硅片加工硅片清洗.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,1.污染和清洗简介,1）清洗的目的和意义,2）材料表面的吸附污染与去除原理,3）较少吸附的主要途径,4）环境洁净度的概念,5）硅片表面的污染种类清洗对象,硅片清洗的,目的,：,硅片加工过程中，表面会不断被各种,杂质污染,，为获得,洁净,的表面，需要采用多种方法，将硅片进行清洗，进行,洁净化,。一般每道工序结束之前，都有一次清洗的过程，要求做到,本流程污染，本流程清洗,。,意义：,多次清洗工序可以保证最终硅片表面的,洁净性,。,1）清洗的目的和意义,何时需要清洗,切片、倒角、磨片、热处理、背损伤、化学剪薄，CMP等各个阶段，在,工艺结束,之后，都需要进行一次,清洗,，尽量消除本加工阶段的污染物，从而达到一定的洁净标准。而随着加工的进行，对表面洁净度的要求也不断提高，最终,抛光结束,之后，还要进行一次,清洗,。,这些清洗，一般称为：,切割片清洗，研磨片清洗，抛光片清洗,，其中,抛光片清洗,对洁净度要求最高。,扫描电镜（SEM）测量的材料表面图像,表面的特点,：,最表层存在悬挂键，即不饱和键。,表面粗糙不平整。,微观表面积可能很大，而不同于宏观的表面。,存在较强局域电场。,表面的这些特点决定，表面易,吸附,杂质颗粒，而被,沾污,。,2）材料表面的特点,材料表面吸附的原理,表面吸附：,硅材料的表面存在大量的悬挂键，这本身是不饱和键，因此具有很高的活性，很容易与周围原子或者颗粒团簇发生吸引，引起表面沾污，这就是表面的吸附。,硅表面吸附的三个因素：,1）,硅表面性质,，包括粗糙度，原子密度等，这归根到底是表面势场的分布。,2）杂质,颗粒的性质,（如大小，带电密度等），以及吸附后的距离。,3）,温度,。温度高，杂质颗粒动能大，不易被吸附（束缚）。,硅表面的吸附形式：,1）,化学吸附。,2）,物理吸附。,1）化学吸附,定义：,在硅片表面上，通过电子转移（离子键）或电子对共用（共价键）形式，在硅片和杂质之间，,形成化学键,或生成表面配位化合物等方式产生的吸附。,主要,特点,：是一种较,近距离,的作用，,成键稳定,，比较难清除。和表面最上层的原子分布有关，更确切说，和表层电子云的分布有关。,化学吸附的特点：,1）,吸附稳定,牢固，不易脱离。,2）,只吸附,单原子层,，而且至多吸附满整个表层。这是因为只能在近距离成化学键。,3）,对吸附原子的种类有,选择性,。比如Si表层吸附O原子较容易。,4）,表面,原子密度越大，吸附越强,。比如硅（111）面的化学吸附能力最强。,表面化学吸附的原子,此区域无法化学吸附,物理吸附区,2）物理吸附,定义：,硅片表面和杂质颗粒之间，由于长程的,范德瓦耳斯,吸引作用，所引起的表面吸附。,特点：,这种吸附，可以吸附较远范围，而且,较大,的杂质,颗粒,，吸附之后，颗粒和表面的距离比较大，,结合,能力也,比较弱,，因此杂质也比较,容易脱落,。,物理吸附的特点：,1）,作用距离大，从几十纳米到微米量级。,2）,可吸附的杂质种类多。,3）,作用力弱。,4）,可释放性强。,简单说，,环境,越,干净,，杂质少，,物理吸附,量就,少,，反之，吸附量就大，因此，环境洁净是物理吸附的主要途径。,项目,物理吸附,化学吸附,吸附力,范德华力,化学键力,选择性,所有杂质,可反应杂质,吸附层,多层,单层,吸附活化能,40kJ/mol,大,吸附温度,低温，吸附很快,高温，吸附减慢,低温，吸附很慢,高温，显著增大,可逆性,可逆 易去除,通常不可逆 不易去除,3）减少吸附的主要途径,物理吸附：,提高洁净度，减少可吸附颗粒超洁净,多次清洗，消除物理吸附,化学吸附：,每道工艺结束，进行清洗，减少杂质,最终进行可消除化学吸附的清洗（抛光片清洗）,4）环境洁净度的概念,定义：,在空间中，单位体积空气中，含有杂质粒子的数目。通常以大于或等于被考虑粒径的粒子最大浓度限值进行划分的等级标准。,洁净环境：,超净间。,等级,1,10,100,100000,0.5um,1,10,100,100000,0.5um,0,0,1,700,数值越大，洁净度越低，环境越脏,5）硅片表面污染的种类,污染的种类是清洗的对象，硅片表面的污染物主要有：,1）,有机杂质。,2）,颗粒杂质。,3）,金属污染最难清洗。,1）有机污染,有机类分子或者液滴粘附在硅片表面形成的污染。比如：润滑油类，研磨浆油性的，粘胶硅棒和CMP中硅片固定的蜡。,特点：,一般是物理吸附，不过有机分子，一般亲硅片表面而疏水，不能用水溶解。,清洗方法：,采用表面活性剂，进行物理溶解而清洗。,使其在酸、碱环境中水解，再清洗。,不浸润液滴,易清除,浸润液滴,不易清除,2）颗粒杂质,颗粒尺寸比较大，物理吸附在硅表面，吸附能力很低，容易去除。比如：空气中的颗粒、粉尘。,清除方法：,超声清洗,。,超声清洗：硅片浸在清洗液中，在超声波作用下，颗粒做受迫振动，其动能增强，可以脱离硅片表面，并悬浮在溶液中。,0.4um颗粒：超声清洗。,0.2um0.4um颗粒：兆声波清洗。,3）金属杂质,这是一种最重要的污染物。比如Cu、Fe、Al、Mn等原子或者离子。,危害：,导致硅表面电阻率降低，并且随温度不稳定，器件易被击穿。,分为两类：,1）,物理吸附在硅表面，一般较大金属颗粒。,2）,化学吸附，形成金属硅化物，即成化学键。,清洗方法：,依靠化学清洗，腐蚀表层的硅，附带将其清除，或者依靠形成络合物而去除。,最表层有机污染,表层和内层,金属原子、离子,表层颗粒,有机层,金属,颗粒,清理的顺序：,需清洗的样品,切割片,研磨片,抛光片最高洁净度的清洗,清洗的对象：,1）,有机污染覆盖层（首先处理）。,2）,金属污染浅表层（其次处理）。,3）,颗粒污染（若很多，则先超声水清洗），反应中会形成（最终要处理一次）。,清洗原则：,1）,可以将污染物去除。,2）,防止清洗反应物二次污染表面。,硅表面的吸附形式：,1）,化学吸附成化学键，结合牢固。,处理方案：将Si表层腐蚀而清理污染，如金属原子,难点：,二次污染（清洗的主要难点）,2）,物理吸附静电吸引，束缚较弱。,对象：有机物，各种颗粒等等,处理方案：有机物若水溶，则用水清洗,不水溶，寻找溶解剂或活性剂,氧化分解为小分子,颗粒超声分散，而脱离表面,溶解硅表面，附带去除,大量有机物,少量,2 硅片清洗的方法与原理,清洗方法分为两类：,1）,湿法清洗：,A:,化学清洗：,腐蚀性反应（腐蚀表层的硅）,B:,物理清洗:,分子态溶解，活性剂分散等,2）,干法清洗,气相反应，气相冲洗,清洗过程中的环境洁净度,硅片清洗,湿法,化学,清洗,RCA法,湿法清洗,干法清洗,湿法,物理,清洗,超声清洗,即溶液中清洗,气体清洗,物理清洗,化学清洗,理想的硅表面与清洗的目标,1）洁净化：,无有机污染、无金属污染、无颗粒污染、无自然氧化膜SiO,2,2）平面化：,原子级别平整度,3）,上表面是硅原子的悬挂键，杜绝SiO键,三种污染物和表面的SiO,2,氧化层是清洗的目标,。,A.湿法化学清洗,(1),对几种污染物的基本处理方案,a：有机；,b：金属；,c：颗粒;,(2),典型RCA清洗,RCA,清洗液的原理,RCA,的不足与改进,A.湿法化学清洗,定义：,利用化学试剂对硅材料或者杂质进行化学反应，而进行溶解，最终去除杂质。,处理对象：,有机类污染（溶剂溶解、表面活性剂分散），氧化。,全部金属颗粒。,部分颗粒，反应去除表层时，附带去除。,(大量颗粒的去除方式是，物理超声清洗。),典型湿法化学清洗：,RCA法,。,a.有机污染溶剂溶解，活性剂分散，氧化,处理原则：,找到合适,溶剂,或,表面活性剂,，将杂质溶解，同时溶剂可以方便去除，或者将有机物氧化分解。,处理对象：,如润滑油，研磨液等各种油脂，粘结的蜡，硅棒的粘结胶。,溶解方式：,1）,分子形式溶解，如酒精溶于水。,2）,表面活性剂，乳化颗粒溶解。,溶剂选择1）,污染物和溶剂分子结构类似，相似相溶。,2）,双亲的表面活性剂，一端亲溶剂，一端亲污染物。,典型溶剂：,乙醇：,极性溶剂，和水任意比例互溶，经常 替代水。,丙酮，甲苯等,：溶解油脂。,表面活性剂：,比如：水为溶剂，污染油脂不溶于水。加入的表面活性剂，两端具有双亲分子，一端亲水，一端亲有机污染物，这样会形成，油滴外层包裹活性剂分子的乳化颗粒，这些颗粒分散在水中。,油脂,表面活性剂,溶剂,氧化有机物,经过强氧化剂氧化，有机物的大分子被分解为小分子，甚至CO,2,和H,2,O并且附带水溶性基团，如-OH,从而增强水溶性，而容易去除。,处理有机物的方法选择,大量,有机物：选择溶剂，或者表面活性剂,少量,有机物：氧化,b.去除金属无机酸的湿化学腐蚀,无机酸种类：,(1)强酸性：浓HCL、稀 H,2,SO,4,(2)强氧化性：浓HNO,3,，浓H,2,SO,4,(3)强腐蚀性：HF酸,(1)浓盐酸HCL水溶液,特点：,强酸性，强腐蚀性。,用途：,通过化学反应溶解金属，只溶解部分活泼的金属（重金属靠络合反应去除）。,典型反应：,Zn+HCL=ZnCL,2,+H,2,2Al+6HCL=2AlCL,3,+3H,2,Al,2,O,3,+6HCL=2AlCL,3,+3H,2,O,Cu(OH),2,+2HCL=CuCL,2,+2H,2,O,BaCO,3,+2HCL=BaCL,2,+H,2,O+CO2,(2)浓硝酸HNO,3,特点：,强氧化性。,用途：,溶解金属颗粒。,Cu+4HNO,3,(浓)=Cu(NO,3,),2,+2NO,2,+2H,2,O,3Cu+8HNO,3,(稀)=3Cu(NO,3,),2,+2NO+4H,2,O,4Mg+10HNO,3,(稀)=4Mg(NO,3,),2,+NH,4,NO,3,+,3H,2,O,4Zn+10HNO,3,(很稀)=4Zn(NO,3,),2,+NH,4,NO,3,+,3H,2,O,(3)硫酸H,2,SO,4,特点：,浓硫酸强氧化性、强腐蚀性、强吸水性、稀硫酸具有强酸性。,浓硫酸反应如下：,Al,2,O,3,+H,2,SO,4,=Al,2,(SO4),3,+3H,2,O,Cu(OH),2,+H,2,SO,4,=CuSO,4,+2H,2,O,Cu+2H,2,SO,4,=CuSO,4,+SO,2,+2H,2,O,Hg+2H,2,SO,4,=HgSO,4,+SO,2,+2H,2,O,2Ag+2H,2,SO,4,=Ag,2,SO,4,+SO,2,+2H,2,O,3Zn+4H,2,SO,4,=3ZnSO,4,+S+4H,2,O,4Zn+5H,2,SO,4,=4ZnSO,4,+H,2,S+4H,2,O,浓硫酸的安全使用：较强的吸水性，放热性。,不可：,将水倒入浓硫酸。,正确：,浓硫酸缓缓倒入水中，并不断搅拌。,(4)HF酸危险,用途：,强腐蚀性，主要用来腐蚀SiO,2，,而不腐蚀Si,SiO,2,+4HF=SiF,4,+2H,2,O,SiF,4,+2HF=H,2,SiF,6,使用：,表面存在SiO2将其腐蚀完，即结束，不再深层腐蚀。,和氧化剂配合使用，通过氧化剂的氧化能力，而控制形成SiO,2,的厚度，而此厚度又可控制被HF腐蚀的深度，因此，控制氧化能力，可以控制被HF腐蚀的深度。,过氧化氢H,2,O,2,的氧化性的使用,用途：易分解，较强的氧化性，而且分解后残留是H,2,O，无污染。,H,2,O,2,2H,+,+O,2,2-,H,2,O,2,+2KI+2HCL=2KCl+I,2,+2H,2,O,c：去除颗粒,去离子水，超声分散大量。溶解硅表层，附带清理少量，碱性环境中。,SiO,2,等的吸附作用。,硅片清洗技术的发展,1）,1950年到1960年，初始创立了一些清洗方法，但是,二次污染,比较严重，比如，,金属,杂质,溶解,后，会,重新吸附,到硅片表面，有机物和颗粒也会形成二次污染吸附。,2）,1961年到1971年，研究清楚了污染的形成机理和清洗的原理。而且Kern发明了,RCA,清洗方法，主要由,SC-1,和,SC-2,两种清洗液。这是硅片清洗技术发展的重要里程碑。,3）,1972年到1989年，全世界广泛研究RCA清洗的原理，并对其进行不断改进。,4）,1989年至今，广泛研究RCA清洗机理与动力学过程，并在此基础上，发展新型清洗方法。,(2)典型清洗RCA标准清洗,RCA法是一种典型的、至今仍是最普遍使用的硅片湿法化学清洗方法。,它包括四种典型的清洗液。,用途：,清洗,少量有机,污染，,全部金属,和,颗粒,杂质。,清洗的洁净度非常高，进行极微量污染物的去除。,RCA法的优点：,去除污染,种类多,：几乎全部活泼金属和重金属，部分有机物。,不使用,NaOH,，避免,Na,离子污染。,和强氧化剂相比，环境,污染小,，易于操作。,清洗中的电位情况简介,硅片,：溶液中带,负电,，易,吸附,带,正电,的,颗粒,和各种,金属离子,，如Al,3+,颗粒：,负电碱性环境。,正电酸性环境。,金属离子,正电,因此，碱性环境中（SC-1）,不易吸附颗粒，（可吸附正电金属离子），且大部分金属形成不溶碱，所以清洗颗粒效果好。,RCA,法的四种清洗液,:,1),DHF(稀释的氢氟酸）：HF(H,2,O,2,):H,2,O,2),APM(SC-1)(一号液)：H,2,O,2,:NH,3,H,2,O:H,2,O,（1:1:5）（1:1:7）,3),HPM(SC-2)(二号液):H,2,O,2,:HCl:H,2,O,（1:1:6）（1:2:8）,4),SPM（三号液）：H,2,SO,4,:H,2,O,2,:H,2,O,1）,DHF（HF(H,2,O,2,)H,2,O）稀释的氢氟酸：,去除对象：表层,SiO,2,及附带金属。,过程与原理：在,20,25,，,DHF,清洗,30S,，液腐蚀表层的,SiO,2,，并同时去除被,SiO,2,吸附,的部分,金属,、,颗粒,沾污，方程式,:,4HF+SiO,2,=SiF,4,+2H,2,O,Si+2H,2,O,2,=SiO,2,+2H,2,O,腐蚀表层的同时，在表层附着的金属,(,含量低,),随着表层溶解，而进入清洗液中，典型金属如,Al,，,Fe,，,Zn,，,Ni,等金属。,配比：,HF,：,H,2,O,2,=1,：,50,2）,APM(SC-1)（1,#,液）,（NH,3,H,2,OH,2,O,2,H,2,O）,主要作用,：在,65,80,，清洗约,10min,，去除,颗粒,、部分,有机物,及,部分金属,。,(1),由于硅片表面的,SiO,2,被,NH,3,H,2,O,腐蚀,，同时附着在硅片表面的,颗粒,便落入清洗液中，从而达到去除颗粒的目的。,Si+2 NH,3,H,2,O+H,2,O=(NH4),2,SiO,3,+2H,2,Si+2H,2,O,2,=SiO,2,+2H,2,O,SiO,2,+2 NH,3,H,2,O=(NH,4,),2,SiO,3,+H,2,O,(2),另外氨分子可以为部分,金属,提供,络合,结构来去除，如：,Cu,，,Ni,，,Co,，,Cr,（1）作用去除颗粒,表层Si被H,2,O,2,氧化为SiO,2,，NH,4,OH溶解SiO,2同时表层颗粒进入溶液，并且Si片和颗粒均带负电，不易形成二次污染。,NH,4,OH 腐蚀SiO,2,，而H,2,O,2,形成SiO,2,，最终达到氧化和腐蚀溶解的平衡。,颗粒去除速率：,取决于腐蚀速率，OH-浓度越大，腐蚀越快，则去除速率也越快。,金属离子的,二次吸附,：溶液中，Si片负电位，可以吸引溶液中带正电的离子，形成二次污染。,SC-1的主要作用与缺点,（2）作用去除金属络合、吸附作用,络合作用：可以去除某些惰性贵金属,SiO,2,的吸附作用：,活泼金属,Fe,、,Al,、,Zn,，吸附在,SiO,2,表面，,Ni,、,Cu,不易吸附，,不溶性碱沉淀，吸附在表面。（,SiO,2,吸附作用非常强，而,Si,吸附能力低）。,SC-1的主要缺点,存在两点不足：,碱性环境中，Si片负电，碱性环境中的可溶性金属，易形成,二次污染,，比如Al。也会形成某些不溶解碱颗粒，如Fe,3+,，不过SiO,2,吸附可以防止深层污染。,碱性环境中的腐蚀，会增加,粗糙度,，碱性越强，粗糙度会越大。,3）,HPM(SC-2)（2,#,液）（HClH,2,O,2,H,2,O）,在,65,85,清洗约,10min,用于去除硅片表面的,钠、铁、镁,等,活泼金属,沾污。,Cl,-,有络合性，因此可以和金属离子反应，生成溶于水的络合物，而冲洗去除。,H,2,O,2,有强氧化性，且无污染，可以将硅片表面氧化成SiO,2,。而,HCl,只能和活泼反应，不会腐蚀硅片表面,SiO,2,，所以，最终效果：处理活泼金属，且不增加硅片表面的粗糙度。,SC-2的作用：,去除硅片表面活泼单质金属（,大量,），如,Na,、,Zn,、,Fe,、,Mg,等。,溶解去除金属,OH,化物沉积。,并形成保护层,SiO,2,，,吸附部分杂质，防止深层污染。,依靠,Cl,-,和某些金属生成溶于水的络合物，而去除金属离子。,SC-2不足,颗粒（金属离子）的二次吸附Si带负电，而颗粒（金属离子）在酸性环境中带正电，因此易吸附。,表面形成的SiO,2,可以防止深层污染。,清洗的最后阶段，会使用HF清洗，溶解表层SiO,2,的同时，其表面吸附的颗粒（金属离子），大部分进入溶液，少部分再形成二次沾污（无法再处理）。,4）,SPM(SC-2)（H,2,SO,4,H,2,O,2,H,2,O）,在120150清洗约10min用于去除硅片表面的有机物，和钠、铁、镁等部分金属沾污。,作用：,在高温下,SPM,有较强氧化能力，能将金属 氧化并溶解,(,如,Cu-CuO-CuSO,4,),。,将有机物氧化为,CO,2,和,H,2,O,。,上面介绍是基本原理，但是事实上，为降低金属杂质浓度，必须研究,金属离子,在,溶液,中,行为,。而金属离子在溶液中行为很复杂，比如，有的金属离子倾向分散在溶液中，有的金属离子倾向,吸附,在硅片表面，（和硅片和粒子的,电位,、表面浸润性能有关），有的金属离子还可以加速HF腐蚀硅片速率等等。,硅片表面杂质吸附与浸润的关系,纯净的硅Si表面,疏水,，不浸润。,Si表面有一层,SiO,2,，呈现,亲水性,，易于,浸润,。,硅片表层的,SiO,2,，会更易于,吸附,各种,杂质,。,溶液中杂质为可溶离子：,疏水表面，离子易溶于液体。,亲水表面，部分离子在表面吸附（浓度有关）,。,杂质为不溶性颗粒：,疏水表面，会易于吸附，,而亲水表面，不易吸附。,RCA,法的四种清洗液,:,1),DHF(稀释的氢氟酸）：HF(H,2,O,2,):H,2,O,2),APM(SC-1)(一号液)：H,2,O,2,:NH,3,H,2,O:H,2,O,（1:1:5）（1:1:7）,3),HPM(SC-2)(二号液):H,2,O,2,:HCl:H,2,O,（1:1:6）（1:2:8）,4),SPM（三号液）：H,2,SO,4,:H,2,O,2,:H,2,O,几种RCA清洗液的作用,SPM：,去除,少量,有机物氧化。,SC-1：,去除颗粒，络合去除某些重金属。,SC-2：,去除活泼金属，络合去除重金属，溶解不溶沉淀。,HF：,去除氧化层SiO,2,，附带溶解去除杂质,。,硅片清洗的流程,H,2,SO,4,+H,2,O,2,去离子水,SC-1,SC-2,HF酸,去离子水,去离子水,去离子水,HF酸,去离子水,去有机物,去重金属颗粒,去活泼金属,去氧化层,RCA清洗液的不足,RCA清洗液的缺陷不足包括：,SC-1,：表面粗糙化，碱中可溶的金属沉积，,Al,3+,。,SC-2,：酸性环境，颗粒（金属）易吸附。,硅片清洗中的不足,H,2,SO,4,+H,2,O,2,去离子水,SC-1,SC-2,HF酸,去离子水,去离子水,去离子水,HF酸,去离子水,粗糙度增加,金属沉积,颗粒(,金属,)吸附,RCA清洗的不足与改进,不足之处：,界面,粗糙度,明显增加：SC-1使用中形成,不能,彻底,去除,某些金属,，尤其是AL和Cu,清洗液种类多，成本较大，另外造成环境污染。,清洗中，广泛使用大量纯水，形成成本较高。,发展目标：更洁净环保、低成本的清洗技术。,RCA技术的改进方案,1）,引入O,3,作为氧化剂，氧化有机物、金属。当然也形成表面氧化膜SiO,2,。,O,3,气体易分解，,氧化性很强,，而且无污染。,使用方法：纯水中充入O,3,作为清洗液，替代,H,2,SO,4,+H,2,O,2,的作为清洗液。,2）,改进SC-1,降低粗糙度,降低,NH,3,浓度，降低,PH,值,引入兆声清洗，去除超微小颗粒。,使用表面活性剂，增强溶解性。,加入螯合剂，以去除金属离子，降低金属吸附。,螯合剂：捕捉并束缚金属离子，形成络合物。,3）,改进DHF,加入H,2,O,2,，形成HF+H,2,O,2,液体，腐蚀和溶解同时进行，去除表层颗粒。,加入表面活性剂，增强溶解性，,降低颗粒沉淀吸附,。防止酸性环境下颗粒吸附。,硅片总是带负电，而颗粒在酸性环境中带正电，易发生吸附；颗粒在碱性环境中带负电，不易吸附沉积。,B.物理清洗,物理清洗：,1）,刷洗,2）,高压液体喷洗,3）,超声（兆声）清洗,超声简介,定义：,一种机械振动，一定频率的机械波，需要靠介质传播，比如水，空气。,频率：,通常高于20KHZ。,清洗原理：,液体的空化效应，简单说是在液体内形成剧烈振动。,超声清洗原理,超声,底部产生,超声频段的,机械振动,，振动传给水箱，并传给,清洗液,，清洗液在产生作用下，发生振动，当振动频率足够高时，液体被撕开，形成很多,空腔,，（类似于气泡，不过内部没空气），空腔遇到工件并,破裂,，并且把振动,能量传给,工件，因此工件表面的小颗粒，在获得能量以后，脱落下来。,水槽：超声工作区,箱底：超声发生,超声波清洗的因素,(1),超声频率：频率高，清洗小颗粒效果好，比如兆声清洗比超声好。,(2),超声功率密度：功率密度高，清洗速度快，但不能改变可以清洗的颗粒的尺寸范围。,(3),超声清洗温度：溶液温度好，清洗效果好。,(4),加入表面活性剂，超声清洗的效果更好。,关于硅片清洗的参考文献,1）,半导体硅片清洗工艺发展方向闫志瑞,2004,2）,硅片清洗及最新发展闫志瑞2003,清洗过程中环境洁净度与设备,操作环境的洁净度。,清洗用高纯水的标准。,清洗设备。,清洗过程中的环境控制,清洗的过程在,超净间,进行，要保证清洗环境的洁净度：,操作人员的活动与外衣洁净。,清洗室内的器具洁净。,其它因素：如洁净空气输送，温度与湿度控制，防静电处理等等。,清洗使用的高纯水标准,纯净去离子水：,18兆欧姆,厘米,需要处理的水中的杂质：,矿物离子,离子交换软化、电渗析。,有机分子,活性炭过滤吸附。,颗粒,微米级过滤网多次过滤。,细菌,紫外杀毒。,CO,2,和,O,2,需要清除，,N,2,可以接受。,硅片清洗的设备,设备：,全自动硅片清洗机,清洗原理：,超声配合清洗液将硅片清洗干净。,组成：,上料台、清洗箱、移载机械手、送风与排风系统、送液系统、机柜、控制台，等等。,特点：,高度自动化的硅片传送、清洗和烘干。,控制台,玻璃罩,清洗槽,硅片花篮,3 三种典型的清洗工艺,硅片加工过程中，每道工艺结束之前，都要进行清洗，清除加工造成的污染，这里介绍三种典型的清洗工艺：,切割片清洗。,研磨片清洗。,抛光片的清洗。,1）切割片的清洗,切割片：,经过多线切割以后，将硅锭切成的一系列薄片。,切割片特点：,表面大量研磨液（油性），SiC颗粒，硅粉尘，粘结胶，等等。,洁净度：,非常脏。,清洗目的：,去除粘结胶，研磨浆，硅粉，各种颗粒和粉尘。,方案：,粘结胶水煮去除，PEG溶于水，可以用水清洗。,切割片清洗流程,准备工作,去胶,超声清洗,甩干,结束,1.准备工作,2.去胶,典型冷粘胶：沸水煮沸一段时间，胶软化，可以撕除。,3.超声清洗,清洗研磨浆，硅粉，颗粒和粉尘等。,4.甩干,工序结束后，保证硅片干燥。,2）研磨片清洗,研磨片：,经过研磨以后，表面比较平整的硅片。,污染物：,SiC磨粒，硅粉，少量金属屑,洁净度：,污染较少，中等污染,杂质特点：,不溶颗粒，量较少，尺寸较小,清洗方法：,超声水洗，配合一定清洗液,研磨片清洗流程,准备工作,粗洗,HF洗,甩干,结束,超声水洗,1.准备工作,2.粗洗,水冲或超声，去除较大颗粒,3.HF洗,去除表层致密氧化层,4.超声清洗,去除见效的颗粒和HF,5.甩干,表层接近标准硅晶体的硅片，当然粗糙度还比较大，需要进一步抛光。,3）抛光片清洗,抛光片：,经过CMP抛光的硅片，表面平整度非常好。,杂质：,CPM研磨浆，少量粉尘，金属颗粒，有机蜡（若是有蜡抛光）。,洁净度：,表面比较干净，杂质量比较少。,清洗要求：,去除杂质，尽量保持原平整度，不要额外增加粗糙度。,清洗工艺：,RCA清洗,抛光片清洗流程,准备工作,去蜡,送检,清洗,结束,送检,1.准备工作,2.去蜡,大量的蜡采用专用清洗液，少量的蜡污染，在RCA清洗中去除。,3.清洗,4.结束,蜡垢组成：,石蜡，脂肪酸，松香皂等，以及抛光时的污染如SiC颗粒，金属屑等。,厚度：,1um。,特点：,常温下固体，不溶于水。,吸附方式,：物理吸附，分子间力吸附。,粘附能力：,大尺寸颗粒容易去除，颗粒小于0.1um以后，比较难去除。,硅片的去蜡,清洗原理：,大量蜡：,专业清洗液，主体一般采用表面活性剂，通过降低表面张力，通过乳化、溶解作用，增加蜡在水中的分散性。,少量蜡：,作为有机污染，RCA清洗去除。,本章作业,硅片表面吸附种类有哪两种，各自吸附特点是什么，哪种吸附的强度大。,常用清洗方法有哪些。,硅片表面沾污种类有哪些。,硅片的主流清洗工艺是什么工艺。,RCA清洗液主要有哪几种，各种成分是什么,RCA清洗液的作用分别是什么。,清洗过程会不会增加硅片的粗糙度，哪些清洗环节增加的。,