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兆声波清洗装置原理与分析

[导读]兆声波清洗装置原理与分析。

自主设计的无损伤兆声波清洗装置相比于商业化的兆声波清洗装置,其主要的区别在于采用石英微共振腔阵列结构来实现对到达晶圆表面的兆声波能量的选择,实现无损伤兆声波清洗。在商业化的兆声波清洗装置的片状石英结构( 起传递兆声波能量和防止压电材料接触清洗药液造成腐蚀的作用) 的下方延伸出若干个棒状石英微共振腔阵列。从兆声波振子向下传递的兆声波能量在到达石英微共振腔阵列时,其传播方向是杂乱的。由于精细图形结构的方向垂直于晶圆表面,因此传播方向与晶圆表面不垂直的兆声波能量的水平分量会造成晶圆表面图形结构的严重损伤,特别是对高宽比较大的结构损伤更为严重。采用石英微共振腔阵列可以很好地解决这个问题。


由于兆声波能量在石英介质和空气中的传播速度差别很大( 石英介质中速度为5 700 m/s,空气介质中速度为340 m/s) ,导致传播方向与晶圆表面不垂直的兆声波能量在石英微共振腔与空气的界面处发生反射和折射,大部分的兆声波能量被消耗。随着在石英微共振腔内的不断传递,能量逐渐消耗殆尽。而传播方向与晶圆表面垂直的兆声波能量则不会产生消耗。这样可以保证到达晶圆表面的兆声波能量在传递方向上都垂直于晶圆表面,也即平行于晶圆表面的图形结构的侧壁,可以有效地防止兆声波能量在水平方向上的分量造成晶圆表面精细图形结构的损伤。


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