Вафлҳои силикон ва вафлҳои шишагӣ: Мо дар асл чиро тоза мекунем? Аз моҳияти мавод то роҳҳои ҳалли тозакунии равандӣ

Гарчанде ки ҳам пластинаҳои силикон ва ҳам шиша ҳадафи умумии "тоза" шуданро доранд, мушкилот ва ҳолатҳои нокомие, ки онҳо ҳангоми тозакунӣ бо онҳо рӯбарӯ мешаванд, хеле фарқ мекунанд. Ин номувофиқатӣ аз хосиятҳои дохилии мавод ва талаботи мушаххасоти силикон ва шиша, инчунин аз "фалсафаи" хоси тозакунӣ, ки аз истифодаи ниҳоии онҳо бармеояд, бармеояд.

Аввалан, биёед равшан кунем: Мо маҳз чиро тоза мекунем? Кадом ифлоскунандаҳо дар бар мегиранд?

Зараррасонҳоро ба чор категория тақсим кардан мумкин аст:

1. Ифлоскунандаҳои зарраӣ

   • Чанг, зарраҳои металлӣ, зарраҳои органикӣ, зарраҳои абразивӣ (аз раванди CMP) ва ғайра.

   • Ин ифлоскунандаҳо метавонанд нуқсонҳои нақш, ба монанди кӯтоҳ ё кушодани занҷирҳо, ба вуҷуд оранд.

2. Ифлоскунандаҳои органикӣ

   • Боқимондаҳои фоторезист, иловаҳои қатрон, равғанҳои пӯсти инсон, боқимондаҳои ҳалкунанда ва ғайраро дар бар мегирад.

   • Ифлоскунандаҳои органикӣ метавонанд ниқобҳоеро ташкил диҳанд, ки ба кандакорӣ ё имплантатсияи ионҳо халал мерасонанд ва часпиши дигар плёнкаҳои тунукро кам мекунанд.

3. Ифлоскунандаҳои иони металлӣ

   • Оҳан, мис, натрий, калий, калсий ва ғайра, ки асосан аз таҷҳизот, маводи кимиёвӣ ва тамос бо одамон ба вуҷуд меоянд.

   • Дар нимноқилҳо, ионҳои металлӣ ифлоскунандаҳои "кушанда" мебошанд, ки сатҳи энергияро дар банди манъшуда ворид мекунанд, ки ҷараёни шориданро зиёд мекунанд, мӯҳлати интиқолдиҳандаро кӯтоҳ мекунанд ва ба хосиятҳои электрикӣ зарари ҷиддӣ мерасонанд. Дар шиша, онҳо метавонанд ба сифат ва часпиши минбаъдаи плёнкаҳои тунук таъсир расонанд.

4. Қабати оксиди аслӣ

   • Барои пластинаҳои кремний: Дар рӯи ҳаво қабати тунуки диоксиди кремний (оксиди аслӣ) ба таври табиӣ ташаккул меёбад. Ғафсӣ ва якрангии ин қабати оксидро назорат кардан душвор аст ва он бояд ҳангоми истеҳсоли сохторҳои калидӣ, ба монанди оксидҳои дарвоза, пурра тоза карда шавад.

   • Барои пластинаҳои шишагӣ: Худи шиша сохтори шабакавии кремний аст, аз ин рӯ, масъалаи "тоза кардани қабати оксиди аслӣ" вуҷуд надорад. Аммо, сатҳ метавонад аз сабаби ифлосшавӣ тағйир ёфта бошад ва ин қабат бояд тоза карда шавад.

I. Ҳадафҳои асосӣ: Тафовут байни самаранокии барқӣ ва камолоти ҷисмонӣ

• Вафлиҳои силиконӣ

  • Ҳадафи асосии тозакунӣ таъмини кори барқӣ мебошад. Мушаххасот одатан шумораи қатъии зарраҳо ва андозаҳои онҳоро дар бар мегиранд (масалан, зарраҳо ≥0.1μm бояд самаранок тоза карда шаванд), консентратсияи ионҳои металлӣ (масалан, Fe, Cu бояд то ≤10¹⁰ атом/см² ё камтар назорат карда шаванд) ва сатҳи боқимондаҳои органикӣ. Ҳатто ифлосшавии микроскопӣ метавонад ба кӯтоҳ будани занҷир, ҷараёни шоридан ё вайрон шудани якпорчагии оксиди дарвоза оварда расонад.

• Вафлҳои шишагӣ

  • Ҳамчун субстратҳо, талаботи асосӣ камолоти ҷисмонӣ ва устувории кимиёвӣ мебошанд. Мушаххасот ба ҷанбаҳои сатҳи макро, аз қабили набудани харошиданҳо, доғҳои тозанашаванда ва нигоҳ доштани ноҳамвории сатҳи аслӣ ва геометрия тамаркуз мекунанд. Ҳадафи тозакунӣ пеш аз ҳама таъмини тозагии визуалӣ ва часпиши хуб барои равандҳои минбаъда, ба монанди рӯйпӯшкунӣ мебошад.

II. Табиати моддӣ: Тафовути асосии байни кристаллӣ ва аморфӣ

• Силикон

  • Кремний маводи кристаллӣ аст ва дар сатҳи он қабати оксиди диоксиди кремний (SiO₂)-и ғайримутаносиб ба вуҷуд меояд. Ин қабати оксид барои кори барқӣ хатар эҷод мекунад ва бояд пурра ва яксон тоза карда шавад.

• Шиша

  • Шиша як шабакаи аморфии кремний аст. Маводи ҳаҷмии он аз рӯи таркиб ба қабати оксиди кремнийи кремний монанд аст, ки маънои онро дорад, ки онро зуд бо кислотаи гидрофторӣ (HF) кандакорӣ кардан мумкин аст ва инчунин ба эрозияи қавии ишқорӣ осебпазир аст, ки боиси афзоиши ноҳамвории сатҳ ё деформатсия мегардад. Ин фарқияти асосӣ нишон медиҳад, ки тозакунии варақаҳои кремний метавонад барои тоза кардани ифлоскунандаҳо кандакории сабук ва назоратшавандаро таҳаммул кунад, дар ҳоле ки тозакунии варақаҳои шишагӣ бояд бо эҳтиёти шадид анҷом дода шавад, то аз осеб расонидан ба маводи асосӣ пешгирӣ карда шавад.

III. Муқоисаи маҳлулҳои тозакунӣ

Вобаста ба ҳадафҳо ва хусусиятҳои дар боло зикршуда, маҳлулҳои тозакунӣ барои вафлҳои силикон ва шиша фарқ мекунанд:

• Раванди тоза кардани вафли шишагӣ

  • Дар айни замон, аксари корхонаҳои коркарди шиша аз усулҳои тозакунӣ дар асоси хусусиятҳои моддии шиша истифода мебаранд ва асосан ба агентҳои тозакунандаи сусти ишқорӣ такя мекунанд.

  • Хусусиятҳои тозакунандаи агент:Ин воситаҳои махсуси тозакунӣ одатан суст ишқорӣ буда, рН тақрибан 8-9 мебошанд. Онҳо одатан дорои сурфактантҳо (масалан, эфири полиоксиэтилени алкил), агентҳои хелати металлӣ (масалан, HEDP) ва воситаҳои тозакунии органикӣ мебошанд, ки барои эмульсия ва таҷзияи ифлоскунандаҳои органикӣ, ба монанди равғанҳо ва изи ангуштҳо, тарҳрезӣ шудаанд ва дар айни замон ба матритсаи шишагӣ таъсири камтар мерасонанд.

  • Ҷараёни раванд:Раванди маъмулии тозакунӣ истифодаи консентратсияи муайяни агентҳои тозакунандаи сусти ишқориро дар ҳарорати аз ҳарорати хона то 60°C дар якҷоягӣ бо тозакунии ултрасадо дар бар мегирад. Пас аз тозакунӣ, вафлҳо марҳилаҳои сершумори шустанро бо оби тоза ва хушккунии нарм (масалан, бардоштан бо оҳистагӣ ё хушккунии буғии IPA) мегузаронанд. Ин раванд ба таври муассир ба талаботи вафли шишагӣ барои тозагии визуалӣ ва тозагии умумӣ ҷавобгӯ аст.

• Раванди тоза кардани вафли силикон

  • Барои коркарди нимноқилҳо, вафлҳои кремний одатан аз тозакунии стандартии RCA мегузаранд, ки ин усули хеле самараноки тозакунӣ буда, қодир аст ҳама намуди ифлоскунандаҳоро ба таври систематикӣ бартараф кунад ва риояи талаботи кори электрикии дастгоҳҳои нимноқилро таъмин намояд.

IV. Вақте ки шиша ба стандартҳои баланди "тозагӣ" ҷавобгӯ аст

Вақте ки вафлҳои шишагин дар барномаҳое истифода мешаванд, ки шумораи сахти зарраҳо ва сатҳи ионҳои металлро талаб мекунанд (масалан, ҳамчун субстратҳо дар равандҳои нимноқил ё барои сатҳҳои аълои плёнкаи тунук), раванди тозакунии дохилӣ дигар шояд кофӣ набошад. Дар ин ҳолат, принсипҳои тозакунии нимноқилҳоро метавон татбиқ кард ва стратегияи тағйирёфтаи тозакунии RCA-ро ҷорӣ кард.

Мақсади асосии ин стратегия ин аст, ки параметрҳои стандартии раванди RCA-ро барои мутобиқ шудан ба табиати ҳассоси шиша беҳбуд бахшем ва оптимизатсия кунем:

• Тозакунии ифлоскунандаҳои органикӣ:Маҳлулҳои SPM ё оби озони нармтарро метавон барои таҷзияи ифлоскунандаҳои органикӣ тавассути оксидшавии қавӣ истифода бурд.

• Хориҷ кардани зарраҳо:Маҳлули хеле моеъшудаи SC1 дар ҳарорати пасттар ва вақти кӯтоҳтари коркард барои истифодаи таъсири теладиҳии электростатикӣ ва микро-кандакорӣ барои тоза кардани зарраҳо ва дар айни замон ба ҳадди ақалл расонидани зангзанӣ дар шиша истифода мешавад.

• Тозакунии ионҳои металлӣ:Барои тоза кардани ифлоскунандаҳои металлӣ тавассути хелатсия маҳлули SC2 ё маҳлулҳои оддии кислотаи хлорид/кислотаи нитрат истифода мешаванд.

• Манъиётҳои қатъӣ:Барои пешгирӣ аз зангзании зеризаминии шишагӣ, бояд аз DHF (фториди диаммоний) комилан худдорӣ кард.

Дар тамоми раванди тағйирёфта, омезиши технологияи мегасоникӣ самаранокии тозакунии зарраҳои андозаи нано-ро ба таври назаррас афзоиш медиҳад ва дар сатҳ нармтар аст.

Хулоса

Равандҳои тозакунии вафлиҳои силикон ва шиша натиҷаи ногузири муҳандисии баръакс мебошанд, ки ба талаботи ниҳоии истифодаи онҳо, хосиятҳои мавод ва хусусиятҳои физикӣ ва химиявии онҳо асос ёфтаанд. Тозакунии вафлиҳои силикон барои иҷрои барқӣ "тозагии сатҳи атомӣ"-ро меҷӯяд, дар ҳоле ки тозакунии вафлиҳои шиша ба ноил шудан ба сатҳҳои физикии "комил ва осебнадида" тамаркуз мекунад. Азбаски вафлиҳои шиша дар барномаҳои нимноқилӣ бештар истифода мешаванд, равандҳои тозакунии онҳо ногузир аз тозакунии анъанавии сусти ишқорӣ берун мераванд ва роҳҳои ҳалли такмилёфта ва фармоишӣ ба монанди раванди тағйирёфтаи RCA барои қонеъ кардани стандартҳои баланди тозагӣ таҳия карда мешаванд.