સેમિકન્ડક્ટર વેફર દૂષણ અને સફાઈના સ્ત્રોતો

સેમિકન્ડક્ટર ઉત્પાદનમાં ભાગ લેવા માટે કેટલાક કાર્બનિક અને અકાર્બનિક પદાર્થો જરૂરી છે. વધુમાં, પ્રક્રિયા હંમેશા માનવ ભાગીદારી સાથે સ્વચ્છ રૂમમાં હાથ ધરવામાં આવતી હોવાથી, સેમિકન્ડક્ટરવેફર્સઅનિવાર્યપણે વિવિધ અશુદ્ધિઓથી દૂષિત થાય છે.

દૂષકોના સ્ત્રોત અને પ્રકૃતિ અનુસાર, તેમને આશરે ચાર શ્રેણીઓમાં વિભાજિત કરી શકાય છે: કણો, કાર્બનિક પદાર્થો, ધાતુ આયનો અને ઓક્સાઇડ.

 

1. કણો:

કણો મુખ્યત્વે કેટલાક પોલિમર, ફોટોરેઝિસ્ટ અને એચિંગ અશુદ્ધિઓ હોય છે.

આવા દૂષકો સામાન્ય રીતે વેફરની સપાટી પર શોષણ કરવા માટે આંતરઆણ્વિક બળો પર આધાર રાખે છે, જે ભૌમિતિક આકૃતિઓની રચના અને ઉપકરણ ફોટોલિથોગ્રાફી પ્રક્રિયાના વિદ્યુત પરિમાણોને અસર કરે છે.

આવા દૂષકો મુખ્યત્વે સપાટી સાથેના તેમના સંપર્ક ક્ષેત્રને ધીમે ધીમે ઘટાડીને દૂર કરવામાં આવે છે.વેફરભૌતિક અથવા રાસાયણિક પદ્ધતિઓ દ્વારા.

 

2. કાર્બનિક પદાર્થો:

કાર્બનિક અશુદ્ધિઓના સ્ત્રોત પ્રમાણમાં વિશાળ છે, જેમ કે માનવ ત્વચાનું તેલ, બેક્ટેરિયા, મશીન તેલ, વેક્યુમ ગ્રીસ, ફોટોરેઝિસ્ટ, સફાઈ દ્રાવક વગેરે.

આવા દૂષકો સામાન્ય રીતે વેફરની સપાટી પર એક કાર્બનિક ફિલ્મ બનાવે છે જે સફાઈ પ્રવાહીને વેફરની સપાટી સુધી પહોંચતા અટકાવે છે, જેના પરિણામે વેફરની સપાટીની અપૂર્ણ સફાઈ થાય છે.

આવા દૂષકોને દૂર કરવાની પ્રક્રિયા ઘણીવાર સફાઈ પ્રક્રિયાના પ્રથમ તબક્કામાં કરવામાં આવે છે, મુખ્યત્વે સલ્ફ્યુરિક એસિડ અને હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડ જેવી રાસાયણિક પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરીને.

 

3. ધાતુ આયનો:

સામાન્ય ધાતુની અશુદ્ધિઓમાં લોખંડ, તાંબુ, એલ્યુમિનિયમ, ક્રોમિયમ, કાસ્ટ આયર્ન, ટાઇટેનિયમ, સોડિયમ, પોટેશિયમ, લિથિયમ વગેરેનો સમાવેશ થાય છે. મુખ્ય સ્ત્રોત વિવિધ વાસણો, પાઈપો, રાસાયણિક રીએજન્ટ્સ અને પ્રક્રિયા દરમિયાન ધાતુના આંતરજોડાણ બને ત્યારે ઉત્પન્ન થતા ધાતુ પ્રદૂષણ છે.

આ પ્રકારની અશુદ્ધિ ઘણીવાર રાસાયણિક પદ્ધતિઓ દ્વારા ધાતુ આયન સંકુલની રચના દ્વારા દૂર કરવામાં આવે છે.

 

4. ઓક્સાઇડ:

જ્યારે સેમિકન્ડક્ટરવેફર્સઓક્સિજન અને પાણી ધરાવતા વાતાવરણના સંપર્કમાં આવે છે, ત્યારે સપાટી પર કુદરતી ઓક્સાઇડ સ્તર રચાય છે. આ ઓક્સાઇડ ફિલ્મ સેમિકન્ડક્ટર ઉત્પાદનમાં ઘણી પ્રક્રિયાઓને અવરોધશે અને તેમાં ચોક્કસ ધાતુની અશુદ્ધિઓ પણ હશે. ચોક્કસ પરિસ્થિતિઓમાં, તે વિદ્યુત ખામીઓ બનાવશે.

આ ઓક્સાઇડ ફિલ્મને દૂર કરવાનું કામ ઘણીવાર પાતળા હાઇડ્રોફ્લોરિક એસિડમાં પલાળીને પૂર્ણ થાય છે.

 

સામાન્ય સફાઈ ક્રમ

સેમિકન્ડક્ટરની સપાટી પર શોષાયેલી અશુદ્ધિઓવેફર્સત્રણ પ્રકારોમાં વિભાજિત કરી શકાય છે: પરમાણુ, આયનીય અને અણુ.

તેમાંથી, પરમાણુ અશુદ્ધિઓ અને વેફરની સપાટી વચ્ચેનું શોષણ બળ નબળું છે, અને આ પ્રકારના અશુદ્ધ કણો દૂર કરવા પ્રમાણમાં સરળ છે. તે મોટે ભાગે હાઇડ્રોફોબિક લાક્ષણિકતાઓ ધરાવતી તેલયુક્ત અશુદ્ધિઓ હોય છે, જે સેમિકન્ડક્ટર વેફરની સપાટીને દૂષિત કરતી આયનીય અને અણુ અશુદ્ધિઓ માટે માસ્કિંગ પ્રદાન કરી શકે છે, જે આ બે પ્રકારની અશુદ્ધિઓને દૂર કરવા માટે અનુકૂળ નથી. તેથી, સેમિકન્ડક્ટર વેફરને રાસાયણિક રીતે સાફ કરતી વખતે, પરમાણુ અશુદ્ધિઓ પહેલા દૂર કરવી જોઈએ.

તેથી, સેમિકન્ડક્ટરની સામાન્ય પ્રક્રિયાવેફરસફાઈ પ્રક્રિયા છે:

ડી-મોલેક્યુલરાઇઝેશન-ડીઆયોનાઇઝેશન-ડી-એટોમાઇઝેશન-ડીઆયોનાઇઝ્ડ પાણી કોગળા.

વધુમાં, વેફરની સપાટી પરના કુદરતી ઓક્સાઇડ સ્તરને દૂર કરવા માટે, એક પાતળું એમિનો એસિડ પલાળવાનું પગલું ઉમેરવાની જરૂર છે. તેથી, સફાઈનો વિચાર એ છે કે પહેલા સપાટી પરના કાર્બનિક દૂષણને દૂર કરવું; પછી ઓક્સાઇડ સ્તરને ઓગાળી નાખવું; અંતે કણો અને ધાતુના દૂષણને દૂર કરવું, અને તે જ સમયે સપાટીને નિષ્ક્રિય કરવી.

 

સામાન્ય સફાઈ પદ્ધતિઓ

સેમિકન્ડક્ટર વેફર્સને સાફ કરવા માટે ઘણીવાર રાસાયણિક પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ થાય છે.

રાસાયણિક સફાઈ એ વિવિધ રાસાયણિક રીએજન્ટ્સ અને કાર્બનિક દ્રાવકોનો ઉપયોગ કરીને વેફરની સપાટી પરની અશુદ્ધિઓ અને તેલના ડાઘને પ્રતિક્રિયા આપવા અથવા ઓગાળવા માટે અશુદ્ધિઓને શોષી લેવાની પ્રક્રિયાનો ઉલ્લેખ કરે છે, અને પછી સ્વચ્છ સપાટી મેળવવા માટે ઉચ્ચ-શુદ્ધતાવાળા ગરમ અને ઠંડા ડીયોનાઇઝ્ડ પાણીથી મોટી માત્રામાં કોગળા કરે છે.

રાસાયણિક સફાઈને ભીના રાસાયણિક સફાઈ અને શુષ્ક રાસાયણિક સફાઈમાં વિભાજિત કરી શકાય છે, જેમાંથી ભીના રાસાયણિક સફાઈ હજુ પણ પ્રબળ છે.

 

ભીનું રાસાયણિક સફાઈ

 

1. ભીનું રાસાયણિક સફાઈ:

ભીના રાસાયણિક સફાઈમાં મુખ્યત્વે સોલ્યુશન નિમજ્જન, યાંત્રિક સ્ક્રબિંગ, અલ્ટ્રાસોનિક સફાઈ, મેગાસોનિક સફાઈ, રોટરી છંટકાવ વગેરેનો સમાવેશ થાય છે.

 

2. સોલ્યુશન નિમજ્જન:

સોલ્યુશન નિમજ્જન એ વેફરને રાસાયણિક દ્રાવણમાં બોળીને સપાટીના દૂષણને દૂર કરવાની એક પદ્ધતિ છે. ભીના રાસાયણિક સફાઈમાં તે સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતી પદ્ધતિ છે. વેફરની સપાટી પરના વિવિધ પ્રકારના દૂષણોને દૂર કરવા માટે વિવિધ દ્રાવણોનો ઉપયોગ કરી શકાય છે.

સામાન્ય રીતે, આ પદ્ધતિ વેફરની સપાટી પરની અશુદ્ધિઓને સંપૂર્ણપણે દૂર કરી શકતી નથી, તેથી ડૂબતી વખતે ગરમી, અલ્ટ્રાસાઉન્ડ અને હલાવવા જેવા ભૌતિક પગલાંનો ઉપયોગ ઘણીવાર કરવામાં આવે છે.

 

૩. યાંત્રિક સ્ક્રબિંગ:

વેફરની સપાટી પરના કણો અથવા કાર્બનિક અવશેષોને દૂર કરવા માટે ઘણીવાર યાંત્રિક સ્ક્રબિંગનો ઉપયોગ થાય છે. તેને સામાન્ય રીતે બે પદ્ધતિઓમાં વિભાજિત કરી શકાય છે:હાથથી સ્ક્રબિંગ અને વાઇપર દ્વારા સ્ક્રબિંગ.

મેન્યુઅલ સ્ક્રબિંગસ્ક્રબિંગ એ સૌથી સરળ પદ્ધતિ છે. સ્ટેનલેસ સ્ટીલ બ્રશનો ઉપયોગ નિર્જળ ઇથેનોલ અથવા અન્ય કાર્બનિક દ્રાવકોમાં પલાળેલા બોલને પકડી રાખવા માટે થાય છે અને વેફરની સપાટીને તે જ દિશામાં હળવા હાથે ઘસવામાં આવે છે જેથી મીણની ફિલ્મ, ધૂળ, અવશેષ ગુંદર અથવા અન્ય ઘન કણો દૂર થાય. આ પદ્ધતિ સ્ક્રેચ અને ગંભીર પ્રદૂષણનું કારણ બને છે.

વાઇપર યાંત્રિક પરિભ્રમણનો ઉપયોગ કરીને વેફરની સપાટીને નરમ ઊનના બ્રશ અથવા મિશ્ર બ્રશથી ઘસે છે. આ પદ્ધતિ વેફર પરના સ્ક્રેચને મોટા પ્રમાણમાં ઘટાડે છે. યાંત્રિક ઘર્ષણના અભાવને કારણે ઉચ્ચ-દબાણવાળા વાઇપર વેફરને ખંજવાળશે નહીં, અને ખાંચમાં રહેલા દૂષણને દૂર કરી શકે છે.

 

૪. અલ્ટ્રાસોનિક સફાઈ:

અલ્ટ્રાસોનિક સફાઈ એ સેમિકન્ડક્ટર ઉદ્યોગમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાતી સફાઈ પદ્ધતિ છે. તેના ફાયદા સારી સફાઈ અસર, સરળ કામગીરી છે, અને તે જટિલ ઉપકરણો અને કન્ટેનરને પણ સાફ કરી શકે છે.

આ સફાઈ પદ્ધતિ મજબૂત અલ્ટ્રાસોનિક તરંગો (સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાતી અલ્ટ્રાસોનિક આવર્તન 20s40kHz છે) ની ક્રિયા હેઠળ છે, અને પ્રવાહી માધ્યમની અંદર છૂટાછવાયા અને ગાઢ ભાગો ઉત્પન્ન થશે. છૂટાછવાયા ભાગ લગભગ શૂન્યાવકાશ પોલાણ પરપોટો ઉત્પન્ન કરશે. જ્યારે પોલાણ પરપોટો અદૃશ્ય થઈ જાય છે, ત્યારે તેની નજીક એક મજબૂત સ્થાનિક દબાણ ઉત્પન્ન થશે, જે વેફર સપાટી પરની અશુદ્ધિઓને ઓગાળવા માટે પરમાણુઓમાં રાસાયણિક બંધનો તોડી નાખશે. અદ્રાવ્ય અથવા અદ્રાવ્ય પ્રવાહ અવશેષોને દૂર કરવા માટે અલ્ટ્રાસોનિક સફાઈ સૌથી અસરકારક છે.

 

5. મેગાસોનિક સફાઈ:

મેગાસોનિક સફાઈમાં માત્ર અલ્ટ્રાસોનિક સફાઈના ફાયદા જ નથી, પરંતુ તેની ખામીઓને પણ દૂર કરે છે.

મેગાસોનિક સફાઈ એ રાસાયણિક સફાઈ એજન્ટોની રાસાયણિક પ્રતિક્રિયા સાથે ઉચ્ચ-ઊર્જા (850kHz) આવર્તન વાઇબ્રેશન અસરને જોડીને વેફર્સને સાફ કરવાની એક પદ્ધતિ છે. સફાઈ દરમિયાન, દ્રાવણના પરમાણુઓ મેગાસોનિક તરંગ દ્વારા ઝડપી બને છે (મહત્તમ તાત્કાલિક ગતિ 30cmVs સુધી પહોંચી શકે છે), અને હાઇ-સ્પીડ પ્રવાહી તરંગ સતત વેફરની સપાટી પર અસર કરે છે, જેથી વેફરની સપાટી સાથે જોડાયેલા પ્રદૂષકો અને સૂક્ષ્મ કણો બળજબરીથી દૂર થાય છે અને સફાઈ દ્રાવણમાં પ્રવેશ કરે છે. સફાઈ દ્રાવણમાં એસિડિક સર્ફેક્ટન્ટ્સ ઉમેરવાથી, એક તરફ, સર્ફેક્ટન્ટ્સના શોષણ દ્વારા પોલિશિંગ સપાટી પરના કણો અને કાર્બનિક પદાર્થોને દૂર કરવાનો હેતુ પ્રાપ્ત થઈ શકે છે; બીજી તરફ, સર્ફેક્ટન્ટ્સ અને એસિડિક વાતાવરણના એકીકરણ દ્વારા, તે પોલિશિંગ શીટની સપાટી પર ધાતુના દૂષણને દૂર કરવાનો હેતુ પ્રાપ્ત કરી શકે છે. આ પદ્ધતિ એકસાથે યાંત્રિક વાઇપિંગ અને રાસાયણિક સફાઈની ભૂમિકા ભજવી શકે છે.

હાલમાં, મેગાસોનિક સફાઈ પદ્ધતિ પોલિશિંગ શીટ્સ સાફ કરવા માટે એક અસરકારક પદ્ધતિ બની ગઈ છે.

 

6. રોટરી સ્પ્રે પદ્ધતિ:

રોટરી સ્પ્રે પદ્ધતિ એ એક પદ્ધતિ છે જે વેફરને ઊંચી ઝડપે ફેરવવા માટે યાંત્રિક પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરે છે, અને પરિભ્રમણ પ્રક્રિયા દરમિયાન વેફરની સપાટી પર પ્રવાહી (ઉચ્ચ-શુદ્ધતા ડીયોનાઇઝ્ડ પાણી અથવા અન્ય સફાઈ પ્રવાહી) સતત સ્પ્રે કરે છે જેથી વેફરની સપાટી પરની અશુદ્ધિઓ દૂર થાય.

આ પદ્ધતિ વેફરની સપાટી પરના દૂષણનો ઉપયોગ સ્પ્રે કરેલા પ્રવાહીમાં ઓગળવા માટે કરે છે (અથવા તેની સાથે રાસાયણિક રીતે પ્રતિક્રિયા કરીને ઓગળે છે), અને હાઇ-સ્પીડ રોટેશનની કેન્દ્રત્યાગી અસરનો ઉપયોગ કરીને અશુદ્ધિઓ ધરાવતા પ્રવાહીને સમયસર વેફરની સપાટીથી અલગ કરે છે.

રોટરી સ્પ્રે પદ્ધતિમાં રાસાયણિક સફાઈ, પ્રવાહી મિકેનિક્સ સફાઈ અને ઉચ્ચ-દબાણ સ્ક્રબિંગના ફાયદા છે. તે જ સમયે, આ પદ્ધતિને સૂકવણી પ્રક્રિયા સાથે પણ જોડી શકાય છે. ડીઆયોનાઇઝ્ડ વોટર સ્પ્રે સફાઈના સમયગાળા પછી, પાણીનો સ્પ્રે બંધ કરવામાં આવે છે અને સ્પ્રે ગેસનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. તે જ સમયે, વેફરની સપાટીને ઝડપથી ડિહાઇડ્રેટ કરવા માટે કેન્દ્રત્યાગી બળ વધારવા માટે પરિભ્રમણ ગતિ વધારી શકાય છે.

 

7.ડ્રાય કેમિકલ સફાઈ

ડ્રાય ક્લિનિંગ એ સફાઈ ટેકનોલોજીનો ઉલ્લેખ કરે છે જેમાં સોલ્યુશનનો ઉપયોગ થતો નથી.

હાલમાં ઉપયોગમાં લેવાતી ડ્રાય ક્લિનિંગ ટેકનોલોજીમાં શામેલ છે: પ્લાઝ્મા ક્લિનિંગ ટેકનોલોજી, ગેસ ફેઝ ક્લિનિંગ ટેકનોલોજી, બીમ ક્લિનિંગ ટેકનોલોજી, વગેરે.

ડ્રાય ક્લિનિંગના ફાયદા સરળ પ્રક્રિયા અને પર્યાવરણીય પ્રદૂષણ નથી, પરંતુ ખર્ચ વધારે છે અને હાલમાં ઉપયોગનો અવકાશ મોટો નથી.

 

1. પ્લાઝ્મા સફાઈ ટેકનોલોજી:

ફોટોરેઝિસ્ટ દૂર કરવાની પ્રક્રિયામાં પ્લાઝ્મા સફાઈનો ઉપયોગ ઘણીવાર થાય છે. પ્લાઝ્મા પ્રતિક્રિયા પ્રણાલીમાં થોડી માત્રામાં ઓક્સિજન દાખલ કરવામાં આવે છે. મજબૂત ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રની ક્રિયા હેઠળ, ઓક્સિજન પ્લાઝ્મા ઉત્પન્ન કરે છે, જે ઝડપથી ફોટોરેઝિસ્ટને અસ્થિર ગેસ સ્થિતિમાં ઓક્સિડાઇઝ કરે છે અને તેને બહાર કાઢવામાં આવે છે.

આ સફાઈ ટેકનોલોજીમાં સરળ કામગીરી, ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા, સ્વચ્છ સપાટી, કોઈ સ્ક્રેચ નહીં જેવા ફાયદા છે, અને તે ડિગમિંગ પ્રક્રિયામાં ઉત્પાદનની ગુણવત્તા સુનિશ્ચિત કરવા માટે અનુકૂળ છે. વધુમાં, તે એસિડ, આલ્કલી અને કાર્બનિક દ્રાવકોનો ઉપયોગ કરતું નથી, અને કચરાના નિકાલ અને પર્યાવરણીય પ્રદૂષણ જેવી કોઈ સમસ્યાઓ નથી. તેથી, લોકો દ્વારા તેનું મૂલ્ય વધુને વધુ વધી રહ્યું છે. જો કે, તે કાર્બન અને અન્ય બિન-અસ્થિર ધાતુ અથવા ધાતુ ઓક્સાઇડ અશુદ્ધિઓને દૂર કરી શકતું નથી.

 

2. ગેસ ફેઝ ક્લિનિંગ ટેકનોલોજી:

ગેસ ફેઝ ક્લિનિંગ એ એવી સફાઈ પદ્ધતિનો ઉલ્લેખ કરે છે જે પ્રવાહી પ્રક્રિયામાં સંબંધિત પદાર્થના ગેસ ફેઝ સમકક્ષનો ઉપયોગ કરીને વેફરની સપાટી પરના દૂષિત પદાર્થ સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરીને અશુદ્ધિઓ દૂર કરવાના હેતુને પ્રાપ્ત કરે છે.

ઉદાહરણ તરીકે, CMOS પ્રક્રિયામાં, વેફર સફાઈ ઓક્સાઇડ દૂર કરવા માટે ગેસ ફેઝ HF અને પાણીની વરાળ વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાનો ઉપયોગ કરે છે. સામાન્ય રીતે, પાણી ધરાવતી HF પ્રક્રિયા કણો દૂર કરવાની પ્રક્રિયા સાથે હોવી જોઈએ, જ્યારે ગેસ ફેઝ HF સફાઈ તકનીકનો ઉપયોગ કરવા માટે અનુગામી કણો દૂર કરવાની પ્રક્રિયાની જરૂર હોતી નથી.

જલીય HF પ્રક્રિયાની તુલનામાં સૌથી મહત્વપૂર્ણ ફાયદાઓ HF રસાયણોનો વપરાશ ઘણો ઓછો અને ઉચ્ચ સફાઈ કાર્યક્ષમતા છે.

 

વધુ ચર્ચા માટે અમારી મુલાકાત લેવા માટે વિશ્વભરના કોઈપણ ગ્રાહકોનું સ્વાગત છે!

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