湿处理盘状基片的部件和方法

专利名称：湿处理盘状基片的部件和方法
技术领域：
本发明涉及湿处理平盘状基片，例如半导体晶片、平板显示器或 光盘的部件和方法。若在下面使用术语"晶片"，这意味着这种盘状基 片。更具体地，本发明涉及利用超声波能量进行湿处理的部件。本文 中无论何时使用术语"超声"，应理解其中包括作为特殊形式的超声的 兆频超声波，即1兆赫以上。
背景技术：
US 440 1131 Al公开了一种晶片清洁部件，其中晶片由真空旋转 夹具保持并转动。同时在换能器板和晶片之间提供清洁液体。通过压 电器件激励该换能器板。通过该换能器板上的中央开口在晶片和换能 器之间提供液体。在整个晶片上提供超声波。该部件具有一次只处理 晶片的一面而另一面由旋转夹具机械接触的缺点。
US 5979475公开一种包括二块平行板的晶片清洁部件，该二块平 行板可选地带有超声振动器，用于处理夹在其中的晶片的二面。晶片 漂浮在由经每块板的中央开口引入的液体所产生的液体垫上。晶片不 由任何其它元件保持从而允许自由转动。该部件具有的缺点是非常 难以控制夹在二块板之间的漂浮晶片从而大部分时间系统很不稳定。
本发明的一个目的是利用一种容易控制以实现稳定的处理条件的 部件，同时在二面上用液体处理晶片。
本发明的另一个目的是对晶片提供充分清洁的超声波能量，但避 免局部超声波能高。本发明的另一个目的是出于环境以及降低成本原因，用非常少量 的液体处理晶片。

发明内容
本发明通过提供一种用来湿处理平板状基片的部件来达到这些目
的，该部件包括 .第一板
大致平行于所述第一板的第二板
.保持装置，用于在所述第一和所述第二板之间大致和所述板平 行地保持晶片
-第一分配装置，用于当处理时把液体引入在所述第一板和晶片 之间的第一间隙中
第二分配装置，用于在处理时把液体引入在所述第二板和晶片 之间的第二间隙中
通过声学方式至少和所述第二板耦合的至少一个振动元件 -转动装置，用于绕大致垂直于所述第二板的轴彼此相对地转动 所述保持装置和所述第二板
第一和第二板可以由诸如聚四氟乙烯(例如TeflonTM)的聚合材
料、带有涂覆表面的金属或者任何其它对所使用的处理液体呈惰性的 或带有适当涂覆的材料做成。板可以具有任何类型的带有作为板的平 表面的本体形状。这种本体可以是锥、平截头体、圆柱、圆盘，等等。
该至少一个振动元件可以是压电换能器。这种压电换能器应和典 型地用刚性材料，例如石英、不锈钢、铝、玻璃或蓝宝石，做成的适 当谐振器相结合。若板的材料不是刚性材料，谐振器应通过诸如水的 中间介质和板耦合。
本发明的一个优点在于，附带有振动元件的第二板接近于要处理 的晶片，从而可以准确地对晶片施加超声声能。
同时，第一板可以吸收通过晶片的超声能。从而可以避免由于一 次超声波和反射超声波干涉所产生的不希望的干扰。为了加强这种超声能损耗，可对第一板附着阻尼元件。
本发明的另一优点是，晶片在超声波能量场中移动，这可导致均 衡施加到晶片上的超声波。
尽管不是必须的，但在优选实施例中，大致水平地排列所述板， 这导致更容易地把晶片放入到该部件中的优点。
在另一实施例中，设置用于转动所述二块板中的至少一块板的装 置。这种装置能转动第一或第二板。
在所述装置用于转动第一板的情况下，当保持装置附着在第一板 上时，其可同时是用来绕大致垂直于所述第二板的轴彼此相对地转动 所述保持装置和所述第二板的装置。在此情况下保持装置可以和该可 转动板一起转动。
在所述装置用于转动第二板的情况下，当保持装置附着在第二板 上时，其可同时是用来绕大致垂直于所述第二板的轴彼此相对地转动 所述保持装置和所述第二板的装置。在此情况下保持装置不能和该可 转动板一起转动。
彼此耦合保持装置和第一板以形成一个保持单元带来的优点是 用于该保持装置的机构可以容纳在第一板中。
如果保持装置包括用来牢固地夹住晶片的夹持装置，则不仅通过 摩擦力来保持晶片。
第二板不能转动带来的优点是承载着振动元件的板不必转动， 这对于典型地附着在或连接到诸如压电换能器的振动元件的电子电路 是有利的。
另一实施例还包括液体收集器，其沿周缘环绕所述保持元件，用 于在用液体处理期间收集从晶片流出的液体。这种液体收集器也称为 杯或挡板。
在一实施例中，第二板对所述液体收集器是密封的，逸防止弄湿 振动元件和它们的电子电路。这还可以通过永久性地把第二板焊接到 液体收集器或者通过在一个把它们保持在一起的本体之外来形成这二 个部分而实现。该部件还可以包括用来改变从第 一板到第二板的距离的装置，以 把晶片插到所述二块板间限定的空间中以及从中取出晶片。这种用来 改变距离的装置例如可以是液压、气动或机电件(例如皮带驱动，球 轴)'
在一优选实施例中，设置第一间隔装置以在处理晶片期间保持第 一板和保持装置之间具有一定距离，从而在处理晶片期间在晶片和第
一板之间形成0.1mm到10mm，最好0.5mm到5mm的间隙。这种第
一间隔装置可以是夹持销。设置小间隙提供处理晶片只需要非常少量 的液体的优点。
在一优选实施例中，设置第二间隔装置，以在处理晶片期间保持 第二板和保持装置之间具有一定距离，从而在处理晶片期间，在晶片
和第二板之间形成0.1mm到10mm，最好0.5mm到5mm的间隙。这 种第二间隔装置可以同时是用来改变从第一板到第二板的距离的装置。
在另一实施例中，相对于面对着晶片的第二板的表面设置所述至 少一个振动元件中的至少一个，从而当处理晶片时，超声波按相对于 为晶片设置的平面成85°至60°的角a'指向晶片。
例如，如果把所述至少一个振动元件中的至少一个设置在相对于 为晶片设置的平面成5。到30。的角度a的斜面上，可实现这一点。替代 地，承载振动元件的板具有面对着晶片的包括至少一个斜面部分的表 面。这可以利用带有类似于瓣状盘的表面(面对着晶片)的板或者带 有锥形表面的板来实现，其中，在该板的中心离为晶片设置的平面的 距离要比在板的边缘处离该平面的距离大。
5°到30。的角a产生出现期望的特定空穴量的优点，这进一步提高 清洁效率。技术上已知28。角度950兆赫频率下200mm硅晶片对超声 波是透明的(关于该角度效应的更详细描述参见A. Tomozawa的"The Visual Observation and Simulation of Ultrasonic Transmission through Silicon in Mega-sonic Single Wafer Cleaning System" ， Hawaii conference of the Electrochemical Society ( ECS )， 1999 )。在晶片对超声波透明的状态下利用超声能处理晶片是有利的，因为这带来只对 晶片的一面施加超声能而清洁晶片的二面的可能性。另外，这有助于 避免驻波的出现，当利用超声波处理半导体材料时这可能导致损坏(细
节请参见US 2003/00245 47 Al )。
如果通过第一介质把超声波耦合到带有平行主平面的板的主表面 上，应考虑必须避免总反射。如果所述第一介质是水并且该板用铝做 成，则振动元件对该平面的倾斜角不应大于14°。
可以对所述第 一和第二间隙的至少 一个设置附加的气体分配器， 以从对应的间隙排出液体从而在湿处理后立即干燥晶片。可以对所述 第一和所述第二板两者都设置气体分配器。
当所述第一和第二板的至少一个上的开口不包含转动中心时，液 体会在板和晶片之间于该转动中心上方垂直移动。这避免可能的死体 积区。
如果至少 一 个振动元件排列成覆盖转动轴的区域，则超声波可以 到达晶片表面的所有面积。
另 一实施例还包括用于在处理晶片期间用于打开和关闭所述保持 装置的保持元件的装置。如果通过伺服电机驱动齿轮传动装置(该齿 轮传动装置驱动偏心可动销)或者通过磁或压电开关驱动每个销可以 达到这一点。
至少一块板至少部分地包括其声传播比速度(specific sound-propagation velocity)对水的声传播比速度延迟不超过20%的 材料是有益的。这减小从板的表面边界反射到液体中的超声波的量.
本发明的另一个方面是一种湿处理单块晶片的方法，该方法包括 以下特征
.在平面B中保持单块晶片。平面B是按平行于晶片的主表面的 晶片对称面定义的
设置带有面对着晶片的平面A的第一板，从而建立距离为dl 的第一间隙
设置带有面对着晶片的平面C的第二板，从而建立距离为d2的第二间隙
使第一液体置入所述第一间隙中，从而基本完全填充所述第一
间隙
使第二液体置入所述第二间隙中，从而基本完全填充所述第二
间隙
对所述第二板施加超声能，同时对所述第一板施加少于对所述
第二板施加的超声能的10%的超声能
.绕大致垂直于晶片的主表面的转动轴彼此相对地转动晶片和第
二板
该方法的优点是耗损和吸收超声能并且避免边界层上的超声波 反射，从而避免一次超声波和反射(二次)超声波的不希望的干涉。
在一实施例中，晶片转动，这导致晶片和相邻板之间的附加切变 速率，这提高清洁效率。但是，可以替代地转动所述第二板。
在处理期间，第二板基本上可以至少暂时地覆盖晶片一面上的所 有部分。
通过偏离该转动轴的开口，使所述第二液体置入到所述第二间隙 中是有益的。
本发明的再一个方面提供一种湿处理晶片的部件，其包括 第一板
-保持装置，用于把晶片保持在大致平行于所述第一板的某距离
处
第一分配装置，用于当处理时把液体引入到所述第一板和晶片 之间的第一间隙中
声学上和所述第一板耦合的至少一个振动元件 -转动装置，用于绕大致垂直于所述第二板的轴彼此相对地转动 所述保持装置和所述第 一板
-调整元件，其被设置成使得当处理晶片时按小于89。的角度a' (最好小于85。)把超声波引导到晶片上
如果超声波按小于89。的角度a'引导向晶片，则可避免驻波的出现。若a'小于85。可增强该效果。
在本发明部件中，调整元件可包括一个斜面或多个斜面，在其上 放置所述至少一个换能器中的至少一个。
在一优选实施例中，放在斜面上的所述至少一个换能器通过声学 方式和中间液体腔耦合，所述中间液体腔进而和所述第 一板通过声学 方式地耦合。腔内的液体可以通过薄膜和处理晶片所用的液体分离。 该薄膜可以由塑料(例如聚四氟乙烯)、金属(例如不锈钢)或任何其 它能传送超声能的材料制成。
如果所述中间液体腔和液体管路连接，则能永久地更新该腔内的 液体，这允许冷却该中间液体腔。这避免对晶片增加过度的热。
在另一实施例中，这些调整元件包括多个换能器的阵列并且至少 一个超声发生器以相移的方式分别激励所述多个换能器，从而产生来 自所述换能器阵列、按小于89。的角度a'(最好小于85。)指向的超声 波。这意味着波前按大于1。的角度a (最好大于5。)倾斜。波前最好 以20°到45。的角度倾斜，并且25。到40。更好。
若这些调整元件包括多个换能器的阵列，则该阵列可排列成平行 于处理时对晶片设置的平面。
在一优选实施例中，所述换能器阵列是按二维方式排列的多个换 能器(例如最少5x5)。
如果第 一板到面对着所述第一板的晶片表面的距离a与该阵列中 二个相邻换能器中心之间的平均距离d的商大于5 (a/d>5)，可达到 良好的性能。
最好所需的超声波波长1与该阵列中二个相邻换能器中心之间的 平均距离d的商大于l(l/d^)。换言之，该阵列中二个相邻换能器的 中心的平均距离d最好不大于该波长(l>d)。距离d不大于该期望波 长1的一半是有益的。若为特定波长1兆赫(=106l/s)设计换能器和 超声发生器，并且把用于湿处理的部件配置为在1500m/s的声传播速 度下用于水溶液，则期望的波长为1.5mm。有利的平均距离d小于 2mm，最好小于0.5mm。在一优选实施例中，换能器阵列的宽度D的大小至少是从第 一板 到面对着所述第一板的晶片表面的距离dl的三倍(D》3xdl )。
一种有益的部件包括第二板，其大致平行于所述第一板，并且带 有用于在处理时把液体引入到所述第二板和晶片间的第二间隙中的第 二分配装置。这提供同时清洁晶片的双面的可能。
本发明的另一个方面是一种湿处理单块晶片的方法，其包括 把单块晶片保持在平面B中
设置具有面对着晶片的平面A的第一板，从而建立距离为dl 的第一间隙
使第一液体置入到所述第一间隙中，从而基本完全填充所述第 一间隙
.对所述第一板施加超声能，从而按小于89。的角度a (最好小于 85。)对所述平面B施加超声能
沿大致平行于晶片的主表面的方向彼此相对地移动晶片和第一
板
在一优选方法中，借助于绕大致垂直于晶片的主表面的转动轴彼 此相对地转动晶片和第二板来实现所述的沿大致平行于晶片的主表面 的方向彼此相对地移动晶片和第一板。
另一种用于湿处理单块晶片的方法还包括
.提供具有面对着晶片的平面C的第二板，从而建立距离为d2 的第二间隙
对所述第二间隙置入第二液体，从而大致完全地填充所述第二
间隙
最好处理期间至少暂时地由第二板覆盖晶片一面上的大致所有部分。
依据权利要求33的方法，其中，施加到所述第一板上以便按小于 89。的角度a'(最好小于85。)对所述平面B施加超声能的超声能是由 多个换能器的阵列生成的，其中，至少一个超声发生器以相移的方式 分别激励所述多个换能器，从而产生来自所述换能器阵列的、按小于89。的角ot'(最好小于85。)指向的超声波。
在一优选方法中，在用液体湿处理晶片期间改变角a'。在此情况 下，例如可通过伺服电机移动各换能器，或者如果是多个换能器的阵 列则改变相移。
从对优选实施例的详细说明可以了解本发明的其它细节和优点，


图1示出湿处理晶片期间本发明的第一实施例的示意剖面。 图2示出在装入晶片的打开状态下的本发明的第一实施例的示意 剖面。
图3示出本发明的第二实施例的示意剖面。
图4示出本发明的第三实施例的示意剖面。
图5示出本发明的第四实施例的一部分的示意剖面。
图6示出本发明的第五实施例的一部分的示意透视图。
图7示出本发明的第六实施例的一部分的示意透视图。
图8示出二维排列的换能器阵列的放大图。
图9示出一维排列的换能器阵列的放大图。
图IO示出带有相移说明的换能器阵列的示意侧视图。
具体实施例方式
图l示出依据本发明的湿处理部件l。在带有中央开口 42的水平 安装板41上安装带有垂直转动轴A的空心轴电动机8。该空心轴电动 机包括定子8a、转子8r以及固定在所述转子8r上的空心转动轴33。
空心轴23的下端通过第 一安装板41的中央开口突出并连接到垂 直于所述空心轴23的第一板31。所述第一板31具有圆盘的形状并且 空心轴23的中心轴A通过板31的中心。第一板31是夹持部件(转 动夹具)的一部分，该夹持部件还包括可偏心移动的夹持销35。这些 销35通过齿轮(未示出)偏心移动，例如如US490 3717中说明那样. 已公开了替代的销移动机构，例如在US 5788453或US 515 6174。该示出的实施例包含六个销。替代地可以只使用三个销，其中只有一个 销可偏心移动以便牢固地夹住晶片。如果使用其它夹持(夹紧)元件，
数量可减少到二个，其中一个是移动元件。第一板31是面朝下的，从 而销35向下突出以便保持第一板31下方的晶片W。如果转动该夹持 部件期间可以打开这些销(例如通过伺服电机激励齿轮传动装置或者 通过磁开关激励每个销)，可允许晶片自由漂浮在二个液垫之间。
在所述第一板31下方并且大致与其平行地设置第二板32。第二 板32具有圆盘的形状并且空心轴23的中心轴A通过第二板32的中 心。所述第二板32由环状液体收集器10沿周缘包围，该液体收集器 还可相应地称为杯碗或挡板。通过O型环密封圏(未示出)第二板32 相对于该液体收集器密封，或者第二板32是该液体收集器的一部分。 该液体收集器包括用来收集液体的环状通道14，液体在湿处理期间从 晶片甩出并且通过环状通道14底部附近的开口 (未示出)被排出。液 体收集器还包括位于环形通道14上方的向内指向的环形吸气喷嘴12， 用于接收环境气体以及湿处理派生的湿气。液体收集器10上部的内径 只略大于第一板31的外径，从而在留出0.2-5.0mm的周缘间隙的情况 下可以把第一板插入到该液体收集器中。为了在处理期间相对环境密 封晶片，该间隙应足够小，但是为了在第一板转动期间避免第一板31 和液体收集器10之间的摩擦，该间隙应足够大。
液体收集器10和第二安装板43连接。通过升降装置45第二安装 板43和第一安装板41连接。该升降装置用于改变二个安装板41和 43彼此之间的垂直位置。如果第二板43和机架(未示出)连接，升 降装置45能升高和降低第 一安装板41以及包括夹持装置35和第 一板 31的旋转夹具。如果第一安装板41和机架连接，升降装置45能升高 和降低第二安装板43以及液体收集器10和第二板32。该垂直移动用 箭头Z表示。
在第二板32的对着第一板31的一面上附着多个超声振动元件4， 从而它们和第二板32按声学方式耦合。这些振动元件4以这样的方式 排列，即它们大致上总体覆盖第二板32的在湿处理期间覆盖晶片的部分的整个直径，或者这些振动元件4散布在整个第二板上方。振动元 件4可以是压电换能器。
在对于第一板31可绕其转动的转动轴A是偏心的情况下，使下 分配器6附着在第二板32上，并且它对第一和第二板31、 32之间的 空间是开放的。下分配器6配置成对晶片W的底面分配液体或气体以 充分地填充第二板和晶片W之间的间隙G2，从而把各振动元件4生 成的超声波耦合到晶片W。下分配器6的开口偏离转动轴A设置，以 便能把一个振动元件设置成接近晶片中心附近。这样超声波可以到达 晶片的所有面积。下分配器6和多口阀(未示出)连接，该多口阀进 而和至少一个液体源以及至少一个气体源连接。从而可以选择性地施
加不同的液体(清洁剂)和不同的气体(例如氮气)。该多口阀可以是 若干单个电磁阀的级联。
上分配系统包括二个同轴排列的管21和22，它们通过空心轴23 附着到第 一板31上并且对笫 一和第二板31 、 32之间的空间是开放的。 内管21用于分配液体，而内管21和外管22之间的空间用于分配气体。 二个管21、 22可以和空心轴23—起转动。为了把液体引入到内管21 中，设置液体转动连接件5。通过气体转动连接件7把气体馈送到管 21和22间的空间中。
替代地，当然可以把图1示出的部件排列成上下颠倒，从而第一 板变为下板而第二板变为上板。
图2示出打开状态下的本发明第一实施例。 参照图l和图2依据第一实施例的部件可按如下操作。 升降装置45已降低第二安装板43以及液体收集器10和第二板 32 (图2)。通过机械手操纵装置(未示出)把晶片W靠近(例如距 离dl=0.5mm)第一板的下表面插到该部件中。闭合夹持销以牢固地 保持晶片。提升第二安装板43以及液体收集器10和笫二板32(图1), 直至第二板32的上表面和晶片W之间的间隙G2具有要求的距离d2 (d2: 0.2-3.0mm). d2是根据清洁参数，例如超声波波长和强度、液 流速度、晶片的转速或液体的声传播比速度来选择的。转动晶片，同时通过管21把第一液体11 (例如去离子水)分配 到第一板31和晶片W之间的间隙G1中，从而弄湿晶片的上表面并 且完全填充间隙Gl。然后通过下分配器6把第二液体12馈入到第二 板32和晶片W之间的间隙G2中，从而弄湿晶片的下表面并且完全 填充间隙G2。当然，可以在填充间隙Gl之前用液体填充间隙G2。
在二个间隙Gl和G2都被基本完全填充后，通过振动元件4对第 二板32施加超声声能。如可从图1中看出那样，各振动元件被排列成 当晶片转动时每个元件4覆盖各晶片的一条环。这些环彼此重叠，从 而实际上覆盖晶片的整个表面。
为了优化清洁效率，可以在湿处理期间利用升降装置45改变d2。 在超声处理期间，可以打开夹持元件35，从而通过超声波自由地搅动 晶片而不会由任何元件接触晶片而造成碰撞或损坏。在夹持元件35 打开的时段中，晶片可能只借助于间隙Gl中的通过转动第一板31而 转动的液体来转动。如果距离dl和d2相同，晶片按第一板31的转 速的大约一半转动。距离dl和d2越小，晶片和各板之间的切变速率 越高，这进一步提高了清洁效率。
超声处理后再次闭合夹持元件(如果已打开它们的话)，并对间隙 G1和G2引入气体以便移动液体。为了支持液体从晶片表面移动，可 以对气体添加表面张力降低剂，例如异丙醇蒸气(IPA蒸气)。转速被 提高到3000rpm以转掉残余液体。最后，再次打开部件(图2 )，并 且机械手操纵装置拾取晶片。
图3示出本发明的第二实施例，它和第一卖施例的不同如下。第 一板31和夹持装置35彼此分离并且与分立的升降和转动装置连接. 从而当由夹持装置35牢固保持时，晶片W可以相对第一板31转动。 第二板32可以被独立地转动和升降并且不和液体收集器10连接.在 此实施例中，第一和第二板31、 32都携带超声振动元件4。可以轮流 激励第一板31的振动元件和第二板的振动元件，以避免不希望的干 扰，如果二个板的振动元件都对晶片施加超声波能量可能出现干扰.
依据图4的第三实施例和第二实施例的不同在于液体被置入的
16位置。第一板31以及第二板32中用于液体置入的开口偏离轴A。
图5示出第四实施例的一部分的示意剖面，第四实施例是对第一 实施例(图1, 2)的修改。图5中未示出的所有部分和参照图1和2 说明的部分相同。振动元件4附着在第二板32上，这些元件4排列在 和为晶片设置的平面Ew大约成12。的角ct的斜面Er中。振动元件4 通过声学方式和板32耦合。这种声学耦合可以通过把振动器的谐振器 粘在或焊在该板上直接实现或者利用诸如油或水的中间介质来间接实 现。
如果振动元件和板32间接耦合，并且中间介质和处理液体的声传 播速度相同，则换能器应倾斜的必要角度od和超声波前相对晶片应取 的期望角ct2是相同的(a尸ct2)。若板32包括隔开中间介质和处理液 体的薄膜，则可以忽略通过该板的折射和/或反射影响。
如果振动元件和板32直接耦合，则换能器应倾斜的必要角度od 相对于超声波前相对晶片应取的期望角a2的关联取决于板32自身的 声传播速度(例如铝，C尸6000m/s)以及处理液的声传播速度(例如 稀的水溶液，C2=1500m/s )。 这种关联可按如下计算 sincd/sina2-d/C2。从而对于12.5°的期望角012，换能器板的平面(或 振动器谐振器)应倾斜60°。若换能器板倾斜30。，超声波按00'=82.8° 的角度(a-7.2。)指向晶片。在图5的例子中，a-a产12。，这导致012=3°。
替代地(图6)，携带振动元件的第二板32可具有面对着晶片的 表面，包括若干斜面部分32s。这样的板从而具有类似于瓣状盘的表 面。振动元件平行于斜面32s。尽管只示出二个振动元件，但可以在 所有其它斜面部分上添加振动元件。
图7中示出的第五实施例基于笫四实施例的板。该板由薄膜50 覆盖并且由侧壁环51包围。薄膜50和侧壁环51焊在一起并且粘到换 能器板32上.这样，在每个斜面32s上方形成中间腔52。中间腔52 填充着可以是固体、凝胶或液体(例如油或水)的声传播(超声透过 的)介质。结果，振动元件4 (换能器)产生的超声能间接地耦合到 薄膜50，并且进而通过清洁液耦合到晶片.如果腔中填充着液体，可以通过冷却管路(未示出)进行循环。冷却液(冷却剂)通过入口 55 进入中间腔52，并且通过出口 56离开该腔。在任何情况下，中间腔 52可以彼此连接或者彼此隔离。
图8示出64个换能器的二维排列的阵列(换能器81A到88H的 矩阵)的放大图，这应用于本发明的一个方面。二个相邻换能器的中 心间的平均距离为lmm，而该传能器阵列的宽度D约为7.5mm。
通过具有至少8个通道的超声发生器激励该换能器阵列，从而分 别激励每行(81到88)换能器。按相同频率、相同振幅但不同相位激 励所有的换能器行。本文把相移9=1定义为相移角等于360。。图10 说明相移如何导致倾斜的波前F。利用第一信号激励换能器行88，接 着在相移cp的情况下激励换能器行87,然后是行86，依次类推。波前 对换能板倾斜的角度a是波长X、 二个相邻换能器的中心间的平均距离 以及二个相邻换能器的相移(p的函数，并且可按如下计算
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从而，按如下计算对期望角度的必要相移 cp= ( dxsina) /入
波长X是声传播速度c和频率f的函数(X-c/f )。对于例如f=1.5MHz 的兆声，室温(251C)下水中c=1.5km/s，波长为lmm。对于这种波 长(X-lmm)，当换能器阵列具有d=0.5mm的距离并且期望角度a-30。 时，相移cp-0.25 (相移角=90°)。对于相同的介质和相同的期望角但 d-lmm,则要求cp-0.5 (相移角180°)的相移。但是，在此情况下， 出现01=-30°的角度下的第二倾斜波前。如果应避免这种第二波前，应 把距离d选择为不大于波长的一半，
图9示出用于本发明的一个方面的8个长方形换能器(91至98) 的一维阵列。这种长方形换能器阵列覆盖的面积和图8中示出的阵列 相同。在此情况下，超声发生器的每个通道只激励阵列上的一个换能 器。
不论采用哪种类型的换能器阵列，可以在一个部件的换能器板上 或板中排列多个阵列，以便湿处理晶片。图IO示出换能器阵列的示意侧视图，以说明产生倾斜角a的波前 平面F的相移波前。
权利要求
1.一种用于湿处理晶片的部件，包括第一板；保持装置，用于把晶片保持在大致平行于所述第一板的某距离；第一分配装置，用于在处理时把液体引入到所述第一板和晶片之间的第一间隙中；通过声学方式与所述第一板耦合的至少一个振动元件；转动装置，用于绕大致垂直于所述第一板的轴彼此相对地转动所述保持装置和所述第一板；以及调整元件，其被设置成在处理时按小于89°的角度α′把超声波指向到晶片。
2. 依据权利要求l的部件，其中，调整元件包括在其上放置所述 至少一个换能器中的至少之一的一个斜面或若干斜面。
3. 依据权利要求2的部件，其中，放置在斜面上的所述至少一个 换能器通过声学方式和中间液体腔耦合，所述中间液体腔进一步通过 声学方式和所述第一板耦合。
4. 依据权利要求3的部件，其中，所述中间液体腔和液体管路连接。
5. 依据权利要求l的部件，其中，调整元件包括带有至少一个超 声发生器的多个换能器的阵列，以便以相移的方式分别激励所述多个 换能器，从而产生来自所述换能器阵列的、按小于89。的角a'指向的超 声波。
6. 依据权利要求5的部件，其中，所述换能器阵列是二维排列的 多个换能器。
7. 依据权利要求5的部件，其中，第一板到面对着所述第一板的 晶片表面的距离a与阵列中二个相邻换能器的中心间的平均距离d的 商大于5,即，a/d>5。
8. 依据权利要求5的部件，其中，阵列的二个相邻换能器的中心间的平均距离小于2mm。
9. 依据权利要求5的部件，其中，换能器阵列的宽度D至少是 第一板到面对着所述第一板的晶片表面的距离dl的三倍，即， D23xdl。
10. 依据权利要求l的部件，其中，第二板大致平行于所述笫一 板，并且第二分配装置用于在处理晶片时把液体引入到所述第二板和 晶片间的第二间隙中。
11. 一种湿处理单块晶片的方法，包括 把单块晶片保持在平面B中；设置具有面对着晶片的平面A的第一板，从而建立距离为dl的 第一间隙；使第一液体置入到所述第一间隙中，从而基本完全填充所述笫一 间隙，对所述第一板施加超声能，从而按小于89。的角度a'对所述平面B 施加超声能，以及沿大致平行于晶片的主表面的方向彼此相对地移动晶片和第一板。
12. 依据权利要求ll的方法，其中，借助于绕大致垂直于晶片的 主表面的转动轴彼此相对地转动晶片和第一板，实现晶片和第一板沿 大致平行于晶片的主表面的方向的彼此的所述相对移动。
13. 依据权利要求ll的方法，还包括设置具有面对着晶片的平面C的第二板，从而建立距离d2的第 二间隙，以及使第二液体置入到所述第二间隙中，从而基本完全填充所述第二 间隙。
14. 依据权利要求ll的方法，其中，在处理期间第二板至少暂时 地覆盖晶片一面的基本所有部分。
15. 依据权利要求ll的方法，其中，施加到所述第一板上以便按 小于89。的角度a'对所述平面B施加超声能的超声能是由多个换能器的阵列生成的，该阵列带有至少一个超声发生器，以便按相移的方式 分别激励所述多个换能器，从而产生来自所述换能器阵列的、按小于89。的角a'指向的超声波。
16.依据权利要求11的方法，其中，在用液体处理晶片期间角a'是变化的。
全文摘要
一种湿处理盘状基片的部件和方法。本发明的部件包括第一板；保持装置，用于把晶片保持在大致平行于所述第一板的某距离；第一分配装置，用于在处理时把液体引入到所述第一板和晶片之间的第一间隙中；通过声学方式与所述第一板耦合的至少一个振动元件；转动装置，用于绕大致垂直于所述第一板的轴彼此相对地转动所述保持装置和所述第一板；以及调整元件，其被设置成在处理时按小于89°的角度α′把超声波指向到晶片。本发明实现了利用一种容易控制以实现稳定的处理条件的部件，同时在二面上用液体处理晶片。
文档编号H01L21/683GK101308766SQ20071014683
公开日2008年11月19日 申请日期2004年6月17日 优先权日2003年6月24日
发明者亚历山大·利珀特, 亚历山大·普法尤弗, 雷纳·奥博维格, 马丁·科夫勒 申请人:Sez股份公司