CN111701947A - 一种半导体硅片超声和兆声清洗系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种半导体硅片超声和兆声清洗系统，包括对半导体硅片进行超声清洗和兆声清洗的清洗槽。本发明所述半导体硅片超声和兆声清洗系统通过先对半导体硅片进行超声清洗，再对其进行兆声清洗。进行超声清洗的超声清洗区，其声能主要是来源于兆声清洗区，超声清洗和兆声清洗同时进行，清洗效果好。本发明所述半导体硅片超声和兆声清洗系统能够在短时间内清洗掉半导体硅片表面附着的微粒，清洗效果好，清洗效率高，耗能少。

Description

一种半导体硅片超声和兆声清洗系统

技术领域

本发明涉及一种半导体硅片超声和兆声清洗系统，属于半导体材料清洗技术领域。

背景技术

现有半导体硅片在加工过程中，需要经过多种工序，其中清洗工序始终伴随着各大工序。

例如，在半导体硅片制造过程中，在硅片的背面会需要形成一层或者多层结构的含金成分的金属(背面金属，简称背金)。但是如果背面金属的表面出现异常，例如出现金属氧化物、污染物等，则会影响后道封装和器件的可靠性，导致在线报废率很高。

在背金工艺，目前常规粘结片采用超声波清洗；对于一些特种粘接材料，则需要采用兆声波清洗。

兆声波清洗是由超声波清洗发展而来的，主要原理是采用高频(0.1～1.0MHz)交流电激励压电陶瓷晶体，使它产生振动，振动产生0.8MHz的高能声波，通过兆声振板传递到清洗液中，清洗液分子在这种声波的推动下作加速运动，最大瞬时速度达到30cm/s。由于频率太高，声波在溶液中很难发生空化效应，清洗时不会形成超声波清洗那样的气泡，而是利用高频声波能量使溶液以加速的液体形式，连续冲击待清洗物表面，使待清洗物表面吸附的颗粒等污染物离开待清洗物进入溶液中，从而达到去除待清洗物表面污染物的目的。与超声波清洗相比，超声波清洗难以清除小于1μm以下的微粒；兆声波清洗对表面损伤较小，可以清除0.2μm以下粒子。

目前，对于一些特种半导体硅片来说，采用超声波清洗，很难洗净，即使超声频率达到60kHz，也无法完全清洗半导体硅片表面的污渍。而使用兆声波清洗，得经过长时间的清洗，能耗高。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足，提供了一种半导体硅片超声和兆声清洗系统，具体技术方案如下：

一种半导体硅片超声和兆声清洗系统，包括对半导体硅片进行超声清洗和兆声清洗的清洗槽。

上述技术方案的进一步优化，所述清洗槽的内部设置有吸音隔板，所述吸音隔板的下端与清洗槽的槽底之间设置有间隙区，所述吸音隔板的两侧与清洗槽的侧壁密封连接，所述清洗槽的内部被吸音隔板分隔为超声清洗区和兆声清洗区，所述超声清洗区和兆声清洗区通过间隙区连通；所述兆声清洗区的内部设置有兆声波振板、位于兆声波振板上方的第一网槽，所述兆声清洗区的侧壁安装有用来支撑第一网槽的第一支撑板；所述超声清洗区的内部设置有超声波振板、位于超声波振板上方的第二网槽，所述超声清洗区的侧壁安装有用来支撑第二网槽的第二支撑板，所述超声清洗区的内部交错设置有呈水平设置的吸音平板，所述吸音平板均设置在超声波振板和清洗槽的槽底之间，所述超声波振板和第二网槽的槽底之间安装有音压计；所述清洗槽的槽口处安装有将超声清洗区和兆声清洗区封闭的封盖，所述封盖处设置有与超声清洗区相连通的第一通孔、与兆声清洗区相连通的第二通孔，所述第一通孔设置在第二网槽的正上方，所述第二通孔设置在第一网槽的正上方，所述封盖的上方设置有用来封堵第一通孔的第一孔塞、用来封堵第二通孔的第二孔塞。

上述技术方案的进一步优化，所述清洗槽的内部填充有清洗液，所述超声清洗区处清洗液的液面与封盖之间的区域为第一气压区，所述兆声清洗区处清洗液的液面与封盖之间的区域为第二气压区，所述封盖的上方安装有与第一气压区相连通的第一排空阀、用来测量第一气压区处气压值的第一气压表、与第二气压区相连通的第二排空阀、用来测量第二气压区处气压值的第二气压表。

上述技术方案的进一步优化，所述清洗槽的外部设置有单向阀、增压泵、气阀，所述单向阀的输入端与第一气压区连通，所述单向阀的输出端与增压泵的输入端连通，所述增压泵的输出端与气阀的一端连通，所述气阀的另一端与第二气压区连通。

上述技术方案的进一步优化，所述超声清洗区处清洗液的液面高度高于兆声清洗区处清洗液的液面高度，所述超声清洗区处清洗液的液面高度与兆声清洗区处清洗液的液面高度之间的高度差为ΔH，ΔH大于1.25米。

上述技术方案的进一步优化，所述清洗槽的下方安装有排污阀，所述清洗槽的槽底设置有与排污阀输入端相连通的排污孔。

上述技术方案的进一步优化，所述吸音平板和吸音隔板均采用吸音板制成，所述吸音平板的厚度小于吸音隔板的厚度；所述吸音板包括反射板、金属箱、火山岩板，所述反射板的正面为镜面设置，所述金属箱的一侧与反射板的背面固定连接，金属箱的另一侧与火山岩板的背面固定连接，所述火山岩板的正面为褶皱状结构；所述金属箱的内部填充有吸音棉。

上述技术方案的进一步优化，所述火山岩板由若干个火山岩板块拼接并粘接制成，火山岩板块采用平均空隙率超过51％的正方体状火山岩块经过表面处理制成；对火山岩块进行表面处理的方法为：将边长为5～6cm的正方体状火山岩块在硅烷类偶联剂浸泡30min后，在离心机中进行甩干，在900-950r/min的转速下离心3-4min，然后在转速为300-350r/min下进行烘干，烘干温度为75-80℃，烘干时间为1-2h，冷却后得到粗产品；然后将粗产品在憎水剂水溶液中浸泡12-15min，之后在离心机中进行甩干，在900-950r/min的转速下离心6-8min，然后在转速为300-350r/min下进行烘干，烘干温度为85-90℃，烘干时间为2-3h，冷却后即得到成品；其中，憎水剂水溶液是将憎水剂和水按照质量比1:13.6的比例混合制成。

上述技术方案的进一步优化，对半导体硅片进行的超声清洗和兆声清洗同步进行，对半导体硅片进行超声清洗的超声清洗区，音压计测得的音压为0.82±0.06W/cm²，超声清洗区中第一气压区处的气压为93.831-96.665kPa；对半导体硅片进行兆声清洗的兆声清洗区，兆声频率为0.85±0.01MHz，第二气压区处的气压为105.985-107.376kPa。

本发明的有益效果：

本发明所述半导体硅片超声和兆声清洗系统通过先对半导体硅片进行超声清洗，再对其进行兆声清洗。进行超声清洗的超声清洗区，其声能主要是来源于兆声清洗区，超声清洗和兆声清洗同时进行，清洗效果好。本发明所述半导体硅片超声和兆声清洗系统能够在短时间内清洗掉半导体硅片表面附着的微粒，清洗效果好，清洗效率高，耗能少。

附图说明

图1为本发明所述半导体硅片超声和兆声清洗系统装有清洗液时的示意图；

图2为本发明所述半导体硅片超声和兆声清洗系统未装有清洗液时的示意图；

图3为本发明所述吸音板的结构示意图；

图4为超声清洗区和兆声清洗区在常压下的示意图；

图5为实施例5中对照板B2的结构示意图；

图6为实施例6中对照板B3的结构示意图；

图7为实施例7中对照板B4的结构示意图；

图8为实施例8中超声清洗区和兆声清洗区在常压下的示意图；

图9为实施例9中超声清洗区和兆声清洗区在常压下的示意图；

图10为实施例4-8中音压与时间的坐标图；

图11为实施例4、6、7、9、11中各实施例的音压与时间的关系对比图；

图12是半导体芯片的清洗效果与清洗时间的关系图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

如图1所示，所述半导体硅片超声和兆声清洗系统，包括对半导体硅片进行超声清洗和兆声清洗的清洗槽1。对半导体硅片进行超声清洗为粗洗工序，对半导体硅片进行兆声清洗为精洗工序。

如图1、2所示，所述清洗槽1的内部设置有吸音隔板2，所述吸音隔板2的下端与清洗槽1的槽底之间设置有间隙区4(吸音隔板2的下端与清洗槽1的槽底之间的间距为12cm以上，该区域即为间隙区4)，所述吸音隔板2的两侧与清洗槽1的侧壁密封连接，所述清洗槽1的内部被吸音隔板2分隔为超声清洗区20和兆声清洗区30，所述超声清洗区20和兆声清洗区30通过间隙区4连通；所述兆声清洗区30的内部设置有兆声波振板31、位于兆声波振板31上方的第一网槽32，所述兆声清洗区30的侧壁安装有用来支撑第一网槽32的第一支撑板33；所述超声清洗区20的内部设置有超声波振板21、位于超声波振板21上方的第二网槽22，所述超声清洗区20的侧壁安装有用来支撑第二网槽22的第二支撑板23，所述超声清洗区20的内部交错设置有呈水平设置的吸音平板25，所述吸音平板25的长度方向与吸音隔板2的高度方向呈平行设置，所述吸音平板25均设置在超声波振板21和清洗槽1的槽底之间，所述超声波振板21和第二网槽22的槽底之间安装有音压计24；所述清洗槽1的槽口处安装有将超声清洗区20和兆声清洗区30封闭的封盖3，所述封盖3与清洗槽1的槽口密封连接，所述吸音隔板2的上端与封盖3密封连接，所述封盖3处设置有与超声清洗区20相连通的第一通孔301、与兆声清洗区30相连通的第二通孔302，所述第一通孔301设置在第二网槽22的正上方，所述第二通孔302设置在第一网槽32的正上方，所述封盖3的上方设置有用来封堵第一通孔301的第一孔塞5、用来封堵第二通孔302的第二孔塞6。

其中，超声清洗区20对半导体硅片进行超声清洗，所述兆声清洗区30对半导体硅片进行兆声清洗。第一网槽32和第二网槽22可采用耐酸碱的聚四氟乙烯材料制成，即使后续硅片与第一网槽32和第二网槽22发生碰撞，不易划伤硅片；第一网槽32和第二网槽22的表面存在大量的网孔。超声波振板21和兆声波振板31均属于目前超声清洗以及兆声清洗领域常规配件，例如可选用深圳市超艺达科技有限公司的相关超声波、兆声波清洗配件。第一支撑板33的安装位置可根据实际需要进行调整，例如图1的虚线部分结构为第一支撑板33调整后的一种示意图。

进一步地，所述清洗槽1的内部填充有清洗液，所述超声清洗区20处清洗液的液面与封盖3之间的区域为第一气压区26，所述兆声清洗区30处清洗液的液面与封盖3之间的区域为第二气压区34，所述第一通孔301与第一气压区26连通，所述第二通孔302与第二气压区34连通，所述封盖3的上方安装有与第一气压区26相连通的第一排空阀27、用来测量第一气压区26处气压值的第一气压表28、与第二气压区34相连通的第二排空阀35、用来测量第二气压区34处气压值的第二气压表36。

进一步地，所述清洗槽1的外部设置有单向阀51、增压泵52、气阀53，所述单向阀51的输入端与第一气压区26连通，所述单向阀51的输出端与增压泵52的输入端连通，所述增压泵52的输出端与气阀53的一端连通，所述气阀53的另一端与第二气压区34连通。

通过启动增压泵52，增压泵52能够将第一气压区26进行抽气并对第二气压区34进行增压打气，从而使得第一气压区26变成负压区(气压小于大气压)，第二气压区34变为高压区(气压大于大气压)。采用单向阀51的作用，使得第一气压区26在被抽气的时候能够稳定地输出；关闭气阀53后，第一气压区26、第二气压区34处的气压能够保持稳定。同时，采用该种循环，超声清洗区20处由于空化作用产生的气泡以及溶剂挥发量可通过增压泵52额外输送至第二气压区34，能够有效避免有机溶剂外泄。

当清洗结束后，通过打开第一排空阀27，平衡第一气压区26处的气压使其与外界大气压平衡，有利于后续打开第一孔塞5。同理，通过打开第二排空阀35，平衡第二气压区34处的气压使其与外界大气压平衡，有利于后续打开第二孔塞6。

在超声清洗过程中，利用超声波产生的强烈空化作用及振动将工件表面的污渍剥离、脱落、松动；半导体硅片表面的污渍经过超声清洗之后，污渍区变得更薄，残留的绝大多数为小粒径(例如0.5μm以下粒径的颗粒)的颗粒。同时，由于在超声清洗的上方空间采用负压设计，这有利于加剧超声清洗过程中的“空化”作用，空化产生的气泡能够更为迅速的爆裂并加速摩擦，这样能够通过气涡以及更剧烈的撞击使得污渍区小粒径区域产生松动，有利于后续兆声清洗在短时间内完成，缩短清洗时间。

兆声频率通常被认为是在750kHz至3MHz之间。对目前的实际应用来说，使用大约750kHz以上、1MHz以上或1.5MHz以上的频率。本发明采用的兆声清洗的频率选为0.85±0.01MHz。

随着超声清洗的空化作用持续，会有大量的有机溶剂挥发，导致负压区的气压逐渐接近大气压，此时需启动增压泵52，对第一气压区26处继续抽气并对第二气压区34处进行打气；当负压区的气压逐渐接近大气压的过程，超声清洗区20和兆声清洗区30处的清洗液面会发生变化。

当启动兆声波振板31，使得兆声清洗区30进行兆声清洗时，由于超声清洗区20和兆声清洗区30构成连通器结构，振动的声波随着清洗液也同步传递至超声清洗区20；由于吸音隔板2的存在，能够使得超声清洗区20和兆声清洗区30能够相互独立，显著降低干扰。并且吸音隔板2能够吸收大量的振动声波，使得传递至超声清洗区20处的声波能量迅速衰减，再经过吸音平板25进一步吸收声能，最终达到第二网槽22附近区域的声能频率为35±0.5kHz；吸音平板25设置有15块，呈交错设置，能够在有效空间内最大限度的衰减兆声清洗区30处传递来的声能。

由于不断的衰减，传递至第二网槽22附近区域的声能迅速减小，该处的声能频率为35±0.5kHz，该处频率可通过附近的音压对比测出。此时，如果波动不大，则无需启动超声波振板21；如果音压波动过大(波动幅度超过0.1W/cm²)，那么可启动超声波振板21，但此时的超声波振板21无需满负荷作业，只需要开启额定功率的十分之一至十分之二进行补偿；例如超声波振板21的额定功率为5.5kW，此时只需要开启550W即可。低功率作业的超声波振板21能够对第二网槽22附近区域的声能进行补偿，使其满足超声频率为35±0.5kHz的声能要求。

音压计24用来测量附近区域的音压。可选用JY-J1型仪器。

进一步地，所述超声清洗区20处清洗液的液面高度高于兆声清洗区30处清洗液的液面高度，所述超声清洗区20处清洗液的液面高度与兆声清洗区30处清洗液的液面高度之间的高度差为ΔH，ΔH大于1.25米。超声清洗区20处清洗液的液面高度与兆声清洗区30处清洗液的液面高度之间的高度差始终处于动态平衡。

在清洗过程中，第一气压区26处的气压为93.831-96.665kPa，第二气压区34处的气压为105.985-107.376kPa。

所述半导体硅片超声和兆声清洗系统的使用方法如下：

1)、当将经过预清洗(使用酸性溶液、碱性溶液浸泡、清洗)的半导体硅片先通过第一通孔301放入到第二网槽22处，可采用长柄夹将硅片辅助放入；向清洗槽1的内部灌入清洗液，清洗液可选用去离子水、超纯水、酸性清洗剂、有机溶剂MSC-RV(十二碳烯)；在本发明中，为保证清洗效果，清洗液优选有机溶剂MSC-RV。当清洗液淹没第二网槽22处的硅片之后，停止灌入清洗液；利用第一孔塞5将第一通孔301给堵住，固定采用螺栓连接，利用橡胶圈密封。

2)、硅片在超声清洗区20的超声频率为35±0.5kHz进行粗洗，超声10分钟，超声能量密度根据清洗液的体积计算，超声能量密度为32瓦/加仑；此时音压计24测得的音压为0.82±0.06W/cm²。采用超声清洗能够对硅片表面的大颗粒物初步去除并使得污渍区“松动”，有利于其后续进行兆声清洗。其中，第一气压区26处的气压控制在93.831-96.665kPa。

3)、此时可将经过超声清洗区20对半导体硅片进行超声清洗为粗洗工序，然后将粗洗后的半导体硅片再转移到兆声清洗区30处的第一网槽32，同时，可将新的半导体硅片再放入到超声清洗区20的第二网槽22处，启动兆声波振板31，频率为0.85±0.01MHz，兆声清洗10分钟；在兆声清洗过程中，如果音压计24测得的音压在0.51～0.59W/cm²，此时启动超声波振板21，超声波振板21的实际功率为额定功率的十分之一；在兆声清洗过程中，如果音压计24测得的音压在0.41～0.50W/cm²，此时启动超声波振板21，超声波振板21的实际功率为额定功率的十分之三；在兆声清洗过程中，如果音压计24测得的音压小于或等于0.4W/cm²，此时启动超声波振板21，超声波振板21的实际功率为额定功率的二分之一。由于在兆声清洗过程中，大量的声波会传递至超声清洗区20，使得超声清洗区20大部分时间都无需启动超声波振板21，在兆声清洗的10分钟过程中，超声波振板21的总作业时间不超过63秒。

4)、兆声清洗完成后，取出第一网槽32处经过兆声清洗后的半导体硅片，使用超纯水对兆声清洗后的半导体硅片进行冲洗，之后按照实施例2的检测方法检测清洗后半导体硅片表面的颗粒残留个数。然后再将第二网槽22处经过超声清洗的半导体硅片再转移至第一网槽32处；空出来的第一网槽32处再添加新的待清洗半导体硅片，以此循环往复。

进一步地，所述清洗槽1的下方安装有排污阀7，所述清洗槽1的槽底设置有与排污阀7输入端相连通的排污孔。当需要对清洗槽1内部的清洗液进行排掉，通过打开排污阀7对清洗槽1内部的清洗液进行排污。

在本实施例中，清洗液为300加仑，在兆声清洗区30的清洗液为100±10加仑。对半导体硅片只在超声清洗区20进行超声清洗，清洗后的半导体硅片失重1.3-2.1‰，这也就证明在超声清洗区20进行超声清洗，能够对半导体硅片进行初步清洗，可采用放大镜或显微镜观察到，清洗后仍然存在小颗粒污渍区。

实施例2

对清洗后的半导体硅片使用紫外线灯在暗房中进行检查无有机物残留，利用表面颗粒检测仪检测表面颗粒残留情况。

实施例3

现有的半导体硅片，如果其表面粘接的是涂胶铜箔，经过去除后，留有非常难以清除的残胶。带有该残胶的半导体硅片称为物品A。实施例1中的半导体硅片即为物品A。

在兆声波清洗器中对物品A进行兆声清洗，频率为1MHz；清洗液与实施例1相同。清洗时间超过40分钟，颗粒残留为9-15个/L。

实施例4

所述吸音平板25和吸音隔板2均采用吸音板制成，所述吸音平板25的厚度小于吸音隔板2的厚度。如图3所示，所述吸音板包括反射板61、金属箱62、火山岩板63，所述反射板61的正面为镜面设置，所述金属箱62的一侧与反射板61的背面固定连接，金属箱62的另一侧与火山岩板63的背面固定连接，所述火山岩板63的正面为褶皱状结构；所述金属箱62的内部填充有吸音棉621。其中，吸音隔板2采用的吸音板，该吸音板的镜面位于超声清洗区20，褶皱状结构位于兆声清洗区30。吸音平板25采用的吸音板，该吸音板的镜面朝上设置，褶皱状结构朝下设置。

采用该种结构的吸音板，对声波的衰减效果好。只有采用该吸音板，在超声清洗区20处才能产生稳定地声能。如图4所示，所述清洗槽1的内部填充有清洗液，由于第一孔塞5、第二孔塞6打开，超声清洗区20和兆声清洗区30处的液面齐平，超声清洗区20处的液面高于音压计24；开启兆声波振板31，频率为0.85±0.01MHz，音压计24测得的音压为0.82±0.06W/cm²。根据实施例1可知，该范围内的音压，对应的超声频率为35±0.5kHz。

在本实施例中，所述火山岩板63由若干个火山岩板块拼接并粘接制成，火山岩板块采用平均空隙率超过51％的正方体状火山岩块经过表面处理制成。

实施例5

为便于区分说明，实施例4中的吸音板标记为B1，即B1号吸音板。

如果将实施例4中的B1号吸音板替换成对照板B2。在本实施例中，对照板B2的结构与实施例1中的B1号吸音板的区别在于：对照板B2的只是与实施例4相同的金属箱62以及其内部填充有吸音棉621，并不设置火山岩板63和反射板61，如图5所示。

如果图4中的吸音平板25和吸音隔板2均采用对照板B2制成。在图10中，“实施例5”所代表的那个曲线即为在本实施例中，音压计24测得的音压随着时间变化示意图。由于对照板B2只设置吸音棉621的方式来吸音，吸音效果有限；并且金属箱62的表面不是镜面。因此，根据图10可知，由于对照板B2的吸音效果有限，导致音压计24处测得的音压始终在1.8W/cm²，这使得该超声清洗区20的超声频率显著高于35±0.5kHz；并且随着时间的变化，该超声清洗区20的音压变化剧烈起伏，不利于长期超声作业。

实施例6

如果将实施例4中的B1号吸音板替换成对照板B3。在本实施例中，对照板B3的结构与实施例1中的B1号吸音板的区别在于：B1号吸音板处的反射板61被替换成与实施例4中结构相同的火山岩板63；也就是说，在对照板B3中，设置有两块火山岩板63，如图6所示。

如果图4中的吸音平板25和吸音隔板2均采用对照板B3制成。在图10中，“实施例6”所代表的那个曲线即为在本实施例中，音压计24测得的音压随着时间变化示意图。由于对照板B3没有设置反射板61，而是在反射板61处设置有火山岩板63，虽然吸音效果显著提升；根据图10可知，由于对照板B3的吸音效果非常好，导致音压计24处测得的音压始终不高于0.41W/cm²，这使得该超声清洗区20的超声频率显著低于35kHz；并且由于未设置反射板61，使得超声清洗区20处的声波传播不能有序传播，随着时间的变化，该超声清洗区20的音压变化剧烈起伏，这对于大批量的半导体硅片的清洗来说，每一片的清洗效果无法保证，清洗效果不稳定，不利于大批量的清洗。

实施例7

如果将实施例4中的B1号吸音板替换成对照板B4。在本实施例中，对照板B4的结构与实施例1中的B1号吸音板的区别在于：B4号吸音板处没有设置反射板61，如图7所示。

如果图4中的吸音平板25和吸音隔板2均采用对照板B4制成。在图10中，“实施例7”所代表的那个曲线即为在本实施例中，音压计24测得的音压随着时间变化示意图。由于对照板B4没有设置反射板61，音压值已经非常接近实施例4中的B1号吸音板；但是由于没有集中反射，该超声清洗区20的音压值肯定低于实施例4中超声清洗区20处同样位置的音压值；并且根据曲线波动幅度可知，本实施例的波动幅度虽然比实施例4大；但是，相对于实施例5、6来说，本实施例的曲线波动趋势较为平缓。

实施例8

如果将实施例4中的吸音平板25呈竖直设置，相邻吸音平板25之间的间距与实施例4中也相同；该吸音平板25的厚度也与实施例4中的相同。如图8所示。

在图10中，“实施例8”所代表的那个曲线即为在本实施例中，音压计24测得的音压随着时间变化示意图。由于吸音平板25呈竖直设置，音压计24附近的声波杂乱无序，并且音压值显著高于实施例4；这就说明，将吸音平板25竖直设置，无法使得第二网槽22无法获得稳定的声波，该处的清洗效果变得不稳定。

实施例9

在实施例4中的音压计24的一侧设置有对照音压计一24a，另一侧设置有对照音压计二24b，如图9所示。在实施例6中，如果采用对照音压计一24a测量实施例6中的音压，其随着时间变化示意图如图11中“24a”对应的那条曲线；根据“24a”对应的那条曲线与“实施例6”中的那条曲线进行对比可知：多设置一块火山岩板63，使得靠近吸音隔板2处的音压越小，同时，对照音压计一24a测量得到的音压波动幅度非常大且无序。

在实施例7中，如果采用对照音压计二24b测量实施例7中的音压，其随着时间变化示意图如图11中“24b”对应的那条曲线；根据“24b”对应的那条曲线与“实施例7”中的那条曲线进行对比可知：设置镜面能够提高音压值。因为，金属箱62的表面粗糙度<0.8um，镜面的表面粗糙度为0.02-0.16，表面粗糙度越小，也接近实施例4的音压值。对照音压计二24b测量的音压值随着时间的变化也是波动幅度较大且无序，原因是吸音隔板2越远，再加上表面粗糙度较大导致声波反射弱。

因此，在超声清洗区20处必须设置反射板61，该吸音板的镜面位于超声清洗区20，褶皱状结构位于兆声清洗区30，吸音平板25采用的吸音板，该吸音板的镜面朝上设置，褶皱状结构朝下设置；通过这样的设置才能使得超声清洗区20获得稳定的声能。

实施例10

实施例4中对火山岩块进行表面处理的方法为：将边长为5～6cm的正方体状火山岩块在硅烷类偶联剂浸泡30min后，在离心机中进行甩干，在900-950r/min的转速下离心3-4min，然后在转速为300-350r/min下进行烘干，烘干温度为75-80℃，烘干时间为1-2h，冷却后得到粗产品；然后将粗产品在憎水剂水溶液中浸泡12-15min，之后在离心机中进行甩干，在900-950r/min的转速下离心6-8min，然后在转速为300-350r/min下进行烘干，烘干温度为85-90℃，烘干时间为2-3h，冷却后即得到成品；其中，憎水剂水溶液是将憎水剂和水按照质量比1:13.6的比例混合制成。

成品即完成表面处理的火山岩块，成品的平均孔隙率在43-47％。憎水剂选用郑州琼岳化工产品有限公司98型憎水剂，具有良好的渗透结晶性，易形成密实的憎水层。在900-950r/min的转速下进行离心甩干，如果转速过高，使得火山岩块内部空隙附着的硅烷类偶联剂和憎水剂有限，最终虽然产品的空隙率要高于47％，最高接近50％，但是会影响憎水效果，直接影响就是音压值会上升，同等条件下，音压值最少会上升0.09W/cm²；如果甩干时的转速过低，不但会导致空隙率显著下降，空隙率最高也就不到41％，同样也会影响吸音效果，同等条件下，音压值最少会上升0.13W/cm²。在低速(转速为300-350r/min)下进行烘干，如果此时的转速过高，虽然会加快烘干时间，但是会导致耐高温离心机的耗能以及内部温度变高；如果转速过低，虽然烘干时间影响大不，但是会导致空隙率会下降。

实施例11

本实施例与实施例4相比，本实施例中对火山岩块不进行表面处理，也就是不进行实施例10的表面处理工序，得到对照板B5；如果图4中的吸音平板25和吸音隔板2均采用对照板B5制成，那么在图11中，“实施例11”所代表的那个曲线即为在本实施例中，音压计24测得的音压随着时间变化示意图。由于对照板B5中对火山岩块不进行表面处理，火山岩块表面的微孔处不含有憎水层，根据图11可知，如果不采用憎水处理，会影响吸音效果；同时，随着超声时间的延长，吸音效果会起伏不断，稳定性差。

实施例12

由于超声清洗区20的声波能量来源主要依靠兆声清洗区30，超声清洗区20和兆声清洗区30同步进行清洗，为了避免浪费能源，在超声清洗区20和兆声清洗区30的清洗时间需要相等并尽可能的短。虽然在一定范围内，在超声清洗区20处清洗的时间越长，在后续兆声清洗区30的清洗时间即可缩短；但是，超声清洗区20处清洗的过长，在兆声清洗区30的清洗时间过短，也就无法同步超声清洗区20、兆声清洗区30的清洗时间。

图12是不同兆声清洗频率下清洗效果与清洗时间的关系图。在该实施例中，均采用实施例4中的超声和兆声清洗系统。采用同一批次的物品A，兆声波振板31的兆声频率分别为750kHz、800kHz、850kHz、900kHz、950kHz、1000kHz，在不同频率下清洗直至清洗干净为止；清洗过程中，清洗时间按照梯度依次设置，清洗完成之后按照实施例2的方式检测颗粒残留情况。根据图12可知：

1)，清洗效果随着清洗时间的延长，清洗效果越好。

2)、兆声频率在750-850kHz，清洗效果随着兆声频率的增加而提升，清洗时间显著缩短。

3)、当兆声频率在900kHz时，清洗效果与兆声频率850kHz时相差不大，但是兆声频率900kHz时耗能更大。

4)、当兆声频率在950kHz时，前期的清洗效果比兆声频率850kHz时的好，但是在后5分钟的提升幅度不大。

5)、当兆声频率在950kHz时，前5分钟的清洗效果反而不如850-900kHz，这是因为兆声频率过高影响了超声清洗区20的清洗效果，使得超声清洗区20的清洗效果反而下降。

在上述实施例中，本发明所述半导体硅片超声和兆声清洗系统通过先对半导体硅片进行超声清洗，再对其进行兆声清洗。进行超声清洗的超声清洗区20，其声能主要是来源于兆声清洗区30，超声清洗和兆声清洗同时进行，清洗效果好。相对于只使用超声清洗来说，本发明所述半导体硅片超声和兆声清洗系统能够在短时间(10分钟)内清洗掉半导体硅片表面附着的微粒，清洗效果好。相对于只使用兆声清洗来说，本发明的清洗时间短，能够节能43.1％以上。即使将现有的超声波清洗机和兆声波清洗机联合使用，由于清洗时间延长一倍，再加上超声波清洗机还需要额外供能，因此，超声波清洗机和兆声波清洗机联合使用，耗能比本发明多57.2％。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种半导体硅片超声和兆声清洗系统，其特征在于：包括对半导体硅片进行超声清洗和兆声清洗的清洗槽。

2.根据权利要求1所述的一种半导体硅片超声和兆声清洗系统，其特征在于：所述清洗槽的内部设置有吸音隔板，所述吸音隔板的下端与清洗槽的槽底之间设置有间隙区，所述吸音隔板的两侧与清洗槽的侧壁密封连接，所述清洗槽的内部被吸音隔板分隔为超声清洗区和兆声清洗区，所述超声清洗区和兆声清洗区通过间隙区连通；所述兆声清洗区的内部设置有兆声波振板、位于兆声波振板上方的第一网槽，所述兆声清洗区的侧壁安装有用来支撑第一网槽的第一支撑板；所述超声清洗区的内部设置有超声波振板、位于超声波振板上方的第二网槽，所述超声清洗区的侧壁安装有用来支撑第二网槽的第二支撑板，所述超声清洗区的内部交错设置有呈水平设置的吸音平板，所述吸音平板均设置在超声波振板和清洗槽的槽底之间，所述超声波振板和第二网槽的槽底之间安装有音压计；所述清洗槽的槽口处安装有将超声清洗区和兆声清洗区封闭的封盖，所述封盖处设置有与超声清洗区相连通的第一通孔、与兆声清洗区相连通的第二通孔，所述第一通孔设置在第二网槽的正上方，所述第二通孔设置在第一网槽的正上方，所述封盖的上方设置有用来封堵第一通孔的第一孔塞、用来封堵第二通孔的第二孔塞。

3.根据权利要求2所述的一种半导体硅片超声和兆声清洗系统，其特征在于：所述清洗槽的内部填充有清洗液，所述超声清洗区处清洗液的液面与封盖之间的区域为第一气压区，所述兆声清洗区处清洗液的液面与封盖之间的区域为第二气压区，所述封盖的上方安装有与第一气压区相连通的第一排空阀、用来测量第一气压区处气压值的第一气压表、与第二气压区相连通的第二排空阀、用来测量第二气压区处气压值的第二气压表。

4.根据权利要求3所述的一种半导体硅片超声和兆声清洗系统，其特征在于：所述清洗槽的外部设置有单向阀、增压泵、气阀，所述单向阀的输入端与第一气压区连通，所述单向阀的输出端与增压泵的输入端连通，所述增压泵的输出端与气阀的一端连通，所述气阀的另一端与第二气压区连通。

5.根据权利要求4所述的一种半导体硅片超声和兆声清洗系统，其特征在于：所述超声清洗区处清洗液的液面高度高于兆声清洗区处清洗液的液面高度，所述超声清洗区处清洗液的液面高度与兆声清洗区处清洗液的液面高度之间的高度差为ΔH，ΔH大于1.25米。

6.根据权利要求1所述的一种半导体硅片超声和兆声清洗系统，其特征在于：所述清洗槽的下方安装有排污阀，所述清洗槽的槽底设置有与排污阀输入端相连通的排污孔。

7.根据权利要求4所述的一种半导体硅片超声和兆声清洗系统，其特征在于：所述吸音平板和吸音隔板均采用吸音板制成，所述吸音平板的厚度小于吸音隔板的厚度；所述吸音板包括反射板、金属箱、火山岩板，所述反射板的正面为镜面设置，所述金属箱的一侧与反射板的背面固定连接，金属箱的另一侧与火山岩板的背面固定连接，所述火山岩板的正面为褶皱状结构；所述金属箱的内部填充有吸音棉。

8.根据权利要求7所述的一种半导体硅片超声和兆声清洗系统，其特征在于：所述火山岩板由若干个火山岩板块拼接并粘接制成，火山岩板块采用平均空隙率超过51％的正方体状火山岩块经过表面处理制成；对火山岩块进行表面处理的方法为：将边长为5～6cm的正方体状火山岩块在硅烷类偶联剂浸泡30min后，在离心机中进行甩干，在900-950r/min的转速下离心3-4min，然后在转速为300-350r/min下进行烘干，烘干温度为75-80℃，烘干时间为1-2h，冷却后得到粗产品；然后将粗产品在憎水剂水溶液中浸泡12-15min，之后在离心机中进行甩干，在900-950r/min的转速下离心6-8min，然后在转速为300-350r/min下进行烘干，烘干温度为85-90℃，烘干时间为2-3h，冷却后即得到成品；其中，憎水剂水溶液是将憎水剂和水按照质量比1:13.6的比例混合制成。

9.根据权利要求8所述的一种半导体硅片超声和兆声清洗系统，其特征在于：对半导体硅片进行的超声清洗和兆声清洗同步进行，对半导体硅片进行超声清洗的超声清洗区，音压计测得的音压为0.82±0.06W/cm²，超声清洗区中第一气压区处的气压为93.831-96.665kPa；对半导体硅片进行兆声清洗的兆声清洗区，兆声频率为0.85±0.01MHz，第二气压区处的气压为105.985-107.376kPa。

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