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Center of MicroNanoTechnology CMi

Chapelle chimique pour le recyclage des plaques (Reclaim)

Table des matières

Introduction

Principe Physique

Capacité de l’équipement

Restriction d'accès

Caractéristiques techniques

Informations

Introduction

La chapelle chimique Reclaim

1.)      permet d'effectuer le recyclage des plaques de silicium ayant une ou plusieurs couches d'oxyde de silicium, de nitrure de silicium ou de polysilicium

2.)      permet de retirer l'oxyde produit lors d'un dopage au phosphore d'un film de silicium ou polysilicium à l'aide du POCl3 (le retrait de l'oxyde dopé est appelé "deglaze").

Les plaques ayant une ou plusieurs couches métalliques ne sont pas recyclées.

Un nettoyage préliminaire des plaques est obligatoire si une couche de résine photosensible est présente sur les plaques.

Le recyclage des plaques se fait à l'aide de deux bains après un nettoyage préliminaire:

·         nettoyage préliminaire des plaques (remover, plasma O2, piranha).

·         retrait des couches d'oxyde de silicium (SiO2) et de nitrure de silicium (SixNy) (1er bain: acide fluorhydrique).

·         retrait des couches de polysilicium ou silicium amorphe (2ème bain: acide nitrique + acide fluorhydrique + eau DI).

Chaque étape est suivie d'un rinçage à l'eau DI (déionisée). Les plaques sont finalement centrifugées et séchées sous un flux d'azote chaud.

Principe Physique

Chapelle chimique Reclaim
Chapelle Chimique Reclaim

Le premier bain (bain à gauche) est appelé bain "Deglaze" et est utilisé pour  le retrait de l'oxyde formé sur la surface du silicium ou du polysilicium lors de l'étape de dopage POCl3 dans le tube " Centrotherm EPFL 1-4 POCl3 doping ". Ce bain est un mélange d'eau DI (déionisée) et d'acide fluorhydrique (HF 49%) dont les proportions sont notées: HF:H2O  1:3.

Ce bain est régulièrement remplacé par un membre du CMI. La température d'utilisation est de 21°C. La durée standard pour le retrait d'un oxyde est de 3 minutes.

Le second bain (bain central) est constitué d'acide fluorhydrique (HF 49%).

Ce bain est régulièrement remplacé par un membre du CMI.

La température d'utilisation est de 21°C. La durée de l'attaque est fonction de l'épaisseur des couches à retirer. La vitesse d'attaque est de l'ordre de 1.5 μm/mn pour  l'oxyde de silicium (SiO2), de 120 Å/mn pour le nitrure de silicium stœchiométrique (Si3N4) et de 40 Å/mn pour le nitrure de silicium enrichi en silicium (SixNy). La durée du rinçage primaire avant introduction dans le second bain est de 3 minutes minimum.

Le troisième bain (bain de droite) est rempli de 12 litres de  "polyetch" qui est un mélange d'eau DI (déionisée), d'acide nitrique 70% et d'acide fluorhydrique à 49% dont les proportions sont notées: HNO3:H2O:HF   50:20:3 ou encore HNO3:HF:H2O  200:12:80.

Ce bain est régulièrement remplacé par un membre du CMI.

La température d'utilisation est de 21°C. La durée de l'attaque est fonction de l'épaisseur des couches à retirer.  La vitesse d'attaque du polysilicium est de l'ordre de 0.8 μm/mn. La durée du rinçage primaire avant introduction dans le premier bain est de 3 minutes minimum.

Le bain de rinçage FFR (Fast Fill Rinse) permet d'obtenir un rinçage efficace et rapide grâce aux trois modes de fonctionnement disponibles. Le bain de rinçage est constitué d'un bac avec une alimentation en eau DI venant par le fond du bac. Un flux d'azote est injecté à la base par des petits trous permettant de générer des bulles et d'agiter le bain. Le bac est percé d'orifices sur sa partie supérieure permettant la vidange par débordement dans le plenum de la chapelle chimique puis dans les bacs de neutralisation. De plus, il est équipé d'une vanne latérale à mi-hauteur  pouvant être ouverte ou fermée. Lorsque la vanne est en position ouverte, une partie de l'eau de rinçage est récupérée via une boucle dite de "recirculation" dans laquelle la mesure de résistivité est effectuée. Le débit d'eau peut être rapide "Fast Fill", correspondant à 16 litres/mn ou lent "Slow Fill", correspondant à 2 litres/mn. Un flux d'azote en surface permet de limiter la dissolution du dioxyde de carbone (CO2) dans l'eau qui augmente artificiellement la résistivité.

Le premier cycle de rinçage fonctionne en flux rapide "Fast Fill" et vanne fermée "Dump". L'état du bain est "ON". La totalité de l'eau de rinçage est vidangée, ce qui permet d'évacuer rapidement la plus grande partie du produit chimique sur le panier et les plaques. La boucle de "recirculation" et le résistivimètre sont isolés lors de cette phase.

Le second cycle de rinçage fonctionne en flux rapide "Fast Fill" et vanne ouverte "Recirculation". L'état du bain est "ON". Le flux rapide garantit un bon rinçage. Une partie de l'eau est récupérée ce qui limite la consommation. La résistivité de l'eau augmente progressivement. La résistivité atteint alors 10 MW.cm si le bain est utilisé correctement, c'est à dire si le cycle de rinçage est initialisé dès que le panier est immergé et si le couvercle du bain est fermé pour éviter la dissolution du dioxyde de carbone dans l'eau.

Le troisième cycle de rinçage fonctionne en flux lent "Slow Fill" et vanne ouverte "Recirculation". L'état du bain est "OFF". La consommation d'eau est minimale.

La durée du rinçage est de 15 à 45 minutes. Le rinçage est terminé lorsque la résistivité de l'eau est supérieure à 10 MW.cm.

Le bain de rinçage TT (Trickle Tank) est un bain "ultra pur". Il est réservé aux paniers nettoyés et rincés jusqu'à résistivité correcte qui sont en attente d'être séchés (au cas où la centrifugeuse ne serait pas libre).

Le séchage est effectué dans la centrifugeuse SRD (spin rinse dryer) sous un flux d’azote chaud.

Capacité de l’équipement

·         25 plaques de 100mm ou 150mm par panier.

·         3 paniers Reclaim 100mm

·         2 paniers Reclaim 150mm.

·         2 paniers POCl3 100mm.

·         2 paniers POCl3 150mm.

·         Changement de configuration de la centrifugeuse pour les plaques de 100mm à 150mm : environ 10mn par un membre du staff.

Restriction d'accès

·         Pour éviter les problèmes de contamination croisée avec les autres équipements, il est impératif d'utiliser les brucelles à vide adéquates pour manipuler les plaques.

·         L'utilisation de produits chimiques corrosifs et toxiques exige un équipement et un comportement adaptés.

Rappel des règles générales de sécurité:

Se protéger.

·         Mettre les lunettes de protection pour manipuler les bidons et les plaquettes.

·         Se protéger avec un tablier, un écran facial, des gants pour le nettoyage RCA dans la chapelle chimique!

Les gants de protection chimique.

·         Les gants servent uniquement à manipuler les ustensiles dans la chapelle chimique.

·         Pour des raisons de sécurité, il est très important de ne rien toucher d'autre (visage, écran facial, tablier, stylo, brucelle à vide, microscope...).

·         Ne toucher les boutons de commande placés en face avant de la chapelle chimique qu'après avoir rincé les gants au rince-gant.

Le plan de travail de la chapelle chimique.

·         Ne pas surcharger le plan de travail.

·         Rincer le plan de travail après le transfert du panier d'un bain à l'autre.

·         Rincer puis essuyer le plan de travail avant de quitter la zone.

·         Rincer puis essuyer les boutons de commande avant de quitter la zone.

Les paniers et les boîtes de transport pour le bain "HF 49%" et pour le bain "Polyetch"

·         Charger les plaquettes à nettoyer dans les paniers "Reclaim". Ces paniers sont normalement rangés dans les boîtes "boîte de transport – reclaim".

·          

·         Une fois posé sur le plan de travail de la chapelle chimique, le panier ne peut en sortir qu'après rinçage dans le bain FFR, rinçage dans le bain TT, rinçage et séchage dans la centrifugeuse.

·         Le panier propre doit rester dans la boîte "boîte de transport – reclaim".

·         Un panier a quatre emplacements : dans sa boîte fermée, sur la table en inox pour le chargement des plaquettes, sur le plan de travail de la chapelle chimique, dans la centrifugeuse SEMITOOL.

Les paniers et les boîtes de transport pour le bain "POCL3 - Deglaze"

·         Décharger les plaquettes du tube "Centrotherm EPFL 1-4 POCL3 doping" directement  dans les paniers en Téflon notés "POCL3", en utilisant EXCLUSIVEMENT la brucelle dédiée. Les paniers en Téflon sont normalement rangés dans les boîtes "boîte de transport – POCL3".

Boîte contenant la fourche et les brucelles dédiées.

Déchargement directement dans le panier Téflon

A gauche : boîte de transport et panier Téflon

Au centre : nacelle et fourche dédiée au tube POCl3

A droite : boîte avec brucelles dédiées.

Boîtes POCL3 pour panier 150mm et 100mm.

·         INTERDICTION DE TOUCHER LES PLAQUES entre le déchargement du tube et le séchage final.

·         Une fois posé sur le plan de travail de la chapelle chimique, le panier ne peut en sortir qu'après rinçage dans le bain FFR, rinçage dans le bain TT, rinçage et séchage dans la centrifugeuse.

·         Le panier propre doit rester dans la boîte "boîte de transport – POCL3".

·         Un panier a trois emplacements : dans sa boîte fermée, sur le plan de travail de la chapelle chimique, dans la centrifugeuse SEMITOOL.

En cas de doute, renseignez-vous !

Avertissement : Toute intervention dans la chapelle chimique se fait uniquement par un membre du CMI.

Caractéristiques techniques.

Acide Fluorhydrique (HF 49%):

T+: Très toxique.

C: Corrosif.

R26/27/28: Très toxique par inhalation, par contact avec la peau et par ingestion.

R35: Provoque de graves brûlures.

Polyetch  (HNO3 70%:HF 49%:H2O 200:12:80):

T: toxique.

C: Corrosif.

R23/24/25: Toxique par inhalation, par contact avec la peau et par ingestion.

R35: Provoque de graves brûlures.

Informations.

Vitesse d'attaque en Å/mn

HF 49%

Polyetch

SiO2

15000

 

Si3N4

120

 

SixNy

40

 

polysilicium

≈0

7300