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摘要
? ? ??為了評估在300 mm直徑硅片的濕法清洗槽中產(chǎn)生氣泡運(yùn)動(dòng)的主導(dǎo)力，使用攝像機(jī)和光學(xué)顯微鏡研究了由兆頻超聲波產(chǎn)生的小氣泡的典型運(yùn)動(dòng)。在MS波作用下，直徑為10–30和200–300米的氣泡的上升速度分別為0.002–0.003和0.02–0.08米/秒。直徑為200-300米的氣泡的速度取決于三個(gè)力，即浮力、毫秒波和水流。直徑為10-30米的氣泡的運(yùn)動(dòng)主要由橫波驅(qū)動(dòng)；浮力的影響很小?？梢酝ㄟ^調(diào)節(jié)質(zhì)譜波功率來改變緊靠晶片支撐桿上方的氣泡路徑。
介紹
? ? ??在制造半導(dǎo)體硅微電子器件的整個(gè)過程中，非常干凈的硅表面是必要的。在各種器件制造過程中存在的各種污染物通過使用超純水和各種化學(xué)試劑的濕法清洗過程被去除，通常伴隨著被稱為兆頻超聲波的高頻聲波譜波產(chǎn)生微泡，這些微泡已經(jīng)被用于各種工業(yè)領(lǐng)域的許多清洗技術(shù).然而，質(zhì)譜波經(jīng)常導(dǎo)致圖案塌陷和對硅表面上形成的非常小的結(jié)構(gòu)的一些損壞。
??????在本文研究中，作為我們先前研究的延伸，使用了帶有質(zhì)譜波模塊的無載體濕式清洗槽來觀察排列的晶片之間和晶片支撐桿附近的氣泡運(yùn)動(dòng)。根據(jù)氣泡直徑和向上速度之間的關(guān)系，并考慮到斯托克斯定律理論上給出的速度，評估了浮力、質(zhì)譜波和水流的影響。
實(shí)驗(yàn)
? ? ? ?圖1和圖2顯示了實(shí)驗(yàn)中使用的帶有氣泡可視化工具的無載體濕式清洗槽的示意圖。兩個(gè)系統(tǒng)都由一個(gè)槽、300毫米直徑的晶片、三個(gè)晶片支撐桿和兩個(gè)水噴嘴組成。浴缸和水噴嘴是由石英玻璃制成的。晶片支撐桿由碳氟樹脂制成。這項(xiàng)研究中使用的大部分晶片都是由透明的耐熱玻璃制成的，選擇這種玻璃是為了能夠從不同方向觀察晶片之間的氣泡運(yùn)動(dòng)。晶片之間的距離是10毫米。濕式清洗槽的容積約為40 L。三個(gè)晶片支撐桿支撐著浴槽中的晶片。浴缸中小氣泡的運(yùn)動(dòng)是通過連接到個(gè)人電腦的投影儀產(chǎn)生的一片光來照明的。直徑非常小的氣泡的運(yùn)動(dòng)氣泡A是使用光學(xué)顯微鏡USB顯微鏡，被插入水中，如圖1.使用連接到DVS-3000系統(tǒng)的超級眼睛C2847攝像機(jī)捕捉較大尺寸氣泡B的運(yùn)動(dòng)。如圖2.使用捕獲的視頻評估氣泡的直徑和速度。
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圖1?使用光學(xué)顯微鏡觀察氣泡a的300毫米直徑硅片的濕法清洗槽
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圖2 300 mm直徑硅片的彩色在線濕法清洗槽，用于從槽外使用超級眼觀察氣泡
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討論
在本節(jié)中，評估和討論了氣泡A和B的速度。首先，在圖中詳細(xì)討論了氣泡B的速度。.根據(jù)本文的實(shí)驗(yàn)，驅(qū)動(dòng)氣泡的力可以進(jìn)行分類。在圖中。5、B、M、W的箭頭分別表示浮力、MS波和水流的驅(qū)動(dòng)力。 氣泡B的上升速度取決于質(zhì)譜波的功率。在質(zhì)波功率為1000W時(shí)，質(zhì)波可引起約0.04m/s的上升速度，水流可以在0.03m/s以下的范圍內(nèi)增加氣泡B的速度。這里，將氣泡BMS的速度外推到0W的MS波功率給出一個(gè)小于0.02m/s的值，這可能對應(yīng)于只有浮力產(chǎn)生的速度?？偟膩碚f，浮力、質(zhì)波和水流三種動(dòng)力對氣泡B的速度的影響對氣泡B的速度有相當(dāng)?shù)挠绊憽．?dāng)氣泡B在質(zhì)波功率為0W時(shí)，在圖中假設(shè)是由于浮力，其他力的影響也可以被理解為有效的。因此，我們評估了浮力對空氣壓力的影響。此外，我們還將氣泡A的速度與斯托克斯定律預(yù)測的速度進(jìn)行了比較。
結(jié)論
研究了300 mm直徑硅片濕法清洗槽中各種力對氣泡運(yùn)動(dòng)的影響。直徑為200-300米的小氣泡上升速度為0.02-0.08米/秒，并隨MS波的增大而增大力量。根據(jù)基于斯托克斯定律的評估，MS波被認(rèn)為對驅(qū)動(dòng)直徑為200-300米的氣泡運(yùn)動(dòng)的貢獻(xiàn)大于浮力和水流。直徑為10–30米的非常小的氣泡被認(rèn)為主要由質(zhì)譜波驅(qū)動(dòng)。通過調(diào)節(jié)質(zhì)譜波功率，可以控制緊靠晶片支撐桿上方的氣泡路徑。
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