በሴሚኮንዳክተር ማምረቻ ውስጥ የዋፈር ጽዳት ቴክኖሎጂ

በሴሚኮንዳክተር ማምረቻ ውስጥ የዋፈር ጽዳት ቴክኖሎጂ

የዋፈር ጽዳት በጠቅላላው የሴሚኮንዳክተር ማምረቻ ሂደት ውስጥ ወሳኝ እርምጃ ሲሆን የመሳሪያውን አፈጻጸም እና የምርት ምርት በቀጥታ ከሚነኩ ቁልፍ ነገሮች አንዱ ነው። በቺፕ ማምረቻ ወቅት፣ ትንሽ ብክለት እንኳን የመሣሪያውን ባህሪያት ሊያበላሽ ወይም ሙሉ በሙሉ ሊጎዳ ይችላል። በዚህም ምክንያት፣ የጽዳት ሂደቶች ከእያንዳንዱ የማኑፋክቸሪንግ ደረጃ በፊት እና በኋላ ይተገበራሉ፣ የገጽታ ብክለትን ለማስወገድ እና የዋፈር ንፅህናን ለማረጋገጥ። ጽዳት በሴሚኮንዳክተር ምርት ውስጥ በጣም ተደጋጋሚ ስራ ሲሆን በግምት የሚከተሉትን ያካትታል።30% የሚሆኑት የሂደት ደረጃዎች.

በጣም ትልቅ-ደረጃ ውህደት (VLSI) ቀጣይነት ባለው ልኬት አማካኝነት የሂደት ኖዶች ወደ ደረጃው ዘልቀዋል።28 nm፣ 14 nm እና ከዚያ በላይከፍተኛ የመሳሪያ ጥግግት፣ ጠባብ የመስመር ስፋት እና ከጊዜ ወደ ጊዜ ውስብስብ የሆኑ የሂደት ፍሰቶችን ያስከትላል። የተራቀቁ ኖዶች ለብክለት በጣም ስሜታዊ ናቸው፣ አነስተኛ የባህሪ መጠኖች ደግሞ ጽዳትን የበለጠ አስቸጋሪ ያደርጉታል። በዚህም ምክንያት የጽዳት ደረጃዎች ቁጥር እየጨመረ መሄዱን ቀጥሏል፣ እና ጽዳት የበለጠ ውስብስብ፣ ወሳኝ እና የበለጠ ፈታኝ ሆኗል። ለምሳሌ፣ የ90 nm ቺፕ በተለምዶ ስለሚያስፈልገው90 የጽዳት ደረጃዎች, 20 nm ቺፕ አካባቢ ይፈልጋል215 የጽዳት ደረጃዎች. የማኑፋክቸሪንግ ሂደት ወደ 14 nm፣ 10 nm እና ትናንሽ ኖዶች ሲያድግ፣ የጽዳት ስራዎች ቁጥር እየጨመረ ይሄዳል።

በመሠረቱ፣የዋፈር ጽዳት ማለት ከዋፈር ወለል ላይ ያሉትን ቆሻሻዎች ለማስወገድ የኬሚካል ሕክምናዎችን፣ ጋዞችን ወይም አካላዊ ዘዴዎችን የሚጠቀሙ ሂደቶችን ያመለክታል።እንደ ቅንጣቶች፣ ብረቶች፣ ኦርጋኒክ ቅሪቶች እና ተወላጅ ኦክሳይድ ያሉ ብክለቶች ሁሉም የመሳሪያውን አፈጻጸም፣ አስተማማኝነት እና ምርት ላይ አሉታዊ ተጽዕኖ ሊያሳድሩ ይችላሉ። ጽዳት በተከታታይ የማምረቻ ደረጃዎች መካከል እንደ "ድልድይ" ሆኖ ያገለግላል - ለምሳሌ፣ ከመከማቸት እና ከሊቶግራፊ በፊት፣ ወይም ከመቅረጽ በኋላ፣ CMP (ኬሚካል ሜካኒካል ፖሊሽንግ) እና የአዮን ተከላ። በአጠቃላይ፣ የዋፈር ጽዳት ወደ ሊከፈል ይችላልእርጥብ ጽዳትእናደረቅ ጽዳት.

እርጥብ ጽዳት

እርጥብ ጽዳት ዋፈርን ለማጽዳት ኬሚካል መሟሟቶችን ወይም ዲዮናይዝድ ውሃ (DIW) ይጠቀማል። ሁለት ዋና ዋና አቀራረቦች ይተገበራሉ፡

• የመጥለቅ ዘዴ፦ ዋፈርዎች በሟሟት ወይም በዲአይደብሊው በተሞሉ ታንኮች ውስጥ ተጥለቅልቀዋል። ይህ በተለይ ለጎለመሱ የቴክኖሎጂ ኖዶች በስፋት ጥቅም ላይ የሚውለው ዘዴ ነው።

• የሚረጭ ዘዴ፦ መሟሟቶች ወይም ዲአይደብሊው ቆሻሻዎችን ለማስወገድ በሚሽከረከሩ ዋፈሮች ላይ ይረጫሉ። ጥምቀት በርካታ ዋፈሮችን በቡድን ማቀነባበር ቢፈቅድም፣ የሚረጭ ጽዳት በአንድ ክፍል አንድ ዋፈር ብቻ ያስተናግዳል ነገር ግን የተሻለ ቁጥጥር ይሰጣል፣ ይህም በተራቀቁ ኖዶች ውስጥ እየጨመረ የመጣውን የተለመደ ያደርገዋል።

ደረቅ ጽዳት

ስሙ እንደሚያመለክተው፣ ደረቅ ጽዳት መሟሟቶችን ወይም ዲአይደብሊውአይን ያስወግዳል፣ ይልቁንም ብክለትን ለማስወገድ ጋዞችን ወይም ፕላዝማ ይጠቀማል። ወደ ላቁ ኖዶች በሚደረግ ግፊት፣ ደረቅ ጽዳት አስፈላጊነት እየጨመረ መጥቷል ምክንያቱምከፍተኛ ትክክለኛነትእና በኦርጋኒክ፣ ናይትሬይድ እና ኦክሳይድ ላይ ያለው ውጤታማነት። ሆኖም ግን፣ ያስፈልገዋልከፍተኛ የመሳሪያ ኢንቨስትመንት፣ የበለጠ ውስብስብ አሠራር እና ጥብቅ የሂደት ቁጥጥርሌላው ጥቅም ደግሞ ደረቅ ጽዳት በእርጥብ ዘዴዎች የሚመነጨውን ከፍተኛ መጠን ያለው የቆሻሻ ውሃ መጠን ይቀንሳል።

የተለመዱ የእርጥበት ማጽጃ ዘዴዎች

1. ዲአይደብሊው (ዲዮናይዝድ ውሃ) ጽዳት

DIW በእርጥብ ጽዳት ውስጥ በስፋት ጥቅም ላይ የሚውለው የጽዳት ወኪል ነው። ካልታከመ ውሃ በተለየ መልኩ፣ DIW ምንም አይነት ኮንዳክቲቭ አየኖች የለውም፣ ይህም ዝገትን፣ የኤሌክትሮኬሚካል ግብረመልሶችን ወይም የመሳሪያ መበላሸትን ይከላከላል። DIW በዋናነት በሁለት መንገዶች ጥቅም ላይ ይውላል፡

1. ቀጥተኛ የዋፈር ወለል ጽዳት– በተለምዶ በዋፈር ሽክርክሪት ወቅት ሮለሮችን፣ ብሩሾችን ወይም የሚረጩ ኖዝሎችን በመጠቀም በአንድ-ዋፈር ሁነታ ይከናወናል። አንድ ተግዳሮት የኤሌክትሮስታቲክ ቻርጅ ግንባታ ሲሆን ይህም ጉድለቶችን ሊያስከትል ይችላል። ይህንን ለመቀነስ፣ ዋፈርን ሳይበክል CO₂ (እና አንዳንድ ጊዜ NH₃) ወደ DIW ይሟሟል።

2. ከኬሚካል ጽዳት በኋላ መታጠብ– DIW ዋፈርን ሊያበላሹ ወይም የመሣሪያውን አፈፃፀም በላዩ ላይ ከተተዉ ሊያበላሹ የሚችሉ የጽዳት መፍትሄዎችን ያስወግዳል።

2. ኤችኤፍ (ሃይድሮፍሎሪክ አሲድ) ማጽጃ

ኤችኤፍ ለማስወገድ በጣም ውጤታማው ኬሚካል ነውተወላጅ የኦክሳይድ ንብርብሮች (SiO₂)በሲሊኮን ዋፈር ላይ ሲሆን በአስፈላጊነቱ ከDIW ቀጥሎ ሁለተኛ ነው። እንዲሁም የተያያዙ ብረቶችን ያሟሟል እና እንደገና ኦክሳይድን ያስወግዳል። ሆኖም፣ የHF መቅረጽ የዋፈርን ገጽታዎች ሊያበላሽ እና የተወሰኑ ብረቶችን በማይፈለግ ሁኔታ ሊያጠቃ ይችላል። እነዚህን ችግሮች ለመፍታት፣ የተሻሻሉ ዘዴዎች HFን ያቀልጣሉ፣ ኦክሲዴተሮችን፣ ሰርፋክታንቶችን ወይም ውስብስብ ወኪሎችን በመጨመር የምርጫ ችሎታን ያሻሽላሉ እና ብክለትን ይቀንሳሉ።

3. SC1 ክሊኒንግ (መደበኛ ክሊን 1፡ NH₄OH + H₂O₂ + H₂O)

SC1 ወጪ ቆጣቢ እና ለማስወገድ በጣም ቀልጣፋ ዘዴ ነውኦርጋኒክ ቅሪቶች፣ ቅንጣቶች እና አንዳንድ ብረቶች. ዘዴው የ H₂O₂ን የኦክሳይድ እርምጃ እና የ NH₄OH የመሟሟት ውጤትን ያጣምራል። እንዲሁም ቅንጣቶችን በኤሌክትሮስታቲክ ኃይሎች ይመልሳል፣ እና የአልትራሳውንድ/ሜጋሶኒክ እገዛ ውጤታማነትን የበለጠ ያሻሽላል። ሆኖም፣ SC1 የዋፈር ገጽታዎችን ሊያሻሽል ይችላል፣ ይህም የኬሚካል ጥምርታዎችን በጥንቃቄ ማመቻቸት፣ የገጽታ ውጥረት ቁጥጥር (በሰርፋክታንትስ በኩል) እና የብረት መልሶ አቀማመጥን ለመግታት የቼላቲንግ ወኪሎችን ይፈልጋል።

4. SC2 ክሊኒንግ (መደበኛ ክሊን 2፡ HCl + H₂O₂ + H₂O)

SC2 SC1ን በማስወገድ ያሟላልየብረት ብክለቶችጠንካራ የውህድ ችሎታው ኦክሳይድ የተባሉ ብረቶችን ወደ የሚሟሟ ጨዎች ወይም ውህዶች ይለውጣል፣ እነዚህም ይታጠባሉ። SC1 ለኦርጋኒክ እና ቅንጣቶች ውጤታማ ቢሆንም፣ SC2 በተለይ የብረት መምጠጥን ለመከላከል እና ዝቅተኛ የብረታ ብረት ብክለትን ለማረጋገጥ ጠቃሚ ነው።

5. ኦ₃ (ኦዞን) ማጽጃ

የኦዞን ጽዳት በዋናነት ጥቅም ላይ የሚውለው ለኦርጋኒክ ቁስ አካልን ማስወገድእናፀረ-ተባይ DIW. 0₃ እንደ ጠንካራ ኦክሲዳንት ሆኖ ያገለግላል፣ ነገር ግን እንደገና እንዲከማች ሊያደርግ ይችላል፣ ስለዚህ ብዙውን ጊዜ ከ HF ጋር ይጣመራል። በውሃ ውስጥ ያለው የO₃ መሟሟት በከፍተኛ ሙቀት ስለሚቀንስ የሙቀት ማመቻቸት ወሳኝ ነው። በክሎሪን ላይ የተመሰረቱ ፀረ-ተባይ መድሃኒቶች (በሴሚኮንዳክተር ፋብስ ውስጥ ተቀባይነት የሌላቸው) በተለየ መልኩ 0₃ የDIW ስርዓቶችን ሳይበክል ወደ ኦክስጅን ይፈርሳል።

6. ኦርጋኒክ ሶልቬንት ጽዳት

በተወሰኑ ልዩ ሂደቶች ውስጥ፣ መደበኛ የጽዳት ዘዴዎች በቂ ካልሆኑ ወይም ተገቢ ባልሆኑባቸው ቦታዎች (ለምሳሌ፣ የኦክሳይድ መፈጠርን ማስወገድ ሲኖርባቸው) ኦርጋኒክ መሟሟቶች ጥቅም ላይ ይውላሉ።

መደምደሚያ

የዋፈር ጽዳት ነውበተደጋጋሚ የሚደጋገም እርምጃበሴሚኮንዳክተር ማምረቻ ውስጥ በቀጥታ የምርት እና የመሳሪያ አስተማማኝነት ላይ ተጽዕኖ ያሳድራል።ትላልቅ ዋፈሮች እና አነስተኛ የመሳሪያ ጂኦሜትሪዎች, የዋፈር ወለል ንፅህና፣ የኬሚካል ሁኔታ፣ የሻካራነት እና የኦክሳይድ ውፍረት መስፈርቶች ከጊዜ ወደ ጊዜ ጥብቅ እየሆኑ መጥተዋል።

ይህ ጽሑፍ የጎለመሱ እና የላቁ የዋፈር ማጽጃ ቴክኖሎጂዎችን ጨምሮ፣ DIW፣ HF፣ SC1፣ SC2፣ O₃ እና ኦርጋኒክ የማሟሟት ዘዴዎችን እንዲሁም ዘዴዎቻቸውን፣ ጥቅሞቻቸውን እና ገደቦቻቸውን ገምግሟል።ኢኮኖሚያዊ እና የአካባቢ አመለካከቶችየላቁ የሴሚኮንዳክተር ማምረቻ ፍላጎቶችን ለማሟላት በዋፈር ጽዳት ቴክኖሎጂ ላይ ቀጣይነት ያለው መሻሻል አስፈላጊ ነው።