2026-01-03
Во-первых, давайте разберемся: что именно мы очищаем? Какие существуют загрязнения? В основном они делятся на четыре категории:
Частицы загрязнений: пыль, металлические частицы, органические частицы, абразивные частицы (после процесса CMP) и т. д. Они могут приводить к дефектам рисунка, таким как короткие замыкания или разрывы цепи.
Органические загрязнения: остатки фоторезиста, смолистые добавки, кожное сало, остатки растворителей и т. д. Они образуют маску, препятствующую травлению или ионной имплантации, а также снижают адгезию других тонких пленок.
Загрязнения ионами металлов: железо, медь, натрий, калий, кальций и др. В основном они попадают из оборудования, химикатов и от персонала.
Естественный оксидный слой: на воздухе естественным образом образуется очень тонкий слой диоксида кремния (Native Oxide). Толщину и равномерность этого слоя трудно контролировать, поэтому при создании критически важных структур, таких как подзатворный диэлектрик, его необходимо полностью удалять.
1.Основная цель: различие между электрическими характеристиками и физическим совершенством
Полупроводниковые кремниевые пластины: основной целью очистки является обеспечение электрических характеристик. Технические требования обычно включают строгий контроль количества и размера частиц (например, эффективное удаление частиц размером ≥0,1 мкм), концентрации ионов металлов (например, содержание Fe, Cu и др. должно быть на уровне 10¹⁰ атомов/см² или ниже), а также остатков органических веществ. Любое микрозагрязнение может привести к короткому замыканию в цепи, токам утечки или нарушению целостности подзатворного оксида.
Стеклянные пластины: при использовании в качестве подложки или основания основные требования заключаются в физическом совершенстве и химической стабильности. Спецификации обычно ориентированы на макроскопический внешний вид, такой как отсутствие царапин, отсутствие неудаляемых пятен (Stain), а также сохранение исходной шероховатости поверхности и геометрической формы. Эффект очистки в первую очередь должен обеспечивать визуальную чистоту и адгезию для последующих процессов (например, нанесения покрытий).
2.Природа материалов: коренные различия между кристаллическими и аморфными структурами
Кремний: является кристаллическим материалом, на поверхности которого на воздухе естественным образом нарастает слой диоксида кремния (SiO₂) неравномерной толщины — естественный оксидный слой. Эта оксидная пленка представляет угрозу для электрических характеристик, поэтому она должна быть полностью и равномерно удалена.
Стекло: по своей сути представляет собой аморфную сетку диоксида кремния. Состав его основной фазы схож с составом естественного оксидного слоя кремния, что означает его подверженность быстрой коррозии под воздействием плавиковой кислоты (HF), а также уязвимость перед сильными щелочами, что приводит к увеличению шероховатости поверхности или деформации.
III. Сравнение вариантов очистки
В настоящее время на заводах по переработке стекла широко используются процессы очистки, основанные на свойствах материала и ориентированные преимущественно на применение слабощелочных чистящих средств.
Резюме: Решения по очистке кремниевых и стеклянных пластин являются неизбежным результатом обратного проектирования, основанного на спецификациях конечного использования и физико-химических свойствах самих материалов. Очистка кремниевых пластин направлена на достижение «атомарной чистоты» в электрическом аспекте, в то время как очистка стеклянных пластин ориентирована на обеспечение «идеального отсутствия повреждений» физической поверхности. По мере углубления применения стеклянных пластин в полупроводниковой сфере, процессы их очистки неизбежно будут развиваться от традиционной слабощелочной промывки в сторону более тонких и индивидуальных решений, таких как модифицированный метод RCA, для соответствия более высоким требованиям к чистоте.
Кремниевые и стеклянные пластины
