[科普中国]-离子束清洗

离子束清洗（ion beam cleaning）把离子束抛光的原理应用于清洗晶片表面，称为离子束清洗。与其他清洗方法相比，离子束清洗具有无沾污、表面结构完整、无微坑等优点。

简介离子束清洗是最早的离子束技术应用之一，也是所有其他清洗方法中最彻底的剥离式清洗方法。采用几百电子伏的Ar离子束轰击材料样品表面，在较高真空度条件下去除表面污染层，可以达到彻底清洗的目的。

离子束清洗不受材料种类的限制(金属、绝缘体、半导体、氧化物及其他化合物均可)，并可实现整体或局部清洗和复杂结构的清洗。1

特点在所有干性和湿性清洗材料表面的方法中，离子束清洗表面的作用最为彻底，而且清洗工艺灵活性最强。即使与一般离子束轰击方法比较，由于离子束定向性强，工作气体压强低和离子溅射参数易于单独控制，因此这种清洗方法从技术上说独具一格。例如，采用倾斜入射离子束溅射衬底表面时，不仅可彻底清除表面的杂质异物层，而且可以同时抛光表面，改善表面的微粗糙度和提高在其上生长的晶粒的均匀性。

如果清洗只是为了去除衬底表面异物层，则离子轰击造成的表面损伤、形成掺气原子和表面结构再造等并不重要。而且，离子东轰击产生的这类表面特征往往有利于增强薄膜的附着力。在维持清洗表面温度足够低的条件下，采用500eV-1 000eV能量的惰性气体离子束轰击即可收到满意的表面清洗效果。

如果清洗的材料不允许离于束轰击造成表面晶态的严重损伤，过分改变表面材料成分的配比和表面的物理及化学性质。通常认为，只要使用的离子东能量足够低就可以进行安全清洗的看法可能有误，针对不同的清洗材料对象、材料结构及性质的特点，应该明确不同的离子能量足够低的定量标准。

作用清洗的重要作用之一是提高膜的附着力。例如，在Si衬底上沉积Au膜，经Ar离子束清洗可去除表面碳氢化合物及其他污染物，明显改善Au的附着力。对不同的清洗对象可用不同的离子，如对C和油类可用O+离子束清洗，O2去除残留光刻胶特别有效。

注意事项清洗过程中，离子轰击使表面形成损伤，如果能量控制在200eV左右，则形成的轻度损伤可极大的增强附着力,在某些情况已成为必不可少的工艺步骤。例如，用Ar离子束清洗去除Ga0.5Al0.5Sb表面氧化物，250eV的离子能量不能得到满意结果，需提高到500eV，这可能会引起超强度的损伤。因此采用两步工艺法，即初始用较高能量，而后用低能大束流处理损伤层。如果采用IBAE(Cl2/Ar+)清洗效果更佳。2

本词条内容贡献者为:

王宁 - 副教授 - 西南大学