等离子体及其他清洗技术

《等离子体及其他清洗技术》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、等离子体及其他清洗技术   一、等离子体清洗作用       1．等离子体      等离子体是1927年在低压水银蒸气在高压电场中放电实验中发现的。  在电场中保持低压状态的氧气、氮气、甲烷、水蒸气等气体分子，在辉光放电的情况下，可以分解出加速运动的电子和解离成带有正、负电荷的原子和分子。另外，低压气体中存在的少量电子，在电场中被加速时获得高能量并与周围的分子或原子发生碰撞，结果使分子和原子中激发出电子，而本身又处于激发状态或离子状态。把以这种形式存在的物质状态叫等离子体。      在等离子体中存在下列物质：被加速而处于高速运动状态的电子

2、；处于激发状态的中性原子、分子；离子化的原子、分子；解离反应过程生成的紫外线；未反应的原子和分子。   等离子体状态中，在电场中加速运动的电子和离子具有很大的动能，能提供激发氧气和四氟化碳(CF4)组成的体系活化所需要的能量。另外，等离子体中含有紫外线和其他光能量，都可以被表面处理工艺加以利用。例如，将塑料表面进行等离子体处理，可以改善和提高它，们的印刷性能，这种工艺早已在实践中得到应用。现在半导体中用等离子体处理，促进薄膜形成、结晶成长、离子加工、表面分析，已形成丰富多彩的工艺应用。   等离子体利用的是在0.13～13.3Pa的低真空条件

3、下生成的离子，与在1.33X10-3～ 1.33X10-5Pa高真空度下得到的离子射线法是有区别的。    33   2．等离子体在精密清洗中的应用   利用等离子体的干式清洗机理，目前还不完全清楚，感兴趣的读者可查阅有关专业书籍，这里只介绍一些具体应用。       目前应用于等离子体清洗的气体包括N2、Ar、NF3、CF4等不活泼气体和氧气等活泼气体。   (1)用不活泼气体产生的等离子体进行清洗 一般使用的不活泼气体是氮气（N2）和氩气（Ar）。氩气的相对密度比氮气大，化学性质也更不活泼。不活泼气体用于等离子体清洗，它的物理作用比较突出

4、，特别是对玻璃和金属表面微量吸着的残留水膜和有机污垢的去除很有效。等离子气体使用的放电室的真空度在0.27—133.32Pa范围。使用的电压越高，产生的废物气体越易去除，也有利于防止清洗对象被再污染，因此有必要使用高电压，而真空度提高，清洗效果也明显提高。图10—34描绘用等离子体去除不锈钢表面吸附的水分的曲线关系。其中用不锈钢与碘甲烷液体的接触角表示水分存在情况。       与碘甲烷接触角越大，说明不锈钢表面存在的水膜越多。由图10—34可以看出，真空度越高，电流强度越大，水分去除越快；处理时间延长，水分去除越彻底。   用等离子体方法去

5、除光学玻璃表面吸着图10—34，等离子体去除不锈钢表面吸附水分的试验的残留水膜也是很有效的。但存在有使玻璃表面变相。糙的缺点。   也可用N2、Ar、NF3等不活泼气体的等离子体去除半导体硅表面的二氧化硅等污垢，如在0.13～1.33Pa(1～10mTorr)的低压下，750—800℃高温时产生的Ar+等离子体的能量达100ev/mol，使硅片表面的二氧化硅层去除速度在0.2～0.5nm/rain之间。而用NF3在450kHz、2kW的高频电场中形成的等离子体可以去除硅表面的硅树脂、Si3N4、SiO2等污垢，在1～1.5h内完成清洗。在表面

6、上残留的粒径0.3/Im以上污垢粒子只有0～16个/cm2。   有关数据见表10—10。      表10-10 NF3等离子体清洗效果 污垢种类膜厚度/μm去除速度/(μm/min)清洗时间/min硅树脂150.4<80Si3N450.3<60SiO2100.2<90   (2)活泼气体等离子体清洗 在使用氧气这样的活泼气体产生等离子体时，由于生成臭氧而增加氧气的氧化能力，对一般有机物污垢的去除更有效。如表10—11所示，使用有机溶剂(三氯乙烯)和等离子体清洗金属表面可得到较清洁的表面。此时是以测定金属与水的接触角来表示洗净度的。接触角越

7、小说明洗净度越高。当接触角降到5度以下时，污染层的厚度已减少到单分子膜以下。由表中数值可以看出，用溶剂蒸气清洗效果比用液体溶剂好。而用活泼气体的等离子体(He-O2)比用不活泼气体等离子体(Ar)好。同样，接触时间越长，处理效果也较好。      表10-11 溶剂清洗配合等离子体清洗    组成表面的材料清洗方法与水的接触角/（℃　组成表面的材料清洗方法与水的接触角/（℃铁-钴未清洗的表面用溶剂三氯乙烯清洗溶剂清洗加-氧气等离子体清洗(功率:10W，处理1min)新镀膜的表面9080<5〈5　铑三氯乙烯蒸气清洗溶剂蒸气清洗加氩等离子体清洗(

8、功率:40W，处理1min)同上:(功率：40W，处理3min)同上:(功率：40W，处理6min)3819138   用等离子体清洗硅晶片表面上的光致抗蚀膜，称为