Nogle organiske og uorganiske stoffer er nødvendige for at deltage i halvlederfremstilling. Da processen altid udføres i et rent rum med menneskelig deltagelse, kan halvledere desudenvaflerer uundgåeligt forurenede af forskellige urenheder.
Afhængigt af forurenende stoffers kilde og art kan de groft opdeles i fire kategorier: partikler, organisk materiale, metalioner og oxider.
1. Partikler:
Partikler er hovedsageligt nogle polymerer, fotoresister og ætsningsurenheder.
Sådanne forurenende stoffer er normalt afhængige af intermolekylære kræfter for at adsorbere på waferens overflade, hvilket påvirker dannelsen af geometriske figurer og elektriske parametre i enhedens fotolitografiproces.
Sådanne forurenende stoffer fjernes hovedsageligt ved gradvist at reducere deres kontaktareal med overfladen afvaffelgennem fysiske eller kemiske metoder.
2. Organisk materiale:
Kilderne til organiske urenheder er relativt brede, såsom menneskelig hudolie, bakterier, maskinolie, støvsugerfedt, fotoresist, rengøringsmidler osv.
Sådanne forurenende stoffer danner normalt en organisk film på waferens overflade for at forhindre rengøringsvæsken i at nå waferens overflade, hvilket resulterer i ufuldstændig rengøring af waferens overflade.
Fjernelsen af sådanne forurenende stoffer udføres ofte i det første trin af rengøringsprocessen, hovedsageligt ved hjælp af kemiske metoder såsom svovlsyre og hydrogenperoxid.
3. Metalioner:
Almindelige metalurenheder omfatter jern, kobber, aluminium, krom, støbejern, titanium, natrium, kalium, lithium osv. Hovedkilderne er forskellige redskaber, rør, kemiske reagenser og metalforurening, der genereres, når der dannes metalforbindelser under forarbejdning.
Denne type urenhed fjernes ofte ved kemiske metoder gennem dannelsen af metalionkomplekser.
4. Oxid:
Når halvledervaflerudsættes for et miljø, der indeholder ilt og vand, vil der dannes et naturligt oxidlag på overfladen. Denne oxidfilm vil hindre mange processer i halvlederfremstilling og også indeholde visse metalurenheder. Under visse forhold vil de danne elektriske defekter.
Fjernelsen af denne oxidfilm udføres ofte ved at iblødsætte væsken i fortyndet flussyre.
Generel rengøringssekvens
Urenheder adsorberet på overfladen af halvlederevaflerkan opdeles i tre typer: molekylære, ioniske og atomare.
Blandt dem er adsorptionskraften mellem molekylære urenheder og waferens overflade svag, og denne type urenhedspartikler er relativt lette at fjerne. De er for det meste olieagtige urenheder med hydrofobe egenskaber, som kan maskere ioniske og atomære urenheder, der forurener overfladen af halvlederwafere, hvilket ikke er befordrende for fjernelsen af disse to typer urenheder. Derfor bør molekylære urenheder fjernes først ved kemisk rengøring af halvlederwafere.
Derfor er den generelle procedure for halvlederevaffelrengøringsprocessen er:
Demolekylærisering-deionisering-deatomisering-skylning med deioniseret vand.
Derudover skal der tilføjes et trin med fortyndet aminosyre for at fjerne det naturlige oxidlag på overfladen af waferen. Ideen med rengøring er derfor først at fjerne organisk forurening på overfladen, derefter opløse oxidlaget, til sidst fjerne partikler og metalforurening og samtidig passivere overfladen.
Almindelige rengøringsmetoder
Kemiske metoder anvendes ofte til rengøring af halvlederwafere.
Kemisk rengøring refererer til processen med at bruge forskellige kemiske reagenser og organiske opløsningsmidler til at reagere eller opløse urenheder og oliepletter på overfladen af waferen for at desorbere urenheder, og derefter skylle med en stor mængde varmt og koldt deioniseret vand med høj renhed for at opnå en ren overflade.
Kemisk rengøring kan opdeles i vådkemisk rengøring og tørkemisk rengøring, hvor vådkemisk rengøring stadig er dominerende.
Våd kemisk rengøring
1. Vådkemisk rengøring:
Vådkemisk rengøring omfatter primært nedsænkning i opløsning, mekanisk skrubning, ultralydsrensning, megasonisk rengøring, rotationssprøjtning osv.
2. Nedsænkning i opløsning:
Opløsningsimmersion er en metode til at fjerne overfladekontaminering ved at nedsænke waferen i en kemisk opløsning. Det er den mest almindeligt anvendte metode til vådkemisk rengøring. Forskellige opløsninger kan bruges til at fjerne forskellige typer kontaminanter på waferens overflade.
Normalt kan denne metode ikke fuldstændigt fjerne urenheder på waferens overflade, så fysiske foranstaltninger som opvarmning, ultralyd og omrøring anvendes ofte under nedsænkning.
3. Mekanisk skrubning:
Mekanisk skrubning bruges ofte til at fjerne partikler eller organiske rester på overfladen af waferen. Det kan generelt opdeles i to metoder:manuel skrubning og skrubning med en visker.
Manuel skrubninger den enkleste skrubbemetode. En rustfri stålbørste bruges til at holde en kugle dyppet i vandfri ethanol eller andre organiske opløsningsmidler og forsigtigt gnide overfladen af waferen i samme retning for at fjerne voksfilm, støv, resterende lim eller andre faste partikler. Denne metode forårsager let ridser og alvorlig forurening.
Viskeren bruger mekanisk rotation til at gnide overfladen af waferen med en blød uldbørste eller en blandet børste. Denne metode reducerer ridser på waferen betydeligt. Højtryksviskeren vil ikke ridse waferen på grund af manglen på mekanisk friktion og kan fjerne forurening i rillen.
4. Ultralydsrensning:
Ultralydsrensning er en rengøringsmetode, der er meget udbredt i halvlederindustrien. Dens fordele er god rengøringseffekt, enkel betjening og kan også rengøre komplekse enheder og beholdere.
Denne rengøringsmetode udføres under påvirkning af stærke ultralydbølger (den almindeligt anvendte ultralydfrekvens er 20s40kHz), og der vil dannes sparsomme og tætte dele inde i det flydende medium. Den sparsomme del vil producere en næsten vakuumformet kavitetsboble. Når kavitetsboblen forsvinder, vil der dannes et stærkt lokalt tryk i nærheden af den, hvilket bryder de kemiske bindinger i molekylerne og opløser urenhederne på waferoverfladen. Ultralydsrensning er mest effektiv til at fjerne uopløselige eller uopløselige fluxrester.
5. Megasonisk rengøring:
Megasonisk rengøring har ikke kun fordelene ved ultralydsrensning, men overvinder også dens mangler.
Megasonisk rengøring er en metode til rengøring af wafere ved at kombinere den højenergiske (850 kHz) frekvensvibrationseffekt med den kemiske reaktion fra kemiske rengøringsmidler. Under rengøringen accelereres opløsningsmolekylerne af den megasoniske bølge (den maksimale øjeblikkelige hastighed kan nå 30 cmV), og den højhastighedsvæskebølge påvirker kontinuerligt waferens overflade, så forurenende stoffer og fine partikler, der er fastgjort til waferens overflade, fjernes med magt og trænger ind i rengøringsopløsningen. Tilsætning af sure overfladeaktive stoffer til rengøringsopløsningen kan på den ene side opnå formålet med at fjerne partikler og organisk materiale på poleringsoverfladen gennem adsorption af overfladeaktive stoffer; på den anden side kan det ved integration af overfladeaktive stoffer og et surt miljø opnå formålet med at fjerne metalforurening på overfladen af poleringsarket. Denne metode kan samtidig fungere som mekanisk aftørring og kemisk rengøring.
I øjeblikket er megasoniske rengøringsmetoder blevet en effektiv metode til rengøring af poleringsark.
6. Rotationssprøjtemetode:
Rotationssprøjtemetoden er en metode, der bruger mekaniske metoder til at rotere waferen med høj hastighed og kontinuerligt sprøjter væske (deioniseret vand med høj renhed eller anden rengøringsvæske) på waferens overflade under rotationsprocessen for at fjerne urenheder på waferens overflade.
Denne metode bruger forurening på waferens overflade til at opløses i den sprøjtede væske (eller reagerer kemisk med den for at opløses) og bruger centrifugaleffekten af højhastighedsrotation til at få væsken, der indeholder urenheder, til at adskille sig fra waferens overflade med tiden.
Rotationssprøjtemetoden har fordelene ved kemisk rengøring, fluidmekanisk rengøring og højtryksskrubning. Samtidig kan denne metode også kombineres med tørreprocessen. Efter en periode med sprøjterengøring med deioniseret vand stoppes vandsprøjtningen, og der anvendes en sprøjtegas. Samtidig kan rotationshastigheden øges for at øge centrifugalkraften og hurtigt dehydrere waferens overflade.
7.Tør kemisk rengøring
Renseri refererer til rengøringsteknologi, der ikke bruger opløsninger.
De i øjeblikket anvendte renseriteknologier omfatter: plasmarensningsteknologi, gasfaserengøringsteknologi, strålerengøringsteknologi osv.
Fordelene ved renseri er en simpel proces og ingen miljøforurening, men omkostningerne er høje, og anvendelsesområdet er ikke stort for tiden.
1. Plasmarengøringsteknologi:
Plasmarensning anvendes ofte i fjernelsesprocessen af fotoresist. En lille mængde ilt indføres i plasmareaktionssystemet. Under påvirkning af et stærkt elektrisk felt genererer ilten plasma, som hurtigt oxiderer fotoresisten til en flygtig gasform og ekstraheres.
Denne rengøringsteknologi har fordelene ved nem betjening, høj effektivitet, ren overflade, ingen ridser og er med til at sikre produktkvaliteten i afgummeringsprocessen. Desuden bruger den ikke syrer, alkalier og organiske opløsningsmidler, og der er ingen problemer som affaldsbortskaffelse og miljøforurening. Derfor værdsættes den i stigende grad af folk. Den kan dog ikke fjerne kulstof og andre ikke-flygtige metal- eller metaloxidurenheder.
2. Gasfaserengøringsteknologi:
Gasfaserengøring refererer til en rengøringsmetode, der bruger gasfaseækvivalenten af det tilsvarende stof i den flydende proces til at interagere med det forurenede stof på overfladen af waferen for at opnå formålet med at fjerne urenheder.
For eksempel bruger waferrensning i CMOS-processen interaktionen mellem gasfase-HF og vanddamp til at fjerne oxider. Normalt skal HF-processen, der indeholder vand, ledsages af en partikelfjernelsesproces, mens brugen af gasfase-HF-rensningsteknologi ikke kræver en efterfølgende partikelfjernelsesproces.
De vigtigste fordele sammenlignet med den vandige HF-proces er et meget mindre HF-kemikalieforbrug og en højere rengøringseffektivitet.
Velkommen til at besøge os for en yderligere diskussion af alle kunder fra hele verden!
https://www.vet-china.com/
https://www.facebook.com/people/Ningbo-Miami-Advanced-Material-Technology-Co-Ltd/100085673110923/
https://www.linkedin.com/company/100890232/admin/page-posts/published/
https://www.youtube.com/@user-oo9nl2qp6j
Opslagstidspunkt: 13. august 2024