Мокро чишћење (Вет Цлеан) је један од критичних корака у производним процесима полупроводника, чији је циљ уклањање разних загађивача са површине плочице како би се осигурало да се наредни кораци процеса могу извести на чистој површини.
Како величина полупроводничких уређаја наставља да се смањује, а захтеви за прецизношћу расту, технички захтеви процеса чишћења плочица постају све строжи. Чак и најмање честице, органски материјали, метални јони или остаци оксида на површини плочице могу значајно утицати на перформансе уређаја, чиме утичу на принос и поузданост полупроводничких уређаја.
Основни принципи чишћења вафла
Срж чишћења вафла лежи у ефикасном уклањању разних загађивача са површине вафла путем физичких, хемијских и других метода како би се осигурало да вафла има чисту површину погодну за накнадну обраду.
Врста контаминације
Главни утицаји на карактеристике уређаја
| чланак Контаминација | Дефекти узорка
Дефекти јонске имплантације
Дефекти изолационог филма
| |
| Метална контаминација | Алкални метали | Нестабилност МОС транзистора
Разградња/разградња филма оксида капије
|
| Тешки метали | Повећана струја повратног цурења ПН споја
Дефекти пропадања оксидног филма капије
Деградација животног века мањинског носиоца
Генерисање дефекта слоја побуђивања оксида
| |
| Хемијска контаминација | Органски материјал | Дефекти пропадања оксидног филма капије
Варијације ЦВД филма (време инкубације)
Варијације дебљине филма топлотног оксида (убрзана оксидација)
Појава замагљења (вафер, сочиво, огледало, маска, кончаница)
|
| неорганске додатке (Б, П) | МОС транзистор Втх смене
Варијације отпорности на Си супстрат и поли-силицијумске плоче високе отпорности
| |
| Неорганске базе (амини, амонијак) и киселине (СОк) | Смањење резолуције хемијски појачаних отпорника
Појава контаминације честицама и замагљивања услед стварања соли
| |
| Природни и хемијски оксидни филмови због влаге, ваздуха | Повећан контактни отпор
Разградња/разградња филма оксида капије
| |
Конкретно, циљеви процеса чишћења вафла укључују:
Уклањање честица: Коришћење физичких или хемијских метода за уклањање малих честица причвршћених за површину плочице. Мање честице се теже уклањају због јаких електростатичких сила између њих и површине плочице, што захтева посебан третман.
Уклањање органског материјала: Органски загађивачи као што су остаци масти и фоторезиста могу се залепити за површину плочице. Ови загађивачи се обично уклањају употребом јаких оксидационих средстава или растварача.
Уклањање металних јона: Остаци металних јона на површини плочице могу деградирати електричне перформансе и чак утицати на наредне кораке обраде. Због тога се за уклањање ових јона користе специфични хемијски раствори.
Уклањање оксида: Неки процеси захтевају да површина плочице буде слободна од оксидних слојева, као што је силицијум оксид. У таквим случајевима, природни слојеви оксида морају бити уклоњени током одређених корака чишћења.
Изазов технологије за чишћење плочице лежи у ефикасном уклањању загађивача без негативног утицаја на површину плочице, као што је спречавање храпавости површине, корозије или других физичких оштећења.
2. Ток процеса чишћења плочице
Процес чишћења плочице обично укључује више корака како би се осигурало потпуно уклањање загађивача и постигла потпуно чиста површина.
Слика: Поређење између серијског и једноструког чишћења
Типичан процес чишћења вафла укључује следеће главне кораке:
1. Претходно чишћење (претходно чишћење)
Сврха претходног чишћења је уклањање лабавих загађивача и великих честица са површине плочице, што се обично постиже испирањем дејонизованом водом (ДИ Ватер) и ултразвучним чишћењем. Дејонизована вода у почетку може уклонити честице и растворене нечистоће са површине плочице, док ултразвучно чишћење користи ефекте кавитације да разбије везу између честица и површине плочице, што их чини лакшим за уклањање.
2. Хемијско чишћење
Хемијско чишћење је један од основних корака у процесу чишћења вафла, користећи хемијска раствора за уклањање органских материјала, металних јона и оксида са површине плочице.
Уклањање органског материјала: Обично се ацетон или мешавина амонијака/пероксида (СЦ-1) користи за растварање и оксидацију органских загађивача. Типичан однос за раствор СЦ-1 је НХ4ОХ
₂О₂
₂О = 1:1:5, са радном температуром од око 20°Ц.
Уклањање металних јона: мешавине азотне киселине или хлороводоничне киселине/пероксида (СЦ-2) се користе за уклањање металних јона са површине плочице. Типичан однос за раствор СЦ-2 је ХЦл
₂О₂
₂О = 1:1:6, са температуром која се одржава на приближно 80°Ц.
Уклањање оксида: У неким процесима је потребно уклањање природног оксидног слоја са површине плочице, за шта се користи раствор флуороводоничне киселине (ХФ). Типичан однос за ХФ раствор је ХФ
₂О = 1:50, и може се користити на собној температури.
3. Завршно чишћење
Након хемијског чишћења, облатне се обично подвргавају завршном кораку чишћења како би се осигурало да на површини не остану остаци хемикалије. Завршно чишћење углавном користи дејонизовану воду за темељно испирање. Поред тога, чишћење озоном водом (О₃/Х2О) се користи за даље уклањање свих преосталих загађивача са површине плочице.
4. Сушење
Очишћене облатне морају се брзо осушити како би се спречили водени жигови или поновно причвршћивање загађивача. Уобичајене методе сушења укључују центрифугирање и прочишћавање азотом. Први уклања влагу са површине вафла окретањем при великим брзинама, док други обезбеђује потпуно сушење дувањем сувог азотног гаса преко површине вафла.
Загађивач
Назив процедуре чишћења
Опис хемијске смеше
хемикалије
| Честице | пирана (СПМ) | Сумпорна киселина/водоник пероксид/ДИ вода | Х2СО4/Х2О2/Х2О 3-4:1; 90°Ц |
| СЦ-1 (АПМ) | Амонијум хидроксид/водоник пероксид/ДИ вода | НХ4ОХ/Х2О2/Х2О 1:4:20; Ночьу 80°Ц | |
| Метали (не бакар) | СЦ-2 (ХПМ) | Хлороводонична киселина/водоник пероксид/ДИ вода | ХЦл/Х2О2/Х2О1:1:6; ден: 85°Ц |
| пирана (СПМ) | Сумпорна киселина/водоник пероксид/ДИ вода | Х2СО4/Х2О2/Х2О3-4:1; 90°Ц | |
| ДХФ | Разблажена флуороводонична киселина/ДИ вода (неће уклонити бакар) | ХФ/Х2О1:50 | |
| Органицс | пирана (СПМ) | Сумпорна киселина/водоник пероксид/ДИ вода | Х2СО4/Х2О2/Х2О 3-4:1; 90°Ц |
| СЦ-1 (АПМ) | Амонијум хидроксид/водоник пероксид/ДИ вода | НХ4ОХ/Х2О2/Х2О 1:4:20; Ночьу 80°Ц | |
| ДИО3 | Озон у дејонизованој води | О3/Х2О Оптимизоване смеше | |
| Нативе Окиде | ДХФ | Разблажена флуороводонична киселина/ДИ вода | ХФ/Х2О 1:100 |
| БХФ | Пуферисана флуороводонична киселина | НХ4Ф/ХФ/Х2О |
3. Уобичајене методе чишћења плочица
1. РЦА метода чишћења
РЦА метода чишћења је једна од најкласичнијих техника чишћења плочица у индустрији полупроводника, коју је развила РЦА Цорпоратион пре више од 40 година. Ова метода се првенствено користи за уклањање органских загађивача и нечистоћа металних јона и може се извршити у два корака: СЦ-1 (Стандард Цлеан 1) и СЦ-2 (Стандард Цлеан 2).
СЦ-1 Чишћење: Овај корак се углавном користи за уклањање органских загађивача и честица. Решење је мешавина амонијака, водоник пероксида и воде, која формира танак слој силицијум оксида на површини плочице.
СЦ-2 Чишћење: Овај корак се првенствено користи за уклањање загађивача металних јона, користећи мешавину хлороводоничне киселине, водоник пероксида и воде. Оставља танак пасивирајући слој на површини плочице да спречи поновну контаминацију.
2. Метода чишћења Пиранха (Пиранха Етцх Цлеан)
Пиранха метода чишћења је веома ефикасна техника за уклањање органских материјала, коришћењем мешавине сумпорне киселине и водоник пероксида, обично у односу 3:1 или 4:1. Због изузетно јаких оксидативних својстава овог раствора, може уклонити велику количину органске материје и тврдокорних загађивача. Овај метод захтева строгу контролу услова, посебно у погледу температуре и концентрације, како би се избегло оштећење плочице.
Ултразвучно чишћење користи ефекат кавитације који стварају високофреквентни звучни таласи у течности за уклањање загађивача са површине плочице. У поређењу са традиционалним ултразвучним чишћењем, мегазвучно чишћење ради на вишој фреквенцији, омогућавајући ефикасније уклањање честица субмикронске величине без оштећења површине плочице.
4. Чишћење озона
Технологија чишћења озоном користи снажна оксидациона својства озона за разлагање и уклањање органских загађивача са површине плочице, на крају их претварајући у безопасни угљен-диоксид и воду. Ова метода не захтева употребу скупих хемијских реагенса и узрокује мање загађење животне средине, што га чини технологијом у настајању у области чишћења вафла.
4. Опрема за процес чишћења плочица
Да би се осигурала ефикасност и сигурност процеса чишћења плочица, у производњи полупроводника користи се разна напредна опрема за чишћење. Главни типови укључују:
1. Опрема за мокро чишћење
Опрема за мокро чишћење укључује различите резервоаре за урањање, резервоаре за ултразвучно чишћење и центрифугиране сушаре. Ови уређаји комбинују механичке силе и хемијске реагенсе за уклањање загађивача са површине плочице. Резервоари за урањање су обично опремљени системима за контролу температуре како би се осигурала стабилност и ефикасност хемијских раствора.
2. Опрема за хемијско чишћење
Опрема за хемијско чишћење углавном укључује чистаче плазме, који користе високоенергетске честице у плазми да реагују и уклоне остатке са површине плочице. Чишћење плазмом је посебно погодно за процесе који захтевају одржавање интегритета површине без уношења хемијских остатака.
3. Аутоматизовани системи за чишћење
Уз континуирану експанзију производње полупроводника, аутоматизовани системи за чишћење постали су пожељан избор за велико чишћење плочица. Ови системи често укључују аутоматизоване механизме преноса, системе за чишћење са више резервоара и прецизне системе контроле како би се обезбедили доследни резултати чишћења за сваку плочицу.
5. Будући трендови
Како се полупроводнички уређаји и даље смањују, технологија чишћења плочица се развија ка ефикаснијим и еколошки прихватљивијим решењима. Будуће технологије чишћења ће се фокусирати на:
Уклањање поднанометарских честица: Постојеће технологије чишћења могу да поднесу честице нанометарских размера, али са даљим смањењем величине уређаја, уклањање поднанометарских честица ће постати нови изазов.
Зелено и еколошки прихватљиво чишћење: Смањење употребе хемикалија штетних по животну средину и развој еколошки прихватљивијих метода чишћења, као што су чишћење озоном и мегазвучно чишћење, постаће све важнији.
Виши нивои аутоматизације и интелигенције: Интелигентни системи ће омогућити праћење и прилагођавање различитих параметара у реалном времену током процеса чишћења, додатно побољшавајући ефикасност чишћења и ефикасност производње.
Технологија чишћења плочица, као критични корак у производњи полупроводника, игра виталну улогу у осигуравању чистих површина плочица за наредне процесе. Комбинација различитих метода чишћења ефикасно уклања загађиваче, обезбеђујући чисту површину подлоге за следеће кораке. Како технологија напредује, процеси чишћења ће наставити да се оптимизују како би се испунили захтеви за већом прецизношћу и нижим стопама кварова у производњи полупроводника.
Време поста: 08.10.2024