[发明专利]兆声波换能装置

说明书

技术领域

本发明涉及声波换能器技术领域，尤其涉及一种兆声波换能装置。

背景技术

随着集成电路特征尺寸进入到深亚微米阶段，集成电路晶片制造工艺中对腐蚀及清洗工艺的要求也越来越高。集成电路晶片腐蚀及清洗的均匀性是具有挑战性的问题。

兆声波作用下的化学腐蚀清洗有助于形成微米级的声边界层，加速腐蚀掉的物质分子通过边界层的质量传输，加速新鲜腐蚀和清洗溶液通过边界层到达清洗面过程，加速腐蚀，极大的提高了污染颗粒的去除效率。但是由于兆声波声场存在干涉现象，晶片上会形成很多声场强度很高的热点，同时也形成很多声场强度很低的死点。

在集成电路芯片制造工艺中，随着单个芯片的尺寸增加，芯片上的线宽尺寸变得更小，以容纳更多的晶体管、电容等。芯片上的线宽尺寸已进入深亚微米阶段，例如45纳米。这意味着造成芯片上超微细电路失效或损坏的关键颗粒的特征尺寸也大大减小了。处于兆声波声场中集成电路晶片表面和特征结构里的等离子体腐蚀后的残留物，由于受到兆声波声场所产生的振荡兆声气泡或兆声气泡破裂所形成的气蚀和微扰流的作用，被从晶片表面和特征结构里剥离而清洗掉。

但这种兆声波所形成的气蚀和微扰流也增加了图形晶片或薄膜覆盖的晶片上微细结构损坏或表面粗糙度增加的风险和可能性。在兆声波腐蚀和清洗中的晶片表面和特征结构损坏的主要原因是由于在兆声气泡破裂时所形成的极大的冲击压力和由此产生的激波。为避免过强的气蚀兆声波腐蚀清洗中的声场要求没有或尽可能少的有声干涉产生热点和死点，也就是要足够的声场强度的均匀性以避免晶片表面和特征结构损坏。

目前用于半导体集成电路晶片制造工艺中的兆声波腐蚀清洗工艺虽然采用像Akrion的金手指或SSEC的兆声波摩擦器或Honda的兆声波的射流器。但这些兆声波换能器都不能有效地减少或消除兆声波干涉，都会在工艺中产生一定的晶片表面和特征结构损坏。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：提供一种兆声波换能装置，其能够有效地减少或消除兆声波干涉，避免在兆声波腐蚀清洗工艺中产生一定的晶片表面和特征结构损坏。

(二)技术方案

为解决上述问题，本发明提供了一种兆声波换能装置，包括：换能器、振子、固定装置和耦合介质层，所述振子通过所述固定装置安装于所述换能器上，所述振子与固定装置之间设有耦合介质层；所述换能器包括微声共振腔阵列；

所述微声共振腔阵列分为至少三层，其中相邻两层中的共振腔的轴心沿径向错开腔直径的三分之一到一半的距离。其中，所述微声共振腔阵列的层数取决于振子的面积和兆声波频率。

优选地，所述装置还包括用于安装固定所述振子的腔室。

优选地，所述腔室上设有用于引入气冷流体的入口和用于导出气冷流体的出口。

优选地，所述耦合介质层包括：熔点为20摄氏度～100摄氏度的胶水层。

优选地，所述换能器为石英或红宝石换能器。

优选地，所述振子由经极化处理的锆钛酸铅制备而成。

优选地，所述微声共振腔阵列通过激光溶爆技术加工而成。

优选地，所述微声共振腔阵列的腔直径和兆声波波长在同一数量级。

优选地，兆声波在所述微声共振腔阵列中形成多次反射、漫反射、折射和透射，并产生频率相移。以实现声能量在传播介质中的相互补偿从而达到声场强度均匀性的要求。

(三)有益效果

本发明通过在兆声波换能器中设置微声共振腔阵列，使兆声波在微声共振腔阵列中经多次反射，漫反射，折射，透射，产生频率相移，能够有效地减少或消除兆声波干涉，在换能器与晶片之间的流体层内形成均匀声场，由此达到均匀腐蚀及清洗的效果，避免在兆声波腐蚀清洗工艺中产生一定的晶片表面和特征结构损坏。

附图说明

图1为本发明实施方式中所述兆声波换能装置的结构示意图；

图2为本发明实施方式中所述微声共振腔阵列的剖视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1-2所示，本发明所述的兆声波换能装置，包括：换能器1、振子2、固定装置3和耦合介质层4，所述振子2通过所述固定装置3安装于所述换能器1上，所述振子2与固定装置3之间设有耦合介质层4；所述换能器1包括微声共振腔阵列8；