[发明专利]一种组合式多频率超声波/兆声波清洗装置

说明书

本发明公开了一种组合式多频率超声波/兆声波清洗装置，包括本体和超声波/兆声波频率控制单元，本体内设有超声波/兆声波发生机构和底部石英部件，超声波/兆声波发生机构设有若干具有不同固有频率并组合为整体的压电材料，底部石英部件设有石英微共振腔阵列，石英微共振腔阵列自本体下端面的开口伸出，超声波/兆声波频率控制单元连接在信号源和压电材料之间，可通过石英微共振腔阵列对传播方向与晶圆表面方向不垂直的超声波/兆声波能量进行选择性去除，并通过超声波/兆声波频率控制单元将不同频率的电信号随机导入对应的压电材料，使超声波/兆声波发生机构产生的超声波/兆声波振动频率动态变化，实现对图形晶圆的无损伤清洗。

技术领域

本发明涉及半导体集成电路加工清洗设备领域，更具体地，涉及一种通过将具有不同固有频率的压电材料整合在一起构成的超声波/兆声波清洗装置，实现对图形晶圆的无损伤超声波/兆声波清洗。

背景技术

随着半导体集成电路制造技术的高速发展，集成电路芯片的图形特征尺寸已进入到深亚微米阶段，而造成芯片上超细微电路失效或损坏的关键沾污物(例如颗粒)的特征尺寸也随之大为减小。

在集成电路的生产加工工艺过程中，半导体晶圆通常都会经过诸如薄膜沉积、刻蚀、抛光等多道工艺步骤。而这些工艺步骤就成为沾污物产生的重要场所。为了保持晶圆表面的清洁状态，消除在各个工艺步骤中沉积在晶圆表面的沾污物，必须对经受了每道工艺步骤后的晶圆进行清洗处理。因此，清洗工艺成为集成电路制作过程中最普遍的工艺步骤，其目的在于有效地控制各步骤的沾污水平，以实现各工艺步骤的目标。

为了有效地清除晶圆表面的沾污物，在进行单晶圆湿法清洗工艺处理时，晶圆将被放置在清洗设备的旋转平台(例如旋转卡盘)上，并按照一定的速度旋转；同时向晶圆的表面喷淋一定流量的化学药液，对晶圆表面进行清洗。

在通过清洗达到去除沾污物目的的同时，最重要的是要保证对晶圆、尤其是对于图形晶圆表面图形的无损伤清洗。

随着集成电路图形特征尺寸的缩小，晶圆表面更小尺寸的沾污物的去除难度也不断加大。很多新型清洗技术在清洗设备上已得到应用。其中，最重要的一种是超声波/兆声波清洗技术。但是，采用超声波/兆声波清洗技术在提高了沾污物去除效率的同时，也不可避免地带来了对于图形晶圆的损伤问题。这主要是由于传播方向与晶圆表面不垂直的超声波/兆声波能量对图形晶圆表面图形横向的作用力大于表面图形与晶圆的附着力，导致在超声波/兆声波清洗时对表面图形的破坏。

同时，现有的超声波/兆声波清洗技术，是通过将具有单一频率的电信号导入至压电材料，使其产生高速的伸缩振动，从而产生超声波/兆声波振荡能量进行晶圆清洗的。在超声波/兆声波清洗过程中，声波能量在晶圆的上表面，下表面，以及一些不同介质的接触面都会产生折射和发射，这些折射和反射的声波与从压电晶体振子发出的单一频率声波的干涉会导致局部区域的能量过强，造成晶圆表面精细图形结构的损伤。

另一方面，超声波/兆声波在清洗介质中产生的气蚀和直进流都会加速颗粒污染物从晶片表面的脱离过程，实现清洗效率的提高。但是，从目前业内的实践经验来说，气蚀作用产生的气泡不断长大，最终破裂所带来的物理能量的大小难以控制，很容易造成晶片表面精细图形结构的损伤。因而行业内技术人员更希望利用直进流作用实现对晶圆的无损伤清洗。

因此，需要采用一些新的技术手段控制气蚀的产生，以实现更优的晶圆无损伤清洗。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种组合式多频率超声波/兆声波清洗装置，在对晶圆进行超声波/兆声波清洗时，能够消除传播方向与晶圆表面不垂直的超声波/兆声波能量对图形晶圆表面图形横向作用力的破坏性影响，并可以使超声波/兆声波发生机构产生的超声波/兆声波振动频率动态变化，以防止在清洗药液中产生稳定的干涉作用及气泡破裂现象，控制气蚀的产生，实现对图形晶圆的无损伤清洗。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：