半導体製造において、化学洗浄とは、半導体、金属、ツールの表面から有害な不純物や油を除去することを指します。このプロセスでは、化学試薬と有機溶媒を使用して汚染物質を溶解または反応させます。多くの場合、などの物理的手段が使用されます。 完全にきれいな表面を実現するために、超音波洗浄、加熱、掃除機
半導体は不純物に対して非常に敏感です。 100 万分の 1 (ppm) の汚染物質でも、デバイスの物理的特性が変化する可能性があります。機能を作り出すために制御されたドーピングを使用していますが、ツール、化学物質、または空気による意図しない汚染により、実験が台無しになる可能性があります。シリコンウェーハの完全性を維持するには、化学洗浄が不可欠です。
化学洗浄には次の 3 つの主要領域が含まれます。
シリコンウェーハ: 基板そのもの。
金属材料： 蒸着に使用されるタングステン線、モリブデンシート、アルミニウム合金。
工具と容器: ピンセット、石英管、ガラス製品、グラファイト型。
これらには、天然油または合成油、樹脂、ワックスが含まれます。それらは多くの場合、切断/研磨の潤滑剤、指紋、またはフォトレジストの残留物から生じます。
メカニズム:これらは ファンデルワールス力と静電引力 によって付着します 。
洗浄の課題: ほとんどは水に溶けず、疎水性の表面を形成します。これにより、洗浄用の酸や塩基がウェーハ表面に到達するのを防ぎます。したがって、これらを溶剤または 界面活性剤で除去すること が常に最初のステップとなります。
一般的なイオンには、K+、Na+、Ga2+、Fe2+、Cl-、および F- が含まれます。これらは、空気、水、化学物質、人間の汗から生じます。
メカニズム: これらのイオンは化学力によってシリコン表面に結合します。これらは電子または正孔の「トラップ」として機能し、電気的性能に重大な影響を与えます。結合が強いため、分子状不純物よりも除去するのがはるかに困難です。
金 (Au)、銀 (Ag)、銅 (Cu) などの重金属は、酸性エッチング液中での置換反応によって表面に吸着することがよくあります。
メカニズム： 最も強い吸着力を持っています。金などの貴金属は標準的な酸とは反応しないため、貴金属を錯体化させて溶解するには 王水 （硝酸と塩酸の混合物）などの試薬が必要です。
不純物の種類に基づいて、標準的な手順は次のロジックに従います。
脱脂: 界面活性剤または有機溶剤 を使用して 分子油を除去します。これにより、次のステップのためにサーフェスの「マスクが解除」されます。
イオン除去: 酸またはアルカリ溶液 (多くの場合過酸化水素を含む) を使用して化学イオンを除去します。
原子の除去: 王水または酸性過酸化物を使用して、残留金属原子を溶解します。
高純度リンス: 脱イオン水で最終洗浄します。
工業用洗浄剤を使用する場合は、厳格な安全プロトコルが必要です。
トルエン、アセトン、エタノールなどの溶剤は引火性が高く、有毒です。
保管: 火気のない涼しい場所に保管してください。
加熱: ウォーターバスを使用します。直火は絶対に使用しないでください。
緊急時: 火災時には CO2 消火器または泡消火器を使用してください。有毒な蒸気を避けるため、常にドラフト内で作業してください。
強酸（硫酸、フッ化水素酸、王水）および塩基（NaOH、KOH）は非常に腐食性が高くなります。
保護: 常にゴム手袋とマスクを着用してください。
希釈規則:爆発物の飛沫を防ぐため、 必ず酸を水に注ぎ、決して水に酸を入れないでください。
皮膚に付着した場合: 飛散した場合は、直ちに大量の水で洗い流し、医師の診察を受けてください。
ガスシリンダー（水素、酸素）には高圧（約150kg/cm 2）がかかっています。
保管: シリンダーを直射日光や熱を避けて保管してください。
汚染: 自然発火を防ぐために、バルブやレンチにオイルやグリースが付着していないことを確認してください。
水素: 爆発を防ぐために、水素を導入する前に必ずシステムを不活性ガスでパージしてください。
すべての操作はドラフト内で行ってください。
廃棄する前にすべての廃液を処理してください。
残留物が皮膚に触れないよう、手袋を外す前によく洗ってください。
