TWI698291B

TWI698291B - 襯底清洗方法及清洗裝置

Info

Publication number: TWI698291B
Application number: TW105135568A
Authority: TW
Inventors: 王暉; 王希; 陳福平; 陳福發; 王堅; 張曉燕; 金一諾; 賈照偉; 王俊; 李學軍
Original assignee: 大陸商盛美半導體設備（上海）股份有限公司
Priority date: 2016-11-02
Filing date: 2016-11-02
Publication date: 2020-07-11
Also published as: TW201817503A

Abstract

本發明揭示了一種使用超/兆聲波裝置清洗襯底且不損傷襯底上的圖案化結構的方法，包括：將液體噴射到襯底和超/兆聲波裝置之間的間隙中；設置超/兆聲波電源的頻率為f₁，功率為P₁以驅動超/兆聲波裝置；在氣泡內爆產生微噴射之後且在氣泡內爆產生的微噴射損傷襯底上的圖案化結構之前，設置超/兆聲波電源的頻率為f₂，功率為P₂以驅動超/兆聲波裝置；待氣泡內的溫度冷卻到設定溫度後，再次設置超/兆聲波電源的頻率為f₁，功率為P₁；重復上述步驟直到襯底被洗淨。

Description

襯底清洗方法及清洗裝置

本發明關於清洗襯底的方法和裝置，尤其關於控制在清洗過程中超聲波/兆聲波裝置產生的氣穴振盪以在整片襯底上獲得穩定或可控的氣穴振盪，有效去除微粒，而不損傷襯底上的器件結構。

半導體器件是在半導體襯底上經過一系列不同的加工步驟形成電晶體和互連線。近來，電晶體的建立由兩維發展到三維，例如鰭型場效應電晶體和3D NAND記憶體。為了使電晶體終端能和半導體襯底電連接在一起，需要在半導體襯底的介質材料上做出導電的(例如金屬)槽、孔及其他類似的結構作為器件的一部分。槽和孔可以在電晶體之間、內部電路以及外部電路傳遞電信號和能量。

為了在半導體襯底上形成鰭型場效應電晶體和互連結構，半導體襯底需要經過多個步驟，例如掩膜、刻蝕和沈積來形成所需的電子線路。特別是，多層掩膜和等離子體刻蝕步驟可以在半導體襯底的電介質層形成鰭型場效應電晶體，3D NAND快閃記憶體單元和/或凹陷區域的圖案作為電晶體的鰭和/或互連結構的槽和通孔。為了去除刻蝕或光刻膠灰化過程中在鰭結構和/或槽和通孔中產生的顆粒和污染，必須進行濕法清洗。特別是，當器件製造節點不斷接近或小於14或16nm，鰭和/或槽和通孔的側壁損失是維護臨界尺寸的關鍵。為了減少或消除側壁損失，應用溫和的，稀釋的化學試劑，或有時只用去離子水非常重要。然而，稀釋的化學試劑或去離子水通常不能有效去除鰭結構，3D NAND孔和/或槽和通孔內的微粒，因此，需要使用機械力來有效去除這些微粒，例如超聲波/兆聲波。超聲波/兆聲波會產生氣穴振盪來為襯底結構提供機械力，猛烈的氣穴振盪例如不穩定的氣穴振盪或微噴射會損傷這些圖案化結構。維持穩定或可控的氣穴振盪是控制機械力損傷限度並有效去除微粒的關鍵參數。在3D NAND孔結構中，非穩態的氣穴振盪可能不會損壞孔結構，但是，孔內氣泡飽和會停止或降低清洗效果。

在美國專利No.4,326,553中提到可以運用兆聲波能量和噴嘴結合來清洗半導體襯底。流體被加壓，兆聲波能量透過兆聲波感測器施加到流體上。特定形狀的噴嘴噴射出帶狀的液體，在襯底表面上以兆聲波頻率振動。

在美國專利No.6,039,059中提到一個能量源振動一根細長的探針將聲波能量傳遞到流體中。在一個例子中，流體噴射到襯底正反兩面，而將一根探針置於靠近襯底上表面的位置。在另一個例子中，將一根短的探針末端置於靠近襯底表面的位置，在襯底旋轉過程中，探針在襯底表面移動。

在美國專利No.6,843,257 B2中提到一個能量源使得一根杆繞平行於襯底表面的軸振動。杆的表面被刻蝕成曲線樹枝狀，如螺旋形的凹槽。

為了有效去除微粒，而不損傷襯底上的器件結構，需要一種好的方法來控制在清洗過程中超聲波/兆聲波裝置產生的氣穴振盪以在整片襯底上獲得穩定或可控的氣穴振盪。

本發明提出了一種使用超聲波/兆聲波清洗襯底時透過維持穩定的氣穴振盪來達成對襯底上的圖案化結構無損傷清洗的方法。穩定的氣穴振盪是透過設置聲波電源在時間間隔小於τ₁內功率為P₁，設置聲波電源在時間間隔大於τ₂內功率為P₂，重復上述步驟直到襯底被清洗乾淨，其中，功率P₂等於0或遠小於功率P₁，τ₁是氣泡內的溫度上升到臨界內爆溫度的時間間隔，τ₂是氣泡內的溫度下降到遠低於臨界內爆溫度的時間間隔。

本發明提出了另一種使用超聲波/兆聲波清洗襯底時透過維持穩定的氣穴振盪來達成對襯底上的圖案化結構無損傷清洗的方法。穩定的氣穴振盪是透過設置聲波電源在時間間隔小於τ₁內頻率為f₁，設置聲波電源在時間間隔大於τ₂內頻率為f₂，重復上述步驟直到襯底被清洗乾淨，其中，f₂遠大於f₁，最好是f₁的2倍或4倍，τ₁是氣泡內的溫度上升到臨界內爆溫度的時間間隔，τ₂是氣泡內的溫度下降到遠低於臨界內爆溫度的時間間隔。

本發明還提出了一種使用超聲波/兆聲波清洗襯底時透過維持穩定的氣穴振盪來達成對襯底上的圖案化結構無損傷清洗的方法，氣泡的尺寸小於圖案化結構內的間距。具有氣泡尺寸小於圖案化結構內的間距的穩定的氣穴振盪是透過設置聲波電源在時間間隔小於τ₁內功率為P₁，設置聲波電源在時間間隔大於τ₂內功率為P₂，重復上述步驟直到襯底被清洗乾淨，其中，功率P₂等於0或遠小於功率P₁，τ₁是氣泡的尺寸增大到臨界尺寸的時間間隔，該臨界尺寸等於或大於圖案化結構內的間距，τ₂是氣泡的尺寸減小到遠小於圖案化結構內的間距的值的時間間隔。

本發明還提出了一種使用超聲波/兆聲波清洗襯底時透過維持穩定的氣穴振盪來達成對襯底上的圖案化結構無損傷清洗的方法，氣泡的尺寸小於圖案化結構內的間距。具有氣泡尺寸小於圖案化結構內的間距的穩定的氣穴振盪是透過設置聲波電源在時間間隔小於τ₁內頻率為f₁，設置聲波電源在時間間隔大於τ₂內頻率為f₂，重復上述步驟直到襯底被清洗乾淨，其中，f₂遠大於f₁，最好是f₁的2倍或4倍，τ₁是氣泡的尺寸增大到臨界尺寸的時間間隔，該臨界尺寸等於或大於圖案化結構內的間距，τ₂是氣泡的尺寸減小到遠小於圖案化結構內的間距的值的時間間隔。

本發明提出了一種使用超聲波/兆聲波清洗襯底時透過維持可控的非穩態的氣穴振盪來達成對襯底上的圖案化結構無損傷清洗。可控的非穩態的氣穴振盪是透過設置聲波電源在時間間隔小於τ₁內功率為P₁，設置聲波電源在時間間隔大於τ₂內功率為P₂，重復上述步驟直到襯底被清洗乾淨，其中，功率P₂等於0或遠小於功率P₁，τ₁是氣泡內的溫度上升到高於臨界內爆溫度的時間間隔，τ₂是氣泡內的溫度下降到遠低於臨界內爆溫度的時間間隔。可控的非穩態的氣穴振盪將提供更高的PRE(particle removal efficiency，顆粒去除效率)，而對圖案化結構無損傷。

本發明還提出了一種使用超聲波/兆聲波清洗襯底時透過維持可控的非穩態的氣穴振盪來達成對襯底上的圖案化結構無損傷清洗。可控的非穩態的氣穴振盪是透過設置聲波電源在時間間隔小於τ₁內頻率為f₁，設置聲波電源在時間間隔大於τ₂內頻率為f₂，重復上述步驟直到襯底被清洗乾淨，其中，f₂遠大於f₁，最好是f₁的2倍或4倍，τ₁是氣泡內的溫度上升到高於臨界內爆溫度的時間間隔，τ₂是氣泡內的溫度下降到遠低於臨界內爆溫度的時間間隔。可控的非穩態的氣穴振盪將提供更高的PRE(particle removal efficiency，顆粒去除效率)，而對圖案化結構無損傷。

1003‧‧‧超聲波/兆聲波裝置

1004‧‧‧壓電式感測器

1008‧‧‧聲學共振器

1010‧‧‧晶圓

1012‧‧‧噴頭

1014‧‧‧晶圓卡盤

1016‧‧‧轉動驅動裝置

1032‧‧‧去離子水

2003‧‧‧超聲波/兆聲波裝置

4034‧‧‧精細結構

6080‧‧‧微噴射

6082‧‧‧氣泡

15034‧‧‧圖案化結構

15046‧‧‧氣泡

15048‧‧‧氣泡

16010‧‧‧晶圓

16014‧‧‧晶圓卡盤

16016‧‧‧轉動驅動裝置

16060‧‧‧去離子水(去離子水液柱)

16062‧‧‧超聲波/兆聲波裝置

16064‧‧‧噴頭

17010‧‧‧晶圓

17070‧‧‧清洗液化學試劑

17072‧‧‧超聲波/兆聲波裝置

17074‧‧‧溶液槽

17076‧‧‧晶圓盒

20010‧‧‧襯底

20034‧‧‧通孔

20036‧‧‧槽

圖1A-1B為採用超聲波/兆聲波裝置的晶圓清洗裝置的示範性實施例；圖2A-2G為超聲波/兆聲波感測器的各種形狀；圖3為晶圓清洗過程中的氣穴振盪；圖4A-4B為在清洗過程中不穩定的氣穴振盪損傷晶圓上的圖案化結構；圖5A-5C為在清洗過程中氣泡內部熱能的變化；圖6A-6C為晶圓清洗方法的示範性實施例；圖7A-7C為晶圓清洗方法的又一示範性實施例；圖8A-8D為晶圓清洗方法的又一示範性實施例；圖9A-9D為晶圓清洗方法的又一示範性實施例；圖10A-10B為晶圓清洗方法的又一示範性實施例；圖11A-11B為晶圓清洗方法的又一示範性實施例；圖12A-12B為晶圓清洗方法的又一示範性實施例；圖13A-13B為晶圓清洗方法的又一示範性實施例；圖14A-14B為晶圓清洗方法的又一示範性實施例；圖15A-15C為在清洗過程中穩定的氣穴振盪損傷晶圓上的圖案化結構；圖16為採用超聲波/兆聲波裝置的晶圓清洗裝置的另一示範性實施例；圖17為採用超聲波/兆聲波裝置的晶圓清洗裝置的實施例；圖18A-18C為晶圓清洗方法的另一示範性實施例；圖19為晶圓清洗方法的又一示範性實施例；圖20A-20D為在清洗過程中發生氣泡內爆而不損傷晶圓上的圖案化結構；圖21A-21B為晶圓清洗方法的又一示範性實施例。

圖1A-1B示意了採用超聲波/兆聲波裝置的晶圓清洗裝置。該晶圓清洗裝置包括晶圓1010、由轉動驅動裝置1016驅動旋轉的晶圓卡盤1014、噴灑清洗液化學試劑或去離子水1032的噴頭1012、超聲波/兆聲波裝置1003及超聲波/兆聲波電源。超聲波/兆聲波裝置1003進一步包括壓電式感測器1004及與其配對的聲學共振器1008。感測器1004通電後振動，共振器1008會將高頻聲能量傳遞到液體中。由超聲波/兆聲波能量產生的氣穴振盪使晶圓1010表面的微粒鬆動，污染物因此從晶圓1010表面脫離，進而透過由噴頭1012提供的流動液體1032將其從晶圓表面移除。

圖2A-2G示意了本發明的超聲波/兆聲波裝置的俯視圖。圖1所示的超聲波/兆聲波裝置1003可以被不同形狀的超聲波/兆聲波裝置2003所代替，如圖2A所示的三角形或餡餅形，圖2B所示的矩形，圖2C所示的八邊形，圖2D所示的橢圓形，圖2E所示的半圓形，圖2F所示的四分之一圓形，以及圖2G所示的圓形。

圖3示意了在壓縮過程中的氣穴振盪。氣泡的形狀逐漸從球形A壓縮至蘋果形G，最終氣泡到達內爆狀態I並形成微噴射。如圖4A和4B所示，微噴射很猛烈(可達到上千個大氣壓和上千攝氏度)，會損傷半導體晶圓1010上的精細結構4034，特別是當特徵尺寸縮小到70nm及更小時。

圖5A-5C示意了本發明的氣穴振盪的簡化模型。當聲波正壓作用于氣泡時，氣泡減小其體積。在體積減小過程中，聲波壓力P_M對氣泡做功，機械功轉換為氣泡內部的熱能，因此，氣泡內部的氣體和/或蒸汽的溫度增加。

理想氣體方程式可以表示如下：p₀v₀/T₀=pv/T (1)

其中，P₀是壓縮前氣泡內部的壓強，V₀是壓縮前氣泡的初始體積，T₀是壓縮前氣泡內部的氣體溫度，P是受壓時氣泡內部的壓強，V是受壓時氣泡的體積，T是受壓時氣泡內部的氣體溫度。

為了簡化計算，假設壓縮或壓縮非常慢時氣體的溫度沒有變化，由於液體包圍了氣泡，溫度的增加可以忽略。因此，一次氣泡壓縮過程中(從體積N單位量至體積1單位量或壓縮比為N)，聲壓P_M所做的機械功W_m可以表達如下：

其中，S為汽缸截面的面積，x₀為汽缸的長度，p₀為壓縮前汽缸內氣體的壓強。方程式(2)不考慮壓縮過程中溫度上升的因素，因此，由於溫度的增加，氣泡內的實際壓強會更高，實際上由聲壓做的機械功要大於方程式(2)計算出的值。

假設聲壓做的機械功部分轉化為熱能，部分轉換成氣泡內高壓氣體和蒸汽的機械能，這些熱能完全促使氣泡內部氣體溫度的增加(沒有能量轉移至氣泡周圍的液體分子)，假設壓縮前後氣泡內氣體質量保持不變，氣泡壓縮一次後溫度增量△T可以用下面的方程式表達：△T=Q/(mc)=β w_m/(mc)=β Sx₀p₀ln(x₀)/(mc) (3)

其中，Q是機械功轉換而來的熱能，β是熱能與聲壓所做的總機械功的比值，m是氣泡內的氣體質量，c是氣體的比熱係數。將β=0.65，S=1E-12 m²，x₀=1000μm=1E-3 m(壓縮比N=1000)，p₀=1kg/cm²=1E4 kg/m²，m=8.9E-17kg for hydrogen gas，c=9.9E3 J/(kg ⁰k)代入方程式(3)，那麽△T=50.9℃。

一次壓縮後氣泡內的氣體溫度T₁可以計算得出：T₁=T₀+△T=20℃+50.9℃=70.9℃ (4)

當氣泡達到最小值1微米時，如圖5B所示。在如此高溫下，氣泡周圍的液體蒸發，隨後，聲壓變為負值，氣泡開始增大。在這個反過程中，具有壓強P_G的熱氣體和蒸汽將對周圍的液體表面做功。同時，聲壓P_M朝膨脹方向拉伸氣泡，如圖5C所示。因此，負的聲壓P_M也對周圍的液體做部分功。由於共同作用的結果，氣泡內的熱能不能全部釋放或轉化為機械能，因此，氣泡內的氣體溫度不能降低到最初的氣體溫度T₀或液體溫度。如圖6B所示，氣穴振盪的第一周期完成後，氣泡內的氣體溫度T₂將在T₀和T₁之間。T₂可以表達如下： T₂=T1-δT=T₀+△T-δT (5)

其中，δT是氣泡膨脹一次後的溫度減量，δT小於△T。

當氣穴振盪的第二周期達到最小氣泡尺寸時，氣泡內的氣體或蒸汽的溫度T3為：T3=T2+△T=T₀+△T-δT+△T=T₀+2△T-δT (6)

當氣穴振盪的第二周期完成後，氣泡內的氣體或蒸汽的溫度T4為：T4=T3-δT=T₀+2△T-δT-δT=T₀+2△T-2δT (7)

同理，當氣穴振盪的第n個周期達到最小氣泡尺寸時，氣泡內的氣體或蒸汽的溫度T_2n-1為：T_2n-1=T₀+n△T-(n-1)δT (8)

當氣穴振盪的第n個周期完成後，氣泡內的氣體或蒸汽的溫度T_2n為：T_2n=T₀+n△T-nδT=T₀+n(△T-δT) (9)

隨著氣穴振盪的周期數n的增加，氣體和蒸汽的溫度也會增加，因此氣泡表面越來越多的分子蒸發到氣泡6082內部，氣泡6082變大，如圖6C所示。最終，壓縮過程中氣泡內的溫度將會達到內爆溫度T_i(通常內爆溫度T_i高達幾千攝氏度)，形成猛烈的微噴射6080，如圖6C所示。

根據公式(8)，內爆的周期數n_i可以表達如下：n_i=(T_i-T₀-△T)/(△T-δT)+1 (10)

根據公式(10)，內爆時間τ_i可以表達如下：τ_i=n_it₁=t₁((T_i-T₀-△T)/(△T-δT)+1) =n_i/f₁=((T_i-T₀-△T)/(△T-δT)+1)/f₁ (11)

其中，t₁為迴圈周期，f₁為超聲波/兆聲波的頻率。

根據公式(10)和(11)，內爆周期數n_i和內爆時間τ_i可以被計算出來。表1為內爆周期數n_i、內爆時間τ_i和(△T-δT)的關係，假設Ti=3000℃，△T=50.9℃，T₀=20℃，f₁=500KHz，f₁=1MHz，and f₁=2MHz。

為了避免對晶圓上的圖案化結構造成損傷，需要保持穩定的氣穴振盪，避免氣泡內爆帶來的微噴射。圖7A-7C為本發明提出的一種使用超聲波/兆聲波清洗晶圓時透過維持穩定的氣穴振盪來達成不損傷晶圓上的圖案化結構。圖7A為電源輸出波形；圖7B為每個氣穴振盪周期所對應的溫度曲線；圖7C為每個氣穴振盪周期對應的氣泡的膨脹大小。

根據本發明的避免氣泡內爆的操作工藝步驟如下所述：

步驟1：將超聲波/兆聲波裝置置於設置在卡盤上或溶液槽內的晶圓或襯底表面附近；

步驟2：將晶圓和超聲波/兆聲波裝置之間充滿化學液體或摻了氣體(氫氣、氮氣、氧氣或二氧化碳)的水；

步驟3：旋轉卡盤或振動晶圓；

步驟4：設置電源頻率為f₁，功率為P₁；

步驟5：在氣泡內的氣體或蒸汽溫度達到內爆溫度T_i之前(或時間達到τ₁<τ_i，τ_i由公式(11)計算出來)，設置電源的輸出功率為0瓦特，因此，由於液體或水的溫度遠低於氣體溫度，氣泡內氣體溫度開始下降。

步驟6：氣泡內氣體溫度降低至常溫T₀或時間(零功率的時間)達到τ₂後，再次設置電源頻率為f₁，功率為P₁。

步驟7：重復步驟1至步驟6直到晶圓洗淨。

步驟5中，為了避免氣泡內爆，時間τ₁必須小於τ_i，可以由公式(11)計算出τ_i。

步驟6中，氣泡內的氣體溫度並不一定要冷卻到常溫或液體的溫度，可以是高於常溫或液體的溫度的一個特定溫度，但最好遠低於內爆溫度τ_i。

根據公式(8)和(9)，如果知道(△T-δT)，就可以計算出τ_i。但通常來說，(△T-δT)不太容易被計算出或直接得到，以下步驟可以透過實驗得到內爆時間τ_i。

步驟1：基於表1，選擇五個不同的時間τ₁作為DOE實驗設定的條件；

步驟2：選擇至少是τ₁十倍的時間τ₂，在第一次測試時最好是100倍的τ₁。

步驟3：使用確定的功率P₀運行以上五種條件來分別清洗具有圖案化結構的晶圓。此處，P₀是在連續不間斷模式(非脈衝模式)下確定會對晶圓的圖案化結構造成損傷的功率。

步驟4：使用SEMS或晶圓圖案損傷查看工具來檢查以上五種晶圓的損壞程度，如AMAT SEM視圖或日立IS3000，然後內爆時間τ_i可以被確定在某一範圍。

重復步驟1至步驟4來縮小內爆時間τ_i的範圍。知道了內爆時間τ_i，τ₁可以在安全係數下設置為小於0.5τ_i的值。以下為舉例描述實驗資料：圖案化結構為55nm的多晶矽柵線，超聲波/兆聲波的頻率為1MHZ，使用Prosys製造的超聲波/兆聲波裝置，在一個間距振盪模式(PCT/CN2008/073471公開)下操作來達到晶圓內和晶圓間更好的均勻能量。以下表2總結了其他試驗參數以及最終的圖案損傷資料：

從上表可以看出，在55nm的特徵尺寸下，τ₁ =2ms(或周期數為2000)時，對圖案化結構造成的損傷高達1216個點；但是τ₁=0.1ms(或周期數為100)時，對圖案化結構造成的損傷為0。因此τ₁為0.1ms與2ms之間的某個數值，為了縮小這個範圍需要做更進一步的實驗。顯然，周期數與超聲波/兆聲波的功率密度和頻率有關，功率密度越大，周期數越小；頻率越低，周期數越小。從以上實驗結果可以預測出無損傷的周期數應該小於2000，假設超聲波/兆聲波的功率密度大於0.1w/cm²，頻率小於或等於1MHZ。如果頻率增大到大於1MHZ或功率密度小於0.1w/cm²，那麽可以預測周期數將會增加。

知道時間τ₁後，τ₂也就可以基於與上述相似的DEO方法來縮短。確定時間τ₁，逐步縮短時間τ₂來運行DOE，直到可以觀察到圖案化結構被損傷。由於時間τ₂被縮短，氣泡內的氣體或蒸汽的溫度不能被足夠冷卻，從而會引起氣泡內的氣體或蒸汽的平均溫度的逐步上升，最終將會觸發氣泡內爆，觸發時間稱為臨界冷卻時間。知道臨界冷卻時間τ_c後，為了增加安全係數，時間τ₂可以設置為大於2τ_c的值。

圖8A-8D示意了根據本發明的使用超聲波/兆聲波裝置清洗晶圓的方法。該方法與圖7A示意的方法相似，除了步驟4設置超聲波/兆聲波電源的頻率為f₁，功率具有振幅變化的波形。圖8A示意了另一清洗方法，為在步驟4中設置超聲波/兆聲波電源的頻率為f₁，功率具有振幅不斷增大的波形。圖8B示意了另一清洗方法，為在步驟4 中設置超聲波/兆聲波電源的頻率為f₁，功率具有振幅不斷減小的波形。圖8C示意了另一清洗方法，為在步驟4中設置超聲波/兆聲波電源的頻率為f₁，功率具有振幅先減小後增大的波形。圖8D示意了另一清洗方法，為在步驟4中設置超聲波/兆聲波電源的頻率為f₁，功率具有振幅先增大後減小的波形。

圖9A-9D示意了根據本發明的使用超聲波/兆聲波裝置清洗晶圓的方法。該方法與圖7A示意的方法相似，除了步驟4設置超聲波/兆聲波電源的頻率為不斷變化的頻率。圖9A示意了另一清洗方法，為在步驟4中設置超聲波/兆聲波電源的頻率先為f₁，後為f₃，且f₁高於f₃。圖9B示意了另一清洗方法，為在步驟4中設置超聲波/兆聲波電源的頻率先為f₃，後為f₁，且f₁高於f₃。圖9C示意了另一清洗方法，為在步驟4中設置超聲波/兆聲波電源的頻率先為f₃，後為f₁，最後再為f₃，且f₁高於f₃。圖9D示意了另一清洗方法，為在步驟4中設置超聲波/兆聲波電源的頻率先為f₁，後為f₃，最後再為f₁，且f₁高於f₃。

與圖9C示意的方法相似，在步驟4中，設置超聲波/兆聲波電源的頻率先為f₁，後為f₃，最後為f₄，且f₄小於f₃，f₃小於f₁。

與圖9C示意的方法相似，在步驟4中，設置超聲波/兆聲波電源的頻率先為f₄，後為f₃，最後為f₁，且f₄小於f₃，f₃小於f₁。

與圖9C示意的方法相似，在步驟4中，設置超聲波/兆聲波電源的頻率先為f₁，後為f₄，最後為f₃，且f₄小於f₃，f₃小於f₁。

與圖9C示意的方法相似，在步驟4中，設置超聲波/兆聲波電源的頻率先為f₃，後為f₄，最後為f₁，且f₄小於f₃，f₃小於f₁。

與圖9C示意的方法相似，在步驟4中，設置超聲波/兆聲波電源的頻率先為f₃，後為f₁，最後為f₄，且f₄小於f₃，f₃小於f₁。

與圖9C示意的方法相似，在步驟4中，設置超聲波/兆聲波電源的頻率先為f₄，後為f₁，最後為f₃，且f₄小於f₃，f₃小於f₁。

圖10A-10B示意了根據本發明的使用超聲波/兆聲波清洗晶圓時透過維持穩定的氣穴振盪來達成對晶圓上的圖案化結構零損傷清洗。圖10A為電源輸出的波形，圖10B為與氣穴振盪的每個周期相對應的溫度曲線。

本發明所提出的操作工藝步驟如下：

步驟2：將晶圓和超聲波/兆聲波裝置之間充滿化學液體或摻有氣體的水；

步驟3：旋轉卡盤或振動晶圓；

步驟4：設置電源頻率為f₁，功率為P₁；

步驟5：在氣泡內的氣體或蒸汽溫度達到內爆溫度T_i(總時間τ₁流逝)之前，設置電源輸出頻率為f₁，功率為 P₂，且P₂小於P₁。因此，由於液體或水的溫度遠低於氣體溫度，氣泡內氣體溫度開始下降。

步驟6：氣泡內氣體溫度降低到接近常溫T₀或時間(零功率的時間)達到τ₂，再次設置電源頻率為f₁，功率為P₁。

步驟7：重復步驟1至步驟6直到晶圓洗淨。

步驟6中，由於功率為P₂，氣泡內氣體的溫度無法降到室溫，需要有一個溫度差△T₂存在於時間區間τ₂，如圖10B所示。

圖11A-11B示意了根據本發明的使用超聲波/兆聲波裝置的晶圓清洗方法。與圖10A示意的方法相似，除了步驟5設置超聲波/兆聲波電源的頻率為f₂，功率為P₂，其中，f₂小於f₁，P₂小於P₁。由於f₂小於f₁，氣泡內的氣體或蒸汽溫度快速上升，因此P₂應該遠小於P₁，為了降低氣泡內氣體或蒸汽的溫度，兩者最好相差5倍或10倍。

圖12A-12B示意了根據本發明的使用超聲波/兆聲波裝置的晶圓清洗方法。與圖10A示意的方法相似，除了步驟5設置超聲波/兆聲波電源的頻率為f₂，功率為P₂，其中，f₂大於f₁，P₂等於P₁。

圖13A-13B示意了根據本發明的使用超聲波/兆聲波裝置的晶圓清洗方法。與圖10A示意的方法相似，除了步驟5設置超聲波/兆聲波電源的頻率為f₂，功率為P₂，其中，f₂大於f₁，P₂小於P₁。

圖14A-14B示意了根據本發明的使用超聲波/兆聲波裝置的晶圓清洗方法。與圖10A示意的方法相似，除了步驟5設置超聲波/兆聲波電源的頻率為f₂，功率為P₂，其中，f₂大於f₁，P₂大於P₁。由於f₂大於f₁，氣泡內的氣體或蒸汽溫度上升緩慢，因此，P₂可以略大於P₁，但要確保在時間區間τ₂內氣泡內氣體或蒸汽的溫度與時間區間τ₁比要減小，如圖14B。

圖4A-4B示意了圖案化結構被猛烈的微噴射所損傷。圖15A-15B示意了穩定的氣穴振盪也能夠損傷晶圓上的圖案化結構。由於氣穴振盪持續，氣泡內的氣體或蒸汽溫度上升，因此氣泡15046的尺寸也不斷增大，如圖15A。當氣泡15048的尺寸變得大於圖15B所示的圖案化結構內的間距W時，氣穴振盪的膨脹將對圖案化結構15034造成損傷，如圖15C。

以下為本發明所提出的又一種清洗方法：

步驟3：旋轉卡盤或振動晶圓；

步驟4：設置電源頻率為f₁，功率為P₁；

步驟5：在氣泡的尺寸達到圖案化結構內的間距W之前(時間τ₁流逝)，設置電源的輸出功率為0瓦特，由於液體或水的溫度遠低於氣體溫度，氣泡內的氣體溫度開始下降。

步驟6：氣泡內氣體溫度冷卻到常溫T₀或時間(零功率的時間)達到τ₂後，再次設置電源頻率為f₁，功率為P₁。

步驟7：重復步驟1至步驟6直到晶圓洗淨。

步驟6中，氣泡內的氣體溫度不一定要降到室溫，可以是任何溫度，但最好遠低於內爆溫度T_i。步驟5中，氣泡的尺寸可以略大於圖案化結構內的間距的大小，只要氣泡的膨脹力不損壞圖案化結構。

時間τ₁可以透過以下方法來確定：

步驟1：類似表1，選擇5個不同的時間τ₁作為DOE實驗的條件；

步驟2：選擇至少是τ₁十倍的時間τ₂，首次測試最好選擇100倍；

步驟3：使用確定的功率P₀運行以上五種條件來分別清洗具有圖案化結構的晶圓，此處，P₀是在連續不間斷模式(非脈衝模式)下確定會對晶圓的圖案化結構造成損傷的功率。

步驟4：使用SEMS或晶圓圖案損傷查看工具來檢查以上五種晶圓的損壞程度，如AMAT SEM視圖或日立IS3000，然後損傷時間τ_i可以被確定在某一範圍。

重復步驟1至步驟4來縮小損傷時間τ_d的範圍。知道了損傷時間τ_d，τ₁可以在安全係數下設置為小於0.5τ_d的值。

圖7至圖14所描述的所有方法均適用於此或者與圖15所描述的方法相結合。

圖16所示為採用超聲波/兆聲波裝置的晶圓清洗裝置的實施例。晶圓清洗裝置包括晶圓16010、由轉動驅動裝置16016驅動旋轉的晶圓卡盤16014、噴灑清洗液化學試劑或去離子水16060的噴頭16064、結合噴頭16064的超聲波/兆聲波裝置16062及超聲波/兆聲波電源。由超聲波/兆聲波裝置16062產生的超聲波/兆聲波透過化學試劑或去離子水液柱16060傳遞到晶圓。圖7至圖15所描述的所有清洗方法均適用於圖16所示的清洗裝置。

圖17為採用超聲波/兆聲波裝置的晶圓清洗裝置的實施例。晶圓清洗裝置包括晶圓17010、溶液槽17074、放置在溶液槽17074中用來支撐晶圓17010的晶圓盒17076、清洗液化學試劑17070、設置在溶液槽17074外牆上的超聲波/兆聲波裝置17072及超聲波/兆聲波電源。至少有一個入口用來向溶液槽17074內充入清洗液化學試劑17070以浸沒晶圓17010。圖7至圖15所描述的所有清洗方法均適用於圖17所示的清洗裝置。

圖18A-18C示意了根據本發明的使用超聲波/兆聲波裝置清洗晶圓的方法的實施例。該方法與圖7A所示的方法相似，除了步驟5在氣泡內的氣體或蒸汽溫度達到內爆溫度T_i(或時間達到τ₁<τ_i，τ_i由公式(11)計算出來)之前，設置電源輸出值為正值或負的直流值來保持或停止超聲波/兆聲波裝置的振動，因此，由於液體或水的溫度遠低於氣體溫度，氣泡內氣體溫度開始下降。此處的正值或負值可以大於、等於或小於功率P₁。

圖19示意了根據本發明的使用超聲波/兆聲波裝置清洗晶圓的方法的實施例。與圖7A所示意的方法相似，除了步驟5在氣泡內的氣體或蒸汽溫度達到內爆溫度T_i(或時間達到τ₁<τ_i，τ_i由公式(11)計算出來)之前，設置電源的輸出頻率與f₁相同，相位與f₁的相位相反以快速停止氣泡的氣穴振盪。因此，由於液體或水的溫度遠低於氣體溫度，氣泡內的氣體溫度開始下降。此處的正值或負值可以大於、等於或小於功率P₁。在上述操作過程中，電源的輸出頻率可以與頻率f₁不同但相位與f₁的相位相反以快速停止氣泡的氣穴振盪。

圖20A-20D示意了在超聲波或兆聲波產生氣穴振盪期間發生氣泡內爆而不損傷晶圓上的圖案化結構。在某些情況下，晶圓20010上的圖案化結構例如通孔20034和槽20036具有一定的機械強度，這樣，高頻聲波功率產生的氣泡大小被控制在相當小的尺寸，遠小於圖案化結構的臨界尺寸，因此，這些小的氣泡內爆產生的力對具有大尺寸的圖案化結構的影響非常小，或者圖案化結構的材料特性本身就能夠承受一定強度的機械力。如果氣泡內爆產生的微噴射力被控制在圖案化結構能夠承受的強度之內，那麽圖案化結構不會被損傷。此外，氣泡內爆產生的微噴射的機械力有助於晶圓表面上和通孔和/或槽的圖案化結構內的微粒或殘留物的去除，取得更高的清洗效率。具有可控強度的微噴射，高於內爆點但是低於損傷點，是清洗過程中獲得更好的清洗性能和效率所期望得到的。

圖21A-21B示意了聲波功率P₁在時間τ₁內作用於氣泡，當第一個氣泡的溫度達到其內爆溫度點T_i，開始發生氣泡內爆，然後，在溫度從T_i上升至溫度T_n(在時間△τ內)過程中，一些氣泡內爆繼續發生，然後，在時間間隔τ₂內，關閉聲波功率，氣泡的溫度從T_n冷卻至初始溫度T₀。T_i被確定為通孔和/或槽的圖案化結構內的氣泡內爆的溫度閾值，該溫度閾值觸發第一個氣泡內爆。

由於熱傳遞在圖案化結構內是不完全均勻的，溫度達到T_i後，越來越多的氣泡內爆將不斷發生。當內爆溫度T增大時，氣泡內爆強度將變的越來越強。然而，透過將溫度T_n控制在溫度T_d之下(控制時間△τ)來將氣泡內爆控制在會導致圖案化結構損傷的內爆強度之下，其中T_n是超/兆聲波對氣泡連續作用n個周期後獲得的氣泡最高溫度值，T_d是累積一定量的氣泡內爆的溫度，該累積一定量的氣泡內爆具有導致圖案化結構損傷的高強度(能量)。在清洗過程中，透過控制第一個氣泡內爆開始後的時間△τ來達成對氣泡內爆強度的控制，從而達到所需的清洗性能和效率，且防止內爆強度太高而導致圖案化結構損傷。

圖21A-21B示意了本發明使用超/兆聲波裝置的晶圓清洗方法的又一示範性實施例。為了提高顆粒去除效率(PRE)，在兆聲波清洗過程中，需要有可控的非穩態的氣穴振盪。可控的非穩態的氣穴振盪是透過設置聲波電源在時間間隔小於τ₁內功率為P₁，設置聲波電源在時間間隔大於τ₂內功率為P₂，重復上述步驟直到晶圓被清洗乾淨，其中，功率P₂等於0或遠小於功率P₁，τ₁是氣泡內的溫度上升到高於臨界內爆溫度的時間間隔，τ₂是氣泡內的溫度下降到遠低於臨界內爆溫度的時間間隔。由於可控的非穩態的氣穴振盪在清洗過程中具有一定的氣泡內爆，因此，可控的非穩態的氣穴振盪將提供更高的PRE(particle removal efficiency，顆粒去除效率)，而對圖案化結構無損傷。臨界內爆溫度是氣泡內的最低溫度，將會導致第一個氣泡內爆。為了進一步提高PRE，需要進一步提高氣泡的溫度，因此需要更長的時間τ₁。透過縮短時間τ₂來提高氣泡的溫度。超或兆聲波的頻率是控制內爆強度的另一個參數。通常，頻率越高，內爆的強度越低。

本發明還提出了一種使用超聲波/兆聲波清洗晶圓時透過維持可控的非穩態的氣穴振盪來達成對晶圓上的圖案化結構無損傷清洗。可控的非穩態的氣穴振盪是透過設置聲波電源在時間間隔小於τ₁內頻率為f₁，設置聲波電源在時間間隔大於τ₂內頻率為f₂，重復上述步驟直到晶圓被清洗乾淨，其中，f₂遠大於f₁，最好是f₁的2倍或4倍，τ₁是氣泡內的溫度上升到高於臨界內爆溫度的時間間隔，τ₂是氣泡內的溫度下降到遠低於臨界內爆溫度的時間間隔。可控的非穩態的氣穴振盪將提供更高的PRE(particle removal efficiency，顆粒去除效率)，而對圖案化結構無損傷。臨界內爆溫度是氣泡內的最低溫度，將會導致第一個氣泡內爆。為了進一步提高PRE，需要進一步提高氣泡的溫度，因此需要更長的時間τ₁。透過縮短時間τ₂來提高氣泡的溫度。超或兆聲波的頻率是控制內爆強度的另一個參數。通常，頻率越高，內爆的強度越低。

綜上所述，本發明提出一種使用超/兆聲波裝置清洗襯底且不損傷襯底上的圖案化結構的方法，包括：將液體噴射到襯底和超/兆聲波裝置之間的間隙中；設置超/兆聲波電源的頻率為f₁，功率為P₁以驅動超/兆聲波裝置；在氣泡內爆產生微噴射之後且在氣泡內爆產生的微噴射損傷襯底上的圖案化結構之前，設置超/兆聲波電源的頻率為f₂，功率為P₂以驅動超/兆聲波裝置；待氣泡內的溫度冷卻到設定溫度後，再次設置超/兆聲波電源的頻率為f₁，功率為P₁；重復上述步驟直到襯底被洗淨。

在一個實施例中，本發明提出一種使用超/兆聲波裝置清洗襯底的裝置，包括卡盤、超/兆聲波裝置、至少一個噴頭、超/兆聲波電源及控制器。卡盤支撐襯底。超/兆聲波裝置置於襯底附近。至少一個噴頭將化學液體噴射到襯底上以及襯底與超/兆聲波裝置之間的間隙中。控制器設置超/兆聲波電源的頻率為f₁，功率為P₁以驅動超/兆聲波裝置；在氣泡內爆產生微噴射之後且在氣泡內爆產生的微噴射損傷襯底上的圖案化結構之前，設置超/兆聲波電源的頻率為f₂，功率為P₂以驅動超/兆聲波裝置；待氣泡內的溫度冷卻到設定溫度後，再次設置超/兆聲波電源的頻率為f₁，功率為P₁；重復上述步驟直到襯底被洗淨。

在另一個實施例中，本發明提出一種使用超/兆聲波裝置清洗襯底的裝置，包括盒子、溶液槽、超/兆聲波裝置、至少一個入口、超/兆聲波電源及控制器。盒子支撐至少一片襯底。溶液槽容納盒子。超/兆聲波裝置設置在溶液槽的外壁。至少一個入口使溶液槽內充滿化學液體以浸沒襯底。控制器設置超/兆聲波電源的頻率為f₁，功率為P₁以驅動超/兆聲波裝置；在氣泡內爆產生微噴射之後且在氣泡內爆產生的微噴射損傷襯底上的圖案化結構之前，設置超/兆聲波電源的頻率為f₂，功率為P₂以驅動超/兆聲波裝置；待氣泡內的溫度冷卻到設定溫度後，再次設置超/兆聲波電源的頻率為f₁，功率為P₁；重復上述步驟直到襯底被洗淨。

在另一個實施例中，本發明提出一種使用超/兆聲波裝置清洗襯底的裝置，包括卡盤、超/兆聲波裝置、噴頭、超/兆聲波電源及控制器。卡盤支撐襯底。帶有噴頭的超/兆聲波裝置置於襯底附近，噴頭向襯底上噴射化學液體。控制器設置超/兆聲波電源的頻率為f₁，功率為P₁以驅動超/兆聲波裝置；在氣泡內爆產生微噴射之後且在氣泡內爆產生的微噴射損傷襯底上的圖案化結構之前，設置超/兆聲波電源的頻率為f₂，功率為P₂以驅動超/兆聲波裝置；待氣泡內的溫度冷卻到設定溫度後，再次設置超/兆聲波電源的頻率為f₁，功率為P₁；重復上述步驟直到襯底被洗淨。

圖8至圖19所揭示的實施例均適用於圖21所揭示的實施例。

通常來說，頻率範圍在0.1MHZ-10MHZ之間的超聲波/兆聲波可以應用到本發明所提出的方法中。

儘管本發明以特定的實施方式、舉例、應用來說明，本領域內顯而易見的改動和替換將依舊落入本發明的保護範圍。

1003‧‧‧超聲波/兆聲波裝置

1004‧‧‧壓電式感測器

1008‧‧‧聲學共振器

1010‧‧‧晶圓

1012‧‧‧噴頭

1014‧‧‧晶圓卡盤

1016‧‧‧轉動驅動裝置

1032‧‧‧去離子水

Claims

一種使用超/兆聲波裝置清洗襯底且不損傷襯底上的圖案化結構的方法，其特徵在於，包括：將液體噴射到襯底和超/兆聲波裝置之間的間隙中；設置超/兆聲波電源的頻率為f₁，功率為P₁以驅動所述超/兆聲波裝置；在氣泡內爆產生微噴射之後且在氣泡內爆產生的微噴射損傷襯底上的圖案化結構之前，設置所述超/兆聲波電源的頻率為f₂，功率為P₂以驅動所述超/兆聲波裝置；待氣泡內的溫度冷卻到設定溫度後，再次設置所述超/兆聲波電源的頻率為f₁，功率為P₁；重復上述步驟直到襯底被洗淨。
如請求項1所述的方法，其特徵在於，透過將溫度T_n控制在溫度T_d之下(控制時間△τ)來將氣泡內爆控制在會導致圖案化結構損傷的內爆強度之下，其中T_n是超/兆聲波對氣泡連續作用n個周期後獲得的氣泡最高溫度值，T_d是累積一定量的氣泡內爆的溫度，該累積一定量的氣泡內爆具有導致圖案化結構損傷的高強度(能量)。
如請求項1所述的方法，其特徵在於，設置所述超/兆聲波電源的頻率為f₁、功率為P₁與設置所述超/兆聲波電源的頻率為f₂、功率為P₂之間的時間間隔小於2000倍的頻率f₁的波形周期。
如請求項1所述的方法，其特徵在於，設置所述超/兆聲波電源的頻率為f₁、功率為P₁與設置所述超/兆聲波電源的頻率為f₂、功率為P₂之間的時間間隔小於((T_i-T₀-△T)/(△T-δT)+1)/f₁，其中T_i是當所述氣泡內爆時氣泡內部氣體和蒸汽的溫度，T₀是所述液體的溫度，△T是所述氣泡一次壓縮後的溫度增量，δT是所述氣泡一次膨脹後的溫度減量。
如請求項1所述的方法，其特徵在於，所述設定溫度接近於所述液體的溫度。
如請求項1所述的方法，其特徵在於，所述功率P₂的值設為0。
如請求項1所述的方法，其特徵在於，所述頻率f₁等於所述頻率f₂，所述功率P₂小於所述功率P₁。
如請求項1所述的方法，其特徵在於，所述頻率f₁高於所述頻率f₂，所述功率P₂小於所述功率P₁。
如請求項1所述的方法，其特徵在於，所述頻率f₁小於所述頻率f₂，所述功率P₁等於所述功率P₂。
如請求項1所述的方法，其特徵在於，所述頻率f₁小於所述頻率f₂，所述功率P₁大於所述功率P₂。
如請求項1所述的方法，其特徵在於，所述頻率f₁小於所述頻率f₂，所述功率P₁小於所述功率P₂。
如請求項1所述的方法，其特徵在於，所述超/兆聲波電源輸出功率P₁具有逐漸增大的振幅。
如請求項1所述的方法，其特徵在於，所述超/兆聲波電源輸出功率P₁具有逐漸減小的振幅。
如請求項1所述的方法，其特徵在於，所述超/兆聲波電源輸出功率P₁具有先增大後減小的振幅。
如請求項1所述的方法，其特徵在於，所述超/兆聲波電源輸出功率P₁具有先減小後增大的振幅。
如請求項1所述的方法，其特徵在於，所述超/兆聲波電源輸出功率P₁，頻率先為f₁後為f₃，f₃小於f₁。
如請求項1所述的方法，其特徵在於，所述超/兆聲波電源輸出功率P₁，頻率先為f₃後為f₁，f₃小於f₁。
如請求項1所述的方法，其特徵在於，所述超/兆聲波電源輸出功率P₁，頻率先為f₃後為f₁最後為f₃，f₃小於f₁。
如請求項1所述的方法，其特徵在於，所述超/兆聲波電源輸出功率P₁，頻率先為f₁後為f₃最後為f₁，f₃小於f₁。
如請求項1所述的方法，其特徵在於，所述超/兆聲波電源輸出功率P₁，頻率先為f₁後為f₃最後為f₄，f₄小於f₃，f₃小於f₁。
如請求項1所述的方法，其特徵在於，所述超/兆聲波電源輸出功率P₁，頻率先為f₄後為f₃最後為f₁，f₄小於f₃，f₃小於f₁。
如請求項1所述的方法，其特徵在於，所述超/兆聲波電源輸出功率P₁，頻率先為f₁後為f₄最後為f₃，f₄小於f₃，f₃小於f₁。
如請求項1所述的方法，其特徵在於，所述超/兆聲波電源輸出功率P₁，頻率先為f₃後為f₄最後為f₁，f₄小於f₃，f₃小於f₁。
如請求項1所述的方法，其特徵在於，所述超/兆聲波電源輸出功率P₁，頻率先為f₃後為f₁最後為f₄，f₄小於f₃，f₃小於f₁。
如請求項1所述的方法，其特徵在於，所述超/兆聲波電源輸出功率P₁，頻率先為f₄後為f₁最後為f₃，f₄小於f₃，f₃小於f₁。
如請求項1所述的方法，其特徵在於，所述頻率f₂為0，所述功率P₂為正值。
如請求項1所述的方法，其特徵在於，所述頻率f₂為0，所述功率P₂為負值。
如請求項1所述的方法，其特徵在於，所述頻率f₂等於f₁，f₂的相位與f₁的相位相反。
如請求項1所述的方法，其特徵在於，所述頻率f₂不同於f₁，f₂的相位與f₁的相位相反。
一種使用超/兆聲波裝置清洗襯底的裝置，包括：支撐襯底的卡盤；置於襯底附近的超/兆聲波裝置；至少一個噴頭將化學液體噴射到襯底上以及襯底與超/兆聲波裝置之間的間隙中；超/兆聲波電源；控制器設置超/兆聲波電源的頻率為f₁，功率為P₁以驅動所述超/兆聲波裝置；在氣泡內爆產生微噴射之後且在氣泡內爆產生的微噴射損傷襯底上的圖案化結構之前，設置超/兆聲波電源的頻率為f₂，功率為P₂以驅動所述超/兆聲波裝置；待氣泡內的溫度冷卻到設定溫度後，再次設置超/兆聲波電源的頻率為f₁，功率為P₁；重復上述步驟直到襯底被洗淨。
如請求項30所述的裝置，其特徵在於，透過將溫度T_n控制在溫度T_d之下(控制時間△τ)來將氣泡內爆控制在會導致圖案化結構損傷的內爆強度之下，其中T_n是超/兆聲波對氣泡連續作用n個周期後獲得的氣泡最高溫度值，T_d是累積一定量的氣泡內爆的溫度，該累積一定量的氣泡內爆具有導致圖案化結構損傷的高強度(能量)。
如請求項30所述的裝置，其特徵在於，設置所述超/兆聲波電源的頻率為f₁、功率為P₁與設置所述超/兆聲波電源的頻率為f₂、功率為P₂之間的時間間隔小於2000倍的頻率f₁的波形周期。
如請求項30所述的裝置，其特徵在於，設置所述超/兆聲波電源的頻率為f₁、功率為P₁與設置所述超/兆聲波電源的頻率為f₂、功率為P₂之間的時間間隔小於((T_i-T₀-△T)/(△T-δT)+1)/f₁，其中T_i是當所述氣泡內爆時氣泡內部氣體和蒸汽的溫度，T₀是所述液體的溫度，△T是所述氣泡一次壓縮後的溫度增量，δT是所述氣泡一次膨脹後的溫度減量。
如請求項30所述的裝置，其特徵在於，所述設定溫度接近於所述液體的溫度。
如請求項30所述的裝置，其特徵在於，所述功率P₂的值為0。
如請求項30所述的裝置，其特徵在於，所述頻率f₁等於所述頻率f₂，所述功率P₂小於所述功率P₁。
如請求項30所述的裝置，其特徵在於，所述頻率f₁高於所述頻率f₂，所述功率P₂小於所述功率P₁。
如請求項30所述的裝置，其特徵在於，所述頻率f₁小於所述頻率f₂，所述功率P₁等於所述功率P₂。
如請求項30所述的裝置，其特徵在於，所述頻率f₁小於所述頻率f₂，所述功率P₁大於所述功率P₂。
如請求項30所述的裝置，其特徵在於，所述頻率f₁小於所述頻率f₂，所述功率P₁小於所述功率P₂。
如請求項30所述的裝置，其特徵在於，所述超/兆聲波電源輸出功率P₁具有逐漸增大的振幅。
如請求項30所述的裝置，其特徵在於，所述超/兆聲波電源輸出功率P₁具有逐漸減小的振幅。
如請求項30所述的裝置，其特徵在於，所述超/兆聲波電源輸出功率P₁具有先增大後減小的振幅。
如請求項30所述的裝置，其特徵在於，所述超/兆聲波電源輸出功率P₁具有先減小後增大的振幅。
如請求項30所述的裝置，其特徵在於，所述超/兆聲波電源輸出功率P₁，頻率先為f₁後為f₃，f₃小於f₁。
如請求項30所述的裝置，其特徵在於，所述超/兆聲波電源輸出功率P₁，頻率先為f₃後為f₁，f₃小於f₁。
如請求項30所述的裝置，其特徵在於，所述超/兆聲波電源輸出功率P₁，頻率先為f₃後為f₁最後為f₃，f₃小於f₁。
如請求項30所述的裝置，其特徵在於，所述超/兆聲波電源輸出功率P₁，頻率先為f₁後為f₃最後為f₁，f₃小於f₁。
如請求項30所述的裝置，其特徵在於，所述超/兆聲波電源輸出功率P₁，頻率先為f₁後為f₃最後為f₄，f₄小於f₃，f₃小於f₁。
如請求項30所述的裝置，其特徵在於，所述超/兆聲波電源輸出功率P₁，頻率先為f₄後為f₃最後為f₁，f₄小於f₃，f₃小於f₁。
如請求項30所述的裝置，其特徵在於，所述超/兆聲波電源輸出功率P₁，頻率先為f₁後為f₄最後為f₃，f₄小於f₃，f₃小於f₁。
如請求項30所述的裝置，其特徵在於，所述超/兆聲波電源輸出功率P₁，頻率先為f₃後為f₄最後為f₁，f₄小於f₃，f₃小於f₁。
如請求項30所述的裝置，其特徵在於，所述超/兆聲波電源輸出功率P₁，頻率先為f₃後為f₁最後為f₄，f₄小於f₃，f₃小於f₁。
如請求項30所述的裝置，其特徵在於，所述超/兆聲波電源輸出功率P₁，頻率先為f₄後為f₁最後為f₃，f₄小於f₃，f₃小於f₁。
如請求項30所述的裝置，其特徵在於，所述頻率f₂為0，所述功率P₂為正值。
如請求項30所述的裝置，其特徵在於，所述頻率f₂為0，所述功率P₂為負值。
如請求項30所述的裝置，其特徵在於，所述頻率f₂等於f₁，f₂的相位與f₁的相位相反。
如請求項30所述的裝置，其特徵在於，所述頻率f₂不同於f₁，f₂的相位與f₁的相位相反。
一種使用超/兆聲波裝置清洗襯底的裝置，包括：支撐至少一片襯底的盒子；容納所述盒子的溶液槽；設置在所述溶液槽外壁的超/兆聲波裝置；至少一個入口使所述溶液槽內充滿化學液體以浸沒所述襯底；超/兆聲波電源；控制器設置超/兆聲波電源的頻率為f₁，功率為P₁以驅動所述超/兆聲波裝置；在氣泡內爆產生微噴射之後且在氣泡內爆產生的微噴射損傷襯底上的圖案化結構之前，設置超/兆聲波電源的頻率為f₂，功率為P₂以驅動所述超/兆聲波裝置；待氣泡內的溫度冷卻到設定溫度後，再次設置超/ 兆聲波電源的頻率為f₁，功率為P₁；重復上述步驟直到襯底被洗淨。
如請求項59所述的裝置，其特徵在於，透過將溫度T_n控制在溫度T_d之下(控制時間△τ)來將氣泡內爆控制在會導致圖案化結構損傷的內爆強度之下，其中T_n是超/兆聲波對氣泡連續作用n個周期後獲得的氣泡最高溫度值，T_d是累積一定量的氣泡內爆的溫度，該累積一定量的氣泡內爆具有導致圖案化結構損傷的高強度(能量)。
如請求項59所述的裝置，其特徵在於，所述功率P₂為0。
一種使用超/兆聲波裝置清洗襯底的裝置，包括支撐襯底的卡盤；置於襯底附近的帶有噴頭的超/兆聲波裝置，所述噴頭向襯底上噴射化學液體；超/兆聲波電源；控制器設置超/兆聲波電源的頻率為f₁，功率為P₁以驅動所述超/兆聲波裝置；在氣泡內爆產生微噴射之後且在氣泡內爆產生的微噴射損傷襯底上的圖案化結構之前，設置超/兆聲波電源的頻率為f₂，功率為P₂以驅動所述超/兆聲波裝置；待氣泡內的溫度冷卻到設定溫度後，再次設置超/兆聲波電源的頻率為f₁，功率為P₁；重復上述步驟直到襯底被洗淨。
如請求項62所述的裝置，其特徵在於，透過將溫度T_n控制在溫度T_d之下(控制時間△τ)來將氣泡內爆控制在會導致圖案化結構損傷的內爆強度之下，其中T_n是超/兆聲波對氣泡連續作用n個周期後獲得的氣泡最高溫度值，T_d是累積一定量的氣泡內爆的溫度，該累積一定量的氣泡內爆具有導致圖案化結構損傷的高強度(能量)。
如請求項62所述的裝置，其特徵在於，所述功率P₂為0。