能器將電能信號轉換為振動機械能(即聲能)，然後將其發送到正在處理的基板。
從換能器到基板的聲能的傳輸通常通過位於換能器元件200與晶片50之間的液體完成，因而液體聲學上將換能器聯接到基板(下文更詳細地論述)。在某些實施例中，一種能夠聲能傳輸的材料可以放置在換能器和流體聯接層之間以避免壓電材料上的電觸點的短路。這種傳輸材料(本文在某些情況下稱為傳輸結構)可以採用各種各樣的結構配置，包括薄層、剛性板、桿狀探針、透鏡等。傳輸材料通常產自相對於液體聯接層不起化學反應的材料，以避免污染基板。換能器元件的部件的細節包括換能器和傳輸結構，將在下面更詳細地討論。
電能信號源23可操作地連接到控制器12並由控制器12控制。結果，控制器12將指示換能器元件200所產生的聲能的啟動狀態、頻率、功率電平和持續時間。在某些實施例中，電能信號源23控制為使得換能器元件200所產生的聲能具有兆頻超音波範圍內的頻率。根據系統需求，可能不希望使用單個電能信號源來控制換能器元件200的所有換能器。因此，在本發明的其它實施例中，可以使用多個電能信號源，每個電能信號源與換能器元件200的每個換能器一一對應。
控制器12可以是處理器，其可以是基於可程式設計邏輯控制器的合適的微處理器、個人電腦，或進行處理控制的類似物等。控制器12較佳地包括各種輸入/輸出埠，提供需要控制和/或與之通信的清潔系統100的各種部件的連接。電連接和/或通信連接在圖1中以虛線表示。控制器12還較佳地包括足夠的記憶體來存儲工藝配方和其它資料，比如由操作者輸入的閾值、處理時間、轉速、處理條件、處理溫度、流動速率、所需濃度、序列操作等等。必要的情況下，控制器12可以與清潔系統100的各種部件進行通信以自動地調節處理條件，例如流量、轉速、清潔系統100的部件的運動等。對於任何給定的系統使用的系統控制器的類型將取決於確切需要與之結合的系統。
分配器13被設置和被取向成使得當液流經此穿過時，，將液體施加到晶片50的第一表面51。當晶片50旋轉時，該液體在整個晶片50的第一表面51上形成液體層或膜53。類似地，在示例實施例中，底部分配器14(可以在其它實施例中省略)被設置和被取向成使得當液流經此穿過時，將液體施加到基板50的第二表面52。當基板50旋轉時，該液體在整個基板50的第二表面52上形成液體層或膜54。此外，由於換能器元件200配置成相鄰晶片50的第一表面51，在換能器元件200和晶片50的第一表面51之間形成液體薄膜53。更具體地，換能器元件200配置成使得在換能器元件200的一部分與晶片50的第一表面51之間有一小間隙。該間隙足夠小，使得當將液體施加到晶片50的第一表面51時，在第一晶片50的表面51和換能器元件200的部分之間形成彎月面的液體。所述彎月面不限於任何特定的形狀。
當將注意到的，換能器元件200一般地以方塊來表示。這樣做是因為本發明在很大程度上不限於換能器組件200的任何特定的結構、形狀和/或元件裝置。例如，在2000年3月21日授權的美國專利No.6,039,059號，2006年12月5日授權的美國專利No.7,145,286，2006年12月5日授權的美國專利No.6,539,952，2006年12月14日公開的美國專利申請No.2006/0278253的任何換能器元件可以用作換能器元件200。當然，也可以使用其它類型的換能器元件，例如支撐在與晶片表面成某一角度的具有細長的傳輸器桿的那些元件等。
現在參看圖2，根據本發明的一個實施例提供了晶片50、分配器13和換能器組件200的示意性表示。這些部件可以形成為處理結構的一部分或碗狀物。具體地，換能器組件200能夠可移動地(或不可移動地)聯接到處理結構或碗狀物，並且晶片可以放置在處理結構或碗狀物內。這樣的處理結構或碗狀物的實例在2010年8月31日發佈的美國專利No.7,784,478中圖解和描 述，該申請的全部內容在此引入作為參考。
換能器元件200包括傳輸結構201和多個換能器(圖2中未說明，但在下面參照圖3A-3C詳細描述)。在某些實施例中，傳輸結構201可以是中空結構，並且換能器可以設置在傳輸結構201的內部。在所示例的實施例中，傳輸結構201是一個長形桿狀探針，其以懸臂方式配置在晶片50的第一表面51的頂部上方。
如下面更詳細地討論，在一些實施例中，傳輸結構201可以相對於第一晶片50的表面51沿直線或旋轉/弧形方式移動。具體地說，換能器元件200的一端沒有配置在晶片50上，可以形成旋轉軸線X-X，傳輸結構201可以繞該軸線以旋轉方式移動(如箭頭Y-Y所示)。可替換地，整個換能器組合件200可以以線性方式來回移動跨越晶片50(如箭頭Z-Z所示)。此外，在示例性實施例中，傳輸結構201延伸過晶片50一段稍大於晶片50半徑的距離。然而，本發明並不受此局限，在某些其它實施例中，傳輸結構201可在晶片50的整個直徑上延伸，或傳輸結構201可以恰好伸展到晶片50的圓心，或傳輸結構201可以稍微延伸小於晶片的半徑50。因此，在所有實施例中，傳輸結構201的確切的長度相對於晶片50不是限定性的。然而，較佳地，傳輸結構201能夠將聲能施加到整個晶片50的第一表面51的表面。
如圖2的原理圖所示，分配器13把液體分配到晶片50的第一表面51上。此外，將晶片50進行旋轉，如方向箭頭W所示。儘管方向箭頭指示晶片50沿順時針方向旋轉，本發明不限於此，並且如果需要的話，晶片50也可沿逆時針方向旋轉。當分配器13將液體施加到第一晶片50的表面51時，傳輸結構201配置為靠近晶片50的第一表面51，使得晶片50的第一表面51上形成的液體薄膜(見元件53，圖1)置於傳輸結構201和晶片50之間。
如上所述，在示例性實施例中，傳輸結構201為管 狀的並且具有中空內腔的長形桿狀探針。但是，本發明並不限制於此，並且應當認識到傳輸結構201可以採用任何其它期望形狀，例如是平板、三角形、菱形、其他多邊形等。傳輸結構201在所有實施例中不一定是中空的。具體地，在傳輸結構201是中空的實施例中，換能器可以設置在傳輸結構201的中空內部。在傳輸結構201是一種固體結構的實施例中，換能器可以聯接到傳輸結構201的頂面、底面或側面。傳輸結構201可以由任何材料構成，這些材料透射換能器所產生的聲能進入並穿過薄膜液體，包括但不限於聚合物、石英、藍寶石、氮化硼、玻璃碳化物、塑膠和金屬。合適的金屬可包括鋁和不銹鋼。當然，也可以使用能夠有效地發送聲能以便於預期半導體晶片處理的任何其它材料。
現在參看圖3A，根據本發明的一個實施例，示出了換能器元件210的實施例。在圖3A中，換能器元件210如上述圖1和圖2一樣相對於晶片50配置，從而當液體施加到晶片50時，在換能器元件210和晶片50的第一表面51之間形成液體薄膜。換能器元件210一般包括傳輸結構211、第一組換能器212和第二組換能器213。第一組換能器212的每個換能器212a-c和第二組換能器213的每個換能器213a-d配置成用來產生聲能。具體地，每個換能器212a-c、213a-d可以聯接到電能信號源23，使得換能器212a-c、213a-d可以將電能信號轉換為振動機械能(即聲能)，然後發送到正在處理的晶片50。
雖然在示例性實施例中，第一組換能器212包括三個換能器212a-c，第二組換能器213包括四個換能器213a-d，本發明在所有實施例中並不限制於此。相反，根據需要，第一組和第二組換能器212、213中每一個可以包括任何數目的換能器。換能器212a-c、213a-d聲學地聯接到傳輸結構211。這可以通過以下方式完成，即通過直接結合換能器212a-c、213a-d到傳輸結構211或利用中間傳輸層間接結合。如上所示，換能器212a-c、213a-d 可操作地聯接到電能信號源23。在某些實施例中，每個換能器212a-c、213a-d能夠可操作地聯接到不同的電能信號源，因而每個換能器關於功率電平和啟動狀態可以是單獨可控的(或通過只使用單個電能信號源的控制器可以實現這一點)。因此，在某些實施例中，每個換能器可以單獨地驅動。如上所示，換能器212a-c、213a-d可以是壓電陶瓷或晶體或其它能夠產生如本文所討論的聲能的設備。
在示例性實施例中，傳輸結構211是沿著縱向軸線A-A延伸的細長探針狀結構。如上所述，在所有實施例中，傳輸結構211不需要是探針狀，也可以採取其它形式。第一組換能器212在縱向軸線A-A的第一側上聲學聯接到傳輸結構211。雖然並不是在所有實施例中要求，在示例性實施例中，第一組換能器212沿基本平行於縱向軸線A-A的第一軸線B-B對齊。在某些實施例中，第一組換能器212可以沿著不平行於縱向軸線A-A的軸線對齊。第二組換能器213在縱向軸線A-A的第二側上聲學聯接到傳輸結構，該縱向軸線A-A的第二側與縱向軸線A-A的第一側相對。儘管不在所有實施例中要求如此，但在該示例性實施例中，第二組換能器213沿基本平行於縱向軸線A-A的第二軸線C-C對齊。在一些實施例中，第二組換能器213可以沿著不平行於縱向軸線A-A的軸線對齊。
在示例性實施例中，第一組換能器212的換能器212a-c以間隔開的方式聲學地聯接到傳輸結構211。因此，第一組換能器212的第一換能器212a通過間隙214從第一組換能器212的第二換能器212b隔開，第一組換能器212的第二換能器212b通過間隙214從第一組換能器212的第三換能器212c隔開。間隙214可以認為是縱向間隙，因為第一組換能器212相鄰的換能器212a-c沿縱向方向間隔(即，沿縱向軸線A-A的方向或更特別地是沿著縱向軸線B-B的方向)。
類似地，在示例性實施例中，第二組換能器213的換能器213a-d以間隔開的方式聲學地聯接到傳輸結構211。因此，第二組換能器213的第一換能器213a通過間隙215從第二組換能器213的第二換能器213b隔開，第二組換能器213的第二換能器213b通過間隙215從第二組換能器213的第三換能器213c隔開，而第二組換能器213的第三換能器213c通過間隙215從第二組換能器213的第四換能器213d隔開。間隙215可以認為是縱向間隙，因為第二組換能器213相鄰的換能器213a-d在縱向方向上間隔開(即，沿縱向軸線A-A的方向或者更特別地是沿縱向軸線C-C的方向)。
在某些實施例中，從功率電平方面來看，換能器212a-c、213a-d中的每一個是單獨驅動並可調節。在這方面，換能器212a-c、213a-d中的每一個可以分別聯接到一個電能信號源(或多個分離的電能信號源)和控制器12。此外，如下文將參照附圖4-7更詳細論述，在某些實施例中，換能器212a-c、213a-d中的每一個配置到傳輸結構211，使得每個換能器212a-c、213a-d所產生的聲能與晶片50以非正常的角度且較佳地以銳角接觸。特別的是，第一組換能器212中的換能器212a-c可以在離開縱向軸線A-A的第一方向傳輸聲能，第二組換能器213的換能器212a-d可以在離開縱向軸線A-A的第二方向傳輸聲能，第一方向和第二方向彼此相對。
以相對於晶片50的非法向角傳輸聲能以防止反射音波(音波從晶片50上彈開並在離開晶片50的方向行進)與換能器元件210接觸。而是，反射的音波將離開換能器組件210行進，其能防止反射音波干擾所產生的音波。反射波可以引起熱積聚並損壞換能器，這是不希望的。此外，將聲能以一定角度傳遞也防止換能器和晶片表面之間的駐波，這會產生高能量點並損壞晶片。當然，本發明並不在所有實施例中受此局限，在某些其它 實施例中換能器中的一個或多個(並且在所有換能器的某些情況下)可以定向成能將聲能以相對於晶片50的法向角傳遞。
在圖3A示例的實施例中，第一組換能器212的換能器212a-c和第二組換能器213的換能器213a-d沿縱向軸線A-A彼此相對交錯或偏移(或者，換句話說，在縱向軸線A-A的方向上交錯)。這意味著，第一組換能器212中沒有換能器212a-c(和其部分)與第二組換能器213的換能器213a-d(或其部分)橫向對齊，反之亦然。換言之，橫切縱向軸線A-A的平面不與第一組換能器212的換能器212a-c中的一個和第二組換能器213的換能器213a-d中的一個相交。而是，第一組換能器212中的每個換能器212a-c沿橫向對齊第二組換能器213相鄰的換能器213a-d之間的間隙215之一，且第二組換能器213中的每個換能器213a-d沿橫向對齊第一組換能器212相鄰的換能器212a-c之間的間隙214之一。換句話說，在圖3A所示的實施例中，第一組換能器212中的換能器212a-c和第二組換能器213中的換能器213a-d之間沒有重迭。
現在參看圖3B，根據本發明的一個實施例示出了換能器元件220的另一實施例。換能器元件220類似於圖3A所示的換能器元件210，只有一些較小的差別。因此，可以理解在採用換能器元件210類似特徵的描述情況下，為了簡明起見，換能器元件220的某些方面將不在此重複。相同的標號將用於表示相同的特徵，在220中的數位將用於描述圖3B的特徵，而210中的數位用來描述圖3A的特徵。
在圖3B中，換能器元件220如上述圖3A一樣相對於晶片50配置，從而當將液體施加到晶片50時，在換能器元件220和晶片50的第一表面51之間形成液體薄膜。具體地，換能器元件220以懸臂方式配置，使得換能器元件220一個端部固定(端部不在晶片50的頂部上方)和另一個端部自由(末端分離，放置 在晶片50的頂部上方)。換能器元件220通常包括傳輸結構221、第一組換能器222和第二組換能器223。在其實施例中，第一組換能器222包括四個分開的和不同的換能器222a-d，第二組換能器223包括五個分開的和不同的換能器223a-e，但是，本發明不應受限於在所有實施例中每組的換能器的確切數量。第一組換能器222中的每個換能器222a-d和第二組換能器223中的每個換能器223a-e配置成用來產生聲能。具體地，每個換能器222a-d、223a-e可以連接到電能信號源23，以使換能器222a-d、223a-e可將電能信號轉換為振動機械能(即聲能)並將其傳送到正在處理的晶片50。
第一組換能器222在縱向軸線的第一側以間隔開的方式聲學地聯接到傳輸結構221。雖然並不在所有實施例中要求，但在該示例性實施例中，第一組換能器222沿基本平行於縱向軸線A-A的第一軸線B-B對齊。在其它實施例中，第一組換能器222可以沿不平行於縱向軸線A-A的軸線對齊。第二組換能器223在傳輸結構221的縱向軸線A-A的第二側上以間隔開的方式在聲學上聯接到傳輸結構221。儘管不在所有實施例中要求，但在該示例性實施例中，第二組換能器223沿基本平行於縱向軸線A-A的第二軸線C-C對齊。第二組換能器223可以沿不平行於縱向軸線A-A的縱向軸線對齊。
如同圖3A所示的實施例中，換能器的第一組和第二組換能器222、223沿縱向軸線A-A交錯排列。然而，在該實施例中第一組和第二組換能器222、223的換能器之間存在一些重迭。由此，在該實施例中，橫切於縱向軸線A-A的平面(如圖3B中的平面D-D)與第一組換能器222的至少一個換能器(例如換能器222a)和第二組換能器223的至少一個換能器(例如換能器223a)相交。事實上，對於第一組換能器222的各換能器222a-d，橫切於縱向軸線的平面與第一組換能器222的換能器222a-d和第 二組換能器223的至少一個換能器223a-e相交，反之亦然。這可以有利地確保在處理過程中更均勻地使用聲能覆蓋在晶片50的第一表面51。具體地，在某些實施例中，換能器222a-d，223a-e從沿換能器222a-d，223a-e長度方向的中心區域傳輸的聲能波的強度比從其邊緣傳輸的聲能波的強度更大。因此，通過重迭，使冗餘的聲能波接觸晶片50的第一表面51上的聲能波較低強度的區域。
為了進一步描述第一組換能器222的換能器222a-d與第二組換能器223的換能器223a-e之間的關係，以下應注意。第一組換能器222相鄰的換能器通過間隙224隔開，第二組換能器的相鄰的換能器223通過間隙225隔開。第一組換能器222中的每個換能器222a-d橫向對齊第二組換能器223的相鄰換能器223a-e之間的間隙225之一，和第二組換能器223的至少一個換能器的223a-e一部分。第二組換能器223的每個換能器223a-e橫向對齊第一組換能器222的相鄰換能器222a-d之間的間隙224之一，以及第一組換能器222的至少一個換能器222a-d的一部分。
特別地採用另一種方式就第一組換能器222的第一換能器222a進行闡述、討論和說明，第一組換能器222的第一換能器222a具有第一部分226、第二部分227和第三部分228。第二部分227設置在第一部分226和第三部分228之間，並形成換能器222a的中央區域或一部分。第一組換能器222的第一換能器222a的第一部分226橫向對齊第二組換能器223的第一換能器223a。第一組換能器222的第一換能器222a的第三部分228橫向對齊第二組換能器223的第二換能器223b。第一組換能器222的第一換能器222a的第二部分227橫向對齊第二組換能器223的第一換能器223a和第二換能器223b之間的間隙225。儘管上面僅關於第一換能器222a進行討論，此第一部分、第二部分和第三部分討論和相對位置關係適用於第一組和第二組換能器222、223的每 個換能器。
現在參看圖3C，根據本發明的一個實施例示出了換能器元件230的另一個實施例。換能器組件220類似於圖3A和3B所示的換能器元件210、220，只有一些較小的差別。因此，可以理解在採用換能器元件210、220類似特徵的描述情況下，為了簡明起見，換能器元件230的某些方面將不在此重複。相同的標號將用於表示相同的特徵，只是230中的數位將用於描述圖3C的特徵，而210中的數位用來描述圖3A的特徵，220中的數位用來描述圖3B的特徵。
在圖3C中，換能器元件220與圖3A和圖3B一樣相對於晶片50配置，從而當將液體施加到晶片50，在換能器元件230和晶片50的第一表面51之間形成了液體薄膜。換能器元件230通常包括傳輸結構231、第一組換能器232和第二組換能器233。在這個示例性實施例中，第一組換能器232包括四個分開的和不同的換能器232a-d，第二組的換能器233包含四個分開的和不同的換能器233a-d，但是，本發明不限於在所有實施方式中每個組的確切的換能器數量。第一組換能器232中的每個換能器232a-d和第二組換能器233中的每個換能器233a-d配置成用來產生聲能。具體地，每個換能器232a-d、233a-d可以聯接到電能信號源23，使得換能器232a-d、233a-d可以將電能信號轉換成振動機械能(即聲能)並將其傳送到正在處理的晶片50。
第一組換能器232在傳輸結構231的縱向軸線A-A的第一側上以間隔開的方式聲學聯接到傳輸結構231。儘管不在所有實施例中要求，但在示例性實施例中，第一組換能器232沿基本上平行於縱向軸線A-A的第一軸線B-B對齊。在其它實施例中，第一組換能器232也可以沿不平行於縱向軸線A-A的軸線對齊。第二組換能器233在傳輸結構231的縱向軸線A-A的第二側以間隔開的方式聲學聯接到傳輸結構231。儘管不在所有實施例中 要求，但在示例性實施例中，第二組換能器233沿基本平行於縱向軸線A-A的第二軸線C-C對齊。在其它實施例中，第二組換能器233可以沿著不平行於縱向軸線A-A的縱向軸線對齊。
不同於圖3A和3B的這些實施方式，在圖3C中的第一組和第二組換能器232、233對齊而不是交錯排列。因此，第一組和第二組換能器232、233成對沿縱向軸線對齊，以便第一組換能器232的第一換能器232a橫向對齊第二組換能器233的第一換能器233，第一組換能器232的第二換能器232b橫向對齊第二組換能器233的第二換能器233b，依此類推。類似地，第一組換能器232相鄰的換能器之間的間隙234橫向對齊第二組換能器233相鄰的換能器之間的間隙235。因此，圖3C的實施例通過成對對齊配置各個組的換能器為各組的換能器的交錯提供一種備選配置。
可以在某些實施例中修改圖3C，以使得相鄰的換能器端對端佈置，在鄰近的換能器之間無間隙。因此，多個不同的換能器可以在縱向軸線A-A的相對側上聯接到傳輸結構231，但是它們可以彼此靠近聯接，使得相鄰換能器的端部處於接觸，或相鄰換能器之間只留有很小的空間(大約按0.1毫米至3毫米\0.1毫米到2毫米，或0.1毫米到1毫米順序)。
無論哪種具體的結構設置用於換能器(例如圖3A、3B、3C所示的或其它)，當使用多個換能器時，應考慮均勻性。具體地，晶片在換能器元件下方旋轉，同時聲能被施加到晶片的表面。在晶片的中央區域比在晶片邊緣附近的區域行進得更慢，因此應當進行調節，以確保在晶片的中央區域沒有獲得太大的聲能而可能會導致損壞晶片的那些區域。還應該進行適應性調節以確保晶片的邊緣接收聲能從而保證足夠的顆粒去除效果。
就此而言，在一個實施例中，位於晶片中心區域的換能器可以比位於晶片邊緣的換能器在更低的功率電平下工作。 每一區域的目標可以是晶片的每個面積或區域具有相同或基本相同的平均能量/面積/單位時間(包括在晶片的中心區域和晶片的邊緣區域)。在另一個實施例中，在晶片中心區域上的換能器可以運行一段較短的時間，隨後停用(關閉)，然後從晶片中心到晶片邊緣的連續的換能器可以一次一個或多個停用。在又一個替換實施例中，沿其長度方向具有多個換能器的傳輸器可以從晶片中心移出，移向並脫離晶片邊緣。這將使得晶片的邊緣能夠接收擴展的聲能以提高均勻性。當換能器離開晶片的邊緣時，它們可以關閉或者停用，以延長其壽命週期和防止燒壞，這將在下面更詳細地討論。
同時參照圖4-7，換能器元件300將根據本發明的一個實施例描述。就換能器的配置方面，換能器組件300類似於圖3A的實施例。然而，如在下面更詳細地討論的，本發明不限於此，並且換能器配置能夠類似於圖3B、3C或在其它實施例中任何其它需要的配置。換句話說，本文關於圖4-7描述的結構細節適用於圖3A-3C的實施例中的每一個和本文中未明確描述的其它實施例。
換能器組件300通常包括基部301、傳輸結構302，以及配置為第一組換能器312和第二組換能器313的多個換能器。在該實施例中，傳輸結構302是大體細長的管狀結構，其從換能器組件300的基部301以懸臂方式延伸。因此，傳輸結構302是限定有內腔303的中空管狀結構。各種換能器在內腔303內聯接到傳輸結構302，這將在下面更詳細地討論。
在示例性實施例中，參考圖3A所述，第一組和第二組換能器312、313以類似方式排列成行。然而，本發明不限於此，並且第一組和第二組換能器312、313可以以圖3B所示的方式或圖3C中所示的方式設置，如果需要或以任何其它方式。圖4-7僅示出換能器元件300的一種特定實施例，應當理解，在此描述的 任何其它實施例(和一些在此未示出)也可以使用。
在圖4、5、6A和7的示例性實施例中，傳輸結構302包括第一彎曲表面304和的第二表面305，第二表面與第一彎曲表面304相對。在這個示例性實施例中，傳輸結構302具有管狀形狀，其有一個外表面306和內表面307。因此，在示例性實施例中，第一彎曲表面304形成傳輸結構302的外表面306的底部部分。傳輸結構302的第二表面305包括第一平面部分305a和第二平面部分305b。第一平面部分和第二平面部分305a、305b相對於彼此成非零角度A3佈置。在示例性實施例中，非零角度大約在90°和140°之間，更具體地大約在110°和130°之間，以及還更具體地大約在120°和130°之間。在另一實施例中，角A3約在115°和125°之間或約為120°。這些角度範圍較佳在某些實施例中，以確保反射音波不會對所產生的音波造成干擾，在下面具體參照圖7將更詳細地討論。當然，如果需要，也可採用其它的非零角度A3例如基本上成90°的角度或為銳角且小於90°的角度。
傳輸結構302的第二表面305的第一平面部分和第二平面部分305a、305b形成傳輸結構302的內腔303的底板。如可以從觀看圖7理解，傳輸結構302的第二表面305的第一平面部分和第二平面部分305a、305b的每個相對於所述傳輸結構302流體聯接的晶片50的第一表面51成角度。這將在下面參考圖7更詳細地討論。
傳輸結構302的第二表面305的第一平面部分和第二平面部分305a、305b交叉或會聚在傳輸結構302的內腔303的最底部部分308。此外，第一平面部分和第二平面部分305a、305b的每個隨著從遠離傳輸結構302的內腔303的最底部部分308向上傾斜伸出。因此，第一平面部分和第二平面部分305a、305b一起形成「V」形(傳輸結構302的第二表面305為V形)。第一換能器312a聲學地聯接到第一平面部分305a，第二換能器313a聲 學地聯接到第二平面部分305b。當然，在示例性實施例中，若干換能器(即，第一組換能器312)聯接到第一平面部分305a，若干換能器(即，第二組換能器313)聯接到第二平面部分305b(見圖5)。
在示例性實施例中，傳輸結構302的內表面307的頂部部分309是凹面。當然，本發明不限於此，並且傳輸結構302的內表面307的頂部部分309可以根據需要採用其它任意形狀或輪廓。此外，在示例性實施例中，側壁310從第一平面部分和第二平面部分305a、305b中的每一個向上延伸到頂部部分309。在示例性實施例中，側壁310近似垂直地從第一平面部分和第二平面部分305a、305b延伸。因此，雖然在該實施例中傳輸結構302的外表面306實質上為圓柱形，但內表面307不是。
傳輸結構302的內表面307形狀的特別設計使換能器312、313所產生的聲能將以一個角度接觸晶片的表面，從而從晶片反射回的音波將遠離換能器組件300。此外，如圖所示，在某些實施例中，換能器312、313的每個具有平坦的平面底部表面。因此，在沒有具有彎曲底面的換能器312、313的情況下，本發明的傳輸結構302使得換能器312、313以相對於晶片表面的一個角度向晶片發射聲能。這便於換能器312、313的製造，同時仍能實現防止反射音波干擾產生的音波的目的。
上述結構如圖4、6A和7所示。圖6B示出了一個替代結構，其中，第一彎曲表面用平坦表面335a、335b來代替。特別地，在圖6B中，換能器312a、313a聯接的平面表面305a、305b相對的外表面306的部分也是平的平坦表面335a、335b。因此，圖6B與圖6A除了以下之外都是相同的，即，傳輸結構302的外表面306的底部部分具有兩個彼此朝相反方向傾斜的平坦表面335a、335b。在圖6B所示的實施例中，在傳輸結構302的外表面306的底部部分上的兩個平坦表面335a、335b平行於各自相對的 聯接換能器的平面表面305a、305b。如圖所示，兩個平坦表面335a、335b可以通過傳輸結構302的外表面306的短的彎曲部分336或者通過傳輸結構302的外表面306的直水平部分連接在一起。
參照圖5，傳輸結構302沿著縱向軸線E-E延伸。此外，第一平面部分和第二平面部分305a、305b的每個是配置在縱向軸線E-E兩側的縱向伸長的部分。在圖5所示的實施例中，第一組換能器312以間隔開的方式聲學聯接到第一平面部分305a，第二組換能器313以間隔開的方式聲學聯接到第二平面部分305b。此外，如上所述，在這個實施例中，第一組和第二組換能器312、313沿縱向軸線E-E交錯。然而，本發明不限於此，在某些其它實施例中，第一組和第二組換能器312、313可以成對配置，它們沿縱向軸線E-E或者根據需要橫向對齊。
現在參看圖7，示出傳輸結構302設置成鄰近晶片50，使得液體薄膜320形成在傳輸結構302的第一彎曲表面304和晶片50的第一(即頂部)表面51之間。第一平面部分305a相對於扁平製品50的第一表面51成角度A1。第二平面部分305b相對於扁平製品50的第一表面51成角度A2。在某些實施例中，角度A1、A2中的每一個為銳角。在示例性實施例中，角度A1、A2中的每一個為20°-40°，更特別地為25°-35°，還更特別是約30°。當然，也可採用其它的角度。然而，上面提到的角度可較佳確保反射波不會干擾所產生的波，將在下面更詳細地討論。
第一換能器(或第一組換能器312)在相對於第一晶片50的表面51的第一非法向角上配置以產生聲能340。可以看出，當聲能340接觸到晶片50的第一表面51時，反射音波341從第一晶片50的表面51反彈。由於第一換能器312的傾斜方向，反射音波341遠離傳輸結構302或換能器元件300的任何其它部分行進並且不與其接觸。第一換能器312所產生的聲能340在傳 輸結構302的縱向軸線E-E的第一側上傳送到晶片50的第一表面51。更具體地，聲能340在與第一換能器312所在的縱向軸線E-E相同的一側上接觸到晶片50的第一表面51。
類似地，第二換能器(或第二組換能器313)在相對於第一晶片50的表面51的第二非法向角配置用來產生聲能350。在這個示例性實施例中，第二非法向角基本上等於第一非法向角。然而，本發明不限於此，並且在其它實施例中，第一和第二非法向角彼此可以不同。可以看出，當聲能350接觸到晶片50的第一表面51時，反射音波351從晶片50的第一表面51反彈。由於第二換能器313的傾斜方向，反射音波351遠離並且不接觸傳輸結構302或換能器元件300的任何其它部分。第二換能器313所產生的聲能350沿著傳輸結構302的縱向軸線E-E的第二側上朝向晶片50的第一表面51發送。更具體地，聲能350在第二換能器313被設置的縱向軸線E-E的相同的一側上接觸晶片50的第一表面51。縱向軸線E-E的第二側相對於縱向軸線E-E的第一側。
因此，使用本發明的換能器元件300中的傳輸結構302，可以在半導體晶片處理系統中產生音波以成一定角度接觸該晶片，使得反射波不會與換能器元件300接觸。本發明中實現這一點，未使換能器形成圓形或凹形底面，而是使換能器的底面為扁平。此外，交錯或成對關係的多組換能器進一步增強聲能的能力以說明顆粒從晶片表面去除。當然，本發明並不局限在所有實施例中，在某些其它實施例中，換能器可以設置成從晶片上方與晶片表面成90°角度直接地將聲能施加到晶片的表面。
現在參考圖8A和8B，示出了根據本發明的另一實施例的換能器元件400和晶片50的示意性俯視圖。類似於前述實施方式中，換能器組件400包括基部401、傳輸結構402和至少一個換能器，或較佳地多個換能器。為了避免混亂，換能器在圖8A和8B中未示出，換能器可以採用任何顯示在圖3A、3B、3C或5 中的配置。當然，任何其它的換能器的佈置也可以用於本實施例。例如，在圖8A和8B中，傳輸結構402示出為具有六段或六部分，包括第一部分411、第二部分412、第三部分413、第四部分414、第五部分415和第六部分416。在一個實施例中，各個換能器(或多個換能器)可以以聲學方式聯接到傳輸結構402的部分411-416中的每一個。因此，換能器可設置成單組換能器，多組換能器，沿軸線對齊的換能器，以間隔開的方式設置的換能器，在縱向軸線的相對側上交錯的換能器，等等。
不論如何設置換能器，在此實施例中，較佳地換能器是能夠通過控制器單獨地驅動的。具體地，每個換能器應該獨立於與其它換能器而被開啟或關閉。此外，應該能夠在不改變任何其他換能器的功率電平的情況下，改變每個換能器的功率電平。這可以通過控制器和/或通過分別地將換能器聯接到各自的電源來實現。
仍然同時參照圖8A和8B，本實施例示出了換能器組件400，更具體地，換能器元件400的傳輸結構402可以相對於晶片50移動。在這個特定實施例中，換能器元件400的傳輸結構402沿弧形或旋轉方向相對於晶片50運動，類似於老式唱機的拾音器的運動或雨刷的運動。因此，由於傳輸結構402配置成相對於晶片50移動，傳輸結構402的遠端417沿弧形模式在箭頭F的方向上從晶片的中心移動到晶片的邊緣，反之亦然。根據圖8B所示，傳輸結構402還可以能夠沿弧形方式從晶片的中心移動到晶片的相對邊緣。換言之，傳輸結構402能夠繞旋轉軸線K-K進行旋轉運動。在這個示例性實施例中，傳輸結構402不繞旋轉軸線K-K移動360°，而是僅足以從邊緣到邊緣覆蓋晶片50(即，大約繞旋轉軸線K-K轉動90°)。
在圖8A中，示出了換能器元件400，使得傳輸結構402處於第一位置。在第一位置，傳輸結構402的部分411-416的 每個配置在晶片50的至少一部分上方，使得垂直於傳輸結構402的軸線可以獨立地與部分411-416中的每一個和晶片50相交。具體地，垂直於傳輸結構402這樣的軸線可以與第一部分411和晶片50相交，垂直於傳輸結構402的不同的軸線可以與第二部分412和晶片50相交，另一個不同的軸線可以與第三部分413和晶片50相交，依此類推。當一個部分配置在晶片50上時，位於該部分內的換能器(或多個換能器)可以說在聲學上聯接到位於換能器元件400和晶片50之間的液體薄膜。這是因為當特定部分配置在晶片50上時，位於該部分內的一個或多個換能器能夠通過傳輸結構和晶片50之間的液體薄膜產生聲能以輔助從晶片50上去除顆粒。
在圖8B中，示出了換能器元件400，傳輸結構402處於第二位置。在第二位置，部分412、413、414和415中的每個設置在晶片50的至少一部分上方，使得軸線可以與部分412-415中的每一個和晶片50相交。然而，部分411和415沒有放置在晶片50上方。換言之，垂直於傳輸結構402的軸線不與部分411和晶片50相交，並且，垂直於傳輸結構402的軸線不與部分416和晶片50相交。
當換能器元件400處於第二位置時，設置於部分411和415中的換能器不需要產生聲能，因為設置於部分411、415中的換能器聲學地與液體薄膜解除聯接。在換能器元件400處於其第二位置時任何由部分411、415產生的聲能將不會影響從晶片上去除顆粒50，因為部分411、415內的換能器不以聲學方式聯接到傳輸結構402和晶片50之間的液體薄膜。因此，在示例性實施例中，當換能器元件400移動到第二位置時，不是聲學上聯接到薄膜液體的換能器(即，位於第一部分411的換能器和傳輸結構402的第六部分416)將停用(斷電)。因此，當換能器元件400處於第二位置時，位於傳輸結構402的第一部分411和第六部分416的換能器將停用，配置在傳輸結構402的第二、第三、第四和第 五部分412-415的換能器將保持啟動(接通)。當換能器元件400從第二位置向後移動到第一位置，位於傳輸結構402的第一部分411和第六部分416的換能器可以重新啟動，因為它們成為以聲學方式聯接到液體薄膜。通過停用不是聲學上聯接到液體薄膜的所有換能器，換能器燒壞現象可以降低到最低程度或減少，並且那些換能器的使用壽命可以增加。
圖9A和9B示出換能器組件500的另一實施例。換能器元件500類似於換能器組件400，因此，為了簡明起見，對換能器組件500的描述將集中在其間的差別。應當意識到，換能器元件400的描述可以同樣應用到換能器元件500，因為賦予類似特徵以相同的標號(除了用500系列編號來代替400系列編號)。
在圖9A中，換能器元件500處於第一位置，在圖9B中，換能器元件500處於第二位置。在圖9A-9B中，換能器組件500以類似於換能器組件400的旋轉或弧形方式移動。唯一不同之處是換能器組件400、500的樞軸點或旋轉軸線的位置。在圖8A、8B中，樞軸點沿著晶片50的中心線C1定位。在圖9A、9B中，樞軸點位於晶片50的邊緣附近，並且偏離中心線C1。換能器元件400、500的每個可以實現相同的效果，因此不再對圖9A和9B進一步討論。
圖10A和10B表示換能器組件600的另一個實施例。換能器組件600類似於上述的換能器組件400、500，因此，為了簡明起見，對換能器元件600的描述將集中在它們之間的差別。應當意識到，換能器組件400、500的描述同樣適用於換能器組件600，因為賦予類似的特徵以相同的標號(除了600系列編號代替了400或500系列編號)。
換能器組件600包括基部601和傳輸結構602。傳輸結構包括第一部分611、第二部分612、第三部分613、第四部分614、第五部分615和第六部分616。換能器組件600的運動不同 於換能器組件400、500的運動。具體地，換能器元件600在線性方向上相對於晶片500移動或平移，如箭頭G所示。因此，如圖10A，換能器元件600處於第一位置，其中部分611-616的每個配置在晶片50的部分的上方。因此，在第一位置中，每個換能器(因為每個部分611-616具有至少一個換能器)聲學地聯接到液體薄膜。當換能器元件600在箭頭G的方向上線性移動經過晶片50的表面時，不同部分611-616中的換能器連續地聲學地與液體薄膜解除聯接。
因此，在該實施例中，換能器可以例如通過控制器按照換能器聲學地與液體薄膜解除聯接的順序單獨地停用。具體地，當換能器元件600從第一位置移動到第二位置，在第一部分611中的第一換能器(或多個換能器)將成為聲學地與液體薄膜解除聯接。隨著處於第一部分611的換能器聲學地與液體薄膜解除聯接，這些換能器將停用。下一步，隨著第二部分612偏離晶片50，第二部分612內的一個或多個換能器將成為聲學地與液體薄膜解除聯接。隨著處於第二部分612的換能器成為聲學地與液體薄膜解除聯接，這些換能器將停用。該相同的過程適用於換能器元件600的每個部分611-616。此外，隨著它們與液體薄膜再聯接，該過程反向進行從而重新啟動每個換能器。
在某些實施例中，在聲學上聯接到液體薄膜的每個換能器將保持啟動，而聲學地與液體薄膜解除聯接的每個換能器將停用。在某些實施例中，換能器各自分別可操作地聯接到控制器，使得控制器可以單獨和獨立地根據需要停用換能器中的每一個。在一些實施例中，一旦換能器聲學地與液體薄膜解除聯接，控制器自動地停用換能器。
可以做出確定關於是否可以進行啟動或停用換能器的幾種方式。具體地，在一個實施例中，可以適當地用軟體程式設計控制器，使控制器能夠確定包含一個或多個換能器的傳輸結 構的一部分何時設置成離開晶片(即，當一個換能器不再聲學地聯接到液體薄膜)。在這種實施例中，控制器就會基於在笛卡兒坐標系中已知的換能器和晶片的位置進行幾何計算。具體地，換能器和晶片圓周的X、Y和Z座標可以是相對於參考點(例如，在笛卡兒坐標系上的點(0，0))已知，使得控制器可確定各種換能器相對於晶片的位置。可替代地，工藝配方可以包括預先存儲的指令，其指示在處理過程中的什麼時間各個不同的換能器應當在該特定時間基於已知的那些換能器配置而啟動和停用。在一個實施例中，工藝配方將包括關於換能器元件的移動方向和速度的指令。因此基於換能器元件運動的方向和速度，可以預先確定當一個或多個換能器何時從液體薄膜中解除聯接，並因此停用。
在其它實施例中，傳輸結構可以在不同的換能器所在的傳輸結構的每個位置上包括液體感測器。每個液體感測器可以可操作地聯接到控制器。因此，當感測器感測到液體，則其將傳輸一個信號給控制器以指示應該啟動與該特定感測器相關聯的換能器。當換能器沒有檢測到液體，則其將傳輸一個信號給控制器以指示停用與該特定感測器相關聯的換能器。在其它實施例中，感測器可以是溫度感測器以測量在每一個換能器位置處的溫度。液體將具有已知溫度，使得如果換能器聲學地聯接到液體薄膜，它的溫度類似於液體薄膜的溫度。當換能器未聲學地聯接到液體薄膜，在換能器位置處的溫度將改變，然後該控制器將知道停用該特定的換能器。當然，本發明並不局限在通過特定方法的所有實施例中，即，在該方法中，控制器確定特定的換能器是否聲學地聯接到液體薄膜，以及在本發明的範圍內的其它可能性。
在一個實施例中，本發明可以提供一種加工晶片的方法。該方法可以包括將晶片配置在一個支架上並旋轉晶片。在旋轉晶片之後，液體可以分配在晶片的第一表面上。接下來，換能器元件可以配置成靠近扁平製品的第一表面，從而在換能器元 件的傳輸結構和扁平製品的第一表面之間形成液體薄膜。換能器元件可以包括聲學上聯接到傳輸結構的多個換能器。可以單獨地驅動多個換能器中的每一個。所述方法還包括在下述位置之間相對於扁平製品移動換能器元件：(1)第一位置，在該位置，多個換能器中的每一個聲學地聯接到液體薄膜；和(2)第二位置，在該位置，多個換能器中的至少一個聲學地與液體薄膜解除聯接。最後，當多個換能器中的一個聲學地與液體薄膜解除聯接，所述方法包括停用解除聯接的換能器。停用可由用戶或操作者手動或通過如前所述的控制器自動地完成。
現在參看圖11A-11E中，根據本發明的一個實施例將討論換能器的功率控制。本領域的技術人員已知，將聲能施加到液體由於液體的振盪造成液體內的空化。這種空化導致在液體中形成小的氣泡，氣泡存活時間越長，氣泡變得越大，當其最終失效和破裂時，它們釋放出更多的能量。如果氣泡破裂時釋放太多的能量，其可能對晶片的表面造成損害。因此，在本發明的一個實施例中，以脈衝模式啟動換能器，使得換能器脈衝反復開啟和關閉。接通時間能使氣泡在液體中產生並且在一些情況下破裂。斷電時間鬆弛了溶液，使氣泡縮小，並且氣體返回到溶液中。
脈衝控制的不同變化以圖形方式示出在圖11A-11E中。在圖11A中，換能器以固定功率電平在預定的短週期時間內脈衝(即，在400KHz和5MHz之間的頻率下，小於1秒)。在所述時間段結束之後，然後將換能器關閉一段短的時間，然後重複換能器的開/關脈衝。這個脈衝序列可以防止形成氣泡的內爆，以防止由於這樣的內爆損壞晶片。相反地，氣泡可以在「開啟」週期形成並且生長，然後在「關閉」週期收縮。
在圖11B中，換能器在開啟期間減小功率電平。因此，每個脈衝開始為高功率電平，然後在脈衝結束之前逐漸降低到較低的功率電平，重複上述過程。較高的功率電平在通電開始 期間允許更快的氣泡產生，脈衝結束時較低的功率電平保持氣泡尺寸，同時在某些情況下防止或減少氣泡內爆。在圖11C中，在每個脈衝的開啟週期期間，換能器的功率電平增加。因此，每個脈衝以低功率電平開始，然後在脈衝結束之前逐漸增加到更高的功率電平，重複上述過程。
在圖11D中，功率電平在每個脈衝的開啟週期期間改變。具體地，初始功率電平可以以較低的功率電平來產生具有特定尺寸的氣泡，然後將增加或逐步增加功率電平(即，高的功率電平)可迫使氣泡失效或內爆。因此，可選擇在脈衝結束時的功率電平的頻率以迫使氣泡失效或內爆，從而獲得所需的結果。在圖11E中，功率電平可以以連續脈衝而不是在單個脈衝中調整。因此，第一脈衝可以具有第一功率電平，第二脈衝可以具有第二功率電平，而第三脈衝可以具有變化的或逐步升高的功率電平。這種類型的脈衝允許開發長時間系統模式以實現氣泡產生和控制較長的時間(相比於在單個脈衝的時間的週期)。頻率和功率可以根據需要調節以控制氣泡尺寸和氣泡空化/失效。
氣體的類型和濃度可影響所需的脈衝時間、功率電平等。易於溶解進溶液的氣體例如CO2可以使用一組開/關脈衝時間控制或組合，而不溶的氣體如氮氣或氬氣可以使用一組不同的開/關脈衝時間控制或組合。
現在同時參考圖12A和12B描述本發明的另一個方面。圖12A和12B示出了換能器組件700包括基部701和從基座以懸臂方式延伸出的傳輸結構702。傳輸結構702配置在晶片50上進行處理並將聲能施加至晶片50的第一表面51。儘管未示出，如上文詳細討論的那樣，在傳輸結構702和晶片50的第一表面51之間形成液體薄膜，使得傳輸結構702所產生的聲能(具體而言，由換能器產生)可以通過液體薄膜產生。
在這個示例性實施例中，傳輸結構702是沿著縱向 軸線H-H延伸的細長的桿狀結構。當然，本發明並不受此局限在所有實施例中，傳輸結構702可採用任何其它的形狀，包括這裡討論或公開的任何形狀(即，三角形、餅形、矩形、方形、圓形等)。傳輸結構702在概念上分成多個部分，包括第一部分711、第二部分712、第三部分713、第四部分714和第五部分715。在這個示例性實施例中，部分711-715是縱向部分。其中每個部分711-715形成傳輸結構702的縱向部分或段。
在示例性實施例中，單個換能器在傳輸結構702的部分711-715中的每一個內聲學地聯接到傳輸結構。更具體地，第一換能器721聲學地聯接到傳輸結構702，並且位於傳輸結構702的第一部分711，第二換能器722聲學地聯接到傳輸結構702，並且位於傳輸結構702的第二部分712，第三換能器723聲學地聯接到傳輸結構702，並且位於傳輸結構702的第三部分713，第四換能器724聲學地聯接到傳輸結構702，並且位於傳輸結構702的第四部分714，以及第五換能器725聲學地聯接到傳輸結構702，並且位於傳輸結構702的第五部分715。儘管在附圖中示出五個換能器和五個部分，可根據需要在其它實施例中用多於或少於五個換能器和五個部分。
在這個示例性實施例中，換能器721-725的排列和配置類似於上面已經描述的圖3A所示的。具體地，第一換能器721、第三換能器723和第五換能器725配置在縱向軸線H-H的第一側，並且以縱向間隔開的方式設置，以及第二換能器723和第四換能器724是設置於縱向軸線H-H的第二側上，並且以縱向間隔開的方式設置，縱向軸線H-H的第二側與第一側相對。因此，第一換能器721、第三換能器723和第五換能器725形成第一組換能器，第二換能器722和第四換能器724形成第二組換能器。此外，第一換能器721、第三換能器723和第五換能器725與第二換能器722和第四換能器724配置成沿縱向軸線H-H交錯排列。在 這個示例性實施例中，第一換能器721、第三換能器723和第五換能器725沿著平行於縱向軸線H-H的縱向軸線對齊，第二換能器722和第四換能器724沿著平行於縱向軸線H-H的縱向軸線對齊。
然而，本發明並不只限於在所有的實施例中圖12A和12B所示的配置。因此，在一些實施例中，換能器721-725可以配置成類似於圖3B所示的(重迭交錯)或類似於圖3C所示的(不交錯但成對配置)。在示例性實施例中，傳輸結構702的每部分711-715僅包括一個換能器的721-725。然而，本發明不限於此，在某些實施例中，傳輸結構702的每個部分711-715可以包括兩個或多個換能器，或者部分711-715中的一些部分可以包括兩個或多個換能器，而部分711-715的其餘部分僅包括一個換能器。在一個特定實施例中，每部分711-715可以在縱向軸線H-H的每一側上包括一個換能器。如參考圖4-7所討論的，換能器721-725可以定向為相對於晶片50的第一表面51成銳角的角度，或者它們可以定向成垂直於晶片50的第一表面51。
仍然參照圖12A和圖12B，晶片或扁平製品50被描述為具有或分成多個參考環R1，R2、R3、R4和R5。相鄰的參考環R1、R2、R3、R4和R5之間的邊界圖示為虛線。參考環包括：具有第一半徑r1的第一參考環R1、具有第二半徑r2的第二參考環R2、具有第三半徑r3的第三參考環R3、具有第四半徑r4的第四環參考環R4和具有第五半徑r5的第五參考環R5。第五半徑r5大於第四半徑r4，第四半徑r4大於第三半徑r3，第三半徑r3大於第二半徑r2，第二半徑r2大於第一半徑r1。因此，第一參考環R1具有最小半徑r1，第五參考環R5具有最長或最大半徑r5。各半徑r1-r5在圖中表示為每個環R1-R5的外半徑，可以理解，每個環具有內半徑和外半徑。儘管在附圖中示出了五個參考環，在其它實施例中根據需要，晶片可以分成更多或更少的參考環。每個參考環R1-R5包括晶片50的環形部分，並且參考環R1-R5是同心的。
在圖12A中，換能器組件700示於第一位置，在圖12B中，換能器元件700示於第二位置。換能器元件700可以聯接到一個致動器和一個控制器，以便使換能器元件700運動，如上文中進行了詳細討論。在所示例的實施例中，當換能器元件700處於第一位置時，傳輸結構702的部分711-715其中的一個位於每個參考環R1-R5。明確地說，傳輸結構702的第一部分711位於第五參考環R5，傳輸結構702的第二部分712位於第四參考環R4，傳輸結構702的第三部分713位於第三參考環R3，傳輸結構702的第四部分714位於第二參考環R2，並且傳輸結構702的第五部分715位於第一參考環R1。通過配置在參考環內意味著傳輸結構702的相對部分位於參考環的內表面和外表面之間的參考環範圍內，儘管傳輸結構702的部分實際上可以位於晶片表面上方或下方(在上面示例性實施例中)。
由於傳輸結構702相對於晶片50配置在第一位置上，每個參考環R1-R5至少有一個將聲能施加於此的換能器。具體地說，第一換能器721將聲能施加到第五參考環R5，第二換能器722將聲能施加到第四參考環R4，第三換能器723將聲能施加到第三參考環R3，第四換能器724將聲能施加到第二參考環R2，以及第五換能器725將聲能施加到第一參考環R1。因此，在所述第一位置中，各參考環是接收相同量的聲能。然而，因為第五參考環R5比第一參考環R1有更多的表面區域，在第一參考環R1內的晶片50的表面的每一部分接收的聲能高於在第五參考環R5內的晶片50的表面的每一部分。換言之，在處理期間旋轉晶片50時，在第五參考環R5內的晶片50的部分移動速度快於在第一參考環R1內的晶片50的部分(以及其它參考環R2-R4的每一個)，且因此在第五個參考環R5內的表面經受聲能的時間比在其它參考環R1-R4中的每一個少。
在圖12B中，換能器元件700示出在第二位置。在 這個實施例中，換能器元件700沿弧形或旋轉方向圍繞旋轉軸線或旋轉點M移動。當處於第二位置時，傳輸結構702的711-715中的至少兩個部分位於第五參考環R5(即，該參考環具有最大半徑)。更具體地說，在第二位置，傳輸結構702的第一至第五部分711-715的每一個的部分置於第五參考環R5內，傳輸結構702的所有部分都不放置在其它的參考環R1-R4中的任何一個中。因此，在第二位置，第一至第五換能器721-725可以將聲能施加到第五晶片50的參考環R5，並且沒有一個換能器將聲能提供給任何其它參考環R1-R4。
儘管在圖12B中，第二、第三和第四換能器722-724位於第五參考環R5，在某些實施例中，所有的換能器721-725可以位於第五參考環R5或任意數量的換能器可以位於第五參考環R5內。在某些實施例中，僅僅較佳的是在第二位置的多個換能器將聲能施加到在第五參考環R5內的晶片的區域50，而沒有換能器將聲能施加到任何其它的參考環R1-R4。
在該實施例中，所有的換能器721-725可以單獨地驅動，這已在上面更詳細討論。就此而言，當部分711-715中的一個的位置偏離晶片50時，該部分內的換能器721-725可以停用以防止燒毀換能器。此外，當換能器元件700處於第二位置時，通過換能器721-725中的多個將聲能施加到第五參考環R5，可以在聲能施加中實現均勻性，這是因為如前所述，當換能器元件700處於第一位置時，第五參考環R5比其它參考環R1-R4接收更少的聲能。而且，換能器元件700可以以一定的速度旋轉，確保晶片50的每個參考環R1-R5在晶片處理進程期間接收等量的聲能。
對於上述公開的系統、裝置和方法的各種修改是可能的。在一種變化中，傳輸結構或換能器元件可以包括水或化學流體或流體連通地連接到水或化學流體源上。就此而言，傳輸結構除了作為聲能發射器也可以用作水或流體分配器。這將有利於 提供潮濕區域(即彎月面)以有助於傳送聲能到晶片。具體地，因為傳輸結構將實際上分配水或化學流體，將保證水或化學流體形成在傳輸結構與晶片之間的彎月面。這可以作為以上討論的分配器的替換方案。換能器元件或傳輸結構還可以包括水或化學流體來提供沖洗。具體地，換能器元件發射的聲能提供晶片上的清潔效果，並且聲能還通過移動顆粒和污染物遠離表面提供接近晶片沖流效果。從傳輸結構或換能器元件分配的附加流體可以提供另外的沖流效果以掃除從清潔區域去除的顆粒。從傳輸結構分配流體的一個示例是公開在於2010年10月5提交的美國專利申請No.2011/0041871，該申請的全部內容在此引入作為參考。
在另一個實施例中，換能器可以由不同頻率的柱元件組成。柱元件配置的一個實例公開於美國專利No.8,279,712，其全部內容在此引入作為參考。各種頻率的柱元件將使換能器在多個頻率上進行操作。具體地，較低頻率可以用於較大或難處理的顆粒移除，更高頻率能夠用於小顆粒去除或用於精細/軟清潔和微流動以防止對晶片表面的損壞。如果需要的話，在不同的頻率可以使用多個換能器。
本文公開的各種實施例的各種組合和教導也在本發明的範圍內。因此，例如，本文所公開的換能器元件的各種運動可以結合到任何的實施例，即使在該具體實施例中並未公開此移動。此外，啟動和停用換能器也可以結合進本文所公開的各種實施方式。因此，本發明在一些實施例中可以是在此公開的不同實施例的不同方面的組合的結果。在一些實施例中，本發明可以是本文所述的整個清潔系統，在其它實施例中，本發明可以是利用在此描述的系統清洗扁平製品的方法，還在其它實施例中，本發明可以是單獨的換能器元件，沒有其餘部件。
如在全文中使用，範圍用作描述該範圍內的各個和每個值的簡略表達。可以選擇該範圍內的任何值作為該範圍的界 限。另外，本文引用的所有參考文獻在此以其整體引入作為參考。在本公開中的定義和引用的參考文獻中的定義衝突的情況下，以本公開內容為准。
儘管本發明已經參照包括本發明的目前較佳的實施方式的具體實施例進行描述，但本領域技術人員將理解，還存在上述系統和技術的許多變化和改變。但是應該理解，可以使用其他實施例並且可以進行結構和功能修改而不偏離本發明的範圍。因此，本發明的精神和範圍應當如所附申請專利範圍所述進行廣義地解釋。

Claims (20)

  1. 一種處理扁平製品的系統，包括：一支架，其用於支撐一扁平製品；一分配器，其用於將液體施加到所述支架上的所述扁平製品的一第一表面；一換能器元件，其包括一傳輸結構和用於產生聲能的多個換能器，所述多個換能器中的每一者聲學地聯接到所述傳輸結構並且可單獨啟動，其中所述換能器組件被定位成使得當所述分配器將液體施加到所述支架上的所述扁平製品的第一表面時，在所述傳輸結構與所述扁平製品的第一表面之間形成一液體薄膜；一致動器，其可操作地聯接到所述換能器組件；一控制器，其可操作地聯接到所述致動器並且被配置為相對於所述扁平製品在以下位置之間移動所述換能器元件：(1)一第一位置，在該第一位置，所述多個換能器中的每一者聲學地聯接到所述液體薄膜；(2)一第二位置，在該第二位置，所述多個換能器中的至少一者聲學地與所述液體薄膜解除聯接；以及其中在所述第二位置，所述多個換能器中的至少一者被停用；以及其中，所述控制器被配置為在所述換能器自動聲學地與所述液體薄膜解除聯接時自動停用所述換能器。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的系統，其中聲學地聯接到所述液體薄膜的所述多個換能器中的每一者被啟動，且其中與所述液體薄膜聲學地解除聯接的所述多個換能器中之每一者被停用。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的系統，其中當所述換能器元件從所述第一位置移動到所述第二位置時，所述換能器與所述液體薄膜相繼聲學地解除聯接，所述換能器被所述控制器單獨地停用，以使所述換能器聲學地與所述液體薄膜解除聯接。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的系統，其更包括電能信號源，其可操作地聯接到所述控制器和所述多個換能器中的每一者，且其中當所述換能器元件處於所述第二位置時，所述控制器停用所述多個換能器中的至少一者。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的系統，其中所述傳輸結構是沿著縱向軸線延伸的細長管狀結構，所述細長管狀結構具有彎曲外表面，所述彎曲外表面聯接到所述液體薄膜和內表面，其中所述多個換能器中的每一者聲學地聯接到所述內表面。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的系統，其中所述多個換能器包括：一第一組換能器，其在所述縱向軸線的第一側上以間隔開的方式聲學地聯接到所述傳輸結構；以及一第二組換能器，其在所述縱向軸線的第二側上以間隔開的方式聲學地聯接到所述傳輸結構。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的系統，其中所述控制器被配置為隨著所述換能器元件從所述第一位置移動到所述第二位置而單獨地調整所述多個換能器中每一者的功率水準。
  8. 一種處理扁平製品的方法，包括：將一扁平製品放置在一支架上並旋轉所述扁平製品；將液體分配到所述扁平製品的一第一表面上；將一換能器元件定位成與所述扁平製品的第一表面相鄰，使得在所述換能器元件的傳輸結構和所述扁平製品的第一表面之間形成一液體薄膜，所述換能器元件包括聲學地聯接到傳輸結構的多個換能器，所述多個換能器可單獨被啟動；相對於所述扁平製品在以下位置之間移動所述換能器：(1)一第一位置，在該第一位置，所述多個換能器中的每一者聲學地聯接到所述液體薄膜；(2)一第二位置，在該第二位置，所述多個換能器中的至少一者與所述液體薄膜聲學地解除聯接；以及當所述多個換能器中的至少一者與所述液體薄膜聲學地解除聯接時，停用所述多個換能器中的至少一者；其中，所述多個換能器中的至少一者在與所述液體薄膜聲學地解除聯接時被一控制器自動停用。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的方法，其中聲學地聯接到所述液體薄膜的所述多個換能器中的每一者被啟動，且其中與所述液體薄膜聲學地解除聯接的所述多個換能器中的每一者被停用。
  10. 如申請專利範圍第8項所述的方法，其中隨著所述換能器元件從所述第一位置移動到所述第二位置，所述換能器相繼與所述液體薄膜聲學地解除聯接，且其中所述方法還包括通過所述控制器單獨地停用所述換能器，從而所述換能器與所述液體薄膜聲學地解除聯接。
  11. 一種處理扁平製品的系統，包括：一支架，其用於支撐一扁平製品；一分配器，其用於將液體施加到所述支架上的所述扁平製品的一第一表面；一換能器組件，其包括：一傳輸結構，其包括外表面和內表面，一第一彎曲表面形成所述外表面的底部，一第二表面形成所述內表面的一部分，所述第二表面與所述第一彎曲表面相對；所述第二表面包括彼此相交的一第一平面部分和一第二平面部分，所述第一平面部分和所述第二平面部分相對於彼此以非零度角佈置；一第一換能器，其用於產生聲能，所述第一換能器聲學聯接到所述第一平面部分；以及一第二換能器，其用於產生聲能，所述第二換能器聲學聯接到所述第二平面部分；所述換能器組件被定位成使得當所述分配器向所述支架上的所述扁平製品的第一表面施加液體時，在所述傳輸結構的所述第一彎曲表面和所述扁平製品的所述第一表面之間形成液體薄膜。
  12. 如申請專利範圍第11項所述的系統，其中所述第一換能器被配置成以相對於所述扁平製品的表面的第一非法向角產生聲能，其導致反射聲波遠離所述換能器元件行進，並且其中所述第二換能器被配置為以相對於所述扁平製品的表面的第二非法向角產生聲能，其導致反射聲波遠離所述換能器元件行進，其中所述第一換能器產生的聲能朝向所述傳輸結構的縱向軸線 的第一側上的扁平製品的第一表面，並且其中所述第二換能器產生的聲能朝向在所述傳輸結構的縱向軸線的第二側上的扁平製品的第一表面。
  13. 如申請專利範圍第11項所述的系統，其中，所述傳輸結構是限定內部空腔的中空管狀結構，並且其中所述第一平面部分和所述第二平面部分形成所述內部空腔的底板。
  14. 如申請專利範圍第13項所述的系統，其中所述內表面的頂部是凹表面。
  15. 如申請專利範圍第13項所述的系統，其中所述第一平面部分和所述第二平面部分在所述傳輸結構的所述內部空腔的最底部相交。
  16. 如申請專利範圍第11項所述的系統，其中所述第一平面部分和所述第二平面部分中的每一者相對於所述扁平製品的所述第一表面成角度。
  17. 一種處理扁平製品的系統，包括：一支架，其用於支撐一扁平製品，其中所述扁平製品包括多個不同半徑的參考環；一分配器，其用於將液體施加到所述支架上的所述扁平製品的一第一表面；一換能器組件，其包括具有多個部分的一傳輸結構和用於產生聲能的多個換能器，所述換能器中的至少一者聲學地聯接到所述傳輸結構的每個部分；其中所述換能器組件被定位成使得當所述分配器向所述支架上的所述扁平製品的第一表面施加液體時，在所述傳輸結構與所述扁平製品的第一表面之間形成液體薄膜； 一致動器，其可操作地聯接到所述換能器組件；和一控制器，其可操作地聯接到所述致動器並且被配置為相對於所述扁平製品在以下位置之間移動所述轉換器元件：(1)一第一位置，在該第一位置，所述傳輸結構的所述部分中的至少一者位於每個參考環內；以及(2)一第二位置，在該第二位置，所述傳輸結構的所述部分中的至少兩者位於具有最大半徑的參考環內。
  18. 如申請專利範圍第17項所述的系統，其更包括：其中在所述第一位置中，每個參考環具有至少一個向其施加聲能的換能器；以及其中在所述第二位置中，所述參考環中的至少一者無向其施加聲能的換能器，並且所述具有最大半徑的參考環具有向其施加聲能的至少兩個換能器。
  19. 如申請專利範圍第17項所述的系統，其中所述傳輸結構具有縱向軸線，並且其中所述傳輸結構的每個部分是縱向部分，並且其更包括用於產生聲能的一第一組換能器，所述第一組換能器在所述縱向軸線的第一側上以間隔開的方式聲學地聯接所述傳輸結構；以及用於產生聲能的一第二組換能器，所述第二組換能器在所述縱向軸線的第二側上以間隔開的方式聲學地聯接所述傳輸結構；其中所述第一組換能器沿著基本上平行於所述縱向軸線的第一軸線對齊，並且其中所述第二組換能器沿著基本平行於所述縱向軸線的第二軸線對齊，其中所述傳輸結構的每個部分正好具有與其聲學地聯接的一個換能器。
  20. 如申請專利範圍第17項所述的系統，其中所述多個換能器中的每一者都是可單獨啟動的，並且其中在所述第二位置，所述多個換能器中的至少一者與所述液體薄膜解除聯接並停用。
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