超聲波清洗的基本原理

利用28KHz以上的電能，經(jīng)超聲波換能器轉(zhuǎn)換成高頻機械振蕩而傳入到清洗液中。超聲波在清洗液中疏密相間地向前輻射，使液體流動，并不停地產(chǎn)生數(shù)以萬計的微小氣泡。這些氣泡是超聲波縱向傳播的負壓區(qū)形成及生長，而在正壓區(qū)迅速閉合。這種微小氣泡的形成、生成迅速閉合稱為空化現(xiàn)象，空化現(xiàn)象中氣泡閉合時形成超越1000個大氣壓的瞬時高壓，連續(xù)不時發(fā)生的瞬時高壓，像一連串小爆炸不停地轟擊物體外表，使物體及縫隙中的污垢迅速剝落。這種空化侵蝕作用就是超聲波清洗的基本原理。

2清洗工藝流程

自動上料→去離子水＋超聲波清洗＋拋動→堿液＋超聲波清洗＋拋動→去離子水＋超聲波清洗＋拋動→堿液＋超聲波清洗＋拋動→堿液＋超聲波清洗＋拋動→去離子水＋超聲波清洗＋拋動＋溢流→去離子水＋超聲波清洗＋拋動＋溢流→自動下料

3清洗液的最佳配比的確定

取4″及500祄厚的硅片做十組實驗，固定5分鐘清洗時間及超聲清洗的溫度，見下面列表。

從表中觀察不同條件下硅片表面，用熒光燈照射外表可清楚看出硅表面的潔凈水平。因此得出清洗液的最佳配比為 活性劑:清洗劑:去離子水=0.10:1.00:7.0

通過實驗發(fā)現(xiàn)當清洗劑的濃度越低，越有利于水的清洗，但清洗劑的濃度不能低于15%否則清洗效果反而降低。

4超聲清洗時間的確定

將磨片分為十組，以上述最佳配比為清洗液超聲清洗，按不同的時間分為十批清洗，清洗時間分別是12345678910min同時用去離子水代替清洗液同樣條件下做對比實驗，得出結(jié)論，清洗劑的清洗效果明顯好于去離子水，而且超聲清洗時間在3min清洗效果就已經(jīng)比擬理想了

5超聲清洗溫度的確定

非離子外表活性劑在液固界面的吸附量隨溫度升高而增加。這是因為在低溫時非離子外表活性劑與水完全混溶，親水基聚氧乙烯與水形成的氫鍵能量低，當溫度升高后，分子的熱運動加劇，致使氫鍵破壞，使非離子外表活性劑在水中的溶解度下降，溫度升高到一定值時，非離子外表活性劑從水溶液中析出變混濁，此溫度即為濁點。因此溫度升高時非離子外表活性劑逃離水的趨勢增強，吸附量增大。溫度對非離子外表活性劑的去污能力的影響是明顯的當溫度接近于濁點時，清洗效果最好。通過實驗得出3050℃之間均可，但45℃為最佳。

6掃描電子顯微鏡的觀察

通過掃描電子顯微鏡能譜分析可以得出：研磨片的外表黑點主要是顆粒污染物和碳元素聚集物。

3.實驗結(jié)果和討論

1硅片經(jīng)過磨片工序后，一直使硅片處于去離子水中浸泡狀態(tài)，這樣在經(jīng)過清洗機清洗后表面潔凈，化拋后尤為明顯，化拋后硅片外表相當光澤干凈，使其合格率大大提高；若由于工藝需要測試硅片厚度或電阻率，使其脫離水后，重新清洗后的硅片化拋時，外表大多數(shù)會呈現(xiàn)暗花及不明顯的污染痕跡，直觀外表較差。

2清洗次數(shù)對清洗效果有很大影響，清洗次數(shù)多的硅片比清洗次數(shù)少的硅片外表光潔，這就要求在以后的探索中如何控制清洗液的時效性，如清洗四英寸硅片達500片時，需及時更換清洗液。

3適當加入有機堿，利用堿的腐蝕性，絡合硅片表面的金屬離子，以加快清洗的速度，提高清洗的效率。  

硅片的清洗在半導體制作過程中十分重要，而磨片的清洗是所有清洗工序中最困難的由于使用了超聲波清洗機，通過物理滲透作用，使污染顆粒脫離硅片外表，再通過超聲波清洗的機械作用和化學腐蝕作用，最終去除污染顆粒，達到清洗硅片的目的