[發明專利]晶片清洗裝置及清洗方法

無效

• 申請號: 201210113556.2
• 申請日: 2012-04-17
• 公開（公告）號: CN102641869A
• 公開（公告）日: 2012-08-22
• 發明（設計）人: 劉偉;吳儀;張豹;蔡家駿;初國超
• 申請（專利權）人: 北京七星華創電子股份有限公司
• 主分類號: B08B3/12
• 分類號: B08B3/12;B06B1/06;H01L21/00
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩

技術領域

本發明涉及半導體集成電路器件清洗技術領域，特別涉及一種晶片清洗裝置及清洗方法。

背景技術

隨著集成電路特征尺寸進入到深亞微米階段，對晶片制造工藝中清洗的控制要求也越來越高，清洗的均勻性變成了一個挑戰性的問題。采用兆聲波作用下的清洗有助于提高晶片的清洗效果，并能極大的提高污染顆粒的去除效率。但是由于兆聲波聲場的干涉現象，在晶片表面會形成很多聲場強度很高的熱點，同時也形成很多聲場強度很低的死點，在晶片表面的聲場強度的均勻性很難達到。另外，兆聲波聲場干涉所形成的熱點很容易使氣泡破裂，氣泡破裂形成的氣蝕也增加了圖形晶片微細結構損壞的風險和可能性。

雖然在改進的過程中，有利用頻率掃描的辦法來減少熱點的形成，但由于頻率掃描僅圍繞這一個中心頻率，并且這個圍繞中心頻率變化的掃描只施加在一個兆聲波振子上，兆聲波振子的機械振動的固有頻率是一定的(一般等于兆聲波的中心頻率)，偏離中心頻率的變化會造成振子振幅的減少使得傳播的兆聲波能量下降，從而在晶片表面上形成的聲能量密度隨著掃描頻率變化，無法產生均勻性的聲場。雖然也有用頻率疊加組合的辦法，但由于頻率疊加組合的電壓仍施加在同一個兆聲波振子上，振子振動的變化過大影響了電聲轉化的效率，使得清洗的效果有所下降。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明要解決的技術問題是：如何滿足晶片上的兆聲波聲場強度的均勻性，以提高對晶片的清洗效果。

(二)技術方案

為解決上述技術問題，本發明提供了一種晶片清洗裝置，所述裝置包括：用于承載晶片的晶片承載單元、設置于所述晶片承載單元上方的晶片正面兆聲波清洗噴頭、設置于所述晶片承載單元內的晶片背面兆聲波清洗單元、旋轉軸、中空管、噴淋臂、噴淋臂電機、以及晶片旋轉電機，所述晶片正面兆聲波清洗噴頭上設有液體進入口、且下側設有與所述液體進入口連通的液體噴出口，所述噴淋臂與所述晶片正面兆聲波清洗噴頭連接，所述噴淋臂與所述噴淋臂電機的轉子連接，所述晶片旋轉電機的轉子與所述旋轉軸連接，所述旋轉軸與所述晶片承載單元的中心連接，所述旋轉軸的軸心設有中空管，所述中空管內設有背面供液管，所述晶片背面兆聲波清洗單元固定于所述中空管上。

優選地，所述裝置還包括：控制單元，所述噴淋臂電機與所述晶片旋轉電機分別與所述控制單元連接。

優選地，所述晶片正面兆聲波清洗噴頭包括：第一外殼、第一換能器、以及第一諧振器，所述第一諧振器設于所述第一換能器與所述晶片承載單元之間，所述第一換能器和第一諧振器均設于所述第一外殼內。

優選地，所述第一換能器設于第一腔室內，所述第一腔室設于所述第一外殼內，所述第一腔室上相對的兩端分別設有氣冷流體入口和氣冷流體出口。

優選地，所述第一換能器和所述第一諧振器之間設有耦合層，所述耦合層與所述第一換能器緊密連接。

優選地，所述第一諧振器上設有孔陣列，所述孔陣列中的孔軸線豎直，所述孔陣列為所述液體噴出口。

優選地，所述晶片承載單元為圓盤狀的卡盤，所述卡盤上設置有至少三個沿徑向分布的輻條狀卡爪，用于支撐晶片，所述晶片背面兆聲波清洗單元包括：第二外殼、以及第二換能器，所述第二換能器由一個或多個壓電晶體振子組成、且設于所述第二外殼內，所述第二換能器的形狀為長方形或三角形、且能覆蓋所述晶片的半徑。

優選地，所述第二換能器設于第二腔室內，所述第二腔室設于所述第二外殼內，所述第二腔室底側分別設有氣冷流體入口和氣冷流體出口。

優選地，所述晶片正面兆聲波清洗噴頭和晶片背面兆聲波清洗單元采用不同的兆聲波頻率。

本發明還公開了一種基于所述的裝置的清洗方法，所述方法包括以下步驟：

S1：將晶片放置于晶片承載單元上；

S2：旋轉電機通過旋轉軸帶動所述晶片承載單元旋轉，正面兆聲波清洗噴頭向晶片上表面噴出清洗液，噴淋臂電機通過噴淋臂帶動所述正面兆聲波清洗噴頭旋轉，背面供液管向所述晶片下表面噴出清洗液，晶片背面兆聲波清洗單元開始工作；

S3：所述正面兆聲波清洗噴頭產生第一預設頻率的兆聲波，背面兆聲波清洗單元產生第二預設頻率的兆聲波，所述第一預設頻率的兆聲波和第二預設頻率的兆聲波合成所形成的相移和畸變在所述晶片上表面和下表面的清洗液內形成均勻的聲場，以實現對晶片的均勻清洗，同時減小和消除了由兆聲波產生的劇烈氣蝕對晶片特征尺寸結構的破壞。

(三)有益效果