На стабильное и воспроизводимое /получение полированной поверхности подложек с требуемым микрорельефом влияют следующие технологические факторы: продолжительность травления, температура травителя, устройство для ХДП, гидродинамические условия, отношение площади образца к объему травителя, идентична ость окончания травления и обработки после травления — промывки, сушки, хранения и т. п.
Продолжительность травления определяется глубиной нарушенного слоя монокристаллической структуры подложек после их финишной механической обработки, .временем, необходимым для достижения требуемого качества поверхности и скоростью полирова-Л11Я- Как уже указывалось, первоначально на одном-двух контрольных образцах должно быть определено оптимальное время полирования данной партии подложек в выбранном составе травителя с заданной скоростью и глубиной полирования. Найденная продолжительность травления должна выдерживаться в дальнейшем при химическом полировании всех подложек в партии, обработанных по одинаковой технологической схеме. Допускается планомерное увеличение времени полирования от партии к партии пластин при химическом травлении в одной и той же порции травителя с учетом замедления скорости .процесса в растворе то мере его выработки. Время А(, необходимое для удаления слоя материала толщиной 60 в травителе, в котором скорость травления монотонно падает по мере растворения в нем полупроводника (например, при ХДП пластин в щелочном растворе феррицианида калия) можно рассчитать, пользуясь уравнением, где А, мин; У — начальная скорость травления в исходном травителе, мкм/мин; 1щ—масса полупроводника, которая уже растворена ,в данном травителе, 10-2 ,р — плотность полупроводника, г/см3; 5, —общая площадь поверхности пластин, ранее обработанных в данном объеме травителя, см2; то — максимальная масса полупроводника, которая может раствориться в данном объеме травителя (емкость травителя), г. Величина т0 определяется экспериментально или рассчитывается, если известно уравнение реакции, согласно которому происходит полное растворение полупроводника в данном составе травителя.
Температура травителя при химическом полировании поверхности подложек полупроводников должна поддерживаться постоянной. Желательно проводить химическое полирование <при комнатной температуре с точностью ±3 К, так как скорость растворения полупроводника в полирующем растворе во многих случаях лимитируется диффузионной стадией. Однако в процессе травления температура может повышаться за счет выделяющейся теплоты гетерогенной химической реакции. Поэтому нужно 'контролировать температуру раствора и при необходимости должны быть обеспечены теплоотвод и поддержание изотермических условий. В ряде случаев для химического полирования соединений типа АШВУ используется повышенная температура. Например, химическое, полирование ОаАз и ОаР в щелочных растворах феррицианида калия проводится при 333-Г-353. В этом случае необходимо обеспечить подогрев травителя и поддержание заданной температуры с точностью, обеспечивающей одинаковую скорость травления от опыта к опыту.
Наиболее известным устройством для ХДП поверхности подложек является установка типа «Колокольчик» представляет собой цилиндрический реакционный сосуд из фторопласта, поставленный на ось электромотора, угол наклона которого можно изменить от 0 до 90°. Предусматривается быстрая смена разных реакционных сосудов диаметром от 50 до 150 мм. Угол наклона реакционного сосуда выбирается эмпирически так, чтобы обеспечить лучшее перемешивание раствора и необходимое вращательное движение подложек вокруг своей оси. Частота вращения реакционного сосуда регулируется от 0 до 200 мин.
Для реализации гидродинамических условий полирования подложек по способу вращающегося диска в этом устройстве необходимо устанавливать в каждом конкретном случае (в зависимости от диаметра, толитгы и формы подложки полупроводника) реакционный сосуд требуемого диаметра, соответствующий угол наклони частоту вращения сосуда так, чтобы полируемый образец строго вращался только вокруг своей оси. Частота вращения образца должна превышать в 2—3 раза частоту вращения сосуда. При травлении в этом устройстве верхняя и нижняя стороны пластины получаются неравноценными; на поверхности пластины, обращенной ко дну сосуда, часто наблюдаются макро-неровности типа «лимонной корки». Если условия вращения пластины вокруг своей оси не будут выдержаны, то после травления произойдет нарушение плоскостности пластин. При полировании образца некруглой формы или только одной стороны его надо наклеить при помощи химически стойкого лака (ХСЛ) или оптической смолы на круглый фторопластовый диск соответствующего диаметра и толщины (торцы пластины не должны быть покрыты лаком). Можно применять также и другие приспособления (кассеты, кольца, чашки и т. п.) для закрепления пластины и для придания им вращательного движения. Устройство «Колокольчик» позволяет без дополнительных приспособлении полировать только одни образец полупроводника.
Более совершенным, простым и удобным для ХДП полупроводников является установка типа «Конус». В этом устройстве все пластины имеют одинаковые условия как во время полирования, так и при промывке; при полировании пластин правильной круглой формы они находятся во взвешенном состоянии (исключается отрицательное влияние дна сосуда на качество поверхности обратной стороны подложки), обеспечивается своевременный н равномерный подвод реагентов к поверхности подложек и отвод продуктов реакции и тем самым контролируемый съем материала всех пластин в партии. Производительность устройства определяется диаметром реакционного сосуда, при диаметре 200 мм можно одновременно полировать 8 пластин диаметром до 50 мм, что соответствует производительности — 100 подложек/ч. Устройство позволяет проводить одновременно одно- и двухстороннее полирование пластин.
Гидродинамические условия ХДП. Сохранение геометрических параметров и достижение гладкой поверхности (без волнистости) подложки во многом определяется гидродинамическим режимом травления п технологическим устройством для ХДП. При одновременном двухстороннем полировании подложки полупроводника в устройстве «Колокольчик» точно выдержать гидродинамические условия вращающегося "диска в течение всего времени полирования затруднительно. В процессе травления в нем наблюдаются случайные колебания и отклонения от заданного вращательного движения подложки.
Более стабильное состояние и поведение нескольких образцов, одновременно полируемых в одинаковых условиях, обеспечивает устройство «Конус».
Отношение площади образца к объему травителя. Практически установлено, что во избежание большого влияния накопления в растворе избыточной концентрации продуктов реакции, а также для поддержания изотермических условий и облегчения формирования требуемых гидродинамических условий ламинарного движения потока травителя и вращения пластин вокруг своей оси необходимо стремиться к тому, чтобы на 1 см2 полируемой площади полупроводника приходилось не менее 10—15 см3 объема травителя, а диаметр реакционного сосуда был больше диаметра образца по крайней мере в 2—3 раза. Крановый электродвигатель 4МТН цены res-elektro.ru, купить 4МТН280М8, 4МТН280М10, 4МТН400S10.
Окончание процесса травления и отмывка поверхности. Важной заключительной операцией ХДП является окончание процесса травления и отмывка поверхности образцов от остатков Травителя. В практике химического травления существует несколько технологических приемов прерывания процесса травления: энергичный слив основной массы травителя и немедленная подача большого количества нейтральной жидкости, чаще всего деионизованной воды с удельным сопротивлением около 18—20 МОм-см с промывкой пластин в струе проточной деионизованной воды до установления постоянного значения удельного сопротивлений отработанной воды около 10 МОм-см; быстрый перенос полируемых пластин В инертной среде (или под слоем травителя) из устройства ХДП в Деионизованную воду или в органическую среду и (промывка в проточной струе воды; постепенное снижение концентрации (разбавление) травителя в реакционном сосуде и др. Во всех случаях Стремятся свести к минимуму возможный контакт свежетравленной поверхности с атмосферой окружающей среды.
Следующим этапом окончания химической обработки является отмывка подложек в проточной деионизованной воде, стабилизация 'Состояния поверхности (обработка в различных фиксирующих растворах типа сульфида натрия, этилен уксусной кислоты или ее солей и т. п.), сушка в потоке чистого и сухого воз-1 духа или на центрифуге и, при необходимости, консервация подложек.