Megasonic 清洗(兆音波清洗)是對清洗液施加0.8~3MHz左右的高頻音波,以其聲能使晶圓表面微粒剝離的物理清洗方法。相對於數十kHz的超音波清洗是以劇烈的空化(cavitation,氣泡的生成與崩潰)進行清洗,Megasonic 因頻率較高,空化較為溫和,主要作用來自聲流(acoustic streaming)。
微粒的粒徑愈小,去除所需的力相對於附著力(凡得瓦力)的比值就愈不利。單靠藥液的化學作用無法完全剝除數十nm的微粒,因此需要聲能提供物理輔助。Megasonic 能使表面附近形成的聲學邊界層變薄,提高作用於微粒的流體力,進而提升去除效率。
最大的課題是圖形損傷。空化氣泡在微細結構附近崩潰時,會局部產生很大的衝擊壓力,使細線或柱狀結構崩塌、破損。頻率愈高空化愈弱,但去除力也會下降,因此如何突破清洗力與損傷之間的權衡,是這項技術的本質課題。
對此,各公司的解答是對音場進行時間與空間上的控制。ACM Research 的 SAPS(空間交替相移)交替改變換能器的相位,使音場在空間上均勻化;TEBO 則以短脈衝施加音波,在氣泡成長之前即停止,即使是高深寬比圖形也能抑制損傷。降低液中溶解氣體濃度、以抑制空化本身的運用方式也會併用。
適用範圍很廣,包括曝光前與沉積前的微粒去除、CMP 後清洗、批次槽中的一次清洗等。在單片清洗設備中以 Megasonic 噴嘴形式、在批次設備中則以換能器形式裝設於槽的底面或側面。