专利名称：扩散型兆声波清洗槽的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种扩散型兆声波清洗槽，用于半导体行业的一些精密清洗的工艺环节。
背景技术：
在半导体晶片的液态介质清洗中，兆声波已经引入了很长一段时间了，兆声波利用兆声振动发生器产生800千赫兹到几兆赫兹的震动，通过清洗液体将流体动能传递到被清洗的晶片表面上。综合清洗液同晶片表面的相互作用，使晶片上吸附的微小颗粒脱离表面，并保持停留在溶液中，相对于以往的传统化学清洗方法，这种方式能够降低化学清洗液的用量和浓度，减轻化学作用，在达到更好清洗效果的同时，保证晶片表面的光洁度和粗糙度不受太大的损失。在清洗时，由换能器发出波长为1μm频率为0.8兆赫的高能声波。溶液分子在这种声波的推动下作加速运动，最大瞬时速度可达到30cm/s。因此，形成不了超声波清洗那样的气泡，而只能以高速的流体波连续冲击晶片表面，使硅片表面附着的污染物的细小微粒被强制除去并进入到清洗液中。兆声波清洗抛光片可去掉晶片表面上小于0.2μm的粒子，起到超声波起不到的作用。这种方法能同时起到机械擦片和化学清洗两种方法的作用。目前兆声波清洗方法已成为抛光片清洗的一种有效方法。
通常的兆声波清洗槽结构如图1所示，一般都为多个兆声振子贴在石英清洗槽底部，够成产生兆声波的振源。石英槽底部一般都为平面的，兆声波透过平面石英传递到水里，基本保持了声波能量的初始分布形式，如图3所示，以振子中心为峰顶的一个立体的高斯分布图样(见图5)，这种能量分布造成了声波能量的集中，整个清洗槽内的兆声源由若干单独的兆声振子构成，一般为直径20-30的圆片或边长为40-50的矩形片，在这些地方能量集中，清洗液受到的冲击，形成上冲的水流，这样一个清洗槽内在工作时就会出现同兆声振子数量相同的水峰。
过度集中的能量会造成晶片清洗的不均匀现象，某些地方清洗的好，某些地方就几乎没有清洗效果。有些地方会造成晶片表面的损坏，为了解决这些问题就需要一种能够扩散兆声波能量的清洗槽。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种扩散型兆声波清洗槽，通过将石英槽底部的平面形状改为一些能起到扩散兆声的结构，它们将兆声振子发出的能量传递并扩散到清洗槽中，改变了本来的能量分布，从而更加适合广泛的清洗应用，这些结构可以在制造清洗槽的时候同时做好，也可以后来通过其他方式装到清洗槽底部。
本发明一种扩散型兆声波清洗槽，其特征在于，包括一清洗槽；一兆声阵列，该兆声阵列装在清洗槽的底部下面；一半球体能量扩散结构阵列，该半球体能量扩散结构阵列安装在清洗槽的底部上面，该兆声阵列与半球体能量扩散结构阵列相互对应。
其中该清洗槽为矩形槽体或圆柱形槽体或多边柱形槽体。
其中该半球体能量扩散结构阵列包括多个能量扩散结构的单体。
其中该半球体能量扩散结构阵列中的多个能量扩散结构的单体为均匀排列。
其中该兆声阵列包括多个兆声振子。
其中该兆声阵列中的多个兆声振子为均匀排列。
其中该能量扩散结构的单体的结构形状为球截体或球体或锥体或四面体或多面体或以高斯分布曲线、抛物线、二次或多次幂函数曲线为回转曲线形成的回转体结构。
其中该能量扩散结构的单体的材质为玻璃、石英、氧化铝、氮化硼、碳化硅、或者这些材质的复合材料。
其中能量扩散结构的单体同相接触槽壁的面积为清洗槽单位兆声波振子同槽壁接触面积0.01倍到4倍。
本发明提供的扩散型兆声波清洗槽，通过将石英槽底部的平面形状改为一些能起到扩散兆声的结构，它们将兆声振子发出的能量传递并扩散到清洗槽中，改变了本来的能量分布，从而更加适合广泛的清洗应用，这些结构可以在制造清洗槽的时候同时做好，也可以后来通过其他方式装到清洗槽底部。
为进一步说明本发明的具体技术内容，以下结合实施例及附图详细说明如后，其中图1是现有平面槽底的清洗槽；其中清洗槽1、兆声振子阵列2；图2是本发明含有半球形阵列的清洗槽；其中清洗槽11、兆声振子阵列21、半球体能量扩散结构阵列31、兆声振子单体211、半球体能量扩散结构单体311；图3是图1中的经过平面槽壁1后兆声波的传递方向示意图；
图4是图2中的经过扩散结构阵列31槽壁后兆声波的传递方向示意图；图5是图3中的单个兆声振子211的声波能量分布图；图6是图4中的经过扩散结构后单个振子211的声波能量分布图(经过长距离的扩散到液体中)。
具体实施例方式
请参阅图2、图4所示，本发明一种扩散型兆声波清洗槽，其特征在于，包括一清洗槽1，该清洗槽1为矩形槽体或圆柱形槽体或多边柱形槽体；一兆声阵列2，该兆声阵列2装在清洗槽1的底部下面，该兆声阵列2包括多个兆声振子211，该兆声阵列2中的多个兆声振子211为均匀排列；一半球体能量扩散结构阵列3，该半球体能量扩散结构阵列3包括多个能量扩散结构的单体311，该半球体能量扩散结构阵列3中的多个能量扩散结构的单体311为均匀排列，该半球体能量扩散结构阵列3安装在清洗槽1的底部上面，该兆声阵列2与半球体能量扩散结构阵列3相互对应，该能量扩散结构的单体311的结构形状为球截体或球体或锥体或四面体或多面体或以高斯分布曲线、抛物线、二次或多次幂函数曲线为回转曲线形成的回转体结构，该能量扩散结构的单体311的材质为玻璃、石英、氧化铝、氮化硼、碳化硅、或者这些材质的复合材料，该能量扩散结构的单体311同相接触槽壁的面积为清洗槽单位兆声波振子2同槽壁接触面积0.01倍到4倍。
平面的石英槽壁1将声波能量几乎无扩散的向前直接传递，而改变槽内壁的形貌就可以让声波的方向发生改变，类似透镜对光线的作用，例如凹透镜对平行光的扩散效果。在振动的传递过程来看，振动一般垂直于固体-液体界面传递，所以将集中的振动扩散到整个空间就需要一种非平面的界面来改变能量分布。最常用的兆声振子211为圆片或者矩形，其工作时传递到液面的兆声能量都接近于以振子几何中心为中心的高斯分布，能量分布不超过振子尺寸范围(见图5)，扩散阵列311也就根据这种初始能量分布以及清洗晶圆的尺寸和晶圆处于清洗槽中的位置设计出相适应的结构来有目地的按照需求人为确定能量的分布，例如图2所示的纵剖面为弓形的球截体扩散单体结构311。经过不同的界面后振动方向情形见图3、图4所示。
经过扩散结构的声波能量的分布如图6所示，经过长距离的扩散，原本集中的能量分布到了整个清洗槽的液面上，多个振子的能量相互叠加能够基本实现兆声能量均匀化分布，而兆声如果通过以前的平面壁槽1，传播方向基本不受影响，几乎是垂直于槽壁向前，也就是说各个兆声振子在它的投影方向上同其他振子之间没有声波的相互覆盖和叠加发生。如果整个清洗槽都采用这种半球体的扩散结构，其中有少部分能量就会扩散到清洗槽壁上被吸收造成一定的损失，但是部分能量也能够被再次反射。
能量扩散结构含有多个相同或不同的单体结构311。构成能量扩散结构的单体结构311的形状从球截体、球体、锥体、四面体或其他多面体，或者以高斯分布曲线、抛物线、二次或多次幂函数曲线为回转曲线形成的回转体结构中选出。单体结构311的材质从玻璃、石英、氧化铝、氮化硼、碳化硅、或者这些材质的复合结构中选出。单体结构两侧分别与清洗液和清洗槽槽壁相接触，处于清洗槽槽壁及清洗液之间。单体结构同相接触槽壁的面积为清洗槽单位兆声波振子的0.01倍到4倍。
在制造石英清洗槽1时，槽底部加工成含有球截体的扩散阵列311，采用的兆声振子为直径30毫米圆片，整个清洗槽分布了36片，总功率为1000瓦特，构成兆声振子阵列21。选用的扩散阵列311为36个直径30毫米，截取高约7毫米的球截体石英结构体，截取面直径为20毫米，同清洗槽是一体的石英结构，用于6寸晶片的清洗。这样制造的清洗槽在工作时，清洗槽整个液面的震动均匀层度比以往不加扩散阵列以前要好得多，清洗的均匀程度也有很大提高，基本消除了以往的清洗死角，兆声波能量过分集中的情况得到很好的解决，集中的波峰已经不是很明显了，清洗后这些以前容易出现表面清洗损伤的晶片部位受到很好的保护，降低到可以接受的程度。
权利要求
1.一种扩散型兆声波清洗槽，其特征在于，包括一清洗槽；一兆声阵列，该兆声阵列装在清洗槽的底部下面；一半球体能量扩散结构阵列，该半球体能量扩散结构阵列安装在清洗槽的底部上面，该兆声阵列与半球体能量扩散结构阵列相互对应。
2.如权利要求1所述的扩散型兆声波清洗槽，其特征在于，其中该清洗槽为矩形槽体或圆柱形槽体或多边柱形槽体。
3.如权利要求1所述的扩散型兆声波清洗槽，其特征在于，其中该半球体能量扩散结构阵列包括多个能量扩散结构的单体。
4.如权利要求3所述的扩散型兆声波清洗槽，其特征在于，其中该半球体能量扩散结构阵列中的多个能量扩散结构的单体为均匀排列。
5.如权利要求1所述的扩散型兆声波清洗槽，其特征在于，其中该兆声阵列包括多个兆声振子。
6.如权利要求5所述的扩散型兆声波清洗槽，其特征在于，其中该兆声阵列中的多个兆声振子为均匀排列。
7.如权利要求5或6所述的扩散型兆声波清洗槽，其特征在于，其中该能量扩散结构的单体的结构形状为球截体或球体或锥体或四面体或多面体或以高斯分布曲线、抛物线、二次或多次幂函数曲线为回转曲线形成的回转体结构。
8.如权利要求5、6、7所述的扩散型兆声波清洗槽，其特征在于，其中该能量扩散结构的单体的材质为玻璃、石英、氧化铝、氮化硼、碳化硅、或者这些材质的复合材料。
9.如权利要求2所述的扩散型兆声波清洗槽，其特征在于，其中能量扩散结构的单体同相接触槽壁的面积为清洗槽单位兆声波振子同槽壁接触面积0.01倍到4倍。
全文摘要
一种扩散型兆声波清洗槽，其特征在于，包括一清洗槽；一兆声阵列，该兆声阵列装在清洗槽的底部下面；一半球体能量扩散结构阵列，该半球体能量扩散结构阵列安装在清洗槽的底部上面，该兆声阵列与半球体能量扩散结构阵列相互对应。本发明的扩散型兆声波清洗槽，通过将石英槽底部的平面形状改为一些能起到扩散兆声的结构，它们将兆声振子发出的能量传递并扩散到清洗槽中，改变了本来的能量分布，从而更加适合广泛的清洗应用。
文档编号B08B3/12GK101028625SQ200610011399
公开日2007年9月5日 申请日期2006年3月1日 优先权日2006年3月1日
发明者朱蓉辉, 惠峰, 卜俊鹏, 郑红军, 赵冀 申请人:中国科学院半导体研究所