Steam Laser Cleaning von Siliziumwafern

Abstract

In dieser Diplomarbeit wurde die Partikelentfernung von Silizium-Wafern durch Steam Laser Cleaning (SLC) untersucht. Bei diesem Verfahren wird zunächst eine Flüssigkeit auf die zu reinigende Oberfläche aufgebracht. Anschließend wird die Flüssigkeit durch einen Laserpuls überhitzt und es kommt zu einem explosiven Verdampfungsprozess. Dabei entsteht eine Druckwelle, durch die Schmutzpartikel mit Durchmessern weit unterhalb eines Mikrometers entfernt werden können.Im Unterschied zu bisher durchgeführten Arbeiten zum Thema SLC wurde besonderer Wert darauf gelegt, die Flüssigkeitsmenge auf der Probe zu kontrollieren. Bildeten sich Filme auf der Oberfläche, so konnte deren Dicke mit einer Auflösung im Nanometerbereich bestimmt werden. Eine Entfernung der Partikel wurde beobachtet, sobald die Laserfluenz einen Schwellwert überstieg. Diese Reinigungsschwelle wurde für verschiedene Partikelgrößen gemessen, wobei alle durchgeführten Experimente eine universelle größenunabhängige Schwelle ergaben. Außerdem wurde der Einfluss unterschiedlicher Flüssigkeitsschichtdicken untersucht. Experimente zum laserinduzierten Verdampfen der Flüssigkeit zeigten, dass die hierzu mindestens benötigte Fluenz mit der Reinigungsschwelle im SLC übereinstimmt. Im Anschluss an die Partikelentfernung wurde die gereinigte Oberfläche mit einem Rasterkraftmikroskop auf Veränderungen untersucht. Hierdurch wurde nachgewiesen, dass durch Feldverstärkung an den Partikeln Schäden mit Ausdehnungen im nm-Bereich entstehen können. Allerdings konnte auch gezeigt werden, dass es mit SLC möglich ist, eine defektfreie Reinigung für einen großen Bereich verschiedener Partikelgrößen zu erreichen.