專利名稱：用于半導體晶圓制程的聲輔助單晶圓濕式清洗的制作方法
技術領域：
本發(fā)明一般涉及半導體基板的清洗，特別是涉及在制造工藝之后利用聲能結合所選的清洗介質(zhì)來清洗半導體基板的方法和裝置。
背景技術：
在半導體芯片制造工藝中，眾所周知的是，在完成制造工序之后在基板表面上留下了多余的殘余物，需要清洗并干燥基板。這種制造工序的例子包括等離子刻蝕(例如，用于銅雙鑲嵌(dual damascene)應用的通道刻蝕或凹刻蝕)和化學機械拋光(CMP)。各種各樣的清洗工藝已被用于在各個制造工序之后從該基板表面移除多余的殘余物。用于從該基板表面移除這些多余的殘余物的一些清洗工藝包括通過大體上覆蓋基板表面的液體介質(zhì)來傳播聲能以及利用該聲能從該基板表面移除顆粒。在聲能清洗工藝中使用的典型的液體介質(zhì)包括去離子水(DIW)或幾種基板清洗化學品中的任一種或多種及其組合，例如稀氫氧化銨/過氧化氫的DIW溶液。聲能在該液體介質(zhì)中的傳播使得清洗能夠主要通過空化效應(cavitation)、微流作用以及在化學品被用作液體介質(zhì)時的化學反應增強來完成?？栈莵碜砸后w介質(zhì)中所溶解氣體的微小氣泡在聲波攪動作用下的快速形成和破裂。當破裂的時候，這些氣泡釋放出能量。來自這些破裂的氣泡的能量通過破壞使顆粒附著在基板上的各種附著力來輔助移除微粒。聲微流作用是在兆頻超聲波振動下，聲波通過液體介質(zhì)傳播的速度梯度引起的流體運動。該聲能提供活化能用以促進該液體介質(zhì)內(nèi)的化學反應。隨著形成在基板表面上的特征的關鍵尺寸(critical dimension)持續(xù)減小，尺寸與這些特征的關鍵尺寸相當?shù)膩單⒚最w粒的數(shù)量增加。由于這些亞微米顆粒的關鍵尺寸， 使用低頻超聲波能量的清洗技術不再能從所述特征周圍有效地移除這些亞微米顆粒。結果是，采用超聲波清洗從制造工序中所得器件的可靠性和產(chǎn)量大大降低。為了克服超聲波清洗的低效率，兆頻超聲波能量被廣泛用于半導體制造工序中以清洗成批晶圓或單晶圓。兆頻超聲波清洗的主要顆粒去除機制是通過空化效應和聲微流作用。兆頻超聲波傳感器被用于在清洗槽的液體介質(zhì)內(nèi)建立聲壓波，基板或成批基板浸沒在清洗槽中。通過空化效應和微流作用而作用于多余的顆粒。盡管用于該兆頻超聲波清洗的聲能有效地從基板表面移除多余的顆粒，用于提供空化效應的聲能的量仍會對亞微米顆粒污染物所圍繞的所述特征造成損壞。對所述特征的損壞使得相關器件無法使用，由此降低了從該基板獲得的器件的整體產(chǎn)量和可靠性。找到在不損壞形成在基板表面上的特征的情況下將聲能用于從基板表面有效地移除亞微米顆粒污染物的方案，將是非常有利的。鑒于這一點提出本發(fā)明的實施方式。

發(fā)明內(nèi)容
總而言之，本發(fā)明通過提供一種清洗工具來滿足這些需求，該清洗工具能夠以可控的和有效的方式來管理聲能和增強的化學清洗劑在基板表面上的應用。應當理解的是， 本發(fā)明能夠以多種方式實施，包括作為工藝、裝置或系統(tǒng)。本發(fā)明的一些創(chuàng)造性實施方式在下文中加以描述。在一個實施方式中，提供了從半導體基板的表面上清洗顆粒污染物的方法。該方法包括將液體介質(zhì)應用于該半導體基板的表面。將聲能應用于該半導體，以便使該半導體基板能夠振動。該半導體基板的振動將該聲能傳輸給該液體介質(zhì)，以便在應用于該基板表面的該液體介質(zhì)內(nèi)引入聲波速度。調(diào)整應用于該液體介質(zhì)的該聲能，從而不在該液體介質(zhì)內(nèi)引入空化效應。應用于該基板和該液體介質(zhì)的該聲能提供能夠從該基板表面上除去顆粒污染物的力。以如下方式選擇該液體介質(zhì)，即，使該液體介質(zhì)的化學結構能夠與被除去的顆粒污染物至少部分地連接或發(fā)生交互作用。帶有被除去的顆粒污染物的該液體介質(zhì)被從該基板上運走，結果得到大體上清潔的基板。在另一個實施方式中，提供了用于清洗基板的如下裝置，該裝置包括第一外槽，該第一外槽具有由基底及一個或多個從該基底延伸出的側壁限定的腔。該第一槽還包括與該基底相對的開口并且被配置為在其中限定的該腔內(nèi)容納大量第一液體介質(zhì)。該裝置還包括位于該第一外槽內(nèi)的第二內(nèi)槽，從而使圍繞該第二內(nèi)槽的腔被限定在該第一外槽內(nèi)。該第一外槽的腔容納該第一液體介質(zhì)。相應地，該第二內(nèi)槽包括由基底及一個或多個從該基底延伸出的側壁限定的腔以及與該基底相對的開口。該第二內(nèi)槽被配置為在其中所限定的腔內(nèi)容納大量第二液體介質(zhì)，以及被配置為接收該基板并將該基板浸沒到包含在該腔內(nèi)的該第二液體介質(zhì)中。還提供有承載機構，用以支撐該基板并將該基板完全浸沒到該第二液體介質(zhì)中。在該第一外槽的基底上提供有用以產(chǎn)生聲能的傳感器。由該傳感器產(chǎn)生的該聲能被應用于該第二內(nèi)槽中的該基板和該第二液體介質(zhì)。選擇應用于該第二液體介質(zhì)的該聲能，以便防止在該第二液體介質(zhì)內(nèi)產(chǎn)生空化效應，并且將聲波速度引入到該第二液體介質(zhì)中。選擇應用于該基板的該聲能，從而使引入到該第二液體介質(zhì)中的聲波能夠?qū)崿F(xiàn)最大波位移。該聲能能夠使該基板和該液體介質(zhì)共同作用，以從該基板表面上除去顆粒污染物，然后，被除去的顆粒污染物與該第二液體介質(zhì)至少部分地連接或發(fā)生交互作用，并且被該第二液體介質(zhì)運走。在另一個實施方式中，提供了用于清洗基板的裝置，該裝置包括具有承載機構的處理室，該承載機構被配置為在該處理室內(nèi)支撐和運輸該基板。該基板包括在表面上需要被除去的多個顆粒污染物。該處理室包括至少一個分配頭組件和至少一個沖洗頭組件。該分配頭組件被配置為通過進水管道以彎月面(meniscus)將液體介質(zhì)供應至該基板表面。 該沖洗頭組件配置有至少一個進水管道，用以供應化學沖洗劑沖洗該基板表面，以及該沖洗頭組件配置有至少一個排水管道，用以從該基板表面除去該液體介質(zhì)和化學沖洗劑。該沖洗頭還配備有一個或多個傳感器，用以將聲能(AE)供應至該基板和應用于該基板表面的該液體介質(zhì)的該彎月面。該聲能使得由該承載機構支撐的該基板能夠振動。該基板的振動被傳遞至該液體介質(zhì)，從而將聲波速度引入到該液體介質(zhì)中。選擇應用于該液體介質(zhì)的該聲能，從而防止該液體介質(zhì)中的空化效應。應用于該液體介質(zhì)和該基板的組合的聲能使得該基板和該液體介質(zhì)能夠同時對顆粒污染物起作用，以從該基板表面大體上釋放這些顆粒污染物。被釋放的顆粒污染物與該液體介質(zhì)至少部分地連接或發(fā)生交互作用，并且以該液體介質(zhì)的速度被運走。
本發(fā)明的優(yōu)點眾多。應用于各個基板和液體介質(zhì)的聲能同時起作用，以成功地從該基板表面釋放顆粒污染物。仔細選擇應用于該基板表面的聲能的量，確保形成在這些污染物附近的特征的屬性大體上保存完好。因此，由于高效的基板清洗還有明顯很低的污染水平，可獲得增高的產(chǎn)量。此外，應用于該基板表面的該液體介質(zhì)的化學結構阻止了顆粒污染物的再沉積，并且對該液體介質(zhì)的及時清除確保了該液體介質(zhì)不會附著在該基板表面上。由于對該基板和該液體介質(zhì)同時應用聲能，獲得了有效的基板清洗，同時避免了歸因于不受控制的空化效應和微流作用而引起的傳統(tǒng)兆頻超聲波應用所固有的常見問題，例如特征損壞。由下文的詳細描述，結合附圖，以示例的方式對本發(fā)明的原理進行的闡釋，使本發(fā)明的其他方面和優(yōu)點變得明顯。


通過下文的詳細描述，結合附圖，本發(fā)明將很容易理解。為了便于描述，相同參考標號代表相同的結構元件。圖IA描述了在本發(fā)明的一個實施方式中采用浸漬槽的基板清洗系統(tǒng)的簡化框圖的側視圖。圖IB描述了圖IA中所描述的基板清洗系統(tǒng)的簡化框圖的俯視圖。圖2A描述了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，沖洗頭之前帶有單分配頭的基板清洗和干燥系統(tǒng)。圖2B描述了圖2A中所描述的基板清洗和干燥系統(tǒng)的局部分解圖。圖2C描述了在本發(fā)明的一個實施方式中具有多個用于將聲能應用于基板和液體介質(zhì)的傳感器的基板清洗系統(tǒng)。圖2D描述了在本發(fā)明的備選實施方式中帶有多個用于將聲能應用于基板的傳感器的基板清洗系統(tǒng)的側視圖。圖2E描述了圖2A中所示的基板清洗系統(tǒng)的備選實施方式，所述基板清洗系統(tǒng)帶有排列在基板任一側上的雙分配頭。圖3A描述了在本發(fā)明的一個實施方式中采用旋轉工具的基板清洗系統(tǒng)。圖;3B描述了圖3A中所描述的旋轉工具的備選實施方式。圖3C描述了圖:3B中所描述的旋轉工具機構的運轉俯視圖。圖3D描述了圖3A和圖中所描述的旋轉工具機構的備選實施方式。圖4A和圖4B描述了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式將手工噴流(handpour)應用與聲應用的結果進行對比而得出的顆粒移除效率數(shù)據(jù)圖。圖5A和圖5B描述了在本發(fā)明的一個實施方式中，與聲輔助清洗技術和標準手工噴流清洗技術相關的后期處理顆粒圖。圖6描述了在本發(fā)明的一個實施方式中，與標準手工噴流應用和兆頻超聲波聲能應用相關的顆粒移除效率條形圖。圖7A至圖7C描述了在本發(fā)明的一個實施方式中，與清洗工藝中應用的各種聲能相關的損壞數(shù)據(jù)。圖8A和圖8B描述了在本發(fā)明的一個實施方式中，基于兆頻超聲波應用試驗的顆粒移除效率。圖9描述了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，在向基板表面提供兆頻超聲波聲能的情況下所涉及的操作的流程圖。
具體實施例方式公開的是用于清洗和/或干燥基板的方法和裝置的發(fā)明。在下文的描述中，為了徹底理解本發(fā)明，提出大量的具體細節(jié)。然而，本領域普通技術人員應當理解的是，在缺少某些或全部這些具體細節(jié)的情況下，本發(fā)明仍然可以實施。在其它情況下，為了不至于不必要地使本發(fā)明模糊不清，未對眾所周知的工藝操作進行詳細描述。圖IA和圖IB描述了基板處理系統(tǒng)的實施方式。在該實施方式中，浸漬槽被用于處理基板。應當理解的是，圖IA和圖IB中所描述的基板處理系統(tǒng)是示例性的，并且能夠采用浸漬槽來清洗基板表面的任何合適類型的構造均可使用。圖IA和圖IB描述了在本發(fā)明的一個實施方式中，浸漬槽系統(tǒng)的側視圖和俯視圖。如圖所示，該系統(tǒng)包括第一外槽，其具有由基底及一個或多個從該基底延伸出的側壁形成的腔。該腔的開口形成在該基底的對側。 該腔被配置為容納第一液體介質(zhì)。第二內(nèi)槽位于該第一外槽內(nèi)部，從而使圍繞該第二內(nèi)槽的腔限定在該第一外槽內(nèi)。位于該第一外槽內(nèi)的該腔容納該第一液體介質(zhì)。該第二內(nèi)槽包括由基底及一個或多個從該基底延伸出來的側壁限定的腔。在該基底的對側提供有開口， 該基板通過該開口被引入到該第二內(nèi)槽的腔中。該第二內(nèi)槽被配置為在該腔內(nèi)部容納第二液體介質(zhì)。包括承載機構，用以支撐該基板以及將該基板浸到該第二內(nèi)槽內(nèi)的該第二液體介質(zhì)中。在一個實施方式中，在該第一外槽的基底處提供有傳感器Tl，并且該傳感器Tl被用于將聲能引入至包含在該第二內(nèi)槽中的該第二液體介質(zhì)。該聲能經(jīng)由該第一外槽內(nèi)的該第一液體介質(zhì)被應用于該第二液體介質(zhì)。該第一液體介質(zhì)充當耦合劑，并且將該聲能從耦接到該第一外槽上的該傳感器傳輸至該第二內(nèi)槽中的該第二液體介質(zhì)內(nèi)。耦合劑，如本申請中所用的耦合劑，被定義為在該傳感器與介質(zhì)之間所用的物質(zhì)(通常是液體)，以允許或改善超聲波能量到該介質(zhì)內(nèi)的傳輸。在本實施方式中，該介質(zhì)是第二液體介質(zhì)。應用于該第二液體介質(zhì)的該聲能被傳輸?shù)浇n在該第二液體介質(zhì)內(nèi)的該基板，從而使該基板振動。在本實施方式中，該第二液體介質(zhì)充當耦合劑，用于傳遞聲能至該基板。在本發(fā)明的另一個實施方式中，兩個或多個傳感器Tl、T2等經(jīng)由采用恰當耦合劑的界面，將聲能提供給該基板以及包含在該第二內(nèi)槽的該腔中的該第二液體介質(zhì)。來自該兩個或多個傳感器的該聲能被同時提供，從而使該基板和第二液體介質(zhì)利用該聲能共同作用以破壞如下附著力，顆粒污染物因該附著力而附著在該基板表面上，由此從該基板表面釋放這些顆粒污染物。選擇應用于該液體介質(zhì)的該聲能，以便防止在該液體介質(zhì)內(nèi)產(chǎn)生空化效應。當在空化效應中由溶解氣體形成的微小氣泡破裂時，在該基板上形成的一些特征可能被損壞。因此，將由空化效應引起的損壞降到最低是至關重要的。結果是，選擇該聲能， 以便通過避免在該液體介質(zhì)內(nèi)產(chǎn)生空化效應，來防止對在該基板上形成的特征造成這樣的損壞。應用于該基板和該第二液體介質(zhì)中的每一個的該聲能大大低于在傳統(tǒng)的兆頻超聲波清洗工藝中直接應用于該液體介質(zhì)的單個高頻聲能。然而，該組合的聲能提供足夠的能量來破壞如下附著力，顆粒污染物(污染物)因該附著力而粘附在該基板表面上，并且該組合的聲能在不損壞在該基板表面上靠近這些污染物地形成的特征的情況下，輔助從該基板表面成功地移除這些顆粒污染物。在一個實施方式中，第一液體介質(zhì)和第二液體介質(zhì)是相同的。在本實施方式中，第二內(nèi)槽包括進口(未示出)，用以從貯存器(未示出)向該第二內(nèi)槽的腔內(nèi)補充清潔的第二液體介質(zhì)，并且該第二內(nèi)槽包括出口(未示出)，用以在清洗過程中及時移除第二液體介質(zhì)和顆粒污染物。將污染物和該液體介質(zhì)從該第二內(nèi)槽中及時清除，防止了這些污染物或該液體介質(zhì)重新附著在該基板表面上。此外，該第二液體介質(zhì)的化學結構確保了防止污染物重新附著。該第二內(nèi)槽的該出口可連接至該第一外槽的進口，該第二液體介質(zhì)與這些顆粒污染物一起，經(jīng)由該第一外槽的進口，被接納到該第一外槽內(nèi)。除了這個進口，該第一外槽可包括連接至外部貯存器的第二進口，該第一外槽從該外部貯存器將該第一液體介質(zhì)接納到該腔中。該第一外槽內(nèi)的出口(未示出)被用于移除該第一外槽內(nèi)的該第一液體介質(zhì)和該第二液體介質(zhì)，從而使該清洗過程中額外的第一液體介質(zhì)和第二液體介質(zhì)可分別從相應的外部貯存器(未示出)和該第二內(nèi)槽被接納。在另一個實施方式中，第一液體介質(zhì)和第二液體介質(zhì)是不同的。在一個實施方式中，第一液體介質(zhì)可為去離子水(DIW)。該第二液體介質(zhì)基于污染物的大小和組成來選擇。 分析這些污染物并且選擇第二液體介質(zhì)，使該第二液體介質(zhì)的化學結構能夠與在該清洗過程中從該基板表面釋放的這些污染物至少部分地連接或發(fā)生交互作用。在一個實施方式中，聚合物基液體介質(zhì)被選作該第二液體介質(zhì)。該聚合物基液體介質(zhì)包括由長聚合物鏈構成的化學結構，該長聚合物鏈能夠?qū)崿F(xiàn)與這些顆粒污染物至少部分地連接或發(fā)生交互作用并且是高粘性的。由于該聚合物基液體介質(zhì)的粘性，需要在清洗過程之后將該液體介質(zhì)從該基板表面除去，以防止該液體介質(zhì)粘附在該基板表面上。對于聚合物液體介質(zhì)的化學結構的更多信息，可參考2008年6月2日提交的、申請?zhí)枮?2/131,6 的、題為“Materials for Particle Removal by Single-Phase and Two-phase Media(禾Ij用單相禾口兩相介質(zhì)來移除顆粒的材料)”的美國專利申請。在一個實施方式中，根據(jù)該分析，被選擇用于清洗基板表面的聚合物基液體介質(zhì)是部分水解的聚丙烯酰胺。在該基板上和在該第二液體介質(zhì)中應用的該組合的聲能在該液體-污染物-基板界面上建立不平衡的壓力波，該壓力波通過該第二液體介質(zhì)對這些污染物施加力，破壞將這些污染物粘附在該基板表面的附著力。對這些污染物施加的力成功地將這些污染物從該基板表面釋放。一旦從該基板表面釋放，這些污染物至少部分地連接或發(fā)生交互作用并且很快被包埋在該第二液體介質(zhì)內(nèi)。在成功的清洗過程中，這些被束縛的污染物與該第二液體介質(zhì)一起從該第二內(nèi)槽被及時除去，并且清潔的第二液體介質(zhì)被補充到該第二內(nèi)槽中， 用于隨后的基板清洗過程。盡管這些實施方式已經(jīng)就清洗單個基板進行了詳細的討論，但這些實施方式還可被引申應用于清洗成批的基板。在這種情況下，所述承載機構被配置為提供用以接收、支撐該成批基板并且通過該腔將該成批基板浸沒到該第二液體介質(zhì)中的位置，該腔很寬，足以在該清洗工藝中容納該成批基板。應當注意的是，與應用于該基板和該第二液體介質(zhì)的該聲能相關的頻率，可基于這些污染物的大小和組成以及污染物-基板表面的交互作用類型來調(diào)整。當這些污染物較小或較輕時，則可應用較高頻率的聲能。利用本發(fā)明的這些實施方式，通過細微調(diào)整應用于該基板和該液體介質(zhì)中的每一個的該聲能的頻率，可以克服對該基板表面上的這些特征的損壞，從而使該組合的能量有助于在不損壞形成在該基板上的特征的情況下，從該基板上釋放這些污染物。圖2A描述了本發(fā)明的另一個實施方式，其中，頭組件被用來應用聲能，用以清洗該基板100的表面。圖2A描述了如下系統(tǒng)的側視圖，該系統(tǒng)用分配頭106a來以彎月面應用液體介質(zhì)至該基板表面。在本實施方式中，該分配頭106a被用來在該基板100的上表面上應用該液體介質(zhì)的彎月面。沖洗頭106c可被用于對該基板100表面的隨后的沖洗和干燥。 在一個實施方式中，當這些頭被放置在允許這些頭間隔開但要靠近該基板100表面的方向上時，該分配頭和沖洗頭是鄰近的頭。在一個實施方式中，接近的鄰近距離為約0. Imm至約 3mm，優(yōu)選介于約0. 3mm至Imm之間。圖2A中所描述的該分配頭組件106a是示例性的，并且采用聲能來清洗該基板的任何其它合適類型的構造也是可利用的。此外，對圖2A的該分配頭106a和沖洗頭106c的幾何結構進行配置，以便覆蓋該基板100的部分表面。在一個實施方式中，分配頭和沖洗頭是固定的并且該基板沿軸運動。在一個實施方式中，該基板被承載架接收、支撐并沿軸線性移動，從而使該基板表面在清洗過程中大體上暴露于該液體介質(zhì)，而在沖洗和干燥過程中暴露于液體或液態(tài)化學品例如化學沖洗劑中。在另一個實施方式中，旋轉頭可被用來分配該液體介質(zhì)以及將該聲能應用于該基板和液體介質(zhì)。在該實施方式中，該基板被安裝在承載架例如卡盤上并且繞軸旋轉，從而使該基板表面大體上分別暴露于該液體介質(zhì)和由該分配頭和沖洗頭供應的化學沖洗劑中。該基板100的大小和形狀也可以不同，并且該分配頭106a和沖洗頭106c被適當?shù)嘏渲脼榛旧锨逑丛摶?00 表面。在另一個實施方式中，該分配頭和沖洗頭可以是可移動的，并且該基板可以是固定的或者可以相對于該分配頭和沖洗頭的運動而運動。仔細選擇該液體介質(zhì)，從而使所述化學結構能夠至少部分地連接或發(fā)生交互作用，由此當顆粒脫離該基板表面時，能夠快速捕獲這些顆粒。該液體介質(zhì)是由長聚合物鏈構成的粘性液體。該液體介質(zhì)由該分配頭106a施加，從而使液體介質(zhì)的薄彎月面施加到暴露于該分配頭的基板表面部分上。液體介質(zhì)的該薄彎月面的厚度可為約0. Imm至約2mm，最佳厚度為約0. 5mm。該清洗過程開始于當通過承載架(未示出)使該基板在該分配頭106a下方移動時，將液體介質(zhì)的該彎月面應用于該基板表面。該承載架可以是能夠接收、支撐和沿軸移動該基板的任何傳統(tǒng)承載架。當以彎月面來應用該液體介質(zhì)時，該基板在該沖洗頭106c下移動，其中，一個或多個傳感器Tl、T2被用來將聲能應用于該基板和該液體介質(zhì)。該沖洗頭106c內(nèi)的一個或多個進水管道106C-1被用來在該清洗操作之后將化學沖洗劑引入該基板，用以沖洗該基板表面。該沖洗頭內(nèi)的一個或多個排水管道被用來及時地除去該液體介質(zhì)并且將該化學沖洗劑應用于該基板。從由該分配頭106a引入該液體介質(zhì)到由該沖洗頭 106c去除該液體介質(zhì)時起，該液體介質(zhì)被留在該基板表面上。在該清洗過程中該液體介質(zhì)被留在該基板表面上的時間是以該分配頭和該沖洗頭之間的距離以及該基板的運動速度為依據(jù)的。假設“d”是該分配頭與該沖洗頭之間的距離，而“W”是該基板的相對速度，那么在該清洗工藝中該液體介質(zhì)在該基板表面上的停留時間被描述為函數(shù)fn(w，d)。該液體介質(zhì)的停留時間可通過調(diào)整該分配頭與該沖洗頭之間的該距離“d”以及通過調(diào)整該基板的速度“W”來調(diào)整，從而完成對該基板表面的最佳清洗。該沖洗頭106c包括一個或多個用來將聲能應用于該基板和該液體介質(zhì)的傳感器。現(xiàn)在，參照圖2B對將該聲能應用于該基板和該液體介質(zhì)進行詳細描述。圖2B描述了用于清洗該基板的清洗系統(tǒng)的局部分解圖。當將該液體介質(zhì)作為彎月面116應用于該基板表面時，該基板在該沖洗頭106c下方運動。液體介質(zhì)彎月面116在供給點上大體上是液體的，當它離開該供給點時，其粘性會發(fā)生變化。由于該液體介質(zhì)是粘性的，為了防止該液體介質(zhì)粘附到該基板表面上，必須除去該液體介質(zhì)的彎月面116。該沖洗頭內(nèi)的排水管道能夠使該液體介質(zhì)從該基板表面迅速清除。盡管圖2B中描繪的是一個排水管道，應當理解的是，該沖洗頭可包括多個排水管道，以幫助從該基板表面迅速清除該液體介質(zhì)。該沖洗頭 106c還包括進水管道，用來引入液體或液態(tài)化學品，例如化學沖洗劑，用以在該清洗工藝之后沖洗該基板表面。該沖洗頭內(nèi)的傳感器T1406被用來將聲能引入該基板和該液體介質(zhì)。該傳感器Tl 包括傳感器體406b和連接至電源408的壓電元件406a。該電源408可為任何類型的電源， 例如射頻電源。該傳感器Tl靠近該沖洗頭的下表面，以面向該基板上表面的方式設置，從而使在該傳感器上產(chǎn)生的聲能在沒有很大的強度損失的情況下被傳輸。該傳感器體406b 經(jīng)由該壓電元件406a接收來自該電源408的功率，并且將該功率轉換為聲能，如泡1所示。 該聲能接著被傳輸至由該沖洗頭106c以彎月面來供應的化學沖洗劑，如泡2所示。該化學沖洗劑充當耦合劑，并且將該聲能傳輸至該基板100，就像可由朝向該基板的傳輸箭頭以及泡3所看到的那樣。該基板經(jīng)由該化學沖洗劑彎月面接收來自該傳感器Tl的該聲能并開始振動。由于該液體介質(zhì)的粘性，當在該分配頭下方靠近該供給點地施加時，較好地實現(xiàn)了該聲能的應用。在該基板上和該液體介質(zhì)內(nèi)應用的聲能同時作用，使這些顆粒污染物從該基板表面釋放出來。這些釋放的污染物與該液體介質(zhì)至少部分地連接或發(fā)生交互作用，并經(jīng)由該排水管道及時被除去。應用于該基板表面和該液體介質(zhì)的該聲能可基于這些污染物結構、大小以及基板-污染物交互作用的類型被細微調(diào)整。在一個實施方式中，該傳感器Tl具有覆蓋該沖洗頭106c長度的線性設計。在該實施方式中，該沖洗頭106c包括用于供應該化學沖洗劑的進水管道和用于在該清洗工藝之后除去該化學沖洗劑和該液體介質(zhì)的排水管道。該傳感器Tl被配置為大體上覆蓋該沖洗頭106c的長度而不覆蓋該進水管道或該排水管道。該傳感器Tl被配置為向該基板和該液體介質(zhì)提供均勻的聲能。圖2C描述了一個實施方式，其中，多個傳感器Tl、Tla、Tlb、Tlc、T2、I^a、I^b、T2c 等等包含在該沖洗頭106c內(nèi)。該多個傳感器Tl、Tla, Tib、Tic、T2、Τ3、Τ4等等被用來將該聲能均勻地應用到該液體介質(zhì)，并且穿過該基板100。該沖洗頭106c包括多個進水管道 106c-l用以供應該化學沖洗劑至該基板，以及多個排水管道106C-2用以從該基板100表面除去該液體介質(zhì)和該化學沖洗劑。該排水管道106C-2可被連接至真空口，以便在該清洗操作中可應用真空從該基板表面除去該液體介質(zhì)、顆粒污染物以及該化學沖洗劑。在該實施方式中，該多個傳感器線性設置為覆蓋該沖洗頭106c的表面，從而使該聲能的應用范圍覆蓋該基板暴露于該沖洗頭106c的整個部分。此外，這些傳感器以如下方式布置在該沖洗頭內(nèi)，即，這些傳感器的位置不覆蓋任何進水管道或排水管道。在一個實施方式中，該多個傳感器被配置為以單頻模式來運作，以便將均勻的聲能提供給該基板和該液體介質(zhì)。在備選的實施方式中，該多個傳感器Tl、Tla、Tlb、TlC、T2、I^a等等可被配置為以多頻模式來運作，以提高應用于該基板和該液體介質(zhì)的該聲能的均勻性，并由此提高清洗效率。由該多個傳感器產(chǎn)生的該聲能可被細微調(diào)整以進一步確保對該基板和該液體介質(zhì)均勻地應用聲能。例如，一些傳感器(聲驅(qū)動器)可被配置為以特定頻率工作，而其它傳感器可被配置為以不同的頻率工作。該傳感器上的頻率可通過該壓電元件上的傳感器來控制。 備選地，該壓電元件上的傳感器可均被配置為同時以數(shù)個頻率或者以兩個頻率的任意組合來工作。圖2D描述了在本發(fā)明的備選實施方式中，安置有多個傳感器的沖洗頭106c的簡化框圖。在該實施方式中，該多個傳感器以如下方式布置，即，使每個傳感器的聲能應用范圍與另一個傳感器的聲能應用范圍交疊，從而在暴露于該沖洗頭的該基板表面的整個部分上從該多個傳感器接收均勻的聲能。在備選的實施方式中，除了第一沖洗頭106c外，還有第二沖洗頭106b被提供給該基板100的下側，如圖2E所示。如所示，該第二沖洗頭106b包括進水管道，用以提供耦合劑例如化學沖洗劑的彎月面116，以及一組傳感器T3、T4等，用以提供額外的聲能至該耦合劑。在該實施方式中，該耦合劑是該化學沖洗劑。該耦合劑充當介質(zhì)，用以將聲能由該基板的下側從該傳感器Τ3和Τ4傳輸至該基板100。該分配頭106a以彎月面提供該液體介質(zhì)至該基板100上表面，并且該沖洗頭106c內(nèi)的傳感器T1、T2等從上側提供該聲能至該基板 100。從該上側和該下側應用于該基板的該聲能均被用來將該聲能應用于該液體介質(zhì)，從而使作為聲波引入該液體介質(zhì)的聲能不產(chǎn)生空化效應。圖2Ε中所描述的該實施方式是示例性的，并且只要維持本發(fā)明的設計功能，任何數(shù)量的分配頭、沖洗頭以及傳感器均能夠以任何構造被使用。應當注意的是，圖2Α至圖2Ε的沖洗頭的構造和取向是示例性的，不應當認為是限制性的。在一個實施方式中，僅僅該沖洗頭106b可用于從該下側提供聲能和化學沖洗劑至該基板，并且用于在該清洗工藝之后除去該化學沖洗劑和液體介質(zhì)。在另一個實施方式中，該沖洗頭106b和106c可被配置為供應化學沖洗劑和聲能至該基板上表面。在另一個實施方式中，額外的沖洗頭可被用來從該上表面、下側或該基板的這兩側來供應該化學沖洗劑和/或聲能。已經(jīng)對帶有一個或多個傳感器位于該沖洗頭內(nèi)的這些實施方式進行了描述。然而，這些實施方式是示例性的，不應該被認為是限制性的。在本發(fā)明的一個實施方式中，傳感器可位于分配頭內(nèi)。在該實施方式中，這些傳感器以如下方式布置，即，它們被放置在供應該液體介質(zhì)至該基板100的進水管道之后，以便從這些傳感器產(chǎn)生的聲能被傳輸至該液體介質(zhì)和該基板100。在另一個實施方式中，該傳感器Tl可被設置在單獨的頭上。在該實施方式中，帶有該傳感器Tl的該頭位于該分配頭之后，以便將由該傳感器Tl產(chǎn)生的該聲能應用于該基板和該液體介質(zhì)?？蛇x的沖洗頭可被提供在帶有該傳感器Tl的該頭之后，以便可從該基板表面大體上除去帶有捕獲的顆粒的該液體介質(zhì)，留下大體上清潔的基板100。多個傳感器被用來在該清洗過程中產(chǎn)生均勻的聲能至該液體介質(zhì)和該基板100。 該分配頭106a被配置為將該液體介質(zhì)從貯存器(未示出)經(jīng)由一個或多個進水管道以彎月面116傳送至該基板，并且這些傳感器被設置為鄰近該沖洗頭的表面，與該基板的相應表面相對，并且不覆蓋任何進水管道或排水管道。該彎月面116大體上覆蓋該基板表面暴露于該分配頭106a的部分。這些傳感器Tl、T2、T3、TM406)由外部電源408供電。在一個實施方式中，該外部電源可為射頻(RF)電源。來自該電源408的能量由該傳感器406轉換為應用于該基板 100和該液體介質(zhì)的彎月面116的聲能。應當容易理解的是，該傳感器406可具有會使RF能夠轉換為聲能的任何合適的構造。在一個實施方式中，可以用物質(zhì)例如特氟龍(Teflon)給傳感器406涂層，以保護該傳感器406的壓電晶體406a和傳感器體406b免受可能存在于待清洗的基板100表面上的液體介質(zhì)和任何其它耦合劑彎月面116以及污染物的影響。選擇來自該電源408的功率，從而使應用于該液體介質(zhì)彎月面116的聲能不在該彎月面116中提供空化效應。在一個實施方式中，沖洗頭106b、106c的進水管道和排水管道以如下方式來安置，即，使供應該化學沖洗劑的進水管道的位置位于這些傳感器之間，并且不被該傳感器堵住。排水管道被用于及時除去該液體介質(zhì)連同從該基板釋放的污染物，這些排水管道被連接至真空口(未示出)，該真空口提供用于除去該液體介質(zhì)的吸力。在一個實施方式中，通過及時除去彎月面，避免了剛剛從該基板釋放的污染物的重新附著，并且防止了由于長期暴露于該液體介質(zhì)而對特征造成的損壞。該液體介質(zhì)的化學結構使得能夠更快地移除這些污染物，由此阻止這些污染物重新附著于該基板100。迅速清除該液體介質(zhì)還防止了由于該液體介質(zhì)的粘性，該液體介質(zhì)粘附于該基板表面。應當注意的是，該液體介質(zhì)暴露于這些污染物的時間可通過如下方式加以調(diào)整，即，使得最佳量的污染物從該基板100表面除去。該分配頭106a以及沖洗頭106b、106c以如下方式設置，即， 使得應用于該基板100表面上的該彎月面的區(qū)域與應用聲能于其上的區(qū)域大體上交疊。同樣應當理解的是，取決于該裝置的構造以及所需的該彎月面大小和形狀，可采用任何合適數(shù)量的進水管道和排水管道。在該聲能存在的情況下，由于該液體介質(zhì)與該基板的聲學性能不同，在該基板上被吸收的目標污染物經(jīng)受一種力。該力將從該基板上去除這些污染物。被去除的污染物與該液體介質(zhì)至少部分地連接或發(fā)生交互作用，并且與該液體介質(zhì)一起經(jīng)由該排水管道除去。在一個實施方式中，選擇該傳感器Tl、T2、T3、T4等等，以便向該基板和該液體介質(zhì)提供相等的和均勻的聲能。即使由該傳感器T1、T2、T3、T4施加的該聲能是相同的，在該液體介質(zhì)與基板中所得的聲能可能彼此不同。這可能歸因于這兩種介質(zhì)(基板和液體介質(zhì))的固有特性的不同，這種不同在這兩種介質(zhì)中導致的結果是不同的聲學性能。在另一個實施方式中，由Tl和Τ2產(chǎn)生的聲能與由該傳感器Τ3和Τ4產(chǎn)生的聲能不同。利用在基板和液體介質(zhì)上的組合的聲能，該基板和該液體介質(zhì)共同作用，用以在不損壞這些特征的情況下，從該基板100表面釋放這些污染物。傳遞至所述界面和所述顆粒的聲功率的量可基于阻抗匹配通過選擇恰當?shù)膫鞲衅饕约巴ㄟ^變換耦合劑來控制，該聲能經(jīng)由該耦合劑被傳輸至該基板和該液體介質(zhì)。使用多個傳感器來幫助控制和維持聲波位移在該液體介質(zhì)內(nèi)的均勻性。相比于傳統(tǒng)的兆頻超聲波清洗操作，該傳統(tǒng)的兆頻超聲波清洗操作直接將兆頻超聲波聲能應用于該液體介質(zhì)以釋放污染物，聲能的組合還能夠使用更小的聲能，并且將聲能應用于該基板和該液體介質(zhì)兩者都能夠提供更好的清洗效果。應用于該表面和該液體介質(zhì)的組合的聲能可產(chǎn)生頻率約為IOkHz至IOMHz的波。 仔細選擇應用于該液體介質(zhì)彎月面的該聲能，以便在提供最佳聲能至該彎月面和基板以除去污染物的同時防止空化效應。通過防止空化效應，避免了在空化效應中由氣泡破裂釋放的額外能量。此外，應用于該基板的該聲能可以使引入該液體介質(zhì)的聲波實現(xiàn)最大波位移， 其相應地幫助從該基板100表面有效除去污染物而不損壞形成在該基板表面的特征。選擇在分配頭和沖洗頭處提供的傳感器的幾何結構，以便與安置所述傳感器的相應頭的幾何結構相適應。正如前面提到的，該當前實施方式是示例性的，任何其它構造均可被用來使分配頭106a能夠與沖洗頭106b、106c等結合地接近該基板，以便可產(chǎn)生液體介質(zhì)的彎月面并以受控的方式應用于該基板表面并且在清洗過程中產(chǎn)生恰當?shù)穆暷懿糜谠搹澰旅婧驮摶?。可通過根據(jù)污染物的大小、組成和類型、該基板的類型、厚度、寬度和組成、該液體介質(zhì)的類型、組成和特性調(diào)節(jié)對該傳感器的供電，來調(diào)整由傳感器產(chǎn)生的該聲能。相應地， 根據(jù)污染物的性質(zhì)、類型和大小、基板類型和組成來選擇該液體介質(zhì)，從而使第一液體介質(zhì)的應用不會削弱該基板上的特征或者用于該清洗過程的任何部件。在一個實施方式中，以彎月面應用的該第一液體介質(zhì)是部分水解的聚丙烯酰胺。具有能夠與這些污染物結合的化學結構的任何其它合適的液體介質(zhì)均可代替該部分水解的聚丙烯酰胺或者與該部分水解的聚丙烯酰胺組合使用。在該清洗操作之后用于沖洗和干燥該基板的該化學沖洗劑可以是去離子水(DIW)。該化學沖洗劑是示例性的，并且這些實施方式可使用任何其它化學沖洗劑來代替DIW或者與DIW組合使用。關于鄰近的頭、鄰近的頭的取向和構造、臂組件的構造和功能、以及用于采用聲能進行清洗的鄰近的頭內(nèi)的傳感器的更多信息，可參考2003年6月30日提交的、申請?zhí)枮?10/611，140 的、題為 “METHOD AND APPARATUS FOR CLEANING A SUBSTRATE USING MEGASONIC POWER(采用兆頻超聲波能量清洗基板的方法和裝置)”并且被轉讓給本發(fā)明的受讓人的美國專利申請?？刂圃撘后w介質(zhì)向該基板表面的流速，以便維持彎月面層。在一個實施方式中， 該液體介質(zhì)通過分配頭106a中的進口的流速可視該分配頭的大小而變化，并且可介于約 5ml/分鐘或者約0. 00177標準立方英尺/小時(SCFH)至約500ml/分鐘或者約1. 0549SCFH 之間，最佳流速為約IOOml/分鐘或者約0. 22SCHL類似地，通過相同分配頭或不同分配頭的出口的真空流速可根據(jù)該液體介質(zhì)的流速來調(diào)整，并且維持在約100標準立升/分鐘 (SLM)至約600SLM之間，最佳流速為約500SLM。圖3A至圖3D描述了本發(fā)明的備選實施方式，其使用旋轉工具機構用于清洗基板。如圖3A所示，該旋轉工具機構包括容器410，例如碗，用以接收和容納液體介質(zhì)。該容器410包括出口 470，用于在清洗工藝之后除去液體介質(zhì)，從而可以將該液體介質(zhì)補充到該容器410內(nèi)。承載機構420例如卡盤，被配置為接收、支撐和沿軸移動該基板。該承載機構 420被連接至電動機機構440，以提供沿軸移動該承載機構420的力?；?00被支撐在該承載機構上，從而使該容器內(nèi)的液體介質(zhì)的薄層覆蓋該基板表面。該承載機構420還包括傳感器Tl。該傳感器Tl被連接至電源(未示出)并且使用該能量產(chǎn)生應用于該基板100 和該液體介質(zhì)的聲能。在一個實施方式中，該聲能是聲音形式的。該聲能被傳輸至該基板 100并且被傳遞至該基板表面上的該液體介質(zhì)。沖洗機構430，例如噴嘴，被用于在該清洗工藝中提供化學沖洗劑至該基板表面。該化學沖洗劑可充當耦合劑，用以接收和傳輸由該傳感器Tl產(chǎn)生的該聲能至該液體介質(zhì)。該沖洗機構430安裝在可動的臂上，從而可以使用控制機構450，例如噴嘴控制機構，使該沖洗機構向上、向下和向旁側移動，從而該沖洗機構 430可被恰當?shù)胤胖迷谠摶迳戏?，以向該基?00表面提供均勻的化學沖洗劑彎月面。相應地，該沖洗機構430被連接至供應該化學沖洗劑的液體供應源460。在備選實施方式中， 傳感器Tl位于沖洗機構內(nèi)部，從而它不會堵住供應液體介質(zhì)至基板表面的任何進水管道。在該實施方式中，該沖洗機構430不僅連接至該液體供應源460，還連接至電源以便提供能量給該傳感器Tl。在操作中，該傳感器使用來自該電源的能量并且將該能量轉換為聲能，例如聲音能量。該聲能被傳輸至支撐在該承載機構420上的該基板。應用于該基板100的部分聲能作為聲波被傳輸至該基板表面上的該液體介質(zhì)。應當注意的是，應用于該液體介質(zhì)的聲能的量被細微調(diào)整，從而防止在該液體介質(zhì)中產(chǎn)生空化效應。至該基板的聲能可以使該基板振動。該基板和該液體介質(zhì)處的組合聲能努力克服顆粒污染物與該基板表面之間的附著力，由此釋放這些顆粒污染物。這些被釋放的污染物與該液體介質(zhì)一起被除去，得到大體上清潔的表面。該化學沖洗劑可被用于在該清洗工藝之后進一步清洗該基板表面。圖3A所描述的實施方式是示例性的，不應當被理解為限制性的。在一個實施方式中，傳感器Tl可被用于提供均勻的聲能至基板表面的多個傳感器所取代。在另一個實施方式中，多個傳感器可被配置為以多頻模式來操作，用以進一步提高應用于該基板的聲能的均勻性，以便有效地進行清洗。圖:3B描述了圖3A中所描述的旋轉工具的備用構造。在該實施方式中，傳感器Tl 被提供在可動臂480上，而非在該承載機構內(nèi)部。該可動臂480被配置為向上、向下和向旁側移動，從而可調(diào)整該傳感器Tl的位置，用以提供均勻的聲能至該基板和該液體介質(zhì)。 該可動臂480被連接至電源，從而使該傳感器可利用能源來提供聲能至該基板和該液體介質(zhì)。在一個實施方式中，該聲能是聲音能量形式的。該沖洗機構430被用來供應化學沖洗劑至該基板100，在該基板上方應用液體介質(zhì)的彎月面。在操作過程中，來自該傳感器Tl的聲能被應用于該化學沖洗劑。該化學清洗劑充當耦合劑，并且使該聲能傳輸至該液體介質(zhì)和該基板100。應用于該基板100和液體介質(zhì)的該聲能可以使該基板100振動，并且將聲波引入該液體介質(zhì)內(nèi)部。來自該基板和該液體介質(zhì)的聲能共同作用，用以通過克服附著力從該基板上釋放所述顆粒。這些被釋放的顆粒與該液體介質(zhì)一起被從該基板表面除去，留下大體上清潔的基板。在備選實施方式中，可動臂480可包括進水管道，用以供應液體介質(zhì)至基板。在該實施方式中，以如下方式來提供該傳感器Tl，即，使該傳感器Tl不覆蓋供應該液體介質(zhì)的該進水管道。該傳感器Tl的作用類似于參考圖:3B所討論的實施方式。圖3C描述了在本發(fā)明的一個實施方式中，對該沖洗機構430以及帶有圖所描述的該傳感器Tl的該可動臂480的操作。在該實施方式中，帶有該基板100的該承載機構被配置為利用圖3B所示的電動機機構440沿軸旋轉。該沖洗機構430起初放置在該基板 100的中心，并且當通過該承載機構420使該基板繞軸旋轉時，該沖洗機構430緩慢地向該基板100的外緣移動。當該沖洗機構430向外移動時，離心力把該液體介質(zhì)和該化學沖洗劑推向外周邊，由此從中心向外地清洗該基板。帶有該傳感器Tl的該可動臂480在該中心附近靠近該沖洗機構430放置，并且向該基板100的外周邊緩慢移動，如圖:3B所示。來自該傳感器Tl的聲能通過由該沖洗機構430供應的化學沖洗劑被應用于該液體介質(zhì)和該基板100，并且共同作用以從該基板表面釋放顆粒。這些被釋放的顆粒與該液體介質(zhì)連接并且通過作用在該基板表面上的離心力被從該基板表面除去。該沖洗機構430和該可動臂480 的位置可以被認為是示例性的，只要滿足本發(fā)明的功能性，其它構造也可考慮。圖3D描述了旋轉工具機構的備選實施方式。在本實施方式中，該承載機構420 不僅被配置為沿軸旋轉，還被配置為向上和向下移動。這種構造使得被接收在該承載機構420上的該基板能夠向上、向下以及圍繞旋轉軸移動，從而使得在無需將該基板從一個容器移動到另一個容器的情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)不同的生產(chǎn)操作，例如清洗和沖洗。該容器410被配置為在該清洗和沖洗過程中提供用于該液體介質(zhì)470-a以及用于該化學沖洗劑470-b的出口，從而使該液體介質(zhì)和化學沖洗劑可被回收。該出口 470-a和470-b被連接至相應容器， 用以分別在該清洗和沖洗過程之后接收該液體介質(zhì)和該化學沖洗劑。在這方面，該承載機構420首先使該基板100位于位置1，從而使該液體介質(zhì)以薄膜大體上覆蓋該基板表面。在該清洗過程之后，該液體介質(zhì)與顆粒一起通過第一出口 470-a被有效除去并且收集在該液體介質(zhì)容器中。然后，該承載機構被升至位置2，其中用來自該沖洗機構430的該化學沖洗劑對該基板100進行處理。當該沖洗過程完成時，該化學沖洗劑通過該出口 470-b被除去并且收集在該化學沖洗劑容器中。根據(jù)所用的化學品的類型，可回收該化學品。該聲能可通過該承載機構內(nèi)部的傳感器Tl來供應，如圖3D所示，或者可通過位于可動臂480內(nèi)的傳感器Tl來供應，如圖:3B所示。在該基板和該液體介質(zhì)處的聲能共同作用，以便從該基板表面釋放這些顆粒。這些被釋放的顆粒至少部分地與該液體介質(zhì)連接，并且在該清洗過程之后被從該基板除去，留下大體上清潔的表面。圖4A和圖4B描述了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式將手工噴流應用與聲應用的結果進行對比而得出的顆粒移除效率數(shù)據(jù)圖。正如圖4A中所看到的那樣，聲能應用的顆粒移除效率大大高于手工噴流應用所獲得的顆粒移除效率。在一個實施方式中，顆粒移除效率 (PRE)顯示出接近約16%至18%的提高，如從圖4B可看到的那樣。圖5A和圖5B描述了在本發(fā)明的一個實施方式中，與聲輔助清洗技術和標準手工噴流清洗技術有關的后期處理顆粒圖。如可看到的那樣，與標準手工噴流應用相比，聲應用中每單位面積的污染物的量明顯更小。另外，可以看出的是，與標準手工噴流相比，使用聲能從基板表面除去顆粒相當均勻，并且該顆粒圖沒有顯示出在經(jīng)歷聲應用之后，與污染物在該基板表面上的分布相關的非均勻性問題。圖6描述了在本發(fā)明的一個實施方式中，與標準手工噴流應用和兆頻超聲波聲能應用相關的顆粒移除效率(PRE)條形圖。如可看到的那樣，對于標準手工噴流應用來說，采用液體介質(zhì)(例如液體介質(zhì)化學品，例如部分水解的聚丙烯酰胺)，對于尺寸大于90納米 (nm)的污染物，該PRE顯示約79%的效率。如所示的那樣，聲應用的該PRE隨著應用于該表面的聲能的功率的變化而變化，當5W/cm2的組合聲能被應用于該基板表面和該液體介質(zhì)時，顯示出顯著的提高。如所示的那樣，該PRE從效率約為79%提高到效率約為98%。然而，應當理解的是，必須仔細選擇該聲能，以便獲得高的PRE同時確保不將損壞引入形成在該基板上的特征內(nèi)。這種損壞可歸因于空化效應。因此，仔細監(jiān)測聲能的應用和液體介質(zhì)的恰當選擇，以便能夠?qū)崿F(xiàn)最佳的顆粒移除效率，同時防止空化效應并且保持形成在該基板上的特征的屬性。圖7A至圖7C描述了在本發(fā)明的一個實施方式中，與清洗工藝中以不同功率級所應用的IMHz聲能相關的損壞數(shù)據(jù)。正如可看到的那樣，與應用于基板的聲能相關的功率級在很大程度上決定了引入到具有較高的顆粒移除效率(PRE)的基板上的損壞量。就應用于基板-液體介質(zhì)-污染物界面的5W/cm2的聲能(AE)功率而言，大約30，000損壞被引入， 同時使PRE提高約18%，如圖7A所示。就0. 7ff/cm2的AE功率而言，約500損壞被引入，如圖7B所示，以及就0. 3ff/cm2的AE功率而言，零損壞被引入，同時仍然使PRE提高約5%，如圖7C所示。所引入的AE的量根據(jù)所需PRE的量被優(yōu)化，同時使被引入到該基板上的損壞的量最小化。圖8A和圖8B描述了在本發(fā)明的一個實施方式中，基于聲能應用試驗的顆粒移除效率。如所示的那樣，聲能的引入可提高PRE，并且該提高取決于已經(jīng)可從傳統(tǒng)清洗工藝中得到的初始PRE。如所示的那樣，在可得到的較低的PRE狀況(40%)中，應用聲能將PRE 從傳統(tǒng)的標準手工噴流清洗工藝算起提高了約10%。在中等或高PRE狀況(80%和95% ) 中，應用聲能將PRE從傳統(tǒng)的手工噴流應用算起分別提高了約4%和1.5%。隨著特征大小的持續(xù)減小，需要的是將PRE等級提高到接近100%，并且選擇和應用適當?shù)穆暷苣軌驅(qū)崿F(xiàn)所需的PRE結果。示例性的鄰近的頭及其各自的構造，以及進水管道和排水管道的樣式可在美國專利申請第10/261，839號、第10/404，270號以及第10/330，897號中看到。因此，在此所述的任意、一些、或所有鄰近的頭均能以任何適當?shù)臉嬙毂挥糜谇‘數(shù)幕迩逑春透稍?。另外?該鄰近的頭也可以具有任意合適數(shù)量和形狀的排水管道和進水管道。此外，傳感器406可為任何恰當?shù)拇笮?、形狀和?shù)量，只要該傳感器406可將聲能應用于該基板并將聲波引入至彎月面116。應當理解的是，該傳感器406可位于沖洗頭106c的任何合適的區(qū)域或者分配頭106b的任何合適的區(qū)域等，只要該傳感器406能夠?qū)⒙暡☉糜谠搹澰旅?16。因此， 該傳感器406可將聲波，例如超聲波和/或兆頻超聲波，應用于如上參考圖2A至圖2E和圖 3所述的該彎月面116。因此，通過使用恰當?shù)囊后w介質(zhì)和聲能，對基板表面的清洗能夠明智地得以優(yōu)化和增強。根據(jù)化學結構和組成來仔細選擇該液體介質(zhì)。在一個實施方式中，用于清洗具有限定集成電路元件的特征的基板的典型的液體介質(zhì)包括分子量大于或等于500，000g/mol 的聚合物，例如聚丙烯酰胺(PAM)。該液體介質(zhì)被限定為大體上呈液相形式。當歸因于應用聲能的力被施加到覆蓋該基板的該液體介質(zhì)上時，該液體介質(zhì)損壞形成在該基板表面上的特征的形狀。該液體介質(zhì)被應用于該基板表面，用以從該表面移除污染物而基本不損壞表面上的所述特征。在該液體介質(zhì)被應用于該基板表面上之前，該液體介質(zhì)基本上沒有磨料顆粒。關于用于清洗基板的液體介質(zhì)的更多信息，可參考2007年12月14日提交的、申請?zhí)枮?61/013950 的、題為“MATERIALS AND METHODS FOR PARTICLE REMOVAL BY SINGLE-PHASE AND TWO-PHASE MEDIA (利用單相和兩相介質(zhì)來移除顆粒的材料和方法)”并且被轉讓給本申請的受讓人的美國臨時申請。在一個實施方式中，在不損壞特征的情況下，就能最佳地除去污染物的液體介質(zhì)的屬性包括流速為約5ml每分鐘至約500ml每分鐘，最佳流速為約100ml每分鐘，壓強為約Opsi至約50psi?；迮c鄰近的頭的最佳距離介于約0. 3mm至約3mm，最佳距離介于約 0. 5mm至1mm。顯示出最佳結果的兆頻超聲波聲能介于約IOKHz至約IOMHz。就高頻聲能而言，應用機制是通過微流作用和空化效應。對于較低頻率的聲能來說，應用機制是不同的。 在低頻率下，該聲能被耦合至該液體介質(zhì)，這引起該液體介質(zhì)在當所應用的聲能的頻率與弛豫時間的頻率相似時，對該聲波作出響應。在低頻率下已經(jīng)顯示出最佳結果的該聲能介于約IHz至IKHz之間。在一個實施方式中，聲能的頻率與該液體介質(zhì)的弛豫時間的倒數(shù)相當。例如，如果該液體介質(zhì)的弛豫時間是1秒，那么聲能的頻率可為大約1Hz。該液體介質(zhì)包含溶劑以及用于改變該液體介質(zhì)的酸堿度(pH)值的緩沖劑。該緩沖劑和該溶劑構成用于清洗該基板的該液體介質(zhì)。聚合物在該液體介質(zhì)溶劑中變得可溶。 所得到的液體介質(zhì)具有小于Ippb (十億分率)的金屬污染物，并且pH值介于約7至約12 之間。溶解的聚合物具有長聚合物鏈，用以至少部分地與從該基板表面移去的污染物連接或發(fā)生交互作用并且成功地包埋這些污染物?，F(xiàn)在參考圖9描述采用聲能清洗基板表面的方法。該方法開始于選擇和應用液體介質(zhì)，以便大體上覆蓋該基板表面部分，如操作910所述。能以液體彎月面來提供該液體介質(zhì)或者在帶有腔的槽中提供該液體介質(zhì)，該基板可被浸漬在該腔內(nèi)，以便大體上覆蓋該基板表面。可通過如下方式來選擇該液體介質(zhì)，即，使得化學結構能夠與從該基板表面釋放的污染物至少部分地連接或發(fā)生交互作用。在一個實施方式中，鄰近的頭被用于以彎月面來引入液體介質(zhì)。通過一個或多個傳感器將聲能應用于該液體介質(zhì)和該基板，如操作920所述。通過如下方式來選擇所述傳感器，即，使它們能夠?qū)⒃撀暷?AE)引入該基板以及經(jīng)由該基板進入該液體介質(zhì)，從而使得該聲能不在該液體介質(zhì)內(nèi)引起任何空化效應，并且能夠?qū)σ氲皆撘后w介質(zhì)內(nèi)的聲波提供最大波位移。在該聲能存在的情況下，由于該液體介質(zhì)和該基板的聲學性能上的差異，被吸收在該基板上的目標污染物經(jīng)受力。該聲學性能上的差異歸因于該液體介質(zhì)和該基板的固有特性，例如聲速和位移幅度。這些污染物所經(jīng)受的該組合的力幫助從該基板移去這些污染物，如操作930所述。隨著這些被移去的污染物與該液體介質(zhì)至少部分地連接或發(fā)生交互作用，并被該液體介質(zhì)包埋以及與該液體介質(zhì)一起被及時除去(如操作940所述)，該過程結束。該過程可以隨著又一個基板的清洗而繼續(xù)。 盡管這些實施方式已經(jīng)對清洗單個基板進行了詳細描述，這些實施方式還可用于清洗成批基板。雖然已經(jīng)就幾個優(yōu)選實施方式對本發(fā)明進行了描述，應當理解的是，所屬領域的技術人員通過閱讀前述說明書和研究附圖將能夠?qū)崿F(xiàn)對本發(fā)明的各種更改、添加、置換和等同。因此，意圖在于，本發(fā)明包括落入本發(fā)明真正實質(zhì)和范圍內(nèi)的所有這些更改、添加、置換和等同。
權利要求
1.用于清洗半導體基板的方法，包括將液體介質(zhì)應用于所述半導體基板的表面，以便大體上覆蓋所述半導體基板的所述表面的待清洗部分；以及將聲能應用于所述半導體基板，以便使所述半導體基板能夠振動，所述半導體基板具有多個待除去的顆粒污染物，所述半導體基板的所述振動將所述聲能傳輸給所述液體介質(zhì)，以便在所述液體介質(zhì)內(nèi)引入聲波速度，所述液體介質(zhì)內(nèi)的所述聲波速度與所述半導體基板的所述振動一起提供用以從所述半導體基板的所述表面上移除所述多個顆粒污染物的力。
2.如權利要求1所述的方法，其中，將聲能應用于所述半導體基板還包括選擇用于產(chǎn)生聲能的傳感器；以及產(chǎn)生用以應用于所述半導體基板的所述聲能，以便在所述液體介質(zhì)內(nèi)提供最大的聲波位移。
3.如權利要求2所述的方法，還包括調(diào)整所述聲能，從而使所述液體介質(zhì)中的所述聲波速度不在所述液體介質(zhì)內(nèi)產(chǎn)生空化效應。
4.如權利要求2所述的方法，還包括控制由所述傳感器應用的所述聲能，以便維持在所述液體介質(zhì)和所述半導體基板內(nèi)的聲波位移均勻性。
5.如權利要求3所述的方法，還包括提供第二傳感器，所述第二傳感器耦合至所述半導體基板的下側，所述第二傳感器能夠使聲能通過耦合劑從所述下側應用于所述半導體基板上。
6.如權利要求5所述的方法，還包括選擇具有能夠傳輸聲能的固有特性的耦合劑；以及將所述耦合劑應用于所述半導體基板，從所述下側傳遞至所述半導體基板的聲能的量以所述耦合劑的所述固有特性為基礎。
7.如權利要求6所述的方法，其中，應用于所述半導體基板和所述液體介質(zhì)的所述聲能以與所述半導體基板、所述液體介質(zhì)和所述耦合劑相關的固有特性為基礎，所述聲能限定所述液體介質(zhì)內(nèi)的聲波的聲學性能。
8.如權利要求5所述的方法，其中，所述耦合劑是用于沖洗所述半導體基板的液體或者液態(tài)化學品之一。
9.如權利要求7所述的方法，其中，與所述耦合劑和所述液體介質(zhì)相關的所述固有特性包括化學組成、密度以及溫度中的任一個或多個，并且其中，與所述半導體基板相關的所述固有特性包括組成、厚度、寬度、溫度、污染物類型、污染物大小、污染物組成中的任一個或多個。
10.如權利要求1所述的方法，還包括以如下方式選擇所述液體介質(zhì)，即，使得在清洗過程中，所述液體介質(zhì)的化學結構能夠與從所述半導體基板的所述表面上釋放的所述顆粒污染物至少部分地連接或發(fā)生交互作用，并且其中，所述液體介質(zhì)是部分水解的聚丙烯酰胺。
11.用于清洗基板的裝置，包括第一外槽，具有由基底和一個或多個從所述基底延伸出來的側壁限定的腔以及與所述基底相對的開口，所述第一外槽被配置為在所述腔內(nèi)容納大量第一液體介質(zhì)；第二內(nèi)槽，位于所述第一外槽內(nèi)，從而在所述第一外槽內(nèi)限定圍繞所述第二內(nèi)槽的所述腔，由所述第二內(nèi)槽布置在所述第一外槽內(nèi)而形成的空間填充有所述第一液體介質(zhì)，所述第二內(nèi)槽具有由基底和一個或多個從所述基底延伸出來的側壁限定的腔以及與所述基底相對的開口，所述第二內(nèi)槽被配置為在所述腔內(nèi)容納大量第二液體介質(zhì)；承載機構，被配置為支撐所述基板并將所述基板完全浸沒到由所述第二內(nèi)槽所限定的所述腔內(nèi)的所述第二液體介質(zhì)中；以及傳感器，用以將聲能應用于所述第二內(nèi)槽內(nèi)的所述基板和所述第二液體介質(zhì)，所述聲能能夠使所述基板和所述第二液體介質(zhì)共同作用，以從所述基板的表面上除去顆粒污染物；其中，所述第一槽的所述開口和所述第二槽的所述開口大體上平行，從而使得所述基板能夠通過所述第一槽和所述第二槽的開口被引入到所述第二槽中，其中，應用于所述第二液體介質(zhì)的所述聲能防止在所述第二液體介質(zhì)內(nèi)產(chǎn)生空化效應，并且其中，應用于所述基板的所述聲能能夠使被引入到所述第二液體介質(zhì)中的聲波實現(xiàn)最大波位移。
12.如權利要求11所述的裝置，其中，在所述第一外槽的所述基底上提供有所述傳感器，來自所述傳感器的所述聲能經(jīng)由所述第一外槽內(nèi)的所述第一液體介質(zhì)被傳輸至所述第二內(nèi)槽中的浸沒的所述基板和所述第二液體介質(zhì)。
13.如權利要求12所述的裝置，其中，所述傳感器由至少第一傳感器和至少一個第二傳感器構成，在所述第一外槽的所述基底上提供有所述第一傳感器和所述第二傳感器，用以產(chǎn)生如下聲能，所述聲能通過所述第一外槽內(nèi)的所述第一液體介質(zhì)至所述第二內(nèi)槽內(nèi)的所述第二液體介質(zhì)和所述基板。
14.如權利要求11所述的裝置，還包括選擇所述第一液體介質(zhì)和所述第二液體介質(zhì)， 以便控制傳遞至所述第二液體介質(zhì)和所述基板的聲能的量，傳遞至所述第二液體介質(zhì)和所述基板的聲能的量取決于與所述基板和所述第一和第二液體介質(zhì)相關的固有特性。
15.如權利要求14所述的裝置，其中，以如下方式選擇所述第二液體介質(zhì)，S卩，使所述第二液體介質(zhì)的化學結構能夠與從所述基板的所述表面上釋放的所述顆粒污染物至少部分地連接或發(fā)生交互作用。
16.如權利要求11所述的裝置，其中，所述第二內(nèi)槽還包括進口，用以向所述第二內(nèi)槽中補充清潔且新鮮的第二液體介質(zhì)，并且所述第二內(nèi)槽還包括出口，用以從所述第二內(nèi)槽中將所述第二液體介質(zhì)和所述污染的顆粒一起除去，并且其中，在清洗過程中，所述第一外槽接收來自所述第二內(nèi)槽的、帶有所述污染的顆粒的所述第二液體介質(zhì)。
17.如權利要求11所述的裝置，其中，所述承載機構被配置為包括在所述清洗過程中用以在所述第二內(nèi)槽中支撐和浸沒多個基板的位置，并且單個或多個傳感器之一被用來將聲能應用于浸沒在所述第二內(nèi)槽中的所述多個基板中的每個基板上。
18.如權利要求11所述的裝置，其中，應用于所述基板和所述液體介質(zhì)的組合的所述聲能具有介于約IOKHz至約IOMHz的頻率。
19.如權利要求11所述的裝置，其中，應用于所述基板和所述液體介質(zhì)的組合的所述聲能的頻率以所述液體介質(zhì)的弛豫時間的倒數(shù)為基礎確定。
20.用于清洗其表面具有顆粒污染物的基板的裝置，包括處理室，具有被配置為在所述處理室內(nèi)接收、支撐和運輸所述基板的承載機構，所述處理室還包括分配頭組件，被配置為以彎月面將液體介質(zhì)供應至所述基板的表面；以及沖洗頭組件，配備有至少一個進水管道，用于以彎月面將化學沖洗劑供應至所述基板的上表面，配備有至少一個排水管道，用于從所述基板的所述表面除去所述化學沖洗劑和液體介質(zhì)，以及配備有至少一個傳感器，所述傳感器被配置為將聲能供應至由所述承載機構支撐的所述基板，從而使所述基板能夠振動，半導體基板的所述振動將所述聲能傳遞至應用于所述基板的所述表面的所述液體介質(zhì)的所述彎月面，以便在所述液體介質(zhì)中引入聲波速度，所述液體介質(zhì)的所述彎月面內(nèi)的所述聲波速度與所述基板的所述振動一起輔助從所述基板的所述表面上除去所述顆粒污染物，其中，所述傳感器以靠近與所述基板的所述表面鄰近的所述沖洗頭組件的表面的方式放置，用以將聲能傳輸至所述基板。
21.如權利要求20所述的裝置，其中，所述分配頭組件和所述沖洗頭組件是線性鄰近頭。
22.如權利要求20所述的裝置，其中，選擇所述沖洗頭組件中的所述傳感器的幾何結構，以便與所述沖洗頭組件的幾何結構相適應。
23.如權利要求20所述的裝置，還包括第二沖洗頭組件，所述第二沖洗頭組件配備有至少一個進水管道，用以將化學沖洗劑供應至所述基板的所述表面，所述第二沖洗頭組件配備有至少一個排水管道，用以從所述基板的所述表面上除去所述化學沖洗劑和液體介質(zhì)，以及所述第二沖洗頭組件配備有至少一個傳感器，所述第二沖洗頭組件內(nèi)的所述傳感器的幾何結構與所述第二沖洗頭組件的幾何結構相適應，所述第二沖洗頭組件內(nèi)的所述傳感器以靠近所述第二沖洗頭組件的表面且面向所述基板的所述表面的方式放置，其中，所述第二沖洗頭組件內(nèi)的所述傳感器被配置為通過所述化學沖洗劑將聲能供應至所述基板以及供應至應用于所述基板的所述表面的所述液體介質(zhì)的所述彎月面，選擇應用于所述化學沖洗劑的聲能的量，以便對引入到所述液體介質(zhì)中的聲波提供最大聲波位移差并且防止所述液體介質(zhì)內(nèi)的空化效應。
24.如權利要求23所述的裝置，其中，所述第二沖洗頭組件以鄰近所述基板的背側的方式放置，以便通過所述基板的所述背側將所述聲能提供至所述基板和所述液體介質(zhì)，所述第二沖洗頭組件內(nèi)的所述傳感器靠近所述沖洗頭組件的表面且接近所述基板的表面的下側。
25.如權利要求20所述的裝置，其中，以如下方式來選擇所述液體介質(zhì)，即，使所述液體介質(zhì)的化學結構能夠與被釋放的所述顆粒污染物至少部分地連接或發(fā)生交互作用，所述液體介質(zhì)是部分水解的聚丙烯酰胺。
26.如權利要求20所述的裝置，其中，應用于所述基板的所述表面和所述液體介質(zhì)的組合的所述聲能具有介于約IOKHz至約IOMHz之間的頻率。
27.用于清洗其表面具有顆粒污染物的基板的裝置，包括容器，配備有承載機構，所述容器被配置為接收和容納液體介質(zhì)，所述容器內(nèi)的所述承載機構被配置為接收、支撐和沿軸移動所述基板；傳感器，配置為將聲能供應至由所述承載機構支撐的所述基板，從而使得所述基板能夠振動，所述基板的所述振動將所述聲能傳遞至應用于所述基板表面的所述液體介質(zhì)的彎月面，以便將聲波速度引入到所述液體介質(zhì)中，所述液體介質(zhì)的所述彎月面中的所述聲波速度與所述基板的所述振動一起輔助從所述基板的所述表面上除去所述顆粒污染物，以及沖洗機構，配備有至少一個進水管道，用于以彎月面將化學沖洗劑供應至所述基板的上表面，其中，應用于所述液體介質(zhì)的所述聲波速度防止所述液體介質(zhì)內(nèi)的空化效應。
28.如權利要求27所述的裝置，其中，在所述承載機構內(nèi)提供有所述傳感器，所述傳感器被連接至電源，并且被配置為由通過所述電源供應的功率來產(chǎn)生聲能。
29.如權利要求27所述的裝置，其中，所述傳感器安裝在被配置為向上、向下和向旁側移動所述傳感器的可動臂機構上，從而使所述傳感器能夠以鄰近所述基板表面的方式放置。
30.如權利要求27所述的裝置，其中，所述沖洗機構安裝在被配置為向上、向下和向旁側移動所述沖洗機構的可動臂機構上，從而使所述沖洗機構能夠以鄰近所述基板表面的方式放置，所述沖洗機構的移動采用沖洗控制機構來控制。
31.如權利要求27所述的裝置，還包括電動機機構，所述電動機機構被連接至所述承載機構，從而使所述承載機構能夠向上、向下和沿旋轉軸移動。
32.如權利要求27所述的裝置，還包括不同的容器，用以供應所述化學沖洗劑并且用以收集在清洗和沖洗操作之后從所述基板的所述表面上除去的所述液體介質(zhì)和所述化學沖洗劑，其中，所述容器包括不同的排水管道，用以在清洗過程中從所述容器中除去所述液體介質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明提供的是用于清洗基板的方法，所述方法包括將液體介質(zhì)應用于所述基板的表面，從而使所述液體介質(zhì)大體上覆蓋所述基板的待清洗部分。一個或多個傳感器被用來產(chǎn)生聲能。產(chǎn)生的所述聲能被應用于所述基板和所述液體介質(zhì)彎月面，從而使應用于所述液體介質(zhì)的聲能防止在所述液體介質(zhì)內(nèi)產(chǎn)生空化效應。應用于所述基板的所述聲能對引入所述液體介質(zhì)的聲波提供最大聲波位移。引入所述基板和所述液體介質(zhì)的所述聲能使得所述顆粒污染物能夠從所述基板表面被除去。被除去的所述顆粒污染物被包埋在所述液體介質(zhì)內(nèi)并被所述液體介質(zhì)從所述基板表面運走。
文檔編號H01L21/302GK102197462SQ200980142376
公開日2011年9月21日 申請日期2009年10月14日 優(yōu)先權日2008年10月30日
發(fā)明者希鐘·科恩, 戴維·穆, 格蘭特·彭 申請人:朗姆研究公司