Alhoewel beide silikon- en glaswafels die gemeenskaplike doelwit deel om "skoongemaak" te word, is die uitdagings en mislukkingsmodusse waarmee hulle tydens skoonmaak te kampe het, baie verskillend. Hierdie teenstrydigheid spruit voort uit die inherente materiaaleienskappe en spesifikasievereistes van silikon en glas, sowel as die duidelike "filosofie" van skoonmaak wat deur hul finale toepassings gedryf word.
Kom ons verduidelik eers: Wat presies maak ons skoon? Watter besoedelingstowwe is betrokke?
Kontaminante kan in vier kategorieë geklassifiseer word:
-
Deeltjiebesoedelingstowwe
-
Stof, metaaldeeltjies, organiese deeltjies, skuurdeeltjies (van die CMP-proses), ens.
-
Hierdie kontaminante kan patroondefekte veroorsaak, soos kortsluitings of oop stroombane.
-
-
Organiese besoedelingstowwe
-
Sluit fotoresistresidue, harsbymiddels, menslike velolies, oplosmiddelresidue, ens. in.
-
Organiese kontaminante kan maskers vorm wat ets of iooninplanting belemmer en die adhesie van ander dun films verminder.
-
-
Metaalioonbesoedelingstowwe
-
Yster, koper, natrium, kalium, kalsium, ens., wat hoofsaaklik van toerusting, chemikalieë en menslike kontak afkomstig is.
-
In halfgeleiers is metaalione "dodende" kontaminante wat energievlakke in die verbode band inbring, wat lekstroom verhoog, die lewensduur van die draer verkort en die elektriese eienskappe ernstig beskadig. In glas kan hulle die kwaliteit en adhesie van daaropvolgende dun films beïnvloed.
-
-
Inheemse oksiedlaag
-
Vir silikonwafers: 'n Dun lagie silikondioksied (Natuurlike Oksied) vorm natuurlik op die oppervlak in die lug. Die dikte en eenvormigheid van hierdie oksiedlaag is moeilik om te beheer, en dit moet heeltemal verwyder word tydens die vervaardiging van sleutelstrukture soos hekoksiede.
-
Vir glaswafels: Glas self is 'n silika-netwerkstruktuur, dus is daar geen probleem met die "verwydering van 'n oorspronklike oksiedlaag" nie. Die oppervlak kan egter weens kontaminasie gewysig gewees het, en hierdie laag moet verwyder word.
-
I. Kerndoelwitte: Die verskil tussen elektriese werkverrigting en fisiese perfeksie
-
Silikonwafers
-
Die kerndoel van skoonmaak is om elektriese werkverrigting te verseker. Spesifikasies sluit tipies streng deeltjietellings en -groottes in (bv. deeltjies ≥0.1μm moet effektief verwyder word), metaalioonkonsentrasies (bv. Fe, Cu moet beheer word tot ≤10¹⁰ atome/cm² of laer), en organiese residuvlakke. Selfs mikroskopiese kontaminasie kan lei tot kortsluitings, lekstrome of die mislukking van die hekoksiedintegriteit.
-
-
Glaswafels
-
As substrate is die kernvereistes fisiese perfeksie en chemiese stabiliteit. Spesifikasies fokus op makro-vlak aspekte soos die afwesigheid van skrape, nie-verwyderbare vlekke, en die handhawing van die oorspronklike oppervlakruheid en geometrie. Die skoonmaakdoel is hoofsaaklik om visuele netheid en goeie adhesie vir daaropvolgende prosesse soos bedekking te verseker.
-
II. Materiële Aard: Die Fundamentele Verskil Tussen Kristallyn en Amorf
-
Silikon
-
Silikon is 'n kristallyne materiaal, en die oppervlak daarvan ontwikkel natuurlik 'n nie-uniforme silikondioksied (SiO₂) oksiedlaag. Hierdie oksiedlaag hou 'n risiko vir elektriese werkverrigting in en moet deeglik en eenvormig verwyder word.
-
-
Glas
-
Glas is 'n amorfe silika-netwerk. Die massamateriaal daarvan is soortgelyk in samestelling aan die silikonoksiedlaag van silikon, wat beteken dat dit vinnig deur hidrofluoorsuur (HF) geëts kan word en ook vatbaar is vir sterk alkali-erosie, wat lei tot 'n toename in oppervlakruheid of vervorming. Hierdie fundamentele verskil bepaal dat die skoonmaak van silikonwafers ligte, beheerde etsing kan verdra om kontaminante te verwyder, terwyl die skoonmaak van glaswafers met uiterste sorg uitgevoer moet word om skade aan die basismateriaal te voorkom.
-
| Skoonmaakartikel | Silikon Wafer Skoonmaak | Skoonmaak van glaswafels |
|---|---|---|
| Skoonmaakdoelwit | Sluit sy eie inheemse oksiedlaag in | Kies skoonmaakmetode: Verwyder kontaminante terwyl basismateriaal beskerm word |
| Standaard RCA-skoonmaak | - SPM(H₂SO₄/H₂O₂): Verwyder organiese/fotoresist residue | Hoofskoonmaakvloei: |
| - SC1(NH₄OH/H₂O₂/H₂O): Verwyder oppervlakdeeltjies | Swak alkaliese skoonmaakmiddelBevat aktiewe oppervlakmiddels om organiese kontaminante en deeltjies te verwyder | |
| - DHF(Hidrofluorsuur): Verwyder natuurlike oksiedlaag en ander kontaminante | Sterk alkaliese of middel alkaliese skoonmaakmiddelWord gebruik om metaal- of nie-vlugtige kontaminante te verwyder | |
| - SC2(HCl/H₂O₂/H₂O): Verwyder metaalbesoedelingstowwe | Vermy HF deurgaans | |
| Sleutelchemikalieë | Sterk sure, sterk alkalieë, oksiderende oplosmiddels | Swak alkaliese skoonmaakmiddel, spesifiek geformuleer vir die verwydering van ligte kontaminasie |
| Fisiese hulpmiddels | Gedeïoniseerde water (vir spoel met hoë suiwerheid) | Ultrasoniese, megasoniese was |
| Droogtegnologie | Megasoniese, IPA-dampdroging | Sagte droging: Stadige heffing, IPA-dampdroging |
III. Vergelyking van Skoonmaakoplossings
Gebaseer op die bogenoemde doelwitte en materiaaleienskappe, verskil die skoonmaakoplossings vir silikon- en glaswafers:
| Silikon Wafer Skoonmaak | Skoonmaak van glaswafels | |
|---|---|---|
| Skoonmaakdoelwit | Deeglike verwydering, insluitend die wafer se oorspronklike oksiedlaag. | Selektiewe verwydering: elimineer kontaminante terwyl die substraat beskerm word. |
| Tipiese proses | Standaard RCA skoonmaak:•SPM(H₂SO₄/H₂O₂): verwyder swaar organiese stowwe/fotoresist •SC1(NH₄OH/H₂O₂/H₂O): alkaliese deeltjieverwydering •DHF(verdunde HF): verwyder natuurlike oksiedlaag en metale •SC2(HCl/H₂O₂/H₂O): verwyder metaalione | Kenmerkende skoonmaakvloei:•Ligte alkaliese skoonmaakmiddelmet oppervlakaktiewe stowwe om organiese stowwe en deeltjies te verwyder •Suur of neutrale skoonmaakmiddelvir die verwydering van metaalione en ander spesifieke kontaminante •Vermy HF dwarsdeur die proses |
| Sleutelchemikalieë | Sterk sure, sterk oksideermiddels, alkaliese oplossings | Ligte alkaliese skoonmaakmiddels; gespesialiseerde neutrale of effens suur skoonmaakmiddels |
| Fisiese bystand | Megasonies (hoë-doeltreffendheid, sagte deeltjieverwydering) | Ultrasoniese, megasoniese |
| Droging | Marangoni droog; IPA damp droog | Stadige droogmaak; IPA-dampdroging |
-
Glaswafer Skoonmaakproses
-
Tans gebruik die meeste glasverwerkingsaanlegte skoonmaakprosedures gebaseer op die materiaaleienskappe van glas, hoofsaaklik op swak alkaliese skoonmaakmiddels.
-
Eienskappe van skoonmaakmiddels:Hierdie gespesialiseerde skoonmaakmiddels is tipies swak alkalies, met 'n pH van ongeveer 8-9. Hulle bevat gewoonlik oppervlakaktiewe stowwe (bv. alkielpolioksietileeneter), metaalcheleringsmiddels (bv. HEDP) en organiese skoonmaakmiddels, wat ontwerp is om organiese kontaminante soos olies en vingerafdrukke te emulgeer en te ontbind, terwyl dit minimaal korrosief vir die glasmatriks is.
-
Prosesvloei:Die tipiese skoonmaakproses behels die gebruik van 'n spesifieke konsentrasie swak alkaliese skoonmaakmiddels by temperature wat wissel van kamertemperatuur tot 60°C, gekombineer met ultrasoniese skoonmaak. Na skoonmaak ondergaan die wafers verskeie spoelstappe met suiwer water en sagte droging (bv. stadige oplig of IPA-dampdroging). Hierdie proses voldoen effektief aan die vereistes van die glaswafer vir visuele netheid en algemene netheid.
-
-
Silikon Wafer Skoonmaakproses
-
Vir halfgeleierverwerking ondergaan silikonwafers tipies standaard RCA-skoonmaak, wat 'n hoogs effektiewe skoonmaakmetode is wat alle soorte kontaminante sistematies kan aanspreek, wat verseker dat aan die elektriese werkverrigtingsvereistes vir halfgeleiertoestelle voldoen word.
-
IV. Wanneer Glas aan Hoër "Skoonmaak"-Standaarde Voldoen
Wanneer glaswafers gebruik word in toepassings wat streng deeltjietellings en metaalioonvlakke vereis (bv. as substrate in halfgeleierprosesse of vir uitstekende dunfilmafsettingsoppervlakke), is die intrinsieke skoonmaakproses moontlik nie meer voldoende nie. In hierdie geval kan halfgeleier-skoonmaakbeginsels toegepas word, wat 'n gewysigde RCA-skoonmaakstrategie bekendstel.
Die kern van hierdie strategie is om die standaard RCA-prosesparameters te verdun en te optimaliseer om die sensitiewe aard van glas te akkommodeer:
-
Verwydering van organiese besoedelingstowwe:SPM-oplossings of milder osoonwater kan gebruik word om organiese kontaminante deur sterk oksidasie te ontbind.
-
Deeltjieverwydering:Hoogs verdunde SC1-oplossing word by laer temperature en korter behandelingstye gebruik om die elektrostatiese afstoting en mikro-etseffekte te benut om deeltjies te verwyder, terwyl korrosie op die glas geminimaliseer word.
-
Metaalioonverwydering:'n Verdunde SC2-oplossing of eenvoudige verdunde soutsuur/verdunde salpetersuuroplossings word gebruik om metaalbesoedelingstowwe via chelasie te verwyder.
-
Streng Verbodsbepalings:DHF (diammoniumfluoried) moet absoluut vermy word om korrosie van die glassubstraat te voorkom.
In die hele gewysigde proses verbeter die kombinasie van megasoniese tegnologie die verwyderingsdoeltreffendheid van nano-grootte deeltjies aansienlik en is dit sagter op die oppervlak.
Gevolgtrekking
Die skoonmaakprosesse vir silikon- en glaswafels is die onvermydelike gevolg van omgekeerde ingenieurswese gebaseer op hul finale toepassingsvereistes, materiaaleienskappe en fisiese en chemiese eienskappe. Silikonwafel-skoonmaak streef na "atoomvlak-skoonheid" vir elektriese werkverrigting, terwyl glaswafel-skoonmaak fokus op die bereiking van "perfekte, onbeskadigde" fisiese oppervlaktes. Namate glaswafels toenemend in halfgeleiertoepassings gebruik word, sal hul skoonmaakprosesse onvermydelik verder ontwikkel as tradisionele swak alkaliese skoonmaak, en meer verfynde, pasgemaakte oplossings soos die gewysigde RCA-proses ontwikkel om aan hoër skoonheidstandaarde te voldoen.
Plasingstyd: 29 Okt-2025