【半导体硅片化学清洗的质量控制分析5700字（论文）】

半导体硅片化学清洗的质量控制分析目录TOC\o"1-3"\h\u26157一、化学清洗工程的质量控制发展概述 426653二、半导体硅片化学清洗理论基础 478121氧化铁、氧化铜垢的化学清洗 445652硫化铁垢化学清洗 4211893含硅水垢化学清洗 4256014钙镁水垢化学清洗 515605各类油垢的化学清洗 526781三、半导体硅片的化学清洗质量管理 518466（一）半导体化学硅片化学清洗质量管理要素 5122951清洗主剂的选择 5209652缓蚀剂的选用 5227433温度的控制 5212024清洗工艺的设计 531517（二）半导体化学硅片化学清洗质量管理的基础条件 6141981化工厂 6150902清洗工程公司 6159593专用清洗设备 692884工业化学清洗有关标准 65383四、当前半导体硅片化学清洗方法及问题 616970（一）当前半导体硅片清洗方法 6180321等离子体清洗法 6140452五步清洗法 619689（二）当前半导体硅片清洗方法存在的问题 7314821表面活性剂残留问题 7280582表面活性剂对环境带来的污染问题 730452五、半导体硅片化学清洗优化建议 728712（二）旋转喷淋法提高化学药剂使用效率 723025（三）选择声波清洗替代药剂清洗 87381六、结语 831852参考文献 10半导体硅片化学清洗的质量控制分析一、化学清洗工程的质量控制发展概述单晶硅片在经过切片、研磨、抛光等不同加工工艺处理后,会在硅片表面引入大量的划痕与杂质等缺陷。另外在清洗过程中如果操作不当,也会使划痕深度增加,这将严重影响单晶硅片的加工质量和使用性能,为此国内外学者对单晶硅片的清洗方法进行了大量研究。1965年Kern等人提出了单晶硅湿法清洗工艺，后经多位学者改进最终形成了目前通用的清洗步骤。BongKyun等人提出了频率为0.83MHz的超声波辅助清洗硅片，可去除元件表面较小的杂质颗粒。M.Anamaria等人通过实验表明将15mg/L的臭氧水溶液分别与1g/L的HCl和2.5g/L的HF酸溶液混合后，具有很好的杂质清洗效果，杂质中金属Fe和Cu的去除率可分别达到98.7%和99.8%。JKYoon等人针对单晶硅片提出了臭氧清洗，通过臭氧的OH基与硅片表面的有机物发生化学反应实现杂质去除，同时还可以在单晶硅片表面形成一层极其光滑的氧化膜，有效防止了杂质颗粒的再吸附。国内刘玉岭等人利用超声波清洗单晶硅片，实验结果表明超声波能促使氧化膜的脱落，加快硅片表面有机物和金属杂质的去除，提高了清洗效率。范红娜等将湿法清洗与超声清洗相结合，即采用0.8~1.0MHz的超声波辅助四步清洗工艺对单晶硅片进行清洗，清洗液中在高频兆声作用下改变了其运动状态，并在单晶硅片表面区域形成高速度、大能量的水流连续冲击工件表面，从而去除单晶硅片表面附着的细小杂质颗粒与污染物。二、半导体硅片化学清洗理论基础在当前的半导体硅片生产中涉及的物理和花絮反应较为复杂，从单位硅片生产需要涉及的化学清洗含量来看，其中涉及的化学清洗对象的材质主要包括以下几种：1氧化铁、氧化铜垢的化学清洗半导体硅片生产中，氧化铁、氧化铜垢主要来着硅片生产设备。其中主要包括诸如铜、硅、硫化铁等污物，这些污物吸附在设备表面或者卡在设备间隙中都会在一定程度上影响设备的运转精度，同时也影响着产品的生产质量。而对于这些污垢中的铜分应先用氨水脱去，然后再进行酸洗。若铜氧化物增多，酸洗时一定要加入铜离子封闭剂，当铜离子沉积时，可产生电化学腐蚀。2硫化铁垢化学清洗在半导体硅片生产中由于催化剂的加入也会产生较多的硫化铁，硫化铁垢累积较多设备，并且与氧化铁和油混合。在清洁之前，若不妥善处理，便容易在化学清洗过程中造成一些不必要的麻烦，从而影响最终的化学清洗质量。为此，应该采用碳酸钠、磷酸三钠与表面活性剂复配液，具有润湿、乳化、去污和起泡作用，盐酸加缓蚀剂用于除垢、中和防锈。3含硅水垢化学清洗半导体硅片生产过程中容易沉淀如二氧化硅等硬成分的低压一般工业设备和热水器，未经严格的水处理，清理非常困难。可用高温碱溶液先作润化，将白炭黑转变成易于溶解的水玻璃，再次用盐酸清洗去除。盐酸加氢氟酸也可用于硅垢，含氟，或者是氟化氢铵溶液。4钙镁水垢化学清洗于半导体生产中使用的碳钢冷却器的钙镁垢，一般采用盐酸、硝酸和LAN826缓蚀剂溶液进行清洗。少量的油，少量的非离子表面活性剂。所以在酸洗前不需要碱性洗涤。5各类油垢的化学清洗根据各种油垢、碱(氢氧化钠、碳酸、磷酸钠等)的组成。、有机溶剂(三氯乙烯、四氯化碳、柴油等)、表面活性剂、络合剂等可用于垢溶度测试。氧化剂和其他配方用不同的组合进行清洗。例如，乙烯装置中稀释蒸汽发生器中的焦油垢可以用混合溶液清洗。三、半导体硅片的化学清洗质量管理（一）半导体化学硅片化学清洗质量管理要素1清洗主剂的选择普通工业设备化学清洗主剂是指一般工业设备酸洗主剂，大致来说，洗酸主剂选择以盐酸为主，基本符合上述清洗主剂的原理。也有专用换热器，硝酸专用加工材料。如果清洗主剂的选择不当，则会在很大程度上直接影响清洁质量。2缓蚀剂的选用阻垢剂的缓蚀机理是缓蚀剂分子吸附在金属表面形成一层非常薄的保护膜，把金属从酸性液体中分离出来，铁不溶于水，从而起到缓蚀作用。化学清洗，循环液中第一次完全溶解缓蚀剂，然后注入清洗液，由于防锈剂很贵，高用量，所以，抑制剂的适当使用，其直接影响到化学清洗工程的腐蚀率控制和工程成本。3温度的控制大体上说，普通工业设备化学清洗，温度上升，水溶性好，溶于水，但是高温会加重腐蚀。实验结果，温度在60℃以上，已不再有缓蚀剂的缓蚀作用。由于温度高，会造成清洗损坏的临时设施。酸洗，一种溶解反应是一种放热反应，所以当进行化学清洗，保证严格控制温度。以防发生事故，将对设备和人员造成伤害。4清洗工艺的设计先化学清洗，确保对一般工业设备运行状况有深刻的认识，包含一般工业设备操作温度，水的组成，有没有发生意外等。将一般工业设备水垢试验结果与水垢流程相结合设计。完成设计过程之后，与客户充分沟通，研究其可行性。转变传统设计理念，组建工程部必须有质量工程师参与，完成最终审核工作。其它因素也影响化学清洗工程的质量，如添加清洗助剂的时间和浓度，水平面的控制等，制订和实施化学清洗工程，需要综合衡量各种因素，以保证化学清洗质量满足客户要求。由以上分析影响化学清洗工程质量的主要因素可以看出，以确保化学清洗质量，企业必须实施全面质量管理，由原料获得，清洗技术设计，对工地的控制与质量信息的反馈，实行全程质量管理。化工清洗工程的成败，无法从化学工程学的观点来衡量。并应结合其他学科，如质量工程进行综合评价。分析准确的数据，信守以数据说话的原则，数理统计方法的应用，提高观察问题、分析问题、发现问题的能力。（二）半导体化学硅片化学清洗质量管理的基础条件化工厂、清洗工程公司、清洗设备工具制造厂和有关的标准是工业化学清洗的四个基础条件。1化工厂首先，化工企业必须能够制造和满足提供不同清洗用途的清洗剂。该公司依赖于化工研究所提供成熟，亦可为独立机构工业化学清洗，要真诚地与对口高校和广大用户，对于进口原材料要尽最大努力。清洗剂也必须有严格的标准。还应根据用户要求和清洗效果不断在实践过程中进行优化。2清洗工程公司作为大型清洗工程项目的承建单位，对于许多工业领域的化学清洗其清洗标准具有一定的影响力，在市场发展中承担着提供技术服务的角色。3专用清洗设备专业清洗设备是完成化学清洗工程中的一项重要影响因素，其中也存在着巨大的潜在市场。如此以来也推动一批专业化制造厂的诞生。化学清洗工程中的一大特点是针对不同的设备需要开发与之相对应的专用清洗设备，又需清洗机设计制造厂家与用户密切配合，才能更好地实现所预想的功能。4工业化学清洗有关标准清晰的行业标准是行业高速发展的重要基础之一。化学清洗标准囊括的内容较多，其中包括原料、清洗剂、清洗设备、清洗工具等，这些都是工业化学清洗标准的内容。四、当前半导体硅片化学清洗方法及问题（一）当前半导体硅片清洗方法1等离子体清洗法原子失去电子或者原子电离后形成正、负离子，组成的离子化的气体状态的物质被称为等离子体。等离子体可以处于高功率或凝结状态。无论她的病情如何，她都有强大的化学活动。目前，等离子体洗涤技术已应用于硅片半导体材料的表面洗涤技术，并在应用方面积累了大量经验和实际实例。这一专利技术很简单，是一种简单、直接的清洁过程，在清洁过程中没有化学试剂，污染、浪费。等离子体洗涤技术有许多优点，但其技术局限性仍然很明显。例如，这项技术的清洁工作不稳定，一旦有机物质转化为碳酸盐或石墨烯，就无法完全清洗湿表面，在这一阶段，需要利用声波洗涤技术进行预处理和洗涤。然而，该技术虽然对有机污染物有很好的去除效果，但对颗粒污染物和金属污染物的去除效果较差，等离子体之间的碰撞和摩擦很容易损坏材料表面。该技术还节省了清洗液同时避免了二次污染。2五步清洗法五步清洗法使用特定化学溶液，将圆片浸泡其中，去除表面的杂质。在五步清洗法中溶液浸泡法被广泛应用。这种清洁技术利用紫外线辐射吸附硅片材料表面的污染物和气体。污染物与气体分解为高能自由基，自由基与气体相互作用产生气体。快捷、方便、高效。然而，清洁技术在去除金属污垢和固体颗粒方面效率较低，处理后的灰分仍然存在，需要进一步清除。材料表面与光源之间的距离会影响清洁的均匀性，导致硅片半导体材料表面变色或腐蚀:这种清洁技术需要UV光照射所有表面，三维结构清洁有其局限性:紫外光会损害工艺操作人员的健康。污染杂质的清除可能不完全。在实际应用中，可采用搅拌、超声波、加热等无效的辅助措施配合操作，提高污染杂质的去除率。（二）当前半导体硅片清洗方法存在的问题1表面活性剂残留问题表面活性剂经过多次溶解和反复洗涤后，总是或多或少地吸附在物体的硅片半导体材料表面，难以完全去除。它与表面形成一层吸附膜。表面活性剂清洗时，在硅片半导体材料表面形成一层薄薄的吸附膜。如果是表面活性剂，则其去除率很强，反复清洗溶解后难以去除。对于生产要求较低的企业，可通过提高水溶液温度来提高清洗能力。企业与严格的生产要求,必要时完全去除表面的吸附膜目标硅片,半导体材料的亲水作用的羟基结构的羟基乙醇或异丙醇的吸附效果应该用于浸泡在水。清洗，这将提高表面活性剂的溶解度。在制备硅片半导体材料表面一次清洗液时，必须选择亲水性强的表面活性剂，经过多次漂洗溶解后去除。因此，解决表面活性剂残留的去除问题在精密微加工工业清洗领域显得尤为重要。2表面活性剂对环境带来的污染问题表面活性剂的选择是否会造成环境污染日益受到人们的关注。目前，是否对环境造成直接或间接的危害已逐渐成为选择表面活性剂的重要标准。表面活性剂清洗液不经处理直接排放时，含有循环碳链，难以降解，会造成环境污染。随着科学的发展和研究，难以降解的表面活性剂逐渐被易分解的烷基苯磺酸盐所取代。五、半导体硅片化学清洗优化建议（一）大颗粒污染可首先进性机械擦洗对于半导体芯片表面较大的有机残留物或颗粒杂质，可采用机械擦洗方法，如擦洗机擦洗、手工擦洗等。是的。手揉比较简单方便。可以将棉球浸泡在无水乙醇等有机溶剂中，用不锈钢镊子握住棉球，沿同一方向擦洗圆盘表面，除去固体颗粒、残留胶水、灰尘、蜡膜等杂质。但是，如果处理不当，可能会导致晶圆表面划伤等问题。本发明主要依靠机械旋转，在晶圆表面使用刷轮或软毛刷，以避免损坏晶圆表面。如果用高压刮刀处理，不会发生机械摩擦，所以不会刮伤切屑表面，还能将槽内被污染的杂质清理干净。（二）旋转喷淋法提高化学药剂使用效率在旋转喷淋法中，晶圆是通过机械方法以达到高转速。同时，在旋转过程中，将高度纯化的去离子水或其他清洗液不断喷到芯片表面和背面，去除芯片表面和背面的污染杂质。该技术通过化学反应或喷射流体的溶解，从芯片表面和背面去除杂质。结合高速旋转产生的离心力，将液体中被污染和溶解的杂质从晶圆的表面和背面分离出来。该技术结合了液压清洗和化学清洗的优点，也可以起到高压清洗的作用。在实践中,晶片的表面和背面的快速发展可以通过结合干燥过程,水喷洒在哪里停止,然后用去离子水喷洒在一段时间内惰性气体喷洒,并适当地增加速度增加离心力，从而提升晶圆的脱水效果。（三）选择声波清洗替代药剂清洗在半导体行业中，超声波清洗是应用最广泛的。操作方便且可达到非常理想的清洗效果。对于较复杂的容器或设备，也能有效去除被污染的杂质。超声波清洗技术主要是利用强大的超声波作用，在液体介质中产生密集和稀疏的零件。稀疏部分产生接近真空状态的空泡。当空泡消失时，附近产生强烈的局部压力，打破分子内部的化学键，解吸芯片表面被污染的杂质。超声波清洗压力、功率、温度、频率等参数直接影响超声波清洗的效果。目前，该方法对去除晶圆表面被颗粒污染的大量污染物或杂质有非常重要的作用。六、结语如今是知识经济时代，工业生产中的质量提升在很大程度上来源于不断的创新、不断地优化。化学清洗行业是我们工业社会生产中必不可少的一环，对我们当前的各行各业都有着较为深远的影响。因此我们有必要深入研究如何提高化学清洗工程的质量，同时也需要明白如何管控化学清洗的工程，从而才能提高我们的生产质量。伴随着经济和科技的发展，化工清洗行业因其自身的优势，一定会有所发展，化工清洁技术与工程也将取得很大进展，本文以化学清洗工程的质量控制为主题进行深入探讨，希望能给有志从事这方面研究的人士提供一些帮助和思考的新思路。品质是一国科技、生产、管理、文化等方面的代表。改善产品质量，就代表着提高了生产效率，提升了社会效益。参考文献[1]李淦.化学清洗工程的质量控制分析[J].建筑工程技术与设计,2017,000(011):3341-3341.[2]罗莎,黄玉.化学清洗工程的质量控制研究[J].好家长,2017,000(017):P.237-237.[3]李晓歌.含油污