兆聲波換能裝置的製作方法
2023-06-29 06:42:56 4
專利名稱：兆聲波換能裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及聲波換能器技術領域，尤其涉及一種兆聲波換能裝置。
技術背景
隨著集成電路特徵尺寸進入到深亞微米階段，集成電路晶片製造工藝中對腐蝕及清洗工藝的要求也越來越高。集成電路晶片腐蝕及清洗的均勻性是具有挑戰性的問題。
兆聲波作用下的化學腐蝕清洗有助於形成微米級的聲邊界層，加速腐蝕掉的物質分子通過邊界層的質量傳輸，加速新鮮腐蝕和清洗溶液通過邊界層到達清洗面過程，加速腐蝕，極大的提高了汙染顆粒的去除效率。但是由於兆聲波聲場存在幹涉現象，晶片上會形成很多聲場強度很高的熱點，同時也形成很多聲場強度很低的死點。
在集成電路晶片製造工藝中，隨著單個晶片的尺寸增加，晶片上的線寬尺寸變得更小，以容納更多的電晶體、電容等。晶片上的線寬尺寸已進入深亞微米階段，例如45納米。這意味著造成晶片上超微細電路失效或損壞的關鍵顆粒的特徵尺寸也大大減小了。處於兆聲波聲場中集成電路晶片表面和特徵結構裡的等離子體腐蝕後的殘留物，由於受到兆聲波聲場所產生的振蕩兆聲氣泡或兆聲氣泡破裂所形成的氣蝕和微擾流的作用，被從晶片表面和特徵結構裡剝離而清洗掉。
但這種兆聲波所形成的氣蝕和微擾流也增加了圖形晶片或薄膜覆蓋的晶片上微細結構損壞或表面粗糙度增加的風險和可能性。在兆聲波腐蝕和清洗中的晶片表面和特徵結構損壞的主要原因是由於在兆聲氣泡破裂時所形成的極大的衝擊壓力和由此產生的激波。為避免過強的氣蝕兆聲波腐蝕清洗中的聲場要求沒有或儘可能少的有聲幹涉產生熱點和死點，也就是要足夠的聲場強度的均勻性以避免晶片表面和特徵結構損壞。
目前用於半導體集成電路晶片製造工藝中的兆聲波腐蝕清洗工藝雖然採用像 Akrion的金手指或SSEC的兆聲波摩擦器或Honda的兆聲波的射流器。但這些兆聲波換能器都不能有效地減少或消除兆聲波幹涉，都會在工藝中產生一定的晶片表面和特徵結構損壞。發明內容
(一)要解決的技術問題
本發明要解決的技術問題是提供一種兆聲波換能裝置，其能夠有效地減少或消除兆聲波幹涉，避免在兆聲波腐蝕清洗工藝中產生一定的晶片表面和特徵結構損壞。
( 二 )技術方案
為解決上述問題，本發明提供了一種兆聲波換能裝置，包括換能器、振子、固定裝置和耦合介質層，所述振子通過所述固定裝置安裝於所述換能器上，所述振子與固定裝置之間設有耦合介質層；所述換能器包括微聲共振腔陣列；
所述微聲共振腔陣列分為至少三層，其中相鄰兩層中的共振腔的軸心沿徑向錯開腔直徑的三分之一到一半的距離。其中，所述微聲共振腔陣列的層數取決于振子的面積和3兆聲波頻率。
優選地，所述裝置還包括用於安裝固定所述振子的腔室。
優選地，所述腔室上設有用於引入氣冷流體的入口和用於導出氣冷流體的出口。
優選地，所述耦合介質層包括熔點為20攝氏度 100攝氏度的膠水層。
優選地，所述換能器為石英或紅寶石換能器。
優選地，所述振子由經極化處理的鋯鈦酸鉛製備而成。
優選地，所述微聲共振腔陣列通過雷射溶爆技術加工而成。
優選地，所述微聲共振腔陣列的腔直徑和兆聲波波長在同一數量級。
優選地，兆聲波在所述微聲共振腔陣列中形成多次反射、漫反射、折射和透射，並產生頻率相移。以實現聲能量在傳播介質中的相互補償從而達到聲場強度均勻性的要求。
(三)有益效果
本發明通過在兆聲波換能器中設置微聲共振腔陣列，使兆聲波在微聲共振腔陣列中經多次反射，漫反射，折射，透射，產生頻率相移，能夠有效地減少或消除兆聲波幹涉，在換能器與晶片之間的流體層內形成均勻聲場，由此達到均勻腐蝕及清洗的效果，避免在兆聲波腐蝕清洗工藝中產生一定的晶片表面和特徵結構損壞。
圖1為本發明實施方式中所述兆聲波換能裝置的結構示意圖2為本發明實施方式中所述微聲共振腔陣列的剖視圖。
具體實施方式
下面結合附圖和實施例，對本發明的具體實施方式
作進一步詳細描述。以下實施例用於說明本發明，但不用來限制本發明的範圍。
如圖1-2所示，本發明所述的兆聲波換能裝置，包括換能器1、振子2、固定裝置3 和耦合介質層4，所述振子2通過所述固定裝置3安裝於所述換能器1上，所述振子2與固定裝置3之間設有耦合介質層4 ；所述換能器1包括微聲共振腔陣列8 ；
所述微聲共振腔陣列8分為至少三層，其中相鄰兩層中的共振腔的軸心沿徑向錯開腔直徑的三分之一到一半的距離。其中，所述微聲共振腔陣列8的層數取決于振子的面積和兆聲波頻率。
優選地，所述裝置還包括用於安裝固定所述振子的腔室5。
優選地，所述腔室5上設有用於引入氣冷流體的入口 6和用於導出氣冷流體的出 Π 7。
優選地，所述耦合介質層4包括熔點為20攝氏度 100攝氏度的膠水層。
優選地，所述換能器1為石英或紅寶石換能器。
優選地，所述振子2由經極化處理的鋯鈦酸鉛製備而成。
優選地，所述微聲共振腔陣列8通過雷射溶爆技術加工而成。
優選地，所述微聲共振腔陣列8的腔直徑和兆聲波波長在同一數量級。
優選地，兆聲波在所述微聲共振腔陣列8中形成多次反射、漫反射、折射和透射， 並產生頻率相移。以實現聲能量在傳播介質中的相互補償從而達到聲場強度均勻性的要求。
當兆聲波從振子2發出後，通過換能器1傳播，在微聲共振腔陣列8中形成多次反射，漫反射，折射，透射，並在這個過程中產生頻率相移，形成在換能器1與晶片之間的流體層內的均勻聲場，由此達到均勻腐蝕及清洗的效果。
以上實施方式僅用於說明本發明，而並非對本發明的限制，有關技術領域的普通技術人員，在不脫離本發明的精神和範圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術方案也屬於本發明的範疇，本發明的專利保護範圍應由權利要求限定。
權利要求
1.一種兆聲波換能裝置，其特徵在於，包括換能器(1)、振子O)、固定裝置C3)和耦合介質層，所述振子⑵通過所述固定裝置⑶安裝於所述換能器⑴上，所述振子⑵ 與固定裝置⑶之間設有耦合介質層⑷；所述換能器⑴包括微聲共振腔陣列⑶；所述微聲共振腔陣列(8)分為至少三層，其中相鄰兩層中的共振腔的軸心沿徑向錯開腔直徑的三分之一到一半的距離。
2.如權利要求1所述的兆聲波換能裝置，其特徵在於，還包括用於安裝固定所述振子 (2)的腔室(5)。
3.如權利要求2所述的兆聲波換能裝置，其特徵在於，所述腔室(5)上設有用於引入氣冷流體的入口(6)和用於導出氣冷流體的出口(7)。
4.如權利要求1所述的兆聲波換能裝置，其特徵在於，所述耦合介質層(4)包括熔點為20攝氏度 100攝氏度的膠水層。
5.如權利要求1所述的兆聲波換能裝置，其特徵在於，所述換能器(1)為石英或紅寶石換能器。
6.如權利要求1所述的兆聲波換能裝置，其特徵在於，所述振子(2)由經極化處理的鋯鈦酸鉛製備而成。
7.如權利要求1所述的兆聲波換能裝置，其特徵在於，所述微聲共振腔陣列(8)通過雷射溶爆技術加工而成。
8.如權利要求1所述的兆聲波換能裝置，其特徵在於，所述微聲共振腔陣列(8)的腔直徑和兆聲波波長在同一數量級。
9.如權利要求1所述的兆聲波換能裝置，其特徵在於，兆聲波在所述微聲共振腔陣列 (8)中形成多次反射、漫反射、折射和透射，並產生頻率相移。
全文摘要
本發明公開了一種兆聲波換能裝置，涉及聲波換能器技術領域，包括換能器(1)、振子(2)、固定裝置(3)和耦合介質層(4)，所述振子(2)通過所述固定裝置(3)安裝於所述換能器(1)上，所述振子(2)與固定裝置(3)之間設有耦合介質層(4)；所述換能器(1)包括微聲共振腔陣列(8)；所述微聲共振腔陣列(8)分為至少三層，其中相鄰兩層中的共振腔的軸心沿徑向錯開腔直徑的三分之一到一半的距離。本發明能夠有效地減少或消除兆聲波幹涉，避免在兆聲波腐蝕清洗工藝中產生一定的晶片表面和特徵結構損壞。
文檔編號B06B1/04GK102500540SQ20111035592
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月10日 優先權日2011年11月10日
發明者初國超, 吳儀, 馬嘉 申請人:北京七星華創電子股份有限公司