Ылғал тазалау (дымқыл тазалау) - жартылай өткізгіштерді өндіру процестеріндегі маңызды қадамдардың бірі, ол пластина бетінен әртүрлі ластаушы заттарды кетіруге бағытталған, бұл келесі технологиялық қадамдарды таза бетте орындауға мүмкіндік береді.
Жартылай өткізгіш құрылғылардың өлшемдері кішірейіп, дәлдік талаптары артқан сайын, пластиналарды тазалау процестерінің техникалық талаптары барған сайын қатаңдана түсті. Тіпті пластина бетіндегі ең ұсақ бөлшектер, органикалық материалдар, металл иондары немесе оксид қалдықтары құрылғының жұмысына айтарлықтай әсер етуі мүмкін, осылайша жартылай өткізгіш құрылғылардың өнімділігі мен сенімділігіне әсер етеді.
Вафлиді тазалаудың негізгі принциптері
Вафлиді тазалаудың негізгі мақсаты - пластинаның кейінгі өңдеуге жарамды таза бетінің болуын қамтамасыз ету үшін пластина бетінен әртүрлі ластаушы заттарды физикалық, химиялық және басқа әдістер арқылы тиімді түрде кетіру.
Ластану түрі
Құрылғы сипаттамаларына негізгі әсерлер
| мақаланың ластануы | Үлгі ақаулары
Ион имплантациясының ақаулары
Оқшаулағыш пленканың бұзылуының ақаулары
| |
| Металл ластануы | Сілтілік металдар | MOS транзисторының тұрақсыздығы
Қақпа оксиді қабықшасының бұзылуы/ыдырауы
|
| Ауыр металдар | PN түйіспесінің кері ағып кету тогының жоғарылауы
Қақпа оксиді пленкасының бұзылуының ақаулары
Азшылық тасымалдаушыларының өмір бойы деградациясы
Оксидті қоздыру қабатының ақауының пайда болуы
| |
| Химиялық ластану | Органикалық материал | Қақпа оксиді пленкасының бұзылуының ақаулары
Жүрек-қан тамырлары пленкасының вариациялары (инкубация уақыты)
Термиялық оксид қабықшасының қалыңдығының өзгеруі (жеделдетілген тотығу)
Тұманның пайда болуы (пластина, линза, айна, маска, тор)
|
| Бейорганикалық қоспалар (B, P) | MOS транзисторы V-ші ығысулар
Si негізі және жоғары кедергілі поликремний парағының кедергісінің вариациялары
| |
| Бейорганикалық негіздер (аминдер, аммиак) және қышқылдар (SOx) | Химиялық күшейтілген резисторлардың ажыратымдылығының төмендеуі
Тұздың пайда болуына байланысты бөлшектердің ластануы мен тұманның пайда болуы
| |
| Ылғал мен ауаға байланысты табиғи және химиялық оксидті қабықшалар | Байланысқа төзімділіктің жоғарылауы
Қақпа оксиді қабықшасының бұзылуы/ыдырауы
| |
Атап айтқанда, пластиналарды тазалау процесінің мақсаттары мыналарды қамтиды:
Бөлшектерді кетіру: Вафли бетіне бекітілген ұсақ бөлшектерді кетіру үшін физикалық немесе химиялық әдістерді қолдану. Кішігірім бөлшектерді олар мен вафли беті арасындағы күшті электростатикалық күштерге байланысты кетіру қиынырақ, бұл арнайы өңдеуді қажет етеді.
Органикалық заттарды кетіру: Май және фоторезист қалдықтары сияқты органикалық ластаушы заттар пластина бетіне жабысып қалуы мүмкін. Бұл ластаушы заттар әдетте күшті тотықтырғыштар немесе еріткіштер арқылы кетіріледі.
Металл иондарын кетіру: Пластинаның бетіндегі металл иондарының қалдықтары электрлік өнімділікті төмендетуі және тіпті кейінгі өңдеу қадамдарына әсер етуі мүмкін. Сондықтан, бұл иондарды кетіру үшін арнайы химиялық ерітінділер қолданылады.
Оксидті кетіру: Кейбір процестер пластина бетінің кремний оксиді сияқты оксид қабаттарынан таза болуын талап етеді. Мұндай жағдайларда белгілі бір тазалау кезеңдерінде табиғи оксид қабаттарын кетіру қажет.
Пластинаны тазалау технологиясының міндеті - пластина бетіне кері әсер етпей, мысалы, бетінің кедір-бұдырлануын, коррозияны немесе басқа физикалық зақымдануларды болдырмау арқылы ластаушы заттарды тиімді түрде кетіру.
2. Вафлиді тазалау процесінің ағыны
Пластинаны тазалау процесі әдетте ластаушы заттарды толығымен кетіруді және толығымен таза бетке қол жеткізуді қамтамасыз ету үшін бірнеше қадамдарды қамтиды.
Сурет: Топтық және бір реттік пластиналы тазалауды салыстыру
Вафлиді тазалаудың әдеттегі процесі келесі негізгі қадамдарды қамтиды:
1. Алдын ала тазалау (Алдын ала тазалау)
Алдын ала тазалаудың мақсаты - пластина бетінен бос ластаушы заттар мен ірі бөлшектерді кетіру, бұл әдетте деиондалған сумен (DI Water) шаю және ультрадыбыстық тазалау арқылы жүзеге асырылады. Деиондалған су бастапқыда пластина бетінен бөлшектер мен еріген қоспаларды кетіре алады, ал ультрадыбыстық тазалау бөлшектер мен пластина беті арасындағы байланысты үзу үшін кавитация әсерін пайдаланады, бұл оларды оңайырақ шығарады.
2. Химиялық тазалау
Химиялық тазалау - пластина бетінен органикалық материалдарды, металл иондарын және оксидтерді кетіру үшін химиялық ерітінділерді пайдалана отырып, пластинаны тазалау процесінің негізгі кезеңдерінің бірі.
Органикалық заттарды кетіру: Әдетте, органикалық ластаушы заттарды еріту және тотықтыру үшін ацетон немесе аммиак/пероксид қоспасы (SC-1) қолданылады. SC-1 ерітіндісінің әдеттегі қатынасы NH₄OH.
₂O₂
₂O = 1:1:5, жұмыс температурасы шамамен 20°C.
Металл иондарын кетіру: Пластинаның бетінен металл иондарын кетіру үшін азот қышқылы немесе тұз қышқылы/пероксид қоспалары (SC-2) қолданылады. SC-2 ерітіндісінің әдеттегі қатынасы HCl болып табылады.
₂O₂
₂O = 1:1:6, температура шамамен 80°C температурада сақталады.
Оксидті кетіру: Кейбір процестерде пластина бетінен табиғи оксид қабатын кетіру қажет, ол үшін фторсутек қышқылы (HF) ерітіндісі қолданылады. HF ерітіндісі үшін әдеттегі қатынас HF болып табылады.
₂O = 1:50, және оны бөлме температурасында пайдалануға болады.
3. Соңғы тазалау
Химиялық тазалаудан кейін, пластиналар бетінде химиялық қалдықтардың қалмауын қамтамасыз ету үшін әдетте соңғы тазалау кезеңінен өтеді. Соңғы тазалау негізінен мұқият шаю үшін деиондандырылған суды пайдаланады. Сонымен қатар, пластина бетінен қалған ластаушы заттарды одан әрі кетіру үшін озон суымен тазарту (O₃/H₂O) қолданылады.
4. Кептіру
Тазаланған пластиналарды су белгілерінің немесе ластаушы заттардың қайта жабысып қалуының алдын алу үшін тез кептіру керек. Кептірудің кең таралған әдістеріне айналдырып кептіру және азотпен тазарту жатады. Біріншісі пластина бетінен ылғалды жоғары жылдамдықпен айналдыру арқылы кетіреді, ал екіншісі құрғақ азот газын пластина бетіне үрлеу арқылы толық кептіруді қамтамасыз етеді.
Ластаушы зат
Тазалау процедурасының атауы
Химиялық қоспаның сипаттамасы
Химиялық заттар
| Бөлшектер | Пиранья (SPM) | Күкірт қышқылы/сутегі асқын тотығы/ДИ суы | H2SO4/H2O2/H2O 3-4:1; 90°C |
| SC-1 (APM) | Аммоний гидроксиді/сутегі асқын тотығы/ДИ суы | NH4OH/H2O2/H2O 1:4:20; 80°C | |
| Металдар (мыс емес) | SC-2 (HPM) | Тұз қышқылы/сутегі асқын тотығы/DI суы | HCl/H2O2/H2O1:1:6; 85°C |
| Пиранья (SPM) | Күкірт қышқылы/сутегі асқын тотығы/ДИ суы | H2SO4/H2O2/H2O3-4:1; 90°C | |
| DHF | Фторсутек қышқылын/ДИ суын сұйылтыңыз (мысты кетірмейді) | HF/H2O1:50 | |
| Органикалық заттар | Пиранья (SPM) | Күкірт қышқылы/сутегі асқын тотығы/ДИ суы | H2SO4/H2O2/H2O 3-4:1; 90°C |
| SC-1 (APM) | Аммоний гидроксиді/сутегі асқын тотығы/ДИ суы | NH4OH/H2O2/H2O 1:4:20; 80°C | |
| DIO3 | Ионсыздандырылған судағы озон | O3/H2O оңтайландырылған қоспалары | |
| Табиғи оксид | DHF | Сұйылтылған фторсутек қышқылы/ДИ суы | HF/H2O 1:100 |
| BHF | Буферлі фторсутек қышқылы | NH4F/HF/H2O |
3. Вафлиді тазалаудың кең таралған әдістері
1. RCA тазалау әдісі
RCA тазалау әдісі - жартылай өткізгіштер өнеркәсібіндегі ең классикалық пластиналарды тазалау әдістерінің бірі, оны RCA корпорациясы 40 жылдан астам уақыт бұрын әзірлеген. Бұл әдіс негізінен органикалық ластаушылар мен металл иондарының қоспаларын кетіру үшін қолданылады және оны екі кезеңмен аяқтауға болады: SC-1 (Стандартты тазалау 1) және SC-2 (Стандартты тазалау 2).
SC-1 тазалау: Бұл қадам негізінен органикалық ластаушылар мен бөлшектерді кетіру үшін қолданылады. Ерітінді - аммиак, сутегі асқын тотығы және су қоспасы, ол пластина бетінде жұқа кремний оксиді қабатын түзеді.
SC-2 тазалау: Бұл қадам негізінен металл иондарының ластаушы заттарын кетіру үшін қолданылады, тұз қышқылы, сутегі асқын тотығы және су қоспасын қолданады. Қайта ластанудың алдын алу үшін пластина бетінде жұқа пассивация қабаты қалдырады.
2. Пираньяны тазалау әдісі (Пираньяны тазалау)
Пираньяны тазалау әдісі - органикалық материалдарды кетірудің өте тиімді әдісі, ол күкірт қышқылы мен сутегі асқын тотығының қоспасын әдетте 3:1 немесе 4:1 қатынасында қолданады. Бұл ерітіндінің өте күшті тотығу қасиеттеріне байланысты ол көп мөлшерде органикалық заттар мен қиын ластаушы заттарды кетіре алады. Бұл әдіс пластинаны зақымдамау үшін жағдайларды, әсіресе температура мен концентрация тұрғысынан қатаң бақылауды талап етеді.
Ультрадыбыстық тазалау пластина бетінен ластаушы заттарды кетіру үшін сұйықтықтағы жоғары жиілікті дыбыс толқындары тудыратын кавитация әсерін пайдаланады. Дәстүрлі ультрадыбыстық тазалаумен салыстырғанда, мегадыбыстық тазалау жоғары жиілікте жұмыс істейді, бұл пластина бетіне зақым келтірмей, микроннан кіші бөлшектерді тиімдірек кетіруге мүмкіндік береді.
4. Озонды тазарту
Озонды тазарту технологиясы пластина бетінен органикалық ластаушы заттарды ыдырату және кетіру үшін озонның күшті тотықтырғыш қасиеттерін пайдаланады, сайып келгенде оларды зиянсыз көмірқышқыл газы мен суға айналдырады. Бұл әдіс қымбат химиялық реагенттерді пайдалануды қажет етпейді және қоршаған ортаның ластануын азайтады, бұл оны пластинаны тазарту саласындағы жаңа технологияға айналдырады.
4. Вафлиді тазалау процесіне арналған жабдық
Пластинаны тазалау процестерінің тиімділігі мен қауіпсіздігін қамтамасыз ету үшін жартылай өткізгіштер өндірісінде әртүрлі озық тазалау жабдықтары қолданылады. Негізгі түрлеріне мыналар жатады:
1. Ылғал тазалау жабдықтары
Ылғал тазалау жабдықтарына әртүрлі батыру цистерналары, ультрадыбыстық тазалау цистерналары және сығымдайтын кептіргіштер кіреді. Бұл құрылғылар пластина бетінен ластаушы заттарды кетіру үшін механикалық күштер мен химиялық реагенттерді біріктіреді. Батыру цистерналары әдетте химиялық ерітінділердің тұрақтылығы мен тиімділігін қамтамасыз ету үшін температураны бақылау жүйелерімен жабдықталған.
2. Химиялық тазалау жабдықтары
Құрғақ тазалау жабдықтарына негізінен плазмалық тазартқыштар кіреді, олар плазмадағы жоғары энергиялы бөлшектерді пайдаланып, пластина бетіндегі қалдықтарды кетіреді. Плазмалық тазалау әсіресе химиялық қалдықтарды енгізбей беттің тұтастығын сақтауды қажет ететін процестерге өте қолайлы.
3. Автоматтандырылған тазалау жүйелері
Жартылай өткізгіштер өндірісінің үздіксіз кеңеюімен автоматтандырылған тазалау жүйелері кең көлемді пластиналарды тазалау үшін ең қолайлы таңдауға айналды. Бұл жүйелерге көбінесе әрбір пластина үшін біркелкі тазалау нәтижелерін қамтамасыз ету үшін автоматтандырылған тасымалдау механизмдері, көп бак тазалау жүйелері және дәл басқару жүйелері кіреді.
5. Болашақ үрдістер
Жартылай өткізгіш құрылғылар кішірейе берген сайын, пластиналарды тазалау технологиясы тиімдірек және экологиялық таза шешімдерге қарай дамып келеді. Болашақ тазалау технологиялары мыналарға бағытталады:
Нанометрден кіші бөлшектерді жою: Қолданыстағы тазалау технологиялары нанометрлік масштабтағы бөлшектерді өңдей алады, бірақ құрылғы өлшемінің одан әрі кішіреюімен нанометрден кіші бөлшектерді жою жаңа қиындыққа айналады.
Жасыл және экологиялық таза тазалау: Қоршаған ортаға зиянды химиялық заттарды пайдалануды азайту және озонды тазалау және мегадыбыстық тазалау сияқты экологиялық таза тазалау әдістерін әзірлеу барған сайын маңызды бола түспек.
Автоматтандыру мен интеллекттің жоғары деңгейлері: Интеллектуалды жүйелер тазалау процесінде әртүрлі параметрлерді нақты уақыт режимінде бақылауға және реттеуге мүмкіндік береді, бұл тазалау тиімділігі мен өндіріс тиімділігін одан әрі жақсартады.
Жартылай өткізгіштер өндірісіндегі маңызды қадам ретінде пластиналарды тазалау технологиясы кейінгі процестер үшін пластина беттерінің тазалығын қамтамасыз етуде маңызды рөл атқарады. Әртүрлі тазалау әдістерінің үйлесімі ластаушы заттарды тиімді түрде жояды, келесі қадамдар үшін таза негіз бетін қамтамасыз етеді. Технология дамыған сайын, жартылай өткізгіштер өндірісіндегі жоғары дәлдік пен ақаулардың төмен деңгейіне қойылатын талаптарды қанағаттандыру үшін тазалау процестері оңтайландырыла береді.
Жарияланған уақыты: 2024 жылғы 8 қазан