利用等离子体清洗机清洗单晶硅

文章出处：等离子清洗机厂家 | 深圳纳恩科技有限公司| 发表时间：2022-11-11

光学加工后的单晶硅表面由于工艺的不同具备不同的表面特征，对其表面质量及后续镀膜的影响也大有不同。如磨削、磁流变抛光等工艺会在单晶硅表面残留磨料或者铁粉，这些残留在表面的杂质污染在高能激光辐照下易于大量吸热而形成损失。同时，空气环境也会对单晶硅表面造成污染，如氧化层和有机污染。有研究表明，接触式抛光工艺会造成元件表面的局部应力，使元件表面材料硬度、弹性模量等发生改变。同样的元件表面残留的杂质污染和有机污染也影响到表面质量的均匀一致性。元件表面质量的不均匀会导致离子束抛光过程中局部材料去除的差异性，使得表面质量趋向于恶化。因此需要采取表面清洗工艺，在离子束抛光前对元件表面进行预处理，使表面质量趋于一致。

单晶硅表面清洗工艺在硅片中已经有了大量的应用，主要采用了湿法清洗的手段，运用各种溶剂并辅以超声、兆声对单晶硅表面进行清洗。但存在环境污染、工艺复杂等问题，而等离子体清洗等干法清洗相比之下具有很大的优势。

等离子体清洗单晶硅

等离子体清洗起源于 20 世纪初，主要利用低温等离子体的物理、化学作用对光学元件表面残留的有机污染物进行清洗，被视为湿法清洗的替代工艺。其主要的工作原理是：在低压环境下 Ar 2 、 O 2 等工艺气体在电荷、激光等作用下激发形成等离子体，生成大量的活性粒子如离子、电子、自由基及光子（高能射线）；被激发成等离子态的气体与光学元件表面发生化学吸附生成易挥发分子、物理溅射等作用达到去除元件表面污染的目的。

等离子体清洗属于干法清洗的范畴，依靠等离子体的活性作用去除表面污染。与湿法清洗相比较，具有较大的优势：
1. 清洗对象的广泛性，不受溶剂和材料选取的限制。
2. 清洗方向的包容性。被清洗元件置于等离子体内，等离子体可以接触到任意的元件表面，因而可以清洗具有复杂结构的元件。
3. 清洗产物的无害性。反应生成物为气体，经过简单处理后即可直接排放。
4. 操作流程简单、安全可靠。等离子体清洗后不需要烘干处理，工艺流程简单，便于自动化实现。

典型的等离子体清洗机包括等离子体激发器、真空室（反应室）、真空泵等主要部分。等离子体清洗机及其清洗单晶硅的过程如下。

等离子体清洗机及清洗单晶硅过程

等离子体清洗依靠等离子体发挥清洗作用，实质上是一种微弱的、低能量的离子刻蚀，只对元件表面产生作用，对基体几乎没有影响。作为一种表面处理工艺，等离子体清洗可以有效地清洁元件表面，并一定的改善元件表面的物理性能及化学性能。

等离子体清洗可以有效的清除单晶硅表面残留的抛光杂质。使用氧等离子体清洗预处理单晶硅表面有利于后续离子束抛光过程，可以在一定程度上改善了单晶硅的表面粗糙度和抑制表面光热弱吸收水平的恶化。