利用等離子體清洗機清洗單晶硅

文章出處：等離子清洗機廠家 | 深圳納恩科技有限公司| 發(fā)表時間：2022-11-11

光學(xué)加工后的單晶硅表面由于工藝的不同具備不同的表面特征，對其表面質(zhì)量及后續(xù)鍍膜的影響也大有不同。如磨削、磁流變拋光等工藝會在單晶硅表面殘留磨料或者鐵粉，這些殘留在表面的雜質(zhì)污染在高能激光輻照下易于大量吸熱而形成損失。同時，空氣環(huán)境也會對單晶硅表面造成污染，如氧化層和有機污染。有研究表明，接觸式拋光工藝會造成元件表面的局部應(yīng)力，使元件表面材料硬度、彈性模量等發(fā)生改變。同樣的元件表面殘留的雜質(zhì)污染和有機污染也影響到表面質(zhì)量的均勻一致性。元件表面質(zhì)量的不均勻會導(dǎo)致離子束拋光過程中局部材料去除的差異性，使得表面質(zhì)量趨向于惡化。因此需要采取表面清洗工藝，在離子束拋光前對元件表面進行預(yù)處理，使表面質(zhì)量趨于一致。

單晶硅表面清洗工藝在硅片中已經(jīng)有了大量的應(yīng)用，主要采用了濕法清洗的手段，運用各種溶劑并輔以超聲、兆聲對單晶硅表面進行清洗。但存在環(huán)境污染、工藝復(fù)雜等問題，而等離子體清洗等干法清洗相比之下具有很大的優(yōu)勢。

等離子體清洗單晶硅

等離子體清洗起源于 20 世紀(jì)初，主要利用低溫等離子體的物理、化學(xué)作用對光學(xué)元件表面殘留的有機污染物進行清洗，被視為濕法清洗的替代工藝。其主要的工作原理是：在低壓環(huán)境下 Ar 2 、 O 2 等工藝氣體在電荷、激光等作用下激發(fā)形成等離子體，生成大量的活性粒子如離子、電子、自由基及光子（高能射線）；被激發(fā)成等離子態(tài)的氣體與光學(xué)元件表面發(fā)生化學(xué)吸附生成易揮發(fā)分子、物理濺射等作用達(dá)到去除元件表面污染的目的。

等離子體清洗屬于干法清洗的范疇，依靠等離子體的活性作用去除表面污染。與濕法清洗相比較，具有較大的優(yōu)勢：
1. 清洗對象的廣泛性，不受溶劑和材料選取的限制。
2. 清洗方向的包容性。被清洗元件置于等離子體內(nèi)，等離子體可以接觸到任意的元件表面，因而可以清洗具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的元件。
3. 清洗產(chǎn)物的無害性。反應(yīng)生成物為氣體，經(jīng)過簡單處理后即可直接排放。
4. 操作流程簡單、安全可靠。等離子體清洗后不需要烘干處理，工藝流程簡單，便于自動化實現(xiàn)。

典型的等離子體清洗機包括等離子體激發(fā)器、真空室（反應(yīng)室）、真空泵等主要部分。等離子體清洗機及其清洗單晶硅的過程如下。

等離子體清洗機及清洗單晶硅過程

等離子體清洗依靠等離子體發(fā)揮清洗作用，實質(zhì)上是一種微弱的、低能量的離子刻蝕，只對元件表面產(chǎn)生作用，對基體幾乎沒有影響。作為一種表面處理工藝，等離子體清洗可以有效地清潔元件表面，并一定的改善元件表面的物理性能及化學(xué)性能。

等離子體清洗可以有效的清除單晶硅表面殘留的拋光雜質(zhì)。使用氧等離子體清洗預(yù)處理單晶硅表面有利于后續(xù)離子束拋光過程，可以在一定程度上改善了單晶硅的表面粗糙度和抑制表面光熱弱吸收水平的惡化。