压电晶体器件衬底超精密清洗的研究

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压电晶体器件衬底超精密清洗的研究 1，应用领域： 石英晶片清洗效果评判 2，测试方法：座滴法 3，测试样品名称：石英晶片 4，测接触角实验过程： 实验一：清洗温度对晶片清洗后接触角的影响 实验步骤：晶片表面接触角大小是衡量晶片表面洁净程度的重要参考标准，晶片表面接触角小于10°时，则认为清洗合格。在晶片清洗的过程中，温度不仅直接影响油污和清洗剂性质，而且在超声清洗工艺中与空化强度有密切关系。因此，在清洗工艺中温度对晶片清洗效果有重要的影响。为了确定AFT101在AU清洗工艺中最佳的清洗温度，降低能耗节约成本，本文针对AU工艺考查了AFT101不同温度参数对清洗后晶片平均表面接触角的影响。其中工艺温度分别为30°、40°、50°，60°和70°，时间为5min，浓度为5%，频率为40kHz，测试结果如图4.4所示。 实验结果： 从图4.4可知，随着清洗温度的升高，晶片清洗后平均接触角逐渐减小，到60°C时降到最低3.92°，而当继续升高温度时，晶片清洗后平均接触角并没有减小而是小幅上升。这是因为随着温度的升高，晶片表面污染物软化，在超声波作用下，减弱了污染物对晶片的吸附作用。同时温度的升高，冇利于表面活性剂形成胶束，对于聚氧乙烦类非离表面活性剂，接近池点时，清洗力最强。此外，在超声清洗工艺中，淸洗温度升高使得液体粘滞系数降低，导致声压值和空化阈值下降，有利于空化的发生。但当温度过高，如图70℃，此时超过空化活跃温度，空化强度减弱，另外表面活性剂达到池点，润湿、分散等能力减弱，极大地削弱了其对油污的清除能力，导致污染物在品片上残贸，未能达到理想的清洗效果。 实验二：清洗浓度对晶片清洗后接触角的影响 实验步骤：在达到清洗的的同时，减小清洗成本，获取更大利润是实际生产应用中不可忽略的问题。为了确定AFT101在AU清洗工艺中最佳的清洗浓度，本文针对AU工艺考了AFT101不同浓度参数对淸洗后晶片平均表面接触角的影响。其中清洗剂浓度分别为1%、3%、5%、7%和9%，淸洗温度为60℃，频率为40kHz，时间为5min，测试结如图4.5所示。 实验结果：如图4.5所示，随着清洗剂浓度的增加，清洗后晶片平均表面接触角随之减小，当清洗剂浓度达到5%时，清洗后晶片平均表面接触角达到最小值4.53°。继续增加清洗剂浓度后清洗后晶片平均表面接触角随之小幅上升。原因是，当清洗液浓度较低时，增加浓度可使工作液中活性物含量增加，提高清洗液润湿、乳化作用，有利于提高清洗效果。但当工作也中活性物远大于临界胶束浓度时，形成大型胶束，去污能力降低。另外，过高的的活性物浓度会导致单位体积内分子数增多，空化气泡需要较高的声压克服气泡膨胀带来的压力，导致空化难以发生，极大地影响了超声清洗效果，导致晶片表面洁净度低，接触角增大。由此可得知，AU清洗工艺最佳清洗浓度为5%。 实验三：清洗时间对晶片清洗后接触角的影响 实验步骤：为了确定AFT101在清洗工艺中最佳的清洗时间，本文针对AU工艺考查了AFT101不同时间参数对清洗后晶片平均表面接触角的影响。其中清洗剂时间分别为3min、4min、5min,6min和7min,清洗温度为60°，浓度为5%，频率为40KHZ；，测试结果如图4.6所示。 实验结果： 从图4.6可得知，随着清洗时间的增加，清洗后晶片平均表面接触角随之减小，当清洗时间为5min时，清洗后晶片平均表面接触角达到站小值3.72°。继续增加清洗时间后洁洗后晶片平均表面接触角随之小幅上升。这是因为，时间较短时，淸洗剂中活性物与污染物反应不够充分，吸附在晶片表面的污染物并未全部去除，因此增加清洗时间能充分去除晶片表面油污，从而提高清洗效率。然而当淸洗时间过长，脱离晶片表面吸附的污染物会对晶片造成二次污染，降低表面淸洗效率。同时，超声波对品片有空化腐独作用，空化腐烛效率与时间成正比，时间越长，对晶片表面损伤越大。 实验四：晶片清洗后表面接触角的研究 实验结果： 如图4.9所示，A：未清洗的石英晶片的平均接触角最大为72.7°表明未清洗的石英晶片表面疏水性强；B：经过纯水超声波清洗后石英晶片的平均接触角为43.3°，相比未清洗前表面接触角存所下降，表明在超声波的作用下，纯水清洗掉晶片表面部分疏水性污染物，但很难彻底清洗干净，因此平均接触角大于10°没有达到清洗要求；C：经过AFT101清洗后石英晶片的平均接触角小于3°，已超出接触角测量仪3°到180°的测量量程范围，晶片表面污染物彻底清除，达到了清洗的洁净要求。 来源：高远. 压电晶体器件衬底超精密清洗的研究[D].大连理工大学,2013. 实验一：清洗温度对晶片清洗后接触角的影响   实验步骤：晶片表面接触角大小是衡量晶片表面洁净程度的重要参考标准，晶片表面接触角小于10°时，则认为清洗合格。在晶片清洗的过程中，温度不仅直接影响油污和清洗剂性质，而且在超声清洗工艺中与空化强度有密切关系。因此，在清洗工艺中温度对晶片清洗效果有重要的影响。为了确定AFT101在AU清洗工艺中很好的清洗温度，降低能耗节约成本，本文针对AU工艺考查了AFT101不同温度参数对清洗后晶片平均表面接触角的影响。其中工艺温度分别为30°、40°、50°，60°和70°，时间为5min，浓度为5%，频率为40kHz，测试结果如图4.4所示。