壓電晶體器件襯底超精密清洗的研究
發(fā)布時(shí)間：2020-11-25分享至：
1，應(yīng)用領(lǐng)域： 石英晶片清洗效果評(píng)判
2，測(cè)試方法：座滴法
3，測(cè)試樣品名稱：石英晶片
4，測(cè)接觸角實(shí)驗(yàn)過程：
? ?實(shí)驗(yàn)一：清洗溫度對(duì)晶片清洗后接觸角的影響
? ?實(shí)驗(yàn)步驟：晶片表面接觸角大小是衡量晶片表面潔凈程度的重要參考標(biāo)準(zhǔn)，晶片表面接觸角小于10°時(shí)，則認(rèn)為清洗合格。在晶片清洗的過程中，溫度不僅直接影響油污和清洗劑性質(zhì)，而且在超聲清洗工藝中與空化強(qiáng)度有密切關(guān)系。因此，在清洗工藝中溫度對(duì)晶片清洗效果有重要的影響。為了確定AFT101在AU清洗工藝中最佳的清洗溫度，降低能耗節(jié)約成本，本文針對(duì)AU工藝考查了AFT101不同溫度參數(shù)對(duì)清洗后晶片平均表面接觸角的影響。其中工藝溫度分別為30°、40°、50°，60°和70°，時(shí)間為5min，濃度為5%，頻率為40kHz，測(cè)試結(jié)果如圖4.4所示。
? ?實(shí)驗(yàn)結(jié)果：
從圖4.4可知，隨著清洗溫度的升高，晶片清洗后平均接觸角逐漸減小，到60°C時(shí)降到最低3.92°，而當(dāng)繼續(xù)升高溫度時(shí)，晶片清洗后平均接觸角并沒有減小而是小幅上升。這是因?yàn)殡S著溫度的升高，晶片表面污染物軟化，在超聲波作用下，減弱了污染物對(duì)晶片的吸附作用。同時(shí)溫度的升高，冇利于表面活性劑形成膠束，對(duì)于聚氧乙煩類非離表面活性劑，接近池點(diǎn)時(shí)，清洗力最強(qiáng)。此外，在超聲清洗工藝中，淸洗溫度升高使得液體粘滯系數(shù)降低，導(dǎo)致聲壓值和空化閾值下降，有利于空化的發(fā)生。但當(dāng)溫度過高，如圖70℃，此時(shí)超過空化活躍溫度，空化強(qiáng)度減弱，另外表面活性劑達(dá)到池點(diǎn)，潤(rùn)濕、分散等能力減弱，極大地削弱了其對(duì)油污的清除能力，導(dǎo)致污染物在品片上殘貿(mào)，未能達(dá)到理想的清洗效果。
實(shí)驗(yàn)二：清洗濃度對(duì)晶片清洗后接觸角的影響
? ? ? 實(shí)驗(yàn)步驟：在達(dá)到清洗的的同時(shí)，減小清洗成本，獲取更大利潤(rùn)是實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中不可忽略的問題。為了確定AFT101在AU清洗工藝中最佳的清洗濃度，本文針對(duì)AU工藝考了AFT101不同濃度參數(shù)對(duì)淸洗后晶片平均表面接觸角的影響。其中清洗劑濃度分別為1%、3%、5%、7%和9%，淸洗溫度為60℃，頻率為40kHz，時(shí)間為5min，測(cè)試結(jié)如圖4.5所示。
? ? ? 實(shí)驗(yàn)結(jié)果：如圖4.5所示，隨著清洗劑濃度的增加，清洗后晶片平均表面接觸角隨之減小，當(dāng)清洗劑濃度達(dá)到5%時(shí)，清洗后晶片平均表面接觸角達(dá)到最小值4.53°。繼續(xù)增加清洗劑濃度后清洗后晶片平均表面接觸角隨之小幅上升。原因是，當(dāng)清洗液濃度較低時(shí)，增加濃度可使工作液中活性物含量增加，提高清洗液潤(rùn)濕、乳化作用，有利于提高清洗效果。但當(dāng)工作也中活性物遠(yuǎn)大于臨界膠束濃度時(shí)，形成大型膠束，去污能力降低。另外，過高的的活性物濃度會(huì)導(dǎo)致單位體積內(nèi)分子數(shù)增多，空化氣泡需要較高的聲壓克服氣泡膨脹帶來的壓力，導(dǎo)致空化難以發(fā)生，極大地影響了超聲清洗效果，導(dǎo)致晶片表面潔凈度低，接觸角增大。由此可得知，AU清洗工藝最佳清洗濃度為5%。
? ? ? 實(shí)驗(yàn)三：清洗時(shí)間對(duì)晶片清洗后接觸角的影響
? ? ? 實(shí)驗(yàn)步驟：為了確定AFT101在清洗工藝中最佳的清洗時(shí)間，本文針對(duì)AU工藝考查了AFT101不同時(shí)間參數(shù)對(duì)清洗后晶片平均表面接觸角的影響。其中清洗劑時(shí)間分別為3min、4min、5min,6min和7min,清洗溫度為60°，濃度為5%，頻率為40KHZ；，測(cè)試結(jié)果如圖4.6所示。
? ? ? 實(shí)驗(yàn)結(jié)果：
從圖4.6可得知，隨著清洗時(shí)間的增加，清洗后晶片平均表面接觸角隨之減小，當(dāng)清洗時(shí)間為5min時(shí)，清洗后晶片平均表面接觸角達(dá)到站小值3.72°。繼續(xù)增加清洗時(shí)間后潔洗后晶片平均表面接觸角隨之小幅上升。這是因?yàn)?，時(shí)間較短時(shí)，淸洗劑中活性物與污染物反應(yīng)不夠充分，吸附在晶片表面的污染物并未全部去除，因此增加清洗時(shí)間能充分去除晶片表面油污，從而提高清洗效率。然而當(dāng)淸洗時(shí)間過長(zhǎng)，脫離晶片表面吸附的污染物會(huì)對(duì)晶片造成二次污染，降低表面淸洗效率。同時(shí)，超聲波對(duì)品片有空化腐獨(dú)作用，空化腐燭效率與時(shí)間成正比，時(shí)間越長(zhǎng)，對(duì)晶片表面損傷越大。
? ? ? ?實(shí)驗(yàn)四：晶片清洗后表面接觸角的研究
? ? ? ?實(shí)驗(yàn)結(jié)果：
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? ? ? ? ?如圖4.9所示，A：未清洗的石英晶片的平均接觸角最大為72.7°表明未清洗的石英晶片表面疏水性強(qiáng)；B：經(jīng)過純水超聲波清洗后石英晶片的平均接觸角為43.3°，相比未清洗前表面接觸角存所下降，表明在超聲波的作用下，純水清洗掉晶片表面部分疏水性污染物，但很難徹底清洗干凈，因此平均接觸角大于10°沒有達(dá)到清洗要求；C：經(jīng)過AFT101清洗后石英晶片的平均接觸角小于3°，已超出接觸角測(cè)量?jī)x3°到180°的測(cè)量量程范圍，晶片表面污染物徹底清除，達(dá)到了清洗的潔凈要求。
來源：高遠(yuǎn). 壓電晶體器件襯底超精密清洗的研究[D].大連理工大學(xué),2013.