برخی از مواد آلی و معدنی برای شرکت در تولید نیمههادی مورد نیاز هستند. علاوه بر این، از آنجایی که این فرآیند همیشه در یک اتاق تمیز با مشارکت انسان انجام میشود، نیمههادیویفرهاناگزیر توسط ناخالصیهای مختلف آلوده میشوند.
بر اساس منبع و ماهیت آلایندهها، میتوان آنها را تقریباً به چهار دسته تقسیم کرد: ذرات، مواد آلی، یونهای فلزی و اکسیدها.
۱. ذرات:
ذرات عمدتاً برخی از پلیمرها، مواد مقاوم در برابر نور و ناخالصیهای حکاکی هستند.
چنین آلایندههایی معمولاً برای جذب شدن روی سطح ویفر به نیروهای بین مولکولی متکی هستند و بر شکلگیری اشکال هندسی و پارامترهای الکتریکی فرآیند فوتولیتوگرافی دستگاه تأثیر میگذارند.
چنین آلایندههایی عمدتاً با کاهش تدریجی سطح تماس آنها با سطح مورد نظر حذف میشوند.ویفراز طریق روشهای فیزیکی یا شیمیایی.
۲. مواد آلی:
منابع ناخالصیهای آلی نسبتاً گسترده هستند، مانند چربی پوست انسان، باکتریها، روغن ماشین، گریس جاروبرقی، مواد مقاوم در برابر نور، حلالهای تمیزکننده و غیره.
چنین آلودگیهایی معمولاً یک لایه آلی روی سطح ویفر تشکیل میدهند تا از رسیدن مایع تمیزکننده به سطح ویفر جلوگیری کنند و در نتیجه سطح ویفر به طور کامل تمیز نشود.
حذف چنین آلایندههایی اغلب در مرحله اول فرآیند تمیز کردن، عمدتاً با استفاده از روشهای شیمیایی مانند اسید سولفوریک و پراکسید هیدروژن انجام میشود.
۳. یونهای فلزی:
ناخالصیهای فلزی رایج شامل آهن، مس، آلومینیوم، کروم، چدن، تیتانیوم، سدیم، پتاسیم، لیتیوم و غیره هستند. منابع اصلی آنها ظروف مختلف، لولهها، معرفهای شیمیایی و آلودگی فلزی هستند که هنگام تشکیل اتصالات فلزی در حین پردازش ایجاد میشوند.
این نوع ناخالصی اغلب با روشهای شیمیایی از طریق تشکیل کمپلکسهای یون فلزی حذف میشود.
۴. اکسید:
وقتی نیمهرساناویفرهادر معرض محیطی حاوی اکسیژن و آب قرار میگیرند، یک لایه اکسید طبیعی روی سطح تشکیل میشود. این لایه اکسید مانع بسیاری از فرآیندهای تولید نیمههادی میشود و همچنین حاوی ناخالصیهای فلزی خاصی است. تحت شرایط خاص، آنها نقصهای الکتریکی ایجاد میکنند.
حذف این لایه اکسید اغلب با خیساندن در اسید هیدروفلوئوریک رقیق تکمیل میشود.
توالی تمیز کردن عمومی
ناخالصیهای جذبشده روی سطح نیمهرساناویفرهارا میتوان به سه نوع مولکولی، یونی و اتمی تقسیم کرد.
در میان آنها، نیروی جذب بین ناخالصیهای مولکولی و سطح ویفر ضعیف است و این نوع ذرات ناخالصی نسبتاً به راحتی قابل حذف هستند. آنها عمدتاً ناخالصیهای روغنی با ویژگیهای آبگریز هستند که میتوانند ناخالصیهای یونی و اتمی را که سطح ویفرهای نیمههادی را آلوده میکنند، بپوشانند، که برای حذف این دو نوع ناخالصی مفید نیست. بنابراین، هنگام تمیز کردن شیمیایی ویفرهای نیمههادی، ابتدا باید ناخالصیهای مولکولی حذف شوند.
بنابراین، رویه کلی نیمههادیویفرفرآیند تمیز کردن عبارت است از:
آبکشی با آب دیونیزه - مولکولزدایی - دیونیزاسیون - اتمزدایی
علاوه بر این، برای حذف لایه اکسید طبیعی روی سطح ویفر، باید یک مرحله خیساندن با اسید آمینه رقیق اضافه شود. بنابراین، ایده تمیز کردن این است که ابتدا آلودگی آلی روی سطح را از بین ببریم؛ سپس لایه اکسید را حل کنیم؛ در نهایت ذرات و آلودگی فلزی را حذف کنیم و همزمان سطح را غیرفعال کنیم.
روشهای رایج تمیز کردن
روشهای شیمیایی اغلب برای تمیز کردن ویفرهای نیمههادی استفاده میشوند.
تمیز کردن شیمیایی به فرآیند استفاده از معرفهای شیمیایی مختلف و حلالهای آلی برای واکنش یا حل کردن ناخالصیها و لکههای روغنی روی سطح ویفر برای دفع ناخالصیها اشاره دارد و سپس با مقدار زیادی آب دیونیزه شده گرم و سرد با خلوص بالا شستشو داده میشود تا سطحی تمیز به دست آید.
تمیز کردن شیمیایی را میتوان به تمیز کردن شیمیایی تر و تمیز کردن شیمیایی خشک تقسیم کرد که در میان آنها تمیز کردن شیمیایی تر هنوز هم غالب است.
تمیز کردن شیمیایی مرطوب
۱. تمیز کردن شیمیایی مرطوب:
تمیز کردن شیمیایی مرطوب عمدتاً شامل غوطهوری در محلول، شستشوی مکانیکی، تمیز کردن اولتراسونیک، تمیز کردن مگاسونیک، اسپری چرخشی و غیره است.
۲. غوطهوری در محلول:
غوطهوری در محلول روشی برای از بین بردن آلودگی سطح با فرو بردن ویفر در یک محلول شیمیایی است. این روش رایجترین روش مورد استفاده در تمیزکاری شیمیایی تر است. محلولهای مختلفی را میتوان برای از بین بردن انواع مختلف آلودگیها روی سطح ویفر استفاده کرد.
معمولاً این روش نمیتواند ناخالصیهای روی سطح ویفر را به طور کامل از بین ببرد، بنابراین اغلب از اقدامات فیزیکی مانند گرمایش، فراصوت و هم زدن هنگام غوطهوری استفاده میشود.
۳. شستشوی مکانیکی:
شستشوی مکانیکی اغلب برای از بین بردن ذرات یا بقایای آلی روی سطح ویفر استفاده میشود. این روش به طور کلی میتواند به دو روش تقسیم شود:شستشوی دستی و شستشوی با برف پاک کن.
شستشوی دستیسادهترین روش سایش است. از یک برس استیل ضد زنگ برای نگه داشتن یک توپ خیس شده در اتانول بیآب یا سایر حلالهای آلی استفاده میشود و به آرامی سطح ویفر را در همان جهت میسایند تا فیلم موم، گرد و غبار، چسب باقیمانده یا سایر ذرات جامد از بین برود. این روش به راحتی باعث ایجاد خراش و آلودگی جدی میشود.
این پاککننده با استفاده از چرخش مکانیکی، سطح ویفر را با یک برس نرم پشمی یا یک برس ترکیبی میساید. این روش خراشهای روی ویفر را تا حد زیادی کاهش میدهد. پاککننده فشار بالا به دلیل عدم اصطکاک مکانیکی، ویفر را خراش نمیدهد و میتواند آلودگی موجود در شیار را از بین ببرد.
۴. تمیز کردن با اولتراسونیک:
تمیز کردن اولتراسونیک یک روش تمیز کردن است که به طور گسترده در صنعت نیمه هادی استفاده می شود. مزایای آن اثر تمیز کنندگی خوب، عملکرد ساده است و همچنین می تواند دستگاه ها و ظروف پیچیده را تمیز کند.
این روش تمیز کردن تحت تأثیر امواج اولتراسونیک قوی (فرکانس اولتراسونیک رایج 20s40kHz) است و قطعات پراکنده و متراکم در داخل محیط مایع ایجاد میشوند. قسمت پراکنده یک حباب حفره تقریباً خلاء ایجاد میکند. هنگامی که حباب حفره ناپدید میشود، یک فشار موضعی قوی در نزدیکی آن ایجاد میشود که پیوندهای شیمیایی در مولکولها را میشکند تا ناخالصیهای روی سطح ویفر را حل کند. تمیز کردن اولتراسونیک برای از بین بردن باقیماندههای شار نامحلول یا غیرمحلول مؤثر است.
۵. تمیز کردن مگاسونیک:
تمیز کردن مگاسونیک نه تنها مزایای تمیز کردن اولتراسونیک را دارد، بلکه بر کاستیهای آن نیز غلبه میکند.
تمیز کردن مگاسونیک روشی برای تمیز کردن ویفرها با ترکیب اثر ارتعاش فرکانس پرانرژی (850 کیلوهرتز) با واکنش شیمیایی مواد تمیزکننده شیمیایی است. در حین تمیز کردن، مولکولهای محلول توسط موج مگاسونیک شتاب میگیرند (حداکثر سرعت لحظهای میتواند به 30 سانتیمتر بر ثانیه برسد) و موج سیال پرسرعت به طور مداوم بر سطح ویفر تأثیر میگذارد، به طوری که آلایندهها و ذرات ریز چسبیده به سطح ویفر به زور جدا شده و وارد محلول تمیزکننده میشوند. افزودن سورفکتانتهای اسیدی به محلول تمیزکننده، از یک سو میتواند از طریق جذب سورفکتانتها به هدف حذف ذرات و مواد آلی روی سطح پولیش دست یابد. از سوی دیگر، از طریق ادغام سورفکتانتها و محیط اسیدی، میتواند به هدف حذف آلودگی فلزی روی سطح ورق پولیش دست یابد. این روش میتواند همزمان نقش پاک کردن مکانیکی و تمیزکاری شیمیایی را ایفا کند.
در حال حاضر، روش تمیز کردن مگاسونیک به روشی مؤثر برای تمیز کردن ورقهای پولیش تبدیل شده است.
۶. روش اسپری چرخشی:
روش اسپری چرخشی روشی است که از روشهای مکانیکی برای چرخاندن ویفر با سرعت بالا استفاده میکند و به طور مداوم مایع (آب دیونیزه شده با خلوص بالا یا سایر مایعات تمیزکننده) را روی سطح ویفر در طول فرآیند چرخش اسپری میکند تا ناخالصیهای روی سطح ویفر را از بین ببرد.
این روش از آلودگی روی سطح ویفر برای حل شدن در مایع اسپری شده (یا واکنش شیمیایی با آن برای حل شدن) استفاده میکند و از اثر گریز از مرکز چرخش با سرعت بالا برای جدا کردن مایع حاوی ناخالصیها از سطح ویفر به موقع استفاده میکند.
روش اسپری چرخشی مزایای تمیزکاری شیمیایی، تمیزکاری مکانیک سیالات و شستشوی فشار بالا را دارد. در عین حال، این روش را میتوان با فرآیند خشک کردن نیز ترکیب کرد. پس از یک دوره تمیزکاری با اسپری آب دیونیزه، اسپری آب متوقف شده و از گاز اسپری استفاده میشود. همزمان، میتوان سرعت چرخش را افزایش داد تا نیروی گریز از مرکز افزایش یابد و سطح ویفر به سرعت آبگیری شود.
7.تمیز کردن شیمیایی خشک
خشکشویی به فناوری نظافتی اطلاق میشود که در آن از محلولهای شوینده استفاده نمیشود.
فناوریهای خشکشویی که در حال حاضر مورد استفاده قرار میگیرند عبارتند از: فناوری تمیزکاری پلاسما، فناوری تمیزکاری فاز گازی، فناوری تمیزکاری پرتویی و غیره.
مزایای خشکشویی فرآیند ساده و عدم آلودگی محیط زیست است، اما هزینه آن بالاست و دامنه استفاده از آن فعلاً زیاد نیست.
۱. فناوری تمیز کردن پلاسما:
تمیز کردن با پلاسما اغلب در فرآیند حذف مقاومت نوری استفاده میشود. مقدار کمی اکسیژن وارد سیستم واکنش پلاسما میشود. تحت تأثیر یک میدان الکتریکی قوی، اکسیژن پلاسما تولید میکند که به سرعت مقاومت نوری را به حالت گاز فرار اکسید کرده و استخراج میکند.
این فناوری تمیز کردن مزایایی مانند کارکرد آسان، راندمان بالا، سطح تمیز، بدون خراش و تضمین کیفیت محصول در فرآیند صمغگیری را دارد. علاوه بر این، از اسیدها، قلیاها و حلالهای آلی استفاده نمیکند و هیچ مشکلی مانند دفع زباله و آلودگی محیط زیست ندارد. بنابراین، به طور فزایندهای مورد توجه مردم قرار گرفته است. با این حال، نمیتواند کربن و سایر ناخالصیهای فلزی یا اکسید فلزی غیرفرار را حذف کند.
۲. فناوری تمیزکاری فاز گازی:
تمیز کردن فاز گازی به روشی برای تمیز کردن اشاره دارد که در آن از معادل فاز گازی ماده مربوطه در فرآیند مایع برای تعامل با ماده آلوده روی سطح ویفر استفاده میشود تا به هدف حذف ناخالصیها دست یابد.
برای مثال، در فرآیند CMOS، تمیز کردن ویفر از برهمکنش بین فاز گازی HF و بخار آب برای حذف اکسیدها استفاده میکند. معمولاً فرآیند HF حاوی آب باید با یک فرآیند حذف ذرات همراه باشد، در حالی که استفاده از فناوری تمیز کردن فاز گازی HF نیازی به فرآیند حذف ذرات بعدی ندارد.
مهمترین مزایا در مقایسه با فرآیند HF آبی، مصرف بسیار کمتر مواد شیمیایی HF و راندمان بالاتر تمیز کردن است.
از هر مشتری از سراسر جهان استقبال می کنیم تا برای بحث بیشتر به ما مراجعه کنند!
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
زمان ارسال: ۱۳ آگوست ۲۰۲۴