用于處理晶片形物品的方法和裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了用于處理晶片形物品的方法和裝置。通過(guò)使用被設(shè)計(jì)為產(chǎn)生單分散微滴噴霧的微滴生成器來(lái)提高晶片形物品的濕法處理。微滴生成器安裝到旋壓卡盤(pán)上方，并且沿線(xiàn)性或弧形路徑移動(dòng)橫過(guò)晶片形物品的主表面。微滴生成器包括換能器，所述換能器與其主體聲學(xué)地耦合以使聲能到達(dá)主體的圍繞排放孔口的區(qū)域。每個(gè)孔口都具有至少1μm且至多200μm的寬度w和高度h，以使h與w的比率不大于1。
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于處理晶片形物品的方法和裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于處理諸如半導(dǎo)體晶片等晶片形物品的方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在半導(dǎo)體晶片的制造過(guò)程中，晶片的表面經(jīng)過(guò)各種處理，包括化學(xué)殘?jiān)蝾w粒物質(zhì)的去除。目前，混合噴嘴用于單晶片濕法處理模塊中的清潔處理。在這些噴嘴中，清潔溶液與增壓氣體混合以形成噴霧。隨著形成在半導(dǎo)體晶片上的器件特征在尺寸上持續(xù)減小，由于常規(guī)濕法處理的使用而引起的各種問(wèn)題出現(xiàn)了，包括對(duì)襯底表面上的微結(jié)構(gòu)的破壞、由于非均勻清潔引起的在襯底上的圖案的存在、長(zhǎng)的處理時(shí)間以及控制的缺乏。因此，期望具有解決這些問(wèn)題的用于處理晶片形物品的裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，上文結(jié)合常規(guī)濕法處理設(shè)備所描述的問(wèn)題至少部分地是由于常規(guī)液體噴霧的微滴是多分散的，即，具有顯著不同直徑的微滴?；谠摪l(fā)現(xiàn)，本發(fā)明人已經(jīng)開(kāi)發(fā)了通過(guò)使用單分散噴霧來(lái)緩解上述問(wèn)題中的一些問(wèn)題的新穎的設(shè)備和方法。
[0004]因此，在一個(gè)方案中，本發(fā)明涉及一種用于晶片形物品的濕法處理的裝置，其包括:旋壓卡盤(pán)，其適于將晶片形物品保持為在預(yù)定方位；以及微滴生成器，其具有主體、液體入口、用于當(dāng)晶片形物品定位在旋壓卡盤(pán)上時(shí)將液體排放到所述晶片形物品的表面上的至少一個(gè)孔口、以及與主體聲學(xué)地耦合以使聲能到達(dá)主體的圍繞至少一個(gè)孔口的區(qū)域的至少一個(gè)換能器(transducer)。微滴生成器被構(gòu)造為將液體作為單分散液體微滴噴霧通過(guò)至少一個(gè)孔口分送。處理液體分送器相對(duì)于旋壓卡盤(pán)和微滴生成器定位，從而將處理液體分送到晶片形物品的與從微滴生成器排出的液體相同的一側(cè)上?？刂破鞅粯?gòu)造為與從處理液體分送器分送的處理液體相關(guān)地控制來(lái)自微滴生成器的單分散液體微滴噴霧。
[0005]在根據(jù)本發(fā)明的裝置的優(yōu)選實(shí)施例中，臂件連接至微滴生成器且被構(gòu)造為使微滴生成器沿線(xiàn)性或弧形路徑移動(dòng)，當(dāng)晶片形物品安裝到旋壓卡盤(pán)上時(shí)，所述線(xiàn)性或弧形路徑與所述晶片形物品大致平行。
[0006]在根據(jù)本發(fā)明的裝置的優(yōu)選實(shí)施例中，至少一個(gè)孔口具有高度h和至少I(mǎi) μ m且至多200 ym的寬度W，以使h與w的比率不大于I。
[0007]在根據(jù)本發(fā)明的裝置的優(yōu)選實(shí)施例中，微滴生成器還包括液體儲(chǔ)器和用于保持壓縮氣體的壓力容器，并且其中液體儲(chǔ)器、壓力容器和微滴生成器能夠相互連接。
[0008]在根據(jù)本發(fā)明的裝置的優(yōu)選實(shí)施例中，微滴生成器還包括高壓泵和液體儲(chǔ)器，并且其中所述高壓泵能夠連接至液體儲(chǔ)器和微滴生成器。
[0009]在根據(jù)本發(fā)明的裝置的優(yōu)選實(shí)施例中，微滴生成器包括有至少兩個(gè)孔口的至少一個(gè)線(xiàn)性陣列。
[0010]在根據(jù)本發(fā)明的裝置的優(yōu)選實(shí)施例中，至少一個(gè)孔口包含在與主體附接的板中。
[0011]在根據(jù)本發(fā)明的裝置的優(yōu)選實(shí)施例中，高壓泵被構(gòu)造為將液體增壓至在2巴至50巴的范圍內(nèi)的壓強(qiáng)P。
[0012]在根據(jù)本發(fā)明的裝置的優(yōu)選實(shí)施例中，寬度w從10 μ m至80 μ m。
[0013]在另一方案中，本發(fā)明涉及一種用于處理晶片形物品的方法，該方法包括:將處理液體從處理液體分送器分送到晶片形物品的主表面上，從而在所述晶片形物品的所述主表面上形成處理液體膜；單獨(dú)地將另一液體通過(guò)形成在微滴生成器中的至少一個(gè)孔口從所述微滴生成器排出，同時(shí)在該液體通過(guò)所述至少一個(gè)孔口時(shí)將聲能施加到該液體上，其中所述聲能具有波長(zhǎng)λ以使波數(shù)ka為從0.3至1，其中ka=W3i/X，從而生成液體的單分散微滴流；以及使所述單分散微滴流沖擊所述處理液體膜。
[0014]在根據(jù)本發(fā)明的方法的優(yōu)選實(shí)施例中，微滴生成器平行于晶片形物品的主表面移動(dòng)。
[0015]在根據(jù)本發(fā)明的方法的優(yōu)選實(shí)施例中，使所述晶片形物品繞著與所述主表面大致垂直的軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)，并且所述處理液體被分送以使受所述單分散微滴流沖擊的所述處理液體膜具有不大于0.5mm的厚度。
[0016]在根據(jù)本發(fā)明的方法的優(yōu)選實(shí)施例中，所述單分散微滴的液體具有小于或等于水的粘度的粘度。
[0017]在根據(jù)本發(fā)明的方法的優(yōu)選實(shí)施例中，所述聲能由壓電換能器生成。
[0018]在根據(jù)本發(fā)明的方法的優(yōu)選實(shí)施例中，所述液體通過(guò)各自具有介于ΙΟμπι至80 μ m之間的基本相同的尺寸的多個(gè)孔口排出。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]在閱讀下面的結(jié)合附圖給出的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明之后，本發(fā)明的其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更加顯而易見(jiàn)，其中:
[0020]圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于晶片濕法處理的裝置的示意立體圖；
[0021]圖2是圖1的微滴生成器2的剖視圖；
[0022]圖3是圖2的細(xì)節(jié)A的放大圖，其更好地示出了孔口 150 ；
[0023]圖4示出了在根據(jù)本發(fā)明的方法的實(shí)施例中對(duì)于不同孔口直徑而言液體壓強(qiáng)和微滴速度之間的關(guān)系；
[0024]圖5示出了在根據(jù)本發(fā)明的方法的實(shí)施例中生成單分散微滴的液體壓強(qiáng)和最優(yōu)頻率之間的關(guān)系；
[0025]圖6示出了通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的方法和裝置的實(shí)施例生成的水微滴陣列的圖片；
[0026]圖7示出了用于微滴生成器中的板的一個(gè)實(shí)施例的示意概要圖；
[0027]圖8示出了用于微滴生成器中的板的另一實(shí)施例的示意概要圖；
[0028]圖9示出了其中在微滴生成器中使用多個(gè)板的實(shí)施例的示意概要圖；
[0029]圖10示出了根據(jù)本發(fā)明的裝置的優(yōu)選實(shí)施例的示意概要圖；
[0030]圖11示出了裝置的另一優(yōu)選實(shí)施例的示意概要圖；
[0031]圖12示出了其中微滴生成器設(shè)置在增壓環(huán)境內(nèi)的實(shí)施例的示意概要圖；
[0032]圖13是示出單獨(dú)分送的處理液體和由微滴生成器分送的微滴之間的可能的空間關(guān)系的平面圖；
[0033]圖14是適于在根據(jù)本發(fā)明的方法和裝置中使用的微滴生成器的另一實(shí)施例的立體圖和剖視圖；
[0034]圖15是用于微滴生成器的噴嘴插件的立體剖視圖；以及
[0035]圖16示意性地描繪了適于在微滴生成器中使用的霧化主體的3D視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036]在圖1中，用于單個(gè)半導(dǎo)體晶片的濕法處理的裝置包括:旋壓卡盤(pán)4，其用于支撐和旋轉(zhuǎn)晶片W ;微滴生成器2 ;以及支撐臂件3，微滴生成器2安裝到支撐臂件3上。臂件3安裝到支撐框架5上，以便其能夠使微滴生成器2在旋壓卡盤(pán)4 (以及因此在襯底W)上方移動(dòng)，例如，沿著與旋壓卡盤(pán)4的旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)大致垂直的線(xiàn)性路徑，或者沿著在與旋壓卡盤(pán)4的旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)大致垂直的平面中的弧形路徑移動(dòng)。實(shí)際上，臂件3和生成器2的該移動(dòng)通常是隨著襯底W旋轉(zhuǎn)而實(shí)現(xiàn)的。
[0037]優(yōu)選地，還包括另一液體分送器6，其通過(guò)噴嘴7分送處理液體，噴嘴7可以為常規(guī)構(gòu)造。微滴生成器2和噴嘴7在計(jì)算機(jī)微控制器8的控制下在不同的位置將其各自的處理液體分送到晶片W的面朝上的表面上，如下文更加詳細(xì)說(shuō)明的。在圖示的實(shí)施例中，微滴生成器2和噴嘴7各自能夠彼此獨(dú)立地在晶片W的表面上方移動(dòng)，但是在其它實(shí)施例中，這些部件可以固定或者相對(duì)于彼此固定，即能夠聯(lián)合地移動(dòng)。
[0038]在圖2中，該實(shí)施例的微滴生成器2包括主體100，通過(guò)入口 130為主體100供給增壓處理液體210。主體100包括底板160和頂板110。底板160包含至少一個(gè)孔口 150，通過(guò)至少一個(gè)孔口 150形成層狀液體射流。頂板110裝備有換能器170(例如，用環(huán)氧樹(shù)脂膠粘到板110的壓電換能器)。能夠以選定頻率f和功率來(lái)電驅(qū)動(dòng)該換能器170以將具有波長(zhǎng)λ的聲能140施加到容器1 00中存在的處理液體120上。因此，在孔口 150內(nèi)的處理液體120中將存在聲能140。該聲能140將激發(fā)射流190中的雷利-坪(Rayleigh-Plateau)不穩(wěn)定性，這將進(jìn)而導(dǎo)致射流190分裂成單分散微滴180。
[0039]圖3示出了孔口 150的寬度w和深度h。寬度w應(yīng)當(dāng)從Ιμπι至200μπι，優(yōu)選地從2 μ m至100 μ m,更優(yōu)選地從10 μ m至80 μ m,示例性的值為10 μ m、20 μ m和30 μ m。h與w的比率應(yīng)當(dāng)不大于1，并且優(yōu)選地在0.05和0.5之間。w和h:w的優(yōu)選值產(chǎn)生了將形成相對(duì)薄的出口板的h值的范圍，因此將孔口 150配置在較厚板160的寬度d的凹口之內(nèi)是實(shí)用的。
[0040]能夠通過(guò)改變液體210的壓強(qiáng)來(lái)調(diào)整射流190的流速。微滴180的直徑D為孔口的寬度W、施加到處理液體210的壓強(qiáng)P、驅(qū)動(dòng)頻率f和液體210的物理特性的函數(shù)。然而，對(duì)于低粘度(例如，小于或等于水的粘度的粘度)液體，D主要為孔口直徑w的函數(shù)，并且近似為1.891w，但是可以通過(guò)改變頻率f來(lái)略微地改變微滴直徑D。
[0041]已經(jīng)開(kāi)發(fā)了等式，其基于驅(qū)動(dòng)流的壓強(qiáng)P來(lái)限定確保使所有射流形成單分散微滴的頻率范圍，以及限定通過(guò)薄板中的尖銳邊緣孔的液體的容積流量(以及因此限定射流速度)。頻率由下面的等式給出:
[0042]坐式I f — Cli^Yli -- T2
LWT 乙」J-V4 丄./ — Li’

IW人 π 八/nv入 /r J
[0043]其中w為孔口的寬度，P為液體210的密度，μ為液體210的粘度，P為壓強(qiáng)，Cl和C2分別按經(jīng)驗(yàn)確定為0.3601和0.5774，并且ka為聲能的無(wú)因次波數(shù)。ka應(yīng)當(dāng)在0.3至I的范圍內(nèi)，并且優(yōu)選地等于大約0.69，如雷利(1878)所闡明的(參見(jiàn)Strutt, J.ff.，LordRayleigh.“On the Instability of Jets.，’Proceedings of the London MathematicalSocietylO (1878):4-13.)。
[0044]波數(shù)ka能夠近似為
[0045]等式2
【權(quán)利要求】
1.一種用于晶片形物品的濕法處理的裝置，其包括: 旋壓卡盤(pán)，其適于將晶片形物品保持為在預(yù)定方位； 微滴生成器，其具有主體、液體入口、用于當(dāng)所述晶片形物品定位在所述旋壓卡盤(pán)上時(shí)將液體排放到所述晶片形物品的表面上的至少一個(gè)孔口、以及與所述主體聲學(xué)地耦合以使得聲能到達(dá)所述主體的圍繞所述至少一個(gè)孔口的區(qū)域的至少一個(gè)換能器； 其中所述微滴生成器被構(gòu)造為將液體作為單分散液體微滴噴霧通過(guò)所述至少一個(gè)孔口分送； 處理液體分送器，其相對(duì)于所述旋壓卡盤(pán)和所述微滴生成器定位，從而將處理液體分送到晶片形物品的與從所述微滴生成器排出的液體相同的一側(cè)上；以及 控制器，其被構(gòu)造為與從所述處理液體分送器分送的處理液體相關(guān)地控制來(lái)自所述微滴生成器的單分散液體微滴噴霧。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，還包括臂件，所述臂件與所述微滴生成器連接并且被構(gòu)造為使所述微滴生成器沿線(xiàn)性或弧形路徑移動(dòng)，當(dāng)晶片形物品安裝到所述旋壓卡盤(pán)上時(shí)，所述線(xiàn)性或弧形路徑與所述晶片形物品大致平行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述至少一個(gè)孔口具有高度h以及至少I(mǎi)μ m且至多200 μ m的寬度W以使h與W的比率不大于I。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述微滴生成器還包括液體儲(chǔ)器和用于保持壓縮氣體的壓力容器，并且其中所述液體儲(chǔ)器、壓力容器和所述微滴生成器能夠相互連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述微滴生成器還包括高壓泵和液體儲(chǔ)器，并且其中所述高壓泵能夠與所述液體儲(chǔ)器以及所述微滴生成器連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置`，其中所述微滴生成器包括有至少兩個(gè)孔口的至少一個(gè)線(xiàn)性陣列。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述至少一個(gè)孔口包含在與所述主體附接的板中。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其中所述高壓泵被構(gòu)造為將液體增壓至在2巴至50巴的范圍內(nèi)的壓強(qiáng)P。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置,其中所述寬度w從10μ m至80 μ m。
10.用于處理晶片形物品的方法，包括: 將處理液體從處理液體分送器分送到晶片形物品的主表面上，從而在所述晶片形物品的所述主表面上形成處理液體膜； 單獨(dú)地將另一液體通過(guò)形成在微滴生成器中的至少一個(gè)孔口從所述微滴生成器排出，同時(shí)在該液體通過(guò)所述至少一個(gè)孔口時(shí)將聲能施加到該液體上，其中所述聲能具有波長(zhǎng)入以使波數(shù)ka為從0.3至1，其中ka=w π / λ，從而生成該液體的單分散微滴流；以及使所述單分散微滴流沖擊所述處理液體膜。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，還包括使所述微滴生成器平行于晶片形物品的所述主表面移動(dòng)。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，還包括使所述晶片形物品繞著與所述主表面大致垂直的軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)，并且其中所述處理液體被分送以使受所述單分散微滴流沖擊的所述處理液體膜具有不大于0.5mm的厚度。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述單分散微滴的液體具有小于或等于水的粘度的粘度。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述聲能由壓電換能器生成。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述液體通過(guò)各自具有介于IOym至80μπι之間的基本相同的尺寸的多個(gè)孔`口排出。
【文檔編號(hào)】H01L21/02GK103871929SQ201310578966
【公開(kāi)日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2013年11月18日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月18日
【發(fā)明者】弗蘭克·霍爾斯坦斯, 亞歷山大·利伯特 申請(qǐng)人:朗姆研究公司