እርጥብ ጽዳት (እርጥብ ንፁህ) በሴሚኮንዳክተር ማምረቻ ሂደቶች ውስጥ ካሉት ወሳኝ እርምጃዎች ውስጥ አንዱ ሲሆን ይህም የተለያዩ ብክለቶችን ከዋፋው ላይ ለማስወገድ በማቀድ ተከታይ የሂደት እርምጃዎች በንጹህ ወለል ላይ መከናወን እንደሚችሉ ለማረጋገጥ ነው ።
የሴሚኮንዳክተር መሳሪያዎች መጠን እየቀነሰ ሲሄድ እና ትክክለኛ መስፈርቶች እየጨመሩ ሲሄዱ, የ wafer ጽዳት ሂደቶች ቴክኒካዊ ፍላጎቶች ከጊዜ ወደ ጊዜ እየጠነከሩ መጥተዋል. በዋፈር ወለል ላይ ያሉት ትናንሽ ቅንጣቶች፣ ኦርጋኒክ ቁሶች፣ የብረት ionዎች ወይም የኦክሳይድ ቅሪቶች የመሣሪያውን አፈጻጸም በእጅጉ ሊነኩ ይችላሉ፣ በዚህም የሴሚኮንዳክተር መሳሪያዎችን ምርት እና አስተማማኝነት ይነካል።
የዋፈር ማፅዳት ዋና መርሆዎች
የዋፈር ጽዳት ዋናው ነገር ቫፈር ለቀጣይ ሂደት ተስማሚ የሆነ ንፁህ ገጽ እንዲኖረው በአካላዊ፣ ኬሚካላዊ እና ሌሎች ዘዴዎች አማካኝነት የተለያዩ ብከላዎችን ከዋፈር ወለል ላይ በብቃት ማስወገድ ነው።
የብክለት አይነት
በመሳሪያ ባህሪያት ላይ ዋና ተጽእኖዎች
| አንቀጽ ብክለት | የስርዓተ-ጥለት ጉድለቶች
Ion የመትከል ጉድለቶች
የኢንሱላር ፊልም መበላሸት ጉድለቶች
| |
| የብረታ ብረት ብክለት | አልካሊ ብረቶች | የ MOS ትራንዚስተር አለመረጋጋት
የጌት ኦክሳይድ ፊልም መበላሸት / መበላሸት
|
| ሄቪ ብረቶች | የፒኤን መጋጠሚያ የተገላቢጦሽ ፍሳሽ ጨምሯል።
የጌት ኦክሳይድ ፊልም ብልሽት ጉድለቶች
አናሳ ተሸካሚ የህይወት ዘመን መበላሸት።
የኦክሳይድ excitation ንብርብር ጉድለት ማመንጨት
| |
| የኬሚካል ብክለት | ኦርጋኒክ ቁሳቁስ | የጌት ኦክሳይድ ፊልም ብልሽት ጉድለቶች
የሲቪዲ ፊልም ልዩነቶች (የመታቀፊያ ጊዜዎች)
የሙቀት ኦክሳይድ ፊልም ውፍረት ልዩነቶች (የተፋጠነ ኦክሳይድ)
የጭጋግ መከሰት (ዋፈር፣ ሌንስ፣ መስታወት፣ ጭንብል፣ ግርዶሽ)
|
| ኦርጋኒክ ያልሆኑ ዶፓንቶች (ቢ፣ ፒ) | MOS ትራንዚስተር Vth ፈረቃ
Si substrate እና ከፍተኛ የመቋቋም ፖሊ-ሲሊከን ቆርቆሮ የመቋቋም ልዩነቶች
| |
| ኢ-ኦርጋኒክ ቤዝ (አሚን፣ አሞኒያ) እና አሲዶች (SOx) | በኬሚካላዊ የተጠናከረ የመቋቋም ችሎታ መበላሸት
በጨው መፈጠር ምክንያት የንጥል ብክለት እና ጭጋግ መከሰት
| |
| በእርጥበት, በአየር ምክንያት የኬሚካል እና የኬሚካል ኦክሳይድ ፊልሞች | የእውቂያ የመቋቋም ጨምሯል
የጌት ኦክሳይድ ፊልም መበላሸት / መበላሸት
| |
በተለይም የቫፈርን የማጽዳት ሂደት ዓላማዎች የሚከተሉትን ያካትታሉ:
ቅንጣትን ማስወገድ፡- ከዋፈር ወለል ጋር የተጣበቁትን ጥቃቅን ብናኞች ለማስወገድ አካላዊ ወይም ኬሚካላዊ ዘዴዎችን መጠቀም። በመካከላቸው እና በቫፈር ወለል መካከል ባለው ኃይለኛ ኤሌክትሮስታቲክ ኃይሎች ምክንያት ትናንሽ ቅንጣቶችን ለማስወገድ በጣም አስቸጋሪ ናቸው, ልዩ ህክምና ያስፈልገዋል.
ኦርጋኒክ ቁሶችን ማስወገድ፡- እንደ ቅባት እና የፎቶሪሲስት ቀሪዎች ያሉ ኦርጋኒክ ብክሎች ከዋፈር ወለል ጋር ሊጣበቁ ይችላሉ። እነዚህ ብክለቶች በተለምዶ የሚወገዱት ጠንካራ ኦክሳይድ ወኪሎችን ወይም ፈሳሾችን በመጠቀም ነው።
የብረታ ብረት ማስወገጃ፡- በዋፈር ወለል ላይ ያሉት የብረት ion ቅሪቶች የኤሌክትሪክ አፈጻጸምን ሊያሳጡ አልፎ ተርፎም በሚቀጥሉት ሂደቶች ላይ ተጽእኖ ሊያሳድሩ ይችላሉ። ስለዚህ እነዚህን ionቶች ለማስወገድ ልዩ ኬሚካዊ መፍትሄዎች ጥቅም ላይ ይውላሉ.
ኦክሳይድን ማስወገድ፡- አንዳንድ ሂደቶች የዋፈር ወለል እንደ ሲሊከን ኦክሳይድ ካሉ ከኦክሳይድ ንብርብሮች ነፃ እንዲሆን ይጠይቃሉ። በእንደዚህ ዓይነት ሁኔታዎች ውስጥ በተወሰኑ የጽዳት ደረጃዎች ውስጥ የተፈጥሮ ኦክሳይድ ንብርብሮችን ማስወገድ ያስፈልጋል.
የዋፈር ማጽጃ ቴክኖሎጅ ተግዳሮት በዋፈር ወለል ላይ አሉታዊ ተጽእኖ ሳያሳድር ብክለትን በብቃት ማስወገድ ነው፣ ለምሳሌ የገጽታ መሸርሸርን፣ ዝገትን ወይም ሌላ አካላዊ ጉዳትን መከላከል።
2. Wafer የጽዳት ሂደት ፍሰት
የቫፈርን የማጽዳት ሂደት ብዙውን ጊዜ ብክለትን ሙሉ በሙሉ ማስወገድ እና ሙሉ በሙሉ ንጹህ ወለል ላይ ለመድረስ ብዙ ደረጃዎችን ያካትታል።
ምስል፡ ባች-አይነት እና ነጠላ-ዋፈር ጽዳት መካከል ያለው ንጽጽር
የተለመደው የቫፈር ማጽዳት ሂደት የሚከተሉትን ዋና ደረጃዎች ያካትታል:
1. ቅድመ-ጽዳት (ቅድመ-ንጽህና)
የቅድመ-ንጽህና ዓላማ ከዋፈር ወለል ላይ የተበላሹ ብከላዎችን እና ትላልቅ ቅንጣቶችን ማስወገድ ነው፣ ይህም በተለምዶ በዲዮኒዝድ ውሃ (DI Water) ያለቅልቁ እና በአልትራሳውንድ ጽዳት ነው። የተዳከመ ውሃ መጀመሪያ ላይ ቅንጣቶችን እና የተሟሟትን ቆሻሻዎች ከዋፈር ወለል ላይ ማስወገድ ይችላል፣ ለአልትራሳውንድ ማጽዳት ደግሞ በጥራጥሬዎች እና በ wafer ወለል መካከል ያለውን ትስስር ለማፍረስ ቀላል በሆነ መንገድ መቀልበስ ያስችላል።
2. የኬሚካል ማጽዳት
ኬሚካላዊ ጽዳት በዋፈር ጽዳት ሂደት ውስጥ ካሉት ዋና ዋና እርምጃዎች አንዱ ሲሆን ኬሚካዊ መፍትሄዎችን በመጠቀም ኦርጋኒክ ቁሶችን ፣ የብረት ionዎችን እና ኦክሳይዶችን ከዋፈር ወለል ላይ ያስወግዳል።
ኦርጋኒክ ቁሶችን ማስወገድ፡- በተለምዶ አሴቶን ወይም የአሞኒያ/ፔሮክሳይድ ድብልቅ (ኤስ.ሲ.-1) የኦርጋኒክ ብክለትን ለማሟሟትና ኦክሳይድ ለማድረግ ይጠቅማል። የተለመደው የ SC-1 መፍትሄ NH₄OH ነው።
₂ኦ₂
₂O = 1:1:5፣ የሚሠራው የሙቀት መጠን 20°C አካባቢ ነው።
የብረታ ብረት ማስወገጃ፡- የናይትሪክ አሲድ ወይም ሃይድሮክሎሪክ አሲድ/ፔሮክሳይድ ድብልቆች (SC-2) የብረት ionዎችን ከዋፈር ወለል ላይ ለማስወገድ ይጠቅማሉ። ለ SC-2 መፍትሄ የተለመደው ሬሾ HCl ነው
₂ኦ₂
₂O = 1:1:6, የሙቀት መጠኑ በግምት 80 ° ሴ.
ኦክሳይድ ማስወገድ: በአንዳንድ ሂደቶች ውስጥ, የሃይድሮፍሎሪክ አሲድ (HF) መፍትሄ ጥቅም ላይ የሚውለው የመነሻውን ኦክሳይድ ንብርብር ከዋፈር ወለል ላይ ማስወገድ ያስፈልጋል. ለ HF መፍትሄ የተለመደው ሬሾ HF ነው
₂O = 1:50, እና በክፍል ሙቀት ውስጥ መጠቀም ይቻላል.
3. የመጨረሻ ንጹህ
ከኬሚካላዊ ጽዳት በኋላ፣ ምንም አይነት የኬሚካል ቅሪት በምድሪቱ ላይ እንዳይቀር ለማድረግ ቫፈርዎች አብዛኛውን ጊዜ የመጨረሻውን የጽዳት እርምጃ ይወስዳሉ። የማጠናቀቂያ ጽዳት በዋነኛነት ዮኒዝድ ውሃን በደንብ ለማጠብ ይጠቀማል። በተጨማሪም፣ የኦዞን ውሃ ማጽጃ (O₃/H₂O) ማንኛውንም ቀሪ ብክለት ከዋፈር ወለል ላይ የበለጠ ለማስወገድ ይጠቅማል።
4. ማድረቅ
የውሃ ምልክቶችን ለመከላከል ወይም እንደገና መበከልን ለመከላከል የተጸዳው ቫፈር በፍጥነት መድረቅ አለበት። የተለመዱ የማድረቅ ዘዴዎች እሾህ ማድረቅ እና ናይትሮጅን ማጽዳትን ያካትታሉ. የመጀመሪያው በከፍተኛ ፍጥነት በማሽከርከር ከዋፈር ወለል ላይ ያለውን እርጥበት ያስወግዳል፣ የኋለኛው ደግሞ ደረቅ ናይትሮጅን ጋዝ በዋፈር ወለል ላይ በማፍሰስ ሙሉ በሙሉ ማድረቅን ያረጋግጣል።
ብክለት
የጽዳት ሂደት ስም
የኬሚካል ድብልቅ መግለጫ
ኬሚካሎች
| ቅንጣቶች | ፒራንሃ (ኤስፒኤም) | ሰልፈሪክ አሲድ / ሃይድሮጅን ፐርኦክሳይድ / DI ውሃ | H2SO4/H2O2/H2O 3-4:1; 90 ° ሴ |
| SC-1 (APM) | አሚዮኒየም ሃይድሮክሳይድ / ሃይድሮጅን ፐርኦክሳይድ / DI ውሃ | NH4OH/H2O2/H2O 1:4:20; 80 ° ሴ | |
| ብረቶች (መዳብ ሳይሆን) | SC-2 (HPM) | ሃይድሮክሎሪክ አሲድ / ሃይድሮጅን ፐርኦክሳይድ / DI ውሃ | HCl/H2O2/H2O1:1:6; 85 ° ሴ |
| ፒራንሃ (ኤስፒኤም) | ሰልፈሪክ አሲድ / ሃይድሮጅን ፐርኦክሳይድ / DI ውሃ | H2SO4/H2O2/H2O3-4:1; 90 ° ሴ | |
| ዲኤችኤፍ | ሃይድሮፍሎሪክ አሲድ/ዲአይ ውሀን ቀዝቅዝ (መዳብን አያስወግድም) | HF/H2O1፡50 | |
| ኦርጋኒክ | ፒራንሃ (ኤስፒኤም) | ሰልፈሪክ አሲድ / ሃይድሮጅን ፐርኦክሳይድ / DI ውሃ | H2SO4/H2O2/H2O 3-4:1; 90 ° ሴ |
| SC-1 (APM) | አሚዮኒየም ሃይድሮክሳይድ / ሃይድሮጅን ፐርኦክሳይድ / DI ውሃ | NH4OH/H2O2/H2O 1:4:20; 80 ° ሴ | |
| DIO3 | ኦዞን በዲ-ionized ውሃ ውስጥ | O3/H2O የተመቻቹ ድብልቆች | |
| ቤተኛ ኦክሳይድ | ዲኤችኤፍ | የሃይድሮፍሎሪክ አሲድ / ዲአይ ውሃን ይቀንሱ | HF/H2O 1:100 |
| BHF | የታሸገ ሃይድሮፍሎሪክ አሲድ | NH4F/HF/H2O |
3. የተለመዱ የቫፈር ማጽጃ ዘዴዎች
1. RCA የማጽዳት ዘዴ
የ RCA ማጽጃ ዘዴ በሴሚኮንዳክተር ኢንዱስትሪ ውስጥ ከ 40 ዓመታት በፊት በ RCA ኮርፖሬሽን ከተሰራው በጣም ክላሲክ የዋፈር ማጽጃ ቴክኒኮች አንዱ ነው። ይህ ዘዴ በዋነኛነት ጥቅም ላይ የሚውለው የኦርጋኒክ ብክለትን እና የብረት ion ቆሻሻዎችን ለማስወገድ ሲሆን በሁለት ደረጃዎች ሊጠናቀቅ ይችላል-SC-1 (Standard Clean 1) እና SC-2 (Standard Clean 2).
SC-1 ጽዳት፡- ይህ ደረጃ በዋነኝነት የሚያገለግለው ኦርጋኒክ ብክለትን እና ቅንጣቶችን ለማስወገድ ነው። መፍትሄው የአሞኒያ, ሃይድሮጂን ፓርሞክሳይድ እና ውሃ ድብልቅ ሲሆን ይህም በቫፈር ወለል ላይ ቀጭን የሲሊኮን ኦክሳይድ ሽፋን ይፈጥራል.
SC-2 ጽዳት፡- ይህ እርምጃ በዋናነት የሃይድሮክሎሪክ አሲድ፣ ሃይድሮጂን ፓርሞክሳይድ እና ውሃ ድብልቅን በመጠቀም የብረት ion ብክለትን ለማስወገድ ይጠቅማል። እንደገና መበከልን ለመከላከል በቫፈር ወለል ላይ ቀጭን ማለፊያ ንብርብር ይተዋል.
2. የፒራንሃ የጽዳት ዘዴ (Piranha Etch Clean)
የፒራንሃ የጽዳት ዘዴ የሰልፈሪክ አሲድ እና ሃይድሮጂን ፓርሞክሳይድ ድብልቅን በመጠቀም ኦርጋኒክ ቁሳቁሶችን ለማስወገድ በጣም ውጤታማ ዘዴ ነው ፣ በተለይም በ 3: 1 ወይም 4: 1። የዚህ መፍትሄ እጅግ በጣም ኃይለኛ በሆነ የኦክሳይድ ባህሪያት ምክንያት ከፍተኛ መጠን ያለው ኦርጋኒክ ቁስ አካልን እና ግትር ብክለትን ያስወግዳል. ይህ ዘዴ ቫፈርን ላለመጉዳት በተለይም የሙቀት መጠንን እና ትኩረትን በተመለከተ ሁኔታዎችን ጥብቅ ቁጥጥር ይጠይቃል.
የ Ultrasonic ጽዳት በከፍተኛ-ድግግሞሽ የድምፅ ሞገዶች በፈሳሽ ውስጥ የሚፈጠረውን የካቪቴሽን ውጤት ከዋፈር ወለል ላይ ብክለትን ያስወግዳል። ከተለምዷዊ የአልትራሳውንድ ጽዳት ጋር ሲነጻጸር፣ ሜጋሶኒክ ጽዳት በከፍተኛ ድግግሞሽ ይሰራል፣ ይህም በዋፈር ወለል ላይ ጉዳት ሳያስከትል በንዑስ ማይክሮን መጠን ያላቸውን ቅንጣቶች በብቃት ለማስወገድ ያስችላል።
4. የኦዞን ማጽዳት
የኦዞን ማጽጃ ቴክኖሎጂ የኦዞን ጠንካራ ኦክሳይድ ባህሪያትን በመጠቀም ኦርጋኒክ ብክለትን ከዋፈር ወለል ላይ በማውጣት በመጨረሻ ወደ ምንም ጉዳት የሌለው ካርቦን ዳይኦክሳይድ እና ውሃ ይቀይራቸዋል። ይህ ዘዴ ውድ የሆኑ ኬሚካላዊ ሪአጀንቶችን መጠቀምን አይጠይቅም እና አነስተኛ የአካባቢ ብክለትን ያስከትላል, ይህም በቫፈር ጽዳት መስክ ላይ ብቅ ያለ ቴክኖሎጂ ያደርገዋል.
4. Wafer የጽዳት ሂደት መሳሪያዎች
የዋፍ ማጽጃ ሂደቶችን ቅልጥፍና እና ደህንነትን ለማረጋገጥ በሴሚኮንዳክተር ማምረቻ ውስጥ የተለያዩ የተራቀቁ የጽዳት መሣሪያዎች ጥቅም ላይ ይውላሉ። ዋናዎቹ ዓይነቶች የሚከተሉትን ያካትታሉ:
1. እርጥብ የጽዳት እቃዎች
የእርጥበት ማጽጃ መሳሪያዎች የተለያዩ አስማጭ ታንኮችን፣ የአልትራሳውንድ ማጽጃ ታንኮችን እና ስፒን ማድረቂያዎችን ያጠቃልላል። እነዚህ መሳሪያዎች ሜካኒካል ሃይሎችን እና ኬሚካላዊ ሬጀኖችን በማጣመር ከዋፈር ወለል ላይ ብክለትን ያስወግዳሉ። የኬሚካላዊ መፍትሄዎችን መረጋጋት እና ውጤታማነት ለማረጋገጥ የማስመጫ ታንኮች በተለምዶ የሙቀት መቆጣጠሪያ ስርዓቶች የተገጠሙ ናቸው።
2. ደረቅ ማጽጃ መሳሪያዎች
የደረቅ ማጽጃ መሳሪያዎች በዋነኛነት የፕላዝማ ማጽጃዎችን የሚያጠቃልሉ ሲሆን እነዚህም በፕላዝማ ውስጥ ከፍተኛ ሃይል ያላቸው ቅንጣቶችን በመጠቀም ምላሽ ለመስጠት እና ከዋፈር ወለል ላይ ያለውን ቅሪት ያስወግዳል። የፕላዝማ ማጽዳት በተለይ የኬሚካላዊ ቅሪትን ሳያስተዋውቅ የወለል ንጽህናን መጠበቅ ለሚያስፈልጋቸው ሂደቶች ተስማሚ ነው.
3. ራስ-ሰር የጽዳት ስርዓቶች
የሴሚኮንዳክተር ምርትን ቀጣይነት ባለው መልኩ በማስፋፋት, አውቶማቲክ የጽዳት ስርዓቶች ለትልቅ የቫፈር ማጽዳት ተመራጭ ሆነዋል. እነዚህ ስርዓቶች ለእያንዳንዱ ዋፈር የማይለዋወጥ የጽዳት ውጤቶችን ለማረጋገጥ ብዙውን ጊዜ አውቶማቲክ የማስተላለፊያ ዘዴዎችን፣ ባለብዙ ታንክ ማጽጃ ስርዓቶችን እና ትክክለኛ ቁጥጥር ስርዓቶችን ያካትታሉ።
5. የወደፊት አዝማሚያዎች
ሴሚኮንዳክተር መሳሪያዎች እየቀነሱ ሲሄዱ፣ የዋፈር ማጽጃ ቴክኖሎጂ ወደ ይበልጥ ቀልጣፋ እና ለአካባቢ ተስማሚ መፍትሄዎች እየተሻሻለ ነው። የወደፊት የጽዳት ቴክኖሎጂዎች ትኩረት ይሰጣሉ-
ንዑስ ናኖሜትር ቅንጣትን ማስወገድ፡ ነባር የጽዳት ቴክኖሎጂዎች የናኖሜትር መጠን ያላቸውን ቅንጣቶች ማስተናገድ ይችላሉ፣ ነገር ግን ተጨማሪ የመሣሪያው መጠን ሲቀንስ ንዑስ ናኖሜትር ቅንጣቶችን ማስወገድ አዲስ ፈተና ይሆናል።
አረንጓዴ እና ኢኮ-ተስማሚ ጽዳት፡- የአካባቢን ጎጂ ኬሚካሎች አጠቃቀምን መቀነስ እና እንደ ኦዞን ጽዳት እና ሜጋሶኒክ ጽዳት ያሉ ለአካባቢ ተስማሚ የሆኑ የጽዳት ዘዴዎችን ማዳበር ከጊዜ ወደ ጊዜ አስፈላጊ ይሆናል።
ከፍተኛ አውቶሜሽን እና ኢንተለጀንስ፡ ኢንተለጀንት ሲስተሞች በንጽህና ሂደት ውስጥ የተለያዩ መለኪያዎችን በቅጽበት መከታተል እና ማስተካከል፣ የጽዳት ውጤታማነትን እና የምርት ቅልጥፍናን የበለጠ ማሻሻል ያስችላል።
የዋፈር ማጽጃ ቴክኖሎጂ፣ በሴሚኮንዳክተር ማምረቻ ውስጥ እንደ ወሳኝ እርምጃ፣ ለቀጣይ ሂደቶች ንፁህ የዋፈር ወለሎችን በማረጋገጥ ረገድ ወሳኝ ሚና ይጫወታል። የተለያዩ የጽዳት ዘዴዎች ጥምረት ብክለትን በተሳካ ሁኔታ ያስወግዳል, ለቀጣይ ደረጃዎች ንጹህ የንጹህ ወለል ንጣፍ ያቀርባል. ቴክኖሎጂው እየገፋ ሲሄድ፣ የሴሚኮንዳክተር ማምረቻውን ከፍተኛ ትክክለኛነት እና ዝቅተኛ ጉድለት ደረጃዎችን ለማሟላት የጽዳት ሂደቶች መመቻቸታቸውን ይቀጥላሉ።
የልጥፍ ሰዓት፡ ኦክተ-08-2024