MYCIE PODŁOŻY MYCIE PODŁOŻY

Prezentacja na temat: "MYCIE PODŁOŻY MYCIE PODŁOŻY"— Zapis prezentacji:

1 MYCIE PODŁOŻY MYCIE PODŁOŻY
Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( MYCIE PODŁOŻY

2 CEL ĆWICZENIA MYCIE PODŁOŻY
Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( CEL ĆWICZENIA Celem ćwiczenia jest przedstawienie sposobów przygotowania płytek krzemowych do procesów technologicznych. Operację tę nazywamy potocznie czyszczeniem (myciem) podłoży półprzewodnikowych. W trakcie ćwiczenia zwracamy uwagę na: Czystość odczynników chemicznych używanych w procedurach mycia, Rolę poszczególnych grup odczynników w procesie oczyszczania powierzchni Urządzenia stosowane w procesach mycia

3 Wybór podłoża MYCIE PODŁOŻY
Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( Wybór podłoża

4 Przygotowanie płytek krzemowych do procesów technologicznych
MYCIE PODŁOŻY Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( Przygotowanie płytek krzemowych do procesów technologicznych Odpowiednia czystość podłoża jest konieczna przed procesami: UTLENIANIA TERMICZNEGO, DYFUZJI, EPITAKSJI, NAKŁADANIA WARSTW KOPIOWYCH , NAPAROWYWANIA METALI

5 MYCIE PODŁOŻY Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( ZANIECZYSZCZENIA Zanieczyszczenia są głównie pochodzenia organicznego – warstwa tłuszczy z umieszczonymi w niej cząstkami kurzu, sadzy, i innych cząstek pochodzenia mineralnego lub metalicznego

6 SPOSOBY CZYSZCZENIA PODŁOŻY PÓŁPRZEWODNIKOWYCH
MYCIE PODŁOŻY Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( SPOSOBY CZYSZCZENIA PODŁOŻY PÓŁPRZEWODNIKOWYCH Najczęstszymi sposobami uzyskania idealnie czystej powierzchni podłoża półprzewodnikowego jest: Czyszczenie chemiczne, Czyszczenie ultradźwiękami, Obróbka cieplna w próżni, Bombardowanie elektronowe, Bombardowanie jonowe.

7 CZYSZCZENIE CHEMICZNE
MYCIE PODŁOŻY Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( CZYSZCZENIE CHEMICZNE Powierzchnia podłoża półprzewodnikowego poddana jest działaniu odczynników chemicznych rozpuszczających bądź trawiących substancje zanieczyszczające

8 CZYSZCZENIE ULTRADŹWIĘKAMI
MYCIE PODŁOŻY Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( CZYSZCZENIE ULTRADŹWIĘKAMI W wyniku oddziaływania ultradźwięków w cieczy powstają i znikają pęcherzyki kawitacyjne. W czasie pękania tych pęcherzyków wyzwala się duże ciśnienie hydrostatyczne, które ułatwia oderwanie się cząsteczek brudu

9 CZYSZCZENIE ULTRADŹWIĘKAMI
MYCIE PODŁOŻY Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( CZYSZCZENIE ULTRADŹWIĘKAMI W wyniku oddziaływania ultradźwięków w cieczy powstają i znikają pęcherzyki kawitacyjne. W czasie pękania tych pęcherzyków wyzwala się duże ciśnienie hydrostatyczne, które ułatwia oderwanie się cząsteczek brudu

10 CZYSZCZENIE ULTRADŹWIĘKAMI
MYCIE PODŁOŻY Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( CZYSZCZENIE ULTRADŹWIĘKAMI W wyniku oddziaływania ultradźwięków w cieczy powstają i znikają pęcherzyki kawitacyjne. W czasie pękania tych pęcherzyków wyzwala się duże ciśnienie hydrostatyczne, które ułatwia oderwanie się cząsteczek brudu

11 CZYSZCZENIE ULTRADŹWIĘKAMI
MYCIE PODŁOŻY Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( CZYSZCZENIE ULTRADŹWIĘKAMI W wyniku oddziaływania ultradźwięków w cieczy powstają i znikają pęcherzyki kawitacyjne. W czasie pękania tych pęcherzyków wyzwala się duże ciśnienie hydrostatyczne, które ułatwia oderwanie się cząsteczek brudu

12 OBRÓBKA CIEPLNA W PRÓŻNI
MYCIE PODŁOŻY Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( OBRÓBKA CIEPLNA W PRÓŻNI Wygrzewanie materiałów w próżni powoduje desorpcję zanieczyszczeń z przypowierzchniowych warstw podłoży półprzewodnikowych Komora próżniowa PRÓŻNIA

13 OBRÓBKA CIEPLNA W PRÓŻNI
MYCIE PODŁOŻY Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( OBRÓBKA CIEPLNA W PRÓŻNI Wygrzewanie materiałów w próżni powoduje desorpcję zanieczyszczeń z przypowierzchniowych warstw podłoży półprzewodnikowych Komora próżniowa PRÓŻNIA

14 OBRÓBKA CIEPLNA W PRÓŻNI
MYCIE PODŁOŻY Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( OBRÓBKA CIEPLNA W PRÓŻNI Wygrzewanie materiałów w próżni powoduje desorpcję zanieczyszczeń z przypowierzchniowych warstw podłoży półprzewodnikowych Komora próżniowa PRÓŻNIA

15 OBRÓBKA CIEPLNA W PRÓŻNI
MYCIE PODŁOŻY Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( OBRÓBKA CIEPLNA W PRÓŻNI Wygrzewanie materiałów w próżni powoduje desorpcję zanieczyszczeń z przypowierzchniowych warstw podłoży półprzewodnikowych Komora próżniowa PRÓŻNIA

16 BOMBARDOWANIE ELEKTRONAMI W PRÓŻNI
MYCIE PODŁOŻY Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( BOMBARDOWANIE ELEKTRONAMI W PRÓŻNI Bombardowanie powierzchni materiałów wiązką elektronów w próżni powoduje desorpcję zanieczyszczeń z przypowierzchniowych warstw podłoży półprzewodnikowych Komora próżniowa PRÓŻNIA

17 BOMBARDOWANIE ELEKTRONAMI W PRÓŻNI
MYCIE PODŁOŻY Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( BOMBARDOWANIE ELEKTRONAMI W PRÓŻNI Bombardowanie powierzchni materiałów wiązką elektronów w próżni powoduje desorpcję zanieczyszczeń z przypowierzchniowych warstw podłoży półprzewodnikowych Komora próżniowa Wysokoenergetyczna wiązka elektronów PRÓŻNIA

18 BOMBARDOWANIE ELEKTRONAMI W PRÓŻNI
MYCIE PODŁOŻY Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( BOMBARDOWANIE ELEKTRONAMI W PRÓŻNI Bombardowanie powierzchni materiałów wiązką elektronów w próżni powoduje desorpcję zanieczyszczeń z przypowierzchniowych warstw podłoży półprzewodnikowych Komora próżniowa PRÓŻNIA

19 BOMBARDOWANIE ELEKTRONAMI W PRÓŻNI
MYCIE PODŁOŻY Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( BOMBARDOWANIE ELEKTRONAMI W PRÓŻNI Bombardowanie powierzchni materiałów wiązką elektronów w próżni powoduje desorpcję zanieczyszczeń z przypowierzchniowych warstw podłoży półprzewodnikowych Komora próżniowa PRÓŻNIA

20 BOMBARDOWANIE JONAMI W PRÓŻNI
MYCIE PODŁOŻY Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( BOMBARDOWANIE JONAMI W PRÓŻNI Bombardowanie powierzchni materiałów wiązką jonów w próżni powoduje desorpcję zanieczyszczeń z przypowierzchniowych warstw podłoży półprzewodnikowych Komora próżniowa PRÓŻNIA

21 BOMBARDOWANIE JONAMI W PRÓŻNI
MYCIE PODŁOŻY Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( BOMBARDOWANIE JONAMI W PRÓŻNI Bombardowanie powierzchni materiałów wiązką jonów w próżni powoduje desorpcję zanieczyszczeń z przypowierzchniowych warstw podłoży półprzewodnikowych Komora próżniowa Wysokoenergetyczna wiązka jonów PRÓŻNIA

22 BOMBARDOWANIE JONAMI W PRÓŻNI
MYCIE PODŁOŻY Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( BOMBARDOWANIE JONAMI W PRÓŻNI Bombardowanie powierzchni materiałów wiązką jonów w próżni powoduje desorpcję zanieczyszczeń z przypowierzchniowych warstw podłoży półprzewodnikowych Komora próżniowa PRÓŻNIA

23 BOMBARDOWANIE JONAMI W PRÓŻNI
MYCIE PODŁOŻY Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( BOMBARDOWANIE JONAMI W PRÓŻNI Bombardowanie powierzchni materiałów wiązką jonów w próżni powoduje desorpcję zanieczyszczeń z przypowierzchniowych warstw podłoży półprzewodnikowych Komora próżniowa PRÓŻNIA

24 CZYSZCZENIE CHEMICZNE PODŁOŻY PÓŁPRZEWODNIKOWYCH
MYCIE PODŁOŻY Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( CZYSZCZENIE CHEMICZNE PODŁOŻY PÓŁPRZEWODNIKOWYCH

25 Nazwy i oznaczenia kolejnych poziomów czystości odczynników
MYCIE PODŁOŻY Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( CZYSTOŚĆ ODCZYNNIKÓW CHEMICZNYCH Nazwy i oznaczenia kolejnych poziomów czystości odczynników Produkt techniczny (techn.) – (90 – 99)% , Czysty (cz.) – (99.0 – 99,9)%, Czysty do analizy (cz.d.a.) – (99,9 – 99,99)%, Chemicznie czysty (ch.cz.) – (99,99 – 99,999)% Chemicznie czysty do pp (ch.cz. do pp.)

26 CZYSTOŚĆ ODCZYNNIKÓW CHEMICZNYCH
MYCIE PODŁOŻY Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( CZYSTOŚĆ ODCZYNNIKÓW CHEMICZNYCH ppm – part per milion (1/ ) określenie ilości cząsteczek związku chemicznego na 1 milion cząsteczek roztworu ppb – part per bilion (miliard) (1/ ) określenie ilości cząsteczek związku chemicznego na 1 miliard cząsteczek roztworu

27 PROCEDURY MYCIA T> 70°C t≈15 min.
MYCIE PODŁOŻY Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( PROCEDURY MYCIA DI NH4OH H2O2 DI >10 MΩcm Procedura oparta na wykorzystaniu myjących właściwości wodorotlenku amonu i nadtlenku wodoru T> 70°C t≈15 min. Na przestrzeni wielu lat opracowano wiele procedur mycia. Ważna dla rozwoju współczesnego przemysłu półprzewodnikowego była procedura RCA Opracowana przez pracownika Radio Corporation of America na potrzeby przemysłu półprzewodnikowego

28 PROCEDURY MYCIA T> 70°C t≈15 min.
MYCIE PODŁOŻY Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( PROCEDURY MYCIA DI NH4OH H2O2 DI >10 MΩcm Procedura oparta na wykorzystaniu myjących właściwości wodorotlenku amonu i nadtlenku wodoru T> 70°C t≈15 min. Na przestrzeni wielu lat opracowano wiele procedur mycia. Ważna dla rozwoju współczesnego przemysłu półprzewodnikowego była procedura RCA Opracowana przez pracownika Radio Corporation of America na potrzeby przemysłu półprzewodnikowego

29 PROCEDURA „IMEC – CLEAN”
MYCIE PODŁOŻY Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( PROCEDURA „IMEC – CLEAN” Procedura polegająca na odtłuszczaniu, myciu zasadniczym i trawieniu DI DI DI C2H5OH H2SO4 + H2O2 HF

30 w niej cząstkami kurzu, sadzy i innych części pochodzenia mineralnego
MYCIE PODŁOŻY Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( Odtłuszczanie - mycie w alkoholu etylowym Usuwanie zanieczyszczeń organicznych – warstwa tłuszczy z umieszczonymi w niej cząstkami kurzu, sadzy i innych części pochodzenia mineralnego i organicznego C2H5OH

31 mycie w płuczce ultradźwiękowej Płuczka ultradźwiekowa
MYCIE PODŁOŻY Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( Odtłuszczanie mycie w płuczce ultradźwiękowej Płuczka ultradźwiekowa

32 mycie w płuczce ultradźwiękowej Płuczka ultradźwiękowa
MYCIE PODŁOŻY Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( Odtłuszczanie mycie w płuczce ultradźwiękowej Płuczka ultradźwiękowa Myte elementy Ciecz sprzęgająca (woda)

33 mycie w płuczce ultradźwiękowej
MYCIE PODŁOŻY Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( Odtłuszczanie mycie w płuczce ultradźwiękowej Pęcherzyki kawitacyjne Alkohol etylowy

34 mycie w płuczce ultradźwiękowej
MYCIE PODŁOŻY Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( Odtłuszczanie mycie w płuczce ultradźwiękowej Alkohol etylowy

35 mycie w płuczce ultradźwiękowej
MYCIE PODŁOŻY Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( Odtłuszczanie mycie w płuczce ultradźwiękowej Alkohol etylowy

36 Płukanie w wodzie dejonizowanej Co najmniej trzykrotna dekantacja
MYCIE PODŁOŻY Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( Płukanie w wodzie dejonizowanej Płukanie powinno być wykonane w wodzie dejonizowanej o rezystywności na poziomie > 10 MΩcm Co najmniej trzykrotna dekantacja Woda DI

37 Mycie zasadnicze w roztworze silnych utleniaczy
MYCIE PODŁOŻY Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( Mycie zasadnicze w roztworze silnych utleniaczy Czyszczenie zasadnicze przeprowadza się w roztworach silnych utleniaczy takich jak: H2SO4, H2O2, HNO3 H2SO4 + H2O2

38 Mycie zasadnicze w roztworze silnych utleniaczy
MYCIE PODŁOŻY Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( Mycie zasadnicze w roztworze silnych utleniaczy Łaźnia wodna

39 Mycie zasadnicze w roztworze silnych utleniaczy
MYCIE PODŁOŻY Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( Mycie zasadnicze w roztworze silnych utleniaczy Łaźnia wodna (podgrzanie kąpieli myjącej do temperatury > 90°C Myte elementy woda

40 Mycie zasadnicze w roztworze silnych utleniaczy
MYCIE PODŁOŻY Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( Mycie zasadnicze w roztworze silnych utleniaczy Roztwór kwasu siarkowego + nadtlenek wodoru

41 Płukanie w wodzie dejonizowanej Co najmniej trzykrotna dekantacja
MYCIE PODŁOŻY Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( Płukanie w wodzie dejonizowanej Płukanie powinno być wykonane w wodzie dejonizowanej o rezystywności na poziomie > 10 MΩcm Co najmniej trzykrotna dekantacja Woda DI

42 trawienie powierzchni
MYCIE PODŁOŻY Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( Mycie końcowe trawienie powierzchni Ostateczny efekt oczyszczenia powierzchni płytki krzemowej uzyskuje się poprzez strawienie wierzchniej warstwy tlenkowej w stężonym HF HF

43 trawienie powierzchni
MYCIE PODŁOŻY Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( Mycie końcowe trawienie powierzchni Trawienie należy przeprowadzić w zlewce teflonowej odpornej na działania kwasu HF

44 trawienie powierzchni
MYCIE PODŁOŻY Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( Mycie końcowe trawienie powierzchni Kwas Fluorowodorowy (HF) Oczyszczona powierzchnia płytki krzemowej

45 Płukanie w wodzie dejonizowanej Co najmniej trzykrotna dekantacja
MYCIE PODŁOŻY Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( Płukanie w wodzie dejonizowanej Płukanie powinno być wykonane w wodzie dejonizowanej o rezystywności na poziomie > 10 MΩcm Co najmniej trzykrotna dekantacja Woda DI

46 OCENA WIZUALNA WYGLĄDU
MYCIE PODŁOŻY Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( OCENA WIZUALNA WYGLĄDU POWIERZCHNI PŁYTKI hydrofilność jednorodność tekstura

47 SUSZENIE PODŁOŻY KRZEMOWYCH
MYCIE PODŁOŻY Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( SUSZENIE PODŁOŻY KRZEMOWYCH Suszenie poprzez odwirowanie Mycie w koszyczkach teflonowych

48 SUSZENIE PODŁOŻY KRZEMOWYCH
MYCIE PODŁOŻY Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( SUSZENIE PODŁOŻY KRZEMOWYCH Transport wysuszonych płytek w kasetach kwarcowych Zdejmowanie wysuszonej płytki z talerza wirówki

49 OCENA PODŁOŻY PO SUSZENIU
MYCIE PODŁOŻY Dr hab. inż. Krzysztof Waczyński, Instytut Elektroniki, Politechnika Śląska, Akademicka 16, Gliwice ( OCENA PODŁOŻY PO SUSZENIU Czysta płytka krzemowa Płytka warstwą tlenku termicznego