一种清洗装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及半导体集成电路加工清洗设备领域，更具体地，涉及一种用于清洗图形晶圆的无损伤清洗装置。
【背景技术】
[0002]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。
[0003]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。
[0004]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。
[0005]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。
[0006]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清洗技术。但是，采用超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，导致在超声波清洗时对表面图形的破坏。
[0007]因此，如何设计一种新型的图形晶圆清洗装置，以能够在超声波清洗时，消除传播方向与晶圆表面不垂直的超声波能量对图形晶圆表面图形横向作用力的破坏性影响，实现对图形晶圆的无损伤清洗，成为业界的一个重要课题。
【实用新型内容】
[0008]本实用新型的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种结构简单，重复性好的新型图形晶圆无损伤清洗装置，通过合理的结构设计，可达到选择性的去除部分垂直方向以外的超声波能量的目的，实现对图形晶圆的无损伤清洗。
[0009]为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下:
[0010]一种清洗装置，用于对放置在清洗设备旋转平台上的图形晶圆进行超声波药液清洗，所述清洗装置包括一悬设于所述图形晶圆上方的中空壳体，所述壳体的中空内部设有超声波发生机构，所述超声波发生机构下方连接一超声波能量选择性去除机构，所述超声波能量选择性去除机构包括由多个垂直间隙设置的石英棒构成的等高阵列，所述石英棒阵列自所述壳体下方伸出；从所述超声波发生机构传导出的超声波能量经所述石英棒阵列的选择性去除后，通过没入图形晶圆上的清洗药液中的所述石英棒阵列的下端垂直传导至图形晶圆表面，以进行超声波移动清洗。
[0011]优选地，所述超声波发生机构包括上下连接设置的压电材料和金属耦合层，所述金属耦合层下端连接所述超声波能量选择性去除机构，所述压电材料、金属耦合层通过所述壳体所设电缆接头与外部电源连接并形成回路，所述压电材料通过接收电信号产生高速形变，形成超声振荡，并依次传导至其下方的所述金属耦合层、石英棒阵列。
[0012]优选地，所述压电材料和金属耦合层通过导电胶连接。
[0013]优选地，所述金属耦合层为单一金属层或复合金属层。
[0014]优选地，所述超声波能量选择性去除机构包括一石英保护圈，所述保护圈环绕所述石英棒阵列间隙设置，其下端高于所述石英棒阵列的下端；所述超声波能量选择性去除机构上端与所述超声波发生机构下端通过导电胶、或者低熔点合金、或者金或银连接。
[0015]优选地，所述石英棒为实心圆柱体。
[0016]优选地，所述石英棒的直径为0.5?5_，高度不小于2_。
[0017]优选地，所述壳体连接摆臂，所述摆臂带动所述清洗装置对图形晶圆进行超声波移动清洗。
[0018]优选地，所述壳体侧部设有位置及数量可调的清洗药液管路，用于向下方的图形晶圆喷淋清洗药液。
[0019]优选地，所述壳体设有冷却气体进出口，用于向其中空内部通入冷却气体，对所述超声波发生机构冷却。
[0020]从上述技术方案可以看出，本实用新型通过在清洗装置的中空壳体内设置基于压电材料的超声波发生机构产生超声振荡，并通过超声波发生机构下方连接的没入晶圆上清洗药液中的垂直石英棒阵列，将传播方向与晶圆表面不垂直的超声波能量进行选择性去除，使超声波能量垂直传导至晶圆，保证了在超声波清洗过程中，超声波的能量不会造成图形晶圆表面图形的损伤，从而实现对图形晶圆的无损伤超声波移动清洗。相比仅采用喷嘴将清洗药液喷洒在晶圆表面上或采用传统超声波辅助清洗的清洗方式，采用本实用新型的清洗装置进行超声波辅助清洗，可有效提高晶圆表面污染物的去除效率，并可保证图形晶圆表面图形无损伤。
【附图说明】
[0021]图1是本实用新型一实施例中的一种清洗装置的结构示意图；
[0022]图2是本实用新型一实施例中的超声波能量选择性去除机构的立体结构图；
[0023]图3是本实用新型一实施例中的超声波能量选择性去除机构的剖视结构图；
[0024]图4是本实用新型一实施例中的一种清洗装置的外形结构侧视图；
[0025]图5是本实用新型一实施例中的一种清洗装置的外形结构俯视图；
[0026]图6是本实用新型一实施例中的一种清洗装置的外形结构仰视图；
[0027]图7是本实用新型一种清洗装置的清洗状态示意图。
[0028]图中1.上壳体，2.电缆接头，3.冷却气体进出口，4.清洗药液管路固定支架，5.螺栓孔，6.密封垫圈一，7.下壳体，8.安装预留孔，9.超声波能量选择性去除机构，10.石英棒阵列，11.壳体固定螺栓，12.支架固定螺栓，13.密封垫圈二，14.金属親合层，15.压电材料，16.接线柱，17.保护圈，18.清洗药液，19.图形晶圆表面图形结构，20.晶圆衬底，21.传播方向与晶圆表面方向不垂直的超声波，22.传播方向与晶圆表面方向垂直的超声波。
【具体实施方式】
[0029]下面结合附图，对本实用新型的【具体实施方式】作进一步的详细说明。
[0030]需要说明的是，在下述的【具体实施方式】中，在详述本实用新型的实施方式时，为了清楚地表示本实用新型的结构以便于说明，特对附图中的结构不依照一般比例绘图，并进行了局部放大、变形及简化处理，因此，应避免以此作为对本实用新型的限定来加以理解。
[0031]在以下本实用新型的【具体实施方式】中，请参阅图1，图1是本实用新型一实施例中的一种清洗装置的结构示意图。如图1所示，本实用新型的一种清洗装置，用于对放置在清洗设备旋转平台上的图形晶圆进行超声波药液清洗。所述清洗装置包括一悬设于所述图形晶圆上方的中空壳体。作为一可选实施方式，所述壳体可以加工成整体结构或可拆卸的分体结构。在本实施例中，所述壳体采用二个可拆卸的上、下壳体1、7的组合结构。为了保证安装后的壳体密封性能，在上、下壳体1、7结合部之间还装有密封垫圈一 6，可防止外部清洗药液进入壳体，并保证壳体内的密封环境。
[0032]请继续参阅图1。在所述壳体的中空内部设有一个超声波发生机构。超声波发生机构下方连接一超声波能量选择性去除机构9。作为一可选实施方式，所述超声波发生机构可选用基于压电材料15的超声波发生器。在本实施例中，所述超声波发生机构包括上下连接设置的压电材料15和金属耦合层14。所述金属耦合层14下端连接所述超声波能量选择性去除机构9。所述压电材料15、金属耦合层14可通过上壳体I顶部所设的电缆接头2与外部电源连接并形成回路。外部电源通过电缆接头2将电信号导入至压电材料15，并通过连接金属耦合层14的接线柱16形成回路。所述压电材料15通过接收电信号产生高速形变，形成超声振荡，从而产生超声波振荡能量，并向下方的金属耦合层14传导，金属耦合层14再将超声波振荡能量进一步传导至其下方的超声波能量选择性去除机构9。
[0033]作为一可选实施例，所述金属親合层14可以是单一金属层，也可以米用由多种金属制成的复合金属层，例如由不同金属合金形成的多层叠层。所述金属耦合层14的厚度应为压电材料15所产生的超声波波长的整数倍加1/4波长。压电材料15、金属耦合层14之间可通过导电胶进行粘合。
[0034]请继续参阅图1。所述超声波能量选择性去除机构9安装在中空壳体1、7内的金属耦合层14下方，具体为安装在金属耦合层14下方的下壳体7内侧位置。所述超声波能量选择性去除机构9包括由多个垂直间隙设置的石英棒10构成的等高阵列。所述石英棒阵列10自所述下壳体7的开口下方垂直伸出，其下端低于下壳体7的下端面。作为一可选实施例，所述超声波能量选择性去除机构9还包括一石英保护圈17。所述保护圈17环绕所述石英棒阵列10间隙设置，其下端高于所述石英棒阵列10的下端，即使得所述石英棒阵列10的下端从所述保护圈17的下端露出。所述超声波能量选择性去除机构9的上半部分表面也设有一凹槽，用于容纳金属耦合层14的下端，并通过导电胶、或者低熔点合金、或者硬度较软的金或银等金属连接，并保证二者之间没有缝隙，以形成良好地连接，可顺利将超声波能量从金属耦合层14通过石英棒阵列10传导至晶圆表面的清洗药液中，实现晶圆表面沾污物的有效清洗。
[0035]请参阅图2和图3，图2是本实用新型一实施例中的超声波能量选择性去除机构9的立体结构图；图3是本实用新型一实施例中的超声波能量选择性去除机构9的剖视结构图。如图2和图3所示，作为一可选实施例，超声波能量选择性去除机构9的整体外形为圆形。其中，位于超声波能量选择性去除机构9下半部分外侧的是环状的石英保护圈17，在石英保护圈17的圆形凹槽内设有圆形的石英棒阵列10。石英棒阵列10与保护圈17内壁保持间