CN110459461A - 一种硅基底的清洗方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种硅基底清洗方法，包括如下步骤：获取残留有碳纳米管和其他杂质的硅基底，采用等离子束对所述硅基底进行抛光；对经等离子束抛光后的硅基底用酸溶液进行化学清洗处理；对经化学清洗处理后的硅基底进行物理清洗处理；对经物理清洗处理后的硅基底进行吹干，随后得到可重复使用的硅基底。清洗后硅片表面颜色均匀一致，无斑点、灰印问题；二次碳纳米管生长试验表明碳纳米管产量达到新硅片的92％‑98％，基本达到目标要求。

Description

一种硅基底的清洗方法
技术领域
本发明属于硅片清洗工艺，尤其涉及一种表面长有碳纳米管残留物的硅基底的清洗方法。
背景技术
近些年，随着碳纳米管及纳米材料研究的深入，碳纳米管的需求越来越大，其广阔的应用前景也不断地展现出来。碳纳米管，又名巴基管，是一种具有特殊结构(径向尺寸为纳米量级，轴向尺寸为微米量级，管子两端基本上都封口)的一维量子材料。碳纳米管主要由呈六边形排列的碳原子构成数层到数十层的同轴圆管。层与层之间保持固定的距离，约0.34nm，直径一般为2～20nm。并且根据碳六边形沿轴向的不同取向可以将其分成锯齿形、扶手椅型和螺旋型三种。其中螺旋型的碳纳米管具有手性，而锯齿形和扶手椅型碳纳米管没有手性。一般来说，碳纳米管是基于硅基底材料进行制备，因此，硅基底材料的清洗好坏对碳纳米管的生长有很大的影响，若硅基底材料处理不当，可能做不出碳纳米管，或者制造的碳纳米管性能低劣，稳定性和可靠性很差。
现有技术中，一般采用传统的工业标准湿法清洗工艺(RCA清洗方法)对制备碳纳米管的硅基底进行清洗，使其回收并能够再次用于碳纳米管的制备。RCA按照碱-强酸-弱酸的顺序进行清洗，一般是第一步加入碱性溶液为SC-1，所述SC-1溶液包括H2O2和NH4OH，去除硅片表面的有机沾污(有机物会遮盖部分硅片表面，从而使氧化膜和与之相关的沾污难以去除)；第二步加强酸溶液DHF溶解氧化膜；第三步加弱酸溶液为SC-2，所述SC-2溶液包括HCl和H2O2，去除颗粒、金属等沾污，同时使硅片表面钝化。利用RCA清洗法，一方面，在碳纳米管的制备过程中，硅基底表面的氧化层作为促进金属催化剂与硅基底紧密结合的媒介，会被腐蚀破坏，容易引入外延缺陷，不利于金属催化剂与硅基底结合，进而影响碳纳米管的生长；另一方面该方法清洗效果不好，很难将碳纳米管根部与硅基底表面镶嵌的金属催化剂的残留物彻底去除，导致基板重复利用率降低。
发明内容
本发明要解决的问题
本发明的目的在于提供一种硅基底的清洗方法，旨在解决现有清洗技术易腐蚀破坏硅基底表面的氧化层，且对硅基底表面的碳纳米管根部残留物清洗效果不好的问题。
解决问题的方法
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
一种硅基底的清洗方法，包括如下步骤：
获取残留有碳纳米管和其他杂质的硅基底，采用等离子束对所述硅基底进行抛光；
对经等离子束抛光后的硅基底用酸溶液进行化学清洗处理；
对经化学清洗处理后的硅基底进行物理清洗处理；
对经物理清洗处理后的硅基底进行吹干，随后得到可重复使用的硅基底。
优选的，采用等离子束对所述硅基底进行抛光步骤中，采用等离子清洗机发射所述等离子束，且所述等离子清洗机的传送带传送速度为31-35mm/s，等离子轴速度为495-505mm/s。
优选的，对经等离子束抛光后的硅基底用酸溶液进行化学清洗处理步骤中，所述酸溶液选自SPM酸溶液、HPM酸溶液及盐酸溶液的任意一种。
优选的，所述酸溶液为SPM酸溶液，且所述清洗处理在温度为105-115℃的条件下进行，处理时间为10-20分钟。
优选的，所述SPM酸溶液为浓硫酸、双氧水的混合溶液，所述浓硫酸的质量浓度为95-98％、所述双氧水的质量浓度为25-35％，且所述混合溶液中所述浓硫酸、所述双氧水的体积比为(35-45)：1。
优选的，所述酸溶液为HPM酸溶液，且所述清洗处理在温度为50-70℃的条件下进行，处理时间为10-20分钟。
优选的，所述HPM酸溶液为去离子水、双氧水、盐酸的混合溶液，所述双氧水的质量浓度是25-35％、所述盐酸的质量浓度是30-35％，且所述混合溶液中所述去离子水、所述双氧水、所述盐酸的体积比为5：1：1。
优选的，所述酸溶液为质量浓度为20-35％的盐酸溶液，且所述清洗处理在温度为50-70℃的条件下进行，处理时间为10-20分钟。
优选的，对经化学清洗处理后的硅基底进行物理清洗处理步骤中，包括采用平板清洗机进行擦洗。
优选的，对经物理清洗处理后的硅基底进行吹干的步骤中，吹干的温度为40-45℃，吹干的风速为1.5-2.5m/s。
优选的，所述硅基底包括一含硅的基底，形成在所述基底上的金属催化剂，以及镶嵌在所述金属催化剂中的碳纳米管根部。
发明效果
与现有技术相比，首先，本发明采用等离子束对残留有碳纳米管和其他杂质的硅基底进行抛光处理，用等离子束处理硅基板表面，使附着在硅基底表面的碳纳米管和无定形碳松动，再采用酸溶液对经等离子束抛光的硅基底进行化学清洗处理，酸溶液将硅基底中金属催化剂中的金属离子氧化，去除硅基底表面的金属催化剂及其他杂质，释放镶嵌在金属颗粒中的碳纳米管，使部分松动的碳纳米管从硅基底表面脱落，同时保护氧化层不被破坏；再对经化学清洗处理后的硅基底进行物理清洗处理，物理清洗处理主要是将硅基板表面松动的碳纳米管充分去除，去除化学清洗的残留杂质，确保得到的硅基底材料无多余杂质；再对经物理清洗处理后的硅基底进行吹干，随后得到可重复使用的硅基底。得到的可重复使用的硅基底材料表面的氧化层不受破坏、没有残留的杂质。与新硅片相当，对其镀催化剂处理后，进行碳纳米管二次生长试验，得到的碳纳米管产量仅较新硅片略低，且碳纳米管阵列高度均匀，纺丝性能极佳，基本达到目标要求。经核算，硅基底的清洗成本较购买新的材料更低，该工艺在降低碳纳米管生产成本方面，有极大的推广价值。
同时，本发明提供的硅基底的清洗方法操作方法简单、快捷，清洗效果好，与原清洗工艺相比，减少了酸洗工序，工序数量减少40％，生产周期缩短57％，实现了硅基底作为碳纳米管生长载体的重复利用，节约碳纳米管生产资料投入，降低碳纳米管生产成本。
附图说明
图1是本发明提供的清洗硅基底的流程图。
图2是本发明提供的利用平板清洗机擦洗的硅基底的效果图。
图3是本发明提供的手工擦洗的硅基底的效果图。
具体实施方式
为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
本发明实例提供一种硅基底的清洗方法，如图1清洗硅基底的流程图所示，包括如下步骤：
S01.获取残留有碳纳米管和其他杂质的硅基底，采用等离子束对所述硅基底进行抛光；
S02.对经等离子束抛光后的硅基底用酸溶液进行化学清洗处理；
S03.对经化学清洗处理后的硅基底进行物理清洗处理；
S04.对经物理清洗处理后的硅基底进行吹干，随后得到可重复使用的硅基底。
具体地，在上述步骤S01中，获取残留有碳纳米管和其他杂质的硅基底，残留有碳纳米管的硅基底，碳纳米管根部会与硅基底表面的金属催化剂呈镶嵌结构，该镶嵌结构较难去除同时也会影响后续的使用。具体的，所述整个硅基底包括一含硅的基底，形成在所述基底上的金属催化剂，以及镶嵌在所述金属催化剂中的碳纳米管根部。
具体的，采用等离子束对所述硅基底进行抛光；目的在于使附着在硅基底表面的碳纳米管和无定形碳松动。优选的，采用等离子束对所述硅基底进行抛光步骤中，采用等离子清洗机发射所述等离子束，且所述等离子清洗机的传送带传送速度为31-35mm/s，等离子轴速度为495-505mm/s。若传送带的传送速度太快或等离子轴转动速度较快，则等离子束处理时间较短，不利于使附着在硅基底表面的碳纳米管和无定形碳松动，不利于后续的酸溶液处理，会导致碳纳米管和无定形碳清洗不干净，使硅基底无法很好地进行二次使用。
在具体优选实施例中，将硅基底水平放置在等离子清洗机的传送带上，使生长了碳纳米管的一面与传送带接触，保证传送带随传送带经过等离子发射头喷出的离子束对所述硅基底进行抛光处理，使附着在硅基底表面的碳纳米管和无定形碳松动，方便后续的清洗。
具体的，在上述步骤S02中，对经等离子束抛光后的硅基底用酸溶液进行化学清洗处理；优选的，对经等离子束抛光后的硅基底用酸溶液进行化学清洗处理步骤中，所述酸溶液选自SPM酸溶液、HPM酸溶液及盐酸溶液的任意一种。
在一种实施方式中，对经等离子束抛光的硅基底用SPM酸溶液进行处理。采用SPM酸溶液进行处理，SPM酸溶液具有氧化性，能够将金属催化剂中的金属离子氧化，去除硅基底表面的金属催化剂及清洗过程中带入的有机杂质，释放镶嵌在金属颗粒中的部分碳纳米管，同时保护氧化层不被破坏，同时反应产生的大量气泡不断冲击硅基板表面，使部分松动的碳纳米管从硅基板表面脱落。
优选的，所述酸溶液为SPM酸溶液，且所述清洗处理在温度为105-115℃的条件下进行，处理时间为10-20分钟。若处理温度过高，对设备的要求也会变高，也会使液体挥发，利用率就会下降。在本发明优选实施例中，优选所述反应温度为110℃，浸泡时间为15分钟。
优选的，所述SPM酸溶液为浓硫酸、双氧水的混合溶液，所述浓硫酸的质量浓度为95-98％、所述双氧水的质量浓度为25-35％，且所述混合溶液中所述浓硫酸、所述双氧水的体积比为(35-45)：1。
更优选的，所述SPM酸溶液为工业级浓硫酸、工业级双氧水的混合溶液。采用工业级溶液进行清洗，降低作用成本，使单片生产成本仅占新购入硅基底的1.9％。
本发明实施例通过调整SPM试剂的成分配比，一方面，减少双氧水的添加量，使操作安全性进一步提高；另一方面，比例较高的浓硫酸加入双氧水之后，浓硫酸与双氧水发生反应，产生大量的热和气泡、酸雾等，反应释放的热使溶液温度急速升高，保证反应顺利进行，达到去除金属的目的，同时反应产生的气泡不断冲击硅片表面，使从金属中释放出的碳纳米管，使碳纳米管从硅片表面脱离，达到深层除碳的目的。将浓硫酸：双氧水的体积比设置为(35-45)：1，将浓硫酸相对含量增加，在保证清洗效果不变的情况下，提高操作的安全性。在本发明最优选实施例中，所述SPM酸溶液中浓硫酸：双氧水的体积比为40：1。
在本发明一具体实施例中，将经过等离子束抛光的硅基底装入耐酸网兜中后，放入装有浓硫酸的清洗槽，待硅片全部放入后，倒入双氧水，在110℃下处理10～20min后将网兜从清洗槽中取出即可。
在另一种实施方式中，对经等离子束抛光的硅基底用HPM酸溶液进行处理。采用HPM酸溶液进行处理，HPM酸溶液具有极强的氧化性和络合性，能够将金属催化剂中的金属离子氧化，氧化后的金属离子与Cl-作用生成可溶性络合物，由此可以去除硅基底表面的金属催化剂，释放镶嵌在金属颗粒中的部分碳纳米管，同时保护氧化层不被破坏，同时反应产生的大量气泡不断冲击硅基板表面，使部分松动的碳纳米管从硅基板表面脱落。
优选的，所述酸溶液为HPM酸溶液，且所述清洗处理在温度为50-70℃的条件下进行，处理时间为10-20分钟。若处理温度过高，则反应过程中，硅基底与HPM酸溶液的反应速率过快，对设备的要求也会变高，也会使液体挥发，利用率就会下降，使硅基底中可能会有一部分杂质没有进行络合反应，清除不完全。若处理温度过低，可能会导致反应过程中，反应速率太低，不利于更好的除杂；同样如果处理时间过短，也会造成杂质清除不干净，不利于后续操作。在本发明优选实施例中，所述处理温度为70℃，处理时间为15分钟。
优选的，所述HPM酸溶液为去离子水、双氧水、盐酸的混合溶液，所述双氧水的质量浓度是25-35％、所述盐酸的质量浓度是30-35％，且所述混合溶液中所述去离子水、所述双氧水、所述盐酸的体积比为5：1：1。
在本发明一具体实施例中，将经过等离子束抛光的硅基底装入耐酸网兜中后，放入装有浓盐酸的清洗槽，待硅片全部放入后，倒入双氧水，在70℃下处理10～20min后将网兜从清洗槽中取出即可。
在本发明又一种实施方式中，对经等离子束抛光的硅基底用盐酸溶液进行处理。采用盐酸溶液进行处理，盐酸溶液能与金属反应产生可溶性盐，去除镶嵌在金属颗粒中的部分碳纳米管，并保护氧化层不被破坏。
优选的，所述酸溶液为盐酸溶液，且所述清洗处理在温度为50-70℃的条件下进行，处理时间为10-20分钟。若处理温度过高，则反应过程中，硅基底与盐酸溶液的反应速率过快，也会使液体挥发，使硅基底中可能会有一部分杂质没有进行络合反应，清除不完全。若处理温度过低，可能会导致反应过程中，不利于更好的除杂；同样如果处理时间过短，也会造成杂质清除不干净，不利于后续操作。在本发明优选实施例中，所述处理温度为70℃，处理时间为15分钟。
优选的，所述盐酸溶液为质量浓度为20-35％的盐酸。在本发明一具体实施例中，将经过等离子束抛光的硅基底装入耐酸网兜中后，放入装有盐酸溶液的清洗槽，待硅片全部放入后，在70℃下处理10～20min后将网兜从清洗槽中取出即可。
具体的，在上述步骤S03中，对经化学清洗处理后的硅基底进行物理清洗处理。在本发明一具体实施例中，对经化学清洗处理后的硅基底分别进行冲洗、擦洗处理得到物理清洗处理后的硅基底。
优选的，采用纯水对所述用酸溶液进行清洗处理得到的硅基底进行冲洗，主要目的是去除硅基底表面的酸溶液以及利用酸溶液进行处理时生成的可溶性络合物等杂质。在本发明优选实施例中，设置冲洗的纯水电阻为12Ω，保证水的纯度高杂质低；所述冲洗时间为4-6分钟，若冲洗时间太短，则硅基底表面的杂质无法全部去除，影响硅基底材料后续的使用。
优选的，利用纯水对所述硅基底进行冲洗之后，进行擦洗处理。优选的，对经化学清洗处理后的硅基底进行物理清洗处理步骤中，包括采用平板清洗机进行擦洗。
在本发明一具体实施例中，所述采用平板清洗机进行擦洗的方法如下：将硅片从网兜中取出后，水平放置在平板擦洗机的滚轴上，由滚轴带动硅片向前移动，硅片正面接触与滚轴同向旋转的刷头，清洗速率为1min/片。如图2所示，利用平板清洗机擦洗的硅基底的效果图；如图3所示，是手工擦洗的硅基底的效果图；比较图2和图3的效果图可知，采用平板擦洗机代替手工擦拭，用自动化擦拭设备对硅基底表面进一步处理，擦洗过程中附加高纯水不断冲洗，由滚轴带动硅片向前移动，硅片正面接触与滚轴同向旋转的刷头，清洗速率为1min/片，去除残余的碳及其他杂质颗粒，并且效率更高，清洗效果更好。
具体的，在上述步骤S04中，对经物理清洗处理后的硅基底进行吹干，随后得到可重复使用的硅基底。
在本发明一具体实施例中，所述吹干的操作方法为：将硅基底通过生产线上的擦洗区域后由滚轴直接送往吹干区域，用压缩空气将硅片上附着的水分吹干。
优选的，对经物理清洗处理后的硅基底进行吹干的步骤中，吹干的温度为40-45℃，吹干的风速为1.5-2.5m/s。确保得到的硅基底材料表面的氧化层不受破坏、没有残留的杂质，与新硅片相当，对其镀催化剂处理后，进行碳纳米管二次生长试验，得到的碳纳米管产量仅较新硅片略低，且碳纳米管阵列高度均匀，纺丝性能极佳，基本达到目标要求。经核算，硅基底的清洗成本较购买新的材料更低，该工艺在降低碳纳米管生产成本方面，有极大的推广价值。
同时，本发明提供的硅基底的清洗方法操作方法简单、快捷，清洗效果好，与原清洗工艺相比，减少了酸洗工序，工序数量减少40％，生产周期缩短57％，实现了硅基底作为碳纳米管生长载体的重复利用，节约碳纳米管生产资料投入，降低碳纳米管生产成本。
具体地，本发明提供以下具体实施例进行说明。
实施例1：
获取200片8英寸残留有碳纳米管和其他杂质的硅基底，采用等离子束对所述硅基底进行抛光。具体的，将硅基底水平放置在等离子清洗机的传送带上，使生长了碳纳米管的一面与传送带接触，保证传送带随传送带经过等离子发射头喷出的离子束对所述硅基底进行抛光处理，离子束将附着在硅基底表面的碳纳米管和无定形碳松动，所述等离子清洗机的传送带的速度为33mm/s；等离子轴速度500mm/s。对经等离子束抛光后的硅基底用酸溶液进行化学清洗处理，所述酸溶液为SPM酸溶液，且所述清洗处理在温度为110℃的条件下进行，处理时间为15分钟。其中，所述SPM酸溶液为浓硫酸、双氧水的混合溶液，所述浓硫酸的质量浓度为95-98％、所述双氧水的质量浓度为25-35％，且所述混合溶液中所述浓硫酸、所述双氧水的体积比为40：1。对经化学清洗处理后的硅基底进行物理清洗处理，先用纯水清洗冲洗4分钟，再用平板清洗机进行擦洗，具体步骤为将硅片从网兜中取出后，水平放置在平板擦洗机的滚轴上，由滚轴带动硅片向前移动，硅片正面接触与滚轴同向旋转的刷头，清洗速率为1min/片。对经物理清洗处理后的硅基底进行吹干，具体的，吹干的温度为40℃，吹干的风速为2m/s，随后得到可重复使用的硅基底。
实施例2：
获取200片8英寸残留有碳纳米管和其他杂质的硅基底，采用等离子束对所述硅基底进行抛光。具体的，将硅基底水平放置在等离子清洗机的传送带上，使生长了碳纳米管的一面与传送带接触，保证传送带随传送带经过等离子发射头喷出的离子束对所述硅基底进行抛光处理，离子束将附着在硅基底表面的碳纳米管和无定形碳松动，所述等离子清洗机的传送带的速度为32mm/s；等离子轴速度498mm/s。对经等离子束抛光后的硅基底用酸溶液进行化学清洗处理，所述酸溶液为HPM酸溶液，且所述清洗处理在温度为70℃的条件下进行，处理时间为15分钟。其中，所述HPM酸溶液为去离子水、双氧水、盐酸的混合溶液，所述双氧水的质量浓度是25-35％、所述盐酸的质量浓度是30-35％，且所述混合溶液中所述去离子水、所述双氧水、所述盐酸的体积比为5：1：1。对经化学清洗处理后的硅基底进行物理清洗处理，先用纯水清洗冲洗5分钟，再用平板清洗机进行擦洗，具体步骤为将硅片从网兜中取出后，水平放置在平板擦洗机的滚轴上，由滚轴带动硅片向前移动，硅片正面接触与滚轴同向旋转的刷头，清洗速率为1min/片。对经物理清洗处理后的硅基底进行吹干，具体的，吹干的温度为42℃，吹干的风速为2.5m/s，随后得到可重复使用的硅基底。
实施例3：
获取200片8英寸残留有碳纳米管和其他杂质的硅基底，采用等离子束对所述硅基底进行抛光。具体的，将硅基底水平放置在等离子清洗机的传送带上，使生长了碳纳米管的一面与传送带接触，保证传送带随传送带经过等离子发射头喷出的离子束对所述硅基底进行抛光处理，离子束将附着在硅基底表面的碳纳米管和无定形碳松动，所述等离子清洗机的传送带的速度为34mm/s；等离子轴速度504mm/s。对经等离子束抛光后的硅基底用酸溶液进行化学清洗处理，所述酸溶液为盐酸溶液，且所述清洗处理在温度为70℃的条件下进行，处理时间为15分钟。其中，所述盐酸溶液为质量浓度为20-35％的盐酸溶液。对经化学清洗处理后的硅基底进行物理清洗处理，先用纯水清洗冲洗6分钟，再用平板清洗机进行擦洗，具体步骤为将硅片从网兜中取出后，水平放置在平板擦洗机的滚轴上，由滚轴带动硅片向前移动，硅片正面接触与滚轴同向旋转的刷头，清洗速率为1min/片。对经物理清洗处理后的硅基底进行吹干，具体的，吹干的温度为45℃，吹干的风速为1.5m/s，随后得到可重复使用的硅基底。
对比例1：
RCA标准清洗法：提供残留有碳纳米管和其他杂质的硅基底，采用SPM试剂浸泡，120℃-150℃处理硅基底材料10-20min，所述SPM试剂为浓硫酸和双氧水3:1混合得到的；再用纯水冲洗，再用APM试剂浸泡，30～80℃处理硅基底材料10～20min，所述APM试剂为氨水：H2O2：H2O 1：1：5混合得到的；再用纯水冲洗，再用HPM试剂浸泡，50～70℃处理硅基底材料10～20min，所述HPM试剂为HCl：H2O2：H2O 1：1：5混合得到的；再用纯水冲洗，再用DHF试剂浸泡，，20～25℃处理硅基底材料10～20min，所述DHF试剂为10％的氢氟酸溶液，再用纯水冲洗，再进行超声漂洗溢流30min，再吹干得到清洗后的的硅基底。
对比例2：
提供15片8英寸的残留有碳纳米管和其他杂质的硅基底，用离子束轰击硅基板表面，使碳层松动，再通过平板擦洗工序，将松动的碳纳米管从硅基板表面擦除，再吹干得到清洗后的的硅基底。
对比例3：
提供10片8英寸的残留有碳纳米管和其他杂质的硅基底，用离子束轰击硅基板表面，使碳层松动，再经过98％浓硫酸常温浸泡30min，再进行纯水冲洗，再通过平板擦洗工序，将松动的碳纳米管从硅基板表面擦除，再吹干得到清洗后的的硅基底。
将上述实施例1-3及对比例1-3得到的清洗后的硅基底进行分析对比。
实施例1清洗后的硅基底表面颜色均匀，与新硅基底相当，进行碳纳米管生长试验，结果表明：用清洗后的硅基底生长的碳纳米管产量达到新硅片的98％，且碳纳米管阵列高度均匀，纺丝性能极佳，完全达到目标要求。
实施例2清洗后的硅基底表面颜色均匀，与新硅基底相当，进行碳纳米管生长试验，结果表明：用清洗后的硅基底生长的碳纳米管产量达到新硅片的97.5％，且碳纳米管阵列高度均匀，纺丝性能极佳，完全达到目标要求。
实施例3清洗后的硅基底表面颜色均匀，与新硅基底相当，进行碳纳米管生长试验，结果表明：用清洗后的硅基底生长的碳纳米管产量达到新硅片的92％，且碳纳米管阵列高度均匀，纺丝性能极佳，完全达到目标要求。
对比例1清洗得到的硅基底杂质残余多，无法进行二次利用。该清洗方法不适用于碳纳米管行业：首先DHF试剂会腐蚀硅基板表面的氧化层，破坏硅基底，从而不利于碳纳米管的生长，使硅基板失去重复利用的价值；该清洗方法中使用了大量的酸性和碱性试剂，产生的废液处理难度大，对环境破坏性很大。工艺流程复杂，配置的化学试剂种类较多，本质安全性不高，不利于工业化应用。RCA工艺并不能去除碳纳米管生产后残留在硅基板表面的碳。
对比例2清洗后的硅基底，硅基底表面的碳去除率达到50％，但由于部分碳纳米管与金属层紧密结合在一起，等离子抛光无法将该部分碳去除，故去除效果未达到目标要求，无法进行二次利用。
对比例3清洗后的硅基底，经目视检查，清洗后的硅基板表面颜色不均匀，有较明显的灰印及斑点，进行碳纳米管生长试验，结果表明：用该批基板生长的碳纳米管簇高度明显不均匀，产量仅为新基板的50％。原因分析：硅基板表面的金属层在常温被浓硫酸下钝化，而不能形成可溶性络合物及盐，导致与金属结合紧密的碳纳米管无法充分释放，仍粘附在基板表面。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种硅基底的清洗方法，其特征在于，包括如下步骤：
获取残留有碳纳米管和其他杂质的硅基底，采用等离子束对所述硅基底进行抛光；
对经等离子束抛光后的硅基底用酸溶液进行化学清洗处理；
对经化学清洗处理后的硅基底进行物理清洗处理；
对经物理清洗处理后的硅基底进行吹干，随后得到可重复使用的硅基底。
2.根据权利要求1所述的硅基底的清洗方法，其特征在于，采用等离子束对所述硅基底进行抛光的步骤中，采用等离子清洗机发射所述等离子束，且所述等离子清洗机的传送带传送速度为31-35mm/s，等离子轴速度为495-505mm/s。
3.根据权利要求1所述的硅基底的清洗方法，其特征在于，对经等离子束抛光后的硅基底用酸溶液进行化学清洗处理步骤中，所述酸溶液选自SPM酸溶液、HPM酸溶液及盐酸溶液的任意一种。
4.根据权利要求3所述的硅基底的清洗方法，其特征在于，所述酸溶液为SPM酸溶液，且所述清洗处理在温度为105-115℃的条件下进行，处理时间为10-20分钟。
5.根据权利要求4所述的硅基底的清洗方法，其特征在于，所述SPM酸溶液为浓硫酸、双氧水的混合溶液，所述浓硫酸的质量浓度为95-98％、所述双氧水的质量浓度为25-35％，且所述混合溶液中所述浓硫酸、所述双氧水的体积比为(35-45)：1。
6.根据权利要求3所述的硅基底的清洗方法，其特征在于，所述酸溶液为HPM酸溶液，且所述清洗处理在温度为50-70℃的条件下进行，处理时间为10-20分钟。
7.根据权利要求6所述的硅基底的清洗方法，其特征在于，所述HPM酸溶液为去离子水、双氧水、盐酸的混合溶液，所述双氧水的质量浓度是25-35％、所述盐酸的质量浓度是30-35％，且所述混合溶液中所述去离子水、所述双氧水、所述盐酸的体积比为5：1：1。
8.根据权利要求3所述的硅基底的清洗方法，其特征在于，所述酸溶液为质量浓度为20-35％盐酸溶液，且所述清洗处理在温度为50-70℃的条件下进行，处理时间为10-20分钟。
9.根据权利要求1所述的硅基底的清洗方法，其特征在于，对经化学清洗处理后的硅基底进行物理清洗处理步骤中，包括采用平板清洗机进行擦洗。
10.根据权利要求1所述的硅基底的清洗方法，其特征在于，对经物理清洗处理后的硅基底进行吹干的步骤中，吹干的温度为40-45℃，吹干的风速为1.5-2.5m/s。
11.根据权利要求1-3任一所述的硅基底的清洗方法，其特征在于，所述硅基底包括一含硅的基底，形成在所述基底上的金属催化剂，以及镶嵌在所述金属催化剂中的碳纳米管根部。
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