[發明專利]兆聲波清洗頭及具有該清洗頭的兆聲波清洗系統

有效

• 申請號: 201110304716.7
• 申請日: 2011-10-10
• 公開（公告）號: CN102327883A
• 公開（公告）日: 2012-01-25
• 發明（設計）人: 初國超;吳儀
• 申請（專利權）人: 北京七星華創電子股份有限公司
• 主分類號: B08B3/12
• 分類號: B08B3/12
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩

技術領域

本發明涉及半導體清洗工藝領域，特別地涉及一種兆聲波清洗頭及具有該清洗頭的兆聲波清洗系統。

背景技術

隨著亞微米及深亞微米超大規模集成電路(ULSI)遵循著“摩爾定律”迅速發展，設計線寬急劇減小，半導體芯片的體積也越來越小，如何控制硅片表面材料的機械損傷，以及在保護硅片表面平整度的前提下最大限度的減少硅片缺陷密度、控制其不良率，這已經成了當今半導體清洗技術的一大挑戰。65納米節點以下控制電極與電容結構越來越脆弱。當集成電路線寬越變越小，可影響硅片不良率的粒子也越來越小，而顆粒越小越難清洗。在芯片上如何避免微結構損傷也是一個很具挑戰的難題，現今的清洗技術有很多種，兆聲波清洗以它特殊的能量作用方式一直被關注。兆聲波清洗的機理是由高能頻振效應并結合化學清洗劑的化學反應對硅片進行清洗的。在清洗時，由換能器發出波長為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下作加速運動，最大瞬時速度可達到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沖擊晶片表面，使硅片表面附著的污染物的細小微粒被強制除去并進入到清洗液中。兆聲波清洗拋光片可去掉晶片表面上小于0.2μm的粒子，這種方法能同時起到機械擦片和化學清洗兩種方法的作用。但對于兆聲波能量的方向和均勻度的控制還存在一定的缺陷，在清洗過程中，產生的垂直于硅柵的能量使其受到剪切力易產生彎曲變形甚至根部斷裂，對半導體造成損傷。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明的目的在于提供一種能夠在清洗過程中減少對半導體造成損傷的兆聲波清洗頭及具有該清洗頭的兆聲波清洗系統。

(二)技術方案

為了解決上述技術問題，本發明提供一種兆聲波清洗頭，包括：

換能器；

諧振器，用于傳播來自換能器的能量；該諧振器具有上表面和下表面，上表面耦合至換能器，諧振器內部具有不通透上表面、下表面的真空的孔陣列。

優選地，所述孔陣列中的孔的幾何形狀包括但不限于：圓柱式、蜂窩式。

優選地，圓柱式孔的長度與等效直徑比為5∶1到10∶1。

優選地，所述換能器包括：

上殼體，具有電纜接頭，通過電纜接頭能夠與功率放大器連接；

耦合層，包括壓電晶體和耦合片，壓電晶體與耦合片的上表面緊密連接，耦合層通過耦合片與上殼體耦合。

優選地，所述上殼體還具有一進氣孔和一排氣孔，并且內部具有一帶有多個均布凹槽的環狀凸臺將上殼體內部分為內外兩環；由進氣孔通入的冷卻氣，通過上殼體的內環和凹槽能夠使耦合層被均勻冷卻后由排氣孔排除，從而實現對耦合層的均勻冷卻。

優選地，所述耦合層還包括密封圈，設于耦合片上，用于將耦合片與上殼體耦合的耦合處密封。

優選地，所述耦合片由單一介質或多介質制成，厚度為1/4波長的整數倍。

優選地，該兆聲波清洗頭及所述耦合層的形狀為但不限于：圓柱形、長方形或橢圓形。

優選地，所述諧振器內的孔陣列的面積略大于壓電晶體的有效面積。

優選地，所述諧振器作為下殼體，與耦合片的下表面耦合，并通過連接釘與上殼體連接。

本發明還提供一種具有上述兆聲波清洗頭的兆聲波清洗系統，該系統還包括安裝支架，所述兆聲波清洗頭固定地或可移動地安裝于安裝支架上。

(三)有益效果

本發明兆聲波清洗頭采用內部具有圓柱形或其它幾何形狀的不通透的真空的孔陣列的諧振器，通過兆聲波在其內部的多次反射起到補償消耗的作用，消除振動波的不均勻性，實現兆聲波能量的均勻分布。當半導體上噴有超純水或者化學液時，通過兆聲波產生的均勻的流體波將半導體上的雜質沖掉，并經由液體的流動被帶走，從而實現對半導體的清洗，并且對半導體的破壞較小。

附圖說明

圖1為本發明兆聲波清洗頭一實施例的剖面結構圖；

圖2為本發明兆聲波清洗頭一實施例的組裝圖；

圖3為本發明兆聲波清洗頭一實施例中上殼的結構圖；

圖4為本發明兆聲波清洗頭一實施例中耦合層的組裝圖；

圖5為本發明兆聲波清洗頭一實施例中下殼體內部結構剖視圖；

圖6為本發明的應用示意圖。

圖中標號：1-上殼體；11-凹槽；2-密封圈；3-電纜接頭；4-壓電晶體；5-耦合片；6-下殼體；61-不通透的柱狀孔陣列；7-連接釘；8-進氣接頭；81-進氣孔；9-排氣接頭；91-排氣孔；10-兆聲波清洗頭；20-硅片。

具體實施方式