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兆聲波清洗裝置原理與分析

[導讀]兆聲波清洗裝置原理與分析。

自主設計的無損傷兆聲波清洗裝置相比于商業化的兆聲波清洗裝置,其主要的區別在于采用石英微共振腔陣列結構來實現對到達晶圓表面的兆聲波能量的選擇,實現無損傷兆聲波清洗。在商業化的兆聲波清洗裝置的片狀石英結構( 起傳遞兆聲波能量和防止壓電材料接觸清洗藥液造成腐蝕的作用) 的下方延伸出若干個棒狀石英微共振腔陣列。從兆聲波振子向下傳遞的兆聲波能量在到達石英微共振腔陣列時,其傳播方向是雜亂的。由于精細圖形結構的方向垂直于晶圓表面,因此傳播方向與晶圓表面不垂直的兆聲波能量的水平分量會造成晶圓表面圖形結構的嚴重損傷,特別是對高寬比較大的結構損傷更為嚴重。采用石英微共振腔陣列可以很好地解決這個問題。


由于兆聲波能量在石英介質和空氣中的傳播速度差別很大( 石英介質中速度為5 700 m/s,空氣介質中速度為340 m/s) ,導致傳播方向與晶圓表面不垂直的兆聲波能量在石英微共振腔與空氣的界面處發生反射和折射,大部分的兆聲波能量被消耗。隨著在石英微共振腔內的不斷傳遞,能量逐漸消耗殆盡。而傳播方向與晶圓表面垂直的兆聲波能量則不會產生消耗。這樣可以保證到達晶圓表面的兆聲波能量在傳遞方向上都垂直于晶圓表面,也即平行于晶圓表面的圖形結構的側壁,可以有效地防止兆聲波能量在水平方向上的分量造成晶圓表面精細圖形結構的損傷。


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