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1、(10)申请公布号 CN 102509713 A (43)申请公布日 2012.06.20 C N 1 0 2 5 0 9 7 1 3 A *CN102509713A* (21)申请号 201110355677.3 (22)申请日 2011.11.10 H01L 21/67(2006.01) H01L 21/02(2006.01) B08B 3/12(2006.01) (71)申请人北京七星华创电子股份有限公司 地址 100016 北京市朝阳区酒仙桥东路1号 M2号楼2层 (72)发明人吴仪 李春彦 (74)专利代理机构北京路浩知识产权代理有限 公司 11002 代理人王莹 (54) 发明名称。
2、 用于湿法腐蚀及清洗工艺的兆声波换能装置 (57) 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。
3、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。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 1 页 1/1页 2 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(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。
4、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。 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(2)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。
5、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(4)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。
6、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。 权 利 要 求 书CN 102509713 A 1/4页 3 用于湿法腐蚀及清洗工艺的兆声波换能装置 技术领域 0001 本发明涉及声波换能器技。
7、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 0002 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 匀性成为一个具有挑战性的问题。 0003 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匀性很难达到工艺要求。 0004 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。
8、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，无法产生强度均匀的声场。 0005 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 0006 (一)要解决的技术问题 0007 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。
9、表面湿法腐蚀清洗所需要的均匀性声场，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。 0008 (二)技术方案 0009 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。 0010 优选地，所述每。
10、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。 0011 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。 0012 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。 说 明 书CN 102509713 A 2/4页 4 0013 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。 0014 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。 0015 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。 0016 优选地，所述换能器为石英或红宝石换能器。 0017 优选地，所。
11、述压电晶体振子由经极化处理的锆钛酸铅制备而成。 0018 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。 0019 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。 0020 (三)有益效果 0021 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。
12、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匀性声场，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。 附图说明 0022 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。
13、波换能装置的结 构示意图； 0023 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 0024 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。 0025 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。
14、率信号驱动的功率放大器的输出合成。 0026 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。 0027 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 说 明 书CN 102509713 A 3/4页 5 线圈的输出端。 0028 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。 0029 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。 0030 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。 0031 优选地，所述耦合介质层包。
15、括：熔点为20摄氏度100摄氏度的胶水。 0032 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。 0033 优选地，所述换能器1为石英或红宝石换能器。 0034 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。 0035 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。 0036 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。
16、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。 0037 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。
17、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匀性声场，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。 0038 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。
18、生的热点和死点，从而使清洗效果更均匀。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。 0039 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1M20KHz。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。 0040 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 说 明 书CN 102509713 A 4/4页 6 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。 说 明 书CN 102509713 A 1/1页 7 图1 图2 说 明 书 附 图CN 102509713 A 。