Kvankam kaj siliciaj kaj vitraj obletoj havas la komunan celon esti "purigitaj", la defioj kaj difektoj, kiujn ili alfrontas dum purigado, estas vaste malsamaj. Ĉi tiu diferenco devenas de la enecaj materialaj ecoj kaj specifpostuloj de silicio kaj vitro, same kiel de la aparta "filozofio" pri purigado, kiun pelas iliaj finaj aplikoj.
Unue, ni klarigu: Kion precize ni purigas? Kiuj poluaĵoj estas implikitaj?
Malpuraĵoj povas esti klasifikitaj en kvar kategoriojn:
-
Partiklaj Poluaĵoj
-
Polvo, metalpartikloj, organikaj partikloj, abraziaj partikloj (el CMP-procezo), ktp.
-
Ĉi tiuj poluaĵoj povas kaŭzi ŝablondifektojn, kiel ekzemple pantalonetojn aŭ malfermajn cirkvitojn.
-
-
Organikaj Malpuraĵoj
-
Inkluzivas fotorezistajn restaĵojn, rezinajn aldonaĵojn, homan haŭtoleojn, solventajn restaĵojn, ktp.
-
Organikaj poluaĵoj povas formi maskojn, kiuj malhelpas skrapadon aŭ jonimplantadon kaj reduktas adheron de aliaj maldikaj filmoj.
-
-
Metaljonaj Poluaĵoj
-
Fero, kupro, natrio, kalio, kalcio, ktp., kiuj ĉefe devenas de ekipaĵo, kemiaĵoj kaj homa kontakto.
-
En duonkonduktaĵoj, metaljonoj estas "mortigaj" poluaĵoj, enkondukante energinivelojn en la malpermesitan bendon, kio pliigas elfluan kurenton, mallongigas la vivdaŭron de la portanto, kaj grave difektas elektrajn ecojn. En vitro, ili povas influi la kvaliton kaj adheron de postaj maldikaj filmoj.
-
-
Indiĝena Oksida Tavolo
-
Por siliciaj obletoj: Maldika tavolo de silicia dioksido (denaska oksido) nature formiĝas sur la surfaco en la aero. La dikeco kaj homogeneco de ĉi tiu oksida tavolo estas malfacile kontroleblaj, kaj ĝi devas esti tute forigita dum la fabrikado de ŝlosilaj strukturoj kiel ekzemple pordegoksidoj.
-
Por vitraj obleoj: Vitro mem estas silika retstrukturo, do ne estas problemo "forigi denaskan oksidan tavolon". Tamen, la surfaco eble estis modifita pro poluado, kaj ĉi tiu tavolo devas esti forigita.
-
I. Kernaj Celoj: La Diverĝo Inter Elektra Efikeco kaj Fizika Perfekteco
-
Siliciaj Oblatoj
-
La kerna celo de purigado estas certigi elektran funkciadon. Specifoj tipe inkluzivas striktajn partiklajn nombrojn kaj grandecojn (ekz., partikloj ≥0.1μm devas esti efike forigitaj), metaljonajn koncentriĝojn (ekz., Fe, Cu devas esti kontrolitaj al ≤10¹⁰ atomoj/cm² aŭ malpli), kaj organikajn restaĵnivelojn. Eĉ mikroskopa poluado povas konduki al cirkvitaj kurentoj, elfluaj kurentoj aŭ fiasko de la integreco de la pordega oksido.
-
-
Vitraj Oblatoj
-
Kiel substratoj, la kernaj postuloj estas fizika perfekteco kaj kemia stabileco. Specifoj fokusiĝas al makro-nivelaj aspektoj kiel la foresto de gratvundoj, neforigeblaj makuloj, kaj la konservado de la originala surfaca malglateco kaj geometrio. La purigcelo estas ĉefe certigi vidan purecon kaj bonan adheron por postaj procezoj kiel ekzemple tegaĵo.
-
II. Materia Naturo: La Fundamenta Diferenco Inter Kristala kaj Amorfa
-
Silicio
-
Silicio estas kristala materialo, kaj ĝia surfaco nature kreskigas neunuforman tavolon de siliciodioksido (SiO₂) oksido. Ĉi tiu oksidotavolo prezentas riskon al elektra funkciado kaj devas esti plene kaj unuforme forigita.
-
-
Vitro
-
Vitro estas amorfa silicia reto. Ĝia ĉefa materialo similas laŭ konsisto al la silicia oksida tavolo de silicio, kio signifas, ke ĝi povas esti rapide gratita per hidrofluora acido (HF) kaj ankaŭ estas sentema al forta alkala erozio, kondukante al pliiĝo de surfaca malglateco aŭ deformado. Ĉi tiu fundamenta diferenco diktas, ke purigado de siliciaj ...
-
| Purigado-Aĵo | Purigado de Silicio-Oblatoj | Purigado de Vitraj Oblatetoj |
|---|---|---|
| Purigado-Celo | Inkluzivas sian propran indiĝenan oksidan tavolon | Elektu purigmetodon: Forigu poluaĵojn protektante la bazmaterialon |
| Norma RCA Purigado | - SPM(H₂SO₄/H₂O₂): Forigas organikajn/fotorezistajn restaĵojn | Ĉefa Purigada Fluo: |
| - SC1(NH₄OH/H₂O₂/H₂O): Forigas surfacajn partiklojn | Malforta Alkala Puriga AgentoEnhavas aktivajn surfacajn agentojn por forigi organikajn poluaĵojn kaj partiklojn | |
| - DHF(Hidrofluora acido): Forigas naturan oksidan tavolon kaj aliajn poluaĵojn | Forta Alkala aŭ Mezalkala PurigiloUzata por forigi metalajn aŭ nevolatilajn poluaĵojn | |
| - SC2(HCl/H₂O₂/H₂O): Forigas metalajn poluaĵojn | Evitu HF tra la tuta tempo | |
| Ŝlosilaj Kemiaĵoj | Fortaj acidoj, fortaj alkaloj, oksidigaj solviloj | Malforta alkala purigilo, speciale formulita por forigo de mildaj poluaĵoj |
| Fizikaj Helpoj | Senjonigita akvo (por altpureca ellavaĵo) | Ultrasona, megasona lavado |
| Sekiga Teknologio | Megasona, IPA-vaporsekigado | Milda sekigado: Malrapida leviĝo, IPA-vaporsekigado |
III. Komparo de Purigaj Solvoj
Surbaze de la supre menciitaj celoj kaj materialaj karakterizaĵoj, la purigaj solvoj por siliciaj kaj vitraj obleoj diferencas:
| Purigado de Silicio-Oblatoj | Purigado de Vitraj Oblatetoj | |
|---|---|---|
| Puriga celo | Ĝisfunda forigo, inkluzive de la denaska oksida tavolo de la oblato. | Selekta forigo: forigu poluaĵojn samtempe protektante la substraton. |
| Tipa procezo | Norma RCA-purigo:•SPM(H₂SO₄/H₂O₂): forigas pezajn organikaĵojn/fotoreziston •SC1(NH₄OH/H₂O₂/H₂O): alkala partikla forigo •DHF(diluita HF): forigas indiĝenan oksidan tavolon kaj metalojn •SC2(HCl/H₂O₂/H₂O): forigas metaljonojn | Karakteriza purigfluo:•Mild-alkala purigilokun surfaktantoj por forigi organikaĵojn kaj partiklojn •Acida aŭ neŭtrala purigilopor forigi metaljonojn kaj aliajn specifajn poluaĵojn •Evitu HF dum la tuta procezo |
| Ŝlosilaj kemiaĵoj | Fortaj acidoj, fortaj oksidigiloj, alkalaj solvaĵoj | Mild-alkalaj purigiloj; specialigitaj neŭtralaj aŭ iomete acidaj purigiloj |
| Fizika helpo | Megasona (alt-efika, milda partikla forigo) | Ultrasona, megasona |
| Sekigado | Marangoni sekigado; IPA-vapora sekiĝo | Malrapide tira sekigado; IPA-vaporsekigado |
-
Vitraj Oblate Purigada Procezo
-
Nuntempe, la plej multaj vitroprilaborejoj uzas purigadprocedurojn bazitajn sur la materialaj karakterizaĵoj de vitro, fidante ĉefe je malfortaj alkalaj purigiloj.
-
Karakterizaĵoj de purigilo:Ĉi tiuj specialigitaj purigiloj estas tipe malforte alkalaj, kun pH ĉirkaŭ 8-9. Ili kutime enhavas surfaktantojn (ekz., alkilan polioksietilenan eteron), metalajn kelatigajn agentojn (ekz., HEDP), kaj organikajn purigajn helpaĵojn, desegnitajn por emulsiigi kaj malkomponi organikajn poluaĵojn kiel oleojn kaj fingrospurojn, estante minimume korodaj al la vitra matrico.
-
Proceza fluo:La tipa purigprocezo implikas la uzon de specifa koncentriĝo de malfortaj alkalaj purigiloj je temperaturoj variantaj de ĉambra temperaturo ĝis 60 °C, kombinitaj kun ultrasona purigado. Post la purigado, la obletoj spertas plurajn ellavajn paŝojn per pura akvo kaj mildan sekigadon (ekz., malrapida levado aŭ IPA-vaporsekigado). Ĉi tiu procezo efike plenumas la postulojn de la vitroblatoj por vida pureco kaj ĝenerala pureco.
-
-
Purigado de Silicio-Oblatoj
-
Por semikonduktaĵa prilaborado, siliciaj oplatetoj tipe spertas norman RCA-purigadon, kio estas tre efika purigmetodo kapabla sisteme trakti ĉiajn specojn de poluaĵoj, certigante, ke la elektraj rendimentaj postuloj por semikonduktaĵaj aparatoj estas plenumitaj.
-
IV. Kiam Vitro Plenumas Pli Altajn Normojn de "Pureco"
Kiam vitraj obleoj estas uzataj en aplikoj postulantaj striktajn partiklajn nombrojn kaj metaljonajn nivelojn (ekz., kiel substratoj en duonkonduktaĵaj procezoj aŭ por bonegaj maldikaj filmaj deponaj surfacoj), la interna purigprocezo eble ne plu sufiĉas. En ĉi tiu kazo, duonkonduktaĵaj purigprincipoj povas esti aplikitaj, enkondukante modifitan RCA-purigstrategion.
La kerno de ĉi tiu strategio estas dilui kaj optimumigi la normajn RCA-procezajn parametrojn por akomodi la senteman naturon de vitro:
-
Forigo de Organikaj Malpuraĵoj:SPM-solvaĵoj aŭ pli milda ozona akvo povas esti uzataj por malkomponi organikajn poluaĵojn per forta oksidado.
-
Forigo de partikloj:Tre diluita SC1-solvaĵo estas uzata je pli malaltaj temperaturoj kaj pli mallongaj traktadtempoj por utiligi ĝiajn elektrostatikajn repuŝojn kaj mikro-gratadajn efikojn por forigi partiklojn, minimumigante korodon sur la vitro.
-
Forigo de Metalaj Jonoj:Diluita SC2-solvaĵo aŭ simplaj diluitaj klorida acido/diluitaj nitratacidaj solvaĵoj estas uzataj por forigi metalajn poluaĵojn per kelatiĝo.
-
Striktaj Malpermesoj:DHF (diamonia fluorido) devas esti absolute evitata por malhelpi korodon de la vitra substrato.
En la tuta modifita procezo, la kombinado de megasona teknologio signife plibonigas la forigan efikecon de nanograndaj partikloj kaj estas pli milda sur la surfaco.
Konkludo
La purigaj procezoj por siliciaj kaj vitraj obletoj estas la neevitebla rezulto de inversa inĝenierado bazita sur iliaj finaj aplikaj postuloj, materialaj ecoj, kaj fizikaj kaj kemiaj karakterizaĵoj. Purigado de siliciaj obletoj celas "atomnivelan purecon" por elektra funkciado, dum purigado de vitraj obletoj celas atingi "perfektajn, nedifektitajn" fizikajn surfacojn. Ĉar vitraj obletoj estas pli kaj pli uzataj en duonkonduktaĵaj aplikoj, iliaj purigaj procezoj neeviteble evoluos preter tradicia malforta alkala purigado, evoluigante pli rafinitajn, personecigitajn solvojn kiel la modifita RCA-procezo por plenumi pli altajn purecajn normojn.
Afiŝtempo: 29-a de oktobro 2025