Puolijohteiden valmistuksessa tarvitaan joitakin orgaanisia ja epäorgaanisia aineita. Lisäksi, koska prosessi suoritetaan aina puhdastilassa ihmisen osallistuessa, puolijohteetkiekotovat väistämättä erilaisten epäpuhtauksien saastuttamia.
Epäpuhtauksien lähteen ja luonteen mukaan ne voidaan karkeasti jakaa neljään luokkaan: hiukkaset, orgaaninen aines, metalli-ionit ja oksidit.
1. Hiukkaset:
Hiukkaset ovat pääasiassa joitakin polymeerejä, fotoresistejä ja etsausepäpuhtauksia.
Tällaiset epäpuhtaudet adsorboituvat yleensä kiekon pinnalle molekyylien välisten voimien avulla, mikä vaikuttaa geometristen kuvioiden muodostumiseen ja laitteen fotolitografiaprosessin sähköisiin parametreihin.
Tällaiset epäpuhtaudet poistetaan pääasiassa vähentämällä vähitellen niiden kosketuspinta-alaa pinnan kanssa.vohvelifysikaalisilla tai kemiallisilla menetelmillä.
2. Orgaaninen aines:
Orgaanisten epäpuhtauksien lähteet ovat suhteellisen laajat, kuten ihmisen ihon rasva, bakteerit, koneöljy, pölynimurirasva, fotoresisti, puhdistusliuottimet jne.
Tällaiset epäpuhtaudet muodostavat yleensä orgaanisen kalvon kiekon pinnalle estääkseen puhdistusnesteen pääsyn kiekon pintaan, mikä johtaa kiekon pinnan epätäydelliseen puhdistumiseen.
Tällaisten epäpuhtauksien poisto suoritetaan usein puhdistusprosessin ensimmäisessä vaiheessa, pääasiassa kemiallisilla menetelmillä, kuten rikkihapolla ja vetyperoksidilla.
3. Metalli-ionit:
Yleisiä metalliepäpuhtauksia ovat rauta, kupari, alumiini, kromi, valurauta, titaani, natrium, kalium, litium jne. Tärkeimmät lähteet ovat erilaiset välineet, putket, kemialliset reagenssit ja metallisaasteet, jotka syntyvät metallien liitoskohtien muodostuessa prosessoinnin aikana.
Tämän tyyppinen epäpuhtaus poistetaan usein kemiallisilla menetelmillä muodostamalla metalli-ionikomplekseja.
4. Oksidi:
Kun puolijohdekiekotaltistuvat happea ja vettä sisältävälle ympäristölle, pinnalle muodostuu luonnollinen oksidikerros. Tämä oksidikalvo estää monia puolijohdevalmistuksen prosesseja ja sisältää myös tiettyjä metalliepäpuhtauksia. Tietyissä olosuhteissa ne muodostavat sähköisiä vikoja.
Tämä oksidikalvo poistetaan usein liottamalla sitä laimeassa fluorivetyhapossa.
Yleinen puhdistusjärjestys
Puolijohteen pinnalle adsorboituneet epäpuhtaudetkiekotvoidaan jakaa kolmeen tyyppiin: molekyyli-, ioni- ja atomi-.
Molekyyliepäpuhtauksien ja kiekon pinnan välinen adsorptiovoima on heikko, ja tällaiset epäpuhtaushiukkaset on suhteellisen helppo poistaa. Ne ovat enimmäkseen öljymäisiä epäpuhtauksia, joilla on hydrofobisia ominaisuuksia, jotka voivat peittää puolijohdekiekkojen pintaa kontaminoivia ionisia ja atomipitoisia epäpuhtauksia, mikä ei edistä näiden kahden epäpuhtaustyypin poistamista. Siksi puolijohdekiekkoja kemiallisesti puhdistettaessa molekyyliepäpuhtaudet tulisi poistaa ensin.
Siksi puolijohteiden yleinen menettelytapavohvelipuhdistusprosessi on:
Demolekyylisointi-deionisointi-deatomisointi-deionisoitu vesihuuhtelu.
Lisäksi luonnollisen oksidikerroksen poistamiseksi kiekon pinnalta on lisättävä laimennettu aminohappoliotusvaihe. Siksi puhdistuksen ajatuksena on ensin poistaa orgaaninen epäpuhtaus pinnalta; sitten liuottaa oksidikerros; lopuksi poistaa hiukkaset ja metallikontaminaatio ja samalla passivoida pinta.
Yleiset puhdistusmenetelmät
Kemiallisia menetelmiä käytetään usein puolijohdekiekkojen puhdistukseen.
Kemiallinen puhdistus tarkoittaa prosessia, jossa käytetään erilaisia kemiallisia reagensseja ja orgaanisia liuottimia epäpuhtauksien ja öljytahrojen reagointiin tai liuottamiseen kiekon pinnalla epäpuhtauksien desorboimiseksi ja sitten huuhtelemalla runsaalla määrällä erittäin puhdasta kuumaa ja kylmää deionisoitua vettä puhtaan pinnan saamiseksi.
Kemiallinen puhdistus voidaan jakaa märkäkemialliseen puhdistukseen ja kuivakemialliseen puhdistukseen, joista märkäkemiallinen puhdistus on edelleen hallitseva.
Märkäkemiallinen puhdistus
1. Märkäkemiallinen puhdistus:
Märkäkemiallinen puhdistus sisältää pääasiassa liuosten upottamisen, mekaanisen pesun, ultraäänipuhdistuksen, megasonic-puhdistuksen, pyörivän ruiskutuksen jne.
2. Liuokseen upottaminen:
Liuosupotus on menetelmä pintakontaminaation poistamiseksi upottamalla kiekko kemialliseen liuokseen. Se on yleisimmin käytetty menetelmä märkäkemiallisessa puhdistuksessa. Erilaisia liuoksia voidaan käyttää erityyppisten epäpuhtauksien poistamiseen kiekon pinnalta.
Yleensä tämä menetelmä ei pysty poistamaan epäpuhtauksia kiekon pinnalta kokonaan, joten upotuksen aikana käytetään usein fyysisiä toimenpiteitä, kuten kuumentamista, ultraääntä ja sekoittamista.
3. Mekaaninen pesu:
Mekaanista pesua käytetään usein hiukkasten tai orgaanisten jäämien poistamiseen kiekon pinnalta. Se voidaan yleensä jakaa kahteen menetelmään:manuaalinen hankaus ja hankaus pyyhkimellä.
Manuaalinen hankauson yksinkertaisin hankausmenetelmä. Ruostumattomasta teräksestä valmistettua harjaa käytetään pitämään vedettömään etanoliin tai muuhun orgaaniseen liuottimeen kastettua palloa ja hieromaan kiekon pintaa varovasti samaan suuntaan vahakalvon, pölyn, jäännösliiman tai muiden kiinteiden hiukkasten poistamiseksi. Tämä menetelmä aiheuttaa helposti naarmuja ja vakavaa saastumista.
Pyyhin käyttää mekaanista pyörimistä hankaakseen kiekon pintaa pehmeällä villaharjalla tai sekaharjalla. Tämä menetelmä vähentää huomattavasti kiekon naarmuja. Korkeapainepyyhin ei naarmuta kiekkoa mekaanisen kitkan puuttumisen vuoksi ja voi poistaa epäpuhtaudet urasta.
4. Ultraäänipuhdistus:
Ultraäänipuhdistus on puolijohdeteollisuudessa laajalti käytetty puhdistusmenetelmä. Sen etuja ovat hyvä puhdistusteho, yksinkertainen käyttö ja se voi puhdistaa myös monimutkaisia laitteita ja säiliöitä.
Tämä puhdistusmenetelmä perustuu voimakkaisiin ultraääniaaltoihin (yleisesti käytetty ultraäänitaajuus on 20 s 40 kHz), ja nestemäisen väliaineen sisään muodostuu harvaa ja tiheää osaa. Harva osa muodostaa lähes tyhjiön kaltaisen ontelokuplan. Kun ontelokupla katoaa, sen lähelle syntyy voimakas paikallinen paine, joka rikkoo molekyylien kemialliset sidokset ja liuottaa kiekon pinnalla olevat epäpuhtaudet. Ultraäänipuhdistus on tehokkain liukenemattomien tai liukenemattomien flux-jäämien poistamiseen.
5. Megasonic-puhdistus:
Megasonic-puhdistuksella ei ole vain ultraäänipuhdistuksen etuja, vaan se myös voittaa sen puutteet.
Megasonic-puhdistus on kiekkojen puhdistusmenetelmä, jossa yhdistetään korkeaenerginen (850 kHz) värähtelyvaikutus kemiallisten puhdistusaineiden kemialliseen reaktioon. Puhdistuksen aikana megasonic-aalto kiihdyttää liuosmolekyylejä (hetkellinen nopeus voi olla jopa 30 cmVs), ja nopea nesteaalto iskee jatkuvasti kiekon pintaan, jolloin kiekon pintaan kiinnittyneet epäpuhtaudet ja hienot hiukkaset poistuvat voimakkaasti ja pääsevät puhdistusliuokseen. Happamien pinta-aktiivisten aineiden lisääminen puhdistusliuokseen voi poistaa hiukkasia ja orgaanista ainetta kiillotuspinnalta pinta-aktiivisten aineiden adsorboitumisen kautta; toisaalta pinta-aktiivisten aineiden ja happaman ympäristön integroinnin avulla voidaan poistaa metallikontaminaatio kiillotuslevyn pinnalta. Tämä menetelmä voi toimia samanaikaisesti mekaanisena ja kemiallisena puhdistuksena.
Tällä hetkellä megasonic-puhdistusmenetelmästä on tullut tehokas menetelmä kiillotuslevyjen puhdistamiseen.
6. Pyörivä ruiskutusmenetelmä:
Pyörivä ruiskutusmenetelmä on menetelmä, jossa kiekkoa pyöritetään mekaanisesti suurella nopeudella ja kiekon pinnalle ruiskutetaan jatkuvasti nestettä (erittäin puhdasta deionisoitua vettä tai muuta puhdistusnestettä) pyörimisprosessin aikana epäpuhtauksien poistamiseksi kiekon pinnalta.
Tässä menetelmässä kiekon pinnalla olevaa epäpuhtautta käytetään liuottamaan se ruiskutettavaan nesteeseen (tai reagoimaan kemiallisesti sen kanssa liuottamiseksi) ja käytetään suurnopeuskierron keskipakoisvaikutusta, jotta epäpuhtauksia sisältävä neste erottuu kiekon pinnasta ajan myötä.
Pyörivällä ruiskutusmenetelmällä on kemiallisen puhdistuksen, nestemekaniikan puhdistuksen ja korkeapainepesun edut. Samalla tämä menetelmä voidaan yhdistää myös kuivausprosessiin. Deionisoidun veden ruiskutuspuhdistuksen jälkeen vesisuihkutus pysäytetään ja käytetään ruiskutuskaasua. Samalla pyörimisnopeutta voidaan lisätä keskipakoisvoiman lisäämiseksi kiekon pinnan nopeaksi kuivaamiseksi.
7.Kemiallinen pesu
Kemiallinen pesu tarkoittaa puhdistustekniikkaa, jossa ei käytetä liuoksia.
Nykyään käytössä olevia kuivapesutekniikoita ovat plasmapuhdistustekniikka, kaasufaasipuhdistustekniikka, palkkipuhdistustekniikka jne.
Kemiallisen pesun etuja ovat yksinkertainen prosessi ja ympäristön saastumisen välttäminen, mutta kustannukset ovat korkeat ja käyttöalue ei ole toistaiseksi laaja.
1. Plasmapuhdistustekniikka:
Plasmapuhdistusta käytetään usein fotoresistin poistoprosessissa. Pieni määrä happea johdetaan plasmareaktiojärjestelmään. Voimakkaan sähkökentän vaikutuksesta happi tuottaa plasmaa, joka hapettaa fotoresistin nopeasti haihtuvaan kaasuun ja poistaa sen.
Tämän puhdistustekniikan etuna on helppokäyttöisyys, korkea hyötysuhde, puhdas pinta ja naarmuuntumaton rakenne, ja se edistää tuotteen laadun varmistamista limanpoistoprosessissa. Lisäksi siinä ei käytetä happoja, emäksiä eikä orgaanisia liuottimia, eikä jätteenkäsittelyyn ja ympäristön saastumiseen liittyviä ongelmia ole. Siksi ihmiset arvostavat sitä yhä enemmän. Se ei kuitenkaan pysty poistamaan hiiltä ja muita haihtumattomia metalli- tai metallioksidiepäpuhtauksia.
2. Kaasufaasipuhdistustekniikka:
Kaasufaasipuhdistuksella tarkoitetaan puhdistusmenetelmää, jossa nestemäisessä prosessissa vastaavan aineen kaasufaasiekvivalenttia käytetään vuorovaikutukseen kiekon pinnalla olevan saastuneen aineen kanssa epäpuhtauksien poistamiseksi.
Esimerkiksi CMOS-prosessissa kiekkojen puhdistuksessa hyödynnetään kaasufaasissa olevan HF:n ja vesihöyryn välistä vuorovaikutusta oksidien poistamiseksi. Yleensä vettä sisältävän HF-prosessin mukana on oltava hiukkasten poistoprosessi, kun taas kaasufaasissa olevan HF-puhdistustekniikan käyttö ei vaadi myöhempää hiukkasten poistoprosessia.
Tärkeimmät edut vesipitoiseen HF-prosessiin verrattuna ovat paljon pienempi HF-kemikaalien kulutus ja korkeampi puhdistustehokkuus.
Tervetuloa kaikki asiakkaat ympäri maailmaa käymään luonamme keskustelemaan lisää!
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
Julkaisun aika: 13. elokuuta 2024