Ылғал тазалау (дымқыл тазалау) жартылай өткізгішті өндіру процестеріндегі маңызды қадамдардың бірі болып табылады, ол келесі технологиялық қадамдарды таза бетте орындауға болатынын қамтамасыз ету үшін пластинаның бетінен әртүрлі ластаушы заттарды кетіруге бағытталған.
Жартылай өткізгіш құрылғылардың өлшемдері кішірейіп, дәлдікке қойылатын талаптар артқан сайын, пластинаны тазалау процестеріне қойылатын техникалық талаптар барған сайын қатал бола бастады. Вафли бетіндегі ең кішкентай бөлшектер, органикалық материалдар, металл иондары немесе оксид қалдықтары құрылғының өнімділігіне айтарлықтай әсер етуі мүмкін, осылайша жартылай өткізгіш құрылғылардың өнімділігі мен сенімділігіне әсер етеді.
Вафельді тазалаудың негізгі принциптері
Вафельді тазалаудың негізгі мақсаты пластинаның келесі өңдеуге жарамды таза беті болуын қамтамасыз ету үшін вафли бетінен физикалық, химиялық және басқа әдістер арқылы әртүрлі ластаушы заттарды тиімді жою болып табылады.
Ластану түрі
Құрылғы сипаттамаларына негізгі әсерлер
| Контаминация бабы | Үлгі ақаулары
Иондық имплантация ақаулары
Оқшаулағыш пленканы бұзу ақаулары
| |
| Металл ластануы | Сілтілік металдар | MOS транзисторының тұрақсыздығы
Қақпа тотығы қабықшасының бұзылуы/деградациясы
|
| Ауыр металдар | PN өткелінің кері ағып кету тогының жоғарылауы
Қақпа тотығы қабықшасының бұзылу ақаулары
Азшылықты тасымалдаушылардың өмір бойы деградациясы
Оксидті қоздыру қабатының ақауының пайда болуы
| |
| Химиялық ластану | Органикалық материал | Қақпа тотығы қабықшасының бұзылу ақаулары
CVD пленкасының вариациялары (инкубациялық уақыт)
Термиялық оксид қабықшасының қалыңдығының ауытқулары (тездетілген тотығу)
Тұманның пайда болуы (вафли, линза, айна, маска, тор)
|
| Бейорганикалық қоспалар (B, P) | MOS транзисторының V-ші ауысуы
Si субстрат және жоғары қарсылық поли-кремний парақ қарсылық вариациялары
| |
| Бейорганикалық негіздер (аминдер, аммиак) және қышқылдар (SOx) | Химиялық күшейтілген резисттердің рұқсат ету қабілетінің төмендеуі
Тұз түзілуіне байланысты бөлшектердің ластануы мен тұманның пайда болуы
| |
| Ылғалға, ауаға байланысты табиғи және химиялық оксидті пленкалар | Байланысқа төзімділіктің жоғарылауы
Қақпа тотығы қабықшасының бұзылуы/деградациясы
| |
Атап айтқанда, вафельді тазалау процесінің мақсаттары мыналарды қамтиды:
Бөлшектерді жою: Вафли бетіне бекітілген ұсақ бөлшектерді жою үшін физикалық немесе химиялық әдістерді қолдану. Арнайы өңдеуді қажет ететін, олар мен пластинаның беті арасындағы күшті электростатикалық күштерге байланысты кішірек бөлшектерді жою қиынырақ.
Органикалық материалдарды кетіру: май және фоторезисттік қалдықтар сияқты органикалық ластаушылар пластинаның бетіне жабысып қалуы мүмкін. Бұл ластаушы заттар әдетте күшті тотықтырғыштар немесе еріткіштер арқылы жойылады.
Металл ионын кетіру: пластинаның бетіндегі металл иондарының қалдықтары электрлік өнімділікті нашарлатуы және тіпті кейінгі өңдеу қадамдарына әсер етуі мүмкін. Сондықтан бұл иондарды жою үшін арнайы химиялық ерітінділер қолданылады.
Оксидтерді жою: Кейбір процестер пластинаның бетінде кремний оксиді сияқты оксид қабаттарынан таза болуын талап етеді. Мұндай жағдайларда белгілі бір тазалау қадамдары кезінде табиғи оксид қабаттарын жою қажет.
Вафельді тазалау технологиясының міндеті - бетінің кедір-бұдырлануын, коррозиясын немесе басқа физикалық зақымдануды болдырмау сияқты пластинаның бетіне теріс әсер етпестен ластаушы заттарды тиімді жоюда жатыр.
2. Вафельді тазалау процесінің ағыны
Вафельді тазалау процесі әдетте ластаушы заттардың толық жойылуын қамтамасыз ету және толық таза бетке қол жеткізу үшін бірнеше қадамдарды қамтиды.
Сурет: Пакеттік типті және бір вафельді тазалауды салыстыру
Әдеттегі вафельді тазалау процесі келесі негізгі қадамдарды қамтиды:
1. Алдын ала тазалау (алдын ала тазалау)
Алдын ала тазалаудың мақсаты – әдетте деионизацияланған сумен (DI су) шаю және ультрадыбыстық тазалау арқылы қол жеткізілетін вафли бетінен бос ластаушы заттар мен үлкен бөлшектерді жою. Дейондандырылған су бастапқыда пластинаның бетінен бөлшектер мен еріген қоспаларды кетіре алады, ал ультрадыбыстық тазалау бөлшектер мен вафли беті арасындағы байланысты үзу үшін кавитация әсерлерін пайдаланады, бұл олардың ығысуын жеңілдетеді.
2. Химиялық тазалау
Химиялық тазалау - органикалық материалдарды, металл иондарын және оксидтерді пластинаның бетінен кетіру үшін химиялық ерітінділерді қолдану арқылы вафлиді тазалау процесінің негізгі қадамдарының бірі.
Органикалық материалдарды жою: Әдетте, ацетон немесе аммиак/пероксид қоспасы (SC-1) органикалық ластаушы заттарды еріту және тотықтыру үшін қолданылады. SC-1 ерітіндісі үшін типтік қатынас NH₄OH болып табылады
₂O₂
₂O = 1:1:5, жұмыс температурасы шамамен 20°C.
Металл иондарын жою: азот қышқылы немесе тұз қышқылы/пероксид қоспалары (SC-2) пластинаның бетінен металл иондарын кетіру үшін қолданылады. SC-2 ерітіндісі үшін типтік қатынас HCl болып табылады
₂O₂
₂O = 1:1:6, температура шамамен 80°C деңгейінде сақталады.
Оксидтерді жою: Кейбір процестерде вафли бетінен табиғи оксид қабатын жою қажет, ол үшін фтор қышқылы (HF) ерітіндісі қолданылады. ЖЖ ерітіндісінің типтік қатынасы HF болып табылады
₂O = 1:50 және оны бөлме температурасында пайдалануға болады.
3. Соңғы тазалау
Химиялық тазалаудан кейін пластиналар бетінде химиялық қалдықтар қалмауы үшін әдетте соңғы тазалау қадамынан өтеді. Соңғы тазалау негізінен мұқият шаю үшін ионсыздандырылған суды пайдаланады. Сонымен қатар, озонды сумен тазалау (O₃/H₂O) пластинаның бетінен қалған ластаушы заттарды ары қарай жою үшін қолданылады.
4. Кептіру
Тазаланған пластиналар су белгілерін немесе ластаушы заттардың қайта қосылуын болдырмау үшін тез кептірілуі керек. Кептірудің кең таралған әдістеріне айналдыра кептіру және азотты тазарту жатады. Біріншісі вафли бетінен ылғалды жоғары жылдамдықпен айналдыру арқылы кетіреді, ал екіншісі вафли бетіне құрғақ азот газын үрлеу арқылы толық кептіруді қамтамасыз етеді.
Ластаушы
Тазалау процедурасының атауы
Химиялық қоспаның сипаттамасы
Химиялық заттар
| Бөлшектер | Пиранья (SPM) | Күкірт қышқылы/сутегі асқын тотығы/ДИ су | H2SO4/H2O2/H2O 3-4:1; 90°C |
| SC-1 (APM) | Аммоний гидроксиді/сутегі асқын тотығы/DI су | NH4OH/H2O2/H2O 1:4:20; 80°C | |
| Металдар (мыс емес) | SC-2 (HPM) | Тұз қышқылы/сутегі асқын тотығы/DI су | HCl/H2O2/H2O1:1:6; 85°C |
| Пиранья (SPM) | Күкірт қышқылы/сутегі асқын тотығы/ДИ су | H2SO4/H2O2/H2O3-4:1; 90°C | |
| DHF | Сұйылтылған фтор қышқылы/ДИ суы (мысты кетірмейді) | HF/H2O1:50 | |
| Органикалық заттар | Пиранья (SPM) | Күкірт қышқылы/сутегі асқын тотығы/ДИ су | H2SO4/H2O2/H2O 3-4:1; 90°C |
| SC-1 (APM) | Аммоний гидроксиді/сутегі асқын тотығы/DI су | NH4OH/H2O2/H2O 1:4:20; 80°C | |
| DIO3 | Иондалған судағы озон | O3/H2O Оңтайландырылған қоспалар | |
| Жергілікті оксид | DHF | Сұйылтылған фтор қышқылы/DI суы | HF/H2O 1:100 |
| BHF | Буферленген фторлы гидроқышқыл | NH4F/HF/H2O |
3. Вафельді тазалаудың жалпы әдістері
1. RCA тазалау әдісі
RCA тазалау әдісі 40 жыл бұрын RCA корпорациясы әзірлеген жартылай өткізгіштер өнеркәсібіндегі пластинаны тазалаудың ең классикалық әдістерінің бірі болып табылады. Бұл әдіс негізінен органикалық ластаушы заттар мен металл иондарының қоспаларын жою үшін қолданылады және оны екі қадаммен аяқтауға болады: SC-1 (стандартты тазалау 1) және SC-2 (стандартты тазалау 2).
SC-1 тазалау: Бұл қадам негізінен органикалық ластаушы заттар мен бөлшектерді жою үшін қолданылады. Ерітінді аммиак, сутегі асқын тотығы және су қоспасы болып табылады, ол пластинаның бетінде жұқа кремний оксиді қабатын құрайды.
SC-2 Тазалау: Бұл қадам негізінен тұз қышқылы, сутегі асқын тотығы және су қоспасын пайдаланып, металл иондарының ластаушы заттарын жою үшін қолданылады. Ол қайта ластануды болдырмау үшін вафли бетінде жұқа пассивация қабатын қалдырады.
2. Пиранха тазалау әдісі (Piranha Etch Clean)
Пиранха тазалау әдісі – әдетте 3:1 немесе 4:1 қатынасында күкірт қышқылы мен сутегі асқын тотығының қоспасын пайдаланып, органикалық материалдарды кетірудің жоғары тиімді әдісі. Бұл ерітіндінің өте күшті тотығу қасиеттеріне байланысты ол органикалық заттар мен қатты ластаушы заттардың көп мөлшерін жоя алады. Бұл әдіс вафлиге зақым келтірмеу үшін жағдайларды, әсіресе температура мен концентрацияны қатаң бақылауды талап етеді.
Ультрадыбыстық тазалау пластинаның 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 пластинаның бетіне зақым келтірместен кішігірім өлшемді бөлшектерді тиімдірек жоюға мүмкіндік береді.
4. Озонды тазалау
Озонды тазалау технологиясы органикалық ластаушы заттарды пластинаның бетінен ыдырату және жою үшін озонның күшті тотықтырғыш қасиеттерін пайдаланады, нәтижесінде оларды зиянсыз көмірқышқыл газы мен суға айналдырады. Бұл әдіс қымбат химиялық реагенттерді пайдалануды қажет етпейді және қоршаған ортаны аз ластайды, бұл оны вафлиді тазалау саласындағы жаңа технологияға айналдырады.
4. Вафельді тазалау технологиялық жабдығы
Вафельді тазалау процестерінің тиімділігі мен қауіпсіздігін қамтамасыз ету үшін жартылай өткізгіш өндірісінде әртүрлі озық тазалау жабдықтары қолданылады. Негізгі түрлеріне мыналар жатады:
1. Ылғал тазалауға арналған жабдық
Ылғал тазалауға арналған жабдыққа әртүрлі батыру цистерналары, ультрадыбыстық тазалау цистерналары және айналдыратын кептіргіштер кіреді. Бұл құрылғылар вафли 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. Құрғақ тазалауға арналған жабдық
Құрғақ тазалау жабдығына негізінен плазмалық тазартқыштар кіреді, олар плазмадағы жоғары энергиялы бөлшектермен әрекеттесу және пластинаның бетіндегі қалдықтарды кетіру үшін пайдаланады. Плазмалық тазалау әсіресе химиялық қалдықтарды енгізбестен бетінің тұтастығын сақтауды қажет ететін процестер үшін қолайлы.
3. Автоматтандырылған тазалау жүйелері
Жартылай өткізгіштер өндірісінің үздіксіз кеңеюімен автоматтандырылған тазалау жүйелері кең ауқымды пластинаны тазалау үшін таңдаулы таңдау болды. Бұл жүйелер жиі автоматты тасымалдау механизмдерін, көп резервуарлы тазалау жүйелерін және әрбір пластинаны дәйекті тазалау нәтижелерін қамтамасыз ету үшін дәл басқару жүйелерін қамтиды.
5. Болашақ трендтер
Жартылай өткізгіш құрылғылар қысқаруын жалғастырған сайын, пластинаны тазалау технологиясы тиімдірек және экологиялық таза шешімдерге қарай дамып келеді. Болашақ тазалау технологиялары мыналарға назар аударады:
Суб-нанометрлік бөлшектерді жою: Қолданыстағы тазалау технологиялары нанометрлік масштабтағы бөлшектерді өңдей алады, бірақ құрылғы өлшемін одан әрі азайту арқылы суб-нанометрлік бөлшектерді жою жаңа міндетке айналады.
Жасыл және экологиялық таза тазалау: қоршаған ортаға зиянды химиялық заттарды пайдалануды азайту және озонды тазалау және мегадыбыстық тазалау сияқты экологиялық таза тазалау әдістерін дамыту маңыздырақ болады.
Автоматтандырудың және интеллекттің жоғары деңгейлері: Зияткерлік жүйелер нақты уақыт режимінде тазалау процесі кезінде әртүрлі параметрлерді бақылауға және реттеуге мүмкіндік береді, тазалау тиімділігі мен өндіріс тиімділігін одан әрі арттырады.
Вафельді тазалау технологиясы жартылай өткізгішті өндірудегі маңызды қадам ретінде келесі процестер үшін пластинаның таза беттерін қамтамасыз етуде маңызды рөл атқарады. Әртүрлі тазалау әдістерінің үйлесімі келесі қадамдар үшін таза субстрат бетін қамтамасыз ете отырып, ластаушы заттарды тиімді түрде жояды. Технология дамыған сайын, жартылай өткізгіштерді өндірудегі жоғары дәлдік пен ақаулардың төмендеуіне қойылатын талаптарды қанағаттандыру үшін тазалау процестері оңтайландырыла береді.
Хабарлама уақыты: 08 қазан 2024 ж