專利名稱：為聲能源供電的系統(tǒng)和方法及其在基板處理中的使用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及使用聲能處理基板的系統(tǒng)和方法，并且尤其涉及控制半導(dǎo) 體晶片處理中使用的聲能源的系統(tǒng)和方法。但是，本發(fā)明也可應(yīng)用于制造原晶 片、引線框、醫(yī)療設(shè)備、磁盤和磁頭、平板顯示器、微電子掩模和其它需要高 清潔度的裝置。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體制造領(lǐng)域中，從產(chǎn)業(yè)一開始人們就認(rèn)識(shí)到在制造過程中從半導(dǎo)體 晶片除去微粒對(duì)生產(chǎn)質(zhì)量上乘的晶片而言是關(guān)鍵要求。盡管多年來已研發(fā)出許 多不同的系統(tǒng)和方法以從半導(dǎo)體晶片除去微粒，然而這些系統(tǒng)和方法中許多是 不理想的，因?yàn)樗鼈儠?huì)對(duì)晶片造成損傷。因此，必須在從晶片除去微粒與由清 洗方法和/或系統(tǒng)對(duì)晶片造成的損傷量之間取得平衡。因此需要一種能使微粒從 脆弱的半導(dǎo)體晶片脫落而不會(huì)對(duì)器件結(jié)構(gòu)造成損傷的清洗方法或系統(tǒng)?，F(xiàn)有的使微粒從半導(dǎo)體晶片的表面脫落的技術(shù)利用化學(xué)和機(jī)械工藝的結(jié) 合。業(yè)內(nèi)使用的一種典型的清洗化學(xué)劑是標(biāo)準(zhǔn)清洗劑1 ( "SC1")，它是氫 氧化銨、過氧化氫和水的混合物。SC1氧化并腐蝕晶片的表面。被稱為基蝕的 該腐蝕過程減少微粒粘連于表面的物理接觸面積，由此便于去除。然而，仍然 需要一種機(jī)械工藝以實(shí)際地將微粒從晶片表面去除。對(duì)于較大的微粒和較大的器件，已使用擦洗器將微粒從晶片表面物理地刷 下。然而，隨著器件尺寸縮小，擦洗器和其它形式的物理清洗器將不能勝任， 因?yàn)樗鼈兣c晶片的物理接觸會(huì)對(duì)較小的器件造成災(zāi)難性損傷。最近，在化學(xué)處理期間已通過將聲學(xué)/聲能作用于晶片來代替物理擦洗以實(shí) 現(xiàn)微粒的去除。基板處理中使用的聲能是通過聲能源產(chǎn)生的。典型地，該聲能 源包括由壓電晶體制成的換能器。在工作時(shí)，該換能器耦合于電源(即電能源)。 電能信號(hào)(即電)被提供給換能器。換能器將該電能信號(hào)轉(zhuǎn)換成振動(dòng)機(jī)械能(即 聲能)，該機(jī)械能隨后被發(fā)射至所處理的基板。從電源提供給換能器的電能信 號(hào)的特性決定了由換能器產(chǎn)生的聲能的特性。例如，電能信號(hào)的頻率和/或振幅 的增大將導(dǎo)致由換能器產(chǎn)生的聲能的頻率和/或振幅的增大。另外，聲能頻率和除去的微粒尺寸之間的關(guān)系是己知的。本質(zhì)上，較高的 頻率去除較小尺寸的微粒更為有效，而較低的頻率去除較大尺寸的微粒更為有效。如今，在清洗過程中典型的傳遞的聲能范圍從500kHz至略高于lMHz。 兆頻超聲(Megasonic)能已被證明為去除微粒的有效方法，但與任何機(jī)械工 藝一樣，該方法可能造成損傷，并且兆頻超聲面對(duì)與傳統(tǒng)物理清洗方法和裝置 相同的損傷問題。為了改善清洗并減少由應(yīng)用兆頻超聲能而對(duì)晶片造成的損傷，兆頻超聲的 提供者已實(shí)現(xiàn)了多種控制聲能頻率、聲能振幅和將聲能作用于晶片的角度的方 案。然而，即使使用這些控制，仍然會(huì)產(chǎn)生損傷。參照圖1，其中示出了現(xiàn)有技術(shù)的兆頻超聲功率控制系統(tǒng)100。現(xiàn)有技術(shù) 的兆頻超聲功率控制系統(tǒng)100包括頻率發(fā)生器10、具有模擬信號(hào)控制能力的功 率控制20、放大器30、換能器40以及系統(tǒng)控制器50。頻率發(fā)生器10和功率 控制20可操作地耦合于放大器30。系統(tǒng)控制器50可操作地耦合于功率控制 20以便控制和與之通信?，F(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)100僅能對(duì)提供給換能器40的電信 號(hào)的振幅進(jìn)行模擬電平控制。在現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)100的工作中，頻率發(fā)生器10產(chǎn)生基帶信號(hào)15并將其傳 送至放大器30，基帶信號(hào)15規(guī)定由放大器30輸出/產(chǎn)生的電信號(hào)35的頻率。 所輸出的電信號(hào)35具有恒定頻率。放大器30還由功率控制20控制，功率控 制20經(jīng)由振幅控制信號(hào)25規(guī)定電信號(hào)35的振幅。通過適當(dāng)編程，系統(tǒng)控制 器50控制功率控制20以使放大器30以合需的恒定峰值振幅輸出電信號(hào)35。
輸出的電信號(hào)35被傳送至換能器40。輸出的電信號(hào)35具有恒定頻率和恒定峰值振幅。輸出的電信號(hào)35被換能器40接收并被轉(zhuǎn)換成具有與電信號(hào)35的恒定頻 率和恒定峰值振幅對(duì)應(yīng)的恒定頻率和恒定峰值振幅的聲能45。由換能器40產(chǎn) 生的聲能45隨后被發(fā)射至基板或其它物件以便于處理(未圖示)。當(dāng)使用現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)100在啟動(dòng)過程中最初產(chǎn)生聲能時(shí)，放大器30以 類似階躍函數(shù)的形式從不產(chǎn)生信號(hào)(即零振幅的信號(hào))變成立即產(chǎn)生具有預(yù)定 恒定峰值振幅的電信號(hào)35。換句話說，放大器30僅僅具有"關(guān)"和"開"兩 種狀態(tài)。這可能導(dǎo)致電信號(hào)35的前端的振幅具有不理想的尖峰，進(jìn)而導(dǎo)致被 傳遞至基板的聲能45的振幅中產(chǎn)生不理想的尖峰。這種尖峰會(huì)對(duì)基板上的器 件造成損傷。如果處理過程中電信號(hào)35的峰值振幅改變(即，增大或減小)，則存在 相同的問題。例如，如果電信號(hào)35的振幅從40瓦增大至100瓦，則放大器30 使電信號(hào)35的振幅以單步函數(shù)形式從40瓦跳到100瓦。這種振幅跳躍會(huì)產(chǎn)生 可能對(duì)所處理基板上的器件造成災(zāi)難性損傷的不理想的功率尖峰?，F(xiàn)有技術(shù)的兆頻超聲功率控制系統(tǒng)100的另一缺點(diǎn)是它不能改變輸出的電 信號(hào)35的頻率。發(fā)明內(nèi)容因此本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種為聲能源供電的系統(tǒng)和方法，用來減少 和/或消除由所產(chǎn)生的聲能對(duì)基板造成的損傷。本發(fā)明的另一目的是提供一種為聲能源供電的系統(tǒng)和方法，用來減少和/ 或消除產(chǎn)生的聲能的振幅中的尖峰。本發(fā)明的又一目的是提供一種為聲能源供電的系統(tǒng)和方法，用來增加對(duì)基 板的微粒去除。本發(fā)明的又一目的是提供一種為聲能源供電的系統(tǒng)和方法，用來調(diào)節(jié)微粒 除去過程中產(chǎn)生的聲能的頻率和/或振幅。本發(fā)明的又一目的是提供一種為聲能源供電的系統(tǒng)和方法，用來增加受所
產(chǎn)生的聲能作用的基板的器件產(chǎn)出。又一個(gè)目的是提供一種為聲能源供電的系統(tǒng)和方法，用來為受所產(chǎn)生的聲 能作用的基板提供擦洗動(dòng)作。本發(fā)明的又一目的是提供一種為聲能源供電的系統(tǒng)和方法，用來提供對(duì)工 藝化學(xué)的氣體濃縮更好的控制。本發(fā)明的又一目的是提供一種為聲能源供電的系統(tǒng)和方法，用來產(chǎn)生最小化所產(chǎn)生的兆頻超聲能的波節(jié)形成(nodeing)的掃描頻率的緊帶寬。還有一個(gè)目的是提供一種處理基板的系統(tǒng)和方法，用來提高處理效率和/ 或微粒的去除。這些和其它的目的由本發(fā)明滿足。本發(fā)明利用由換能器產(chǎn)生(并隨后作用 于基板)的聲能的特性可通過控制驅(qū)動(dòng)這些換能器的電信號(hào)(即，功率信號(hào)) 的相應(yīng)特性來控制這一概念。重要的是，這些特性包括頻率和/或振幅。通過利 用此概念，本發(fā)明的系統(tǒng)和方法提供將電信號(hào)提供給換能器的附加控制層。本 發(fā)明允許使用者控制傳遞給換能器晶體并進(jìn)而有效地傳遞給基板的功率的頻 率和/或振幅。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，該系統(tǒng)和方法不是僅對(duì)提供給換能器的功率進(jìn) 行模擬電平控制，而是能提供對(duì)由換能器產(chǎn)生的聲能的振幅和/或頻率的主動(dòng)控 制。在一個(gè)方面，本發(fā)明是用聲能處理基板的方法，該方法包括a)將至少一 塊基板支承在處理腔內(nèi)；b)產(chǎn)生基帶電信號(hào)；c)將基帶電信號(hào)傳送至放大器， 該放大器將基帶電信號(hào)轉(zhuǎn)換成具有峰值振幅的輸出電信號(hào)；d)將輸出電信號(hào)傳 送至換能器，該換能器將輸出電信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的聲能；e)將聲能作用于支承 在處理腔內(nèi)的至少一塊基板；以及f)使輸出電信號(hào)的峰值振幅斜變(ramping)。由于已發(fā)現(xiàn)在例如清洗等兆頻超聲處理過程中對(duì)基板(例如半導(dǎo)體晶片) 造成的至少一些損傷是由于聲能產(chǎn)生振幅尖峰造成的。如上面簡單討論的那 樣，已發(fā)現(xiàn)這些尖峰一般發(fā)生在聲換能器的啟動(dòng)期間和/或來自由于化學(xué)劑槽中 的聲波反射在功率中產(chǎn)生波節(jié)和波腹的反射駐波。因此，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施 例中，將在用于基板處理的換能器的啟動(dòng)期間進(jìn)行輸出電信號(hào)的峰值振幅的斜
變。在本實(shí)施例中，斜變可包括將輸出電信號(hào)的峰值振幅從基本為零的值增大 至工作值。使輸出電信號(hào)從基本為零的值斜變至工作值所花費(fèi)的確切時(shí)間取決 于處理基板所希望的功率以及兆頻超聲清洗系統(tǒng)中使用的換能器/傳射器的樣 式。啟動(dòng)期間電信號(hào)的斜變導(dǎo)致基板處理期間換能器的逐漸啟動(dòng)，由此消除作 用于基板的聲能中的振幅尖峰。換句話說，通過控制提供給換能器的電信號(hào)的 前沿，就可控制兆頻超聲換能器的啟動(dòng)特性，由此消除已被證明為與功率共同 瞬變的起始功率尖峰。當(dāng)在基板處理期間使用時(shí)，斜變可用來執(zhí)行"聲波擦洗"動(dòng)作。在本實(shí)施 例中，斜變步驟將包括以循環(huán)方式在預(yù)定范圍內(nèi)重復(fù)地增大和減小輸出電信號(hào) 的峰值振幅。這導(dǎo)致由換能器作用于基板的聲能的振幅也以相應(yīng)方式重復(fù)增大 和減小。由聲能產(chǎn)生的聲波擦洗動(dòng)作在提高了微粒除去效率，同時(shí)最小化對(duì)基 板上脆弱期間的損傷。其它能力包括(l)在高功率短脈沖串能量的基板清洗期 間，迅速地提升聲能的振幅；(2)緩和至低振幅清洗；以及(3)低振幅除氣階段， 用來對(duì)化學(xué)氣體濃縮更好的控制。較佳地，在"聲波擦洗"技術(shù)中輸出電信號(hào)斜變的預(yù)定范圍處于輸出電信 號(hào)的工作值和該工作值的小于100%的某百分?jǐn)?shù)之間。更佳地，該百分?jǐn)?shù)大于 或等于約10%并小于100%。通過在"聲波擦洗"中的任何時(shí)間使輸出電信號(hào) 的范圍保持在或工作值或以下，基板不會(huì)經(jīng)受可能損傷脆弱器件的過大的聲能 功率電平。最佳地，"聲波擦洗"期間的斜變包括以循環(huán)方式在最小值和工作值之間 重復(fù)地增大和減小輸出電信號(hào)的峰值振幅。通過僅僅避免電信號(hào)的全部關(guān)斷， 就可避免諸如系統(tǒng)不穩(wěn)定等不理想效果，同時(shí)允許振幅可斜變的最大范圍。將 少量功率驅(qū)動(dòng)到壓電晶體中定義了放大器必須驅(qū)動(dòng)的壓電晶體的阻抗，由此提 供可具有較快斜變速率的穩(wěn)定系統(tǒng)。最小值可以例如低于工作值的1%。最小值的準(zhǔn)確瓦特?cái)?shù)最終將取決于所用硬件的特性以及驅(qū)動(dòng)它所需的功率。不管輸出電信號(hào)的峰值振幅的斜變是被認(rèn)為是啟動(dòng)控制還是"聲波擦洗"， 斜變都不是階躍函數(shù)。峰值振幅的斜變可采用直線、拋物線或S曲線函數(shù)。然
而本發(fā)明不局限于任何斜變曲線。電信號(hào)的峰值振幅的斜變可以多種方式實(shí) 現(xiàn)，包括但不局限于(l)將先前斜變的基帶電信號(hào)傳送至放大器；以及(2)在 步驟f)的轉(zhuǎn)換期間，通過放大器自身的控制使輸出電信號(hào)斜變。在一個(gè)實(shí)施例中，模擬波形發(fā)生器可操作地耦合于放大器以實(shí)現(xiàn)基帶電信 號(hào)至輸出電信號(hào)的轉(zhuǎn)換。最佳地，聲能處于兆頻超聲范圍內(nèi)。本發(fā)明還利用改變驅(qū)動(dòng)換能器的電信號(hào)的頻率導(dǎo)致產(chǎn)生和作用于基板的 聲能的相應(yīng)變化這一事實(shí)。由于已發(fā)現(xiàn)改變聲能頻率導(dǎo)致具有多種大小的微粒 的更有效去除，因此這在清洗工藝中尤其有益。參照低頻率對(duì)清除大微粒有效 而較高的頻率對(duì)去除較小的微粒有效這一事實(shí)，本發(fā)明的變頻方面允許一個(gè)清 洗模塊對(duì)較大的微粒尺寸范圍有效。根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例還能將頻率控制擴(kuò)展 至頻率調(diào)制，其中系統(tǒng)提供對(duì)發(fā)生器的控制以產(chǎn)生最小化聲能波節(jié)形成的掃描頻率的緊帶寬。該能力的優(yōu)點(diǎn)在于減少了峰值功率傳遞并因此降低損傷可能 性。變頻技術(shù)或可單獨(dú)使用，或可與上述振幅斜變技術(shù)結(jié)合使用。當(dāng)與振幅斜 變結(jié)合使用時(shí)，本發(fā)明的上述方法還將包括在將聲能作用于基板期間改變輸出 電信號(hào)的頻率。輸出電信號(hào)的頻率可以這樣一種方式變化以獲得各種處理技術(shù)，包括"掃 頻"和/或"跳頻"。當(dāng)利用"掃頻"技術(shù)時(shí)，本發(fā)明的變頻步驟還包括在預(yù)定 范圍內(nèi)重復(fù)地增大和/或減小輸出電信號(hào)的頻率。該預(yù)定范圍較佳地在換能器的 主工作頻率的+/-10%內(nèi)(當(dāng)換能器包括壓電'晶體時(shí))。最佳的是，預(yù)定范圍在 換能器的主工作頻率的+/-1 %內(nèi)。當(dāng)利用"跳頻"技術(shù)時(shí)，本發(fā)明的變頻步驟還包括將輸出電信號(hào)的頻率從 換能器的主工作頻率改變至換能器的至少一個(gè)副工作頻率。改變輸出電信號(hào)的頻率較佳地通過在發(fā)生期間采用可變頻率發(fā)生器等改 變基帶電信號(hào)的頻率來實(shí)現(xiàn)。如上所述，變頻技術(shù)可獨(dú)立于振幅斜變使用。當(dāng)如此使用時(shí)，本發(fā)明在另 一方面可以是一種以聲能處理基板的方法，該方法包括a)將至少一塊基板支 承在處理腔內(nèi)；b)生成具有一頻率的電信號(hào)；C)將該電信號(hào)傳送至聲能源；d) 聲能源將該電信號(hào)轉(zhuǎn)換成頻率與電信號(hào)頻率對(duì)應(yīng)的聲能；e)將該聲能作用于基板表面；以及f)當(dāng)電信號(hào)的同時(shí)改變電信號(hào)頻率，由此相應(yīng)地改變作用于基板 的聲能的頻率。較佳地，電信號(hào)的頻率在預(yù)定范圍內(nèi)改變，這導(dǎo)致在以將各種尺寸的微粒 從受到該聲能作用的基板上去除為目的的頻率范圍內(nèi)產(chǎn)生聲能。在清洗處理或系統(tǒng)中可采納本發(fā)明的任何實(shí)施例。在這樣一個(gè)實(shí)施例中， 本發(fā)明的方法還包括在支承于處理腔中的基板表面上涂敷清潔液薄膜，該基 板被支承在基本水平的方向上；其中換能器可操作地耦合于發(fā)射器，該發(fā)射器 耦合于該清洗液薄膜；并且其中發(fā)射器發(fā)射聲能通過該清洗液薄膜至基板表 面。在又一方面，本發(fā)明是一種為聲能源供電的方法，該方法包括a)產(chǎn)生一 基帶電信號(hào)；b)將基帶電信號(hào)傳送至放大器；c)放大器將基帶電信號(hào)轉(zhuǎn)換成具 有峰值振幅的輸出電信號(hào)；d)將輸出電信號(hào)傳送至聲能源；e)聲能源將輸出電 信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的聲能；以及f)使輸出電信號(hào)的峰值振幅斜變。在又一方面，本發(fā)明是一種為換能器供電以產(chǎn)生聲能的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括 電信號(hào)發(fā)生器；可操作地耦合于電信號(hào)發(fā)生器的放大器，該放大器用于接收由 電信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的電信號(hào)并將該電信號(hào)轉(zhuǎn)換成具有峰值振幅的輸出電信號(hào)； 可操作地耦合于該放大器的功率控制，該功率控制用于使輸出電信號(hào)的峰值振 幅斜變；以及可操作地耦合于該放大器的至少一個(gè)換能器，該換能器用于從放 大器接收輸出電信號(hào)并將輸出電信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的聲能。在另一方面中，本發(fā)明可以是一種用于處理至少一塊基板的系統(tǒng)，該系統(tǒng) 包括具有用于支承至少一塊基板的支承件的處理腔；用于向定位于該支承件 上的基板產(chǎn)生具有峰值振幅的聲能的裝置；用于使由產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的聲能的峰 值振幅斜變的裝置；以及用于控制作用聲能的裝置的系統(tǒng)控制器。在又一方面，本發(fā)明是一種將功率提供給換能器以產(chǎn)生聲能的系統(tǒng)，該系 統(tǒng)包括電信號(hào)發(fā)生器；可操作地耦合于電信號(hào)發(fā)生器的放大器，該放大器用 來接收由電信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的電信號(hào)并將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成具有峰值振幅的輸出 電信號(hào)；可操作地耦合于放大器的功率控制，該功率控制用于使輸出電信號(hào)的
峰值振幅斜變；以及至少一個(gè)可操作地耦合于放大器的換能器，該換能器用來 接收來自放大器的輸出電信號(hào)，并將輸出電信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的聲能。功率控制可以是模擬波形發(fā)生器。在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)控制器可操作地 耦合于功率控制和電信號(hào)發(fā)生器。電信號(hào)發(fā)生器可以是可變頻率發(fā)生器。在本實(shí)施例中，電信號(hào)較佳地以變化的頻率產(chǎn)生。這導(dǎo)致由換能器產(chǎn)生的聲能具有 相應(yīng)的變化的頻率。在又一方面中，本發(fā)明是一種為換能器供電以產(chǎn)生聲能的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包 括用于產(chǎn)生具有一頻率的電信號(hào)的可變頻率發(fā)生器；至少一個(gè)可操作地耦合 于可變頻率發(fā)生器的換能器，該換能器用來接收電信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的聲能；以及系統(tǒng)控制器，該系統(tǒng)控制器可操作地耦合于可變頻率發(fā)生器并用來改 變所產(chǎn)生的電信號(hào)的頻率，由此導(dǎo)致由換能器產(chǎn)生的聲能具有相應(yīng)的變化的頻 率。較佳地，該系統(tǒng)還包括可操作地耦合于放大器的功率控制，其中該功率控 制用于將由放大器接收的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成具有峰值振幅的模擬電信號(hào)。功率控制 可使離開放大器的模擬電信號(hào)的峰值振幅斜變。更佳地，功率控制還包括模擬 波形發(fā)生器。在另一方面，本發(fā)明是一種用于處理至少一塊基板的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括 具有用于支承至少一塊基板的支承件的處理腔；用于將具有峰值振幅的聲能作 用于定位于支承件上的基板的裝置；用于在將聲能作用于基板期間使聲能的峰 值振幅斜變的裝置；以及適于控制用于作用聲能的裝置的系統(tǒng)控制器。用于作用聲能的裝置較佳地包括電信號(hào)發(fā)生器；可操作地耦合于電信號(hào) 發(fā)生器的放大器，該放大器用來接收由電信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的電信號(hào)；可操作地 耦合于放大器和系統(tǒng)控制器的功率控制，該功率控制用于將由放大器接收的電 信號(hào)轉(zhuǎn)換成具有峰值振幅的輸出電信號(hào)；至少一個(gè)可操作地耦合于放大器的換 能器，該換能器用來接收來自放大器的輸出電信號(hào)并將該輸出電信號(hào)轉(zhuǎn)換成聲 能，該聲能的峰值振幅與輸出電信號(hào)的峰值振幅對(duì)應(yīng)；并且該功率控制還用來 響應(yīng)來自系統(tǒng)控制器的控制信號(hào)使離開放大器的輸出電信號(hào)的峰值振幅斜變。 較佳地，該功率控制包括模擬波形發(fā)生器。 當(dāng)在啟動(dòng)過程中使用時(shí)，功率控制將通過響應(yīng)從系統(tǒng)控制器接收的啟動(dòng)信 號(hào)將輸出電信號(hào)的峰值振幅逐漸從基本為零的值增大至較高的工作值來使輸 出電信號(hào)的峰值振幅斜變。當(dāng)用來執(zhí)行聲波擦洗動(dòng)作時(shí)，功率控制將較佳地通 過重復(fù)地增大和減小輸出電信號(hào)的峰值振幅來使峰值振幅斜變。如上所述，輸 出電信號(hào)的這種重復(fù)增大和減小導(dǎo)致聲能的峰值振幅相應(yīng)地增大和減小?？扇芜x地，電信號(hào)發(fā)生器可以是可變頻率發(fā)生器。在本實(shí)施例中，可變頻 率發(fā)生器較佳地用于以變化的頻率產(chǎn)生電信號(hào)，由此導(dǎo)致由換能器產(chǎn)生的聲能 具有相應(yīng)的變化的頻率。在又一方面中，本發(fā)明是一種用于處理至少一塊基板的系統(tǒng)，它包括具 有用于支承至少一塊基板的支承件的處理腔；用以將一頻率的聲能作用于定位 于支承件上的基板的裝置，該用于作用聲能的裝置用來在將聲能作用于基板期 間改變聲能的頻率；以及用于控制該用于作用聲能的裝置的系統(tǒng)控制器。本發(fā)明的所有必要?jiǎng)幼骱?或調(diào)整可通過使用系統(tǒng)控制器來自動(dòng)化。系統(tǒng)控 制器可以是用于過程控制的適宜的基于微處理器的可編程邏輯控制器、個(gè)人計(jì) 算機(jī)等，并較佳地包括各種輸入/輸出端口，用來提供與本發(fā)明系統(tǒng)中需要控制 并與之通信的各個(gè)部件的連接。該系統(tǒng)控制器還較佳地包括足夠的存儲(chǔ)器以存 儲(chǔ)處理方案和其它數(shù)據(jù)。所需系統(tǒng)控制器的具體類型取決于采納該系統(tǒng)控制器 的系統(tǒng)(及其功能)的需要。本發(fā)明的方法不限于在任何具體類型的兆頻超聲處理工具中實(shí)現(xiàn)，而是能 為漂洗槽、晾干器或能執(zhí)行單塊晶片和/或成批晶片處理的任何類型的基板處理 腔采納或?qū)崿F(xiàn)。此外，本發(fā)明的系統(tǒng)不受所使用的處理槽/腔的類型的限制，并 能與單塊晶片處理腔或成批晶片處理腔結(jié)合使用。盡管在一些實(shí)施例中，該系統(tǒng)包括具有用來支承至少一塊基板的支承件的處理腔，然而該處理腔也可以是 單塊晶片腔或成批沉浸腔。支承件可以將多塊晶片或一塊晶片支承在任何方向 上，包括基本水平的方向或基本垂直的方向。


圖1是使用模擬振幅控制的現(xiàn)有技術(shù)的兆頻超聲功率控制系統(tǒng)的示意圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的、采納功率控制系統(tǒng)的兆頻超聲清洗系統(tǒng) 的示意圖。
圖3是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的、采納功率控制系統(tǒng)的兆頻超聲清洗系統(tǒng) 的示意圖，其中功率控制通過控制放大器來使電信號(hào)斜變。
圖4是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的、采納功率控制系統(tǒng)的兆頻超聲清洗系統(tǒng) 的示意圖，其中功率控制器通過控制可變頻率發(fā)生器來使電信號(hào)斜變。
圖5是根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的、采納功率控制系統(tǒng)的兆頻超聲清洗系統(tǒng) 的示意圖，其中功率控制通過控制衰減器來使電信號(hào)斜變。
具體實(shí)施例方式
參照圖2，其中示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的、具有振幅斜變和變頻控制 的兆頻超聲清洗系統(tǒng)200。清洗系統(tǒng)200包括功率控制模塊260和處理腔270。 處理腔270被圖示為單塊晶片系統(tǒng)。然而本發(fā)明不局限于此。本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人 員可以理解本發(fā)明的原理也能適用于成批處理和/或沉浸槽系統(tǒng)。
處理腔270包括將基板90支承在基本水平的方向上的基板支承件271。 基板支承件271嚙合基板90的外緣以最小化兩者之間的接觸面積?；逯С?件271通過軸273耦合于電動(dòng)機(jī)272。在處理期間，基板90可根據(jù)需要轉(zhuǎn)動(dòng)。
處理腔270還包括用于向基板90上表面供給處理液薄膜91的噴嘴274。 噴嘴274可操作地并流體耦合于一個(gè)或多個(gè)處理液源(未示出)。盡管將結(jié)合 噴嘴274向基板90的上表面供給的清洗液薄膜91的兆頻超聲清洗處理對(duì)本發(fā) 明諸個(gè)方面進(jìn)行了描述，然而本發(fā)明可用于執(zhí)行各種不同的處理步驟，其中聲 能的使用包括但不限于微粒去除、介電膜腐蝕、光阻材料剝離、晾干等。所使 用的確切處理液取決于所執(zhí)行的處理步驟。這里使用的術(shù)語"流體"包括但不 局限于液體、氣體、液-液混合物、液-氣溶劑和氣-氣混合物。
處理腔270還包括可操作地耦合于換能器240的長形探頭發(fā)射器275。發(fā) 射器275較佳地由能夠有效地發(fā)射由換能器240產(chǎn)生的聲能的材料構(gòu)成。適宜 的材料包括，但不局限于石英、氮化硼和藍(lán)寶石。然而也可使用其它材料，例 如金屬(包括鋁和不銹鋼)、聚合物(包括PVDF、特氟隆(Teflon)、海拉
爾(Halar)等)以及諸如特氟隆膜覆鋁等多種材料的組合。盡管發(fā)射器275 被例示為大致圓柱形的長探頭，然而發(fā)射器可采用幾乎任何形狀，包括但不局 限于餅形、板形、透鏡形等。換能器240可包括一個(gè)或多個(gè)壓電晶體，該壓電晶體具有主工作頻率和通 常稱為高Q頻率的一個(gè)或多個(gè)副工作頻率。換能器240的主工作頻率和副工作 頻率的確切值隨著換能器的不同而變化，并且由諸如壓電晶體的質(zhì)量、壓電晶 體的材料、壓電晶體的大小和形狀、以及用于發(fā)射聲能的材料的大小和形狀和 處理液的性質(zhì)等因素決定。換能器240電耦合于功率控制模塊260。換能器240將接收自功率控制模 塊260的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成具有與驅(qū)動(dòng)換能器240的電信號(hào)的特性對(duì)應(yīng)的特性的聲 能。更具體地說，換能器240將由功率控制模塊260輸出的電信號(hào)235轉(zhuǎn)換成 振幅和頻率與電信號(hào)235的振幅和頻率對(duì)應(yīng)的聲能。輸出電信號(hào)235隨時(shí)間變 化的曲線沿電連接示意地示出以便于理解。發(fā)射器275以使當(dāng)換能器240將輸出電信號(hào)235轉(zhuǎn)換成聲能時(shí)該聲能進(jìn)一 步由發(fā)射器275發(fā)射的方式耦合于換能器240。當(dāng)液體薄膜91被涂覆于基板 90時(shí)，發(fā)射器275與該薄膜91接觸。當(dāng)換能器240被啟動(dòng)時(shí)，所產(chǎn)生的聲能 由發(fā)射器275通過該處理液薄膜91發(fā)射至基板90。功率控制模塊260包括可變頻率發(fā)生器210、具有可變模擬信號(hào)控制能力 的功率控制單元220、放大器230和系統(tǒng)控制器250。功率控制模塊260能通 過控制輸出電信號(hào)235的振幅和/或頻率來提供對(duì)由換能器240產(chǎn)生的聲能的振 幅和/或頻率的主動(dòng)控制。系統(tǒng)控制器250可操作地耦合于可變頻率發(fā)生器210和功率控制單元220 以提供對(duì)可變頻率發(fā)生器210和功率控制單元220的控制并提供與它們的通 信。系統(tǒng)控制器250可以是用于過程控制的適宜的基于微處理器的可編程邏輯 控制器、個(gè)人計(jì)算機(jī)等，并較佳地包括各種輸入/輸出端口，用來提供與本發(fā)明 的系統(tǒng)中需要控制并與之通信的各個(gè)部件的連接。系統(tǒng)控制器250較佳地包括 足夠的存儲(chǔ)器以存儲(chǔ)處理方案和其它數(shù)據(jù)。所需系統(tǒng)控制器的具體類型取決于 采納該系統(tǒng)控制器的系統(tǒng)(及其功能)的需要。
如上所述，功率控制模塊260通過控制由放大器230輸出并提供給換能器 240的電信號(hào)235 (即，功率信號(hào))的頻率和/或振幅來控制由換能器240產(chǎn)生 的聲能的頻率和/或振幅。相比現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)，功率控制系統(tǒng)260提供將電信 號(hào)235提供給換能器240的附加控制層。具體地說，功率控制模塊260允許使 用者控制傳遞給換能器240的電信號(hào)235的振幅和/或頻率(并進(jìn)而控制所產(chǎn)生 并提供給基板90的相應(yīng)聲能)，而不是象現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)那樣僅提供對(duì)傳遞 給換能器的功率的模擬電平控制?？蓪⒐β士刂颇K260的所有硬件集成到一個(gè)殼體或箱體內(nèi)。放大器230 可內(nèi)建固定的軟件斜變和/或可在此后編程其它振幅變化。放大器230可以是例 如A類或AB類放大器，例如AR Kalmus 75A250放大器。放大器230還可包括用以確定所產(chǎn)生的功率和所反射的功率兩者的功率監(jiān)視器，以使系統(tǒng)能根據(jù) 功率轉(zhuǎn)換的最大效率進(jìn)行調(diào)整?？勺冾l率發(fā)生器210可以是例如HP3312A任意波形發(fā)生器等，例如Agilient 33220A。功率控制單元220例如可以是模擬波形發(fā)生器?？勺冾l率發(fā)生器210和功率控制單元220經(jīng)來自較佳為主機(jī)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)控制器250的軟件控制，該軟件運(yùn)行驅(qū)動(dòng)對(duì)產(chǎn)品、化學(xué)劑和處理需要最優(yōu)清洗方法的控制算法。下面將對(duì)根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的、兆頻超聲清洗系統(tǒng)200在執(zhí)行清洗方 法時(shí)的操作進(jìn)行說明。首先，將基板90定位在處理腔270中并在支承件271 上被支承在基本水平的方向上。操作者從用戶界面(未示出)選擇清洗方法， 從而啟動(dòng)系統(tǒng)200。 一旦系統(tǒng)啟動(dòng)，系統(tǒng)控制器250就從內(nèi)存中檢取所選擇的 清洗方法并執(zhí)行存儲(chǔ)于其中的命令。系統(tǒng)控制器250啟動(dòng)適當(dāng)?shù)谋靡詫⒗缑撾x子水("DI水")、臭氧化DI 水("DI03" )、 SC1或SC2等清洗液經(jīng)由噴嘴274提供至基板90的上表面。 基板90通過電動(dòng)機(jī)272以合需的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)("RPM")啟動(dòng)來轉(zhuǎn)動(dòng)。清洗液在 基板90上形成薄膜/層91。薄膜/層91與發(fā)射器275接觸。在清洗方案的適宜時(shí)間，系統(tǒng)控制器250將啟動(dòng)命令發(fā)送至功率控制模塊 260。 一旦接收到啟動(dòng)信號(hào)，可變頻率發(fā)生器210就產(chǎn)生基帶電信號(hào)215并將 其傳送至放大器230。根據(jù)具體處理要求，基帶電信號(hào)215可具有恒定頻率或可變頻率。在圖2中沿電連接示出基帶電信號(hào)215的曲線以便理解。如圖所示， 基帶信號(hào)215具有隨時(shí)間增大的頻率并具有恒定振幅。在可變頻率發(fā)生器210被啟動(dòng)的同時(shí)，功率控制單元也被系統(tǒng)控制器250 啟動(dòng)。作為響應(yīng)，功率控制單元220產(chǎn)生可變模擬控制信號(hào)225并將其傳送至 放大器230。圖2中沿電連接示出可變模擬控制信號(hào)225的曲線以便理解。放大器230接收來自可變頻率發(fā)生器230的基帶電信號(hào)215以轉(zhuǎn)換成輸出 電信號(hào)235 (它將驅(qū)動(dòng)換能器240)。同時(shí)，功率控制單元220控制來自放大 器230的電信號(hào)235輸出的振幅?？勺兡M控制信號(hào)225。功率控制單元220 能通過與放大器230的耦合來使輸出電信號(hào)235的振幅斜升和/或斜降。輸出電 信號(hào)235的振幅的所有斜變較佳地為非階躍函數(shù)。峰值振幅的斜變可采取例如 直線、拋物線或S曲線形式。然而本發(fā)明不局限于任何具體曲線。在任何情況 下使用的確切曲線可由諸如定時(shí)要求、功率電平、所用處理液類型等因素確定。在啟動(dòng)過程中，功率控制單元220 (通過其對(duì)放大器230的控制)使輸出 電信號(hào)235的振幅從基本為零的值斜升到工作值。確切的工作值是視處理情況 而確定的，并取決于例如基板上的半導(dǎo)體器件的尺寸和類型、清潔度要求、所 使用的傳送器和/或換能器的尺寸、樣式和數(shù)量等因素。電信號(hào)235的峰值振幅 的工作值典型地在1瓦至500瓦范圍內(nèi)變化。例如，當(dāng)處理腔為單塊基板腔時(shí)， 峰值振幅的工作值可在1到20瓦的范圍內(nèi)，而當(dāng)處理腔為成批處理腔時(shí)，峰 值振幅的工作值可以在200到500瓦的范圍內(nèi)。然而本發(fā)明不局限于特定值。啟動(dòng)斜變時(shí)間較佳地在0.0001到IO秒范圍內(nèi)，更佳地落在0.001到1秒 范圍內(nèi)。其確切時(shí)間視情況而定，并要考慮諸如工作值的振幅、所用發(fā)射器類 型、處理時(shí)間約束、清洗要求等因素。輸出電信號(hào)235的峰值振幅的啟動(dòng)斜變隨時(shí)間變化的曲線將是象圖2所示 信號(hào)曲線的向上線性斜變部分的形式。在斜變過程中，輸出電信號(hào)235被傳送至換能器240以轉(zhuǎn)換成聲能。 一旦 由換能器240接收到，電信號(hào)235即被轉(zhuǎn)換成頻率和振幅特性與輸出電信號(hào)235 的頻率和振幅特性對(duì)應(yīng)的聲能。因此，換能器240產(chǎn)生的聲能也具有輸出電信 號(hào)235的斜變特性/曲線。如上所述，由換能器240產(chǎn)生的聲能經(jīng)由發(fā)射器275 通過該清洗液層91被發(fā)射至基板表面90。根據(jù)本發(fā)明，輸出電信號(hào)235的峰值振幅可通過各種方法實(shí)現(xiàn)斜變。任何 系統(tǒng)合需的方法由該系統(tǒng)的硬件決定。此類方法包括(l)控制頻率發(fā)生器自身 (即DDS芯片)的振幅輸出；(2)提供模擬控制信號(hào)以控制電信號(hào)的前置放大 器增益；(3)向衰減器提供模擬信號(hào)，(其中前置放大器在衰減器之前引入固定 增益)；(4)將模擬信號(hào)提供給放大器內(nèi)的衰減器；和/或(5)將模擬信號(hào)提供給放 大器以調(diào)整放大器增益。下面將結(jié)合圖3到圖5所示的系統(tǒng)對(duì)這些方法中的一 些進(jìn)行說明。如有需要。兆頻超聲功率控制模塊260能夠改變頻率并使電信號(hào)235的峰 值振幅斜變?；蛘?，可操作兆頻超聲功率控制模塊260以相互獨(dú)立地僅使頻率 變化或僅使峰值振幅斜變。確切的需要由處理要求確定。在基板90處理過程 中，峰值振幅的斜變和/或頻率的變化可進(jìn)行一次或重復(fù)進(jìn)行?？勺兊乜刂齐娦?號(hào)235的峰值振幅并調(diào)制其頻率的能力顯著地提高了微粒去除效率而不會(huì)對(duì)受 到相應(yīng)聲能245作用的基板上的脆弱器件造成損傷。一旦啟動(dòng)斜變完成，功率控制系統(tǒng)260即執(zhí)行對(duì)輸出電信號(hào)235的振幅和 /或頻率的各種其它操縱以實(shí)現(xiàn)更好的清洗和/或減少對(duì)基板的損傷。如將在下文中更詳細(xì)說明的那樣，此類操縱包括"聲波擦洗"、"掃頻"和"跳頻"。 這些技術(shù)可獨(dú)立于啟動(dòng)斜變處理或與之結(jié)合地實(shí)現(xiàn)。此外，這些技術(shù)的任何一 種可單獨(dú)使用或與其它技術(shù)結(jié)合使用。下面將結(jié)合兆頻超聲清洗系統(tǒng)200對(duì)這些技術(shù)的每一種的性能進(jìn)行說明。 聲波擦洗"聲波擦洗"是功率控制系統(tǒng)260以循環(huán)方式在預(yù)定范圍內(nèi)重復(fù)增大和減 小輸出電信號(hào)235的峰值振幅的動(dòng)作。當(dāng)然輸出電信號(hào)235的峰值振幅的增大 和減小在本質(zhì)上是斜變的。圖2所示的輸出電信號(hào)235的曲線是"聲波擦洗" 動(dòng)作的單次循環(huán)的一個(gè)實(shí)施例。輸出電信號(hào)235斜變的細(xì)節(jié)與上面結(jié)合啟動(dòng)斜 變過程討論的內(nèi)容相同。
在"聲波擦洗"動(dòng)作期間，輸出電信號(hào)235的峰值振幅較佳地在工作值和 工作值的一個(gè)百分?jǐn)?shù)之間增大和減小。在一個(gè)實(shí)施例中，該百分?jǐn)?shù)大于或等于 約腦。最佳地，"聲波擦洗"包括以循環(huán)方式在最小值和工作值之間重復(fù)增大和減小輸出電信號(hào)235的峰值振幅。通過僅僅避免輸出電信號(hào)235的關(guān)斷，就可 避免諸如系統(tǒng)不穩(wěn)定之類的不理想效果，同時(shí)允許振幅在最大可能范圍上斜 變。將少量功率驅(qū)動(dòng)到壓電晶體中定義了放大器必須驅(qū)動(dòng)的壓電晶體的阻抗， 由此提供可具有更快斜變速率的穩(wěn)定系統(tǒng)。最小值例如可以小于工作值的1%。 最小值的確切瓦特?cái)?shù)最終將取決于所使用的硬件的特性和驅(qū)動(dòng)它所需的功率。 通過重復(fù)地增大和減小輸出電信號(hào)235的峰值振幅，作用于基板90的聲 波能量的峰值振幅也重復(fù)地增大和減小，由此實(shí)現(xiàn)對(duì)基板表面的聲波擦洗動(dòng) 作。峰值振幅的這種重復(fù)增大和減小也可結(jié)合諸如剝離等其它基板處理步驟使 用。掃頻如上面提到的那樣，功率控制模塊260可通過控制基帶電信號(hào)215的頻率 來調(diào)整電信號(hào)235的頻率。在這種情形下，系統(tǒng)控制器250調(diào)節(jié)可變頻率發(fā)生 器210以實(shí)現(xiàn)所需的基帶電信號(hào)215的變頻。如圖2中的基帶電信號(hào)215的曲 線所示那樣，基帶電信號(hào)215的頻率隨著時(shí)間而增加。改變基帶電信號(hào)215的 頻率導(dǎo)致輸出電信號(hào)235頻率的相應(yīng)改變，這進(jìn)而導(dǎo)致由換能器240產(chǎn)生并最 終作用于基板90的聲能的相應(yīng)改變。在"掃頻"技術(shù)中，輸出電信號(hào)235的頻率在預(yù)定范圍內(nèi)被重復(fù)增大和/ 或減小。為了最小化能量損失并改善結(jié)果，該預(yù)定范圍較佳地在壓電晶體換能 器240的主工作頻率的+/-10%內(nèi)。最佳地，該預(yù)定范圍在換能器的主工作頻率 的+/-1%內(nèi)。然而本發(fā)明不局限于此，并能使用其它帶寬。例如可使用圍繞壓 電晶體換能器的一個(gè)或多個(gè)的副工作頻率的帶寬。可選擇掃頻的預(yù)定范圍以將特定尺寸的微粒從基板上除去。
跳頻兆頻超聲清洗系統(tǒng)200利用頻率變化以改善基板處理的另一種方法是通過"跳頻"技術(shù)。在這種技術(shù)中，功率控制模塊260將輸出電信號(hào)235的頻率 從換能器240的主工作頻率迅速改至換能器的至少一個(gè)副工作頻率或者反之。 較佳地，輸出電信號(hào)235的峰值振幅和/或頻率的所有改變是在不中止將 聲能作用于基板90的情況下進(jìn)行的。換句話說，啟動(dòng)斜變、"聲波擦洗"、 "跳頻"和/或"掃頻"是不中斷將電信號(hào)235提供給換能器240地進(jìn)行的。結(jié) 果，在基板卯的連續(xù)兆頻超聲處理期間，當(dāng)場進(jìn)行所有的變化。替換的硬件/控制實(shí)施例現(xiàn)在參閱圖3，其中示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的、采納功率控制模塊 260A的兆頻超聲清洗系統(tǒng)200A。除了某些例外以外，兆頻超聲清洗系統(tǒng)200A 與圖2中的兆頻超聲清洗系統(tǒng)200相似。由此，將使用相同的標(biāo)號(hào)來表示相同 元件，其例外是在數(shù)字標(biāo)號(hào)之后添加字母后綴"A"。為了避免重復(fù)說明，僅 對(duì)兆頻超聲清洗系統(tǒng)200A區(qū)別于兆頻超聲清洗系統(tǒng)200的那些重要方面作詳 細(xì)說明。功率控制模塊260A可執(zhí)行上述輸出信號(hào)235A控制技術(shù)的任何一種， 包括啟動(dòng)斜變、"聲波擦洗"、"掃頻"和/或"跳頻"。與圖2的功率控制模塊260相似，圖3的功率控制模塊260A通過可操作 地耦合于放大器230A的功率控制單元220A控制其輸出電信號(hào)235A的特性。 重要的是，在虛線圈中示出每級(jí)處各電信號(hào)的曲線以便理解。兆頻超聲清洗系統(tǒng)200A利用聲能實(shí)現(xiàn)基板90的清洗。然而，兆頻超聲 清洗系統(tǒng)200A還被設(shè)計(jì)成減少提供給例如換能器240A等聲能源的輸出電信 號(hào)235A中存在的噪聲/雜訊，例如信號(hào)畸變和雜波內(nèi)容等。清洗系統(tǒng)200A包括處理腔270A和功率控制模塊260A。功率控制模塊 260耦合于用戶接口 280A。功率控制模塊260A包括系統(tǒng)控制器250A、可變 頻率發(fā)生器210A、功率控制單元220A、前置放大器281A、衰減器282A和放 大器230A。所有部件如圖所示那樣可操作地電耦合。用戶接口 280A經(jīng)由系統(tǒng) 控制器250A可操作地耦合于功率控制模塊260A。放大器230A可操作地耦合 于衰減器5A以接收基帶電信號(hào)215A。放大器230A還耦合于系統(tǒng)控制器250A以傳送用于功率控制的代表前向/ 反射功率反饋的數(shù)據(jù)。系統(tǒng)控制器250A監(jiān)視反饋的前向和反射功率測量以經(jīng) 由線路231A控制功率。還可由外部定向耦合器和/或獨(dú)立的電壓和電流傳感器 提供該反饋。系統(tǒng)控制器250A將控制輸出電信號(hào)235A的功率電平以確保其 不超過目標(biāo)值，從而防止對(duì)基板90的潛在損壞。功率控制模塊260A負(fù)責(zé)經(jīng)由可變頻率發(fā)生器210A產(chǎn)生基帶電信號(hào) 215A。在基板清洗操作期間，用戶通過將啟動(dòng)命令輸入至用戶接口 280A來啟 動(dòng)兆頻超聲清洗系統(tǒng)200A?？勺冾l率發(fā)生器210A可以是直接數(shù)字合成芯片(DDS芯片)。其它頻率 發(fā)生方法和硬件也是可行的，包括獨(dú)立的頻率發(fā)生器。一旦由頻率發(fā)生器210A生成，基帶電信號(hào)215A就被傳送至前置放大器 281A和衰減器282A,在那里基帶電信號(hào)215A被轉(zhuǎn)換成中間電信號(hào)215A'。 前置放大器281A和衰減器282A對(duì)基帶電信號(hào)215A的振幅提供某種微控，但 不使振幅斜變或改變頻率。中間電信號(hào)215A'隨后被傳送至放大器230A,在那里中間電信號(hào)215A， 如上所述那樣被斜變以產(chǎn)生輸出電信號(hào)235A。輸出電信號(hào)235A的頻率與基帶 電信號(hào)215A的頻率(不管是可變的還是穩(wěn)定的)對(duì)應(yīng)并能夠通過調(diào)節(jié)頻率發(fā) 生器210A來改變。現(xiàn)在參閱圖、，其中示出根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的、采納功率控制模塊 260B的兆頻超聲清洗系統(tǒng)200B。除了某些例外以外，兆頻超聲清洗系統(tǒng)200B 與圖3中的兆頻超聲清洗系統(tǒng)200A相同。由此，將使用相同的標(biāo)號(hào)來表示相 似部件，其例外是將使用字母后綴"B"。為了避免重復(fù)說明，僅對(duì)兆頻超聲 清洗系統(tǒng)200B區(qū)別于兆頻超聲清洗系統(tǒng)200A的那些重要方面進(jìn)行說明。功 率控制模塊260B可執(zhí)行上述輸出信號(hào)235B控制技術(shù)的任何一種，包括啟動(dòng) 斜變、"聲波擦洗"、"掃頻"和/或"跳頻"。與圖2的功率控制模塊260A不同，圖4的功率控制模塊260B通過可操 作地耦合于可變頻率發(fā)生器210B的功率控制單元220B控制其輸出電信號(hào)
235B的特性。更具體地說，功率控制單元220B通過控制由頻率發(fā)生器210B 自身(例如DDS芯片)輸出的基帶電信號(hào)215的振幅特性來控制/斜變輸出電 信號(hào)235B的振幅。在虛線圈中示出每級(jí)處各信號(hào)的曲線以便理解。現(xiàn)在參閱圖5，其中示出根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的、采納功率控制模塊 260C的兆頻超聲清洗系統(tǒng)200C。除了某些例外以外，兆頻超聲清洗系統(tǒng)200C 與圖3中的兆頻超聲清洗系統(tǒng)200A相同。由此，將使用相同的標(biāo)號(hào)來表示相 似部件，其例外是將使用字母后綴"C"。為了避免重復(fù)說明，僅對(duì)兆頻超聲 清洗系統(tǒng)200C區(qū)別于兆頻超聲清洗系統(tǒng)200A的那些重要方面進(jìn)行說明。功 率控制模塊260C可執(zhí)行上述輸出信號(hào)235C控制技術(shù)的任何一種，包括啟動(dòng) 斜變、"聲波擦洗"、"掃頻"和/或"跳頻"。與圖2的功率控制模塊260A不同，圖5的功率控制模塊260C通過可操 作地耦合于衰減器282C的功率控制單元220C控制其輸出電信號(hào)235C的特性。 更具體地說，功率控制單元220C通過將模擬信號(hào)提供給衰減器282C來控制/ 斜變輸出電信號(hào)235C的振幅。在虛線中示出每級(jí)處各信號(hào)的曲線以便理解。盡管在某些優(yōu)選實(shí)施例和范例的背景中公開了本發(fā)明，然而本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù) 人員可以理解，本發(fā)明可從具體公開的實(shí)施例拓展至本發(fā)明的其它替換實(shí)施例 和/或用途以及明顯的修改及其等效方案。因此，在本文中公開的本發(fā)明的范圍 不受上面具體公開的實(shí)施例的限制，而是僅通過理解所附權(quán)利要求來確定。具體而非限定性地來說，處理腔可以是任何類型的腔，包括單塊晶片非沉 浸式處理腔或成批型沉浸處理槽/腔?；逄幚硪髮⒁?guī)定所使用的處理腔、處 理液/化學(xué)劑以及換能器組件的確切類型。在工作期間，可將基板支承在任何方 向上，包括水平方向和垂直方向。此外，基板可以轉(zhuǎn)動(dòng)或固定。換能器組件可 以采取任何形狀，包括板形組件、透鏡形組件或餅形組件。
權(quán)利要求
1. 一種用聲能處理基板的方法，包括a) 將至少一塊基板支承在處理腔內(nèi)；b) 產(chǎn)生基帶電信號(hào)；C)將所述基帶電信號(hào)傳送至放大器，所述放大器將所述基帶電信號(hào)轉(zhuǎn)換成 具有峰值振幅的輸出電信號(hào)；d) 將所述輸出電信號(hào)傳送至換能器，所述換能器將所述輸出電信號(hào)轉(zhuǎn)換 成相應(yīng)的聲能；e) 將所述聲能作用于支承在所述處理腔內(nèi)的所述至少一塊基板；以及f) 使所述輸出電信號(hào)的峰值振幅斜變。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟f)包括在啟動(dòng)過程中將所述 輸出電信號(hào)的峰值振幅從基本為零的值增大至工作值。
3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，步驟f)是在0.0001到10秒的時(shí)間范圍內(nèi)進(jìn)行的。
4. 如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，步驟f)是在0.001到1秒的時(shí)間 范圍內(nèi)執(zhí)行。
5. 如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述峰值振幅的工作值在1到20 瓦的范圍內(nèi)，所述處理腔是單塊基板腔。
6. 如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述峰值振幅的工作值在200到 500瓦的范圍內(nèi)，所述處理腔是成批處理腔。
7. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述斜變步驟f)是通過在步驟c) 期間將斜變的基帶電信號(hào)傳送至所述放大器來執(zhí)行的。
8. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述斜變步驟f)是在步驟c)的所 述轉(zhuǎn)換處理期間由所述放大器執(zhí)行的。
9. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，步驟f)中的所述峰值振幅的斜變 不是階躍函數(shù)。
10. 如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，步驟f)中的所述峰值振幅的斜變 是直線、拋物線或S曲線函數(shù)。
11. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，步驟f)包括以循環(huán)方式在預(yù)定范 圍內(nèi)重復(fù)地增大和減小所述輸出電信號(hào)的峰值振幅。
12. 如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述預(yù)定范圍在工作值和所述 工作值的一個(gè)百分?jǐn)?shù)之間，所述百分?jǐn)?shù)大于或等于10%。
13. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，步驟f)包括以循環(huán)方式在最小值和工作值之間重復(fù)地增大和減小所述輸出電信號(hào)的峰值振幅。
14. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述輸出電信號(hào)具有一頻率，所述方法還包括在將所述聲能作用于所述基板期間改變所述輸出電信號(hào)的頻率。
15. 如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述輸出電信號(hào)的頻率從所述 換能器的主工作頻率改變至所述換能器的至少一個(gè)副工作頻率。
16. 如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述改變輸出電信號(hào)頻率的步 驟是通過在生成期間改變所述基帶電信號(hào)的頻率來實(shí)現(xiàn)的。
17. 如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述輸出電信號(hào)的頻率在旨在 協(xié)助將不同尺寸的微粒從所述基板上去除的預(yù)定范圍內(nèi)變化。
18. 如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述改變步驟包括在所述預(yù)定 范圍內(nèi)重復(fù)地增大和/或減小所述輸出電信號(hào)的頻率。
19. 如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述預(yù)定范圍在所述換能器的 主工作頻率的+/-10%內(nèi)，所述換能器由壓電晶體構(gòu)成。
20. 如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述預(yù)定范圍在所述換能器的 主工作頻率的+/-1%內(nèi)，所述換能器由壓電晶體構(gòu)成。
21. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，步驟c)的所述轉(zhuǎn)換是由可操作地 耦合于所述放大器的模擬波形發(fā)生器執(zhí)行的。
22. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，還包括 將清洗液薄膜涂覆于支承在所述處理腔中的所述基板表面上，所述基板被支承在基本水平的方向上；其中所述換能器可操作地耦合于發(fā)射器，所述發(fā)射器耦合于所述清洗液薄膜； 其中步驟e)包括由所述發(fā)射器通過所述清洗液薄膜將所述聲能發(fā)射至所述基板的表面。
23. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，還包括 將清洗液薄膜涂覆于支承在所述處理腔中的所述基板的表面上，所述基板被支承在基本水平的方向上；在將所述聲能作用于所述基板期間，改變所述輸出電信號(hào)的頻率； 其中所述換能器可操作地耦合于一發(fā)射器，所述發(fā)射器耦合于所述清洗液薄膜；其中步驟e)包括由所述發(fā)射器通過所述清洗液薄膜將所述聲能發(fā)射至所 述基板的表面；其中步驟f)包括在啟動(dòng)過程中將所述輸出電信號(hào)的峰值振幅從基本為零的值增大至工作值；其中步驟f)是在0.001至1秒的時(shí)間范圍內(nèi)進(jìn)行的； 其中所述峰值振幅的工作值處于1至20瓦的范圍內(nèi)； 其中步驟f)中的所述峰值振幅的斜變是線性函數(shù)；以及 其中所述輸出電信號(hào)的頻率在旨在協(xié)助將不同尺寸的微粒從所述基板上去除的預(yù)定范圍內(nèi)變化。
24. —種為聲能源供電的方法，包括a) 產(chǎn)生一基帶電信號(hào)；b) 將所述基帶電信號(hào)傳送至放大器；c) 所述放大器將所述基帶電信號(hào)轉(zhuǎn)換成具有峰值振幅的輸出電信號(hào)；d) 將所述輸出電信號(hào)傳送至聲能源，e) 所述聲能源將所述輸出電信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的聲能；以及f) 使所述輸出電信號(hào)的峰值振幅斜變。
25. —種用聲能處理基板的方法，包括a) 將至少一塊基板支承在處理腔內(nèi)；b) 產(chǎn)生具有一頻率的電信號(hào)；c) 將所述電信號(hào)傳送至聲能源； d) 所述聲能源將所述電信號(hào)轉(zhuǎn)換成頻率與所述電信號(hào)的頻率對(duì)應(yīng)的聲能；e) 將所述聲能作用于所述基板的一個(gè)表面；以及f) 在改變電信號(hào)的同時(shí)改變電信號(hào)的頻率，由此使作用于基板的聲能頻率 相應(yīng)改變。
26. 如權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，還包括 將清洗液薄膜涂覆于所述基板表面；以及其中所述電信號(hào)的頻率在旨在協(xié)助將不同尺寸的微粒從所述基板上除去 的預(yù)定范圍內(nèi)改變。
27. 如權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，步驟f)包括在預(yù)定范圍內(nèi)重復(fù) 地增大和減小所述輸出電信號(hào)的頻率。
28. 如權(quán)利要求27所述的方法，其特征在于，所述預(yù)定范圍在所述聲能源的 主工作頻率的+/-10%內(nèi)，所述聲能源由壓電晶體構(gòu)成。
29. 如權(quán)利要求28所述的方法，其特征在于，所述預(yù)定范圍在所述聲能源的 主工作頻率的+/-1%內(nèi)，所述聲能源由壓電晶體構(gòu)成。
30. 如權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，所述聲能源包括具有一主工作 頻率和至少一個(gè)副工作頻率的壓電晶體，步驟f)包括使所述電信號(hào)的頻率從所 述壓電晶體的主工作頻率跳至所述壓電晶體的副工作頻率之一，或反之。
31. —種為換能器供電以產(chǎn)生聲能的系統(tǒng)，包括 電信號(hào)發(fā)生器；可操作地耦合于所述電信號(hào)發(fā)生器的放大器，所述放大器適用于接收由所 述電信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的電信號(hào)并將所述電信號(hào)轉(zhuǎn)換成具有峰值振幅的輸出電 信號(hào)；可操作地耦合于所述放大器的功率控制，所述功率控制適用于使所述輸出 電信號(hào)的峰值振幅斜變；以及可操作地耦合于所述放大器的至少一個(gè)換能器，所述換能器適用于從所述 放大器接收所述輸出電信號(hào)并將所述輸出電信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的聲能。
32. —種用于處理至少一塊基板的系統(tǒng)，包括 具有用于支承至少一塊基板的支承件的處理腔； 向定位在所述支承件上的基板產(chǎn)生具有峰值振幅的聲能的裝置；使由所述產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的所述聲能的峰值振幅斜變的裝置；以及用來控制所述作用聲能的裝置的系統(tǒng)控制器。
33.如權(quán)利要求32所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述作用聲能的裝置包括電 信號(hào)發(fā)生器；可操作地耦合于所述電信號(hào)發(fā)生器的放大器，所述放大器適用于 接收由所述電信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的電信號(hào)；可操作地耦合于所述放大器和所述系 統(tǒng)控制器的功率控制，所述功率控制將由所述放大器接收的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成具有 峰值振幅的輸出電信號(hào)；可操作地耦合于所述放大器的至少一個(gè)換能器，所述 換能器從所述放大器接收輸出電信號(hào)并將所述輸出電信號(hào)轉(zhuǎn)換成所述聲能，所 述聲能的峰值振幅與所述輸出電信號(hào)的峰值振幅對(duì)應(yīng)；并且所述功率控制還響應(yīng)來自所述系統(tǒng)控制器的控制信號(hào)使離開所述放大器的輸出電信號(hào)的峰值振 幅斜變。
全文摘要
一種為聲能源供電的系統(tǒng)和方法，它能使處理過程中對(duì)基板器件的損傷最少，同時(shí)提高處理效率和/或效果。該系統(tǒng)和方法利用這樣的原理使驅(qū)動(dòng)聲能源的電信號(hào)的振幅斜變和/或頻率改變，由此導(dǎo)致作用于基板的結(jié)果所得的聲能的振幅和頻率的相應(yīng)斜變和/或改變。一種用聲能處理基板的方法包括a)將至少一塊基板支承在處理腔內(nèi)；b)產(chǎn)生一基帶電信號(hào)；c)將基帶電信號(hào)傳送至放大器，該放大器將基帶電信號(hào)轉(zhuǎn)換成具有峰值振幅的輸出電信號(hào)；d)將輸出電信號(hào)傳送至換能器，該換能器將輸出電信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的聲能；e)將聲能作用于支承在處理腔內(nèi)的該至少一塊基板；以及f)使輸出電信號(hào)的峰值振幅斜變。
文檔編號(hào)B08B7/04GK101124053SQ200580030943
公開日2008年2月13日 申請日期2005年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月15日
發(fā)明者I·卡什科什, J·沃柯特, J·科貝勒, M·彼得斯 申請人:艾奎昂技術(shù)股份有限公司