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硅片清洗之干法清洗有哪些方法

发布日期:2021-09-29 18:08 浏览次数:

硅片清洗之干法清洗有哪些方法
 
1.干冰清洗
当温度超过31.1℃、压强达到7.38MPa 时,CO2处于超临界状态,可以实现气态和固态的相互转换。CO2从钢瓶中通过喷嘴骤然喷出,压力下降、体积极速膨胀,发生了CO2的等焓值变化,气液混合的CO2生成固态干冰微粒,从而实现清洗硅片。干冰微粒去除颗粒和有机物杂质的机理不同。去除颗粒杂质时,干冰颗粒与颗粒杂质发生弹性碰撞,产生动量转移,颗粒杂质被粉碎,随高速气流被带走。去除有机物杂质时,干冰颗粒与有机物发生非弹性碰撞,干冰颗粒液化包裹有机物脱离硅片表面,然后固化被高速气流带走。
 
X Guo[15]等人提出了一种新型干冰微粒喷射清洗技术,采用纯度为5N、压强为8MPa 的CO2气体源、喷嘴前压强11MPa 的清洗参数,最后得到了很好的清洗效果。
 
采用干冰微粒清洗技术对硅片进行清洗效果十分理想,而且对硅片表面无损害,不会污染环境,是一种理想的清洗技术。
 
 
2.紫外-臭氧清洗
J R Vig[16]于1986 年提出了紫外线-臭氧清洗技术(UV/O3)。通过实验测得波长为253.7nm 和184.9nm 的紫外光,这两种波长的光子可以直接打开和切断有机物分子中的共价键,使有机物分子活化,分解成离子、游离态原子、受激分子等。与此同时, 184.9nm 波长紫外光的光子能将空气中的氧气(O2)分解成臭氧(O3);而253.7nm波长的紫外光的光子能将O3分解成O2和活性氧(O),这个光敏氧化反应过程是连续进行的,在这两种短波紫外光的照射下,臭氧会不断的生成和分解,活性氧原子就会不断的生成,而且越来越多,由于活性氧原子(O)有强烈的氧化作用,与活化了的有机物-碳氢化合物等分子发生氧化反应,生成挥发性气体,如:CO2,CO,H2O,NO 等,逸出物体表面,从而彻底清除了粘附在物体表面上的有机污染物。
 
UV/O3清洗技术可以有效的去除硅片表面的有机杂质,对硅片表面无损害,可以改善硅片表面氧化层的质量,但是对无机和金属杂质的清除效果不理想。采用相同的原理,WJ Lee 和HT Jeon[17]利用UV/O3清洗过程中加入了HF,不仅除去了有机杂质而且对无机和金属杂质也有很好的清除效果。
 
 
3.气相清洗
气相清洗利用清洗剂高温气化,气流上升至材料表面,由于温度的差异发生冷凝,清洗剂溶解掉材料表面的杂质,回落到分离池,去除清洗剂中的水分和杂质后,清洗剂再回到加热槽进行气化,如此循环往复实现芯片表面清洗,如图1 所示。
WH Lin[18]利用溴丙烷作为气相干洗的清洗剂,对砷化镓半导体裸芯片进行清洗。清洗过程没有对砷化镓芯片造成破坏而且得到了很好的清洗效果,经过实验的进一步测试,清洗后,芯片的性能保持稳定。采用类似的方法G Shi[19]利用氟利昂和异丙醇混合的有机溶剂作为清洗剂,清洗印刷电路板PCB,清洗效果优异。
 
由此证实了该方法是一种高度满足清洗要求的优秀工艺,并且可以推广到硅片的清洗工艺中。
 
 
4.束流清洗技术
束流清洗是指在电场力的作用下,雾化的导电化学清洗剂通过毛细管形成细小的束流状,高速冲击在硅片表面上,使得杂质与硅原子之间的范德瓦尔斯键断裂,杂质脱离硅片表面,实现硅片清洁。J F Mahoney[20]等人于1998 年提出了微集射束流清洗技术,将超高速的物质或能量流直接作用于硅片表面的杂质,使得杂质与硅原子之间的范德瓦尔斯键断裂,杂质脱离硅片表面。在此理论的基础上,超声波束流清洗技术得到了空前的发展。
 
WD jiang[21]等人利用KrF 准分子激光器对硅片表面的Al2O3杂质进行了清洗试验和理论分析。利用248nm、30ns 的KrF 准分子激光源垂直照射到大小为5mm×10mm、厚度为650μm 的硅片上进行清洗试验,然后使用MX40 光学显微镜对清洗前后的硅片进行观察。得出使用单个脉冲能量密度为90mJ/cm2 时,1μm 大小的Al2O3颗粒及其团聚颗粒被明显去除,激光的清洗效率达到90%。激光束流清洗技术能够有效的去除微米级和亚微米级的杂质颗粒,而且不对硅片表面造成损坏,是一种潜力极大的新型清洗技术。
 

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