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。