PL183355B1

PL183355B1 - Sposób suszenia powierzchni podłoża

Info

Publication number: PL183355B1
Application number: PL96325121A
Authority: PL
Inventors: Wilhelm Schellenberger; Dieter Herrmannsdörfer
Original assignee: Ictop Entwicklungs Gmbh
Priority date: 1995-08-23
Filing date: 1996-08-09
Publication date: 2002-06-28
Also published as: NO980734L; DE69635427D1; AU697397B2; UA51663C2; ATE227885T1; EP1199740B1; HUP9802482A3; RU2141700C1; DE69624830D1; SK284835B6; PT846334E; DE19531031A1; DE19531031C2; JP3857314B2; TW427952B; PL325121A1; KR19990037642A; CZ51798A3; EP1199740A2; ES2250292T3

Abstract

1. Sposób suszenia powierzchni podloza, w któ- rym zanurza sie podloze w cieklej kapieli, nastepnie nad powierzchnia cieklej kapieli przepuszcza sie gaz rozpuszczalny w cieczy, który rozpuszczony w cieczy obniza napiecie powierzchniowe tej cieczy; po czym oddziela sie podloze i ciecz z szybkoscia, przy której róznica napiecia powierzchniowego miedzy ciecza majaca pierwsza wielkosc stezenia rozpuszczonego gazu przy powierzchni podloza i ciecza majaca nizsze stezenie rozpuszczonego gazu w miejscu odleglym od powierzchni podloza powoduje osuszenie podloza poprzez oddzielenie, znamienny tym, ze w cieklej kapieli (2) stosuje sie ciecz zawierajaca wodny roz- twór HF (3) oraz stosuje sie gaz zawierajacy miesza- nine O 2 / O 3 . PL PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób suszenia powierzchni podłoża-materiałów takich jak półprzewodniki, ceramika, metale, szkło, tworzywa sztuczne a w szczególności półprzewodnikowych płytek krzemowych i krążków laserowych, obejmujących zanurzanie podłoża w ciekłej kąpieli i suszenie jego powierzchni w czasie wyjmowania z kąpieli.

Podczas produkcji urządzeń elektronicznych krzem, stosowany zwykle w postaci monokrystalicznych płytek krzemowych, jest bardzo zanieczyszczony lub jest uszkadzany w następstwie cięcia, polerowania, nanoszenia lakieru lub podobnych procesów obróbczych. Z tego powodu, krzem oczyszcza się zwykle w wielu etapach, zwykle prowadzonych w ciekłych kąpielach. Różne obróbki chemiczne sązwykle efektywne selektywnie dla różnych typów zanieczyszczeń (takich jak cząstek, powłok organicznych, funkcyjnych grup organicznych Si-CR₃ lub grup metali, które wykazują podobne chemiczne oddziaływanie pomiędzy sobą). Chemiczne procesy obróbcze sązwykle obróbcze sązwykle oddzielone od siebie etapami płukania, w celu uwolnienia powierzchni krzemu od chemikaliów i umknięcia mieszania chemikaliów. Ważna jest bardzo wysoka czystość wody, w celu zminimalizowania ryzyka ponownego zanieczyszczenia metalami przy neutralnym odczynie pH. Krzem jest narażony na ponowne zanieczyszczenie, zanieczyszczeniami takimi jak cząsteczki lub metale, takiego rodzaju jakie były usuwane w poprzednim etapie czyszczenia ze względu na zanieczyszczenia obecne w następnych etapach płukania lub w chemikaliach, takich jak stabilizatory dla H₂O₂, stosowane w dalszych etapach obróbki. Całkowita procedura czyszczenia jest kończona etapem suszenia.

Znanych jest wiele różnych sposobów suszenia powierzchni krzemu. Te sposoby suszenia obejmują odwirowywanie do sucha siłami odśrodkowymi i suszenie rozpuszczalnikami, takimi jak trójchloroetanol lub chlorek metylenu. Istnieją następnie techniki suszenia za pomocą gorącego powietrza, gorącej wody lub alkoholu izopropylowego. Jednąz niedogodności tych popularnych sposobów suszenia jest wywołanie ogromnych naprężeń w półprzewodnikowej płytce krzemowej na skutek działania sił mechanicznych. Wskutek tego, występuje wysokie niebezpieczeństwo uszkodzenia krawędzi a ponadto możliwe jest powstawanie cząsteczek spowodowane przez ruch półprzewodnikowych płytek krzemowych wobec środka przenoszącego. W ekstremalnym przypadku, szczególnie dla cienkich płytek krzemowych lub po obróbce termicznej, to naprężenie może prowadzić do pękania płytek, powodując w ten sposób niszczenie gotowych suszonych elementów półprzewodnikowych i zanieczyszczanie cząsteczkami sąsiednich płytek otaczających.

Te sposoby suszenia mogą także prowadzić do wysokich kosztów operacyjnych, spowodowanych stosowaniem drogich chemikaliów, które wymagają unieszkodliwiania. Dodatkowo jednąz niedogodności dla wszystkich wyżej wymienionych sposobów jest niebezpieczeństwo ponownego zanieczyszczenia metalami czyszczonych powierzchni podczas procesów suszenia.

183 355

Znane sposoby suszenia krzemu opisane są w artykule „Ultraczyste suszenie Marangoni w gazach i cieczach 3”, w „Cząstki w gazach i cieczach 3: Wykrywanie, parametry i kontrola” wydanym przez K.L. Mittal, Plenum Press, Nowy Jork 1993, str. 269-282. Sposób opisany w tym artykule wymaga zanurzania płytek krzemowych w kąpielach wodnych a następnie usuwanie płytek krzemowych z kąpieli wodnych przez dodawanie mieszaniny alkoholu izopropylowego i azotu nad powierzchnię kąpieli. Alkohol izopropylowy rozpuszczalny jest w wodzie, zaś rozpuszczony w wodzie, obniża napięcie powierzchniowe. Znana procedura suszenia oparta jest na tak zwanej zasadzie Marangoni lub efekcie Marangoni. Podstawą tej zasady jest to, że podczas wyciągania krzemowej płytki półprzewodnikowej z kąpieli wodnej na powierzchni lekko zakrzywionej do góry między powierzchnią krzemu i powierzchnią wody występuje wyższe stężenie alkoholu izopropylowego, aniżeli na powierzchni wody oddalonej od powierzchni krzemu. Wyższe stężenie alkoholu izopropylowego w obszarze między powierzchnią krzemu i powierzchnią wody powoduje niższe napięcie powierzchniowe w tym obszarze aniżeli dla pozostałej powierzchni wody. Ten gradient napięcia powierzchniowego powoduje odpływanie wody z powierzchni krzemu do pozostałej powierzchni wody, co daje w wyniku suszenie powierzchni krzemu. Niedogodnością tego sposobu jest zanieczyszczenie wody metalicznymi zanieczyszczeniami, co powoduje także zanieczyszczenie powierzchni krzemu metalami. Dalej może występować pozostawanie pozostałości organicznej na powierzchni, spowodowanej przez alkohol izopropylowy. Zatem istnieje potrzeba opracowania sposobów suszenia powierzchni krzemu bez zanieczyszczania jej metalami i/lub innymi zanieczyszczeniami.

W europejskim opisie patentowym EP 0 385 536-A1 przedstawiono sposób suszenia podłoża, z wykorzystaniem efektu Marangoni, polegający na tym, że ciekła kąpiel zawiera wodę a gaz dodawany nad powierzchnię ciekłej kąpieli stanowi rozpuszczalnik organiczny. Wadę tego znanego sposobu stanowi to, że metaliczne zanieczyszczenia wody nieuchronnie prowadzą do zanieczyszczenia powierzchni podłoża metalami. Ponadto nie można wykluczyć w nim organicznych pozostałości na powierzchni.

Według opisu WO 95/08406 nie wykorzystuje się zupełnie efektu Marangoni, lecz prowadzi się czyszczenie i suszenie półprzewodnikowych płytek w kąpieli zawierającej dwie warstwy, przy czym dolną warstwę stanowi roztwór wodny, a górną warstwę stanowi roztwór organiczny. Do roztworu wodnego wdmuchiwany jest ozon, a półprzewodnikowa płytka jest wyciągana z kąpieli czyszczącej przez obydwie warstwy. Po etapie czyszczenia może następować dodatkowy etap utleniania.

Celem wynalazku jest zatem opracowanie sposobu suszenia powierzchni podłoża, zapewniającego uzyskanie wysokiego stopnia czystości czyszczonych powierzchni oraz skuteczne suszenie podłoża wraz z równoczesnym czyszczeniem powierzchni w nieskomplikowany sposób.

Sposób suszenia powierzchni, w którym zanurza się podłoże w ciekłej kąpieli, następnie nad powierzchnią ciekłej kąpieli przepuszcza się gaz rozpuszczalny w cieczy, który rozpuszczony w cieczy obniża napięcie powierzchniowe tej cieczy; po czym oddziela się podłoże i ciecz z szybkością przy której różnica napięcia powierzchniowego między cieczą mającą pierwszą wielkość stężenia rozpuszczonego gazu przy powierzchni podłoża i cieczą mającą niższe stężenie rozpuszczonego gazu w miejscu odległym od powierzchni podłoża powoduje osuszanie podłoża poprzez oddzielenie, według wynalazku charakteryzuje się tym, że w ciekłej kąpieli stosuje się ciecz zawierającą wodny roztwór HF oraz stosuje się gaz zawierający mieszaninę O₂/O₃.

Korzystnie, w sposobie według wynalazku stosuje się ciecz w ciekłej kąpieli zawierającą wodny roztwór HF o stężeniu między około 0,001 % a około 50%. W wodnym roztworze stosuje się HF o stężeniu między około 0,01 a około 0,1%. W ciekłej kąpieli zanurza się podłoże zawierające krzem. W ciekłej kąpieli zanurza się podłoże zawierające materiał ceramiczny względnie materiał szklany. W ciekłej kąpieli zanurza się podłoże zawierające materiał z tworzywa sztucznego. W ciekłej kąpieli zanurza się podłoże zawierające materiał metalowy. W ciekłej kąpieli zanurza się podłoże zawierające krążek laserowy.

Korzystnie, w sposobie według wynalazku oddziela się podłoże od ciekłej kąpieli zawierającej wodny roztwór HF wyciągając podłoże z ciekłej kąpieli. Oddziela się podłoże od ciekłej

183 355 kąpieli spuszczając ciecz z ciekłej kąpieli. Stosuje się ciekłą kąpiel z wodnym roztworem HF zawierającą przynajmniej jeden dodatek, wybrany z grupy składającej się z; kwasów, kwasów organicznych, środków powierzchniowo czynnych i stałych dodatków. Stosuje się przynajmniej jeden dodatek stanowiący kwas, wybrany z grupy obejmującej HC1, H₃PO₄, H₂SO₄, HC1O, HC1O₂, HC1O₃ i HC1O₄. Stosuje się roztwór wodny zawierający mieszaninę kwasów, wybranych z grupy składającej się z HC1/H₂PO₄, HC1/H₃PO₄, H₃PO₄/H₂SO₄ i H₃PO₄/HC1/H₂SO₄. Kwas dodaje się do uzyskania stężenia do 50% wag. Stosuje się przynajmniej jeden dodatek stanowiący kwas organiczny, wybrany z grupy obejmującej, kwas mrówkowy, kwas octowy i kwas cytrynowy, przy czym kwas organiczny dodaje się do uzyskania stężenia końcowego do około 80% wag. Środek powierzchniowo czynny dodaje się do uzyskania stężenia końcowego do około 5% wag.

Korzystnie, w sposobie według wynalazku jako stały dodatek stosuje się NH₄F, przy czym stały dodatek dodaje się do uzyskania końcowego stężenia do około 50% wag.

Sposób według wynalazku prowadzi się w temperaturze między 0 a 100 stopni Celsjusza, korzystnie sposób ten prowadzi się w temperaturze między 20 a 50 stopni Celsjusza.

W sposobie według wynalazku stosuje się mieszaninę O₂/O₃ z udziałem O₃ wynoszącym między 1 mg a 0,5 g na litr mieszaniny fazowej O₂/O₃.

Druga postać wykonania sposobu suszenia powierzchni podłoża, w którym zanurza się podłoże w ciekłej kąpieli, po czym oddziela się podłoże od ciekłej kąpieli, przy czym podłoże oddziela się od kąpieli z szybkością, umożliwiającą cieczy z kąpieli spływanie z hydrofobowej powierzchni podłoża dając suche podłoże o powierzchni hydrofobowej, według wynalazku charakteryzuje się tym, że w ciekłej kąpieli stosuje się ciecz zawierającą wodny roztwór HF oraz gaz zawierający mieszaninę O₂/O₃ tworzący hydrofilową powierzchnię na podłożu, przy czym gaz ten kieruje się nad powierzchnią podłoża po oddzieleniu podłoża od ciekłej kąpieli.

Korzystnie, w drugiej postaci wykonania sposobu według wynalazku oddziela się od powierzchni wodnego roztworu HF z szybkością wynoszącą między około 0,1 cm/sekundę a około 20 cm/sekundę. Podłoże oddziela się od powierzchni wodnego roztworu HF z szybkością wynoszącąmiędzy około 0,5 cm/sekundę a około 3,0 cm/sekundę. Stosuje się ciecz w ciekłej kąpieli zawierającą wodny roztwór HF o stężeniu między około 0,001% a około 50%. W wodnym roztworze stosuje się HF o stężeniu między około 0,01 a około 0,1%. W ciekłej kąpieli zanurza się podłoże zawierające krzem. W ciekłej kąpieli zanurza się podłoże zawierające materiał ceramiczny względnie materiał szklany. W ciekłej kąpieli zanurza się podłoże zawierające materiał z tworzywa sztucznego. W ciekłej kąpieli zanurza się podłoże zawierające materiał metalowy. W ciekłej kąpieli zanurza się podłoże zawierające krążek laserowy. Oddziela się podłoże od ciekłej kąpieli zawierającej wodny roztwór HF wyciągając podłoże z ciekłej kąpieli. Oddziela się podłoże od ciekłej kąpieli spuszczając ciecz z ciekłej kąpieli. Stosuje się ciekłą kąpiel z wodnym roztworem HF zawierającą przynajmniej jeden dodatek, wybrany z grupy składającej się z; kwasów, kwasów organicznych, środków powierzchniowo czynnych i stałych dodatków. Stosuje się przynajmniej jeden dodatek stanowiący kwas, wybrany z grupy obejmującej; HC1, H₃PO₄, H₂SO₄, HC1O, HCLO₂, HC1O₃ i HC1O₄. Stosuje się roztwór wodny zawierający mieszaninę kwasów, wybranych z grupy składającej się z HC1/H₂PO₄, HC1/H₃PO₄, H₃PO₄/H₂SO₄ i H₃PO₄/HC1/H₂SO₄. Kwas dodaje się do uzyskania stężenia do 50% wag. Stosuje się przynajmniej jeden dodatek stanowiący kwas organiczny, wybrany z grupy obejmującej; kwas mrówkowy, kwas octowy i kwas cytrynowy. Kwas organiczny dodaje się do uzyskania stężenia końcowego do około 80% wag. Środek powierzchniowo czynny dodaje się do uzyskania stężenia końcowego do około 5% wag. Jako stały dodatek stosuje się NH₄F. Stały dodatek dodaje się do uzyskania końcowego stężenia do około 50% wag. Sposób prowadzi się w temperaturze między 0 a 100 stopni Celsjusza, korzystnie sposób prowadzi się w temperaturze między 20 a 50 stopni Celsjusza. Stosuje się mieszaninę O₂/O₃ z udziałem O₃ wynoszącym między 1 mg a 0,5 g na litr mieszaniny gazowej O₂/O₃.

Sposoby suszenia powierzchni podłoża według wynalazku zapewniajączystość czyszczonych powierzchni i efektywne ich suszenie. Wynalazek nadaje się do stosowania, do powierzchni z wielu materiałów, obejmujących półprzewodniki, metale szczególnie aluminium, tworzywa sztuczne, szkło i ceramikę. Wynalazek jest szczególnie przydatny do suszenia i czyszczenia łase

183 355 rowych krążków i półprzewodnikowych płytek krzemowych. Jest zrozumiałe, że wynalazek jest przydatny do suszenia podłoży o dowolnej postaci fizycznej, szczególnie w postaci płytek półprzewodnikowych, płyt lub krążków.

Przedmiotem wynalazku jest sposób suszenia powierzchni podłoża, polegający na tym, że podłoże zanurza się w ciekłej kąpieli i następnie oddziela się go od cieczy stosując dostarczanie gazu nad powierzchnię cieczy, gazu rozpuszczalnego w cieczy i obniżającego jej napięcie powierzchniowe. Na przykład, półprzewodnikowa płytka krzemowa może być suszona po usuwaniu z ciekłej kąpieli, zawierającej wodny roztwór HF o stężeniu między 0,001% a 50% przez dostarczanie mieszaniny gazowej O₂/O₃ nad powierzchnią wodnego roztworu HF.

W drugiej postaci wykonania sposobu suszenia powierzchni podłoża, podłoże jest zanurzone w ciekłej kąpieli a następnie oddzielane od niej, zaś mieszanina gazowa kierowana jest nad powierzchnię podłoża po oddzieleniu podłoża od ciekłej kąpieli. Na przykład, półprzewodnikowa płytka krzemowa może być zanurzona w wodnym roztworze HF o stężeniu między 0,00% a 50% i gazowa mieszanina, zawierająca O₂/O₃ kierowana jest na powierzchnię płytki krzemowej po wyjęciu płytki z wodnego roztworu HF.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 - przedstawia usuwanie płytki krzemowej z kąpieli wodnego roztworu HF z zastosowaniem dodatku mieszaniny gazowej O₂/O₃, fig. 2 - usuwanie płytki krzemowej z kąpieli wodnego roztworu HF bez zastosowania dodatku mieszaniny gazowej O₂/O₃, fig. 3a-3c - przedstawiają chemiczny proces czyszczenia lub hydrofilizowania powierzchni krzemu z zastosowaniem sposobów według wynalazku.

W przykładzie wykonania wynalazku, mieszanina gazowa dodawana nad powierzchnie roztworu HF zawiera O₂/O₃, zaś jako gaz nośnikowy może być użyty azot lub podobny gaz. Gaz nośnikowy powinien być obojętny chemicznie wobec komponenta O₂/O₃ mieszaniny gazowej. Odpowiednie gazy obejmują powietrze (N₂, O₂, CO₂), CO₂, He, Ne, Ar, Kr, Xe i Rn. Udział O₂w mieszaninie gazowej O₂/O₃ wynosi korzystnie 1 mg do 0,5 g na litr mieszaniny gazowej O₂/O₃. Mieszanina gazowa może zawierać tylko O₂/O₃. Jeśli stosowany jest gaz nośnikowy, to udział O₂/O₃ w mieszaninie gazowej wynosi korzystnie więcej niż 10%.

Aktywne atomy krzemu na powierzchni zmieniają się tworząc wiązania Si-H i Si-F. Uzyskane własności hydrofobowe powierzchni umożliwiają suszenie nawet w bardzo niskich temperaturach. Wartość pH wynosząca < 7 dla wodnego roztworu HF zapobiega ponownemu zanieczyszczeniu metalami podczas suszenia. Ponadto HF obecny w ciekłej kąpieli usuwa zanieczyszczenia metalowe, które występują w utlenionej to znaczy zjonizowanej postaci, takie jak Fe oraz utrzymuje je w cieczy w postaci metalicznych kompleksów fluorkowych. Gdy nad powierzchnię wodnego roztworu HF zgodnie z tąpostacią wy konania sposobu według wynalazku dodaj e się ozon, to ozon ten rozpuszcza się częściowo w wodnym roztworze HF i przekształca kowalentnie związaną kombinację Si-Me do jonowych kombinacji metali, w których Me oznacza metale. Ponadto, gdy ozon rozpuszcza się w wodnym roztworze HF, uzyskuje się zjawisko Marangoni, stosownie do stężenia ozonu. Powierzchnia krzemu wydostaje się jako hydrofitowa z wodnego roztworu HF, co oznacza, że jest zwilżalna wodą lub roztworami wodnymi.

W drugiej postaci wykonania sposobu według wynalazku, mieszanina gazowa zawierająca O₂/O₃ kierowana jest nad powierzchnię krzemu tylko po jej suszeniu. Zatem, nadawanie hyrofilowych własności powierzchni krzemu zachodzi tylko po procesie suszenia. Korzyścią z tej procedury jest bardzo szybkie suszenie krzemu.

W przypadku powyższego wykonania według wynalazku, oddzielanie krzemu od wodnego roztworu HF może być realizowane albo przez unoszenie do góry krzemu z roztworu HF albo przez spływanie w dół roztworu HF lub przez kombinację tych obu działań.

W sposobie według wynalazku, względna szybkość oddzielania, która stanowi szybkość usuwania krzemu z roztworu lub szybkość odprowadzania roztworu kąpieli wynosi około 1 do około 50 mm/sekundę a korzystnie około 3 do około 10 mm/sekundę. Mała szybkość usuwania podłoża z roztworu stanowi korzyść, ze względu na to, że efekt Marangoni jest szczególnie efektywny przy małych szybkościach.

183 355

W drugiej postaci wykonania sposobu według wynalazku, względna szybkość oddzielania powierzchni krzemu od roztworu wynosi od około 0,1 do około 20 cm/sekundę a korzystnie około 0,5 do około 3 cm/sekundę, ponieważ suszenie może być prowadzone bardzo szybko. Ponadto, wodny roztwór HF może zawierać dodatki takie jak związki organiczne takie jak alkohol etylowy, alkohol izopropylowy i EDTA, kwasy organiczne takie jak kwas mrówkowy, kwas octowy i kwas cytrynowy, kwasy takie jak HC1, H₃PO₄, HC1O, HC1O₂, HC1O₃ i HC1O₄, środki powierzchniowo czynne kationowe lub anionowe lub dodatki stałe takie jak NH₄F, pod warunkiem, że nie niszczą one efektu wyjaśnianego powyżej a efektywność mycia i suszenia krzemu utrzymuje się. Kwasy dodawane są w ilości 0% do około 50%, związki organiczne dodawane są w ilości 0% do około 80%, środki powierzchniowo czynne dodawane są w ilości 0% do około 5% wagowych a substancje stałe są dodawane w ilości 0% do około 50% wagowych. Możliwe są szczególne wykonania, w których może być uzyskany silniejszy efekt niż wspomniany, lub lepsze oczyszczenie i wysuszenie, przez zastosowanie do wodnego roztworu HF jednego lub więcej kwasów. Korzystne kwasy stanowiąHCl, H₂SO₄ i H₃PO₄ lub ich mieszaniny. Korzystne mieszaniny kwasów stanowią HF/HC1, HF/HC1/H₂SO₄, HF/H₃PO₄, HF/H₃PO₄/HC1, HF/H₃PO₄/HC1, HF/H₃PO₄/H₂SO₄ i HF/H₃PO₄/HC1/H₂SO₄. Z drugiej strony roztwór HF może być ograniczony do stężenia c=0 (czysta woda).

Dalej, wzbogacenie lub nasycenie wodnego roztworu HF ozonem przed zanurzeniem krzemu, stanowi tę korzyść, że uzyskuje się czyściejszą powierzchnię krzemu. Wiele monowarstw krzemu podlega utlenieniu a następnie wytrawieniu. W ten sposób oczyszczanie jest efektywne nawet, jeśli metale ściśle przylegają do powierzchni (zanieczyszczenie powierzchni).

Korzystnie stężenie HF wynosi między około 0,01% a około 0,1%, zakres stężeń może wynosić od 0% (czysta woda) do 90% (stężony HF).

Stałą zawartość ozonu, porównywalną ze stanem nasycenia można uzyskać zasilaj ąc zbiornik roztworu HF strumieniem gazu O₂/O₃ (na przykład „bąbelkowanie”). Inne parametry, takie jak temperatura, stężenia HF i dodawanie dodatków (głównie środków powierzchniowo czynnych) mają wpływ na zawartość ozonu i stan nasycenia. Dobre wyniki sposobu mycia i suszenia można uzyskać przy stałym zasilaniu strumieniem gazu O₂/O₃. W korzystnym wykonaniu, strumień gazu jest w zakresie od około 50 do około 3001/h a wytwarzanie ozonu znajduje się w zakresie od około 10 do około 50 g/h. Przybliżona wielkość stężenia ozonu w roztworze HF wynosi w zakresie od 10 do 80 mg/1.

Inną korzyść wynalazku stanowi to, że sposób suszenia może być realizowany w zakresie temperatur między 0 a 100 stopni Celsjusza, przy czym zalecana temperatura wynosi 20 do 50 stopni Celsjusza.

Przykłady wykonania wynalazku

Na figurze 1 przedstawiona jest półprzewodnikowa płytka krzemowa 1, która jest powoli usuwana z ciekłej kąpieli 2 wodnego roztworu HF 3, po jej uprzednim całkowitym zanurzeniu w tej kąpieli. Kierunek usuwania płytki krzemowej 1 pokazano strzałką skierowaną pionowo do góry nad płytką krzemową. Szybkość usuwania wynosi korzystnie około 3 do około 10 milimetrów na sekundę. Strzałka ukośna do powierzchni płytki krzemowej pokazuje równoczesne dodawanie mieszaniny gazowej O₂/O₃ nad wodnym roztworem blisko powierzchni płytki.

Gdy powoli usuwa się płytkę krzemową 1 z wodnego roztworu HF, powierzchnia wodnego roztworu HF przywiera do powierzchni płytki krzemowej, przez co wygina się do góry. Pokazane jest to w postaci krzywej powierzchni cieczy, skierowanej do góry w obszarze między powierzchniąroztworu i powierzchniąpłytki krzemowej 1. W punkcie A rozpuszczone jest więcej ozonu niż w innych miejscach powierzchni roztworu, to znaczy pokazanych jako punkt B. Ponieważ w punkcie A istnieje wyższe stężenie ozonu niż w punkcie B, w punkcie A występuje niższe napięcie powierzchniowe niż w punkcie B. Ten gradient napięcia powierzchniowego powoduje odpływanie wodnego roztworu HF od punktu A do punktu B i suszenie powierzchni krzemu.

Na figurze 2 przedstawiona jest płytka krzemowa 1, którą powoli usuwa się z ciekłej kąpieli 2 wodnego roztworu HF po całkowitym zanurzeniu w kąpieli. Kierunek usuwania jest pokazany strzałką skierowaną pionowo do góry nad powierzchniąpłytki krzemowej. Ze względu

183 355 na hydrofobowość płytki krzemowej, powierzchnia cieczy zagina się w dół w stosunku do powierzchni krzemu. Hydrofilizowanie powierzchni krzemu przez ozon ma miejsce tylko po zakończeniu procesu suszenia.

Figura 3a pokazuje, że roztwór HF stanowiący wodny roztwór zapewnia wytrawianie warstwy tlenku krzemu, w której mogąbyć osadzone jony metalu takiego jak Fe.

Zanieczyszczenie metalem takim jak Cu, które są bezpośrednio związane z atomem krzemu, usuwane są w procesie Redox, jak to pokazano na fig. 3b.

Figura 3c pokazuje utlenianie powierzchni krzemu ozonem.

W ten sposób krzemu opuszcza kąpiel suszącą w stanie doskonale czystym, hydrofilowym i suchym.

Inne postacie wykonania wynalazku będą oczywiste dla fachowców. Chociaż korzystne wykonanie i przykłady opisują suszenie półprzewodnikowych płytek krzemowych, wynalazek nadaje się do stosowania dla podłoży z wielu materiałów, takich jak metale, tworzywa sztuczne, szkło i ceramika. Pojęcie „podłoże” nie jest ograniczone do podłoży występujących w przemyśle elektronicznym, lecz stosuje się do dowolnej powierzchni wyrobów, to znaczy posiadających odpowiednią postać fizyczną taką jak płytki półprzewodnikowe, płytki lub krążki.

183 355

Fig. 3α

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz. Cena 4,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób suszenia powierzchni podłoża, w którym zanurza się podłoże w ciekłej kąpieli, następnie nad powierzchnią ciekłej kąpieli przepuszcza się gaz rozpuszczalny w cieczy, który rozpuszczony w cieczy obniża napięcie powierzchniowe tej cieczy; po czym oddziela się podłoże i ciecz z szybkością, przy której różnica napięcia powierzchniowego między cieczą mającą pierwszą wielkość stężenia rozpuszczonego gazu przy powierzchni podłoża i cieczą mającąniższe stężenie rozpuszczonego gazu w miejscu odległym od powierzchni podłoża powoduje osuszenie podłoża poprzez oddzielenie, znamienny tym, że w ciekłej kąpieli (2) stosuje się ciecz zawierającą wodny roztwór HF (3) oraz stosuje się gaz zawierający mieszaninę O₂/O₃.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się ciecz w ciekłej kąpieli (2) zawierającą wodny roztwór HF (3) o stężeniu między około 0,001% a około 50%.
3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że w wodnym roztworze stosuje się HF o stężeniu między około 0,01 a około 0,1%.
4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w ciekłej kąpieli zanurza się podłoże zawierające krzem.
5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w ciekłej kąpieli zanurza się podłoże zawierające materiał ceramiczny względnie materiał szklany.
6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w ciekłej kąpieli zanurza się podłoże zawierając materiał z tworzywa sztucznego.
7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w ciekłej kąpieli zanurza się podłoże zawierające materiał metalowy.
8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w ciekłej kąpieli zanurza się podłoże zawierające krążek laserowy.
9. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że oddziela się podłoże (1) od ciekłej kąpieli zawierającej wodny roztwór HF (3) wyciągając podłoże z ciekłej kąpieli.
10. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że oddziela się podłoże (1) od ciekłej kąpieli spuszczając ciecz z ciekłej kąpieli (2).
11. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się ciekłą kąpiel z wodnym roztworem HF (3) zawierającą przynajmniej jeden dodatek, wybrany z grupy składającej się z; kwasów, kwasów organicznych, środków powierzchniowo-czynnych i stałych dodatków.
12. Sposób według zastrz. 11, znamienny tym, że stosuje się przynajmniej jeden dodatek stanowiący kwas, wybrany z grupy obejmującej; HC1, H₃PO₄, H₂SO₄, HC1O, HC1O₂, HC1O₃i HC1O₄.
13. Sposób według zastrz. 11, znamienny tym, że stosuje się roztwór wodny zawierający mieszaninę kwasów, wybranych z grupy składającej się z HC1/H₂PO₄, HC1/H₃PO₄, H₃PO₄/H₂SO₄ i H₃PO₄/HC1/H₂SO₄.
14. Sposób według zastrz. 11 albo 12, albo 13, znamienny tym, że kwas dodaje się do uzyskania stężenia do 50% wag.
15. Sposób według zastrz. 11, znamienny tym, że stosuje się przynajmniej jeden dodatek stanowiący kwas organiczny, wybrany z grupy obejmującej; kwas mrówkowy, kwas octowy i kwas cytrynowy.
16. Sposób według zastrz. 15, znamienny tym, że kwas organiczny dodaje się do uzyskania stężenia końcowego do około 80% wag.
17. Sposób według zastrz. 11, znamienny tym, że środek powierzchniowo czynny dodaje się do uzyskania stężenia końcowego do około 5% wag.
18. Sposób według zastrz. 11, znamienny tym, że jako stały dodatek stosuje się NH₄F.
19. Sposób według zastrz. 11 albo 18, znamienny tym, że stały dodatek dodaje się do uzyskania końcowego stężenia do około 50% wag.

183 355
20. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że sposób prowadzi się w temperaturze między 0 a 100 stopni Celsjusza.
21. Sposób według zastrz. 20, znamienny tym, że sposób prowadzi się w temperaturze między 20 a 50 stopni Celsjusza.
22. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się mieszaninę O₂/O₃ z udziałem O₃ wynoszącym między 1 mg a 0,5 g na litr mieszaniny gazowej O₂/O₃.
23. Sposób suszenia powierzchni podłoża, w którym zanurza się podłoże w ciekłej kąpieli, po czym oddziela się podłoże od ciekłej kąpieli, przy czym podłoże oddziela się od kąpieli z szybkością umożliwiającą cieczy z kąpieli spływanie z hydrofobowej powierzchni podłoża dając suche podłoże o powierzchni hydrofobowej, znamienny tym, że w ciekłej kąpieli (2) stosuje się ciecz zawierającą wodny roztwór HF (3) oraz gaz zawierający mieszaninę O₂/O₃ tworzący hydrofilowąpowierzchnię na podłożu, przy czym gaz ten kieruje się nad powierzchnią podłoża (1) po oddzieleniu podłoża (1) od ciekłej kąpieli (2).
24. Sposób według zastrz. 23, znamienny tym, że podłoże (1) oddziela się od powierzchni wodnego roztworu HF (3) z szybkością wynoszącą między około 0,1 cm/sekundę a około 20 cm/sekundę.
25. Sposób według zastrz. 24, znamienny tym, że podłoże (1) oddziela się od powierzchni wodnego roztworu HF (3) z szybkością wynoszącą między około 0,5 cm/sekundę a około 3,0 cm/sekundę.
26. Sposób według zastrz. 23, znamienny tym, że stosuje się ciecz w ciekłej kąpieli (2) zawierającą wodny roztwór HF (3) o stężeniu między około 0,001% a około 50%.
27. Sposób według zastrz. 26, znamienny tym, że w wodnym roztworze stosuje się HF o stężeniu między około 0,01 a około 0,1%.
28. Sposób według zastrz. 23, znamienny tym, że w ciekłej kąpieli zanurza się podłoże zawierające krzem.
29. Sposób według zastrz. 23, znamienny tym, że w ciekłej kąpieli zanurza się podłoże zawierające materiał ceramiczny względnie materiał szklany.
30. Sposób według zastrz. 23, znamienny tym, że w ciekłej kąpieli zanurza się podłoże zawierające materiał z tworzywa sztucznego.
31. Sposób według zastrz. 23, znamienny tym, że w ciekłej kąpieli zanurza się podłoże zawierające materiał metalowy.
32. Sposób według zastrz. 23, znamienny tym, że w ciekłej kąpieli zanurza się podłoże zawierające krążek laserowy.
33. Sposób według zastrz. 23, znamienny tym, że oddziela się podłoże (1) od ciekłej kąpieli zawierającej wodny roztwór HF (3) wyciągając podłoże z ciekłej kąpieli.
34. Sposób według zastrz. 23, znamienny tym, że oddziela się podłoże (1) od ciekłej kąpieli spuszczając ciecz z ciekłej kąpieli (2).
35. Sposób według zastrz. 23, znamienny tym, że stosuje się ciekłą kąpiel z wodnym roztworem HF (3) zawierającą przynajmniej jeden dodatek, wybrany z grupy składającej się z; kwasów, kwasów organicznych, środków powierzchniowo czynnych i stałych dodatków.
36. Sposób według zastrz. 35, znamienny tym, że stosuje się przynajmniej jeden dodatek stanowiący kwas, wybrany z grupy obejmującej; HC1, H₃PO₄, H₂SO₄, HC1O, HC1O₂, HC1O₃i HC1O₄.
37. Sposób według zastrz. 35, znamienny tym, że stosuje się roztwór wodny zawierający mieszaninę kwasów, wybranych z grupy składającej się z HC1/H₂PO₄, HC1/H₃PO₄, H₃PO₄/H₂SO₄i H₃PO₄/HC1/H₂SO₄.
38. Sposób według zastrz. 34 albo 35, albo 36, znamienny tym, że kwas dodaje się do uzyskania stężenia do 50% wag.
39. Sposób według zastrz. 35, znamienny tym, że stosuje się przynajmniej jeden dodatek stanowiący kwas organiczny, wybrany z grupy obejmującej; kwas mrówkowy, kwas octowy i kwas cytrynowy.

183 355
40. Sposób według zastrz. 39, znamienny tym, że kwas organiczny dodaje się do uzyskania stężenia końcowego do około 80% wag.
41. Sposób według zastrz. 35, znamienny tym, że środek powierzchniowo czynny dodaje się do uzyskania stężenia końcowego do około 5% wag.
42. Sposób według zastrz. 35, znamienny tym, że jako stały dodatek stosuje się NH₄F.
43. Sposób według zastrz. 35 albo 42, znamienny tym, że stały dodatek dodaje się uzyskania końcowego stężenia do około 50% wag.
44. Sposób według zastrz. 23, znamienny tym, że sposób prowadzi się w temperaturze między 0 a 100 stopni Celsjusza.
45. Sposób według zastrz. 44, znamienny tym, że sposób prowadzi się w temperaturze między 20 a 50 stopni Celsjusza.
46. Sposób według zastrz. 23, znamienny tym, że stosuje się mieszaninę O₂/O₃ z udziałem O₃ wynoszącym między 1 mg a 0,5 g na litr mieszaniny gazowej O₂/O₃.

* * *