專利名稱：擴(kuò)散型兆聲波清洗槽的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種擴(kuò)散型兆聲波清洗槽，用于半導(dǎo)體行業(yè)的一些精密清洗的工藝環(huán)節(jié)。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體晶片的液態(tài)介質(zhì)清洗中，兆聲波已經(jīng)引入了很長(zhǎng)一段時(shí)間了，兆聲波利用兆聲振動(dòng)發(fā)生器產(chǎn)生800千赫茲到幾兆赫茲的震動(dòng)，通過(guò)清洗液體將流體動(dòng)能傳遞到被清洗的晶片表面上。綜合清洗液同晶片表面的相互作用，使晶片上吸附的微小顆粒脫離表面，并保持停留在溶液中，相對(duì)于以往的傳統(tǒng)化學(xué)清洗方法，這種方式能夠降低化學(xué)清洗液的用量和濃度，減輕化學(xué)作用，在達(dá)到更好清洗效果的同時(shí)，保證晶片表面的光潔度和粗糙度不受太大的損失。在清洗時(shí)，由換能器發(fā)出波長(zhǎng)為1μm頻率為0.8兆赫的高能聲波。溶液分子在這種聲波的推動(dòng)下作加速運(yùn)動(dòng)，最大瞬時(shí)速度可達(dá)到30cm/s。因此，形成不了超聲波清洗那樣的氣泡，而只能以高速的流體波連續(xù)沖擊晶片表面，使硅片表面附著的污染物的細(xì)小微粒被強(qiáng)制除去并進(jìn)入到清洗液中。兆聲波清洗拋光片可去掉晶片表面上小于0.2μm的粒子，起到超聲波起不到的作用。這種方法能同時(shí)起到機(jī)械擦片和化學(xué)清洗兩種方法的作用。目前兆聲波清洗方法已成為拋光片清洗的一種有效方法。
通常的兆聲波清洗槽結(jié)構(gòu)如圖1所示，一般都為多個(gè)兆聲振子貼在石英清洗槽底部，夠成產(chǎn)生兆聲波的振源。石英槽底部一般都為平面的，兆聲波透過(guò)平面石英傳遞到水里，基本保持了聲波能量的初始分布形式，如圖3所示，以振子中心為峰頂?shù)囊粋€(gè)立體的高斯分布圖樣(見(jiàn)圖5)，這種能量分布造成了聲波能量的集中，整個(gè)清洗槽內(nèi)的兆聲源由若干單獨(dú)的兆聲振子構(gòu)成，一般為直徑20-30的圓片或邊長(zhǎng)為40-50的矩形片，在這些地方能量集中，清洗液受到的沖擊，形成上沖的水流，這樣一個(gè)清洗槽內(nèi)在工作時(shí)就會(huì)出現(xiàn)同兆聲振子數(shù)量相同的水峰。
過(guò)度集中的能量會(huì)造成晶片清洗的不均勻現(xiàn)象，某些地方清洗的好，某些地方就幾乎沒(méi)有清洗效果。有些地方會(huì)造成晶片表面的損壞，為了解決這些問(wèn)題就需要一種能夠擴(kuò)散兆聲波能量的清洗槽。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種擴(kuò)散型兆聲波清洗槽，通過(guò)將石英槽底部的平面形狀改為一些能起到擴(kuò)散兆聲的結(jié)構(gòu)，它們將兆聲振子發(fā)出的能量傳遞并擴(kuò)散到清洗槽中，改變了本來(lái)的能量分布，從而更加適合廣泛的清洗應(yīng)用，這些結(jié)構(gòu)可以在制造清洗槽的時(shí)候同時(shí)做好，也可以后來(lái)通過(guò)其他方式裝到清洗槽底部。
本發(fā)明一種擴(kuò)散型兆聲波清洗槽，其特征在于，包括一清洗槽；一兆聲陣列，該兆聲陣列裝在清洗槽的底部下面；一半球體能量擴(kuò)散結(jié)構(gòu)陣列，該半球體能量擴(kuò)散結(jié)構(gòu)陣列安裝在清洗槽的底部上面，該兆聲陣列與半球體能量擴(kuò)散結(jié)構(gòu)陣列相互對(duì)應(yīng)。
其中該清洗槽為矩形槽體或圓柱形槽體或多邊柱形槽體。
其中該半球體能量擴(kuò)散結(jié)構(gòu)陣列包括多個(gè)能量擴(kuò)散結(jié)構(gòu)的單體。
其中該半球體能量擴(kuò)散結(jié)構(gòu)陣列中的多個(gè)能量擴(kuò)散結(jié)構(gòu)的單體為均勻排列。
其中該兆聲陣列包括多個(gè)兆聲振子。
其中該兆聲陣列中的多個(gè)兆聲振子為均勻排列。
其中該能量擴(kuò)散結(jié)構(gòu)的單體的結(jié)構(gòu)形狀為球截體或球體或錐體或四面體或多面體或以高斯分布曲線、拋物線、二次或多次冪函數(shù)曲線為回轉(zhuǎn)曲線形成的回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)。
其中該能量擴(kuò)散結(jié)構(gòu)的單體的材質(zhì)為玻璃、石英、氧化鋁、氮化硼、碳化硅、或者這些材質(zhì)的復(fù)合材料。
其中能量擴(kuò)散結(jié)構(gòu)的單體同相接觸槽壁的面積為清洗槽單位兆聲波振子同槽壁接觸面積0.01倍到4倍。
本發(fā)明提供的擴(kuò)散型兆聲波清洗槽，通過(guò)將石英槽底部的平面形狀改為一些能起到擴(kuò)散兆聲的結(jié)構(gòu)，它們將兆聲振子發(fā)出的能量傳遞并擴(kuò)散到清洗槽中，改變了本來(lái)的能量分布，從而更加適合廣泛的清洗應(yīng)用，這些結(jié)構(gòu)可以在制造清洗槽的時(shí)候同時(shí)做好，也可以后來(lái)通過(guò)其他方式裝到清洗槽底部。


為進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的具體技術(shù)內(nèi)容，以下結(jié)合實(shí)施例及附圖詳細(xì)說(shuō)明如后，其中圖1是現(xiàn)有平面槽底的清洗槽；其中清洗槽1、兆聲振子陣列2；圖2是本發(fā)明含有半球形陣列的清洗槽；其中清洗槽11、兆聲振子陣列21、半球體能量擴(kuò)散結(jié)構(gòu)陣列31、兆聲振子單體211、半球體能量擴(kuò)散結(jié)構(gòu)單體311；圖3是圖1中的經(jīng)過(guò)平面槽壁1后兆聲波的傳遞方向示意圖；
圖4是圖2中的經(jīng)過(guò)擴(kuò)散結(jié)構(gòu)陣列31槽壁后兆聲波的傳遞方向示意圖；圖5是圖3中的單個(gè)兆聲振子211的聲波能量分布圖；圖6是圖4中的經(jīng)過(guò)擴(kuò)散結(jié)構(gòu)后單個(gè)振子211的聲波能量分布圖(經(jīng)過(guò)長(zhǎng)距離的擴(kuò)散到液體中)。
具體實(shí)施例方式
請(qǐng)參閱圖2、圖4所示，本發(fā)明一種擴(kuò)散型兆聲波清洗槽，其特征在于，包括一清洗槽1，該清洗槽1為矩形槽體或圓柱形槽體或多邊柱形槽體；一兆聲陣列2，該兆聲陣列2裝在清洗槽1的底部下面，該兆聲陣列2包括多個(gè)兆聲振子211，該兆聲陣列2中的多個(gè)兆聲振子211為均勻排列；一半球體能量擴(kuò)散結(jié)構(gòu)陣列3，該半球體能量擴(kuò)散結(jié)構(gòu)陣列3包括多個(gè)能量擴(kuò)散結(jié)構(gòu)的單體311，該半球體能量擴(kuò)散結(jié)構(gòu)陣列3中的多個(gè)能量擴(kuò)散結(jié)構(gòu)的單體311為均勻排列，該半球體能量擴(kuò)散結(jié)構(gòu)陣列3安裝在清洗槽1的底部上面，該兆聲陣列2與半球體能量擴(kuò)散結(jié)構(gòu)陣列3相互對(duì)應(yīng)，該能量擴(kuò)散結(jié)構(gòu)的單體311的結(jié)構(gòu)形狀為球截體或球體或錐體或四面體或多面體或以高斯分布曲線、拋物線、二次或多次冪函數(shù)曲線為回轉(zhuǎn)曲線形成的回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)，該能量擴(kuò)散結(jié)構(gòu)的單體311的材質(zhì)為玻璃、石英、氧化鋁、氮化硼、碳化硅、或者這些材質(zhì)的復(fù)合材料，該能量擴(kuò)散結(jié)構(gòu)的單體311同相接觸槽壁的面積為清洗槽單位兆聲波振子2同槽壁接觸面積0.01倍到4倍。
平面的石英槽壁1將聲波能量幾乎無(wú)擴(kuò)散的向前直接傳遞，而改變槽內(nèi)壁的形貌就可以讓聲波的方向發(fā)生改變，類似透鏡對(duì)光線的作用，例如凹透鏡對(duì)平行光的擴(kuò)散效果。在振動(dòng)的傳遞過(guò)程來(lái)看，振動(dòng)一般垂直于固體-液體界面?zhèn)鬟f，所以將集中的振動(dòng)擴(kuò)散到整個(gè)空間就需要一種非平面的界面來(lái)改變能量分布。最常用的兆聲振子211為圓片或者矩形，其工作時(shí)傳遞到液面的兆聲能量都接近于以振子幾何中心為中心的高斯分布，能量分布不超過(guò)振子尺寸范圍(見(jiàn)圖5)，擴(kuò)散陣列311也就根據(jù)這種初始能量分布以及清洗晶圓的尺寸和晶圓處于清洗槽中的位置設(shè)計(jì)出相適應(yīng)的結(jié)構(gòu)來(lái)有目地的按照需求人為確定能量的分布，例如圖2所示的縱剖面為弓形的球截體擴(kuò)散單體結(jié)構(gòu)311。經(jīng)過(guò)不同的界面后振動(dòng)方向情形見(jiàn)圖3、圖4所示。
經(jīng)過(guò)擴(kuò)散結(jié)構(gòu)的聲波能量的分布如圖6所示，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)距離的擴(kuò)散，原本集中的能量分布到了整個(gè)清洗槽的液面上，多個(gè)振子的能量相互疊加能夠基本實(shí)現(xiàn)兆聲能量均勻化分布，而兆聲如果通過(guò)以前的平面壁槽1，傳播方向基本不受影響，幾乎是垂直于槽壁向前，也就是說(shuō)各個(gè)兆聲振子在它的投影方向上同其他振子之間沒(méi)有聲波的相互覆蓋和疊加發(fā)生。如果整個(gè)清洗槽都采用這種半球體的擴(kuò)散結(jié)構(gòu)，其中有少部分能量就會(huì)擴(kuò)散到清洗槽壁上被吸收造成一定的損失，但是部分能量也能夠被再次反射。
能量擴(kuò)散結(jié)構(gòu)含有多個(gè)相同或不同的單體結(jié)構(gòu)311。構(gòu)成能量擴(kuò)散結(jié)構(gòu)的單體結(jié)構(gòu)311的形狀從球截體、球體、錐體、四面體或其他多面體，或者以高斯分布曲線、拋物線、二次或多次冪函數(shù)曲線為回轉(zhuǎn)曲線形成的回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)中選出。單體結(jié)構(gòu)311的材質(zhì)從玻璃、石英、氧化鋁、氮化硼、碳化硅、或者這些材質(zhì)的復(fù)合結(jié)構(gòu)中選出。單體結(jié)構(gòu)兩側(cè)分別與清洗液和清洗槽槽壁相接觸，處于清洗槽槽壁及清洗液之間。單體結(jié)構(gòu)同相接觸槽壁的面積為清洗槽單位兆聲波振子的0.01倍到4倍。
在制造石英清洗槽1時(shí)，槽底部加工成含有球截體的擴(kuò)散陣列311，采用的兆聲振子為直徑30毫米圓片，整個(gè)清洗槽分布了36片，總功率為1000瓦特，構(gòu)成兆聲振子陣列21。選用的擴(kuò)散陣列311為36個(gè)直徑30毫米，截取高約7毫米的球截體石英結(jié)構(gòu)體，截取面直徑為20毫米，同清洗槽是一體的石英結(jié)構(gòu)，用于6寸晶片的清洗。這樣制造的清洗槽在工作時(shí)，清洗槽整個(gè)液面的震動(dòng)均勻?qū)佣缺纫酝患訑U(kuò)散陣列以前要好得多，清洗的均勻程度也有很大提高，基本消除了以往的清洗死角，兆聲波能量過(guò)分集中的情況得到很好的解決，集中的波峰已經(jīng)不是很明顯了，清洗后這些以前容易出現(xiàn)表面清洗損傷的晶片部位受到很好的保護(hù)，降低到可以接受的程度。
權(quán)利要求
1.一種擴(kuò)散型兆聲波清洗槽，其特征在于，包括一清洗槽；一兆聲陣列，該兆聲陣列裝在清洗槽的底部下面；一半球體能量擴(kuò)散結(jié)構(gòu)陣列，該半球體能量擴(kuò)散結(jié)構(gòu)陣列安裝在清洗槽的底部上面，該兆聲陣列與半球體能量擴(kuò)散結(jié)構(gòu)陣列相互對(duì)應(yīng)。
2.如權(quán)利要求1所述的擴(kuò)散型兆聲波清洗槽，其特征在于，其中該清洗槽為矩形槽體或圓柱形槽體或多邊柱形槽體。
3.如權(quán)利要求1所述的擴(kuò)散型兆聲波清洗槽，其特征在于，其中該半球體能量擴(kuò)散結(jié)構(gòu)陣列包括多個(gè)能量擴(kuò)散結(jié)構(gòu)的單體。
4.如權(quán)利要求3所述的擴(kuò)散型兆聲波清洗槽，其特征在于，其中該半球體能量擴(kuò)散結(jié)構(gòu)陣列中的多個(gè)能量擴(kuò)散結(jié)構(gòu)的單體為均勻排列。
5.如權(quán)利要求1所述的擴(kuò)散型兆聲波清洗槽，其特征在于，其中該兆聲陣列包括多個(gè)兆聲振子。
6.如權(quán)利要求5所述的擴(kuò)散型兆聲波清洗槽，其特征在于，其中該兆聲陣列中的多個(gè)兆聲振子為均勻排列。
7.如權(quán)利要求5或6所述的擴(kuò)散型兆聲波清洗槽，其特征在于，其中該能量擴(kuò)散結(jié)構(gòu)的單體的結(jié)構(gòu)形狀為球截體或球體或錐體或四面體或多面體或以高斯分布曲線、拋物線、二次或多次冪函數(shù)曲線為回轉(zhuǎn)曲線形成的回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)。
8.如權(quán)利要求5、6、7所述的擴(kuò)散型兆聲波清洗槽，其特征在于，其中該能量擴(kuò)散結(jié)構(gòu)的單體的材質(zhì)為玻璃、石英、氧化鋁、氮化硼、碳化硅、或者這些材質(zhì)的復(fù)合材料。
9.如權(quán)利要求2所述的擴(kuò)散型兆聲波清洗槽，其特征在于，其中能量擴(kuò)散結(jié)構(gòu)的單體同相接觸槽壁的面積為清洗槽單位兆聲波振子同槽壁接觸面積0.01倍到4倍。
全文摘要
一種擴(kuò)散型兆聲波清洗槽，其特征在于，包括一清洗槽；一兆聲陣列，該兆聲陣列裝在清洗槽的底部下面；一半球體能量擴(kuò)散結(jié)構(gòu)陣列，該半球體能量擴(kuò)散結(jié)構(gòu)陣列安裝在清洗槽的底部上面，該兆聲陣列與半球體能量擴(kuò)散結(jié)構(gòu)陣列相互對(duì)應(yīng)。本發(fā)明的擴(kuò)散型兆聲波清洗槽，通過(guò)將石英槽底部的平面形狀改為一些能起到擴(kuò)散兆聲的結(jié)構(gòu)，它們將兆聲振子發(fā)出的能量傳遞并擴(kuò)散到清洗槽中，改變了本來(lái)的能量分布，從而更加適合廣泛的清洗應(yīng)用。
文檔編號(hào)B08B3/12GK101028625SQ200610011399
公開日2007年9月5日 申請(qǐng)日期2006年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月1日
發(fā)明者朱蓉輝, 惠峰, 卜俊鵬, 鄭紅軍, 趙冀 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所