半导体用石英制品的制造工艺和洗净

【摘 要】石英以其特殊的性能，成为半导体制造工业的主要原材料之一。本文介绍半导体用石英制品采用日本工艺进行制造和洗净的技术。

【关键词】石英；性能；应用；加工工艺；洗净工艺

0.前言

本文介绍的石英制品的制造和加工是引进日本的生产和洗净检测技术，主要用半导体工业。因清洁度的要求苛刻，洗净成为制造过程中关键的工序。

1.石英的性质及产品应用

石英具有纯度高（SiO2含量99%以上）性能好的特点，石英玻璃具有一系列优良的物理、化学性能，如：

（1）耐高温。软化点温度约1730℃，可在1100℃下长时间使用。（2）耐腐蚀。除氢氟酸，几乎不与其他酸发生化学反应，其耐酸能力是陶瓷的30倍，不锈钢的150倍。（3）热稳定性好。石英玻璃的热膨胀系数极小，能承受剧烈的温度变化。（4）透光性能好。石英玻璃在紫外线到红外线的整个光谱波段都有较好的透光性能，可见光透过率在93%以上，特别是在紫外光谱区，最大透过率可达80%以上。广泛应用于光学，如：分光光度计、医疗仪器、液体的色层分析法用各元件以及光学用各透镜、棱镜；理化用，如：各种理化用实验器具、液晶用、照明用等。（5）电绝缘性能好。石英玻璃的电阻值相当于普通玻璃的一万倍，是极好的电绝缘材料。石英制品半导体工业用，如：各种炉芯管、洗净槽、石英舟等。

2.石英加工的简介

3.石英制品的洗净

3.1洗净简介

石英的洗净按产品生产过程中所处阶段分为过程洗净和最终洗净。由于半导体产品对金属污染的高要求，洗净中酸液的使用，产品的洗净除了初洗外，一般在非金属槽中完成，常用的洗净槽材质为聚氯乙烯PVC、高密度聚氯乙烯HD-PVC、 高密度聚乙烯HDPE、氟氯聚合物PTFE或石英。石英槽常用在纯浸泡或纯水的超声波洗净中。由于耐酸性能（特别对于氢氟酸）、稳定性要求，PFA（聚四氟乙烯）成为首选的材料。但是在纯水超声波洗净中，从洗净更为有利的一面来说，要求洗净用治具对超声波的吸收越少越好，这样除了简化FPA材料的洗净治具外，更有利的是选用石英材料制作的治具。

3.4洗净的环境及安全要求

因半导体工业需求，石英制品要求材料的纯度很高，金属不纯物的含量小于10PPM。所以加工和检验和洗净环境要求逐级升高。

机加工车间：特别对于LAP、POLISH室，要求进行严格的环境管理，避免大颗粒杂物带入加工区间。火加工车间：要求有20万级甚至更好的空气洁净度。过程中产品须防尘，不用裸手接触。最终检查及化学洗净要求在1万级净空房里完成，清洁房每时每刻须保证清洁度要求0.5以上微粒小于1万颗/立方英尺，温度：21±3℃；湿度要求作业人员四级以上服饰（发罩、面罩、防尘帽、连裤防尘、防尘鞋、乳胶手套），最终的洗净烘干包装要求在1000级以上的净空房内完成。

因洗净过程中接触化学危险品，现场防毒面具、防酸手套、防酸鞋、防酸围裙、防酸面罩等安全防护用品要求齐备，作业人员须按规定要求进行佩戴使用。所有与化学危险品相关的人员须对MSDS相当熟悉，现场要求有紧急防护措施，比如：紧急联络图，紧急备用药箱，紧急喷淋器，及防酸泄漏用品。

3.5洗净测试

石英产品脱脂洗净主要用于去除产品表面的有机物，化学洗净主要用于去除产品表面金属元素，而纯水超声波可去除表面残留上有机物、无机物和浮于产品表面的微粒。洗净中脱脂液的温度及浓度有很好的控制；化学药液要求对其浓度、体积、不纯物的含量加以控制；纯水的电阻率、粒子含量及水温进行严格控制外；对超声波的强度也应进行监控，超声波能量密度能否达到指定要求对产品表面粒子的去除效果有显著影响。

对于产品的测试主要有三项，即产品表面的有机物、无机物及表面悬浮颗粒的含量。有机物的测试英文简称为Outgassing 测试，用于测试产品内部碳氢化合物或脂类。

3.6洗净的展望

现已开发成功的临界二氧化碳（SCCO2）洗净设备技术为石英产品洗净开辟了一条既同時符合环保要求，又能降低洗净成本、达到精密洗净功效的新型洗净技术。 [科]