TW201825203A - 使用高溫化學品和超聲波裝置清洗襯底的方法和裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明公開了一種用來清洗襯底的高溫化學溶液供液系統。該系統包括溶液槽、緩衝槽、第一泵和第二泵。溶液槽容納高溫化學溶液。緩衝槽具有槽體、排氣管和針閥。槽體容納高溫化學溶液。排氣管的一端連接槽體，排氣管的另一端連接溶液槽。針閥安裝在排氣管上，透過調節針閥以達到一流量使高溫化學溶液內的氣泡透過排氣管排出緩衝槽。第一泵的進口連接溶液槽，第一泵的出口連接緩衝槽。第二泵的進口連接緩衝槽，第二泵的出口連接清洗襯底的清洗腔。本發明還提供了一種包括高溫化學溶液供液系統和超聲波/兆聲波裝置的襯底清洗裝置。本發明還提供了清洗襯底的方法。
Description
本發明關於襯底清洗方法和裝置，尤其關於減少高溫化學溶液例如SC1中的氣泡，以及減少將高溫化學溶液供應至具有超聲波裝置的單片清洗機中清洗襯底過程中產生或聚集的氣泡。
在半導體器件製造過程中，在進行下一步工藝之前，襯底表面上的顆粒需要去除或清洗乾淨。例如CMP(化學機械平坦化)後，襯底表面上的研磨液和殘留物非常難去除。通常使用高溫硫酸(SPM)去除這些顆粒，然而硫酸不僅難以安全作業，而且硫酸的廢液處理非常昂貴。熱的SC1(包括雙氧水、氨水和水)是非常好的選擇來取代熱的硫酸，但是為了有效去除顆粒，SC1的溫度需要加熱到80℃以上。
當SC1達到如此高溫時，SC1化學品透過低壓抽吸、機械攪動和加熱，SC1裡的雙氧水和氨水很容易分解成氧氣和氨氣。這些混合著氣泡的SC1容易造成清洗過程中的泵、加熱器、流量計和超聲波設備的功能喪失。
因此，在混合、加熱、輸送和最終清洗過程中， 同時將超聲波能量作用在襯底上時，需要一種更好的方法控制高溫化學溶液內的氣泡。
本發明提出一種用來清洗襯底的高溫化學溶液供液系統。該系統包括溶液槽、緩衝槽、第一泵及第二泵。溶液槽容納高溫化學溶液。緩衝槽具有槽體、排氣管和針閥，槽體容納高溫化學溶液，排氣管的一端連接槽體，排氣管的另一端連接溶液槽，針閥安裝在排氣管上，其中，透過調節針閥以達到一流量使高溫化學溶液內的氣泡透過排氣管排出緩衝槽。第一泵的進口連接溶液槽，第一泵的出口連接緩衝槽。第二泵的進口連接緩衝槽，第二泵的出口連接清洗襯底的清洗腔。
本發明還提出一種清洗襯底的裝置。該裝置包括溶液槽、緩衝槽、第一泵、第二泵、襯底卡盤、旋轉驅動裝置、噴嘴、超聲波/兆聲波裝置以及垂直驅動器。溶液槽容納高溫化學溶液。緩衝槽具有槽體、排氣管和針閥，槽體容納高溫化學溶液，排氣管的一端連接槽體，排氣管的另一端連接溶液槽，針閥安裝在排氣管上，其中，透過調節針閥以達到一流量使高溫化學溶液內的氣泡透過排氣管排出緩衝槽。第一泵的進口連接溶液槽，第一泵的出口連接緩衝槽。第二泵的進口連接緩衝槽，第二泵的出口連接清洗襯底的清洗腔。襯底卡盤承載襯底。旋轉驅動裝置連接襯底卡盤並驅動襯底卡盤旋轉。噴嘴向襯底表面噴灑 高溫化學溶液或去離子水。超聲波/兆聲波裝置靠近襯底佈置，超聲波/兆聲波裝置和襯底之間具有間隙。垂直驅動器驅動超聲波/兆聲波裝置上升或下降以改變襯底和超聲波/兆聲波裝置之間的間隙。
本發明提出一種清洗襯底的方法，包括：旋轉襯底；向襯底表面噴灑去離子水以預濕潤襯底表面；向襯底表面噴灑高溫化學溶液以清洗襯底表面；將襯底的轉速降至低轉速，並移動超聲波/兆聲波裝置靠近襯底表面，超聲波/兆聲波裝置與襯底表面之間具有間隙d，高溫化學溶液完全填充間隙d；打開超聲波/兆聲波裝置，並在第一清洗週期提供恒定或脈衝工作電源；關閉超聲波/兆聲波裝置，向襯底表面噴灑高溫化學溶液或去離子水以釋放超聲波/兆聲波裝置產生的氣泡，防止氣泡聚集在襯底表面；打開超聲波/兆聲波裝置，並在第二清洗週期提供恒定或脈衝工作電源；關閉超聲波/兆聲波裝置，向襯底表面噴灑化學藥液或去離子水；乾燥襯底。
本發明還提出一種清洗襯底的方法，包括：旋轉襯底；向襯底表面噴灑去離子水以預濕潤襯底表面；向襯底表面噴灑高溫化學溶液以清洗襯底表面；將襯底的轉速降至低轉速，並移動超聲波/兆聲波裝置靠近襯底表面，超聲波/兆聲波裝置與襯底表面之間具有間隙d，高溫化學溶液完全填充間隙d；打開超聲波/兆聲波裝置，並在第一清洗週期提供恒定或脈衝工作電源；關閉超聲波/兆聲波裝置，升起超聲波/兆聲波裝置，使超聲波/兆聲波裝置離開高 溫化學溶液表面以釋放超聲波/兆聲波裝置下方或周圍聚集的氣泡；將超聲波/兆聲波裝置向下移動，超聲波/兆聲波裝置與襯底表面之間具有間隙d，然後打開超聲波/兆聲波裝置，並在第二清洗週期提供恒定或脈衝工作電源；關閉超聲波/兆聲波裝置，向襯底表面噴灑化學藥液或去離子水；乾燥襯底。
本發明還提出一種清洗襯底的方法，包括：旋轉襯底；向襯底表面噴灑去離子水以預濕潤襯底表面；向襯底表面噴灑一種高溫化學溶液或去離子水以清洗襯底表面；向襯底表面噴灑一種中溫化學溶液或去離子水以清洗襯底表面；將襯底的轉速降至低轉速，並移動超聲波/兆聲波裝置靠近襯底表面，協同中溫化學溶液共同作用，清洗化學溶液完全填充超聲波/兆聲波裝置與襯底表面之間的間隙d；打開超聲波/兆聲波裝置，並在第一清洗週期提供恒定或脈衝工作電源；向襯底表面噴灑中溫化學溶液或去離子水以釋放中溫化學溶液產生的氣泡，防止氣泡聚集在襯底表面；打開超聲波/兆聲波裝置，並在第二清洗週期提供恒定或脈衝工作電源；關閉超聲波/兆聲波裝置，向襯底表面噴灑化學藥液或去離子水；乾燥襯底。
1003‧‧‧波紋管泵
1033‧‧‧左波紋管室
1035‧‧‧右波紋管室
1037‧‧‧氣泡
2019‧‧‧第一泵
2021‧‧‧緩衝槽
2022‧‧‧槽體
2023‧‧‧第二泵
2028‧‧‧進液管
2029‧‧‧針閥
2030‧‧‧排氣管
2032‧‧‧出液管
2034‧‧‧氣泡分隔器
2036‧‧‧顆粒過濾器
2037‧‧‧氣泡
3035‧‧‧第二緩衝槽
3053‧‧‧第四泵
4001‧‧‧溶液槽
4003‧‧‧第三泵
4005‧‧‧溫度計
4007‧‧‧排液管
4008‧‧‧控制器
4009‧‧‧第三進口
4013‧‧‧加熱器
4015‧‧‧第二進口
4017‧‧‧第一進口
4019‧‧‧第一泵
4021‧‧‧緩衝槽
4023‧‧‧第二泵
4029‧‧‧針閥
4030‧‧‧排氣管
5003‧‧‧超聲波/兆聲波裝置
5004‧‧‧壓電式感測器
5005‧‧‧導螺杆
5006‧‧‧垂直驅動器
5007‧‧‧支撐梁
5008‧‧‧聲學共振器
5010‧‧‧襯底
5012‧‧‧噴嘴
5014‧‧‧襯底卡盤
5016‧‧‧驅動裝置
5032‧‧‧化學溶液(去離子水)
5088‧‧‧控制單元
圖1A-1B描述了一示範性實施例的波紋管泵的工作過程； 圖2A-2D描述了具有一個緩衝槽及兩個泵的系統的實施例；圖3描述了具有兩個緩衝槽及三個泵的系統的實施例；圖4描述了高溫化學品混合、加熱、輸送系統的實施例；圖5A-5B描述了具有超聲波/兆聲波裝置的襯底清洗裝置的實施例。
本發明提供了一種用來清洗襯底的高溫化學溶液供液系統。系統包括溶液槽、緩衝槽、第一泵及第二泵。溶液槽容納高溫化學溶液。緩衝槽具有槽體、排氣管和針閥，槽體容納高溫化學溶液，排氣管的一端連接槽體，排氣管的另一端連接溶液槽，針閥安裝在排氣管上，透過調節針閥以達到一流量使高溫化學溶液內的氣泡透過排氣管排出緩衝槽。第一泵的進口連接溶液槽，第一泵的出口連接緩衝槽。第二泵的進口連接緩衝槽，第二泵的出口連接清洗襯底的清洗腔。
本發明還提供了一種清洗襯底的裝置。裝置包括溶液槽、緩衝槽、第一泵、第二泵、襯底卡盤、旋轉驅動裝置、噴嘴、超聲波/兆聲波裝置及垂直驅動器。溶液槽容納高溫化學溶液。緩衝槽具有槽體、排氣管和針閥，槽體容納高溫化學溶液，排氣管的一端連接槽體，排氣管的另一端連接溶液槽，針閥安裝在排氣管上，透過調節針閥 以達到一流量使高溫化學溶液內的氣泡透過排氣管排出緩衝槽。第一泵的進口連接溶液槽，第一泵的出口連接緩衝槽。第二泵的進口連接緩衝槽，第二泵的出口連接清洗襯底的清洗腔。襯底卡盤承載襯底。旋轉驅動裝置連接襯底卡盤並驅動襯底卡盤旋轉。噴嘴向襯底表面噴灑高溫化學溶液或去離子水。超聲波/兆聲波裝置靠近襯底佈置，超聲波/兆聲波裝置和襯底之間具有間隙。垂直驅動器驅動超聲波/兆聲波裝置上升或下降以改變襯底和超聲波/兆聲波裝置之間的間隙。
圖1A-1B示意了常用波紋管泵的工作原理。波紋管泵1003包括左波紋管室1033和右波紋管室1035。如圖1A所示，當空氣排出時，左波紋管室1033吸進液體，當液體是高溫化學品，例如溫度高於70℃的SC1，在吸進液體的過程中，會產生氣泡1037(主要是雙氧水和氨水分解的氧氣和氨氣)。在下一個抽液週期，當空氣供入時，左波紋管室1033中的與化學溶液混合的氣泡1037將會被推出左波紋管室1033，如圖1B所示。氣泡1037將被壓縮到更小的體積。因此，泵1003出口處的液體壓力將會顯著減小。此外，混有氣泡1037的化學溶液將造成清洗過程中的泵、加熱器、流量計和超聲波設備的功能喪失。
圖2A-2D所示為根據本發明的泵的系統的一種具體實施方式。如圖2A所示，系統包括第一泵2019、緩衝槽2021、第二泵2023、針閥2029及排氣管2030。從第一泵2019泵出來的化學溶液包括上述氣泡。這些與化學 溶液混合的氣泡將被泵入緩衝槽2021中。在緩衝槽2021中，氣泡上升到緩衝槽2021的頂部，然後透過針閥2029和排氣管2030排出。針閥2029需要調節到足以排出大部分的氣泡，同時又不能釋放緩衝槽2021內太多的壓力。透過調節第一泵2019的輸出壓力，緩衝槽2021內的壓力範圍在5psi-20psi之間，較佳為10psi。然後，緩衝槽2021內帶有很少量氣泡的化學溶液壓入第二泵2023的進口。由於被壓入第二泵2023進口的化學溶液具有一定的壓力(大約設置為10psi)，在第二泵2023的吸入過程中將產生較少或很少的氣泡。因此，第二泵2023出口的壓力可以維持在一個高值，第二泵2023出口的壓力可以被設置高達20-50psi。通常，第一泵2019可以選擇離心式泵或波紋管式泵。第二泵2023較佳者為使用波紋管式泵來獲得更高的壓力輸出。
圖2B所示為根據本發明的緩衝槽的一種具體實施方式。該緩衝槽具有槽體2022、進液管2028、針閥2029、排氣管2030和出液管2032。進液管2028和出液管2032插入靠近槽體2022底部的位置，排氣管2030安裝在緩衝槽2021的頂部，化學溶液中的氣泡2037上升並透過排氣管2030排出緩衝槽2021。
圖2C所示為根據本發明的緩衝槽的另一種具體實施方式。該緩衝槽與圖2B中的相似，區別在於該緩衝槽2021還包括氣泡分隔器2034，氣泡分隔器2034的作用在於防止從進液管2028輸出的氣泡2037進入出液管 2032。氣泡分隔器2034的高度為緩衝槽高度的50%-80%，較佳為70%。
圖2D所示為根據本發明的緩衝槽的又一種具體實施方式。該緩衝槽與圖2B中的相似，區別在於該緩衝槽2021還包括顆粒過濾器2036。出液管2032安裝在緩衝槽2021的頂部並位於顆粒過濾器2036的出口處。進液管2028插入靠近槽體2022底部的位置並位於顆粒過濾器2036的進口處。排氣管2030安裝在緩衝槽2021的頂部並位於顆粒過濾器2036的進口處。顆粒過濾器2036的作用在於透過過濾膜阻止氣泡2037直接進入出液管2032，被過濾膜擋住的氣泡2037透過排氣管2030和針閥2029排出。
圖3所示為根據本發明的泵的系統的另一種具體實施方式。該系統與圖2A所示相似，區別在於該系統還包括第二緩衝槽3035和第四泵3053。該三個泵的系統與兩個泵的系統相比，能夠使化學品在更高溫度下具有更大壓力和更大流量。顯然，更多的泵和緩衝槽可以結合起來以達到更大的壓力和更大的流量。
圖4所示為根據本發明的熱的化學溶液供液系統的一種具體實施方式。該供液系統包括溶液槽4001、第一泵4019、緩衝槽4021、第二泵4023、第三泵4003、加熱器4013、溫度計4005和控制器4008。溶液槽4001設有用來進水的第一進口4017、用來進第一種化學液例如雙氧水的第二進口4015、用來進第二種化學液例如氨水的第三進口4009。溶液槽4001進一步包括用來將化學溶液排出溶 液槽4001的排液管4007。溶液槽4001的外表面包裹有隔熱材料如橡膠或泡沫塑料來保溫，並且所有連接在溶液槽4001、第一泵4019、緩衝槽4021、第二泵4023、第三泵4003以及加熱器4013之間的液體管都包裹有相同的隔熱材料。
高溫化學溶液供液系統的工作步驟如下：步驟1：向溶液槽4001內注入所需量的水(去離子水)，為了縮短加熱時間，如果最終混合化學溶液的溫度需要達到60℃以上，則可以注入溫度設為60℃的熱水；步驟2：注入所需濃度的第一種化學液，例如雙氧水；步驟3：注入所需濃度的第二種化學液，例如氨水；步驟4：打開第三泵4003，氣壓設置在20-60psi，較佳為40psi；步驟5：打開加熱器4013，將溫度設置為T0，溫度可以設定在35℃-95℃之間；步驟6：當溫度計4005顯示溶液槽4001內化學溶液的溫度達到設定溫度T0時，打開第一泵4019，將輸出壓力P1設置在5-30psi之間，較佳為15psi；步驟7：調節針閥4029以達到一流量剛好能夠排出氣泡，為了節約化學液，排出的與混合化學溶液例如SC1混合的氣泡將會透過排氣管4030回到溶液槽4001；步驟8：打開第二泵4023，將輸出壓力P2設置在10-80psi之間，且P2大於P1；步驟9：由於第二泵4023打開，壓力P1的變化可能 會影響排氣管4030的流量，因此，重新調節針閥4029以達到一流量剛好能夠排出氣泡。
圖5A-5B所示為具有超聲波/兆聲波裝置的襯底清洗裝置的一種具體實施方式。該襯底清洗裝置包括襯底5010、由旋轉驅動裝置5016驅動旋轉的襯底卡盤5014，噴灑化學溶液或去離子水5032的噴嘴5012、超聲波/兆聲波(以MHZ的頻率運行的超聲波)裝置5003。超聲波/兆聲波裝置5003還包括壓電式感測器5004及與其配對的聲學共振器5008。感測器5004通電後作用如振動，共振器5008會將高頻聲能量傳遞到化學溶液或去離子水5032中。由兆聲波能量產生的振動使襯底5010上的顆粒鬆動，進而透過由噴嘴5012提供的流動化學溶液或去離子水5032將其從襯底5010表面移除。
襯底清洗裝置還包括支撐梁5007，導螺杆5005和垂直驅動器5006。超聲波/兆聲波裝置5003和襯底5010之間的間隙d在清洗過程中隨著襯底卡盤5014轉動增大或減小。控制單元5088基於旋轉驅動裝置5016的速度來控制垂直驅動器5006的速度。
在一種具體實施方式中，透過控制間隙d來釋放超聲波/兆聲波裝置5003下方或周圍聚集的氣泡。超聲波/兆聲波裝置5003和襯底5010表面之間的間隙d足夠高，因此超聲波/兆聲波裝置5003的工作表面沒有浸沒到清洗化學溶液5032中。
隨著超聲波/兆聲波輸入到襯底5010和超聲波 /兆聲波裝置5003之間的間隙中，溫度超過70℃的高溫化學溶液例如SC1會產生氣泡，將會增大超聲波/兆聲波裝置的反射功率，從而導致超聲波/兆聲波電源關閉，同時，間隙中的少量超聲波/兆聲波功率將會降低襯底5010的清洗效果。此外，襯底5010表面的氣泡可能阻止化學溶液和超聲波/兆聲波接觸襯底5010，從而使襯底5010上出現沒有清洗到的地方以及缺陷。
為了減少超聲波/兆聲波輔助清洗過程中產生的氣泡，清洗過程被分成幾個階段來減少氣泡。
本發明所提供的具體方法包括以下步驟：步驟1：襯底卡盤5014帶動襯底5010轉動，轉速設置為300-1200rpm，較佳為500rpm；步驟2：使用噴嘴5012向襯底5010表面噴灑去離子水以預濕潤襯底5010表面；步驟3：使用噴嘴5012向襯底5010表面噴灑高溫(大於70℃)的化學溶液例如SC1以清洗襯底5010表面；步驟4：將襯底的轉速降至低轉速(10-200rpm)，將超聲波/兆聲波裝置移動到靠近襯底5010表面的位置並與襯底5010表面之間具有間隙d。化學溶液完全填充襯底5010的表面和超聲波/兆聲波裝置5003之間的間隙d，這樣，超聲波/兆聲波裝置5003的工作表面浸沒在化學溶液中；步驟5：打開超聲波/兆聲波裝置5003並在第一清洗週期提供恒定或脈衝工作電源，在此步驟中間隙d由垂直驅 動器5006控制；超聲波/兆聲波電源的波形是可程式設計和根據配方預設，間隙d變化的軌跡也是可程式設計和根據配方預設。
步驟6：關閉超聲波/兆聲波裝置。向襯底5010表面噴灑高溫化學溶液或去離子水來釋放步驟5中超聲波/兆聲波裝置產生的氣泡，以防氣泡聚集在襯底表面；在該氣泡釋放步驟中，噴灑的化學溶液的種類可以和清洗化學溶液的種類相同或不同。
噴灑的化學溶液完全填充襯底表面和超聲波/兆聲波裝置之間的間隙d，這樣，超聲波/兆聲波裝置的工作表面浸沒在化學溶液中。
襯底的轉速可以設置的更高以便更好的釋放氣泡。
間隙d可以設置的更大以便更好的釋放氣泡。
超聲波/兆聲波裝置的供電電源可以設置的更低或完全關閉以便更好的釋放氣泡。
出於產量的考慮，該氣泡釋放步驟的時間可以設為幾秒。
步驟7：打開超聲波/兆聲波裝置5003並在第二清洗週期提供恒定或脈衝工作電源，在此步驟中間隙d由垂直驅動器5006控制；超聲波/兆聲波電源的波形是可程式設計和根據配方預設，間隙d變化的軌跡也是可程式設計和根據配方預設。
步驟6和步驟7可以不斷重複，以增強清洗效果。
第一清洗週期和第二清洗週期被重複多次，在每兩個 清洗週期之間設置一步氣泡釋放步驟。第一清洗週期和第二清洗週期可以相同或不同。
步驟8：關閉超聲波/兆聲波裝置5003，使用噴嘴5012向襯底5010噴灑化學藥液或去離子水；步驟9：乾燥襯底5010。
本發明所提供的另一種防止在超聲波/兆聲波輔助清洗過程中產生氣泡的方法包括以下步驟：
步驟1：襯底卡盤5014帶動襯底5010轉動，轉速設置為300-1200rpm，較佳為500rpm。
步驟2：使用噴嘴5012向襯底5010表面噴灑去離子水以預濕潤襯底5010表面；步驟3：使用噴嘴5012向襯底5010表面噴灑高溫(大於70℃)化學溶液例如SC1以清洗襯底5010表面；步驟4：將襯底的轉速降至低轉速(10-200rpm)，將超聲波/兆聲波裝置5003移動到靠近襯底5010表面的位置並與襯底5010表面之間具有間隙d，化學溶液完全填充襯底5010表面和超聲波/兆聲波裝置5003之間的間隙，這樣，超聲波/兆聲波裝置5003的工作表面浸沒在化學溶液中；步驟5：打開超聲波/兆聲波裝置5003並在第一清洗週期提供恒定或脈衝工作電源，在此步驟中間隙d由垂直驅動器5006控制；超聲波/兆聲波電源的波形是可程式設計和根據配方預設，間隙d變化的軌跡也是可程式設計和根據配方預設。
步驟6：關閉超聲波/兆聲波裝置，然後升起超聲波/兆聲波裝置，使超聲波/兆聲波裝置離開高溫化學溶液表面以釋放超聲波/兆聲波裝置下方或周圍聚集的氣泡。
在該氣泡釋放步驟中，噴灑的化學溶液可以和清洗化學溶液相同或不同。
超聲波/兆聲波裝置被升起，超聲波/兆聲波裝置和襯底表面之間的間隙d足夠高，因此超聲波/兆聲波裝置的工作表面沒有浸沒在清洗化學溶液中。
襯底的轉速可以設置的更高以便更好的釋放氣泡。
超聲波/兆聲波裝置的供電電源可以設置的更低或完全關閉以便更好的釋放氣泡。
出於產量的考慮，該氣泡釋放步驟的時間可以設為幾秒。
步驟7：向下移動超聲波/兆聲波裝置5003使超聲波/兆聲波裝置與襯底5010之間具有間隙d，然後打開超聲波/兆聲波裝置5003並在第二清洗週期提供恒定或脈衝工作電源，在此步驟中，間隙d由垂直驅動器5006控制。
超聲波/兆聲波電源的波形是可程式設計和根據配方預設，間隙d變化的軌跡也是可程式設計和根據配方預設。
步驟6和步驟7可以不斷重複，以增強清洗效果。
第一清洗週期和第二清洗週期重複多次，在每兩個清洗週期之間設置一步氣泡釋放步驟。第一清洗週期和第二清洗週期可以相同或不同。
步驟8：關閉超聲波/兆聲波裝置5003，向襯底5010 噴灑化學藥液或去離子水。
步驟9：乾燥襯底5010。
本發明所提供的又一種防止在超聲波/兆聲波輔助清洗過程中產生氣泡的方法包括以下步驟：
步驟1：襯底卡盤5014帶動襯底5010轉動，轉速設置為300-1200rpm，較佳為500rpm。
步驟2：使用噴嘴5012向襯底5010表面噴灑去離子水以預濕潤襯底5010表面。
步驟3：使用掃描型噴嘴向襯底5010表面噴灑一種高溫化學溶液或去離子水，掃描路徑是可程式設計和根據配方設置。
步驟4：向襯底5010表面噴灑一種中溫化學溶液(25℃-70℃)或去離子水以清洗襯底5010表面。
中溫化學溶液的種類和高溫化學溶液的種類可以相同或不同。
步驟5：將襯底的轉速降至低轉速(10-500rpm)，將超聲波/兆聲波裝置5003移動到靠近襯底5010表面的位置，協同中溫化學溶液共同作用，清洗化學溶液完全填充超聲波/兆聲波裝置與襯底表面之間的間隙d，這樣，超聲波/兆聲波裝置的工作表面浸入化學溶液中。
步驟6：打開超聲波/兆聲波裝置並在第一清洗週期提供恒定或脈衝工作電源，在此步驟中，間隙d由垂直驅動器控制。
超聲波/兆聲波電源的波形是可程式設計和根據配方 預設，間隙d變化的軌跡也是可程式設計和根據配方預設。
步驟7：向襯底表面噴灑中溫化學溶液或去離子水以釋放中溫化學溶液產生的氣泡，從而防止氣泡聚集在襯底表面。
在該氣泡釋放步驟中，噴灑的化學溶液的種類可以和清洗化學溶液的種類相同或不同。
襯底的轉速可以設置的更高以便更好的釋放氣泡。
間隙d可以設置的更大以便更好的釋放氣泡。
超聲波/兆聲波裝置的供電電源可以設置的更低或完全關閉以便更好的釋放氣泡。
出於產量的考慮，該氣泡釋放步驟的時間可以設為幾秒。
步驟8：打開超聲波/兆聲波裝置並在第二清洗週期提供恒定或脈衝工作電源，在此步驟中，間隙d由垂直驅動器控制。
超聲波/兆聲波電源的波形是可程式設計和根據配方預設，間隙d變化的軌跡也是可程式設計和根據配方預設。
步驟7和步驟8可以不斷重複，以增強清洗效果。
第一清洗週期和第二清洗週期重複多次，在每兩個清洗週期之間設置一步氣泡釋放步驟，第一清洗週期和第二清洗週期可以相同或不同。
步驟9：關閉超聲波/兆聲波裝置，向襯底噴灑化學藥液或去離子水。
步驟10：乾燥襯底。
Claims (29)
- 一種用來清洗襯底的高溫化學溶液供液系統，包括：溶液槽，容納高溫化學溶液；緩衝槽，包括槽體、排氣管和針閥，槽體容納高溫化學溶液，排氣管的一端連接槽體，排氣管的另一端連接溶液槽，針閥安裝在排氣管上，透過調節針閥以達到一流量使高溫化學溶液內的氣泡透過排氣管排出緩衝槽；第一泵，第一泵的進口連接溶液槽，第一泵的出口連接緩衝槽；以及第二泵，第二泵的進口連接緩衝槽，第二泵的出口連接清洗襯底的清洗腔。
- 根據請求項1所述的供液系統，其特徵在於，進一步包括第三泵和加熱器，第三泵連接溶液槽和加熱器，加熱器連接溶液槽。
- 根據請求項1所述的供液系統，其特徵在於，進一步包括溫度計和控制器。
- 根據請求項1所述的供液系統，其特徵在於，溶液槽具有用來進去離子水的第一進口、用來進第一種化學液的第二進口以及用來進第二種化學液的第三進口。
- 根據請求項4所述的供液系統，其特徵在於，第一種化學液為雙氧水，第二種化學液為氨水。
- 根據請求項1所述的供液系統，其特徵在於，緩衝槽還包括進液管和出液管，進液管和出液管插入靠近槽體底部的位置，排氣管安裝在緩衝槽的頂端，高溫化學溶液內的氣泡上升並透過排氣管排出緩衝槽。
- 根據請求項6所述的供液系統，其特徵在於，緩衝槽還包括氣泡分隔器以防止從進液管輸出的氣泡進入出液管。
- 根據請求項1所述的供液系統，其特徵在於，緩衝槽還包括進液管、出液管和顆粒篩檢程式，進液管插入靠近槽體底部的位置並位於顆粒篩檢程式的進口處，出液管安裝在緩衝槽的頂部並位於顆粒篩檢程式的出口處，排氣管安裝在緩衝槽的頂部並位於顆粒篩檢程式的進口處。
- 根據請求項1所述的供液系統，其特徵在於，進一步包括設置在第二泵的出口和清洗腔之間的至少一個第二緩衝槽和至少一個第四泵。
- 根據請求項1所述的供液系統，其特徵在於，溶液槽的外表面包裹有隔熱材料。
- 一種襯底清洗裝置，包括：溶液槽，容納高溫化學溶液； 緩衝槽，包括槽體、排氣管和針閥，槽體容納高溫化學溶液，排氣管的一端連接槽體，排氣管的另一端連接溶液槽，針閥安裝在排氣管上，透過調節針閥以達到一流量使高溫化學溶液內的氣泡透過排氣管排出緩衝槽；第一泵，第一泵的進口連接溶液槽，第一泵的出口連接緩衝槽；第二泵，第二泵的進口連接緩衝槽，第二泵的出口連接清洗襯底的清洗腔；襯底卡盤，承載襯底；旋轉驅動裝置，連接襯底卡盤並驅動襯底卡盤旋轉；噴嘴，向襯底表面噴灑高溫化學溶液或去離子水；超聲波/兆聲波裝置，設置在靠近襯底的位置，襯底和超聲波/兆聲波裝置之間具有間隙；垂直驅動器，驅動超聲波/兆聲波裝置上升或下降以改變襯底和超聲波/兆聲波裝置之間的間隙。
- 一種襯底清洗方法，包括：旋轉襯底；向襯底表面噴灑去離子水以預濕潤襯底表面；向襯底表面噴灑高溫化學溶液以清洗襯底表面；將襯底的轉速降至低轉速，將超聲波/兆聲波裝置移動到靠近襯底表面的位置並與襯底表面之間具有間隙d，高溫化學溶液完全填充間隙d；打開超聲波/兆聲波裝置並在第一清洗週期提供恒定或脈衝工作電源； 關閉超聲波/兆聲波裝置，向襯底表面噴灑高溫化學溶液或去離子水以釋放超聲波/兆聲波裝置產生的氣泡，防止氣泡聚集在襯底表面；打開超聲波/兆聲波裝置並在第二清洗週期提供恒定或脈衝工作電源；關閉超聲波/兆聲波裝置，向襯底表面噴灑化學藥液或去離子水；乾燥襯底。
- 根據請求項12所述的方法，其特徵在於，高溫化學溶液為高溫SC1。
- 根據請求項12所述的方法，其特徵在於，在打開超聲波/兆聲波裝置並在第一清洗週期提供恒定或脈衝工作電源這一步驟中，間隙d由垂直驅動器控制，超聲波/兆聲波電源的波形是可程式設計和預設，間隙d變化的軌跡也是可程式設計和預設。
- 根據請求項12所述的方法，其特徵在於，在氣泡釋放步驟中，噴灑的化學溶液的種類和清洗化學溶液的種類一樣，也可以和清洗化學溶液的種類不一樣。
- 根據請求項12所述的方法，其特徵在於，第一清洗週期和第二清洗週期重複多次，在每兩個清洗週期之間設置一步氣泡釋放步驟。
- 根據請求項16所述的方法，其特徵在於，第一清洗週期和第二清洗週期相同。
- 根據請求項16所述的方法，其特徵在於，第一清洗週期和第二清洗週期不同。
- 一種襯底清洗方法，包括：旋轉襯底；向襯底表面噴灑去離子水以預濕潤襯底表面；向襯底表面噴灑高溫化學溶液以清洗襯底表面；將襯底的轉速降至低轉速，將超聲波/兆聲波裝置移動到靠近襯底表面的位置並與襯底表面之間具有間隙d，高溫化學溶液完全填充間隙d；打開超聲波/兆聲波裝置並在第一清洗週期提供恒定或脈衝工作電源；關閉超聲波/兆聲波裝置，升起超聲波/兆聲波裝置，使超聲波/兆聲波裝置離開高溫化學溶液表面以釋放超聲波/兆聲波裝置下方和周圍聚集的氣泡；向下移動超聲波/兆聲波裝置使超聲波/兆聲波裝置與襯底表面之間具有間隙d，然後打開超聲波/兆聲波裝置並在第二清洗週期提供恒定或脈衝工作電源；關閉超聲波/兆聲波裝置，向襯底表面噴灑化學藥液或去離子水；乾燥襯底。
- 根據請求項19所述的方法，其特徵在於，升起超聲波/兆聲波裝置並控制超聲波/兆聲波裝置和襯底表面之間的間隙d，使超聲波/兆聲波裝置的工作表面不浸入化學溶液中。
- 根據請求項19所述的方法，其特徵在於，第一清洗週期和第二清洗週期重複多次，在每兩個清洗週期之間設置一步氣泡釋放步驟。
- 根據請求項21所述的方法，其特徵在於，第一清洗週期和第二清洗週期相同。
- 根據請求項21所述的方法，其特徵在於，第一清洗週期和第二清洗週期不同。
- 一種襯底清洗方法，包括：旋轉襯底；向襯底表面噴灑去離子水以預濕潤襯底表面；向襯底表面噴灑高溫化學溶液或去離子水以清洗襯底表面；向襯底表面噴灑中溫化學溶液或去離子水以清洗襯底表面；將襯底的轉速降至低轉速，將超聲波/兆聲波裝置移動到靠近襯底表面的位置，協同中溫化學溶液共同作用，清洗化學溶液完全填充超聲波/兆聲波裝置與襯底表面之間的間隙d； 打開超聲波/兆聲波裝置並在第一清洗週期提供恒定或脈衝工作電源；向襯底表面噴灑中溫化學溶液或去離子水以釋放中溫化學溶液產生的氣泡，防止氣泡聚集在襯底表面；打開超聲波/兆聲波裝置並在第二清洗週期提供恒定或脈衝工作電源；關閉超聲波/兆聲波裝置，向襯底表面噴灑化學藥液或去離子水；乾燥襯底。
- 根據請求項24所述的方法，其特徵在於，中溫化學溶液的種類和高溫化學溶液的種類一樣，或者和高溫化學溶液的種類不一樣。
- 根據請求項24所述的方法，其特徵在於，在氣泡釋放步驟中，噴灑的化學溶液的種類和清洗化學溶液一樣，也可以和清洗化學溶液不一樣。
- 根據請求項24所述的方法，其特徵在於，第一清洗週期和第二清洗週期重複多次，在每兩個清洗週期之間設置一步氣泡釋放步驟。
- 根據請求項27所述的方法，其特徵在於，第一清洗週期和第二清洗週期相同。
- 根據請求項27所述的方法，其特徵在於，第一清洗週期和第二清洗週期不同。
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