[发明专利]一种利用真空紫外光清洗及活化材料表面的装置

说明书

技术领域

本发明属于半导体制造加工领域，具体涉及一种利用真空紫外光清洗及活化材料表面的装置。

背景技术

真空紫外光（VUV）是一种波长介于150~200nm之间的非可见光。正是基于其较短的波长，因此自身携带着较高的能量密度，并且高于大多数有机物、金属和气体分子的化学键键能。当VUV作用于物体表面时，物体表面难以去除的有机污染物会由于光敏作用，吸收真空紫外光的能量后分解成游离的原子和受激分子等。同时，空气中的氧气吸收真空紫外光后会产生臭氧和原子氧，在两者的共同作用下，可与碳氢化合物的分解物生成CO₂和H₂O等挥发性气体逸出物体表面，以达到彻底清除表面污染物实现原子级清洁的目的。除此之外，光照的物体表面吸收真空紫外光的能量后，在大气或者其他气体氛围下，物体表面的性质会发生改变，进而产生不同的应用（例如：在晶圆键合领域，一定浓度的氧气和水蒸气环境下的硅片，置于真空紫外光下照射后，表面会因产生大量的Si-OH而变得特别亲水，大大增加键合效果）。

但也正是基于其较高的能量密度，真空紫外光在空气中出现的瞬间就会产生大量的臭氧，对动植物和人体产生严重的危害。因此，在科研和实际工作中，一种能够对真空紫外光工作时产生的臭氧进行存储，工作完成后能将臭氧有效分解并排出的装置亟待开发。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用真空紫外光清洗及活化材料表面的装置，该装置能够有效的对真空紫外光工作时产生的臭氧进行存储、分解和排出，从而避免对环境和人体造成危害。同时，该装置还具有对不同尺寸样品的材料表面进行清洗和改性的作用，操作过程简单易行，效果显著可用于批量处理。

实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种利用真空紫外光清洗及活化材料表面的装置，其组成包括密闭箱体、气阀一、气阀二、气阀三、样品取送窗门一、样品取送窗门二、箱门、工作台、真空紫外灯、密闭加热器、真空泵、水蒸气发生装置、储气瓶、纯净气体流量控制器及水蒸气流量控制器；

所述的密封箱体的右侧壁上安装有与密封箱体内部相通的气阀一、气阀二及气阀三，密封箱体的前侧壁上左右并排设有样品取送窗口，位于左侧的样品取送窗口设为样品取送窗口一，位于右侧的样品取送窗口设为样品取送窗口二，所述的样品取送窗口一处密封安装有样品取送窗门一，所述的样品取送窗口二处密封安装有样品取送窗门二，所述的真空紫外灯水平设置并通过灯架安装在密闭箱体内顶部，所述的真空紫外灯下方设置有工作台，所述的工作台通过支撑座与密闭箱体内的底部固接；

所述的气阀一经纯净气体流量控制器与储气瓶的出口连通，所述的气阀二经水蒸气流量控制器与水蒸气发生装置的烧瓶连通，所述的密闭加热器设有进气口和出气口，所述的气阀三与密闭加热器的进气口连通，密闭加热器的出气口与真空泵连通。

本发明相对于现有技术的有益效果是：

1、利用本发明在对样品表面清洗或活化前，通过对密闭箱体内原有气体的去除以及纯净气体的排入，可在低成本、简单易行的操作方法下实现样品所处环境的净化。

2、由于真空紫外灯发出的紫外光强度呈高斯分布，数控十字移动平台的移动可以保证待处理样品表面的清洗及活化程度一致。

3、当样品表面需要在含有O₂的氛围下进行处理时，常常会伴有O₃气体的产生，本发明的装置可在常规的实验室内进行，由于对O₃尾气的处理，使其不会污染环境、危害人体健康。

综上，本发明对材料表面清洗及活化的操作流程简单易行，效果显著，并且可用于批量处理。

附图说明

图1为本发明的装置的密闭箱体整体结构轴测图；

图2为本发明的装置的整体结构示意图；

图3为利用本发明的装置键合得到的样品图；

图4为键合样品界面的扫描电子显微镜图片；

图5为具体实施方式四中的电路框图。

图中：密闭箱体1、气阀一1-1、气阀二1-2、气阀三1-3、备用气阀一1-4、备用气阀二1-5、备用气阀三1-6、样品取送窗门二1-7、样品取送窗门一1-8、箱门1-9、工作台2、下直线导轨2-1、下步进电机2-2、上直线导轨2-3、上步进电机2-4、真空紫外灯3、密闭加热器4、进气口4-1、出气口4-2、主壳体4-3、电热网4-4、温度控制器4-5、恒流直流电源4-6、真空泵5、水蒸气发生装置6、储气瓶7、纯净气体流量控制器8、水蒸气流量控制器9、键合区域10、未键合区域11、硅片12、石英玻璃片13。