超光滑表面清洗技术现状及发展趋势.doc

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1、超光滑表面清洗技术现状及发展趋势2012-8-2312:05:48来源:计测网通讯员字号：tT摘要：论述了目前超光滑表面清洗的基木理论，常用清洗工艺及清洗方法，最后对清洗技术的发展前景进行了展望。1引言清洗技术，尤其是超光滑表面清洗技术，是精密及超精密加T屮的一个重要环节。据资料统计，在半导体丁业屮，市于表面清洗不干净引起的芯片失效已超过制造坏节总损失的一半以上;在光学加工屮，镀有高反膜的超光滑光学基片表而有亚微米级粒了时，将导致膜层质量下降，且产生严重的光散射及损耗，而且可能会降低激光损伤阈值;此外当污物微粒的尺寸与光波波长相当或更小

2、时，由于其小尺寸效应及表面效应，将导致光吸收显著增加，并产工吸收峰的等离了共频移。所有这些都可能使基片性能不稳定,共至报废;同时清洗也是超精密机械加工屮最重要、故频緊的工序Z其清洗质量、清洗效率的高低将肓接影响到产品的性能乃至可靠性、稳定性。因此，对于超光滑表面清洗技术的研究，已引起当今国内外电了、微电了、半导体及光学等许多领域高度重视。2表面清洁度的概念及表面污染吸附是固体表血的固有特性，因此表面洁净是相对的。务种淸洗丁•艺也只能达到相对的“洁净”稈度，各类产品也有各H不同的洁净要求，即工艺屮总存在一个污染容限，在此Z下，可认为表血是

3、洁的，反之，则是非洁净的。因此为使表面达到工艺要求，就必须弄清楚表面吸附杂质的类别，以便选择合适的清洗方法。表面污染物通常以分了、原了、离了、粒了或膜的形式以化学或物理吸附的方式存在于表面。根据英性质可分为：无机杂质、有机杂质及霉菌。无机杂质包括金属离了（：4.S、T6.S）、粒了（水屮悬浮物、抛光粉）、超微粒了及被抛光质本体碎屑;有机杂质包括手汗、皮肤残屑、汕脂、沥青屮的便脂酸盐、松香;霉菌包括霉菌、霉菌分泌物及其僵尸等。表1为超光滑表而污物来源及分类。农I超光滑农面污物来源及分类衣面污物~典型例rS吸附类型吸附力有机质汕脂.手汗沥青

4、、人物理營刃~~—金属离W水、抛光盘物理、化学II,怜较大无机颗粒木体碎屑、灰尘木体、人气物理较小霉菌霉斑生物霉菌化学吸附强由吸附动力学可知，有机大分了及无机大粒了等吸附作用较弱，离了、小粒了等由于化学键合作用及较大的表而能使吸附力增大，而超微粒了Z间、超微粒子与表面原了之间强烈的相互作用而产生的表血层二维多相性更使其难于解吸。因此对超光滑表面而言，表面残存的微粒及超微粒了被认为是表血重要的污染源。3污物在固体表面的吸附网体，尤英是新抛光的超光滑同体表面，由于失去表而上方的原了而存在高密度的不饱和键，以及在垂肓表面方向的位置驰豫效皿而形

5、成的再构表而和超结构，因此其表而存在活性很强、能量很高的剩余力场而与环境（介质）发生相互作用，并且由于表面原了数增多，原子配位不足及高的活性，使表面变得极不稳定，很容易与其它原了结合。此外，当原了级平坦表面暴露于空气中，也会吸附气体，并可能与气体反应，产生吸附作用或化学反应，以降低其表血能量，达到稳定状态。因此，吸附现彖是固体表瓯的固有特性，是自发的、自动的。同时，在同体表面，吸附的杂质粒了由于存在动能而在其平衡位置振动而可能解吸。在通常情况下，I古I体表而的杂质粒了处于吸附和解吸的动态平衡屮。根据污物和固体表面力的作川，吸附可分为物理

6、吸附和化学吸附。对丁物理吸附，其吸附力主要来自于固体和被吸附物之间的范徳华力（〃））、静电引力（〃*）及毛细管力+〃，-。范徳华力是微米级污物的主要附着力，它是分了的瞬时偶极距和另一分了诱导偶极距间的相互作用。静电力是由于粒了和基体Z间出现电荷的移动而使两者带异性电而产生的电引力;毛细管力则来白于很薄的液体层（如人气湿度）在粒了和基体表面Z间空隙处产生的凝聚。根据吸附动力学及优先吸附的数学模型，吸附作用有如下关系：式屮：#吸附时间；$吸附体与吸附质之间间距；%!、%$分别为吸附体与吸附质表面力场场强；&吸附质被吸附血积。吸附时间愈短，愈

7、优先被吸附。且对〃）而言，吸附强度与分了间距离的•次方成反比。因此对于有机大分了及无机大粒了而言，由于$较大，&及%$相对较小，故#较大，吸附强度较弱;对于粒了而言，情况恰恰相反，其吸附强度较人。尤其是纳米级粒了，当其与表血距离约在分子直径!//倍Z内时，其吸附力其至可达其重力的!///万倍以上。化学吸附则是固体表面和被吸附物Z间形成化学键合，即在同体表面生成新的物质。rh于化学键合作用力较分了间作用力大得多，因此化学吸附的强度远大于物理吸附。刿外，从吸附热力学及动力学可知，物理吸附在一定条件卜-有向弱化学吸附过渡，进而向化学吸附过渡的

8、倾向。4常用清洗方法与技术概述清洗，是为获得相对洁净的表面，即利川物理或化学的方法使吸附在表面的污物解吸而离开物体表而的过程。物理方法是利用光、电、热等物理作用使污物获得能量，通过

9、'

10、身的振动而脱离基体表