專利名稱：清潔晶片裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及半導(dǎo)體集成電路器件清潔工藝技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種清潔晶片
直O(jiān)
背景技術(shù)：
隨著集成電路特征尺寸進(jìn)入到深亞微米階段，集成電路晶片制造工藝中的清洗工 藝的要求也越來越高。近年來，引入了采用兆聲能量的高頻聲能量的清潔晶片方法，雖然通 過兆聲能量清潔半導(dǎo)體晶片的裝置可以有效地從晶片表面除去污染物質(zhì)，但是在清潔的過 程中，由于兆聲波振子在晶片表面產(chǎn)生的兆聲波機(jī)械振動(dòng)能量無序，從而在器件特征尺寸 的側(cè)壁產(chǎn)生了彎矩，造成了線條的倒塌，使得晶片表面的特征尺寸結(jié)構(gòu)會(huì)遭到嚴(yán)重的破壞， 影響了晶片清洗的良品率。研究中發(fā)現(xiàn)，作用在特征尺寸側(cè)壁上的垂直力形成的彎矩，是造 成特征尺寸破壞的主要問題，因此，如何最大程度地形成沿特征尺寸側(cè)壁相平行的聲波能 量作用力是解決選擇性腐蝕殘留物同時(shí)又不破壞特征尺寸結(jié)構(gòu)的技術(shù)關(guān)鍵。
發(fā)明內(nèi)容(一)要解決的技術(shù)問題本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是在制作半導(dǎo)體集成電路器件過程中，如何達(dá)到清洗晶 片的要求，并且最大程度的減小和消除對(duì)晶片特征尺寸結(jié)構(gòu)的破壞。( 二 )技術(shù)方案為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供一種清潔晶片裝置，包括壓電晶體振子 1、用于安裝壓電晶體振子1的腔室2，以及與壓電晶體振子1固定連接的換能器5 ；換能器5表面具有若干個(gè)凸起的柱體51，柱體51間具有若干個(gè)微孔52，所述微孔 52貫通至換能器5的底部。進(jìn)一步地，位于腔室2上部兩側(cè)的氣冷流體入口 3和氣冷流體出口 4。進(jìn)一步地，換能器5與待清潔的半導(dǎo)體之間留有間隙。進(jìn)一步地，壓電晶體振子1產(chǎn)生頻率為700K-2MHZ的兆聲波。進(jìn)一步地，微孔52為圓形、橢圓形、方形或菱形中任意一種形狀。進(jìn)一步地，微孔52的直徑為毫米級(jí)，微孔52的長度是微孔52直徑5_10倍。進(jìn)一步地，若干個(gè)微孔間的間距是微孔直徑的1-2倍。進(jìn)一步地，換能器5的側(cè)面上具有導(dǎo)入清潔介質(zhì)的側(cè)口 53。進(jìn)一步地，換能器5為石英、紅寶石或具有抗酸堿腐蝕的高分子材料。進(jìn)一步地，清潔晶片裝置還包括放置半導(dǎo)體晶片的可旋轉(zhuǎn)的支撐單元6。(三)有益效果本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和有益效果在于本實(shí)用新型清潔晶片裝置采用具有貫通微孔 的換能器，利用兆聲波物理傳輸原理產(chǎn)生與晶片特征尺寸側(cè)壁平行的聲波能量作用力，對(duì) 特征尺寸不會(huì)產(chǎn)生彎矩的效應(yīng)，最大程度的減小和消除對(duì)晶片特征尺寸結(jié)構(gòu)的破壞，提高了對(duì)殘留物的化學(xué)清除效率。

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例清潔晶片裝置的剖面結(jié)構(gòu)圖；圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例清潔晶片裝置的組裝結(jié)構(gòu)圖；圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例清潔晶片裝置的換能器結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例清潔晶片裝置的應(yīng)用狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1、壓電晶體振子；2、腔室；3、氣冷流體入口 ；4、氣冷流體出口 ；5、換能器; 51、柱體；52、微孔；53、側(cè)口 ；6、支撐單元；7、法蘭。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下 實(shí)施例用于說明本實(shí)用新型，但不用來限制本實(shí)用新型的范圍。參考圖1-4，該清潔晶片裝置包括壓電晶體振子1、用于安裝壓電晶體振子1的腔 室2以及與壓電晶體振子1固定連接的換能器5，換能器5表面上具有若干個(gè)凸起柱體51， 柱體51間具有若干個(gè)微孔52，微孔52貫通至換能器5的底部。壓電晶體振子1，選用的材 料為經(jīng)過極化處理后的鋯鈦酸鋁。當(dāng)為壓電晶體振子1施加一個(gè)頻率在700K-2MHZ范圍的 交電電壓時(shí)，壓電晶體振子1在交變電壓作用下產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)，當(dāng)交變電壓的振蕩頻率等 于壓電晶體振子1本身的固有振蕩頻率時(shí)，該壓電晶體振子1的機(jī)械振動(dòng)幅度最大，在本實(shí) 用新型實(shí)施例中，壓電晶體振子1在交電電壓的作用后，產(chǎn)生頻率為700K-2MHZ范圍內(nèi)的兆 聲波；壓電晶體振子1固定安裝在腔室2中。換能器5，由石英、紅寶石晶體或者其他具有抗酸堿腐蝕的高分子材料制成。換能 器5表面具有若干個(gè)交錯(cuò)分布的凸起的柱體51，柱體51間具有若干個(gè)交錯(cuò)分布的微孔52。 該微孔52采用激光溶爆鉆孔的方法形成，每個(gè)微孔52都經(jīng)過退火處理消除內(nèi)部應(yīng)力。微孔 52可以為圓形、橢圓形、方形、菱形或者其他幾何形狀。微孔52貫通至換能器5的底部，具 有導(dǎo)入介質(zhì)的入口和導(dǎo)出介質(zhì)的出口。微孔52的直徑為毫米級(jí)，若干個(gè)微孔52間的間距 是微孔52直徑的1-2倍，微孔52的長度是其直徑的5-10倍，上述微孔52的尺寸設(shè)計(jì)，保 證了從微孔52出口流出的介質(zhì)流體處于兆聲波的遠(yuǎn)聲場中。由于遠(yuǎn)聲場的物理特征，微孔 52的出口下形成沿特征尺寸的側(cè)壁方向的平面波，平面波的聲強(qiáng)在遠(yuǎn)聲場下，聲干涉效果 減小，有效地減少了兆聲波干涉所造成的能量熱點(diǎn)，進(jìn)而有效地增加了兆聲波能量分布的 均勻性。該換能器5通過法蘭7固定在壓電晶體振子1上。換能器5側(cè)面具有一側(cè)口 53， 用于將清潔介質(zhì)導(dǎo)入換能器5中。換能器5與待清潔的半導(dǎo)體晶片以一定高度的距離放置， 與半導(dǎo)體晶片存在幾毫米的空隙。該清潔晶片裝置還包括耦合介質(zhì)和清潔介質(zhì)，其中，耦合介質(zhì)采用兆聲波耦合材 料，例如可以為熔點(diǎn)較低的膠水，該介質(zhì)可以為多層。耦合介質(zhì)可作為聲波濾波器，將壓電 晶體振子1產(chǎn)生的兆聲波經(jīng)耦合介質(zhì)進(jìn)行過濾，使其產(chǎn)生符合清潔要求的兆聲波頻率的聲 波。清潔介質(zhì)為用于腐蝕清洗半導(dǎo)體晶片的液體，一般為化學(xué)藥液或超純水。清潔介質(zhì)從 換能器5側(cè)面的側(cè)口 53流入，進(jìn)而填充滿換能器5的上部空間，進(jìn)而充滿微孔52中。壓電晶體振子1產(chǎn)生的兆聲波通過清潔介質(zhì)傳遞到換能器5上。該清潔晶片裝置還包括氣冷流體入口 3，用于引入氣冷流體；氣冷流體出口 4，用 于引出氣冷流體。氣冷流體入口 3和氣冷流體出口 4位于腔體2上部的相對(duì)的兩側(cè)，通過 氣冷流體入口 3和氣冷流體出口 4可以將壓電晶體振子1在高頻振動(dòng)作用下產(chǎn)生的熱量散 發(fā)出去。該清潔晶片裝置還包括支撐單元6，用于放置半導(dǎo)體晶片，在晶片清潔工藝中，支 撐單元6可以帶動(dòng)放置其上面的半導(dǎo)體晶片作水平旋轉(zhuǎn)。其中，換能器5位于支撐單元6 之上，并且與支撐單元6存在一定的空隙位置。本實(shí)用新型實(shí)施例中所指的晶片包括但不限于為集成電路晶片、光盤、硬盤、 LED (Light Emitting Diode，發(fā)光二極管)顯示屏、TFTLCD (Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display，薄膜晶體管液晶顯示器)或其他半導(dǎo)體領(lǐng)域晶片。下面具體說明清潔晶片裝置的使用方法。首先，將半導(dǎo)體晶片放置在支撐單元6上，換能器5與待清潔的半導(dǎo)體晶片以一 定高度的距離放置，與半導(dǎo)體晶片存在幾毫米的空隙。其次，將清潔介質(zhì)通過換能器5的側(cè)口 53引入到換能器5上部空間中，進(jìn)而清潔 介質(zhì)填充滿換能器5整個(gè)上部空間，清潔介質(zhì)通過微孔52的出口流入空隙中。由于液體流 體的表面存在張力，因此，在腐蝕、清洗處理工藝中，該空隙空間會(huì)被清潔介質(zhì)充滿。最后，旋轉(zhuǎn)支撐單元6，在腐蝕、清洗處理工藝中，半導(dǎo)體晶片隨著支撐單元6—直 做水平旋轉(zhuǎn)。清潔介質(zhì)通過離心力作用，隨著支撐單元6不斷地旋轉(zhuǎn)，會(huì)慢慢布滿支撐單元 6的平面，從支撐單元6的邊緣溢出。給壓電晶體振子1施加一個(gè)頻率在700K-2MHZ的交變電壓后，產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)，發(fā)出 頻率為700K-2MHZ的兆聲波，該兆聲波通過微孔52時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量的與微孔52軸線相平行 和不平行的聲波能量。與微孔52軸線相平行的聲波能量垂直穿過微孔52，直接作用在特征 尺寸側(cè)壁上，該聲波能量對(duì)特征尺寸結(jié)構(gòu)具有壓應(yīng)力，不會(huì)發(fā)生彎矩效應(yīng)，因此可以高效的 清潔晶片。與微孔52軸線不平行的聲波能量在柱體51 (固態(tài)介質(zhì))和清潔介質(zhì)(液態(tài)介 質(zhì))相交組成的介質(zhì)面上會(huì)發(fā)生多次的反射、折射和透射。兆聲波經(jīng)過多次的反射、透射和 折射后，產(chǎn)生的與微孔52軸線不平行的聲波能量得到了極大地衰減，相反，與微孔52軸線 相平行的聲波能量比重比例大大提高。與微孔52軸線不平行的聲波能量作用在特征尺寸 上可以分解為與特征尺寸側(cè)壁垂直的力和沿特征尺寸側(cè)壁平行的力，與特征尺寸側(cè)壁垂直 的力產(chǎn)生的振動(dòng)表現(xiàn)為振動(dòng)彎矩，對(duì)特征尺寸結(jié)構(gòu)造成強(qiáng)烈的機(jī)械破壞作用。而與特征尺 寸側(cè)壁平行的力僅對(duì)特征尺寸結(jié)構(gòu)具有壓應(yīng)力，而不會(huì)發(fā)生彎矩效應(yīng)，進(jìn)而對(duì)特征尺寸結(jié) 構(gòu)本身不會(huì)造成破壞。本實(shí)用新型實(shí)施例中，兆聲波在由柱體51和清潔介質(zhì)組成的介質(zhì)面 上發(fā)生的多次反射、透射和折射后，極大程度上削減了與微孔52軸線不平行的聲波能量， 從而降低了對(duì)特征尺寸結(jié)構(gòu)的彎矩效應(yīng)，極大的降低了對(duì)特征尺寸結(jié)構(gòu)的破壞。相反，產(chǎn) 生大量的與特征尺寸側(cè)壁平行的力僅對(duì)特征尺寸結(jié)構(gòu)具有壓應(yīng)力，而不會(huì)發(fā)生彎矩效應(yīng)， 進(jìn)而對(duì)特征尺寸結(jié)構(gòu)本身不會(huì)造成破壞；并且對(duì)實(shí)際等離子刻蝕所遺留的殘留物具有物理 的剪切作用，從而提高了對(duì)殘留物的清除效果。本實(shí)用新型清潔晶片裝置采用具有貫通微孔的換能器，利用兆聲波物理傳輸原理 產(chǎn)生與晶片特征尺寸側(cè)壁平行的力，對(duì)特征尺寸結(jié)構(gòu)不會(huì)產(chǎn)生彎矩的效應(yīng)，最大程度的減小和消除對(duì)晶片特征尺寸結(jié)構(gòu)的破壞，從而提高了對(duì)殘留物的化學(xué)清除效率。 以上實(shí)施方式僅用于說明本實(shí)用新型，而并非對(duì)本實(shí)用新型的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng) 域的普通技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和 變型，因此所有等同的技術(shù)方案也屬于本實(shí)用新型的范疇，本實(shí)用新型的專利保護(hù)范圍應(yīng) 由權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求1.一種清潔晶片裝置，其特征在于，包括壓電晶體振子(1)、用于安裝所述壓電晶體 振子(1)的腔室O)以及與所述壓電晶體振子(1)固定連接的換能器(5)，所述換能器( 表面具有若干個(gè)凸起的柱體(51)，所述柱體(51)間具有若干個(gè)微孔 (52)，所述微孔(52)貫通至換能器(5)的底部。
2.如權(quán)利要求1所述的清潔晶片裝置，其特征在于，還包括位于腔室(2)上部兩側(cè)的氣 冷流體入口( 和氣冷流體出口 G)。
3.如權(quán)利要求1所述的清潔晶片裝置，其特征在于，所述換能器( 與待清潔的半導(dǎo)體 晶片之間留有間隙。
4.如權(quán)利要求1所述的清潔晶片裝置，其特征在于，所述壓電晶體振子(1)產(chǎn)生頻率為 700K-2MHZ的兆聲波。
5.如權(quán)利要求1所述的清潔晶片裝置，其特征在于，所述微孔(52)為圓形、橢圓形、方 形或菱形中任意一種形狀。
6.如權(quán)利要求1所述的清潔晶片裝置，其特征在于，所述微孔(5 的直徑為毫米級(jí)，所 述微孔(5 的長度是其直徑的5-10倍。
7.如權(quán)利要求6所述的清潔晶片裝置，其特征在于，若干個(gè)所述微孔(52)間的間距是 其直徑的1-2倍。
8.如權(quán)利要求1所述的清潔晶片裝置，其特征在于，所述換能器(5)的側(cè)面上具有導(dǎo)入 清潔介質(zhì)的側(cè)口(53)。
9.如權(quán)利要求1或8所述的清潔晶片裝置，其特征在于，所述換能器( 為石英、紅寶 石或具有抗酸堿腐蝕的高分子材料制作。
10.如權(quán)利要求1所述的清潔晶片裝置，其特征在于，還包括放置半導(dǎo)體晶片的可旋轉(zhuǎn) 的支撐單元(6)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及半導(dǎo)體集成電路器件清潔工藝技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種清潔晶片裝置。該清潔裝置包括壓電晶體振子、用于安裝壓電晶體振子的腔室，以及與壓電晶體振子固定連接的換能器，換能器表面具有若干個(gè)凸起的柱體，柱體間具有若干個(gè)微孔，微孔貫通至換能器的底部。通過本實(shí)用新型提供的具有貫通微孔的換能器，利用兆聲波物理傳輸原理產(chǎn)生與晶片特征尺寸側(cè)壁平行的作用力，對(duì)特征尺寸不會(huì)產(chǎn)生彎矩的效應(yīng)，最大程度的減小和消除對(duì)晶片特征尺寸結(jié)構(gòu)的破壞，從而提高了對(duì)殘留物的化學(xué)清除效率。
文檔編號(hào)H01L21/00GK201862594SQ20102059711
公開日2011年6月15日 申請日期2010年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月5日
發(fā)明者吳儀, 王銳廷 申請人:北京七星華創(chuàng)電子股份有限公司