[發明專利]用聲能處理物體的裝置和方法

有效

• 申請號: 201210450381.4
• 申請日: 2008-11-06
• 公開（公告）號: CN102974524A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發明（設計）人: 約翰·科貝勒;理查德·諾瓦克
• 申請（專利權）人: 艾奎昂系統有限責任公司
• 主分類號: B06B1/06
• 分類號: B06B1/06;H01L41/04
• 代理公司: 北京萬慧達知識產權代理有限公司 11111
• 代理人: 楊穎;段曉玲

本申請是第200880124087.6號中國發明專利申請的分案申請。原申請的申請日為2008年11月6日，發明名稱為“用于處理基板的復合換能器裝置和系統及其構造方法”。

相關專利申請的交叉參照

本申請要求享受2007年11月6日提交的美國臨時專利申請No.60/985,947和2008年3月5日提交的美國臨時專利申請No.61/034,142的優先權，它們的全部內容以引用的方式并入本文。

技術領域

本發明一般涉及用于產生處理基板（例如，半導體晶片、原硅基板、平板顯示器、太陽能板、光掩模、磁盤、磁頭或任何其它需要高處理精度的部件）的聲能的裝置和系統。本發明尤其涉及聲能產生裝置或包含此功能的系統，它們提供從包含精密設備的基板去除微粒的高等級效率以便對該精密設備造成的損傷最少。

背景技術

在半導體制造領域中，從產業一開始人們就認識到在制造過程中從半導體晶片除去微粒對生產質量上乘的晶片而言是關鍵要求。盡管多年來已經研發出許多不同的系統和方法從半導體晶片除去微粒，然而這些系統和方法中許多是不理想的，因為它們會對晶片造成損傷。因此，必須在從晶片除去微粒與由清洗方法和/或系統對晶片造成的損傷量之間取得平衡。因此需要一種能使微粒從脆弱的半導體晶片脫落而不會對器件結構造成損傷的清洗方法或系統。

現有的使微粒從半導體晶片的表面脫落的技術利用化學和機械工藝的結合。業內使用的一種典型的清洗化學劑是標準清洗劑1（“SC1”），它是氫氧化銨、過氧化氫和水的混合物。SC1氧化并腐蝕晶片的表面。被稱為基蝕的該腐蝕過程減少微粒粘連于表面的物理接觸面積，由此便于去除。然而，仍然需要一種機械工藝以實際地將微粒從晶片表面去除。

對于較大的微粒和較大的器件，已使用擦洗器將微粒從晶片表面物理地刷下。然而，隨著器件尺寸縮小，擦洗器和其它形式的物理清洗器將無法勝任，因為它們與晶片的物理接觸會對較小的器件造成災難性損傷。

在濕處理期間應用聲能已經被廣泛地接受用于有效去除微粒，尤其用于從半導體處理線上正在捏造的晶片（或板）上清洗亞微米微粒。基板處理中使用的聲能是通過聲能源產生的。典型地，該聲能源包括由壓電材料（例如陶瓷或晶體）制成的換能器。在工作時，該換能器連接至電能源。電能信號（即電）被提供給換能器。換能器將該電能信號轉換成振動機械能（即聲能），該機械能隨后被傳輸至所處理的基板。通常由聲學上將該換能器連接到基板的流體來完成聲能從該換能器到基板的傳輸。通常將能夠進行聲能傳輸的材料置于換能器本身和流體連接層之間以避免壓電材料上的電接觸“短路”。該傳輸材料可以呈現很多種不同的排列結構，包括薄層、剛性板、棒狀探測器、鏡片等等。該傳輸材料通常由對流體連接層有惰性反應的材料制成以避免污染基板。

已經證明將聲能應用于基板是非常有效的去除微粒并提高其它處理步驟效率的方法，但是與任何機械處理過程一樣，還是可能對基板及其上的設備造成損傷。因此，基板的聲學清洗面臨著與傳統物理清洗一樣的損傷問題。

現有換能器部件產生的聲能通常已經足夠對一些由電路構成的脆弱結構造成損傷（即，去除或部分去除會使得電路永遠無法工作）。通過對現有換能器部件及相關聲學特性的長期研究，本發明者已經確定壓電材料的結構和現有換能器部件所傳播的聲波的方向和取向都存在很多問題。

發明內容

因此，本發明的目的是提供利用聲能清洗基板的系統和方法。

本發明的另一個目的是提供利用聲能處理基板的系統和方法，其能夠減小對該基板上的器件的損傷。

本發明的又另一個目的是提供利用聲能清洗基板的系統和方法，其能夠在達到適當的微粒去除率的同時減小對基板上的器件的損傷。

本發明的又一個目的是提供利用聲能處理基板的系統和方法，其能夠控制處理流體內的氣穴現象（cavitation）。

本發明的又另一個目的是提供處理基板的系統和方法，其能夠在換能器和要處理的基板之間引發較小的能量損失。

本發明的另一個目的是提供處理基板的系統和方法，其能夠在基板表面上得到更均勻的能量分布。