判断亲疏水性的核心标准是 “接触角”—— 当水滴落在晶圆表面,接触角小于 90°就是亲水,水会像在玻璃上一样铺展开,形成均匀水膜;接触角大于 90° 就是疏水,水会像在荷叶上一样聚成水珠,很难铺开。这个简单的判断标准,却直接对应着晶圆表面的化学状态:亲水表面大多富含羟基(-OH)、羧基等极性基团,能和水分子形成氢键,相当于 “和水亲近”;疏水表面则以非极性基团或单质硅为主,无法和水分子有效作用,相当于 “排斥水”。晶圆表面亲疏水性的控制精度,直接影响湿法清洗的杂质去除率和蚀刻工艺的均匀性,是制约先进制程良率的关键因素之一。
在半导体工艺中,最典型的亲疏水性转换,就藏在核心的清洗流程里 ——SC1 处理造 “亲水表面”,疏水处理蒸镀机(偶联剂处理)造 “疏水表面”,两者的搭配更是工艺精髓。先说说 SC1 清洗(氨水 - 双氧水 - 去离子水混合液):它的核心作用是去除晶圆表面的有机污染物和金属杂质,同时会在硅片表面氧化形成一层极薄的氧化硅(SiO₂)膜。这层氧化硅表面布满羟基,属于典型的亲水表面,接触角通常在 50°-70°之间。这种亲水特性的好处很直接:清洗液能在晶圆表面均匀铺展,不会出现清洗死角,同时后续的去离子水漂洗时,水膜能带走残留的污染物,让清洗更彻底。
还要注意,亲疏水性是相对的,不是绝对的。比如同一片晶圆,在干燥环境下可能表现为疏水,但在高湿度环境中,表面吸附水汽后会逐渐呈现弱亲水特性;再比如通过等离子清洗机处理,能在疏水的硅表面引入极性基团,快速转换为亲水表面。
疏水处理蒸镀机适用材料
纳米压印抗粘层制备、硅片、砷化镓、陶瓷、不锈钢、铌酸锂、玻璃、防指纹、蓝宝石、晶圆、航空陶瓷新材、陶瓷介孔新材料、陶瓷纤维保温棉、保温棉卷材等材料。
