專利名稱：用于制造半導(dǎo)體器件的強聲波清洗設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于制造半導(dǎo)體器件的強聲波(Megasonic)清洗設(shè)備，特別是，涉及能獲得足夠程度的清洗效果和防止圖形升高的強聲波清洗設(shè)備。
通過將精細(xì)圖形的尺寸減小到1μm或以下，污染物顆粒的可允許尺寸也減小。這樣，由于對晶片的強粘附力，通過常規(guī)清洗方法很難去掉那些小污染物顆粒。
已經(jīng)提出了很多用于提高清洗效率的方法，以便有效地提供能克服要從晶片去掉的材料的粘附力的力。
一種用于去掉污染物顆粒的建議方法是采用強聲波清洗設(shè)備。該強聲波清洗設(shè)備采用以高頻攪動的流體流。使用的流體可以是例如去離子水。流體流射在晶片上以便從晶片表面和/或晶片的凹入表面去掉污染物顆粒。
強聲波清洗設(shè)備基本上包括用于產(chǎn)生強聲波能量的壓電變換器和用于將由壓電變換器產(chǎn)生的能量傳輸?shù)搅黧w媒質(zhì)上的能量傳輸裝置。通過能量傳輸裝置傳輸?shù)哪芰繑噭恿黧w媒質(zhì)，以使流體媒質(zhì)具有高頻率。這個被攪動的媒質(zhì)使晶片表面振動，，使污染物顆粒從晶片表面物理地分離。


圖1表示具有用做能量傳輸裝置的石英棒20的常規(guī)強聲波清洗設(shè)備。石英棒20將由壓電變換器10產(chǎn)生的能量傳輸給流體媒質(zhì)，即清洗液15，并具有圓柱形清洗部20a和錐形后部20b。通過石英棒20傳輸?shù)哪芰恳愿哳l攪動清洗液15。振動的清洗液15使晶片30振動，并從晶片30的表面去掉污染物顆粒。此時，晶片30的整個表面通過沿著設(shè)置在晶片30下面的旋轉(zhuǎn)板40的旋轉(zhuǎn)而被旋轉(zhuǎn)清洗。
在常規(guī)強聲波清洗設(shè)備中，從石英棒20通過清洗液15施加于晶片30的能量在石英棒20的長度方向即從晶片邊緣E到晶片中心C在晶片30上不是均勻的。
圖2示出了表示根據(jù)圖1的設(shè)備傳輸給晶片的能量根據(jù)晶片上的位置而變化的曲線。參見圖2，最大能量施加于晶片邊緣E，并且施加于晶片30的能量向晶片中心C減小。就是說，常規(guī)強聲波清洗設(shè)備將能量集中在晶片邊緣E。這就產(chǎn)生了這樣一種現(xiàn)象，即由于晶片邊緣E上的清洗液15首先接觸石英棒20，因此最大能量產(chǎn)生于晶片邊緣E。
相應(yīng)地，由壓電變換器10產(chǎn)生的能量必須增加以保證施加相對少量能量的晶片中心C具有足夠的清洗效果。然而，如果為獲得足夠的清洗效果而增加能量，晶片邊緣E接收過量的能量，導(dǎo)致嚴(yán)重的問題，即位于晶片邊緣E周圍的圖形P升高。因此，需要一種能在整個晶片上傳輸最佳能量用以有效地清洗晶片和防止圖形升高的強聲波清洗設(shè)備。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，能量傳輸棒在徑向消耗變化量的能量。能量傳輸棒是由惰性無污染材料形成的。無污染材料是藍(lán)寶石、碳化硅、氮化硼、玻璃質(zhì)碳和石英。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，該能量傳輸棒具有第一端和第二端，第一端的直徑小于第二端的直徑。該能量傳輸棒包括引導(dǎo)端、細(xì)長前部和錐形后部，錐形后部的截面直徑大于前部。引導(dǎo)端位于晶片中心之上。該能量傳輸棒包括形成在細(xì)長前部中的凹槽，從而使能量在晶片上均勻分配。凹槽是由在晶片邊緣上的細(xì)長前部的位置到引導(dǎo)端形成的。凹槽形成為半錐形形狀，因此在細(xì)長前部的位置具有最大半徑。凹槽與引導(dǎo)端相對的一端從晶片邊緣上的位置開始逐漸變淺。凹槽與引導(dǎo)端相對的一端是傾斜的。凹槽用清洗液填充，以便一部分能量被填充在凹槽中的清洗液消耗。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，該強聲波清洗設(shè)備還包括用于盛裝清洗液和晶片的容器，其中能量傳輸棒的細(xì)長前部位于該容器內(nèi)。該強聲波清洗設(shè)備還包括位于該容器內(nèi)的旋轉(zhuǎn)板，該旋轉(zhuǎn)板用于支撐和旋轉(zhuǎn)晶片。該強聲波清洗設(shè)備還包括安裝在晶片上的清洗液噴嘴，以便在能量傳輸棒和晶片以及凹槽之間噴射清洗液。
還提供一種用于將強聲波清洗設(shè)備中的強聲波能量均勻地分配給晶片上的清洗液的方法，該方法包括以下步驟采用壓電變換器產(chǎn)生強聲波能量；在沿著晶片徑向設(shè)置的能量傳輸棒上分配強聲波能量；在沿著徑向分配能量時通過能量控制元件改變強聲波能量。
附圖的簡要說明通過下面參照附圖詳細(xì)介紹本發(fā)明的最佳實施例，使本發(fā)明的上述目的和優(yōu)點更清楚，其中圖1表示常規(guī)強聲波清洗設(shè)備；圖2示出了表示根據(jù)圖1的設(shè)備被傳輸給晶片的能量根據(jù)晶片上的位置而變化的曲線；圖3是根據(jù)本發(fā)明實施例的強聲波清洗設(shè)備的頂視圖；圖4是圖3的設(shè)備的側(cè)視截面圖；圖5是表示形成在圖3和4的能量傳輸棒上的凹槽的透視圖；圖6是表示傳輸給晶片的能量相對于圖3和圖4的晶片上的位置的曲線；和圖7是表示根據(jù)本發(fā)明的另一實施例形成在圖3和4的能量傳輸棒上的凹槽的側(cè)視截面圖。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的實施例的強聲波清洗設(shè)備的頂視圖，圖4是圖3的設(shè)備的側(cè)視截面圖。
參見圖3和4，該強聲波清洗設(shè)備包括壓電變換器110和與壓電變換器110相連并在徑向設(shè)置在晶片130上面的能量傳輸棒120。壓電變換器110產(chǎn)生強聲波能量。能量傳輸棒120將壓電變換器110產(chǎn)生的強聲波能量傳輸給晶片130上的清洗液115，使清洗液振動。通過振動的清洗液115由能量傳輸棒120將強聲波能量施加于晶片130，并使晶片130上的污染物顆粒振動松散，以便從晶片130去掉這些污染物顆粒。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，能量傳輸棒120優(yōu)選由惰性無污染材料形成，可以有效地傳輸由壓電變換器110產(chǎn)生的強聲波能量。更優(yōu)選的是，能量傳輸棒120可由藍(lán)寶石、碳化硅(SiC)、氮化硼(BN)、玻璃質(zhì)碳或石英形成。
能量傳輸棒120被設(shè)計成通過振動的清洗液115給晶片130施加均勻的能量，以便去掉污染物顆粒。根據(jù)本發(fā)明的實施例，能量傳輸棒120的形狀和尺寸形成為可以改變流過它的清洗液115的量，因此可以形成施加于晶片130的均勻能量。關(guān)于晶片130的位置，變化取決于能量傳輸棒120的形狀。能量傳輸棒120是棒型，并且能量傳輸棒120的一端具有比另一端小的半徑。能量傳輸棒120具有引導(dǎo)端120c、細(xì)長前部120a、和截面半徑大于前部120a的錐形后部120b。引導(dǎo)端120c基本上位于晶片的中心C。優(yōu)選，前部120a包括形成在其上部分上的凹槽120d，以便防止能量集中在晶片邊緣E。凹槽120d用清洗液115′填充，用于消耗通過能量傳輸棒120分配的一部分能量。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，清洗液115和晶片130被封閉于容器150內(nèi)。能量傳輸棒120的細(xì)長前部120a也被容納在容器150內(nèi)。該強聲波清洗設(shè)備還包括旋轉(zhuǎn)板140，用于支撐和旋轉(zhuǎn)晶片130。在能量傳輸棒120和晶片130之間從安裝在晶片130上的清洗液噴嘴160引入清洗液115。清洗液115可以是含有各種化合物的特殊清洗液或普通去離子水。
圖5是表示形成在圖3和4的能量傳輸棒120上的凹槽120d的透視圖。
參見圖5，凹槽120d是由對應(yīng)晶片邊緣E的位置到引導(dǎo)端120c形成的，并被構(gòu)形為半錐形，從而在對應(yīng)晶片邊緣E的位置具有最大半徑。這樣，分配給填充在凹槽120d中的清洗液115’的能量在對應(yīng)晶片邊緣E的位置最大，分配給填充在傳輸棒120中的媒質(zhì)的能量向晶片中心逐漸減少。因而，傳輸?shù)骄?30的能量在晶片表面上、在從晶片中心C到晶片邊緣E的徑向是均勻的。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，考慮到便于凹槽形成的工藝，凹槽120d被設(shè)計成半錐形。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該意識到可以采用能實現(xiàn)本發(fā)明精神的類似于或不同于凹槽的任何形狀，只要這些形狀可補償現(xiàn)有技術(shù)的能量非均勻問題即可。在半錐形凹槽的情況下，半徑和深度按照需要確定，可以不同。
圖6表示取決于圖3和4的晶片130的位置的傳輸?shù)骄?30的能量的變化。
如圖6所示，通過適當(dāng)設(shè)計能量傳輸棒120的凹槽120d，能量分布在整個晶片130表面上是均勻的。有利地，通過清洗液115由能量傳輸棒120施加于晶片130的能量在能量傳輸棒120的長度方向例如從晶片邊緣E到晶片中心C是均勻的。因此，能量不會集中在晶片130的一個區(qū)域上，由此可以從晶片130的表面有效地去掉污染物顆粒，而不會升高晶片130上的圖形。
圖7是表示根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例形成在圖3和4的能量傳輸棒上的凹槽的側(cè)視截面圖。
參見圖7，用于防止能量集中在晶片邊緣E上的凹槽120d’具有與圖3和4相同的形狀，但是凹槽120d’與引導(dǎo)端120c相對的端部從晶片130的晶片邊緣E上的位置開始逐漸變淺。即，凹槽120d’與引導(dǎo)端120c相對的端部優(yōu)選是傾斜的。
前面已經(jīng)提供了實施例，以便對本領(lǐng)域技術(shù)人員完整地介紹本發(fā)明。雖然前面已經(jīng)參照特殊實施例介紹了本發(fā)明，但是對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說很顯然在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下可以做出上述實施例的改型。本發(fā)明的上述實施例介紹了具有凹槽的最佳能量傳輸棒，以便實現(xiàn)施加于晶片的均勻能量。然而，能量傳輸棒可具有各種不同的形狀，只要它們可以實現(xiàn)本發(fā)明的目的即可。因而，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求書及其等效形式確定。
權(quán)利要求
1.一種用于去掉晶片上的污染物顆粒的強聲波清洗設(shè)備，包括用于產(chǎn)生強聲波能量的壓電變換器；和沿著晶片的徑向安裝在晶片上的能量傳輸棒，用于給晶片上的清洗液分配強聲波能量，其中能量傳輸棒的形狀和尺寸使得可以通過清洗液在晶片徑向均勻地分配能量，由此從晶片上去掉污染物顆粒。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的強聲波清洗設(shè)備，其中能量傳輸棒消耗在徑向變化的能量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的強聲波清洗設(shè)備，其中能量傳輸棒由惰性無污染材料形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的強聲波清洗設(shè)備，其中無污染材料是藍(lán)寶石、碳化硅、氮化硼、玻璃質(zhì)碳和石英。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的強聲波清洗設(shè)備，其中能量傳輸棒具有第一端和第二端，并且第一端的直徑小于第二端的直徑。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的強聲波清洗設(shè)備，其中能量傳輸棒包括引導(dǎo)端、細(xì)長前部和后部，該后部為錐形以便具有比前部大的截面直徑。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的強聲波清洗設(shè)備，其中引導(dǎo)端位于晶片中心上。
8.根據(jù)權(quán)利要求5的強聲波清洗設(shè)備，其中能量傳輸棒包括形成在細(xì)長前部上的凹槽，以使晶片上的能量分布均勻。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的強聲波清洗設(shè)備，其中凹槽是由晶片邊緣上的細(xì)長前部的位置到引導(dǎo)端形成的。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的強聲波清洗設(shè)備，其中凹槽為半錐形，從而在細(xì)長前部的位置具有最大直徑。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的強聲波清洗設(shè)備，其中凹槽與引導(dǎo)端相對的端部從晶片邊緣上的位置開始逐漸變淺。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的強聲波清洗設(shè)備，其中凹槽與引導(dǎo)端相對的端部是傾斜的。
13.根據(jù)權(quán)利要求8的強聲波清洗設(shè)備，其中凹槽用清洗液填充，以便一部分能量被填充在凹槽中的清洗液消耗。
14.根據(jù)權(quán)利要求9的強聲波清洗設(shè)備，其中凹槽用清洗液填充，以便一部分能量被填充在凹槽中的清洗液消耗。
15.根據(jù)權(quán)利要求10的強聲波清洗設(shè)備，其中凹槽用清洗液填充，以便一部分能量被填充在凹槽中的清洗液消耗。
16.根據(jù)權(quán)利要求11的強聲波清洗設(shè)備，其中凹槽用清洗液填充，以便一部分能量被填充在凹槽中的清洗液消耗。
17.根據(jù)權(quán)利要求6的強聲波清洗設(shè)備，還包括用于盛裝清洗液和晶片的容器，其中能量傳輸棒的細(xì)長前部位于容器內(nèi)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的強聲波清洗設(shè)備，還包括位于容器內(nèi)的旋轉(zhuǎn)板，該旋轉(zhuǎn)板用于支撐和旋轉(zhuǎn)晶片。
19.根據(jù)權(quán)利要求17的強聲波清洗設(shè)備，還包括安裝在晶片之上方的清洗液噴嘴，以便在能量傳輸棒和晶片以及凹槽之間噴射清洗液。
20.一種在強聲波清洗設(shè)備中用于給晶片上的清洗液均勻分配強聲波能量的方法，包括以下步驟采用壓電變換器產(chǎn)生強聲波能量；在沿著晶片上的徑向設(shè)置的能量傳輸棒上分配強聲波能量；在能量沿著徑向分配時，通過能量控制元件改變強聲波能量。
全文摘要
提供一種用于去掉晶片上的污染物顆粒的強聲波清洗設(shè)備。強聲波清洗設(shè)備包括壓電變換器和能量傳輸棒。壓電變換器用于產(chǎn)生強聲波能量。沿著晶片徑向安裝在晶片上的能量傳輸棒用于給晶片上的清洗液分配能量和用于振動清洗液。能量傳輸棒的形狀和尺寸使得通過清洗液在晶片徑向均勻分配能量，由此從晶片去掉污染物顆粒。
文檔編號H01L21/304GK1447392SQ0214343
公開日2003年10月8日 申請日期2002年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月23日
發(fā)明者尹炳文, 河商錄, 金坰顯, 趙顯鎬, 呂寅準(zhǔn), 南廷林 申請人:三星電子株式會社