新技 。新工艺 文章编号：１６７１—８９０９（２０１５）０１—００３８—０５ 清洗世界 Ｃｌｅａｎｉｎｇ Ｗｏｒｌｄ 第３１卷第ｌ期 ２０ １ ５年１月 湿法清洗中兆声波清洗工艺与应用 王文丽，夏楠君，陈仲武 （中国电子科技集团公司第四十五研究所，北京１０１６０１） 摘要：简述了兆声波清洗工艺的原理、特点，介绍其在清洗设备中的应用与前景。 关键词：兆声波；超声波；硅片；清洗工艺 中图分类号：ＴＮ３０５．９７ 文献标识码：Ｂ Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｍｅｇａｃｏｕｓｔｉｃ ｉｎ Ｗｅｔ Ｃｌｅａｎｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＷＡＮＧ Ｗｅｎｌｉ，ＸＩＡ Ｎａｎｊｕｎ，ＣＨＥＮ Ｚｈｏｒｔｇｗｕ （Ｔｈｅ ４５ｔｈ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｕｔｅ ｏｆ ＣＥＴＣ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０１６０１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ，ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ ｃｌｅａｎｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ ｃｌｅａｎｉｎｇ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ，ａｎｄ ｐｒｏｓｐｅｃｔｓ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｍｅｇａｓｏｎｉｃ ｃｌｅａｎｉｎｇ ｐｒｏｓｐｅｃｔｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｍｅｇａｃｏｕｓｔｉｃ；ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ；ｓｉｌｉｃｏｎ；ｃｌｅａｎｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ 高，声传播的效率会降低，所以兆声波清洗技术效果 并不是频率越高越好。目前，一般用的频率范围是 Ｓｃｈｗａｎｚｍａｎ等人＿１］，１９９３在ＳＣ１、ＳＣ２清洗时 使用了兆频超声技术，获得前所未有的清洗效果，使 得该方法在清洗工艺中被广泛采用，也引发了对超 （７００～１ ０００）ｋＨｚ。 ２ 兆声波清洗原理简介 声能在液体内传播时．液体会沿声传播的方向 运动，形成声学流（Ａｃｏｕｓｔｉｃ ｓｔｒｅａｍｉｎｇ），声学流是由 声波生产的力和液体的声学阻力以及其他的气泡阻 力形成的液体的流动的效果 ３］，兆声波清洗就是利 声波增强清洗效果的规律与机理的研究。１９９５年 Ｂｕｓｎａｉｎａ的研究表明。兆频超声波去除粒子的能力 与溶液的组成、粒子的大小、超声波的功率及处理时 间有关。１９９７年Ｏｌｉｍ ］发现兆频超声去除粒子的 效率与粒子直径的立方成正比，并由此推断兆频超 声无法去除０．１ ｍ以下的粒子。但是，兆声波清洗 用声能产生的液体流动来去除硅片表面的污染物， 其原理见图１。 抛光片可去掉晶片表面上＜０．２ ｍ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。兆声波清洗方法已成 兆声波清洗是由高频（７００～１ ０００ ｋＨｚ）的波长 短（１．５ ｍ左右）的高能声波推动溶液做加速运动， 使溶液以加速的流体形式连续冲击硅片表面，使硅 片表面的颗粒等污染物离开硅片进入溶液中，达到 为抛光片清洗的一种有效方法。但是．随着频率升 收稿日期：２０１４—１１—１０ 作者简介：王文丽（１９８８一），女，助工，硕士研究生，主要从事半导体湿法清洗设备的研制和应用工作。 第３１卷 王文丽等．湿法清洗中兆声波清洗工艺与应用 ・３９・ 清洗液表面 流 的对比（见图２）。 （２）可以极大的提高清洗效率，从图３有无兆声 时的清洗效率对比图中可以看到，当兆声关闭时，用 ３０ ｓ的时间清洗效率只能达到２０％，有兆声时，只需 先液 ０ ｌ ～硅 ＼去ｆ 的颗粒 占波～ 一硅 的颗粒 Ｅ ， ／ｌ空ｊ 泡 兆声发生装 ＝：＝ ０瓮 一声ｉ 黼 嘲 煳 ∞ 目 图１ 兆声清洗原理图 去除污染物的目的。随着声能的增高，表面张力会 下降，这可改善浸润效果及小颗粒的浸润。而且，能 量越高．声学流的速度越快．硅片表面被带走的颗粒 也随之增多反应速率也会升高，这可降低反应时间， 同时，也可以降低化学液的浓度＿４］。随着频率升高， 空洞现象的阀值会升高，所以兆声不会像超声一样 会产生气泡而损伤硅片表面。 而根据超声频率的高低对应的去除污染物颗粒 四 一 大小的能力，选用的频率见表１。 目 Ｌ 表１ 超声频率与颗粒大小的关系 日 一．．ｃ】； ． ．。一 目 一日 一 ３ 兆声波清洗技术的特点 美国ＶＥＲＴＥＱ公司的Ｍ．Ｏｌｅｓｅｎ．Ｙ．Ｆａｎ等人研 究发现，兆声技术有如下特点。 （１）能大大降低边界层的厚度，使其具有清除深 亚微米颗粒的能力，可满足现行工艺以及０．１ （线宽）技术对清洗工艺的需求。有兆声时边界厚度 １０ ｓ的时间清洗效率就可达到９９．９９％。 ＩＯＯ 兆声开启 斛 较 ８０ ６０ 寸 Ｚ ４０ 总 ∽ ２Ｏ Ｕ ｌ０ ２０ ｊ０ ４０ ５０ ＳＣ一１溶液中清洗时ｆ＠ｓ 图２有无兆声时的清洗效率对比图 （３）由于兆声波清洗可以使用稀释倍数大的化 学液，从而大大减少了化学药品的用量和消耗，降低 ∞∞∞∞∞啪㈣０ 如∞如 了清洗工序的工艺成本，有效减少了化学液的污染， 保护环境。图３是在极低浓度的化学液中有无兆声 的清洗效果对比图。 ｇ ｊ Ｉ九 ● ０ ＾ 亡 富 日前次清洗 凸 ＿后次清洗 一 图３在极低浓度化学液中清洗效率的对比图 由于兆声波清洗具备以上诸多优点，因此使得 兆声波清洗很快成为硅片清洗行业中广泛应用于去 除微细颗粒的重要手段。 ４兆声波清洗技术在清洗设备中的应用 结合常规的湿法清洗工艺开发出适合相关工艺 阶段的兆声清洗设备，按照这些设备的不同结构，大 体可分为两类，一类是融汇在湿法清洗机兆声清洗 槽或兆声漂洗槽，它们作为设备的一部分，只完成单
