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兆聲波清洗技術(shù)

超聲波清洗技術(shù)之超聲波清洗機(jī)是一種常見的高效快捷的物理清洗方法，其清洗效果顯著且操作簡單，最大程度降低了化學(xué)清洗過程中二次污染的可能性，而且對于復(fù)雜精密零部件也可以達(dá)到洗凈目的，被廣泛用于各種工業(yè)、航空航天、醫(yī)療等領(lǐng)域。超聲波清洗機(jī)的原理是利用超聲波在液體中的空化效應(yīng)對物體表面的污漬進(jìn)行去除剝離。

那什么是超聲空化效應(yīng)呢？超聲波的高頻機(jī)械振動在液體中會產(chǎn)生微小的氣泡，這些微小氣泡會迅速膨脹，然后突然閉合，在閉合時會產(chǎn)生強(qiáng)大的沖擊波，這種膨脹、閉合、震蕩的動力學(xué)過程就被稱為超聲波的“空化效應(yīng)”。“空化效應(yīng)”不僅為清洗過程中的化學(xué)、物理反應(yīng)提供了足夠的能量，且產(chǎn)生的瞬間高壓不斷地沖擊清洗工件的表面，也使得被清洗物表面以及縫隙中的異物臟污被迅速剝離。超聲波空化作用過強(qiáng)也會對物體表面造成一定損傷，如在對半導(dǎo)體器件、光學(xué)精密件等精密元器件的清洗中，由于器件表面有一些微結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)的超聲波清洗就會對其表面造成一定程度的損壞。同時超聲頻率越高空化泡也越小，去除剝離雜質(zhì)顆粒的粒徑也越小，也就是清洗精度越高。傳統(tǒng)的超聲波換清洗換能器的頻率都在20kHz-200kHz之間，此頻率范圍內(nèi)的空化效應(yīng)較大，會對精密元器件造成損壞，并且也很難清除1微米以下的雜質(zhì)顆粒。

頻率高于400kHz的超聲波在液體中傳播時，能使被清洗件表面附近形成速度梯度很大且極薄的聲學(xué)邊界層，其雜質(zhì)粒子受到液體兆赫頻的震蕩作用從器件表面脫落，能夠清洗掉元器件表面微米、亞微米級的雜質(zhì)顆粒，實現(xiàn)超精密清洗過程。此外，高頻超聲波清洗機(jī)過程由于極低的空化效應(yīng)，對被清洗件表面不會產(chǎn)生損傷，能夠有效解決精密元器件清洗后造成的腐蝕或損傷破壞等現(xiàn)象。所以能發(fā)射兆赫茲級別的超聲波裝置被廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，并且其除了有清洗作用外，還可以在化學(xué)機(jī)械拋光、顯影、除膠、金屬剝離、刻蝕等關(guān)鍵工藝中起到重要作用。兆赫茲級別頻率下的超聲波又常常被業(yè)內(nèi)稱為“兆聲波”，所以在此頻率段內(nèi)的超聲清洗也被稱為兆聲清洗。

兆聲波清洗不但保存了超聲波清洗的優(yōu)點，而且克服了它的不足。兆聲波清洗的機(jī)理是由高能(850kHz)頻振效應(yīng)并結(jié)合化學(xué)清洗劑的化學(xué)反應(yīng)對硅片進(jìn)行清洗的。在清洗時，由換能器發(fā)出波長為1μm頻率為0.8兆赫的高能聲波。溶液分子在這種聲波的推動下作加速運動，最大瞬時速度可達(dá)到30cm/s。因此，形成不了超聲波清洗那樣的氣泡,而只能以高速的流體波連續(xù)沖擊晶片表面,使硅片表面附著的污染物的細(xì)小微粒被強(qiáng)制除去并進(jìn)入到清洗液中。兆聲波清洗拋光片可去掉晶片表面上小于0.2μm的粒子,起到超聲波起不到的作用。這種方法能同時起到機(jī)械擦片和化學(xué)清洗兩種方法的作用。目前兆聲波清洗方法已成為拋光片清洗的一種有效方法。