Pastrimi i lagësht (Wet Clean) është një nga hapat kritikë në proceset e prodhimit të gjysmëpërçuesve, që synon heqjen e ndotësve të ndryshëm nga sipërfaqja e vaferit për të siguruar që hapat pasues të procesit mund të kryhen në një sipërfaqe të pastër.
Ndërsa madhësia e pajisjeve gjysmëpërçuese vazhdon të tkurret dhe kërkesat për saktësi rriten, kërkesat teknike të proceseve të pastrimit të vaferës janë bërë gjithnjë e më të rrepta. Edhe grimcat më të vogla, materialet organike, jonet metalike ose mbetjet e oksidit në sipërfaqen e vaferës mund të ndikojnë ndjeshëm në performancën e pajisjes, duke ndikuar kështu në rendimentin dhe besueshmërinë e pajisjeve gjysmëpërçuese.
Parimet kryesore të pastrimit të vaferës
Thelbi i pastrimit të vaferës qëndron në heqjen efektive të ndotësve të ndryshëm nga sipërfaqja e vaferës përmes metodave fizike, kimike dhe të tjera për të siguruar që vafera të ketë një sipërfaqe të pastër të përshtatshme për përpunim të mëvonshëm.
Lloji i ndotjes
Ndikimet kryesore në karakteristikat e pajisjes
| Neni Kontaminimi | Defektet e modelit
Defektet e implantimit të joneve
Defektet e prishjes së filmit izolues
| |
| Ndotja metalike | Metalet Alkali | Paqëndrueshmëria e transistorit MOS
Prishja/degradimi i filmit të oksidit të portës
|
| Metalet e rënda | Rritja e rrymës së rrjedhjes së kundërt të kryqëzimit PN
Defektet e prishjes së filmit të oksidit të portës
Degradimi i jetës së transportuesit të pakicës
Gjenerimi i defektit të shtresës së ngacmimit të oksidit
| |
| Ndotja kimike | Material organik | Defektet e prishjes së filmit të oksidit të portës
Ndryshimet e filmit CVD (kohët e inkubacionit)
Ndryshimet e trashësisë së filmit të oksidit termik (oksidimi i përshpejtuar)
Shfaqja e mjegullës (meshë, lente, pasqyrë, maskë, rrjetë)
|
| Dopants inorganike (B, P) | Transistori MOS V-të ndërron
Variacionet e rezistencës së fletës së poli-silikonit me rezistencë të lartë dhe të substratit Si
| |
| Bazat inorganike (amina, amoniak) dhe acidet (SOx) | Degradimi i rezolucionit të rezistentëve të përforcuar kimikisht
Ndodhja e ndotjes së grimcave dhe mjegullës për shkak të krijimit të kripës
| |
| Filma okside amtare dhe kimike për shkak të lagështirës, ajrit | Rritja e rezistencës së kontaktit
Prishja/degradimi i filmit të oksidit të portës
| |
Në mënyrë të veçantë, objektivat e procesit të pastrimit të vaferës përfshijnë:
Heqja e grimcave: Përdorimi i metodave fizike ose kimike për të hequr grimcat e vogla të ngjitura në sipërfaqen e vaferës. Grimcat më të vogla janë më të vështira për t'u hequr për shkak të forcave të forta elektrostatike midis tyre dhe sipërfaqes së vaferës, që kërkojnë trajtim të veçantë.
Heqja e materialit organik: Ndotësit organikë të tillë si yndyrat dhe mbetjet e fotorezistëve mund të ngjiten në sipërfaqen e vaferës. Këto ndotës zakonisht hiqen duke përdorur agjentë ose tretës të fortë oksidues.
Heqja e joneve metalike: Mbetjet e joneve metalike në sipërfaqen e vaferës mund të degradojnë performancën elektrike dhe madje të ndikojnë në hapat e mëpasshëm të përpunimit. Prandaj, për heqjen e këtyre joneve përdoren zgjidhje specifike kimike.
Heqja e oksidit: Disa procese kërkojnë që sipërfaqja e vaferit të jetë e lirë nga shtresat e oksidit, siç është oksidi i silikonit. Në raste të tilla, shtresat e oksidit natyror duhet të hiqen gjatë disa hapave të pastrimit.
Sfida e teknologjisë së pastrimit të vaferës qëndron në heqjen efikase të ndotësve pa ndikuar negativisht në sipërfaqen e vaferës, si për shembull parandalimi i ashpërsimit të sipërfaqes, korrozioni ose dëmtime të tjera fizike.
2. Rrjedha e procesit të pastrimit të vaferës
Procesi i pastrimit të vaferës zakonisht përfshin hapa të shumtë për të siguruar heqjen e plotë të ndotësve dhe për të arritur një sipërfaqe plotësisht të pastër.
Figura: Krahasimi ndërmjet llojit të grupit dhe pastrimit me një vaferë
Një proces tipik i pastrimit të vaferës përfshin hapat kryesorë të mëposhtëm:
1. Pastrimi paraprak (Para-Pastrimi)
Qëllimi i pastrimit paraprak është heqja e ndotësve të lirshëm dhe grimcave të mëdha nga sipërfaqja e vaferës, gjë që zakonisht arrihet përmes shpëlarjes me ujë të dejonizuar (DI Water) dhe pastrimit me ultratinguj. Uji i dejonizuar fillimisht mund të heqë grimcat dhe papastërtitë e tretura nga sipërfaqja e vaferit, ndërsa pastrimi me ultratinguj përdor efektet e kavitacionit për të thyer lidhjen midis grimcave dhe sipërfaqes së vaferës, duke i bërë më të lehtë për t'u zhvendosur.
2. Pastrimi kimik
Pastrimi kimik është një nga hapat thelbësorë në procesin e pastrimit të vaferës, duke përdorur solucione kimike për të hequr materialet organike, jonet metalike dhe oksidet nga sipërfaqja e vaferës.
Heqja e materialit organik: Në mënyrë tipike, acetoni ose një përzierje amoniak/peroksid (SC-1) përdoret për të shpërndarë dhe oksiduar ndotësit organikë. Raporti tipik për tretësirën SC-1 është NH4OH
₂O2
₂O = 1:1:5, me një temperaturë pune rreth 20°C.
Heqja e joneve metalike: Përzierjet e acidit nitrik ose acidit klorhidrik/peroksidit (SC-2) përdoren për të hequr jonet metalike nga sipërfaqja e vaferës. Raporti tipik për tretësirën SC-2 është HCl
₂O2
₂O = 1:1:6, me temperaturë të mbajtur afërsisht 80°C.
Heqja e oksidit: Në disa procese kërkohet heqja e shtresës së oksidit vendas nga sipërfaqja e vaferit, për të cilën përdoret tretësira e acidit fluorik (HF). Raporti tipik për tretësirën HF është HF
₂O = 1:50, dhe mund të përdoret në temperaturë dhome.
3. Pastrimi përfundimtar
Pas pastrimit kimik, vaferat zakonisht i nënshtrohen një hapi përfundimtar pastrimi për të siguruar që të mos mbeten mbetje kimike në sipërfaqe. Pastrimi përfundimtar kryesisht përdor ujë të dejonizuar për shpëlarje të plotë. Për më tepër, pastrimi i ujit me ozon (O3/H2O) përdoret për të hequr më tej çdo ndotës të mbetur nga sipërfaqja e vaferës.
4. Tharje
Vaferat e pastruara duhet të thahen shpejt për të parandaluar filigranët ose ribashkimin e ndotësve. Metodat e zakonshme të tharjes përfshijnë tharjen me rrotullim dhe pastrimin me nitrogjen. E para heq lagështinë nga sipërfaqja e vaferës duke rrotulluar me shpejtësi të lartë, ndërsa e dyta siguron tharje të plotë duke fryrë gazin e thatë të azotit nëpër sipërfaqen e vaferës.
Ndotës
Emri i procedurës së pastrimit
Përshkrimi i përzierjes kimike
Kimikatet
| Grimcat | Piranha (SPM) | Acidi sulfurik/peroksid hidrogjeni/ujë DI | H2SO4/H2O2/H2O 3-4:1; 90°C |
| SC-1 (APM) | Hidroksid amoniumi/peroksid hidrogjeni/uj DI | NH4OH/H2O2/H2O 1:4:20; 80°C | |
| Metalet (jo bakri) | SC-2 (HPM) | Acidi klorhidrik/peroksid hidrogjeni/ujë DI | HCl/H2O2/H2O1:1:6; 85°C |
| Piranha (SPM) | Acidi sulfurik/peroksid hidrogjeni/ujë DI | H2SO4/H2O2/H2O3-4:1; 90°C | |
| DHF | Uji i holluar i acidit fluorik/DI (nuk do të heq bakrin) | HF/H2O1:50 | |
| Organike | Piranha (SPM) | Acidi sulfurik/peroksid hidrogjeni/ujë DI | H2SO4/H2O2/H2O 3-4:1; 90°C |
| SC-1 (APM) | Hidroksid amoniumi/peroksid hidrogjeni/uj DI | NH4OH/H2O2/H2O 1:4:20; 80°C | |
| DIO3 | Ozoni në ujë të dejonizuar | Përzierjet e optimizuara O3/H2O | |
| Oksid vendas | DHF | Uji i holluar me acid fluorik/DI | HF/H2O 1:100 |
| BHF | Acidi hidrofluorik i buferuar | NH4F/HF/H2O |
3. Metodat e zakonshme të pastrimit të meshës
1. Metoda e pastrimit RCA
Metoda e pastrimit RCA është një nga teknikat më klasike të pastrimit të vaferës në industrinë e gjysmëpërçuesve, e zhvilluar nga RCA Corporation mbi 40 vjet më parë. Kjo metodë përdoret kryesisht për të hequr ndotësit organikë dhe papastërtitë e joneve metalike dhe mund të kryhet në dy hapa: SC-1 (Standard Clean 1) dhe SC-2 (Standard Clean 2).
Pastrimi SC-1: Ky hap përdoret kryesisht për të hequr ndotësit organikë dhe grimcat. Zgjidhja është një përzierje e amoniakut, peroksidit të hidrogjenit dhe ujit, e cila formon një shtresë të hollë oksidi silikoni në sipërfaqen e vaferës.
Pastrimi i SC-2: Ky hap përdoret kryesisht për të hequr ndotësit e joneve metalike, duke përdorur një përzierje të acidit klorhidrik, peroksidit të hidrogjenit dhe ujit. Lë një shtresë të hollë pasivimi në sipërfaqen e vaferës për të parandaluar rikontaminimin.
2. Metoda e pastrimit të Piranha (Piranha Etch Clean)
Metoda e pastrimit Piranha është një teknikë shumë efektive për heqjen e materialeve organike, duke përdorur një përzierje të acidit sulfurik dhe peroksidit të hidrogjenit, zakonisht në një raport 3:1 ose 4:1. Për shkak të vetive jashtëzakonisht të forta oksiduese të kësaj zgjidhjeje, ajo mund të largojë një sasi të madhe të lëndës organike dhe ndotësve kokëfortë. Kjo metodë kërkon kontroll të rreptë të kushteve, veçanërisht në aspektin e temperaturës dhe përqendrimit, për të shmangur dëmtimin e vaferës.
Pastrimi me ultratinguj përdor efektin e kavitacionit të krijuar nga valët e zërit me frekuencë të lartë në një lëng për të hequr ndotësit nga sipërfaqja e vaferës. Krahasuar me pastrimin tradicional me ultratinguj, pastrimi megasonik funksionon me një frekuencë më të lartë, duke mundësuar heqjen më efikase të grimcave me madhësi nën mikron pa shkaktuar dëme në sipërfaqen e vaferës.
4. Pastrimi i Ozonit
Teknologjia e pastrimit të ozonit përdor vetitë e forta oksiduese të ozonit për të dekompozuar dhe hequr ndotësit organikë nga sipërfaqja e vaferës, duke i kthyer ato në dioksid karboni dhe ujë të padëmshëm. Kjo metodë nuk kërkon përdorimin e reagentëve kimikë të shtrenjtë dhe shkakton më pak ndotje mjedisore, duke e bërë atë një teknologji në zhvillim në fushën e pastrimit të vaferës.
4. Pajisjet e procesit të pastrimit të vaferës
Për të garantuar efikasitetin dhe sigurinë e proceseve të pastrimit të vaferës, një shumëllojshmëri e pajisjeve të avancuara të pastrimit përdoren në prodhimin e gjysmëpërçuesve. Llojet kryesore përfshijnë:
1. Pajisjet e pastrimit të lagësht
Pajisjet e pastrimit të lagësht përfshijnë rezervuarë të ndryshëm zhytjeje, rezervuarë pastrimi me ultratinguj dhe tharëse rrotulluese. Këto pajisje kombinojnë forcat mekanike dhe reagentët kimikë për të hequr ndotësit nga sipërfaqja e vaferit. Rezervuarët e zhytjes zakonisht janë të pajisur me sisteme të kontrollit të temperaturës për të siguruar stabilitetin dhe efektivitetin e zgjidhjeve kimike.
2. Pajisjet e pastrimit kimik
Pajisjet e pastrimit kimik përfshijnë kryesisht pastrues të plazmës, të cilët përdorin grimca me energji të lartë në plazmë për të reaguar dhe hequr mbetjet nga sipërfaqja e vaferës. Pastrimi i plazmës është veçanërisht i përshtatshëm për proceset që kërkojnë ruajtjen e integritetit të sipërfaqes pa futjen e mbetjeve kimike.
3. Sistemet e automatizuara të pastrimit
Me zgjerimin e vazhdueshëm të prodhimit të gjysmëpërçuesve, sistemet e automatizuara të pastrimit janë bërë zgjedhja e preferuar për pastrimin e vaferës në shkallë të gjerë. Këto sisteme shpesh përfshijnë mekanizma të automatizuar të transferimit, sisteme pastrimi me shumë tanke dhe sisteme kontrolli precize për të siguruar rezultate të qëndrueshme pastrimi për secilën vaferë.
5. Tendencat e së ardhmes
Ndërsa pajisjet gjysmëpërçuese vazhdojnë të tkurren, teknologjia e pastrimit të vaferës po evoluon drejt zgjidhjeve më efikase dhe miqësore me mjedisin. Teknologjitë e ardhshme të pastrimit do të fokusohen në:
Heqja e grimcave nën nanometër: Teknologjitë ekzistuese të pastrimit mund të trajtojnë grimcat në shkallë nanometër, por me reduktimin e mëtejshëm të madhësisë së pajisjes, heqja e grimcave nën nanometër do të bëhet një sfidë e re.
Pastrimi i gjelbër dhe miqësor ndaj mjedisit: Reduktimi i përdorimit të kimikateve të dëmshme për mjedisin dhe zhvillimi i metodave më miqësore ndaj mjedisit, të tilla si pastrimi i ozonit dhe pastrimi megasonik, do të bëhen gjithnjë e më të rëndësishme.
Nivele më të larta të automatizimit dhe inteligjencës: Sistemet inteligjente do të mundësojnë monitorimin dhe rregullimin në kohë reale të parametrave të ndryshëm gjatë procesit të pastrimit, duke përmirësuar më tej efektivitetin e pastrimit dhe efikasitetin e prodhimit.
Teknologjia e pastrimit të vaferës, si një hap kritik në prodhimin e gjysmëpërçuesve, luan një rol jetik në sigurimin e sipërfaqeve të pastra të vaferës për proceset pasuese. Kombinimi i metodave të ndryshme të pastrimit largon në mënyrë efektive ndotësit, duke siguruar një sipërfaqe të pastër nënshtrese për hapat e ardhshëm. Ndërsa teknologjia përparon, proceset e pastrimit do të vazhdojnë të optimizohen për të përmbushur kërkesat për saktësi më të lartë dhe shkallë më të ulët të defektit në prodhimin e gjysmëpërçuesve.
Koha e postimit: Tetor-08-2024