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摘要

紫外线臭氧和氧等离子体处理是清洁硅表面的两种常用程序。通过这些方法清洁微机电系统 (MEMS) 隐藏表面的程度尚未得到充分记录。为了探索和比较两种清洁 MEMS 闭塞区域的方法的有效性，制造了由大型可移动襟翼组成的设备以产生隐藏表面，其闭塞区域超过了 MEMS 设备中通常出现的纵横比。定制翼片装置中的翼片和基底之间的间隙被设计成在程度上是可变的。它们的内部区域最初涂有化学吸附的单层膜，然后进行清洁。这两种技术都去除了暴露表面上的单层，并且在某种程度上都去除了存在于封闭表面上的单层。发现氧等离子体是一种比紫外线臭氧方法更有效的清洁闭塞表面的方法。但是，在纵横比为 1700 的异常大的遮挡中，即使是氧等离子体也无法去除化学吸附单层的所有痕迹。

关键词：清洁程序、FOTAS、有机单层涂层、氧等离子体、表面处理、TOF-SIMS、紫外线臭氧

介绍

表面力对微机电系统 (MEMS) 运行的主要影响需要控制表面化学以控制和减轻这些力。清洁是表面化学控制的重要组成部分，因为化学吸附单层膜的附着依赖于所需涂层分子暴露于已知终止的表面 。例如，MEMS 制造工艺的变化会导致生产后表面化学成分的变化范围很广，而在设备存储和/或操作期间通常会发生表面污染此外，物理吸附的碳氢化合物和水层会在真空和环境条件下冷凝到表面 ，并且它们通常无法通过简单地暴露在超高真空条件下而去除 。紫外线臭氧和氧等离子体是用于清洁和/或氧化 MEMS 表面的两种常用方法，特别是那些具有铝（镜子）、金（电气开关）和硅（机械界面）表面的表面 。早在 1972 年，用于半导体材料的紫外线臭氧清洁程序就开始使用。在这种技术中，大气暴露在紫外线下。空气中的氧气吸收 185 nm 的紫外线，产生高活性臭氧。这种臭氧吸收 253.7 nm 的紫外线以形成原子氧。它们与表面有机物反应生成碳氧基产物，这些产物从表面解吸。自 1950 年代后期以来，氧等离子体技术已被用于去除真空沉积技术中的有机物。在这里，在氧气低于大气压的压力下产生的等离子体会产生高活性离子，这些离子轰击表面并与有机物反应形成挥发性物质（例如，CO）。这些等离子体还包含显着的动能，因此与表面碰撞也会对它们进行溅射蚀刻 。虽然已经进行了各种研究，重点是这些技术在清洁常见 MEMS 材料的暴露表面方面的有效性，但迄今为止，清洁闭塞表面的程度还没有得到很好的记录。在低于大气压的氧气压力下产生的等离子体会产生高活性离子，这些离子轰击表面并与有机物反应形成挥发性物质（例如，CO）。这些等离子体还包含显着的动能，因此与表面碰撞也会对它们进行溅射蚀刻 。虽然已经进行了各种研究，重点是这些技术在清洁常见 MEMS 材料的暴露表面方面的有效性，但迄今为止，清洁闭塞表面的程度还没有得到很好的记录。在低于大气压的氧气压力下产生的等离子体会产生高活性离子，这些离子轰击表面并与有机物反应形成挥发性物质（例如，CO）。这些等离子体还包含显着的动能，因此与表面碰撞也会对它们进行溅射蚀刻。虽然已经进行了各种研究，重点是这些技术在清洁常见 MEMS 材料的暴露表面方面的有效性，但迄今为止，清洁闭塞表面的程度还没有得到很好的记录。这里研究了氧等离子体和紫外线臭氧在清洁硅 MEMS 器件的封闭和开放区域方面的相对有效性。制造具有大型可移动襟翼的 MEMS 设备以包括远远超过典型纵横比的闭塞区域。翻盖在清洁过程中保持关闭，之后可以打开以显示在清洁过程中被遮挡的区域。在清洁处理之前，这些器件涂有化学键合的单层十三氟（二甲氨基）硅烷、CF3(CF2)5(CH2)2Si(N(CH3)2)3 或 FOTAS。使用飞行时间二次离子质谱法 (ToF-SIMS) 对翻盖打开后的表面进行表面分析，以评估清洁方法的有效性。这两种技术都有效地去除了暴露表面上的 FOTAS 层。发现氧等离子体是一种比紫外线臭氧方法更有效的清洁闭塞区域的方法。它去除了所有化学吸附层的痕迹，除了具有 1700:1 的非常大的纵横比的封闭区域。

实验设置  略

实验结果与讨论   略

概括         略

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