Методы удаления дефектов, возникающих при жидкостном травлении поверхности поликристаллического кремния
Рассмотрены модель возникновения дефектов на поверхности поликристаллического кремния при обработке полупроводниковых пластин в травителе, а так-же модель удаления этих дефектов в растворах химикатов....
Gespeichert in:
| Datum: | 2008 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України
2008
|
| Schriftenreihe: | Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/52392 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Методы удаления дефектов, возникающих при жидкостном травлении поверхности поликристаллического кремния / А.Э. Иванчиков, А.М. Кисель, А.Б. Медведева, В.И. Плебанович // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2008. — № 1. — С. 42-47. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-52392 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-523922025-02-09T23:45:09Z Методы удаления дефектов, возникающих при жидкостном травлении поверхности поликристаллического кремния Методи видалення дефектів, що виникають при рідинному травленні поверхні полікристалічного кремнію Methods of removal of defects arising at liquid etching of polycrystalline silicon Иванчиков, А.Э. Кисель, А.М. Медведева, А.Б. Плебанович, В.И. Технологические процессы и оборудование Рассмотрены модель возникновения дефектов на поверхности поликристаллического кремния при обработке полупроводниковых пластин в травителе, а так-же модель удаления этих дефектов в растворах химикатов. 2008 Article Методы удаления дефектов, возникающих при жидкостном травлении поверхности поликристаллического кремния / А.Э. Иванчиков, А.М. Кисель, А.Б. Медведева, В.И. Плебанович // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2008. — № 1. — С. 42-47. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. 2225-5818 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/52392 ru Технология и конструирование в электронной аппаратуре application/pdf Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Технологические процессы и оборудование Технологические процессы и оборудование |
| spellingShingle |
Технологические процессы и оборудование Технологические процессы и оборудование Иванчиков, А.Э. Кисель, А.М. Медведева, А.Б. Плебанович, В.И. Методы удаления дефектов, возникающих при жидкостном травлении поверхности поликристаллического кремния Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
| description |
Рассмотрены модель возникновения дефектов на поверхности поликристаллического кремния при обработке полупроводниковых пластин в травителе, а так-же модель удаления этих дефектов в растворах химикатов. |
| format |
Article |
| author |
Иванчиков, А.Э. Кисель, А.М. Медведева, А.Б. Плебанович, В.И. |
| author_facet |
Иванчиков, А.Э. Кисель, А.М. Медведева, А.Б. Плебанович, В.И. |
| author_sort |
Иванчиков, А.Э. |
| title |
Методы удаления дефектов, возникающих при жидкостном травлении поверхности поликристаллического кремния |
| title_short |
Методы удаления дефектов, возникающих при жидкостном травлении поверхности поликристаллического кремния |
| title_full |
Методы удаления дефектов, возникающих при жидкостном травлении поверхности поликристаллического кремния |
| title_fullStr |
Методы удаления дефектов, возникающих при жидкостном травлении поверхности поликристаллического кремния |
| title_full_unstemmed |
Методы удаления дефектов, возникающих при жидкостном травлении поверхности поликристаллического кремния |
| title_sort |
методы удаления дефектов, возникающих при жидкостном травлении поверхности поликристаллического кремния |
| publisher |
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України |
| publishDate |
2008 |
| topic_facet |
Технологические процессы и оборудование |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/52392 |
| citation_txt |
Методы удаления дефектов, возникающих при жидкостном травлении поверхности поликристаллического кремния / А.Э. Иванчиков, А.М. Кисель, А.Б. Медведева, В.И. Плебанович // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2008. — № 1. — С. 42-47. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
| series |
Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
| work_keys_str_mv |
AT ivančikovaé metodyudaleniâdefektovvoznikaûŝihprižidkostnomtravleniipoverhnostipolikristalličeskogokremniâ AT kiselʹam metodyudaleniâdefektovvoznikaûŝihprižidkostnomtravleniipoverhnostipolikristalličeskogokremniâ AT medvedevaab metodyudaleniâdefektovvoznikaûŝihprižidkostnomtravleniipoverhnostipolikristalličeskogokremniâ AT plebanovičvi metodyudaleniâdefektovvoznikaûŝihprižidkostnomtravleniipoverhnostipolikristalličeskogokremniâ AT ivančikovaé metodividalennâdefektívŝovinikaûtʹprirídinnomutravlennípoverhnípolíkristalíčnogokremníû AT kiselʹam metodividalennâdefektívŝovinikaûtʹprirídinnomutravlennípoverhnípolíkristalíčnogokremníû AT medvedevaab metodividalennâdefektívŝovinikaûtʹprirídinnomutravlennípoverhnípolíkristalíčnogokremníû AT plebanovičvi metodividalennâdefektívŝovinikaûtʹprirídinnomutravlennípoverhnípolíkristalíčnogokremníû AT ivančikovaé methodsofremovalofdefectsarisingatliquidetchingofpolycrystallinesilicon AT kiselʹam methodsofremovalofdefectsarisingatliquidetchingofpolycrystallinesilicon AT medvedevaab methodsofremovalofdefectsarisingatliquidetchingofpolycrystallinesilicon AT plebanovičvi methodsofremovalofdefectsarisingatliquidetchingofpolycrystallinesilicon |
| first_indexed |
2025-12-01T21:09:02Z |
| last_indexed |
2025-12-01T21:09:02Z |
| _version_ |
1850341689505349632 |
| fulltext |
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2008, ¹ 1
42
ÒÅÕÍÎËÎÃÈ×ÅÑÊÈÅ ÏÐÎÖÅÑÑÛ È ÎÁÎÐÓÄÎÂÀÍÈÅ
Äàòà ïîñòóïëåíèÿ â ðåäàêöèþ
30.10 2007 ã.
Îïïîíåíò ä. õ. í. Â. Í. ÒÎÌÀØÈÊ
(ÈÔÏ èì. Â. Å. Ëàøêàð¸âà, ã. Êèåâ)
À. Ý. ÈÂÀÍ×ÈÊÎÂ, À. Ì. ÊÈÑÅËÜ, À. Á. ÌÅÄÂÅÄÅÂÀ,
Â. È. ÏËÅÁÀÍÎÂÈ×
Ðåñïóáëèêà Áåëàðóñü, ã. Ìèíñê, Çàâîä ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ïðèáîðîâ
E-mail: office@bms.by
Ðàññìîòðåíû ìîäåëü âîçíèêíîâåíèÿ äå-
ôåêòîâ íà ïîâåðõíîñòè ïîëèêðèñòàëëè-
÷åñêîãî êðåìíèÿ ïðè îáðàáîòêå ïîëóïðî-
âîäíèêîâûõ ïëàñòèí â òðàâèòåëå, à òàê-
æå ìîäåëü óäàëåíèÿ ýòèõ äåôåêòîâ â ðàñ-
òâîðàõ õèìèêàòîâ.
Îäíîé èç ïðîáëåì, âîçíèêàþùèõ íà ìàðøðóòå èç-
ãîòîâëåíèÿ ÊÌÎÏ-ìèêðîñõåì, ÿâëÿåòñÿ íàëè÷èå ïÿ-
òåí ïîëèêðèñòàëëè÷åñêîãî êðåìíèÿ (ÏÊÊ), íå âû-
òðàâëåííîãî ïðè ôîðìèðîâàíèè ïîëèêðåìíèåâîãî çà-
òâîðà. Àíàëèç ïðè÷èí áðàêà ïîêàçûâàåò, ÷òî íà îòäåëü-
íûõ ïàðòèÿõ ïëàñòèí ïåðåä ïëàçìîõèìè÷åñêèì òðàâ-
ëåíèåì ÏÊÊ îáíàðóæèâàþòñÿ äåôåêòû â âèäå ïÿòåí,
êîòîðûå ñòàíîâÿòñÿ ìàñêîé ïðè òðàâëåíèè. Óâåëè÷å-
íèå âðåìåíè ïåðåòðàâà ïðè ïëàçìîõèìè÷åñêîì òðàâ-
ëåíèè (ÏÕÒ) íå óñòðàíÿåò ýòè äåôåêòû.
Âíåøíèé âèä ïÿòåí íåâûòðàâëåííîãî ïîëèêðåì-
íèÿ ïðåäñòàâëåí íà ðèñ. 1. Â çàðóáåæíîé ëèòåðàòó-
ðå ïîäîáíûå äåôåêòû íàçûâàþò «water marks», «poly
spots», «poly rings», «water spots». Ñ÷èòàåòñÿ, ÷òî îñ-
íîâíûìè ïðè÷èíàìè èõ ïîÿâëåíèÿ ìîãóò áûòü êà÷å-
ñòâî îñàæäåííîé ïëåíêè ïîëèêðåìíèÿ, êà÷åñòâî îïå-
ðàöèè óäàëåíèÿ ïëåíêè ôîñôîðîñèëèêàòíîãî ñòåê-
ëà (ÔÑÑ) ïîñëå äèôôóçèè ôîñôîðà [1], êà÷åñòâî
äåèîíèçîâàííîé âîäû, èñïîëüçóåìîé äëÿ îòìûâêè
ïîâåðõíîñòè ïîëèêðåìíèÿ ïîñëå îáðàáîòêè â ðàñòâî-
ðàõ ôòîðîâîäîðîäíîé êèñëîòû [2]. Íåêîòîðûå èññëå-
äîâàòåëè ïîëàãàþò, ÷òî íà ïîÿâëåíèå äåôåêòîâ ìî-
ãóò âëèÿòü òàêæå ðåæèìû ñóøêè ïëàñòèí ïîñëå õè-
ìè÷åñêîé îáðàáîòêè [3].
ÌÅÒÎÄÛ ÓÄÀËÅÍÈß ÄÅÔÅÊÒÎÂ,
ÂÎÇÍÈÊÀÞÙÈÕ ÏÐÈ ÆÈÄÊÎÑÒÍÎÌ ÒÐÀÂËÅÍÈÈ
ÏÎÂÅÐÕÍÎÑÒÈ ÏÎËÈÊÐÈÑÒÀËËÈ×ÅÑÊÎÃÎ ÊÐÅÌÍÈß
Èçó÷åííûé â ýòîé ðàáîòå ïðîöåññ ôîðìèðîâàíèÿ
ïîëèêðåìíèåâîãî çàòâîðà âêëþ÷àåò â ñåáÿ ñëåäóþ-
ùóþ ïîñëåäîâàòåëüíîñòü òåõíîëîãè÷åñêèõ îïåðà-
öèé: îñàæäåíèå ñëîÿ ÏÊÊ � òåðìè÷åñêàÿ äèôôó-
çèÿ ïðèìåñè ôîñôîðà ñ îáðàçîâàíèåì íà ïîâåðõíî-
ñòè ÏÊÊ ïëåíêè ÔÑÑ � òðàâëåíèå ÔÑÑ â òðàâèòå-
ëå íà îñíîâå ôòîðîâîäîðîäíîé êèñëîòû � õèìè÷å-
ñêàÿ î÷èñòêà ïëàñòèí â ïåðåêèñíî-àììèà÷íîì ðàñòâî-
ðå (ÏÀÐ) � ôîòîëèòîãðàôèÿ ñëîÿ «Çàòâîð» � ïëàç-
ìîõèìè÷åñêîå òðàâëåíèå ÏÊÊ. Ïîñëå òðàâëåíèÿ
ÔÑÑ ïëàñòèíû ïðîìûâàþòñÿ â äåèîíèçîâàííîé âîäå
è ñóøàòñÿ ìåòîäîì öåíòðèôóãèðîâàíèÿ â àòìîñôåðå
àçîòà.
Àíàëèç ïëàñòèí íà êàæäîé ñòàäèè ïðîöåññà ïî-
êàçàë, ÷òî ïÿòíà ïîÿâëÿþòñÿ íà ýòàïå âûïîëíåíèÿ
æèäêîñòíûõ õèìè÷åñêèõ îáðàáîòîê. Ïðè ýòîì ïÿò-
íà îáíàðóæèâàþòñÿ òîëüêî â ñâåòëîì ïîëå ìèêðî-
ñêîïà è íå âèäíû â òåìíîì ïîëå ìèêðîñêîïà ïðè
óâåëè÷åíèè îò 200 äî 1000×.
Öåëüþ íàñòîÿùåé ñòàòüè ÿâëÿåòñÿ ðàçðàáîòêà è
èçó÷åíèå ìåòîäîâ óäàëåíèÿ äåôåêòîâ, âîçíèêàþùèõ
ïðè æèäêîñòíîì òðàâëåíèè ïîâåðõíîñòè ÏÊÊ ïðè
ôîðìèðîâàíèè ïîëèêðåìíèåâîãî çàòâîðà. Ïðåäâàðè-
òåëüíî àâòîðàìè áûëà ðàçðàáîòàíà ìåòîäèêà ïîäãî-
òîâêè êîíòðîëüíûõ ïëàñòèí è èçó÷åíî âëèÿíèå ðàç-
ëè÷íûõ êîìáèíàöèé è ðåæèìîâ õèìè÷åñêèõ îïåðà-
öèé íà ïîÿâëåíèå äåôåêòîâ.
Ìåòîäèêà ïîäãîòîâêè êîíòðîëüíûõ ïëàñòèí
è ýêñïåðèìåíò
Êîíòðîëüíûå ïëàñòèíû ãîòîâèëèñü â ñîîòâåò-
ñòâèè ñ òèïîâûì ìàðøðóòîì èçãîòîâëåíèÿ ÊÌÎÏ-
ìèêðîñõåì. Áûëè èçãîòîâëåíû ïÿòü ãðóïï êðåìíèå-
âûõ ïëàñòèí ÊÄÁ-12 äèàìåòðîì 150 ìì, îòëè÷àþ-
ùèõñÿ òîëùèíîé ñôîðìèðîâàííîãî íà èõ ïîâåðõíîñ-
òè òåðìè÷åñêîãî îêñèäà êðåìíèÿ: 0,1; 0,3; 0,48; 0,8 è
1,0 ìêì. Íà ýòèõ ïëàñòèíàõ ïðè ïîìîùè æèäêîñòíî-
ãî õèìè÷åñêîãî òðàâëåíèÿ ÷åðåç ìàñêó ôîòîðåçèñòà
áûëà ñîçäàíà òåñòîâàÿ ñòðóêòóðà, ïðåäñòàâëÿþùàÿ
ñîáîé ïëîùàäêó ìîíîêðåìíèÿ ðàçìåðàìè 1,0×1,0 ìì,
îêðóæåííóþ íåñêîëüêèìè øèíàìè òåðìè÷åñêîãî
îêñèäà êðåìíèÿ øèðèíîé îò 10 äî 150 ìêì (ðèñ. 2).
Âûñîòà øèí â êàæäîé ãðóïïå êîíòðîëüíûõ ïëàñòèí
áûëà ðàâíà òîëùèíå âûðàùåííîãî îêñèäà êðåìíèÿ
íà èñõîäíîé ïëàñòèíå. Ïðèìûêàþùèå äðóã ê äðóãó
ðÿäû òåñòîâûõ ñòðóêòóð çàíèìàëè âñþ ïîâåðõíîñòü
êîíòðîëüíîé ïëàñòèíû.
Ðèñ. 1. Âíåøíèé âèä íåâûòðàâëåííîãî ïîëèêðåìíèÿ
ïîñëå ÏÕÒ ÏÊÊ è óäàëåíèÿ ôîòîðåçèñòà
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2008, ¹ 1
43
ÒÅÕÍÎËÎÃÈ×ÅÑÊÈÅ ÏÐÎÖÅÑÑÛ È ÎÁÎÐÓÄÎÂÀÍÈÅ
Íà âñåõ êîíòðîëüíûõ ïëàñòèíàõ áûëè âûïîëíå-
íû ñëåäóþùèå îïåðàöèè:
1. Õèìè÷åñêàÿ î÷èñòêà â ðàñòâîðå ÏÀÐ.
2. Îêèñëåíèå (òîëùèíà 42,5 íì).
3. Îñàæäåíèå ÏÊÊ òîëùèíîé 0,6 ìêì ïèðîëèçîì
ìîíîñèëàíà.
4. Õèìè÷åñêàÿ î÷èñòêà â ÏÀÐ.
5. Òåðìè÷åñêàÿ äèôôóçèÿ ôîñôîðà (äèôôóçàíò
POCl3).
Ïîñëå âûïîëíåíèÿ êàæäîé îïåðàöèè ïëàñòèíû
êîíòðîëèðîâàëèñü ñ ïîìîùüþ îïòè÷åñêîãî ìèêðî-
ñêîïà íà íàëè÷èå äåôåêòîâ â âèäå ïÿòåí. Íà âñåõ
ïëàñòèíàõ ïÿòíà îòñóòñòâîâàëè.
Âûÿñíåíèå âëèÿíèÿ îïåðàöèè óäàëåíèÿ ÔÑÑ íà íà-
ëè÷èå ïÿòåí. Ïîñëå äèôôóçèè ôîñôîðà íà äâóõ ïëàñ-
òèíàõ èç êàæäîé ãðóïïû âûïîëíÿëîñü óäàëåíèå ÔÑÑ
â òðàâèòåëå ñîñòàâà HF:H2O=1:10 â òå÷åíèå 1 ìèí.
Ïîñëå òðàâëåíèÿ è ïðîìûâêè â äåèîíèçîâàííîé âîäå
ïëàñòèíû ñóøèëèñü â áëîêå ñóøêè êîìïëåêñà õèìîá-
ðàáîòêè (ÊÕÎ) ïðè ñêîðîñòè âðàùåíèÿ öåíòðèôóãè
700 îá./ìèí â òå÷åíèå 8 ìèí. Ïðè ñóøêå îäíà ïëàñ-
òèíà îðèåíòèðîâàëàñü â êàññåòå áàçîâûì ñðåçîì
ââåðõ, à äðóãàÿ � áàçîâûì ñðåçîì âíèç. Ïðè êîí-
òðîëå ïëàñòèí â ñâåòëîì ïîëå ìèêðîñêîïà íà âñåõ
ïëàñòèíàõ áûëè îáíàðóæåíû äåôåêòû â âèäå ïÿòåí.
Âûÿñíåíèå âëèÿíèÿ ðåæèìîâ ïðîìûâêè è ñóøêè,
òèïà îáîðóäîâàíèÿ íà îáðàçîâàíèå äåôåêòîâ. Ïëàñ-
òèíû ñ òîëùèíîé îêèñëà 0,1�1,0 ìêì áûëè ðàçäå-
ëåíû íà ãðóïïû è ïîäãîòîâëåíû â ñîîòâåòñòâèè ñ
ïëàíîì ýêñïåðèìåíòà (ðèñ. 3):
1) Íà ïëàñòèíàõ 1-é ãðóïïû âûïîëíÿëîñü óäàëå-
íèå ÔÑÑ, ïðîìûâêà è ñóøêà â öåíòðèôóãå ïðè ðàç-
ëè÷íîé ñêîðîñòè âðàùåíèÿ íà îäíîé óñòàíîâêå ÊÕÎ.
Çàòåì íà ÷àñòè ïëàñòèí âûïîëíÿëàñü îáúåìíàÿ õèì-
îáðàáîòêà íà óñòàíîâêå ÊÕÎ â ïåðåêèñíî-àììèà÷-
íîì ðàñòâîðå ñ êîíöåíòðàöèåé ïåðåêèñè âîäîðîäà 5%
ïðè ðàçëè÷íîé òåìïåðàòóðå. Íà äðóãîé ÷àñòè ïëàñ-
òèí âûïîëíÿëàñü ñòðóéíàÿ õèìîáðàáîòêà â ïåðåêèñ-
íî-àììèà÷íîì ðàñòâîðå ñ êîíöåíòðàöèåé ïåðåêèñè
âîäîðîäà 4% íà óñòàíîâêå «Mercury MP» ïðè òåìïå-
ðàòóðå 70°Ñ.
2) Íà ïëàñòèíàõ 2-é ãðóïïû óäàëåíèå ÔÑÑ è ïðî-
ìûâêà âûïîëíÿëèñü íà îäíîé óñòàíîâêå ÊÕÎ, ñóø-
êà ïëàñòèí âûïîëíÿëàñü íà ðàçíûõ óñòàíîâêàõ ÊÕÎ
ïðè îäèíàêîâîé ñêîðîñòè âðàùåíèÿ � 700 îá./ìèí.
3) Íà ïëàñòèíàõ 3-é ãðóïïû óäàëåíèå ÔÑÑ è ïðî-
ìûâêà âûïîëíÿëèñü íà îäíîé óñòàíîâêå ÊÕÎ, õèì-
î÷èñòêà â ÏÀÐ è ñóøêà � íà äâóõ äðóãèõ óñòàíîâ-
êàõ ÊÕÎ.
4) Íà ïëàñòèíàõ 4-é ãðóïïû óäàëåíèå ÔÑÑ, ïðî-
ìûâêà è ñóøêà ïðîâîäèëèñü â óñòàíîâêå ñòðóéíîé õè-
ìîáðàáîòêè «Mercury MP» (òðàâèòåëü HF:H2O=1:30,
Ðèñ. 2. Ñõåìà èñõîäíîãî ðèñóíêà òåñòîâîé ñòðóêòóðû
íà êîíòðîëüíûõ ïëàñòèíàõ
Ìîíî-Si
SiO2
Äèôôóçèÿ ôîñôîðà
Óäàëåíèå ÔÑÑ
ÊÕÎ ¹ 1
Óäàëåíèå ÔÑÑ
ÊÕÎ ¹ 1
Óäàëåíèå ÔÑÑ
ÊÕÎ ¹ 1
Ïðîìûâêà
ÊÕÎ ¹ 1
Ïðîìûâêà
ÊÕÎ ¹ 1
Ïðîìûâêà
ÊÕÎ ¹ 1
Ñóøêà
ÊÕÎ ¹ 1
700 îá./ìèí
Ñóøêà
ÊÕÎ ¹ 2
700 îá./ìèí
Ñóøêà
ÊÕÎ ¹ 1
700 îá./ìèí
Ñóøêà
ÊÕÎ ¹ 1
200 îá./ìèí
Ñóøêà
ÊÕÎ ¹ 1
450 îá./ìèí
Ñóøêà
ÊÕÎ ¹ 3
700 îá./ìèí
Î÷èñòêà ÏÀÐ
ÊÕÎ, 70°Ñ
Ïðîìûâêà
ÊÕÎ
Ñóøêà. ÊÕÎ
700 îá./ìèí
Î÷èñòêà ÏÀÐ
«Mercury Mл
Î÷èñòêà ÏÀÐ
ÊÕÎ, 70°Ñ
Î÷èñòêà ÏÀÐ
ÊÕÎ, 60°Ñ
Î÷èñòêà ÏÀÐ
ÊÕÎ, 50°Ñ
Î÷èñòêà ÏÀÐ
ÊÕÎ, 40°Ñ
Óäàëåíèå
ÔÑÑ,
ïðîìûâêà,
ñóøêà
«Mercury MP»
Ðèñ. 3. Ñõåìà ýêñïåðèìåíòà ïî âûÿñíåíèþ âëèÿíèÿ ðåæèìîâ îáðàáîòêè ïëàñòèí íà ïîÿâëåíèå äåôåêòîâ
íà ïîâåðõíîñòè ÏÊÊ
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2008, ¹ 1
44
ÒÅÕÍÎËÎÃÈ×ÅÑÊÈÅ ÏÐÎÖÅÑÑÛ È ÎÁÎÐÓÄÎÂÀÍÈÅ
âðåìÿ òðàâëåíèÿ 4 ìèí, ñêîðîñòü âðàùåíèÿ öåíòðè-
ôóãè � 450 îá./ìèí).
Îöåíêà âëèÿíèÿ êîíöåíòðàöèè êîìïîíåíòîâ ÏÀÐ
íà ýôôåêòèâíîñòü óäàëåíèÿ äåôåêòîâ. Áûëè ïðè-
ãîòîâëåíû ðàñòâîðû ñ ðàçëè÷íûì ñîäåðæàíèåì ïå-
ðåêèñè âîäîðîäà è àììèàêà. Âðåìÿ îáðàáîòêè íà
óñòàíîâêå ÊÕÎ ñîñòàâëÿëî 10 ìèí, òåìïåðàòóðà îá-
ðàáîòêè �75±5°Ñ .
Îöåíêà âëèÿíèÿ òåìïåðàòóðû íà ýôôåêòèâ-
íîñòü óäàëåíèÿ äåôåêòîâ. Áûëà èññëåäîâàíà ñêî-
ðîñòü òðàâëåíèÿ òåðìè÷åñêîãî îêèñëà â ÏÀÐ ïðè
ðàçëè÷íîé òåìïåðàòóðå è ïðîâåäåíà îáðàáîòêà êîí-
òðîëüíûõ ïëàñòèí ñ ïÿòíàìè â ðàñòâîðå ÏÀÐ ñ ïî-
ñòîÿííîé êîíöåíòðàöèåé êîìïîíåíòîâ â òå÷åíèå
10 ìèí ïðè ðàçëè÷íîé òåìïåðàòóðå (50, 60, 70, 75 è
80°Ñ).
Äëÿ âèçóàëüíîãî êîíòðîëÿ ñîñòîÿíèÿ ïîâåðõíîñ-
òè ïëàñòèí ïîñëå îáðàáîòêè èñïîëüçîâàëñÿ îïòè÷å-
ñêèé ìèêðîñêîï «Leitz LTS». Êîíòðîëü ïðîâîäèëñÿ â
ñâåòëîì è â òåìíîì ïîëå ìèêðîñêîïà ïðè ðàçëè÷íûõ
óâåëè÷åíèÿõ.
Äëÿ èññëåäîâàíèÿ ýëåìåíòíîãî ñîñòàâà äåôåêòîâ
íà ïîâåðõíîñòè ÏÊÊ èñïîëüçîâàëñÿ îæå-ñïåêòðî-
ìåòð PHI-660 ôèðìû Perkin Elmer.
Êîíöåíòðàöèÿ ïåðåêèñè âîäîðîäà è àììèàêà â ÏÀÐ
îïðåäåëÿëàñü ïóòåì òèòðîìåòðè÷åñêîãî àíàëèçà.
Èçìåðåíèå òîëùèíû ïëåíîê äèîêñèäà êðåìíèÿ
ïðîâîäèëîñü íà èíòåðôåðåíöèîííîì èçìåðèòåëå
«Leitz LTS-M/SP». Ñêîðîñòü òðàâëåíèÿ äèîêñèäà
êðåìíèÿ â ïåðåêèñíî-àììèà÷íîì ðàñòâîðå ðàññ÷è-
òûâàëàñü ïî ôîðìóëå
Vòð=(d1�d2)/tòð,
Ðåçóëüòàòû è îáñóæäåíèå
Ïðè âèçóàëüíîì êîíòðîëå ïîâåðõíîñòè êîí-
òðîëüíûõ ïëàñòèí ñ òåñòîâûì ðèñóíêîì ïîñëå âûïîë-
íåíèÿ êàæäîé èç îïåðàöèé 2, 3, 5 � îêèñëåíèÿ, îñàæ-
äåíèÿ ÏÊÊ è äèôôóçèè ôîñôîðà � íå áûëî âûÿâ-
ëåíî äåôåêòîâ â âèäå ïÿòåí. Ïîñëå óäàëåíèÿ ÔÑÑ
íà êîíòðîëüíûõ ïëàñòèíàõ ñ èñõîäíîé òîëùèíîé òåð-
ìè÷åñêîãî îêñèäà êðåìíèÿ 0,3, 0,48, 0,8 è 1,0 ìêì â
ñâåòëîì ïîëå ìèêðîñêîïà áûëè îáíàðóæåíû äåôåê-
òû â âèäå ïÿòåí.
Îòñóòñòâèå ïÿòåí íà ïîâåðõíîñòè ïîëèêðåìíèÿ
ïîñëå õèìîáðàáîòêè ÏÊÊ ïåðåä âûïîëíåíèåì îïå-
ðàöèè äèôôóçèè ôîñôîðà óêàçûâàåò íà âëèÿíèå
ñâîéñòâ ïîâåðõíîñòè íà âåðîÿòíîñòü âîçíèêíîâåíèÿ
äåôåêòîâ. Ïîâåðõíîñòü ÏÊÊ ïåðåä äèôôóçèåé ôîñ-
ôîðà ïîêðûòà òîíêîé ïëåíêîé ãèäðîôèëüíîãî îêñè-
äà êðåìíèÿ. Ïîñëå ñòðàâëèâàíèÿ ÔÑÑ ïîâåðõíîñòü
ïîëèêðåìíèÿ ñòàíîâèòñÿ ãèäðîôîáíîé. Ýòî îçíà÷à-
åò, ÷òî âîäà ìîæåò óäåðæèâàòüñÿ íà ïîâåðõíîñòè ïî-
ëèêðåìíèÿ â âèäå îòäåëüíûõ êàïåëü. Ïëîùàäêà òå-
ñòîâîé ñòðóêòóðû ÿâëÿåòñÿ íàèáîëåå áëàãîïðèÿòíûì
ìåñòîì äëÿ óäåðæàíèÿ êàïåëü âîäû, ò. ê. îíà ñî âñåõ
ñòîðîí îãðàíè÷åíà øèíàìè SiO2 âûñîòîé äî 1,0 ìêì.
Ïðè îïðåäåëåííûõ óñëîâèÿõ ýòè êàïëè âîäû ïîñëå
âûñûõàíèÿ ñòàíîâÿòñÿ ïðè÷èíîé ïîÿâëåíèÿ äåôåê-
òîâ íà ïîâåðõíîñòè ñëîÿ ïîëèêðåìíèÿ.
Îäèí èç âîçìîæíûõ ìåõàíèçìîâ îáðàçîâàíèÿ äå-
ôåêòîâ ïðåäñòàâëåí â ðàáîòå [4]. Êèñëîðîä èç îêðó-
æàþùåé àòìîñôåðû ðàñòâîðÿåòñÿ â êàïëå âîäû, óäåð-
æèâàþùåéñÿ íà ãèäðîôîáíîé ïîâåðõíîñòè ïîëè-
êðåìíèÿ. Ðàñòâîðåííûé êèñëîðîä äèôôóíäèðóåò ê
ãðàíèöå ðàçäåëà ìåæäó ïîâåðõíîñòüþ ïîëèêðåìíèÿ
è êàïëåé âîäû. Íà ïîâåðõíîñòè ïîëèêðåìíèÿ îáðà-
çóåòñÿ îêñèä êðåìíèÿ. Îáðàçóþùèéñÿ îêñèä ïåðå-
õîäèò â ðàñòâîð â âèäå êðåìíèåâîé êèñëîòû H2SiO3.
Êðåìíèåâàÿ êèñëîòà äèôôóíäèðóåò â æèäêîñòü è
äèññîöèèðóåò (ðèñ. 4, à). Ïîñëå âûñûõàíèÿ êàïëè
âîäû êðåìíèåâàÿ êèñëîòà ðàçëàãàåòñÿ íà îêñèä êðåì-
íèÿ è îñòàåòñÿ íà ïîâåðõíîñòè ïîëèêðåìíèÿ â âèäå
äåôåêòà-ïÿòíà (ðèñ. 4, á).
Ìåñòî ðàñïîëîæåíèÿ äåôåêòîâ çàâèñèò îò îðèåí-
òàöèè ïëàñòèíû â êàññåòå. Ïðè îðèåíòàöèè ïëàñòè-
íû áàçîâûì ñðåçîì ââåðõ äåôåêòû ðàñïîëàãàëèñü
âáëèçè áàçîâîãî ñðåçà, à ïðè îðèåíòàöèè áàçîâûì
ñðåçîì âíèç � íà äèàìåòðàëüíî ïðîòèâîïîëîæíîé
ñòîðîíå ïëàñòèíû.
Ñ óìåíüøåíèåì ñêîðîñòè âðàùåíèÿ öåíòðèôóãè
áëîêà ñóøêè óñòàíîâêè ÊÕÎ óâåëè÷èâàåòñÿ øèðèíà
çîíû ëîêàëèçàöèè äåôåêòîâ è ïëîòíîñòü äåôåêòîâ â
ãäå Vòð �
d1, d2 �
tòð �
ñêîðîñòü òðàâëåíèÿ;
òîëùèíà ïëåíêè äèîêñèäà êðåìíèÿ äî è ïîñëå îáðà-
áîòêè, ñîîòâåòñòâåííî;
âðåìÿ òðàâëåíèÿ.
Ðàñòâîðåíèå
êèñëîðîäà
Äèôôóçèÿ
Äèññîöèàöèÿ
è äèôôóçèÿ
Âûìûâàíèå
Êàïëÿ âîäû (H2O)
H2SiO3
H2SiO3
Ïîâåðõíîñòü
ÏÊÊ
à)
á) Óäàëåíèå âîäû
âî âðåìÿ
ñóøêè
Ïîâåðõíîñòü ÏÊÊ
Äèîêñèä êðåìíèÿ
(äåôåêò â âèäå ïÿòíà)
Ðèñ. 4. Ìåõàíèçì îáðàçîâàíèÿ äåôåêòà â âèäå ïÿòíà
íà ïîâåðõíîñòè ïîëèêðèñòàëëè÷åñêîãî êðåìíèÿ
Ñêîðîñòü âðàùåíèÿ
öåíòðèôóãè
âî âðåìÿ ñóøêè,
îá./ìèí
Äîëÿ äåôåêòíûõ
òåñòîâûõ
ñòðóêòóð
íà ïëàñòèíå, %
Ïðèìåðíàÿ øèðèíà
çîíû äåôåêòîâ
íà ïëàñòèíå, ìì
200 98 150
450 70 100
700 5 15
Òàáëèöà 1
Ðåçóëüòàòû âèçóàëüíîãî êîíòðîëÿ ïëàñòèí
ïîñëå óäàëåíèÿ ÔÑÑ íà óñòàíîâêå ÊÕÎ
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2008, ¹ 1
45
ÒÅÕÍÎËÎÃÈ×ÅÑÊÈÅ ÏÐÎÖÅÑÑÛ È ÎÁÎÐÓÄÎÂÀÍÈÅ
ýòîé çîíå âíå çàâèñèìîñòè îò îðèåíòàöèè ïëàñòèíû
â êàññåòå (òàáë. 1). Íà ïëàñòèíàõ, âûñóøåííûõ ïðè
200 îá./ìèí, äåôåêòû îáíàðóæèâàëèñü ïðàêòè÷åñêè
íà âñåõ òåñòîâûõ ñòðóêòóðàõ ïî âñåé ïîâåðõíîñòè
ïëàñòèíû.
Âíåøíèé âèä äåôåêòîâ ïðåäñòàâëåí íà ðèñ. 5. Èç
ðèñóíêà âèäíî, ÷òî äåôåêòû ïîâåðõíîñòè ïîëèêðåì-
íèÿ ïðèëåãàþò ê ñòåíêå øèíû èñõîäíîãî òåðìè÷å-
ñêîãî îêèñëà, îãðàíè÷èâàþùåé òåñòîâûå ñòðóêòóðû.
Èçëîæåííûå ðåçóëüòàòû ïîêàçûâàþò, ÷òî ðåæèì
ñóøêè ïëàñòèí â öåíòðèôóãå âëèÿåò íà êîëè÷åñòâî è
ïëîòíîñòü ðàçìåùåíèÿ äåôåêòîâ. Â òî æå âðåìÿ çà-
âèñèìîñòü ïîëîæåíèÿ îáëàñòè ëîêàëèçàöèè äåôåê-
òîâ îò îðèåíòàöèè ïëàñòèíû óêàçûâàåò íà âëèÿíèå
ôèçè÷åñêèõ ïðîöåññîâ, ïðîèñõîäÿùèõ ïðè âðàùåíèè
ïëàñòèíû â öåíòðèôóãå. Ïðè ëþáîé îðèåíòàöèè ïëàñ-
òèíû äåôåêòû ïîëèêðåìíèÿ ëîêàëèçóþòñÿ â òîé åå
îáëàñòè, êîòîðàÿ ðàñïîëîæåíà áëèæå ê îñè âðàùå-
íèÿ öåíòðèôóãè.
Íà ðèñ. 6 ïîêàçàíà ñõåìà ðàñïîëîæåíèÿ ïëàñòèí
â öåíòðèôóãå âî âðåìÿ âðàùåíèÿ. Ïðè âðàùåíèè
ïëàñòèí â öåíòðèôóãå íà êàïëþ âîäû, íàõîäÿùóþñÿ
â îáëàñòè ëîêàëèçàöèè äåôåêòîâ â òî÷êå À, äåéñòâó-
åò öåíòðîáåæíàÿ ñèëà
FA=4mπ2n2R1,
Öåíòðîáåæíàÿ ñèëà, êîòîðàÿ äåéñòâóåò íà êàïëþ,
íàõîäÿùóþñÿ âíå îáëàñòè ëîêàëèçàöèè äåôåêòîâ, â
òî÷êå Â, ðàâíà
FÂ=4mπ2n2R2,
ãäå R2 � ðàññòîÿíèå îò òî÷êè  äî îñè âðàùåíèÿ
öåíòðèôóãè (â íàøåì ñëó÷àå äëÿ ïëàñòèíû äèàìåò-
ðîì 150 ìì R2=9,8+14,5=24,3 ñì).
Òàêèì îáðàçîì, íà ïîâåäåíèå êàïëè âîäû âëèÿåò
åå ðàñïîëîæåíèå îòíîñèòåëüíî îñè âðàùåíèÿ è ÷àñ-
òîòà (ñêîðîñòü) âðàùåíèÿ öåíòðèôóãè. ×åì âûøå
ñêîðîñòü âðàùåíèÿ öåíòðèôóãè è áîëüøå ðàññòîÿ-
íèå îò îñè âðàùåíèÿ, òåì âûøå öåíòðîáåæíàÿ ñèëà,
äåéñòâóþùàÿ íà êàïëþ âîäû íà ïîâåðõíîñòè ïëàñ-
òèíû. Ïîä äåéñòâèåì öåíòðîáåæíîé ñèëû êàïëÿ âîäû
ñáðàñûâàåòñÿ ñ ïîâåðõíîñòè ïîëèêðåìíèÿ, ïîñëå
÷åãî îíà íå ñìîæåò ñëóæèòü èñòî÷íèêîì äåôåêòà.
Äîïóñêàÿ, ÷òî ìàññà êàïåëü, íàõîäÿùèõñÿ â òî÷-
êàõ À è Â, îäèíàêîâà, ïîëó÷èì:
1
2
9,8 1
.
24,3 2,48
A
B
F R
F R
= = =
Îòñþäà ñëåäóåò, ÷òî ïðè âðàùåíèè öåíòðèôóãè
íà êàïëþ âîäû â òî÷êå  äåéñòâóåò öåíòðîáåæíàÿ
ñèëà â 2,48 ðàçà áîëüøàÿ, ÷åì â òî÷êå À. Âåëè÷èíà
ýòîé ñèëû äîñòàòî÷íà äëÿ òîãî, ÷òîáû ñáðîñèòü ñ
ïîâåðõíîñòè ÏÊÊ êàïëþ â òî÷êå Â, à òàêæå â äðóãèõ
òî÷êàõ, íàõîäÿùèõñÿ âíå îáëàñòè ëîêàëèçàöèè äå-
ôåêòîâ Ñ. ×òîáû äîñòè÷ü ïîëíîãî óäàëåíèÿ êàïåëü
âîäû ñî âñåé ïîâåðõíîñòè ïëàñòèíû, íóæíî ÷òîáû â
òî÷êå À íà êàïëþ äåéñòâîâàëà òàêàÿ æå ïî âåëè÷èíå
öåíòðîáåæíàÿ ñèëà. Äëÿ ýòîãî ÷àñòîòà âðàùåíèÿ öåí-
òðèôóãè ïðè ñóøêå ïëàñòèí äîëæíà áûòü óâåëè÷åíà
â 1,57 ðàçà (ñèëà, äåéñòâóþùàÿ íà êàïëþ, ïðÿìî ïðî-
ïîðöèîíàëüíà êâàäðàòó ÷àñòîòû âðàùåíèÿ). Òàêèì
îáðàçîì, ñêîðîñòü âðàùåíèÿ äîëæíà áûòü óâåëè÷å-
íà ñ 700 äî 1100 îá./ìèí. Îäíàêî ïðè ñêîðîñòè âðàùå-
íèÿ öåíòðèôóãè íà óñòàíîâêå ÊÕÎ âûøå 800 îá./ìèí
íàáëþäàåòñÿ äåôîðìàöèÿ îïåðàöèîííûõ êàññåò è ïî-
âûøàåòñÿ âåðîÿòíîñòü ðàñêîëà ïëàñòèí îò ìåõàíè-
÷åñêèõ ïåðåãðóçîê.
Âìåñòå ñ òåì ñóøêà ïëàñòèí, íà ïîâåðõíîñòè êî-
òîðûõ èìåþòñÿ ñôîðìèðîâàííûå ñòðóêòóðû ðàçíîé
âûñîòû, ìîæåò ïîòðåáîâàòü åùå áîëüøåé ñêîðîñòè
âðàùåíèÿ öåíòðèôóãè. (Âëèÿíèå òîïîëîãèè ïëàñòè-
íû êîñâåííî ïîäòâåðæäàåòñÿ îòñóòñòâèåì äåôåêòîâ
ïîëèêðåìíèÿ íà êîíòðîëüíûõ ïëàñòèíàõ ñ èñõîäíîé
òîëùèíîé îêèñëà êðåìíèÿ 0,1 ìêì è, ñëåäîâàòåëü-
íî, ñ ñîîòâåòñòâóþùåé âûñîòîé øèí òåñòîâîé ñòðóê-
òóðû. Øèíà òàêîé âûñîòû ïðè ñêîðîñòè âðàùåíèÿ
êàðóñåëè 700 îá./ìèí íå ìîæåò áûòü ïðåïÿòñòâèåì
äëÿ ñáðàñûâàåìûõ öåíòðîáåæíîé ñèëîé êàïåëü, â
îòëè÷èå îò áîëåå âûñîêèõ «ñòåíîê» � 0,3, 0,48, 0,8
è 1,0 ìêì � íà äðóãèõ ãðóïïàõ êîíòðîëüíûõ ïëàñ-
òèí.)
Ïðè ïðîâåäåíèè ñóøêè êîíòðîëüíûõ ïëàñòèí
ïîñëå óäàëåíèÿ ÔÑÑ íà äðóãèõ óñòàíîâêàõ ÊÕÎ ïðè
à)
â)
á)
ã)
Ðèñ. 5. Âíåøíèé âèä ïëàñòèí ïîñëå óäàëåíèÿ ÔÑÑ è ñóø-
êè íà óñòàíîâêå ÊÕÎ ñ ðàçëè÷íîé ñêîðîñòüþ âðàùåíèÿ
öåíòðèôóãè:
à � 200 îá./ìèí; á � 450 îá./ìèí; â � 700 îá./ìèí; ã � ôîòî-
ãðàôèÿ ÐÝÌ
 ÑÑ
À
Î
R1
R2
Ðèñ. 6. Ñõåìà ðàñïîëîæåíèÿ ïëàñòèí â öåíòðèôóãå âî âðå-
ìÿ ñóøêè ïðè ïðîâåäåíèè ýêñïåðèìåíòà (Ñ � îáëàñòü ëî-
êàëèçàöèè äåôåêòîâ ÏÊÊ íà ïëàñòèíå)
ãäå m �
n �
R1 �
ìàññà êàïëè;
÷àñòîòà âðàùåíèÿ öåíòðèôóãè;
ðàññòîÿíèå îò òî÷êè À äî îñè âðàùåíèÿ öåíòðèôóãè (äëÿ
öåíòðèôóãè óñòàíîâêè ÊÕÎ R1=9,8 ñì).
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2008, ¹ 1
46
ÒÅÕÍÎËÎÃÈ×ÅÑÊÈÅ ÏÐÎÖÅÑÑÛ È ÎÁÎÐÓÄÎÂÀÍÈÅ
ñêîðîñòè âðàùåíèÿ öåíòðèôóãè 700 îá./ìèí, à òàê-
æå ïðè ñíÿòèè ÔÑÑ è ñóøêå íà óñòàíîâêå «Mercury
MP», áûëè ïîëó÷åíû àíàëîãè÷íûå ðåçóëüòàòû ïî ðàñ-
ïîëîæåíèþ è ïëîòíîñòè äåôåêòîâ ïîâåðõíîñòè ïî-
ëèêðåìíèÿ. Ýòî óêàçûâàåò íà òî, ÷òî ïðè÷èíîé ïî-
ÿâëåíèÿ äåôåêòîâ íå ìîãóò ñëóæèòü èíäèâèäóàëüíûå
îñîáåííîñòè êîíêðåòíîé åäèíèöû îáîðóäîâàíèÿ.
Âëèÿíèå ôàêòîðà ãèäðîôîáíîñòè ïîâåðõíîñòè
ïîëèêðåìíèÿ ïîñëå óäàëåíèÿ ÔÑÑ íà ïîÿâëåíèå äå-
ôåêòîâ ïîäòâåðæäàåòñÿ òåì, ÷òî íà êîíòðîëüíûõ
ïëàñòèíàõ, îáðàáîòàííûõ ïî ñõåìå «óäàëåíèå ÔÑÑ
� ïðîìûâêà � õèìî÷èñòêà â ÏÀÐ � ïðîìûâêà �
ñóøêà» íå îáíàðóæèâàëèñü äåôåêòû ÏÊÊ. Îòñóò-
ñòâèå äåôåêòîâ â ýòîì ñëó÷àå ìîæíî îáúÿñíèòü òåì,
÷òî ïðè îáðàáîòêå â ÏÀÐ ïîâåðõíîñòü ïîëèêðåìíèÿ
ñòàíîâèòñÿ ãèäðîôèëüíîé èç-çà îáðàçîâàíèÿ íà íåé
ïëåíêè îêñèäà êðåìíèÿ. Ãèäðîôèëüíîñòü ïîâåðõíî-
ñòè ïðåïÿòñòâóåò îáðàçîâàíèþ îòäåëüíûõ êàïåëü
âîäû ïðè ñóøêå è òåì ñàìûì ñïîñîáñòâóåò ðàâíî-
ìåðíîìó áåçäåôåêòíîìó âûñûõàíèþ ïëàñòèíû.
Ìåòîäîì îæå-ñïåêòðîñêîïèè (ðèñ. 7) óñòàíîâëå-
íî, ÷òî äåôåêò ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé îáëàñòü îêèñëåí-
íîãî êðåìíèÿ. Ïðè ïðîâåäåíèè îæå-ñïåêòðîñêîïèè
ïëåíêà ýòîãî îêñèäà êðåìíèÿ ëåãêî óäàëÿåòñÿ ïó÷-
êîì àòîìîâ àðãîíà, ïðè ýòîì åå òîëùèíà âíóòðè äå-
ôåêòà ñîñòàâëÿåò 4�5 íì. Ïî êðîìêå äåôåêòà òîë-
ùèíà îêñèäà êðåìíèÿ íåñêîëüêî âûøå. Îäíàêî äàæå
òàêàÿ íåçíà÷èòåëüíàÿ òîëùèíà ïëåíêè îêñèäà êðåì-
íèÿ îêàçûâàåòñÿ äîñòàòî÷íîé äëÿ ìàñêèðîâàíèÿ ïî-
âåðõíîñòè ïîëèêðåìíèÿ ïðè ïëàçìîõèìè÷åñêîì
òðàâëåíèè ÏÊÊ. Â ðåçóëüòàòå ïîëèêðåìíèé íå âû-
òðàâëèâàåòñÿ, è îáðàçóþòñÿ äåôåêòû (ñì. ðèñ. 1).
Ðàçðàáîòàí ïðîöåññ, ïîçâîëÿþùèé óäàëèòü äå-
ôåêòû. Ïðîöåññ ïðåäïîëàãàåò ñîîòâåòñòâóþùóþ ïî-
ñëåäîâàòåëüíîñòü îïåðàöèé, âûïîëíÿåìûõ íà óñòà-
íîâêå ñòðóéíîé îáðàáîòêè «Mercury MR»: îáðàáîò-
êà â ñìåñè Êàðî � ïðîìûâêà � òðàâëåíèå SiO2 �
ïðîìûâêà � ÏÀÐ (4% Í2Î2) � ïðîìûâêà � ñóøêà.
Îáðàáîòêà â ñìåñè Êàðî ïåðåä òðàâëåíèåì îáåñïå-
÷èâàåò ìèíèìàëüíóþ êîíå÷íóþ äåôåêòíîñòü ïëàñ-
òèí ïî ÷àñòèöàì; òðàâëåíèå ãàðàíòèðóåò ñòðàâëèâà-
íèå îêèñëåííûõ äåôåêòîâ ÏÊÊ; îáðàáîòêà â ðàñòâî-
ðå ÏÀÐ âîññòàíàâëèâàåò ãèäðîôèëüíîñòü ïîâåðõíî-
ñòè ïëàñòèí ïåðåä îêîí÷àòåëüíîé ñóøêîé è îáåñïå-
÷èâàåò êà÷åñòâî ïîâåðõíîñòè ïîëèêðåìíèÿ.
Èññëåäîâàíèå ñêîðîñòè òðàâëåíèÿ òåðìè÷åñêîãî
äèîêñèäà êðåìíèÿ â ïåðåêèñíî-àììèà÷íîì ðàñòâî-
ðå ïîêàçàëî åå çàâèñèìîñòü îò òåìïåðàòóðû è îò ìå-
òîäà îêèñëåíèÿ êðåìíèÿ (òàáë. 2 è ðèñ. 8). Ñëåäóåò
îòìåòèòü, ÷òî ïðåäñòàâëåííûå äàííûå ïîëó÷åíû äëÿ
Ìåòîä ïîëó÷åíèÿ ñëîÿ äèîêñèäà êðåìíèÿ
Òåìïåðàòóðà
îáðàáîòêè, îÑ
Ïèðîãåííîå
îêèñëåíèå,
Ò=950°Ñ
Ïèðîãåííîå
îêèñëåíèå,
Ò=900°Ñ
Ïèðîãåííîå
îêèñëåíèå,
Ò=850°Ñ
Ñóõîå îêèñëåíèå,
Ò=900°Ñ
Îòæèã â àçîòå +
ñóõîå îêèñëåíèå,
Ò=1000°Ñ
50 5 7 4 6 11
60 16 17 16 17 16
70 25 20 21 20 16
80 58 65 58 54 71
Òàáëèöà 2
Çàâèñèìîñòü èçìåíåíèÿ òîëùèíû ñëîÿ òåðìè÷åñêîãî äèîêñèäà êðåìíèÿ (Å)
îò ìåòîäà åãî ïîëó÷åíèÿ è îò òåìïåðàòóðû îáðàáîòêè â ðàñòâîðå ÏÀÐ (âðåìÿ îáðàáîòêè � 30 ìèí)
à)
á)
Ðèñ. 7. Îæå-ñïåêòð ïîâåðõíîñòè ïîëèêðåìíèÿ ïîñëå óäà-
ëåíèÿ ÔÑÑ:
à � â îáëàñòè äåôåêòà; á � âíå îáëàñòè äåôåêòà
Ñ
êî
ðî
ñò
ü
òð
àâ
ëå
íè
ÿ
Å
/ì
èí
2,5
2,0
1,5
1,0
0,5
0
40 50 60 70 80 90
Òåìïåðàòóðà òðàâëåíèÿ, °Ñ
Ðèñ. 8. Ñêîðîñòü òðàâëåíèÿ òåðìè÷åñêîãî äèîêñèäà
êðåìíèÿ â ðàñòâîðå ÏÀÐ ïðè ðàçëè÷íîé òåìïåðàòóðå:
ïèðîãåííîå îêèñëåíèå, Ò=950°Ñ; ïèðîãåííîå îêèñ-
ëåíèå, Ò=900°Ñ; ïèðîãåííîå îêèñëåíèå, Ò=850°Ñ;
ñóõîå îêèñëåíèå, Ò=900°Ñ; îòæèã â àçîòå + ñóõîå
îêèñëåíèå, Ò=1000°Ñ
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2008, ¹ 1
47
ÒÅÕÍÎËÎÃÈ×ÅÑÊÈÅ ÏÐÎÖÅÑÑÛ È ÎÁÎÐÓÄÎÂÀÍÈÅ
ñëîåâ äèîêñèäà êðåìíèÿ, ñôîðìèðîâàííûõ ïðè âû-
ñîêîòåìïåðàòóðíûõ ïðîöåññàõ îêèñëåíèÿ.
 ñèëó òîãî ÷òî ïëåíêà îêñèäà êðåìíèÿ â îáëàñòè
äåôåêòîâ ïîëèêðåìíèÿ îáðàçóåòñÿ ïðè ãîðàçäî áî-
ëåå ìÿãêèõ óñëîâèÿõ, îíà äîëæíà èìåòü áîëåå âûñî-
êóþ ñêîðîñòü òðàâëåíèÿ â ïåðåêèñíî-àììèà÷íûõ ðà-
ñòâîðàõ.
Ïðè êîíòðîëå ïëàñòèí, îáðàáîòàííûõ â ÏÀÐ
(Í2Î2 � 5%, NH3 � 2%) ïðè ðàçëè÷íîé òåìïåðàòó-
ðå, áûëî óñòàíîâëåíî, ÷òî äåôåêòû ïîëíîñòüþ óäà-
ëÿþòñÿ ñ ïîâåðõíîñòè ÏÊÊ ïîñëå îáðàáîòêè ïðè 50,
60, 70, 75 è 80°Ñ. Îáðàáîòêà ïðè òåìïåðàòóðå 40°Ñ
è íèæå íå ïîçâîëÿåò óäàëèòü äåôåêòû. Î÷åâèäíî, ÷òî
ïðè òåìïåðàòóðàõ íèæå 40°Ñ ñêîðîñòü òðàâëåíèÿ
îêñèäà êðåìíèÿ â ðàñòâîðå ÏÀÐ íåäîñòàòî÷íà äëÿ
ñòðàâëèâàíèÿ äåôåêòîâ.
Èññëåäîâàíèå âëèÿíèÿ êîìïîíåíòíîãî ñîñòàâà
ÏÀÐ ïîêàçàëî, ÷òî ïðè êîíöåíòðàöèè Í2Î2 íèæå 2%
è NH3 íèæå 0,4% äåôåêòû íå óäàëÿþòñÿ (òàáë. 3).
Òàêèì îáðàçîì, ñîñòàâ ïåðåêèñíî-àììèà÷íîãî
ðàñòâîðà è òåìïåðàòóðà îáðàáîòêè âëèÿþò íà ýôôåê-
òèâíîñòü âçàèìîäåéñòâèÿ ñ îêèñëåííîé ïîâåðõíî-
ñòüþ ïîëèêðåìíèÿ â îáëàñòè äåôåêòà.
 òî æå âðåìÿ ïðè îáðàáîòêå äåôåêòíûõ ïëàñòèí
â ïåðåêèñíî-àììèà÷íîì ðàñòâîðå íà óñòàíîâêå
«Mercury MP» ïðè òåìïåðàòóðå 70�80°Ñ ïîëíîãî
óäàëåíèÿ äåôåêòîâ íå ïðîèñõîäèò. Ýòî ñâÿçàíî ñî
ñïîñîáîì îáðàáîòêè è êîíöåíòðàöèåé èñïîëüçóåìî-
ãî ðàñòâîðà ÏÀÐ. Â óñòàíîâêå «Mercury MP» íàãðå-
òûé ðàñòâîð â âèäå àýðîçîëÿ ñ îòíîñèòåëüíî íèçêèì
ðàñõîäîì (1850 ìë/ìèí) ïîäàåòñÿ íà ïîâåðõíîñòü õî-
ëîäíûõ ïëàñòèí, è äëÿ ïðîãðåâà ïëàñòèí äî ðàáî÷åé
òåìïåðàòóðû 70�80°Ñ òðåáóåòñÿ îïðåäåëåííîå âðå-
ìÿ. Íà ïðîòÿæåíèè ýòîãî âðåìåíè ñêîðîñòü òðàâëå-
íèÿ îêñèäà êðåìíèÿ îñòàåòñÿ íèçêîé.
Íà óñòàíîâêå ÊÕÎ ïëàñòèíû ïîãðóæàþòñÿ â áîëü-
øîé îáúåì ãîðÿ÷åãî ðàñòâîðà (22 ë), áûñòðî ïðîãðå-
âàþòñÿ, è â ðåçóëüòàòå ñðåäíÿÿ ñêîðîñòü òðàâëåíèÿ
îêèñëåííîé ïîâåðõíîñòè ïîëèêðåìíèÿ îêàçûâàåòñÿ
äîñòàòî÷íîé äëÿ óäàëåíèÿ äåôåêòîâ. Ïðåäâàðèòåëü-
Ñîäåðæàíèå êîìïîíåíòà, ã/ë
NH3 H2O2
Íàëè÷èå äåôåêòîâ
ïîñëå îáðàáîòêè
21,2 49,5 Äåôåêòîâ íåò
7,3 32,3 �
5,5 29,8 �
5,1 27,2 �
4,3 23,8 �
3,5 19,5 Äåôåêòû åñòü
Òàáëèöà 3
Ýôôåêòèâíîñòü óäàëåíèÿ äåôåêòîâ ñ ïîâåðõíîñòè ÏÊÊ
â çàâèñèìîñòè îò ñîäåðæàíèÿ êîìïîíåíòîâ â ÏÀÐ
íûé ïîäîãðåâ ïëàñòèí ãîðÿ÷åé âîäîé ïðè îáðàáîòêå
íà óñòàíîâêå «Mercury MP» íå ðåêîìåíäóåòñÿ, ò. ê. â
ýòîì ñëó÷àå, ïî ëèòåðàòóðíûì äàííûì, ñóùåñòâóåò
îïàñíîñòü ïîäòðàâà ïîâåðõíîñòè ïîëèêðåìíèÿ [5].
Âûâîäû
1. Ïðè÷èíîé ïîÿâëåíèÿ äåôåêòîâ ðèñóíêà â âèäå
ïÿòåí íåïîëíîñòüþ âûòðàâëåííîãî ïîëèêðåìíèÿ ïðè
ôîðìèðîâàíèè çàòâîðà ÊÌÎÏ-ìèêðîñõåìû ÿâëÿþò-
ñÿ ãèäðîôîáíûå ñâîéñòâà ïîâåðõíîñòè ïîëèêðåìíèÿ
ïîñëå îáðàáîòêè â òðàâèòåëå íà îñíîâå ôòîðîâîäî-
ðîäíîé êèñëîòû ïðè âûïîëíåíèè îïåðàöèè «Óäàëå-
íèå ÔÑÑ».
2. Ïðè ñóøêå ïëàñòèí âî âðåìÿ îïåðàöèè «Óäàëå-
íèå ÔÑÑ» ìåòîäîì öåíòðèôóãèðîâàíèÿ êàïëè âîäû
ìîãóò çàäåðæèâàòüñÿ íà ãèäðîôîáíîé ïîâåðõíîñòè
ïîëèêðåìíèÿ. Â ðåçóëüòàòå íà ìåñòå âûñîõøèõ êà-
ïåëü âîäû îáðàçóþòñÿ äåôåêòû â âèäå ïÿòåí, ñîñòî-
ÿùèõ èç îêñèäà êðåìíèÿ òîëùèíîé äî 5 íì è âûñòó-
ïàþùèõ ìàñêîé ïðè ïëàçìîõèìè÷åñêîì òðàâëåíèè
ïîëèêðåìíèÿ ïðè ôîðìèðîâàíèè çàòâîðà.
3. Ïðè ãèäðîôèëèçàöèè ïîâåðõíîñòè ïîëèêðåì-
íèÿ ïîñëå ñòðàâëèâàíèÿ ÔÑÑ äåôåêòû â âèäå ïÿòåí
íå îáðàçóþòñÿ.
4. Íà êîëè÷åñòâî äåôåêòîâ, âîçíèêàþùèõ íà ïî-
âåðõíîñòè ïîëèêðåìíèÿ ïîñëå óäàëåíèÿ ÔÑÑ, âëèÿ-
åò ñêîðîñòü âðàùåíèÿ öåíòðèôóãè è ðåëüåô ïîâåðõ-
íîñòè ïëàñòèíû. ×åì âûøå ñêîðîñòü âðàùåíèÿ, òåì
íèæå âåðîÿòíîñòü îáðàçîâàíèÿ ýòèõ äåôåêòîâ. Ïðè
íàëè÷èè ïåðåïàäà ðåëüåôà ìåíåå 0,1 ìêì äåôåêòû
íå îáðàçóþòñÿ.
5. Äåôåêòû íà ïîëèêðåìíèè, îáðàçîâàâøèåñÿ ïîñ-
ëå òðàâëåíèÿ ÔÑÑ, ìîæíî óäàëèòü ìåòîäîì îáúåì-
íîé õèìè÷åñêîé îáðàáîòêè â ïåðåêèñíî-àììèà÷íîì
ðàñòâîðå ïðè òåìïåðàòóðå 70�80°Ñ èëè ìåòîäîì
àýðîçîëüíîé õèìè÷åñêîé îáðàáîòêè ïî ñõåìå «îáðà-
áîòêà â ñìåñè Êàðî � òðàâëåíèå SiO2 � îáðàáîòêà
â ÏÀÐ íà óñòàíîâêå «Mercury MP». Ïðè îáðàáîòêå
äåôåêòíûõ ïëàñòèí íà óñòàíîâêå «Mercury MP» òîëü-
êî â ïåðåêèñíî-àììèà÷íîì ðàñòâîðå äåôåêòû íå óäà-
ëÿþòñÿ.
ÈÑÏÎËÜÇÎÂÀÍÍÛÅ ÈÑÒÎ×ÍÈÊÈ
1. Grosjean D., Elwell R., Keller J. Using advanced macrodefect
inspection technology in MEMS processes / www.micromagazine.com/
archive/04/05/grosjean.html
2. Lowell L. New deglaze process for doped polysilicon // Solid
State Technology.� 1991.� Vol. 34, N 4.� P. 149�153.
3. Peters L. Water spots: the scourge of wafer dryers // Semi-
conductor International.� 1998.� Vol. 21, N 9.� P. 83�90.
4. Pat. 6696326 USA. Cleaning method to prevent watermarks /
H. Zhang, M. Sakakura, Y. Goto.� 2004.
5. Christenson K. K. Benefits and challenges of centrifugal spray
processor technology // Solid State Technology.� 1997.� Vol. 40,
N 12.� P. 55�68.
|