ዜና - የዋፈር ጽዳት መርሆዎች፣ ሂደቶች፣ ዘዴዎች እና መሳሪያዎች

እርጥብ ጽዳት (Weet Clean) በሴሚኮንዳክተር ማምረቻ ሂደቶች ውስጥ ካሉት ወሳኝ እርምጃዎች አንዱ ሲሆን ተከታታይ የሂደት ደረጃዎች በንጹህ ወለል ላይ መከናወን እንዲችሉ የተለያዩ ብክለቶችን ከዋፈር ወለል ላይ ለማስወገድ ያለመ ነው።

የሴሚኮንዳክተር መሳሪያዎች መጠን እየቀነሰ ሲሄድ እና የትክክለኛነት መስፈርቶች እየጨመሩ ሲሄዱ፣ የዋፈር ማጽጃ ሂደቶች ቴክኒካዊ ፍላጎቶች ከጊዜ ወደ ጊዜ እየጠበቡ መጥተዋል። በዋፈር ወለል ላይ ያሉ ትናንሽ ቅንጣቶች፣ ኦርጋኒክ ቁሳቁሶች፣ የብረት አየኖች ወይም የኦክሳይድ ቅሪቶች እንኳን የመሣሪያውን አፈጻጸም በእጅጉ ሊነኩ ይችላሉ፣ በዚህም የሴሚኮንዳክተር መሳሪያዎችን ምርት እና አስተማማኝነት ይጎዳሉ።

የዋፈር ጽዳት ዋና መርሆዎች

የዋፈር ጽዳት ዋና ነገር ዋፈር ለቀጣይ ሂደት ተስማሚ የሆነ ንጹህ ወለል እንዲኖረው ለማረጋገጥ በአካላዊ፣ በኬሚካል እና በሌሎች ዘዴዎች የተለያዩ ብክለቶችን ከዋፈር ወለል ላይ ውጤታማ በሆነ መንገድ በማስወገድ ላይ ነው።

የብክለት አይነት

በመሳሪያ ባህሪያት ላይ ዋና ዋና ተፅዕኖዎች

የንዑስ ብክለት		የንድፍ ጉድለቶች የአዮን ተከላ ጉድለቶች የፊልም ብልሽት መከላከያ ጉድለቶች
የብረታ ብረት ብክለት	አልካሊ ሜታልስ	የ MOS ትራንዚስተር አለመረጋጋት የጌት ኦክሳይድ ፊልም መበላሸት/መበስበስ
የብረታ ብረት ብክለት	ሄቪ ሜታልስ	የጨመረ የፒኤን መጋጠሚያ ተገላቢጦሽ መፍሰስ ጅረት የጌት ኦክሳይድ ፊልም ብልሽት ጉድለቶች የአናሳ ተሸካሚዎች የዕድሜ ልክ ውድቀት የኦክሳይድ ማነቃቂያ ንብርብር ጉድለት ማመንጨት
የኬሚካል ብክለት	ኦርጋኒክ ቁሳቁስ	የጌት ኦክሳይድ ፊልም ብልሽት ጉድለቶች የሲቪዲ ፊልም ልዩነቶች (የመክተቻ ጊዜዎች) የሙቀት ኦክሳይድ ፊልም ውፍረት ልዩነቶች (የተፋጠነ ኦክሳይድ) የጭጋግ ክስተት (ዋፈር፣ ሌንስ፣ መስታወት፣ ጭምብል፣ ሬቲክል)
	ኢንኦርጋኒክ ዶፓንትስ (ቢ፣ ፒ)	የ MOS ትራንዚስተር Vth ፈረቃዎች የሲ ንጣፍ እና ከፍተኛ የመቋቋም ችሎታ ያላቸው የፖሊ-ሲሊከን ሉህ የመቋቋም ልዩነቶች
	ኢንኦርጋኒክ ቤዝ (አሚኖች፣ አሞኒያ) እና አሲዶች (SOx)	በኬሚካል የተጨመሩ ተቃዋሚዎች ጥራት መበላሸት በጨው ማመንጨት ምክንያት የንጥረ ነገሮች ብክለት እና ጭጋግ መከሰት
	በእርጥበት፣ በአየር ምክንያት የሚመጡ የቤት ውስጥ እና የኬሚካል ኦክሳይድ ፊልሞች	የመገናኛ ተቃውሞ መጨመር የጌት ኦክሳይድ ፊልም መበላሸት/መበስበስ

በተለይም የዋፈር ጽዳት ሂደቱ ዓላማዎች የሚከተሉትን ያካትታሉ:

የቅንጣት ማስወገድ፡- ከዋፈር ወለል ጋር የተያያዙ ትናንሽ ቅንጣቶችን ለማስወገድ አካላዊ ወይም ኬሚካላዊ ዘዴዎችን መጠቀም። ትናንሽ ቅንጣቶች በእነሱ እና በዋፈር ወለል መካከል ባለው ጠንካራ የኤሌክትሮስታቲክ ኃይል ምክንያት ለማስወገድ የበለጠ አስቸጋሪ ናቸው፣ ይህም ልዩ ህክምና ያስፈልገዋል።

ኦርጋኒክ ቁሶችን ማስወገድ፡- እንደ ቅባትና የፎቶ ተከላካይ ቅሪቶች ያሉ ኦርጋኒክ ብክለቶች ከዋፈር ወለል ጋር ሊጣበቁ ይችላሉ። እነዚህ ብክለቶች በተለምዶ የሚወገዱት ጠንካራ ኦክሳይድ ወኪሎችን ወይም መሟሟቶችን በመጠቀም ነው።

የብረት አዮን ማስወገድ፡- በዋፈር ወለል ላይ የሚገኙ የብረት አዮን ቅሪቶች የኤሌክትሪክ አፈጻጸምን ሊያበላሹ እና ቀጣይ የማቀነባበሪያ ደረጃዎችን ሊነኩ ይችላሉ። ስለዚህ፣ እነዚህን አዮኖች ለማስወገድ የተወሰኑ የኬሚካል መፍትሄዎች ጥቅም ላይ ይውላሉ።

የኦክሳይድ ማስወገድ፡- አንዳንድ ሂደቶች የዋፈር ወለል እንደ ሲሊኮን ኦክሳይድ ካሉ የኦክሳይድ ንብርብሮች የጸዳ እንዲሆን ይጠይቃሉ። በእንደዚህ ዓይነት ሁኔታዎች፣ በተወሰኑ የጽዳት ደረጃዎች ወቅት የተፈጥሮ ኦክሳይድ ንብርብሮች መወገድ አለባቸው።

የዋፈር ማጽጃ ቴክኖሎጂ ተግዳሮት የዋፈርን ገጽ ላይ አሉታዊ ተጽዕኖ ሳያሳድር ብክለትን በብቃት ማስወገድ ላይ ነው፣ ለምሳሌ የገጽታ መወጠር፣ ዝገት ወይም ሌላ አካላዊ ጉዳትን መከላከል።

2. የዋፈር ጽዳት ሂደት ፍሰት

የዋፈር ጽዳት ሂደት በተለምዶ ብክለትን ሙሉ በሙሉ ለማስወገድ እና ሙሉ በሙሉ ንጹህ የሆነ ቦታ ለማግኘት በርካታ እርምጃዎችን ያካትታል።

ምስል፡- የባች-አይነት እና የአንድ-ዋፈር ጽዳት ንጽጽር

የተለመደው የሱፍ ጽዳት ሂደት የሚከተሉትን ዋና ዋና ደረጃዎች ያካትታል:

1. ቅድመ-ጽዳት (ቅድመ-ጽዳት)

የቅድመ-ጽዳት ዓላማ ከዋፈር ወለል ላይ የተላቀቁ ብክለቶችን እና ትላልቅ ቅንጣቶችን ማስወገድ ሲሆን ይህም በተለምዶ በዲዮናይዝድ ውሃ (DI Water) ማጠብ እና በአልትራሳውንድ ጽዳት አማካኝነት ይገኛል። የተላቀቀ ውሃ መጀመሪያ ላይ ቅንጣቶችን እና የሟሟ ቆሻሻዎችን ከዋፈር ወለል ላይ ማስወገድ ይችላል፣ የአልትራሳውንድ ጽዳት ደግሞ በንጥረ ነገሮች እና በዋፈር ወለል መካከል ያለውን ትስስር ለመስበር የካቪቴሽን ውጤቶችን ይጠቀማል፣ ይህም በቀላሉ እንዲወገዱ ያደርጋቸዋል።

2. የኬሚካል ጽዳት

የኬሚካል ጽዳት በዋፈር ጽዳት ሂደት ውስጥ ካሉት ዋና ዋና ደረጃዎች አንዱ ሲሆን ኦርጋኒክ ቁሳቁሶችን፣ የብረት አየኖችን እና ኦክሳይድን ከዋፈር ወለል ላይ ለማስወገድ የኬሚካል መፍትሄዎችን በመጠቀም ነው።

ኦርጋኒክ ቁስ ማስወገድ፡- በተለምዶ አሴቶን ወይም የአሞኒያ/ፐርኦክሳይድ ድብልቅ (SC-1) ኦርጋኒክ ብክለቶችን ለመሟሟት እና ኦክሳይድ ለማድረግ ያገለግላሉ። የSC-1 መፍትሄ የተለመደው ጥምርታ NH₄OH ነው።

₂ኦ₂

₂O = 1:1:5፣ የሙቀት መጠኑ 20°ሴ አካባቢ ነው።

የብረት አዮን ማስወገጃ፡- የናይትሪክ አሲድ ወይም የሃይድሮክሎሪክ አሲድ/ፐርኦክሳይድ ድብልቆች (SC-2) የብረት አየኖችን ከዋፈር ወለል ለማስወገድ ያገለግላሉ። የSC-2 መፍትሄ የተለመደው ጥምርታ HCl ነው።

₂ኦ₂

₂O = 1:1:6፣ የሙቀት መጠኑ በግምት 80°ሴ ላይ ተጠብቆ ይቆያል።

የኦክሳይድ ማስወገድ፡- በአንዳንድ ሂደቶች፣ ከዋፈር ወለል ላይ ያለውን ተወላጅ የኦክሳይድ ንብርብር ማስወገድ ያስፈልጋል፣ ለዚህም የሃይድሮፍሎሪክ አሲድ (HF) መፍትሄ ጥቅም ላይ ይውላል። የHF መፍትሄ የተለመደው ጥምርታ HF ነው።

₂O = 1:50፣ እና በክፍል ሙቀት ውስጥ ጥቅም ላይ ሊውል ይችላል።

3. የመጨረሻ ጽዳት

ከኬሚካል ጽዳት በኋላ፣ ዋፈርዎች አብዛኛውን ጊዜ በመሬቱ ላይ ምንም አይነት የኬሚካል ቅሪቶች እንዳይቀሩ ለማረጋገጥ የመጨረሻ የጽዳት ደረጃ ያደርጋሉ። የመጨረሻ ጽዳት በዋናነት በደንብ ለማጠብ የተበከለ ውሃ ይጠቀማል። በተጨማሪም፣ የኦዞን ውሃ ማጽጃ (O₃/H₂O) ከዋፈር ወለል ላይ የቀሩትን ብክለቶች የበለጠ ለማስወገድ ይጠቅማል።

4. ማድረቅ

የተጸዱ ዋፈርዎች የውሃ ምልክቶችን ወይም የብክለት ምልክቶችን እንደገና እንዳይጣበቅ ለመከላከል በፍጥነት መድረቅ አለባቸው። የተለመዱ የማድረቅ ዘዴዎች ስፒን ማድረቅ እና ናይትሮጅን ማጽዳትን ያካትታሉ። የመጀመሪያው በከፍተኛ ፍጥነት በማሽከርከር እርጥበትን ከዋፈር ወለል ላይ ያስወግዳል፣ የኋለኛው ደግሞ ደረቅ ናይትሮጅን ጋዝ በዋፈር ወለል ላይ በመተንፈስ ሙሉ በሙሉ ማድረቅን ያረጋግጣል።

ብክለት

የጽዳት ሂደት ስም

የኬሚካል ድብልቅ መግለጫ

ኬሚካሎች


ቅንጣቶች	ፒራንሃ (SPM)	ሰልፈሪክ አሲድ/ሃይድሮጂን ፐርኦክሳይድ/DI ውሃ	H2SO4/H2O2/H2O3-4:1፤ 90°ሴ
ቅንጣቶች	ኤስ.ሲ-1 (ኤ.ፒ.ኤም)	የአሞኒየም ሃይድሮክሳይድ/ሃይድሮጂን ፐርኦክሳይድ/DI ውሃ	NH4OH/H2O2/H2O 1:4:20፤ 80°ሴ
ብረቶች (መዳብ አይደለም)	ኤስሲ-2 (ኤችፒኤም)	ሃይድሮክሎሪክ አሲድ/ሃይድሮጂን ፐርኦክሳይድ/DI ውሃ	HCl/H2O2/H2O1:1:6፤ 85°ሴ
	ፒራንሃ (SPM)	ሰልፈሪክ አሲድ/ሃይድሮጂን ፐርኦክሳይድ/DI ውሃ	H2SO4/H2O2/H2O3-4:1፤ 90°ሴ
	የዲኤችኤፍ	ሃይድሮፍሎሪክ አሲድ/DI ውሃ ይቀልጡት (መዳብን አያስወግድም)	HF/H2O1:50
ኦርጋኒክ	ፒራንሃ (SPM)	ሰልፈሪክ አሲድ/ሃይድሮጂን ፐርኦክሳይድ/DI ውሃ	H2SO4/H2O2/H2O3-4:1፤ 90°ሴ
	ኤስ.ሲ-1 (ኤ.ፒ.ኤም)	የአሞኒየም ሃይድሮክሳይድ/ሃይድሮጂን ፐርኦክሳይድ/DI ውሃ	NH4OH/H2O2/H2O 1:4:20፤ 80°ሴ
	DIO3	ኦዞን በዲ-አዮኒዝድ ውሃ ውስጥ	የተመቻቹ የO3/H2O ውህዶች
ኔቲቭ ኦክሳይድ	የዲኤችኤፍ	የተሟሟ ሃይድሮፍሎሪክ አሲድ/DI ውሃ	HF/H2O 1:100
ኔቲቭ ኦክሳይድ	ቢኤችኤፍ	የተበታተነ ሃይድሮፍሎሪክ አሲድ	NH4F/HF/H2O

3. የተለመዱ የዋፈር ጽዳት ዘዴዎች

1. የአርሲኤ ጽዳት ዘዴ

የRCA የጽዳት ዘዴ በሴሚኮንዳክተር ኢንዱስትሪ ውስጥ ከ40 ዓመታት በፊት በRCA ኮርፖሬሽን የተገነባው በጣም ክላሲክ የዋፈር ማጽጃ ዘዴዎች አንዱ ነው። ይህ ዘዴ በዋናነት ኦርጋኒክ ብክለቶችን እና የብረት አዮን ቆሻሻዎችን ለማስወገድ የሚያገለግል ሲሆን በሁለት ደረጃዎች ሊጠናቀቅ ይችላል፡ SC-1 (መደበኛ ጽዳት 1) እና SC-2 (መደበኛ ጽዳት 2)።

የSC-1 ጽዳት፡- ይህ እርምጃ በዋናነት ኦርጋኒክ ብክለቶችን እና ቅንጣቶችን ለማስወገድ ያገለግላል። መፍትሄው የአሞኒያ፣ የሃይድሮጂን ፐርኦክሳይድ እና የውሃ ድብልቅ ሲሆን ይህም በዋፈር ወለል ላይ ቀጭን የሲሊኮን ኦክሳይድ ንብርብር ይፈጥራል።

SC-2 ጽዳት፡- ይህ እርምጃ በዋናነት የብረት አዮን ብክለቶችን ለማስወገድ የሚያገለግል ሲሆን ይህም የሃይድሮክሎሪክ አሲድ፣ የሃይድሮጂን ፐርኦክሳይድ እና የውሃ ድብልቅን በመጠቀም ነው። ከብክለት ለመከላከል በዋፈር ወለል ላይ ቀጭን የማለፊያ ንብርብር ይተዋል።

2. የፒራንሃ ጽዳት ዘዴ (ፒራንሃ ኤች ክሊን)

የፒራንሃ የጽዳት ዘዴ ኦርጋኒክ ቁሳቁሶችን ለማስወገድ በጣም ውጤታማ ዘዴ ሲሆን፣ በተለይም በ3፡1 ወይም 4፡1 ጥምርታ ውስጥ የሰልፈሪክ አሲድ እና የሃይድሮጂን ፐርኦክሳይድ ድብልቅን በመጠቀም። የዚህ መፍትሄ እጅግ በጣም ጠንካራ የኦክሳይድ ባህሪያት ስላለው፣ ከፍተኛ መጠን ያለው ኦርጋኒክ ቁስ እና ግትር የሆኑ ብክለቶችን ማስወገድ ይችላል። ይህ ዘዴ ዋፈርን እንዳይጎዳ በተለይም የሙቀት መጠን እና ክምችትን በተመለከተ ጥብቅ ቁጥጥር ይጠይቃል።

የአልትራሳውንድ ጽዳት ከፍተኛ ድግግሞሽ የድምፅ ሞገዶችን በፈሳሽ ውስጥ በማመንጨት የሚፈጠረውን የካቪቴሽን ውጤት በመጠቀም ከዋፈር ወለል ላይ ብክለትን ያስወግዳል። ከባህላዊ የአልትራሳውንድ ጽዳት ጋር ሲነጻጸር፣ ሜጋሶኒክ ጽዳት በከፍተኛ ድግግሞሽ ይሰራል፣ ይህም በዋፈር ወለል ላይ ጉዳት ሳያደርስ ንዑስ-ማይክሮን መጠን ያላቸውን ቅንጣቶች የበለጠ ውጤታማ በሆነ መንገድ ማስወገድ ያስችላል።

4. የኦዞን ጽዳት

የኦዞን ማጽጃ ቴክኖሎጂ የኦዞንን ጠንካራ የኦክሳይድ ባህሪያት በመጠቀም ከዋፈር ወለል ላይ ኦርጋኒክ ብክለቶችን ያስወግዳል፣ በመጨረሻም ወደ ምንም ጉዳት ወደሌለው ካርቦን ዳይኦክሳይድ እና ውሃ ይለውጠዋል። ይህ ዘዴ ውድ የሆኑ የኬሚካል ሪአጀንቶችን መጠቀም አያስፈልገውም እና አነስተኛ የአካባቢ ብክለትን ያስከትላል፣ ይህም በዋፈር ማጽጃ መስክ አዲስ ቴክኖሎጂ ያደርገዋል።

4. የዋፈር ጽዳት ሂደት መሳሪያዎች

የዋፈር ጽዳት ሂደቶችን ውጤታማነት እና ደህንነት ለማረጋገጥ፣ በሴሚኮንዳክተር ማምረቻ ውስጥ የተለያዩ የላቁ የጽዳት መሳሪያዎች ጥቅም ላይ ይውላሉ። ዋናዎቹ ዓይነቶች የሚከተሉትን ያካትታሉ፡

1. የእርጥበት ማጽጃ መሳሪያዎች

የእርጥበት ማጽጃ መሳሪያዎች የተለያዩ የመጥመቂያ ታንኮችን፣ የአልትራሳውንድ ማጽጃ ታንኮችን እና የስፒን ማድረቂያዎችን ያካትታሉ። እነዚህ መሳሪያዎች ከዋፈር ወለል ላይ ብክለትን ለማስወገድ ሜካኒካል ኃይሎችን እና የኬሚካል ሬጀንቶችን ያጣምራሉ። የመጥመቂያ ታንኮች በተለምዶ የኬሚካል መፍትሄዎችን መረጋጋት እና ውጤታማነት ለማረጋገጥ የሙቀት መቆጣጠሪያ ስርዓቶች የተገጠሙ ናቸው።

2. የደረቅ ማጽጃ መሳሪያዎች

የደረቅ ማጽጃ መሳሪያዎች በዋናነት የፕላዝማ ማጽጃዎችን ያካትታሉ፣ እነዚህም በፕላዝማ ውስጥ ከፍተኛ ኃይል ያላቸውን ቅንጣቶች በመጠቀም ከዋፈር ወለል ላይ ያሉትን ቅሪቶች ምላሽ ለመስጠት እና ለማስወገድ ያገለግላሉ። የፕላዝማ ማጽጃ በተለይ የኬሚካል ቅሪቶችን ሳያስገቡ የገጽታ ታማኝነትን ለመጠበቅ ለሚያስፈልጉ ሂደቶች ተስማሚ ነው።

3. አውቶማቲክ የጽዳት ስርዓቶች

የሴሚኮንዳክተር ምርት ቀጣይነት ባለው መስፋፋት፣ አውቶማቲክ የጽዳት ስርዓቶች ለትልቅ ደረጃ የዋፈር ጽዳት ተመራጭ ምርጫ ሆነዋል። እነዚህ ስርዓቶች ብዙውን ጊዜ ለእያንዳንዱ ዋፈር ወጥ የሆነ የጽዳት ውጤት ለማረጋገጥ አውቶማቲክ የዝውውር ዘዴዎችን፣ ባለብዙ ታንክ የጽዳት ስርዓቶችን እና ትክክለኛ የቁጥጥር ስርዓቶችን ያካትታሉ።

5. የወደፊት አዝማሚያዎች

የሴሚኮንዳክተር መሳሪያዎች እየቀነሱ ሲሄዱ፣ የዋፈር ማጽጃ ቴክኖሎጂ ይበልጥ ቀልጣፋ እና ለአካባቢ ተስማሚ መፍትሄዎችን ወደማድረግ እየተሸጋገረ ነው። የወደፊት የጽዳት ቴክኖሎጂዎች በሚከተሉት ላይ ያተኩራሉ፡

ንዑስ ናኖሜትር የቅንጣት ማስወገጃ፡- አሁን ያሉት የጽዳት ቴክኖሎጂዎች የናኖሜትር ልኬት ቅንጣቶችን መቋቋም ይችላሉ፣ ነገር ግን የመሣሪያው መጠን የበለጠ ሲቀንስ፣ ንዑስ ናኖሜትር ቅንጣቶችን ማስወገድ አዲስ ፈተና ይሆናል።

አረንጓዴ እና ለአካባቢ ተስማሚ የሆነ ጽዳት፡- ለአካባቢ ጎጂ የሆኑ ኬሚካሎችን መጠቀምን መቀነስ እና እንደ ኦዞን ጽዳት እና ሜጋሶኒክ ጽዳት ያሉ ለአካባቢ ተስማሚ የሆኑ የጽዳት ዘዴዎችን ማዘጋጀት ከጊዜ ወደ ጊዜ አስፈላጊ እየሆነ መጥቷል።

ከፍተኛ የአውቶሜሽን እና የማሰብ ችሎታ ደረጃዎች፡- ብልህ ስርዓቶች በጽዳት ሂደቱ ወቅት የተለያዩ መለኪያዎችን በእውነተኛ ጊዜ መከታተል እና ማስተካከል ያስችላሉ፣ ይህም የጽዳት ውጤታማነትን እና የምርት ቅልጥፍናን የበለጠ ያሻሽላል።

የዋፈር ማጽጃ ቴክኖሎጂ፣ በሴሚኮንዳክተር ማምረቻ ውስጥ ወሳኝ እርምጃ እንደመሆኑ መጠን፣ ለቀጣይ ሂደቶች የዋፈር ገጽታዎችን ንፁህ በማረጋገጥ ረገድ ወሳኝ ሚና ይጫወታል። የተለያዩ የጽዳት ዘዴዎች ጥምረት ብክለትን ውጤታማ በሆነ መንገድ ያስወግዳል፣ ለቀጣዮቹ ደረጃዎች ንጹህ የንጣፍ ወለል ይሰጣል። ቴክኖሎጂ እየገፋ ሲሄድ፣ የጽዳት ሂደቶች በሴሚኮንዳክተር ማምረቻ ውስጥ ከፍተኛ ትክክለኛነት እና ዝቅተኛ የጉድለት መጠን ያላቸውን ፍላጎቶች ለማሟላት የተመቻቹ ይሆናሉ።

የፖስታ ሰዓት፡- ጥቅምት-08-2024