专利名称：用于湿法腐蚀及清洗工艺的兆声波换能装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及声波换能器技术领域，尤其涉及一种用于湿法腐蚀及清洗工艺的兆声波换能装置。
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的湿法腐蚀及清洗对腐蚀精度的要求越来越高，对清洗颗粒的要求越来越小，因此腐蚀及清洗的均勻性成为一个具有挑战性的问题。
采用兆声波进行化学腐蚀和清洗有助于加速腐蚀和清洗，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，在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，使晶片上声场强度的均勻性很难达到工艺要求。
现有的集成电路晶片制造工艺中，通常通过频率扫描来减少热点的形成，但由于频率扫描仅围绕一个中心频率，并且围绕中心频率变化的扫描只施加在一个兆声波振子上，而兆声波振子的机械振动的频率是固有的(一般等于兆声波的中心频率)，偏离中心频率会造成振子振幅的减少使得传播的兆声波能量下降，从而在晶片表面形成的声能量密度随扫描频率的变化而变化，无法产生强度均勻的声场。
现有技术也有通过频率叠加组合进行腐蚀和清洗的，但由于频率叠加组合的电压仍施加在同一个兆声波振子上，振子振动变化过大影响了电声转化的效率，使得清洗的效果有所下降。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用于湿法腐蚀及清洗工艺的兆声波换能装置，其能够产生表面湿法腐蚀清洗所需要的均勻性声场，减少了由于声波干涉产生的热点和死点，减小或去除兆声波声场干涉现象对晶片腐蚀清洗效果的影响。
( 二 )技术方案
为解决上述问题，本发明提供了一种用于湿法腐蚀及清洗工艺的兆声波换能装置，包括换能器、振子单元、固定装置、耦合介质层和阻抗变压器，所述振子单元通过所述固定装置安装于所述换能器上，所述振子单元与固定装置之间设有所述耦合介质层，所述振子单元由所述阻抗变压器的功率输出驱动；所述振子单元包括至少两个振子组，其中， 每个振子组包括至少一个压电晶体振子，每个振子组中的多个压电晶体振子的固有机械振动频率相当。
优选地，所述每个振子组中的所有压电晶体振子连接同一功率阻抗变压器的次级线圈的输出端。
优选地，所述装置还包括用于安装固定所述振子单元的腔室。
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，所述压电晶体振子的形状包括环形、扇形、蜂窝式及其组合。
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。
耦合介质的作用可作为声滤波器，产生符合清洗要求的具有最大通过效率的兆声波频率的声波。
优选地，所述换能器为石英或红宝石换能器。
优选地，所述压电晶体振子由经极化处理的锆钛酸铅制备而成。
优选地，所述每个压电晶体振子采用两个或两个以上的兆声频率，其中一个兆声频率工作于压电晶体振子的固有机械振动频率，并且至少一个其他兆声频率在围绕设定中心频率的一定正负频率区间内扫描。
优选地，所述每个压电晶体振子采用的两个或两个以上的兆声频率的功率输出并分别连接到功率放大器的阻抗变压器的不同的初级线圈，每个频率对应一个初级线圈，每个振子组都有对应其所需不同频率的不同功率放大器和一个合成用的阻抗变压器。
(三)有益效果
本发明采用多组兆声波振子，对任何一组振子的每个振子采用两个或两个以上的兆声频率，其中一个兆声中心频率工作于该压电晶体振子的固有机械振动频率，并使其他至少一个频率可在围绕设定中心频率的一定正负频率区间内扫描，由不同兆声波振子组所激发的兆声波由于声波合成所形成的相移和频率扫描后合成混频所造成的相移和合成波形的畸变在腐蚀清洗的介质声场内产生了一个相位不稳定变化的声场使得无法形成声波干涉所产生的热点和死点，从而产生表面湿法腐蚀清洗所需要的均勻性声场，减少了由于声波干涉产生的热点和死点，减小或去除兆声波声场干涉现象对晶片腐蚀清洗效果的影响，还可以减小或去除由热点产生的剧烈气蚀对特征尺寸结构的破坏。
图1为本发明实施方式中所述用于湿法腐蚀及清洗工艺的兆声波换能装置的结构示意图2为本发明实施方式中所述用于湿法腐蚀及清洗工艺的兆声波换能装置的驱动原理图。
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所示，本发明所述的用于湿法腐蚀及清洗工艺的兆声波换能装置，包括换能器1、振子单元2、固定装置3、耦合介质层4和阻抗变压器8，所述振子单元2通过所述固定装置3安装于所述换能器1上，所述振子单元2与固定装置3之间设有所述耦合介质层 4。所述振子单元2由所述阻抗变压器8的功率输出驱动；如图2所示阻抗变压器8，用于不同频率信号驱动的功率放大器的输出合成。
所述振子单元2包括至少两个振子组，其中，每个振子组包括至少一个压电晶体振子，每个振子组中的多个压电晶体振子的固有机械振动频率相当。
优选地，所述每个振子组中的所有压电晶体振子连接同一功率阻抗变压器的次级线圈的输出端。
优选地，所述装置还包括用于安装固定所述振子单元的腔室5。
优选地，所述腔室上设有用于引入气冷流体的入口 6和用于导出气冷流体的出口 7。
优选地，所述压电晶体振子的形状包括环形、扇形、蜂窝式及其组合。
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。
耦合介质的作用可作为声滤波器，产生符合清洗要求的具有最大通过效率的兆声波频率的声波。
优选地，所述换能器1为石英或红宝石换能器。
优选地，所述压电晶体振子由经极化处理的锆钛酸铅制备而成。
优选地，所述每个压电晶体振子采用两个或两个以上的兆声频率，其中一个兆声频率工作于压电晶体振子的固有机械振动频率，并且至少一个其他兆声频率在围绕设定中心频率的一定正负频率区间内扫描。
优选地，所述每个压电晶体振子采用的两个或两个以上的兆声频率的功率输出， 并分别连接到功率放大器的阻抗变压器的不同的初级线圈，每个频率对应一个初级线圈， 每个振子组都有对应其所需不同频率的不同功率放大器和一个合成用的阻抗变压器。
本发明的工作原理采用多组兆声波振子，对任何一组振子的每个振子采用两个或两个以上的兆声频率，其中一个兆声中心频率工作于该压电晶体振子的固有机械振动频率，并使其他至少一个频率可在围绕设定中心频率的一定正负频率区间内扫描。对不同的振子组，兆声中心频率和扫描围绕设定中心频率不同，分别通过不同的阻抗变压器的初、次线圈的耦合分别加载到不同振子组上。由不同振子组所激发的兆声波，由于声波合成所形成的相移、频率扫描后合成混频所造成的相移和合成波形的畸变，在腐蚀清洗的介质声场内产生了一个相位不稳定变化的声场使得无法形成声波干涉所产生的热点和死点，从而产生表面湿法腐蚀清洗所需要的均勻性声场，减小和消除了由热点产生的剧烈气蚀对特征尺寸结构的破坏。
如图2所示，用于驱动一个振子组的压电晶体振子的阻抗变压器带有至少两个初级线圈，每个初级线圈均可由一个数字开关S来控制其通断。在至少一个初级线圈上施加一个频率在中心频率附近扫描变化的脉冲电压信号，由于多个初级线圈的合成作用，在次级线圈上就会产生一个频率和相位均不稳定的声波电压，加载到本发明所述用于湿法腐蚀及清洗工艺的兆声波换能装置的一个振子组的每个振子上，就会在清洗表面介质声场产生中产生不稳定的声场，减少了由于声波干涉产生的热点和死点，从而使清洗效果更均勻。每个振子组都有对应其所需不同频率的不同功率放大器和一个合成用的阻抗变压器。
图中所示的功率放大器的阻抗变压器的初级部分仅为示意图，强调变压器的初级由多个线圈来组成，并且每个初级线圈上的脉冲电压的频率并不相同，并且至少有一个初级线圈的脉冲电压频率是在中心频率附近扫描变化的，例如IM士20KHz。至于如何在初级线圈上产生一定频率的脉冲电压，可以有小功率的脉冲电压信号放大得到，目前存在很多标准的信号放大电路，例如甲乙类推挽电路，全桥变换电路等。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有5等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。
权利要求
1.一种用于湿法腐蚀及清洗工艺的兆声波换能装置，其特征在于，包括换能器(1)、 振子单元O)、固定装置(3)、耦合介质层(4)和阻抗变压器(8)，所述振子单元( 通过所述固定装置( 安装于所述换能器(1)上，所述振子单元O)与固定装置C3)之间设有所述耦合介质层G)，所述振子单元O)由所述阻抗变压器(8)的功率输出驱动；所述振子单元( 包括至少两个振子组，其中，每个振子组包括至少一个压电晶体振子，每个振子组中的多个压电晶体振子的固有机械振动频率相当。
2.如权利要求1所述的用于湿法腐蚀及清洗工艺的兆声波换能装置，其特征在于，所述每个振子组中的所有压电晶体振子连接同一功率阻抗变压器的次级线圈的输出端。
3.如权利要求1所述的用于湿法腐蚀及清洗工艺的兆声波换能装置，其特征在于，还包括用于安装固定所述振子单元O)的腔室(5)。
4.如权利要求3所述的用于湿法腐蚀及清洗工艺的兆声波换能装置，其特征在于，所述腔室(5)上设有用于引入气冷流体的入口(6)和用于导出气冷流体的出口(7)。
5.如权利要求1所述的用于湿法腐蚀及清洗工艺的兆声波换能装置，其特征在于，所述压电晶体振子的形状包括环形、扇形、蜂窝式及其组合。
6.如权利要求1所述的用于湿法腐蚀及清洗工艺的兆声波换能装置，其特征在于，所述耦合介质层⑷包括熔点为20摄氏度 100摄氏度的胶水层。
7.如权利要求1所述的用于湿法腐蚀及清洗工艺的兆声波换能装置，其特征在于，所述换能器(1)为石英或红宝石换能器。
8.如权利要求1所述的用于湿法腐蚀及清洗工艺的兆声波换能装置，其特征在于，所述压电晶体振子由经极化处理的锆钛酸铅制备而成。
9.如权利要求1所述的用于湿法腐蚀及清洗工艺的兆声波换能装置，其特征在于，所述每个压电晶体振子采用两个或两个以上的兆声频率，其中一个兆声频率工作于压电晶体振子的固有机械振动频率，并且至少一个其他兆声频率在围绕设定中心频率的一定正负频率区间内扫描。
10.如权利要求1所述的用于湿法腐蚀及清洗工艺的兆声波换能装置，其特征在于，所述每个压电晶体振子采用的两个或两个以上的兆声频率的功率输出并分别连接到功率放大器的阻抗变压器的不同的初级线圈，每个频率对应一个初级线圈，每个振子组都有对应其所需不同频率的不同功率放大器和一个合成用的阻抗变压器。
全文摘要
本发明公开了一种用于湿法腐蚀及清洗工艺的兆声波换能装置，涉及声波换能器技术领域，包括换能器(1)、振子单元(2)、固定装置(3)、耦合介质层(4)和阻抗变压器(8)，所述振子单元(2)通过所述固定装置(3)安装于所述换能器(1)上，所述振子单元(2)与固定装置(3)之间设有所述耦合介质层(4)，所述振子单元(2)由所述阻抗变压器(8)的功率输出驱动；所述振子单元(2)包括至少两个振子组，其中，每个振子组包括至少一个压电晶体振子，每个振子组中的多个压电晶体振子的固有机械振动频率相当。本发明能够产生表面湿法腐蚀清洗所需要的均匀性声场，减小或去除兆声波声场干涉现象对晶片腐蚀清洗效果的影响。
文档编号H01L21/02GK102509713SQ20111035567
公开日2012年6月20日 申请日期2011年11月10日 优先权日2011年11月10日
发明者吴仪, 李春彦 申请人:北京七星华创电子股份有限公司