Моделирование процессов бесконтактного химикомеханического изготовления подложек полупроводников
A physical model has been developed for operations of contactless chemical‑mechanical polishing and chemical cutting. Analytical expressions were obtained that relate the geometry of the formed surface and the processing rate to the physical parameters of the ongoing processes. These results can be...
Gespeichert in:
| Datum: | 2003 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainisch |
| Veröffentlicht: |
PE "Politekhperiodika", Book and Journal Publishers
2003
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://www.tkea.com.ua/index.php/journal/article/view/TKEA2003.2.36 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Technology and design in electronic equipment |
| Завантажити файл: |  |
Institution
Technology and design in electronic equipment| _version_ | 1869472219879440384 |
|---|---|
| author | Grigoriev, N. N. Kravetsky, M. Yu. Pashchenko, G. A. Sypko, S. A. Fomin, A. V. |
| author_facet | Grigoriev, N. N. Kravetsky, M. Yu. Pashchenko, G. A. Sypko, S. A. Fomin, A. V. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "N. N. Grigoriev",
"institution": "V. Ye. Lashkaryov Institute of Semiconductor Physics, NAS of Ukraine, Kyiv, Ukraine"
},
{
"author": "M. Yu. Kravetsky",
"institution": "V. Ye. Lashkaryov Institute of Semiconductor Physics, NAS of Ukraine, Kyiv, Ukraine"
},
{
"author": "G. A. Pashchenko",
"institution": "V. Ye. Lashkaryov Institute of Semiconductor Physics, NAS of Ukraine, Kyiv, Ukraine"
},
{
"author": "S. A. Sypko",
"institution": "V. Ye. Lashkaryov Institute of Semiconductor Physics, NAS of Ukraine, Kyiv, Ukraine"
},
{
"author": "A. V. Fomin",
"institution": "V. Ye. Lashkaryov Institute of Semiconductor Physics, NAS of Ukraine, Kyiv, Ukraine"
}
] |
| author_sort | Grigoriev, N. N. |
| baseUrl_str | https://www.tkea.com.ua/index.php/journal/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-06-30T17:51:02Z |
| description | A physical model has been developed for operations of contactless chemical‑mechanical polishing and chemical cutting. Analytical expressions were obtained that relate the geometry of the formed surface and the processing rate to the physical parameters of the ongoing processes. These results can be applied in the development of etching solutions and in selecting optimal technological regimes for contactless, non‑abrasive processing of ingots to produce semiconductor substrates. |
| first_indexed | 2026-07-01T01:00:41Z |
| format | Article |
| fulltext |
36
ÒÅÕÍÎËÎÃÈß ÏÐÎÈÇÂÎÄÑÒÂÀ
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2003, ¹ 2
Äàòà ïîñòóïëåíèÿ â ðåäàêöèþ
10.01 2003 ã.
Îïïîíåíò È. Ð. ÇÀÂÅÐÁÍÛÉ
(«Ïðîëîã-Ñåìèêîð», ã. Êèåâ)
Ïîëó÷åíû àíàëèòè÷åñêèå âûðàæåíèÿ
äëÿ ôîðìû ïîâåðõíîñòè îáðàáàòûâàå-
ìîé ïëàñòèíû, à òàêæå ñêîðîñòè ñúå-
ìà ìàòåðèàëà, îïðåäåëÿþùåé ïðîèçâî-
äèòåëüíîñòü ïðîöåññà îáðàáîòêè.
Òðàäèöèîííàÿ òåõíîëîãèÿ ïåðåäåëà ïîëóïðîâîä-
íèêîâûõ ñëèòêîâ ñ öåëüþ ïîëó÷åíèÿ ïîäëîæåê äëÿ
ýïèòàêñèè è ïðèáîðíûõ çàãîòîâîê ïðåäóñìàòðèâàåò â
îïåðàöèÿõ ðåçêè è øëèôîâêè èñïîëüçîâàíèå àáðà-
çèâíûõ ìåòîäîâ ôîðìîîáðàçîâàíèÿ. Ïîñëåäóþùåå
òîíêîå àáðàçèâíîå ïîëèðîâàíèå ïîâåðõíîñòè ïëàñòèí
ïðèìåíÿåòñÿ ñ öåëüþ ïîëó÷åíèÿ ïîâåðõíîñòåé ñ òðå-
áóåìûìè ãåîìåòðè÷åñêèìè ïàðàìåòðàìè (ïëîñêîñò-
íîñòü, «çàâàëû» ïî êðàÿì, øåðîõîâàòîñòü) [1]. Îá-
ùèì íåäîñòàòêîì ìåòîäîâ àáðàçèâíîãî ôîðìîîáðà-
çîâàíèÿ ÿâëÿåòñÿ òî, ÷òî â ïðîöåññå èçãîòîâëåíèÿ
ïëàñòèí â ðåçóëüòàòå êîíòàêòà ñ çåðíàìè â îáðàçöå
âîçíèêàþò ñòðóêòóðíûå èçìåíåíèÿ. Â îáúåìå ìàòå-
ðèàëà ãåíåðèðóþòñÿ íåðàâíîâåñíûå êîìïëåêñû òî÷å÷-
íûõ äåôåêòîâ, íà ïîâåðõíîñòè ïëàñòèí ïîÿâëÿåòñÿ
íàðóøåííûé ñëîé, êîòîðûé äëÿ ïëàñòè÷íûõ è äîðî-
ãèõ ïîëóïðîâîäíèêîâ À2Â6, À3Â5 ìîæåò äîñòèãàòü
çíà÷èòåëüíîé òîëùèíû (äî 200 ìêì) [1, ñ. 13; 2,
ñ. 86]. Ââåäåííûå ñòðóêòóðíûå íàðóøåíèÿ èçìåíÿþò
ýëåêòðîôèçè÷åñêèå ñâîéñòâà ïîëóïðîâîäíèêà, ïðè-
âîäÿò ê äåãðàäàöèè åãî ïàðàìåòðîâ. Ïîýòîìó â ÷èñ-
òîì âèäå ìåòîäû àáðàçèâíîé îáðàáîòêè â ïðîèçâîä-
ñòâå ïëàñòèí íå ìîãóò èñïîëüçîâàòüñÿ; èõ, ïî íåîáõî-
äèìîñòè, äîïîëíÿþò ìåòîäàìè õèìè÷åñêîãî òðàâëå-
íèÿ èçãîòîâëåííûõ îáðàçöîâ äëÿ ïîëíîãî óäàëåíèÿ
íàðóøåííîãî ñëîÿ è ïîëó÷åíèÿ ïîâåðõíîñòåé ñ íåîá-
õîäèìûìè ãåîìåòðè÷åñêèìè ïàðàìåòðàìè.
Íàìè ðàçðàáîòàíà òåõíîëîãèÿ è îáîðóäîâàíèå
äëÿ îïåðàöèé ïåðåäåëà ñëèòêîâ, ïðè èñïîëü-
çîâàíèè êîòîðûõ îòñóòñòâóåò ïðÿìîå ìåõàíè÷åñêîå
âçàèìîäåéñòâèå èíñòðóìåíòà ñ îáðàáàòûâàåìûì îá-
ðàçöîì. Òåõíîëîãèÿ áàçèðóåòñÿ íà èñïîëüçîâàíèè õè-
ìèêî-ìåõàíè÷åñêèõ áåçàáðàçèâíûõ áåñêîíòàêòíûõ
ìåòîäîâ ôîðìîèçìåíåíèÿ è âêëþ÷àåò â ñåáÿ îïåðà-
öèè âûðåçàíèÿ øàéá èç ìîíîêðèñòàëëè÷åñêèõ ñëèò-
êîâ (õèìè÷åñêàÿ ðåçêà) è ïîëèðîâàíèÿ øàéá (áåñ-
êîíòàêòíàÿ õèìèêî-ìåõàíè÷åñêàÿ ïîëèðîâêà) äî íå-
îáõîäèìîé ãåîìåòðèè ïîâåðõíîñòè áåç èçìåíåíèÿ (íà
âñåõ ýòàïàõ îáðàáîòêè) ñòðóêòóðíîãî ñîâåðøåíñòâà
è ôèçè÷åñêèõ ñâîéñòâ ìàòåðèàëà.
ÌÎÄÅËÈÐÎÂÀÍÈÅ ÏÐÎÖÅÑÑÎÂ
ÁÅÑÊÎÍÒÀÊÒÍÎÃÎ ÕÈÌÈÊÎ-ÌÅÕÀÍÈ×ÅÑÊÎÃÎ
ÈÇÃÎÒÎÂËÅÍÈß ÏÎÄËÎÆÅÊ ÏÎËÓÏÐÎÂÎÄÍÈÊÎÂ
Ê. ô.-ì. í. Í. Í. ÃÐÈÃÎÐÜÅÂ, Ì. Þ. ÊÐÀÂÅÖÊÈÉ,
ê. ô.-ì. í. Ã. À. ÏÀÙÅÍÊÎ, ê. ô.-ì. í. Ñ. À. ÑÛÏÊÎ,
ê. ô.-ì. í. À. Â. ÔÎÌÈÍ
Óêðàèíà, ã. Êèåâ, Èíñòèòóò ôèçèêè ïîëóïðîâîäíèêîâ
èì. Â. Å. Ëàøêàðåâà
Å-mail: tenet@alfa.semicond.kiev.ua
Ïðèíöèïèàëüíîé îñîáåííîñòüþ òåõíîëîãèè ÿâëÿ-
åòñÿ òî, ÷òî âî âñåõ îïåðàöèÿõ èçãîòîâëåíèÿ èçäåëèÿ
â çîíó îáðàáîòêè ïîëóïðîâîäíèêà èíñòðóìåíò ïîäà-
åò äîçèðîâàííîå êîëè÷åñòâî õèìè÷åñêè àêòèâíîé
æèäêîñòè, êîòîðàÿ ðàñòâîðÿåò îáðàáàòûâàåìûé ìàòå-
ðèàë ñ ïîñëåäóþùèì ïîëíûì óäàëåíèåì ïðîäóêòîâ
ðåàêöèè èç çîíû îáðàáîòêè. Ðåçêà è ïîëèðîâàíèå ïðî-
âîäÿòñÿ áåç êîíòàêòà èçäåëèÿ ñ èíñòðóìåíòîì â òîí-
êîì, êîíòðîëèðóåìîé òîëùèíû, ñëîå òðàâèòåëÿ, ïî-
ýòîìó èçãîòîâëåííûé îáðàçåö íå ñîäåðæèò äîïîëíè-
òåëüíûõ ñòðóêòóðíûõ íàðóøåíèé; ïîâûøàåòñÿ òî÷-
íîñòü îïåðàöèé. Ýòî ïîçâîëÿåò ñóùåñòâåííî óìåíü-
øèòü ïðèïóñê íà îáðàáîòêó, ýêîíîìèòü ìàòåðèàë, â
íåñêîëüêî ðàç óâåëè÷èòü âûõîä ãîäíûõ è óìåíüøèòü
çàòðàòû ðàáî÷åãî âðåìåíè. Áëàãîäàðÿ óêàçàííûì ïðå-
èìóùåñòâàì âîçìîæíî òàêæå èçãîòîâëåíèå òîíêèõ
(îò äåñÿòêîâ ìèêðîí) ïëàñòèí ïëàñòè÷íûõ ïîëóïðî-
âîäíèêîâ áåç îñòàòî÷íîãî èçãèáà è íàêëåïà.
Öåëüþ ðàáîòû ÿâëÿëîñü âûÿñíåíèå çàêîíîìåðíî-
ñòåé ôîðìîîáðàçîâàíèÿ è ìåõàíèçìîâ ôèçè÷åñêèõ
ïðîöåññîâ, èìåþùèõ ìåñòî ïðè îïåðàöèÿõ áåñêîí-
òàêòíîé áåçàáðàçèâíîé õèìè÷åñêîé ðåçêè ñëèòêîâ è
ïîëèðîâàíèÿ ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ïëàñòèí, à òàêæå
ìîäåëüíîå îïèñàíèå ýòèõ ïðîöåññîâ. Ïîñëåäíåå ïî-
çâîëèëî ïîëó÷èòü àíàëèòè÷åñêèå âûðàæåíèÿ äëÿ ôîð-
ìû ïîâåðõíîñòè îáðàáàòûâàåìîé ïëàñòèíû, ÷òî îñî-
áåííî àêòóàëüíî ïðè ïîëèðîâàíèè, à òàêæå ñêîðîñòè
ñúåìà ìàòåðèàëà, îïðåäåëÿþùåé ïðîèçâîäèòåëüíîñòü
ïðîöåññà îáðàáîòêè.
Ñóùíîñòü ïðîöåññà õèìè÷åñêîé ðåçêè (ÕÐ) çàêëþ÷àåòñÿ â
òîì, ÷òî ðàñòâîðÿþùèé (ðåæóùèé) õèìè÷åñêèé ðàñòâîð äîñòàâ-
ëÿåòñÿ ê ðàçðåçàåìîìó îáðàçöó ñ ïîìîùüþ ðàáî÷åãî èíñòðóìåí-
òà � äâèæóùåéñÿ ñòðóíû èç èíåðòíîãî ìàòåðèàëà, íà êîòîðóþ
íàëèïàåò òðàâèòåëü. Ïðè êîíòàêòå ïîäíîñèìîãî òðàâèòåëÿ ñ îá-
ðàçöîì ìåæäó íèìè ïðîèñõîäèò õèìè÷åñêîå âçàèìîäåéñòâèå, ðå-
çóëüòàòîì êîòîðîãî ÿâëÿåòñÿ îáðàçîâàíèå ïîëîñòè â îáðàçöå.
Ïðîäóêòû ðåàêöèè, îáðàçóåìûå â çîíå ðåçàíèÿ, âûíîñÿòñÿ èç íåå
òåì æå äâèæóùèìñÿ èíñòðóìåíòîì-íîñèòåëåì. Ïðè ñîãëàñîâàíèè
ïðîöåññîâ äîñòàâêè òðàâèòåëÿ â çîíó îáðàáîòêè è âûíîñà ïðî-
äóêòîâ ðåàêöèè èç íåå ïðîöåññ ñòàíîâèòñÿ âîñïðîèçâîäèìûì.
Ñëåäÿùàÿ ñèñòåìà â ïðèìåíÿåìîì îáîðóäîâàíèè îáåñïå÷èâàåò
àâòîìàòè÷åñêóþ ïîäà÷ó îáðàçöà íà ñòðóíó ñî ñêîðîñòüþ ïîäà÷è,
ðàâíîé ñêîðîñòè ðàçðåçàíèÿ îáðàçöà [3].
Ïðè áåñêîíòàêòíîì õèìèêî-ìåõàíè÷åñêîì ïîëèðîâàíèè
(ÁÕÌÏ) îáðàçåö ïîìåùàåòñÿ â êàññåòó [4], êîòîðàÿ îáåñïå÷èâàåò
âîçìîæíîñòü åãî ñâîáîäíîãî äâèæåíèÿ â âåðòèêàëüíîì íàïðàâëå-
íèè è îãðàíè÷èâàåò äîñòóï òðàâèòåëÿ ê áîêîâîé ãðàíè îáðàçöà. Â
ïðîöåññå ïîëèðîâàíèÿ êàññåòà óñòàíàâëèâàåòñÿ íà èíåðòíûé ïëîñ-
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2003, ¹ 2
37
ÒÅÕÍÎËÎÃÈß ÏÐÎÈÇÂÎÄÑÒÂÀ
êèé ïîëèðîâàëüíèê íà ðàññòîÿíèè îò öåíòðà âðàùåíèÿ ïîëèðî-
âàëüíèêà, íàìíîãî ïðåâûøàþùåì ëèíåéíûå ðàçìåðû îáðàçöà. Íà
ïîâåðõíîñòè ïîëèðîâàëüíèêà ðàâíîìåðíûì ñëîåì íàëèò ðàñòâîð
òðàâèòåëÿ, óðîâåíü êîòîðîãî â ïðîöåññå îáðàáîòêè ïîääåðæèâà-
åòñÿ ïîñòîÿííûì.
 íàñòîÿùåé ðàáîòå ìû èññëåäóåì ðåæèì ïîëè-
ðîâàíèÿ, êîãäà ãîðèçîíòàëüíûå ïåðåìåùåíèÿ îáðàç-
öà îòñóòñòâóþò, ò. å. êàññåòà îñòàåòñÿ íåïîäâèæíîé
íà âðàùàþùåìñÿ ïîëèðîâàëüíèêå.
Îòñóòñòâèå êîíòàêòà ìåæäó ìàòåðèàëîì è èíñòðó-
ìåíòîì (ñòðóíîé ïðè ÕÐ è ïîëèðîâàëüíèêîì ïðè ïî-
ëèðîâàíèè) è ïîääåðæàíèå ïîñòîÿííîãî æèäêîñòíî-
ãî çàçîðà, çàïîëíåííîãî òðàâèòåëåì, îáåñïå÷èâàåòñÿ
ôëîòàöèîííîé ñèëîé [5, ñ. 119], âîçíèêàþùåé ïðè
äâèæåíèè èíñòðóìåíòà. Øèðèíà çàçîðà, êîòîðûé îá-
ðàçóåòñÿ ïðè ÁÕÌÏ, ñîñòàâëÿåò îêîëî 10 ìêì, ïðè
ÕÐ � ïîðÿäêà íåñêîëüêèõ ìèêðîìåòðîâ.
 ïðèìåíÿåìîì îáîðóäîâàíèè äëÿ õèìè÷åñêîé
ðåçêè ñòðóíà (îáû÷íî ìåòàëëè÷åñêàÿ ïðîâîëîêà), ïå-
ðåíîñÿùàÿ òðàâèòåëü, èìååò äèàìåòð 100�200 ìêì.
Ïîñêîëüêó øèðèíà æèäêîñòíîãî çàçîðà ïðè ÕÐ íà-
ìíîãî (ïî÷òè íà äâà ïîðÿäêà) ìåíüøå äèàìåòðà
ñòðóíû, ýòî ïîçâîëÿåò ñ÷èòàòü ïîâåðõíîñòü ñòðóíû
ïëîñêîé.
Òàêèì îáðàçîì, â ïåðâîì ïðèáëèæåíèè ïðîöåñ-
ñû õèìè÷åñêîãî ôîðìîîáðàçîâàíèÿ, ïðîèñõîäÿùèå
ïðè îïåðàöèÿõ ÕÐ è ÁÕÌÏ, ìîæíî îïèñàòü â ðàìêàõ
ïëàíàðíîé ìîäåëè êîíâåêòèâíî-äèôôóçèîííîãî ìàñ-
ñîïåðåíîñà.
Äëÿ ìîäåëüíîãî îïèñàíèÿ ïðîöåññîâ, ïðîèñõîäÿ-
ùèõ ïðè çàäàííûõ óñëîâèÿõ áåñêîíòàêòíîãî õèìè-
÷åñêîãî ôîðìîîáðàçîâàíèÿ îáðàçöîâ, ïðåäñòàâèì
æåñòêèé èíñòðóìåíò â âèäå áåñêîíå÷íîé ïëîñêîñòè,
äâèæóùåéñÿ ïîñòóïàòåëüíî ñ ïîñòîÿííîé ñêîðîñòüþ
ïîä ïîâåðõíîñòüþ îáðàçöà êîíå÷íîé äëèíû. Íà èíñò-
ðóìåíò ðàâíîìåðíûì ñëîåì íàëèòà òðàâèëüíàÿ æèä-
êîñòü ñ ðàñòâîðåííûì â íåì àêòèâíûì êîìïîíåíòîì.
Æèäêîñòü âíîñèòñÿ èíñòðóìåíòîì ïîä ïîâåðõíîñòü
îáðàçöà; â ðåçóëüòàòå îáðàçåö è èíñòðóìåíò ðàçäåëÿ-
þòñÿ çàçîðîì, ïîëíîñòüþ çàïîëíåííûì òðàâèòåëåì.
Âåùåñòâî èíñòðóìåíòà ÿâëÿåòñÿ èíåðòíûì ïî îòíî-
øåíèþ ê âûáðàííîé òðàâÿùåé æèäêîñòè, òðàâëåíèå
îáðàçöà îñóùåñòâëÿåòñÿ áëàãîäàðÿ âçàèìîäåéñòâèþ
ìåæäó àêòèâíûì êîìïîíåíòîì òðàâèòåëÿ è âåùåñòâîì
îáðàçöà.
Ïðîöåññ áåñêîíòàêòíîãî õèìèêî-ìåõàíè÷åñêîãî
ôîðìîîáðàçîâàíèÿ ïðîòåêàåò â òîíêîì (ïîðÿäêà íå-
ñêîëüêèõ ìèêðîìåòðîâ) ïðîìåæóòêå "îáðàçåö � èí-
ñòðóìåíò", â óñëîâèÿõ ïðÿìîëèíåéíîãî äâèæåíèÿ
æèäêîñòè è ìàëûõ (<< 1) ÷èñåë Ðåéíîëüäñà. Òî÷íîå
ðåøåíèå óðàâíåíèÿ äâèæåíèÿ Íàâüå-Ñòîêñà äëÿ óñ-
òàíîâèâøåãîñÿ ëàìèíàðíîãî òå÷åíèÿ äëÿ òàêîãî ñëó-
÷àÿ äàåò ïðàêòè÷åñêè ëèíåéíîå ðàñïðåäåëåíèå ñêîðî-
ñòåé ëèíèé òîêà ïî ñå÷åíèþ ïðîìåæóòêà.
Ñ öåëüþ óïðîùåíèÿ çàäà÷è ïîòîê òðàâèòåëÿ ìîæ-
íî ðàçäåëèòü íà äâà íåïîäâèæíûõ ñëîÿ: îäèí ñëîé
ïðèëèïàåò ê ïîëèðîâàëüíèêó è äâèæåòñÿ ñ íèì, äðó-
ãîé ïðèëèïàåò ê ïîâåðõíîñòè îáðàçöà. Ïðåäïîëàãàåò-
ñÿ, ÷òî îáà ñëîÿ íà îáùåé ãðàíèöå ñêîëüçÿò äðóã îò-
íîñèòåëüíî äðóãà áåç òðåíèÿ è íå ïåðåìåøèâàþòñÿ.
Ñëîé òðàâèòåëÿ, äâèæóùèéñÿ âìåñòå ñ èíñòðóìåí-
òîì, áóäåì íàçûâàòü êîíâåêòèâíûì; íåïîäâèæíûé
ñëîé, ïðèëèïøèé ê îáðàçöó,� äèôôóçèîííûì ñëî-
åì. Øèðèíà çàçîðà â êîíå÷íîé òî÷êå îáðàçöà óäåð-
æèâàåòñÿ ïîñòîÿííîé è íå èçìåíÿåòñÿ â ïðîöåññå òðàâ-
ëåíèÿ, ÷òî ÿâëÿåòñÿ ñóùåñòâåííîé îñîáåííîñòüþ ïðî-
öåññà ïîëèðîâàíèÿ â íàøåì ýêñïåðèìåíòå.
Àêòèâíûé êîìïîíåíò òðàâèòåëÿ èç êîíâåêòèâíîãî
ñëîÿ äèôôóíäèðóåò â ïîïåðå÷íîì íàïðàâëåíèè ê äèô-
ôóçèîííîìó ñëîþ æèäêîñòè; çàòåì ïðîèñõîäèò äèô-
ôóçèÿ ðåàãåíòà ÷åðåç íåïîäâèæíûé ñëîé ê ïîâåðõíî-
ñòè îáðàçöà è, äàëåå, õèìè÷åñêîå âçàèìîäåéñòâèå ñ
ìàòåðèàëîì îáðàçöà.  ðåçóëüòàòå õèìè÷åñêîé ðåàê-
öèè ôîðìà ïîâåðõíîñòè îáðàçöà èçìåíÿåòñÿ.
 íà÷àëüíûé ìîìåíò òðàâëåíèÿ ðàññòîÿíèå ìåæäó
èíñòðóìåíòîì è ïîâåðõíîñòüþ îáðàçöà óñòàíîâëåíî
îäèíàêîâûì ïî âñåé äëèíå îáðàçöà. Àêòèâíûé êîì-
ïîíåíò ðàñòâîðà ðàñõîäóåòñÿ íà òðàâëåíèå îáðàçöà, è
ýòî ïðèâîäèò ê òîìó, ÷òî åå êîíöåíòðàöèÿ âäîëü îá-
ðàçöà óìåíüøàåòñÿ.  ðåçóëüòàòå íà÷àëüíûå ó÷àñòêè
îáðàçöà òðàâÿòñÿ áûñòðåå, è ðàññòîÿíèå ìåæäó ïëîñ-
êîñòüþ èíñòðóìåíòà è îáðàçöîì âäîëü îáðàçöà íà÷è-
íàåò èçìåíÿòüñÿ. Çàçîð â íà÷àëå îáðàçöà ñòàíîâèòñÿ
áîëüøå, ÷åì â êîíöå, ãäå ýòî ðàññòîÿíèå, êàê îòìå÷å-
íî ðàíåå, îñòàåòñÿ ïîñòîÿííûì.
Ïðåäïîëàãàåòñÿ, ÷òî òîëùèíà äâèæóùåãîñÿ (êîí-
âåêòèâíîãî) ñëîÿ ïîñòîÿííà ïî âñåé äëèíå îáðàçöà.
Ïîýòîìó áîëåå áûñòðîå òðàâëåíèå â íà÷àëå îáðàçöà
ïðèâîäèò ê óâåëè÷åíèþ òîëùèíû äèôôóçèîííîãî ñëîÿ
íà âõîäíîì ó÷àñòêå îáðàçöà. Óâåëè÷åíèå òîëùèíû
äèôôóçèîííîãî ñëîÿ çàòðóäíÿåò äîñòàâêó àêòèâíîãî
êîìïîíåíòà òðàâèòåëÿ ê ïîâåðõíîñòè îáðàçöà, ÷òî ïðè-
âîäèò ê óìåíüøåíèþ òåìïà òðàâëåíèÿ â íà÷àëå îá-
ðàçöà. Â ðåçóëüòàòå, ïî ñðàâíåíèþ ñ ïðåäûäóùèì
ìîìåíòîì âðåìåíè, êîíöåíòðàöèÿ àêòèâíîãî êîìïî-
íåíòà óâåëè÷èâàåòñÿ íà âñåõ ó÷àñòêàõ çàçîðà. Ïî-
ñêîëüêó âåëè÷èíà çàçîðà â êîíå÷íîé òî÷êå îáðàçöà
ôèêñèðîâàíà, ýòî ïðèâîäèò ê óâåëè÷åíèþ òåìïà òðàâ-
ëåíèÿ ïî äëèíå îáðàçöà. Óáûâàíèå ñêîðîñòè òðàâëå-
íèÿ â íà÷àëüíûõ ó÷àñòêàõ îáðàçöà è åå óâåëè÷åíèå
âäîëü îáðàçöà áóäóò ïðîäîëæàòüñÿ äî òåõ ïîð, ïîêà
ýòè ñêîðîñòè íå ñòàíóò îäèíàêîâûìè. Íà÷èíàÿ ñ ýòîãî
ìîìåíòà ïðîöåññ îáðàáîòêè ñòàíîâèòñÿ ñòàöèîíàðíûì
è óñòàíàâëèâàåòñÿ îïðåäåëåííûé ïðîôèëü ïîâåðõíî-
ñòè.  òàêîì ñòàáèëüíîì ñîñòîÿíèè ëþáîå óâåëè÷å-
íèå îòñòîÿíèÿ òî÷åê ïðîôèëÿ îò ïëîñêîñòè èíñòðó-
ìåíòà (êîíå÷íàÿ òî÷êà ôèêñèðîâàíà), íàïðèìåð, íà-
÷àëüíîé, ïðèâîäèò â ýòîì ìåñòå ê óìåíüøåíèþ ñêî-
ðîñòè ðàñòâîðåíèÿ, è îñòàëüíûå òî÷êè ïðîôèëÿ òðà-
âÿòñÿ áûñòðåå; òåì ñàìûì âîññòàíàâëèâàåòñÿ ïîñòî-
ÿííàÿ ñêîðîñòü òðàâëåíèÿ ïî âñåé ïîâåðõíîñòè îá-
ðàçöà.
Èòàê, èíñòðóìåíò äâèæåòñÿ ñ ïîñòîÿííîé ëè-
íåéíîé ñêîðîñòüþ u ïîä ïåðâîíà÷àëüíî ïëîñ-
êîé ïîâåðõíîñòüþ îáðàçöà áåñêîíå÷íîé øèðèíû, äëè-
íîé l. Íàïðàâèì îñü Y ïåðïåíäèêóëÿðíî ïëîñêîñòè
èíñòðóìåíòà òàê, ÷òîáû îíà ïðîõîäèëà â íà÷àëå îá-
ðàçöà âäîëü åãî áîêîâîé ñòåíêè. Îñü Õ íàõîäèòñÿ â
ïëîñêîñòè èíñòðóìåíòà è íàïðàâëåíà âäîëü äëèíû îá-
ðàçöà. Òî÷êà x=0 ñîîòâåòñòâóåò íà÷àëó îáðàçöà è çäåñü
ïåðåñåêàåòñÿ ñ îñüþ Y; â êîíöå îáðàçöà â òî÷êå x=l
ìåæäó íèì è èíñòðóìåíòîì óäåðæèâàåòñÿ ïîñòîÿí-
íûé çàçîð âåëè÷èíîé 2δ. Ïðåäïîëàãàåòñÿ, ÷òî â ýòîé
38
ÒÅÕÍÎËÎÃÈß ÏÐÎÈÇÂÎÄÑÒÂÀ
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2003, ¹ 2
òî÷êå øèðèíà äèôôóçèîííîãî ñëîÿ ìèíèìàëüíà è
ðàâíà øèðèíå êîíâåêòèâíîãî ñëîÿ, ò. å. äèôôóçèîí-
íûé ñëîé íàïîëîâèíó çàïîëíÿåò çàçîð. Â ìîäåëè ïî-
ëàãàåì, ÷òî áîêîâàÿ ïîâåðõíîñòü â íà÷àëå îáðàçöà
çàêðûòà ïåðåãîðîäêîé, íå ïðîíèöàåìîé äëÿ òðàâèòå-
ëÿ; îñíîâàíèå ïåðåãîðîäêè ïàðàëëåëüíî ïëîñêîñòè èí-
ñòðóìåíòà è ïîñòîÿííî íàõîäèòñÿ íà ðàññòîÿíèè 2δ îò
íåãî.
Äëÿ íàõîæäåíèÿ ôîðìû ïîâåðõíîñòè îáðàáàòûâà-
åìîãî îáðàçöà è ñêîðîñòè ïðîöåññà ôîðìîèçìåíå-
íèÿ, îïðåäåëÿåìûõ âåëè÷èíîé ïëîòíîñòè ñòàöèîíàð-
íîãî ïîòîêà ðåàãåíòà ê ïîâåðõíîñòè îáðàçöà, ðåøà-
ëîñü ñòàöèîíàðíîå óðàâíåíèå êîíâåêòèâíîé äèôôó-
çèè, êîòîðîå äëÿ ðàññìàòðèâàåìîãî âèäà ñëîèñòîãî
òå÷åíèÿ èìååò âèä:
,
2
2
y
c
D
x
c
u
∂
∂=
∂
∂
0<y<y0 (äèôôóçèîííàÿ îáëàñòü);
,0
2
2
=
∂
∂
y
c
y≥ y0 (êîíâåêòèâíàÿ îáëàñòü),
ñ ãðàíè÷íûìè ócëîâèÿìè:
,
, D
j
dy
c s
x
−=
∂
δ
;0
0,
=
∂
xdy
c
ñ(0, 0<y<δ); ys(l)=2δ.
Äëÿ óêàçàííîé êðàåâîé çàäà÷è íàìè ïîëó÷åíî àíà-
ëèòè÷åñêîå âûðàæåíèå ôîðìû ïîâåðõíîñòè îáðàáà-
òûâàåìîãî îáðàçöà:
( )
−
δ
π−
π
δ+−
δ
+δ= ∑
∞
=
x
u
Dn
n
xl
u
D
y
n
s 2
22
1
2
exp
12
2
.exp
2
22
δ
π− l
u
Dn
(1)
Ïîñêîëüêó ñëàãàåìûå ñ n>1 âíîñÿò íåçíà÷èòåëü-
íûé âêëàä â ñóììó, ôîðìóëó (1) ìîæíî ïðåäñòàâèòü
â âèäå
ys=A�Bx+Ce�kx, (2)
ãäå ;
2
2
2
2
2
l
u
D
el
u
D
A δ
π−
π
δ−
δ
+δ=
. ;
2
;
2
2
2 σ
π=
π
σ=
σ
=
u
D
kC
u
D
B
Äëÿ ñêîðîñòè V ñúåìà ñëîÿ ïîâåðõíîñòè îáðàçöà
ïîëó÷åíî:
δ
π−
π
−
β
ρδ+
δβ
ρ+
αβ
ρ= ∑
∞
=1
2
22
22
000
exp
12
3
41
n
l
u
Dn
ncDcu
l
cV , (3)
Ó÷èòûâàÿ, ÷òî äîáàâêà
δ
π−
π
−
β
ρδ=∆ ∑
∞
=1
2
22
22
0
exp
12
3
1
n
l
u
Dn
ncD
â äèôôóçèîííîì ÷ëåíå ìîæåò èçìåíÿòüñÿ îò 0 äî
1/3
0cαβ
ρ , óðàâíåíèå (3) óïðîùàåòñÿ:
.
1
000 ccDcu
l
V αβ
ρ+
β
ρδ+
δβ
ρ= (4)
Ôîðìóëà (2) èìååò îñîáîå çíà÷åíèå äëÿ îïåðàöèè
ÁÕÌÏ, ïîñêîëüêó ïîçâîëÿåò îïðåäåëèòü èëè, èçìå-
íÿÿ ïàðàìåòðû, çàäàòü ìàêðîðåëüåô ïîâåðõíîñòè îá-
ðàçöà. Ñîãëàñíî ôîðìóëå, ïîâåðõíîñòü îáðàçöà ïðåä-
ñòàâëÿåò ñîáîé ïëîñêîñòü ñ êðàåâûì çàâàëîì â íà÷à-
ëå îáðàçöà; ïðè ýòîì êîýôôèöèåíò B îïðåäåëÿåò îò-
êëîíåíèå ïëîñêîãî ó÷àñòêà îò ïàðàëëåëüíîñòè, à k �
ïðîòÿæåííîñòü êðàåâîãî çàâàëà. Õàðàêòåðíî, ÷òî ñòà-
öèîíàðíàÿ ôîðìà ïîâåðõíîñòè íå çàâèñèò îò ïðèðî-
äû ìàòåðèàëà, êîíñòàíòû õèìè÷åñêîé ðåàêöèè, êîí-
öåíòðàöèè àêòèâíîãî êîìïîíåíòà òðàâèòåëÿ. Ìàêðî-
ðåëüåô ïîâåðõíîñòè îáðàáîòàííîãî îáðàçöà çàâèñèò
òîëüêî îò êîýôôèöèåíòà äèôôóçèè àêòèâíîãî êîìïî-
íåíòà, ñêîðîñòè äâèæåíèÿ òðàâèòåëÿ è øèðèíû çàçî-
ðà. Èçìåíÿÿ ñêîðîñòü äâèæåíèÿ èíñòðóìåíòà, âåëè-
÷èíó çàçîðà (çàâèñÿùóþ îò âÿçêîñòè òðàâèòåëÿ), ìîæ-
íî â ïðîöåññå îáðàáîòêè ðåãóëèðîâàòü îòêëîíåíèå îò
ïëîñêîñòíîñòè è âåëè÷èíó êðàåâîãî çàâàëà ïîâåðõ-
íîñòè îáðàçöà.
Íà ðèñ. 1 ïðèâåäåíû ýêñïåðèìåíòàëüíûå ïðîôè-
ëîãðàììû ïîâåðõíîñòè îáðàçöîâ InSb, ïîëó÷åííûõ
â óñëîâèÿõ ñòàöèîíàðíîñòè îïåðàöèè ÁÕÌÏ. Èç ðè-
ñóíêà âèäíî, ÷òî ïðîôèëîãðàììû ïîâåðõíîñòè îá-
ðàçöîâ, êàê è ñëåäóåò èç ðåçóëüòàòîâ ìîäåëè, èìåþò
ïðîòÿæåííûé ïðÿìîëèíåéíûé ó÷àñòîê ñ íàêëîíîì ê
ãîðèçîíòàëüíîé ïëîñêîñòè è êðàåâîé çàâàë, ïîä÷èíÿ-
þùèéñÿ ýêñïîíåíöèàëüíîìó çàêîíó. Ñ óâåëè÷åíèåì
ñêîðîñòè u îò 5 ñì/ñ (êðèâàÿ 1) äî 12 ñì/ñ (êðèâàÿ 2)
íàêëîí ëèíåéíîãî ó÷àñòêà óìåíüøàåòñÿ, ïðîòÿæåí-
íîñòü êðàåâîãî çàâàëà óâåëè÷èâàåòñÿ. Âåëè÷èíû êî-
ýôôèöèåíòîâ B è k, èçìåðåííûå ïî ýêñïåðèìåíòàëü-
íûì ïðîôèëîãðàììàì, ïîêàçàëè õîðîøåå ñîâïàäå-
íèå ñî çíà÷åíèÿìè, ðàññ÷èòàííûìè ïî ôîðìóëå (2).
Çäåñü D �
js �
ys �
êîýôôèöèåíò äèôôóçèè àêòèâíîãî êîìïîíåíòà òðàâè-
òåëÿ;
ïëîòíîñòü äèôôóçèîííîãî ïîòîêà íà ãðàíèöå ìåæäó
äèôôóçèîííûì è êîíâåêòèâíûì ñëîÿìè;
êîîðäèíàòû òî÷åê ïîâåðõíîñòè îáðàçöà.
ïëîòíîñòü îáðàáàòûâàåìîãî ìàòåðèàëà;
êîíñòàíòà ñêîðîñòè õèìè÷åñêîé ðåàêöèè;
ãäå ρ �
α �
îòíîøåíèå ìàññû ðàñòâîðÿåìîãî â ïðîöåññå ðåçêè èëè ïî-
ëèðîâêè ìàòåðèàëà ê ìàññå ðàñõîäóåìîãî íà åãî ðàñòâîðå-
íèå àêòèâíîãî êîìïîíåíòà òðàâèòåëÿ.
β �
2 4 6 8 10 12 14
Ðàññòîÿíèå âäîëü îáðàçöà, ìì
150
100
50
0
Â
û
ñî
òà
ï
ðî
ô
èë
ÿ
îá
ðà
çö
à,
ì
êì
Ðèñ. 1. Ïðîôèëè ïîâåðõíîñòè îáðàçöîâ ïîñëå ïîëèðîâà-
íèÿ â ñòàöèîíàðíîì ðåæèìå ïðè ðàçíûõ ñêîðîñòÿõ äâè-
æåíèÿ ïîëèðîâàëüíèêà:
1 � U=5 ñì/ñ; 2 � U=12 ñì/ñ
2
1
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2003, ¹ 2
39
ÒÅÕÍÎËÎÃÈß ÏÐÎÈÇÂÎÄÑÒÂÀ
Ôîðìóëà (4) ïîçâîëÿåò îöåíèòü ïðîèçâîäèòåëü-
íîñòü ïðîöåññà áåñêîíòàêòíîãî õèìè÷åñêîãî ôîðìî-
îáðàçîâàíèÿ. Ýòî îñîáåííî âàæíî äëÿ õèìè÷åñêîé
ðåçêè, ïîñêîëüêó ïîçâîëÿåò îïðåäåëèòü ìàêñèìàëü-
íóþ ñêîðîñòü ïðîöåññà, âûÿâèòü ïóòè ñîâåðøåíñòâî-
âàíèÿ îáîðóäîâàíèÿ. Ïî ñâîåé ñòðóêòóðå ôîðìóëà (4)
ÿâëÿåòñÿ ñóììîé îáðàòíûõ ïðåäåëüíûõ ñêîðîñòåé
ñòàäèé ïðîöåññà ðàñòâîðåíèÿ: êîíâåêòèâíîé (ïåðâîå
ñëàãàåìîå), äèôôóçèîííîé (âòîðîå ñëàãàåìîå) è õè-
ìè÷åñêîé (òðåòüå ñëàãàåìîå). Îñîáûé èíòåðåñ ïðåä-
ñòàâëÿåò ñëó÷àé, êîãäà ñêîðîñòè êîíâåêòèâíîé è äèô-
ôóçèîííîé ñòàäèé (ñîîòâåòñòâåííî ïåðâîå è âòîðîå
ñëàãàåìûå â ïðàâîé ÷àñòè ôîðìóëû (4)) ðàâíû äðóã
äðóãó. Äëÿ ýòîãî äîëæíî ñîáëþäàòüñÿ ðàâåíñòâî
21
=δ
u
Dl . (5)
Ïðè ïîñòîÿíñòâå âñåõ ïðî÷èõ (êðîìå δ) ïàðàìåò-
ðîâ, âõîäÿùèõ â ôîðìóëó (4), ðàâåíñòâî (5) ÿâëÿåòñÿ
òàêæå óñëîâèåì äîñòèæåíèÿ ìàêñèìóìà ñêîðîñòè
ñúåìà V. Äåéñòâèòåëüíî, ïîäñòàâëÿÿ ðàâåíñòâî (5) â
ôîðìóëó (4), ïîëó÷àåì ñëåäóþùóþ çàâèñèìîñòü ìàê-
ñèìàëüíîé (ïî δ) ñêîðîñòè ñúåìà Vmax îò ïàðàìåòðîâ
ïðîöåññà:
.
21
0
21
0max cuD
l
cV αβ
ρ+
β
ρ= (6)
Ôîðìóëà (6) ìîæåò áûòü èñïîëüçîâàíà äëÿ îöåí-
êè ñêîðîñòè õèìè÷åñêîé ðåçêè. Äëÿ îïåðàöèè ÕÐ
ïîäáèðàþòñÿ òðàâèòåëè ñ ìàêñèìàëüíî âûñîêîé ñêî-
ðîñòüþ õèìè÷åñêîé ñòàäèè ðåàêöèè, ò. å. ñ áîëüøèìè
çíà÷åíèÿìè α. Ïîýòîìó ñêîðîñòü ðàñòâîðåíèÿ â ñëó-
÷àå õèìè÷åñêîé ðåçêè îáû÷íî êîíòðîëèðóåòñÿ äèô-
ôóçèåé, áëàãîäàðÿ ÷åìó âòîðûì ñëàãàåìûì â ïðà-
âîé ÷àñòè ôîðìóëû (6) â äàííîì ñëó÷àå ìîæíî ïðå-
íåáðå÷ü.
Äàëåå, ïîñêîëüêó â óñòðîéñòâàõ äëÿ õèìè÷åñêîé
ðåçêè ïîâåðõíîñòü èíñòðóìåíòà íå ÿâëÿåòñÿ ïëîñêîé,
ïðîöåññ ðàñòâîðåíèÿ ìàòåðèàëà âáëèçè èíñòðóìåíòà
ïðîòåêàåò â ðàçíûõ òî÷êàõ ñ ðàçíîé ñêîðîñòüþ, ïðè-
÷åì ìàêñèìàëüíàÿ ñêîðîñòü ðàñòâîðåíèÿ äîñòèãàåòñÿ
òàì, ãäå âûïîëíÿåòñÿ óñëîâèå (5). Â ðåçóëüòàòå ïðî-
ôèëü äíà ïðîïèëà ïðèíèìàåò W-îáðàçíûé âèä ñ ìàê-
ñèìàëüíûì ïîäúåìîì ïîä ñòðóíîé. Åñëè ïðè ýòîì
ñòðóíà ïðèæèìàåòñÿ ê îáðàçöó ñ íåêîòîðûì óñèëèåì
è, ñëåäîâàòåëüíî, èìååò íåêîòîðûé ïðîãèá, åå ïîëî-
æåíèå â ãîðèçîíòàëüíîé ïëîñêîñòè ñòàíîâèòñÿ íåóñ-
òîé÷èâûì. Ñòðåìÿñü óìåíüøèòü âåëè÷èíó ïðîãèáà,
îíà ñìåùàåòñÿ âëåâî èëè âïðàâî îò âîçâûøåíèÿ â
ñåðåäèíå ïðîïèëà. Äàëåå W-îáðàçíûé ïðîôèëü âîñ-
ïðîèçâîäèòñÿ â äðóãîì ìåñòå, è ñòðóíà ñíîâà ñìå-
ùàåòñÿ â òó èëè äðóãóþ ñòîðîíó.
Òàêèì îáðàçîì, ïðè ðàçðåçàíèè îáðàçöà ìåòîäîì
ÕÐ èíñòðóìåíò óãëóáëÿåòñÿ â ðàçðåçàåìûé ìàòåðè-
àë ñî ñêîðîñòüþ Vmax íå ïî ïðÿìîé, à ïî ëîìàíîé
ëèíèè, ïðè÷åì åå ïðÿìûå ó÷àñòêè èìåþò íàêëîí îò-
íîñèòåëüíî íàïðàâëåíèÿ ïîäà÷è. Ó÷èòûâàÿ âûøåñêà-
çàííîå, ìîäèôèöèðóÿ óðàâíåíèå (6), ìîæíî ïîëó-
÷èòü ñëåäóþùåå âûðàæåíèå äëÿ ñêîðîñòè õèìè÷åñ-
êîé ðåçêè VXP:
( )
Ruc
l
uD
l
cuD
l
R
uDl
cV 0
21
0
2121
0ÕÐ
422
1
21
β
ρ+
β
ρ=
+
β
ρ= , (7)
ãäå R � ðàäèóñ ñå÷åíèÿ èíñòðóìåíòà.
Íàìè áûëè ïðîâåäåíû ýêñïåðèìåíòàëüíûå èñ-
ñëåäîâàíèÿ çàâèñèìîñòè ñêîðîñòè õèìè÷åñêîé
ðåçêè îáðàçöîâ HgCdTe îò äëèíû îáðàçöà l è ñêîðîñòè
äâèæåíèÿ ñòðóíû u.  êà÷åñòâå òðàâèòåëÿ èñïîëüçî-
âàëñÿ 20%-íûé ðàñòâîð áðîìà â áðîìèñòî-âîäîðîä-
íîé êèñëîòå. Ðåçóëüòàòû ýêñïåðèìåíòà ïðåäñòàâëåíû
íà ðèñ. 2. Êàê âèäíî èç ðèñóíêà, ýêñïåðèìåíòàëüíàÿ
çàâèñèìîñòü îáðàòíîé ñêîðîñòè ðåçêè îò äëèíû îá-
ðàçöà áëèçêà ê ñòåïåííîé ñ ïîêàçàòåëåì ñòåïåíè, íå-
ñêîëüêî áîëüøèì, ÷åì 1/2. Ïîñëåäíåå ìîæåò îáúÿñ-
íÿòüñÿ âëèÿíèåì âòîðîãî ñëàãàåìîãî ôîðìóëû (7).
Ýêñïåðèìåíòàëüíàÿ çàâèñèìîñòü ñêîðîñòè ðåçêè
îò ñêîðîñòè äâèæåíèÿ èíñòðóìåíòà ïðåäñòàâëåíà íà
ðèñ. 3. Ïîäîáíî çàâèñèìîñòè îáðàòíîé ñêîðîñòè ðåç-
êè îò äëèíû îáðàçöà, ýòà çàâèñèìîñòü òàêæå áëèçêà ê
ñòåïåííîé è ñ ïî÷òè òàêèì æå ïîêàçàòåëåì ñòåïåíè.
Ïîëó÷åííûå çàâèñèìîñòè âûÿâëÿþò ïîòåíöèàëüíî
áîëüøèå ðåçåðâû ïîâûøåíèÿ ñêîðîñòè ÕÐ. Íàïðèìåð,
ïðè ñêîðîñòè äâèæåíèÿ ñòðóíû u=18 ñì/ñ ñëèòîê
HgCdTe äèàìåòðîì 10 ìì ðàçðåçàåòñÿ íà ïðèìåíÿå-
ìîì ñòàíêå ÑÕÐ-2 çà îäèí ÷àñ. Èç íàøèõ ðàñ÷åòîâ
ñëåäóåò, ÷òî ïðè óâåëè÷åíèè ñêîðîñòè äâèæåíèÿ ñòðó-
íû äî 20 ì/ñ (äàæå ïðè äèàìåòðå ðàçðåçàåìîãî ñëèòêà
~60 ìì) ïðîäîëæèòåëüíîñòü ðàçðåçàíèÿ ñîñòàâèò âñå-
ãî îêîëî ïîëóòîðà ÷àñîâ. Òàêèì îáðàçîì, ñîîòâåòñòâó-
þùàÿ òåõíè÷åñêàÿ äîðàáîòêà îáîðóäîâàíèÿ, ñâÿçàííàÿ,
â îñíîâíîì, ñ óâåëè÷åíèåì ñêîðîñòè ïåðåìåùåíèÿ
íîñèòåëÿ òðàâèëüíîé æèäêîñòè, ïîçâîëèò ìåòîäó õè-
ìè÷åñêîé ðåçêè ñòàòü êîíêóðåíòîñïîñîáíûì â ñðàâ-
íåíèè ñ àáðàçèâíûìè ìåòîäàìè â òåõíîëîãè÷åñêèõ
ëèíèÿõ ïåðåäåëà ìîíîêðèñòàëëè÷åñêèõ ñëèòêîâ.
12000
8000
4000
0
Î
áð
àò
íà
ÿ
ñê
îð
îñ
òü
,
ñ/
ñì
0,5 1,0 1,5 2,0 3,0
Äëèíà îáðàçöà, ñì
Ðèñ. 2. Çàâèñèìîñòü îáðàòíîé ñêîðîñòè õèìè÷åñêîé ðåç-
êè îáðàçöîâ HgCdTe îò äëèíû îáðàçöà
y=6488,5x0,5757
0,005
0,003
0,001Ñ
êî
ðî
ñò
ü
ðå
çê
è,
ñì
/ñ
0 200 400 600
Ñêîðîñòü äâèæåíèÿ èíñòðóìåíòà, ñì/ñ
Ðèñ. 3. Çàâèñèìîñòü ñêîðîñòè õèìè÷åñêîé ðåçêè îáðàç-
öîâ HgCdTe îò ñêîðîñòè äâèæåíèÿ èíñòðóìåíòà
y=0,0001x0,5632
40
ÒÅÕÍÎËÎÃÈß ÏÐÎÈÇÂÎÄÑÒÂÀ
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2003, ¹ 2
Âûâîäû
1. Ñðàâíåíèå ýêñïåðèìåíòàëüíûõ è òåîðåòè÷åñêèõ
çàâèñèìîñòåé ïîêàçàëî èõ êà÷åñòâåííîå è õîðîøåå
êîëè÷åñòâåííîå ñîãëàñîâàíèå. Ýòî ïîçâîëÿåò èñïîëü-
çîâàòü ðåçóëüòàòû ðàáîòû ïðè ðàçðàáîòêå òðàâÿùèõ
ðàñòâîðîâ è âûáîðå îïòèìàëüíûõ òåõíîëîãè÷åñêèõ
ðåæèìîâ îïåðàöèé áåñêîíòàêòíîãî áåçàáðàçèâíîãî
ïåðåäåëà ñëèòêîâ äëÿ ïîëó÷åíèÿ ïîëóïðîâîäíèêîâûõ
ïîäëîæåê.
2. Ñòàöèîíàðíûé ïðîôèëü ïîâåðõíîñòè, îáðàçóþ-
ùèéñÿ ïîñëå îïåðàöèè áåñêîíòàêòíîãî õèìèêî-ìåõà-
íè÷åñêîãî ïîëèðîâàíèÿ, íå çàâèñèò îò âåëè÷èí, õà-
ðàêòåðèçóþùèõ ñâîéñòâà âåùåñòâà îáðàçöà, êîíöåí-
òðàöèè òðàâèòåëÿ è êîíñòàíòû ñêîðîñòè õèìè÷åñêîé
ðåàêöèè. Ïðîôèëü îáðàçîâàííîé ïîâåðõíîñòè çàâè-
ñèò òîëüêî îò ñêîðîñòè äâèæåíèÿ èíñòðóìåíòà, øè-
ðèíû çàçîðà è êîýôôèöèåíòà äèôôóçèè àêòèâíîãî
êîìïîíåíòà òðàâèòåëÿ. Íàïðîòèâ, ñêîðîñòü ñúåìà ìà-
òåðèàëà ñóùåñòâåííî çàâèñèò îò ñâîéñòâ òðàâÿùåãî
ðàñòâîðà è ñâîéñòâ âåùåñòâà îáðàáàòûâàåìîãî îá-
ðàçöà.
3. Ïîëó÷åííûå ýêñïåðèìåíòàëüíûå è òåîðåòè÷åñ-
êèå çàâèñèìîñòè âûÿâëÿþò ïîòåíöèàëüíî áîëüøèå ðå-
çåðâû ïîâûøåíèÿ ñêîðîñòè õèìè÷åñêîé ðåçêè.
ÈÑÏÎËÜÇÎÂÀÍÍÛÅ ÈÑÒÎ×ÍÈÊÈ
1. Ïåðåâîùèêîâ Â. À., Ñêóïîâ Â. Ä. Îñîáåííîñòè õèìè÷åñêîé
îáðàáîòêè ïîâåðõíîñòè ïîëóïðîâîäíèêîâ.� Íèæíèé Íîâãîðîä:
Èçä-âî ÍÍÃÓ, 1992.
2. Êàðáàíü Â. È., Áîðçàêîâ Þ. È. Îáðàáîòêà ìîíîêðèñòàëëîâ
â ìèêðîýëåêòðîíèêå.� Ì.: Ðàäèî è ñâÿçü, 1988.
3. À. ñ. ÑÑÑÐ 1626575. Ñïîñîá õèìè÷åñêîé ðåçêè ïîëóïðî-
âîäíèêîâûõ êðèñòàëëîâ / À. Â. Ôîìèí, Ì. Þ. Êðàâåöêèé, Å. À.
Ñàëüêîâ.� 08.10.91.
4. À. ñ. ÑÑÑÐ 1792060. Êàññåòà äëÿ îáðàáîòêè ïëîñêèõ ïî-
âåðõíîñòåé äåòàëåé / Ï. Ô. Âåíãåëü, Î. Î. Ïàí÷óê, À. Ñ. Ôîìèí.�
01.10.92.
5. Øëèõòèíã Ã. Òåîðèÿ ïîãðàíè÷íîãî ñëîÿ.� Ì.: Íàóêà, 1974.
Äàòà ïîñòóïëåíèÿ â ðåäàêöèþ
05.07 2002 ã. � 16.01 2003 ã.
Îïïîíåíò ä. õ. í. Â. Ä. ÎÐËÎÂ
(Õàðüêîâñêèé íàö. óí-ò èì. Â. Í. Êàðàçèíà)
Ä. ò. í. Â. À. ÑÎÊÎË, ê. ò. í. Å. Ï. ÈÃÍÀØÅÂ
Áåëîðóññêèé ãîñ. óí-ò èíôîðìàòèêè è ðàäèîýëåêòðîíèêè, ã. Ìèíñê
E-mail: vasokol@gw.bsuir.unibel.by
ÓÑÒÀÍÎÂÊÀ
ÒÎËÑÒÎÑËÎÉÍÎÃÎ ÀÍÎÄÈÐÎÂÀÍÈß ÀËÞÌÈÍÈß
Ïðèâåäåíû îñíîâíûå êîíñòðóêòèâíûå
äàííûå è îñîáåííîñòè ðàçðàáîòàííîé
óñòàíîâêè äèíàìè÷åñêîãî òîëñòîñëîé-
íîãî àíîäèðîâàíèÿ àëþìèíèÿ äëÿ èçäå-
ëèé ðàäèîýëåêòðîíèêè.
Èçãîòîâëåíèå àëþìèíèåâûõ îñíîâàíèé äëÿ ãèá-
ðèäíûõ èíòåãðàëüíûõ ìèêðîñõåì è äðóãèõ èçäåëèé
ðàäèîýëåêòðîííîé òåõíèêè ïðîèçâîäèòñÿ ýëåêòðîõè-
ìè÷åñêèì àíîäèðîâàíèåì àëþìèíèÿ èëè åãî ñïëà-
âîâ [1, 2]. Ïðîöåññ îñóùåñòâëÿåòñÿ â ÿ÷åéêå èëè â
âàííå, çàïîëíåííîé ýëåêòðîëèòîì, â êîòîðîé îäèí
èç äâóõ ýëåêòðîäîâ (àíîä) è åñòü áóäóùàÿ ïîäëîæ-
êà. Ïðè ïðîïóñêàíèè ýëåêòðè÷åñêîãî òîêà íà ïîâåðõ-
íîñòè àëþìèíèåâîé ïëàñòèíû îáðàçóåòñÿ îêñèä çà
ñ÷åò àññèìèëÿöèè êèñëîðîäà, êîëè÷åñòâî êîòîðîãî
åñòü ôóíêöèÿ òîêà è âðåìåíè.
Âûäåëÿåìîå â ïðîöåññå àíîäèðîâàíèÿ òåïëî îòðè-
öàòåëüíî âëèÿåò íà êà÷åñòâî è òîëùèíó ïîëó÷àåìîé
ïëåíêè îêñèäà. Ïîâûøåíèå òåìïåðàòóðû àíîäà óñè-
ëèâàåò òðàâÿùóþ ñïîñîáíîñòü ýëåêòðîëèòà, ÷òî ïðè-
âîäèò ê ïîäòðàâëèâàíèþ è ðàçðûõëåíèþ îêñèäà, óõóä-
øåíèþ åãî ìåõàíè÷åñêèõ è äèýëåêòðè÷åñêèõ ñâîéñòâ.
×òîáû ñíèçèòü ýòî âëèÿíèå è èçáåæàòü ìåñòíîãî ïå-
ðåãðåâà, ïðåäïðèíèìàþò ìåðû ê ïåðåìåøèâàíèþ è
öèðêóëÿöèè ýëåêòðîëèòà [3, 4]. Îäíàêî ñîçäàòü íåîá-
õîäèìûå äëÿ ýòîãî ñêîðîñòè ïîòîêà ýëåêòðîëèòà îêî-
ëî àíîäà èçâåñòíûìè ñïîñîáàìè (áàðáîòèðîâàíèå,
öèðêóëÿöèÿ, èíæåêòèðîâàíèå è ïð.) è äîñòè÷ü âûñî-
êîãî óðîâíÿ îòâîäà òåïëà îò íåãî íå óäàåòñÿ.
Çàäà÷à ñîñòîÿëà â òîì, ÷òîáû ïîâûñèòü ýôôåêòèâ-
íîñòü îòâîäà òåïëà îò àíîäà. Ñ ýòîé öåëüþ ïåðåøëè îò
àíîäèðîâàíèÿ â ñòàòèêå ê àíîäèðîâàíèþ â äèíàìèêå.
Íà ýòîì ïðèíöèïå ðàçðàáîòàíà è ñîçäàíà óñòàíîâêà
òîëñòîñëîéíîãî àíîäèðîâàíèÿ À-1, ïðèíöèïèàëüíàÿ
ñõåìà êîòîðîé áåç èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ ïðåäñòàâëåíà íà
ðèñóíêå [5]. Àíîäèðóåìûå ïëàñòèíû íàõîäÿòñÿ çäåñü
â ïîñòîÿííîì äâèæåíèè â òå÷åíèå âñåãî ïðîöåññà àíî-
äèðîâàíèÿ. Ëèíåéíóþ ñêîðîñòü äâèæåíèÿ ïëàñòèí ìîæ-
íî ðåãóëèðîâàòü â ïðåäåëàõ 5 � 50 ì/ìèí.
9
6
12
5
7
1
2
4 5
6
7
8
10
11
3
Ñõåìà óñòàíîâêè àíîäèðîâàíèÿ:
1 � âàííà; 2 � îõëàæäàþùàÿ ðóáàøêà; 3 � âàë; 4 � êàðóñåëü;
5 � êîðîìûñëî; 6 � êîíñîëü ñ óïîðàìè; 7 � ïîâîðîòíûé óçåë;
8 � ïëàñòèíîäåðæàòåëü; 9 � ýëåêòðîäâèãàòåëü; 10 � àíîäèðó-
åìàÿ ïëàñòèíà; 11 � òýí; 12 � ìåøàëêà
|
| id | oai:tkea.com.ua:article-1288 |
| institution | Technology and design in electronic equipment |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-07-01T01:00:41Z |
| publishDate | 2003 |
| publisher | PE "Politekhperiodika", Book and Journal Publishers |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | wwwtkeacomua/16/b4c167837a70843652050719e0f4d016.pdf |
| spelling | oai:tkea.com.ua:article-12882026-06-30T17:51:02Z Modeling of contactless chemical‑mechanical processes for semiconductor substrate fabrication Моделирование процессов бесконтактного химикомеханического изготовления подложек полупроводников Grigoriev, N. N. Kravetsky, M. Yu. Pashchenko, G. A. Sypko, S. A. Fomin, A. V. contactless chemical‑mechanical polishing chemical cutting semiconductor substrates physical model technological regimes бесконтактное химико‑механическое полирование химическая резка полупроводниковые подложки физическая модель технологические режимы A physical model has been developed for operations of contactless chemical‑mechanical polishing and chemical cutting. Analytical expressions were obtained that relate the geometry of the formed surface and the processing rate to the physical parameters of the ongoing processes. These results can be applied in the development of etching solutions and in selecting optimal technological regimes for contactless, non‑abrasive processing of ingots to produce semiconductor substrates. Разработана физическая модель операций бесконтактного химико-механического полирования и химической резки. Получены аналитические выражения, связывающие геометрию образованной поверхности и скорость обработки с физическими параметрами протекающих процессов. Это позволяет использовать результаты работы при разработке травящих растворов и выборе оптимальных технологических режимов операций бесконтактного безабразивного передела слитков для получения полупроводниковых подложек. PE "Politekhperiodika", Book and Journal Publishers 2003-04-30 Article Article Peer-reviewed Article application/pdf https://www.tkea.com.ua/index.php/journal/article/view/TKEA2003.2.36 Technology and design in electronic equipment; No. 2 (2003): Tekhnologiya i konstruirovanie v elektronnoi apparature; 36-40 Технологія та конструювання в електронній апаратурі; № 2 (2003): Технология и конструирование в электронной аппаратуре; 36-40 3083-6549 3083-6530 uk https://www.tkea.com.ua/index.php/journal/article/view/TKEA2003.2.36/1188 Copyright (c) 2003 N. N. Grigoriev, M. Yu. Kravetsky, G. A. Pashchenko, S. A. Sypko, A. V. Fomin http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ |
| spellingShingle | бесконтактное химико‑механическое полирование химическая резка полупроводниковые подложки физическая модель технологические режимы Grigoriev, N. N. Kravetsky, M. Yu. Pashchenko, G. A. Sypko, S. A. Fomin, A. V. Моделирование процессов бесконтактного химикомеханического изготовления подложек полупроводников |
| title | Моделирование процессов бесконтактного химикомеханического изготовления подложек полупроводников |
| title_alt | Modeling of contactless chemical‑mechanical processes for semiconductor substrate fabrication |
| title_full | Моделирование процессов бесконтактного химикомеханического изготовления подложек полупроводников |
| title_fullStr | Моделирование процессов бесконтактного химикомеханического изготовления подложек полупроводников |
| title_full_unstemmed | Моделирование процессов бесконтактного химикомеханического изготовления подложек полупроводников |
| title_short | Моделирование процессов бесконтактного химикомеханического изготовления подложек полупроводников |
| title_sort | моделирование процессов бесконтактного химикомеханического изготовления подложек полупроводников |
| topic | бесконтактное химико‑механическое полирование химическая резка полупроводниковые подложки физическая модель технологические режимы |
| topic_facet | contactless chemical‑mechanical polishing chemical cutting semiconductor substrates physical model technological regimes бесконтактное химико‑механическое полирование химическая резка полупроводниковые подложки физическая модель технологические режимы |
| url | https://www.tkea.com.ua/index.php/journal/article/view/TKEA2003.2.36 |
| work_keys_str_mv | AT grigorievnn modelingofcontactlesschemicalmechanicalprocessesforsemiconductorsubstratefabrication AT kravetskymyu modelingofcontactlesschemicalmechanicalprocessesforsemiconductorsubstratefabrication AT pashchenkoga modelingofcontactlesschemicalmechanicalprocessesforsemiconductorsubstratefabrication AT sypkosa modelingofcontactlesschemicalmechanicalprocessesforsemiconductorsubstratefabrication AT fominav modelingofcontactlesschemicalmechanicalprocessesforsemiconductorsubstratefabrication AT grigorievnn modelirovanieprocessovbeskontaktnogohimikomehaničeskogoizgotovleniâpodložekpoluprovodnikov AT kravetskymyu modelirovanieprocessovbeskontaktnogohimikomehaničeskogoizgotovleniâpodložekpoluprovodnikov AT pashchenkoga modelirovanieprocessovbeskontaktnogohimikomehaničeskogoizgotovleniâpodložekpoluprovodnikov AT sypkosa modelirovanieprocessovbeskontaktnogohimikomehaničeskogoizgotovleniâpodložekpoluprovodnikov AT fominav modelirovanieprocessovbeskontaktnogohimikomehaničeskogoizgotovleniâpodložekpoluprovodnikov |