แผ่นควอตซ์ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ การตรวจสอบทางแสง การวิเคราะห์ในห้องปฏิบัติการ และสาขาอื่นๆ เนื่องจากมีเสถียรภาพทางเคมีที่ดีเยี่ยม ทนต่ออุณหภูมิสูง และมีการส่งผ่านแสงสูง ความสะอาดของแผ่นควอตซ์มีความเกี่ยวข้องโดยตรงกับความน่าเชื่อถือของกระบวนการต่างๆ ต่อไป รวมถึงคุณภาพการตกตะกอนของแผ่นเวเฟอร์เซมิคอนดักเตอร์และประสิทธิภาพการส่งผ่านแสงของชิ้นส่วนทางแสง อย่างไรก็ตาม แผ่นควอตซ์มีความเสี่ยงต่อฝุ่นละออง สารตกค้างอินทรีย์ ไอออนโลหะ สิ่งเจือปน และสารปนเปื้อนอื่นๆ ในระหว่างการผลิต การจัดเก็บ และการใช้งาน ดังนั้นจึงควรใช้วิธีการทำความสะอาดที่เหมาะสมและควรหลีกเลี่ยงความเสี่ยงในการปฏิบัติงานอย่างเคร่งครัด
- วิธีการทำความสะอาดแกนกลาง
- วิธีการทำความสะอาดทางกายภาพ
การทำความสะอาดด้วยคลื่นอัลตราโซนิคเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการกำจัดอนุภาคและฝุ่นละอองออกจากพื้นผิว ขั้นตอนพื้นฐานควรประกอบด้วยการกำจัดฝุ่นบนพื้นผิวโดยใช้ไนโตรเจนแรงดันสูง หรือการเช็ดเบาๆ ด้วยสำลีที่ปราศจากฝุ่นชุบเอทานอลปราศจากน้ำ ในกรณีของแผ่นควอตซ์ที่มีการปนเปื้อนทั่วทั้งแผ่น การทำความสะอาดด้วยคลื่นอัลตราโซนิคเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพ ควรตั้งความถี่ของคลื่นอัลตราโซนิคไว้ที่ประมาณ 40 กิโลเฮิร์ตซ์ ควรใช้น้ำปราศจากไอออนหรือเอทานอลปราศจากน้ำเป็นตัวกลาง แนะนำให้ทำความสะอาดอย่างน้อย 5 นาทีและอย่างมาก 15 นาที วิธีนี้ใช้งานง่ายและไม่ทิ้งสารเคมีตกค้าง
- วิธีการทำความสะอาดด้วยสารเคมี
วิธีการทำความสะอาดแบบ RCA เป็นวิธีการทำความสะอาดที่มีความแม่นยำสูงที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดสำหรับการกำจัดคราบอินทรีย์ที่ฝังแน่นและการปนเปื้อนของไอออนโลหะ วิธีการทำความสะอาดแบบ RCA มาตรฐานเป็นกระบวนการสองขั้นตอน ขั้นแรก แช่แผ่นควอตซ์ในสารละลาย SC1 ที่อุณหภูมิ 70-80°C เป็นเวลา 10-20 นาที ขั้นตอนนี้มีประสิทธิภาพในการกำจัดอนุภาคและสารอินทรีย์ที่ดูดซับได้น้อย ขั้นที่สอง แช่แผ่นควอตซ์ในสารละลาย SC2 ที่อุณหภูมิเดียวกันเป็นเวลาประมาณ 10 นาที ขั้นตอนนี้มีประสิทธิภาพในการสร้างสารเชิงซ้อนและกำจัดไอออนโลหะ เช่น โซเดียมและเหล็ก
- วิธีการคั่วด้วยอุณหภูมิสูง
วิธีนี้เหมาะสำหรับแผ่นควอตซ์ที่ทนต่ออุณหภูมิสูงและมีสารตกค้างอินทรีย์จำนวนมาก ควรนำแผ่นควอตซ์ไปวางในเตาเผาแบบมัฟเฟิลที่อุณหภูมิ 450-550 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 30-60 นาที เพื่อให้สารอินทรีย์สลายตัวและระเหยไปเนื่องจากความร้อน หลังจากปล่อยให้เย็นตัวลงตามธรรมชาติ พื้นผิวควอตซ์ก็จะสะอาด วิธีนี้มีข้อดีคือไม่ทิ้งสารเคมีตกค้างและมีต้นทุนต่ำกว่า อย่างไรก็ตาม วิธีนี้ไม่เหมาะสำหรับชิ้นส่วนควอตซ์ที่มีความเครียดจากความร้อน
- ข้อควรระวังที่สำคัญ
- การควบคุมความเข้ากันได้ของวัสดุ
ส่วนประกอบหลักของควอตซ์คือซิลิคอนไดออกไซด์ ซึ่งไวต่อปฏิกิริยากับกรดไฮโดรฟลูออริกและด่างเข้มข้นสูง ในระหว่างกระบวนการทำความสะอาด เว้นแต่จำเป็นต้องกัดกร่อนคราบตกค้างโดยเฉพาะ แผ่นควอตซ์จะต้องไม่สัมผัสกับกรดไฮโดรฟลูออริกโดยตรง และไม่ควรแช่ในด่างเข้มข้นเป็นเวลานาน เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหาต่างๆ เช่น การกัดกร่อนของพื้นผิว ความหยาบที่เพิ่มขึ้น หรือประสิทธิภาพที่ลดลง
- การป้องกันความปลอดภัยในการปฏิบัติงาน
การทำความสะอาดด้วยสารเคมีต้องดำเนินการในตู้ดูดควัน ผู้ปฏิบัติงานทุกคนต้องสวมถุงมือกันกรดและด่าง แว่นตา และชุดป้องกัน สารละลายพิรานฮาเป็นสารออกซิไดซ์ที่มีฤทธิ์รุนแรงเมื่อผสมกับน้ำ ห้ามสัมผัสกับสารไวไฟ เช่น พลาสติกและสารอินทรีย์โดยเด็ดขาด เพื่อป้องกันการระเบิดหรือการไหม้
- การปกป้องความสมบูรณ์ของพื้นผิว
เพื่อป้องกันรอยขีดข่วน จำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องงดเว้นการใช้วัสดุที่มีแรงเสียดทานสูง เช่น กระดาษทรายหรือแผ่นขัดถู ในการทำความสะอาดพื้นผิวควอตซ์ หลังจากทำความสะอาดเสร็จแล้ว โปรดงดเว้นการใช้กระดาษเช็ดทำความสะอาดทั่วไปในห้องปฏิบัติการ เราขอแนะนำให้ใช้ปืนลมไนโตรเจนแบบแห้งที่ปราศจากน้ำมันในการเป่าให้แห้ง หรือวางไว้บนโต๊ะที่สะอาดมาก ๆ เพื่อให้แห้งเองตามธรรมชาติ ซึ่งจะช่วยหลีกเลี่ยงการตกค้างของเศษฝุ่น
- การควบคุมพารามิเตอร์ที่แม่นยำ
จำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องควบคุมสัดส่วน อุณหภูมิ และระยะเวลาของสารเคมีอย่างพิถีพิถัน หากอุณหภูมิของ SC1 สูงเกินไป จะทำให้เกิดการตกตะกอนของอนุภาคขึ้นใหม่ หากอุณหภูมิของสารละลายพิรานยาเกิน 120°C อาจทำให้เกิดการสลายตัวอย่างรุนแรง การทำความสะอาดด้วยคลื่นอัลตราโซนิคเป็นเวลานานอาจทำให้เกิดความเสียหายจากการเกิดโพรงอากาศบนพื้นผิวควอตซ์ โดยทั่วไป การทำความสะอาดแต่ละครั้งไม่ควรใช้เวลานานเกิน 20 นาที
- หลีกเลี่ยงมลพิษทุติยภูมิ
น้ำปราศจากไอออนที่ใช้ในการทำความสะอาดต้องมีค่าความต้านทาน ≥18.2MΩ·cm ควรแช่ภาชนะในสารละลายกรดล่วงหน้าและล้างออกให้สะอาด ควรนำแผ่นควอตซ์ที่ทำความสะอาดแล้วไปเก็บในกล่องปิดสนิทที่ปราศจากฝุ่นโดยทันที พร้อมใส่สารดูดความชื้นเล็กน้อยเพื่อป้องกันไม่ให้ดูดซับสิ่งสกปรกจากสิ่งแวดล้อมกลับเข้าไปใหม่
