अर्धचालक वेफर संदूषण और सफाई के स्रोत

सेमीकंडक्टर निर्माण में भाग लेने के लिए कुछ कार्बनिक और अकार्बनिक पदार्थों की आवश्यकता होती है। इसके अलावा, चूंकि यह प्रक्रिया हमेशा मानव भागीदारी के साथ एक साफ कमरे में की जाती है, इसलिए सेमीकंडक्टरवेफर्सविभिन्न अशुद्धियों से अनिवार्य रूप से दूषित होते हैं।

प्रदूषकों के स्रोत और प्रकृति के अनुसार, उन्हें मोटे तौर पर चार श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है: कण, कार्बनिक पदार्थ, धातु आयन और ऑक्साइड।

 

1. कण:

कण मुख्य रूप से कुछ पॉलिमर, फोटोरेसिस्ट और नक़्काशी अशुद्धियाँ हैं।

ऐसे संदूषक आमतौर पर वेफर की सतह पर सोखने के लिए अंतर-आणविक बलों पर निर्भर करते हैं, जिससे ज्यामितीय आकृतियों के निर्माण और डिवाइस फोटोलिथोग्राफी प्रक्रिया के विद्युत मापदंडों पर असर पड़ता है।

ऐसे संदूषकों को मुख्य रूप से सतह के साथ उनके संपर्क क्षेत्र को धीरे-धीरे कम करके हटाया जाता हैवफ़रभौतिक या रासायनिक तरीकों से।

 

2. कार्बनिक पदार्थ:

कार्बनिक अशुद्धियों के स्रोत अपेक्षाकृत व्यापक हैं, जैसे मानव त्वचा का तेल, बैक्टीरिया, मशीन तेल, वैक्यूम ग्रीस, फोटोरेसिस्ट, सफाई सॉल्वैंट्स आदि।

ऐसे संदूषक आमतौर पर वेफर की सतह पर एक कार्बनिक फिल्म बनाते हैं, जो सफाई तरल को वेफर की सतह तक पहुंचने से रोकते हैं, जिसके परिणामस्वरूप वेफर की सतह की सफाई अधूरी रह जाती है।

ऐसे प्रदूषकों को हटाने का काम अक्सर सफाई प्रक्रिया के पहले चरण में किया जाता है, मुख्य रूप से सल्फ्यूरिक एसिड और हाइड्रोजन पेरोक्साइड जैसे रासायनिक तरीकों का उपयोग करके।

 

3. धातु आयन:

आम धातु अशुद्धियों में लोहा, तांबा, एल्यूमीनियम, क्रोमियम, कच्चा लोहा, टाइटेनियम, सोडियम, पोटेशियम, लिथियम आदि शामिल हैं। मुख्य स्रोत विभिन्न बर्तन, पाइप, रासायनिक अभिकर्मक और प्रसंस्करण के दौरान धातु के अंतर्संबंध बनने पर उत्पन्न धातु प्रदूषण हैं।

इस प्रकार की अशुद्धता को अक्सर धातु आयन संकुलों के निर्माण के माध्यम से रासायनिक तरीकों से हटाया जाता है।

 

4. ऑक्साइड:

जब अर्धचालकवेफर्सऑक्सीजन और पानी युक्त वातावरण के संपर्क में आने पर, सतह पर एक प्राकृतिक ऑक्साइड परत बन जाएगी। यह ऑक्साइड फिल्म सेमीकंडक्टर निर्माण में कई प्रक्रियाओं में बाधा उत्पन्न करेगी और इसमें कुछ धातु अशुद्धियाँ भी होंगी। कुछ स्थितियों में, वे विद्युत दोष पैदा करेंगे।

इस ऑक्साइड फिल्म को हटाने का काम अक्सर तनु हाइड्रोफ्लोरिक एसिड में भिगोने से पूरा होता है।

 

सामान्य सफाई क्रम

अर्धचालक की सतह पर अवशोषित अशुद्धियाँवेफर्सतीन प्रकारों में विभाजित किया जा सकता है: आणविक, आयनिक और परमाणु।

उनमें से, आणविक अशुद्धियों और वेफर की सतह के बीच सोखना बल कमजोर है, और इस प्रकार की अशुद्धता कणों को निकालना अपेक्षाकृत आसान है। वे ज्यादातर हाइड्रोफोबिक विशेषताओं के साथ तैलीय अशुद्धियाँ हैं, जो अर्धचालक वेफर्स की सतह को दूषित करने वाली आयनिक और परमाणु अशुद्धियों के लिए मास्किंग प्रदान कर सकती हैं, जो इन दो प्रकार की अशुद्धियों को हटाने के लिए अनुकूल नहीं है। इसलिए, जब रासायनिक रूप से अर्धचालक वेफर्स की सफाई की जाती है, तो पहले आणविक अशुद्धियों को हटा दिया जाना चाहिए।

इसलिए, अर्धचालक की सामान्य प्रक्रियावफ़रसफाई प्रक्रिया है:

विआण्विकीकरण-विआयनीकरण-विपरमाणुकीकरण-विआयनीकृत जल से धुलाई।

इसके अलावा, वेफर की सतह पर प्राकृतिक ऑक्साइड परत को हटाने के लिए, एक पतला अमीनो एसिड भिगोने वाला चरण जोड़ने की आवश्यकता होती है। इसलिए, सफाई का विचार सबसे पहले सतह पर कार्बनिक संदूषण को हटाना है; फिर ऑक्साइड परत को भंग करना; अंत में कणों और धातु संदूषण को हटाना, और एक ही समय में सतह को निष्क्रिय करना।

 

सामान्य सफाई विधियाँ

अर्धचालक वेफर्स की सफाई के लिए अक्सर रासायनिक विधियों का उपयोग किया जाता है।

रासायनिक सफाई से तात्पर्य विभिन्न रासायनिक अभिकर्मकों और कार्बनिक सॉल्वैंट्स का उपयोग करके अशुद्धियों को हटाने के लिए वेफर की सतह पर अशुद्धियों और तेल के दागों पर प्रतिक्रिया करने या उन्हें भंग करने की प्रक्रिया से है, और फिर एक साफ सतह प्राप्त करने के लिए बड़ी मात्रा में उच्च शुद्धता वाले गर्म और ठंडे विआयनीकृत पानी से कुल्ला करना है।

रासायनिक सफाई को गीली रासायनिक सफाई और सूखी रासायनिक सफाई में विभाजित किया जा सकता है, जिनमें से गीली रासायनिक सफाई अभी भी प्रमुख है।

 

गीली रासायनिक सफाई

 

1. गीली रासायनिक सफाई:

गीले रासायनिक सफाई में मुख्य रूप से घोल विसर्जन, यांत्रिक स्क्रबिंग, अल्ट्रासोनिक सफाई, मेगासोनिक सफाई, रोटरी छिड़काव आदि शामिल हैं।

 

2. समाधान विसर्जन:

घोल विसर्जन वेफर को रासायनिक घोल में डुबोकर सतह के संदूषण को हटाने की एक विधि है। गीले रासायनिक सफाई में यह सबसे अधिक इस्तेमाल की जाने वाली विधि है। वेफर की सतह पर विभिन्न प्रकार के संदूषकों को हटाने के लिए विभिन्न समाधानों का उपयोग किया जा सकता है।

आमतौर पर, यह विधि वेफर की सतह पर मौजूद अशुद्धियों को पूरी तरह से हटा नहीं सकती है, इसलिए डुबोते समय अक्सर हीटिंग, अल्ट्रासाउंड और सरगर्मी जैसे भौतिक उपायों का उपयोग किया जाता है।

 

3. यांत्रिक स्क्रबिंग:

वेफर की सतह पर मौजूद कणों या कार्बनिक अवशेषों को हटाने के लिए अक्सर मैकेनिकल स्क्रबिंग का इस्तेमाल किया जाता है। इसे आम तौर पर दो तरीकों में विभाजित किया जा सकता है:मैन्युअल स्क्रबिंग और वाइपर द्वारा स्क्रबिंग.

मैनुअल स्क्रबिंगसबसे सरल स्क्रबिंग विधि है। स्टेनलेस स्टील ब्रश का उपयोग निर्जल इथेनॉल या अन्य कार्बनिक सॉल्वैंट्स में भिगोए गए बॉल को पकड़ने के लिए किया जाता है और मोम फिल्म, धूल, अवशिष्ट गोंद या अन्य ठोस कणों को हटाने के लिए उसी दिशा में वेफर की सतह को धीरे से रगड़ा जाता है। इस विधि से खरोंच और गंभीर प्रदूषण का कारण बनना आसान है।

वाइपर वेफर की सतह को नरम ऊनी ब्रश या मिश्रित ब्रश से रगड़ने के लिए यांत्रिक घुमाव का उपयोग करता है। यह विधि वेफर पर खरोंच को बहुत कम करती है। उच्च दबाव वाला वाइपर यांत्रिक घर्षण की कमी के कारण वेफर को खरोंच नहीं करेगा, और खांचे में संदूषण को हटा सकता है।

 

4. अल्ट्रासोनिक सफाई:

अल्ट्रासोनिक सफाई एक सफाई विधि है जिसका व्यापक रूप से अर्धचालक उद्योग में उपयोग किया जाता है। इसके फायदे अच्छे सफाई प्रभाव, सरल संचालन और जटिल उपकरणों और कंटेनरों को भी साफ कर सकते हैं।

यह सफाई विधि मजबूत अल्ट्रासोनिक तरंगों (आमतौर पर इस्तेमाल की जाने वाली अल्ट्रासोनिक आवृत्ति 20s40kHz है) की क्रिया के तहत है, और तरल माध्यम के अंदर विरल और सघन भाग उत्पन्न होंगे। विरल भाग लगभग वैक्यूम गुहा बुलबुला पैदा करेगा। जब गुहा बुलबुला गायब हो जाता है, तो उसके पास एक मजबूत स्थानीय दबाव उत्पन्न होगा, जो वेफर सतह पर अशुद्धियों को भंग करने के लिए अणुओं में रासायनिक बंधनों को तोड़ देगा। अघुलनशील या अघुलनशील फ्लक्स अवशेषों को हटाने के लिए अल्ट्रासोनिक सफाई सबसे प्रभावी है।

 

5. मेगासोनिक सफाई:

मेगासोनिक सफाई में न केवल अल्ट्रासोनिक सफाई के फायदे हैं, बल्कि इसकी कमियों को भी दूर किया गया है।

मेगासोनिक सफाई, रासायनिक सफाई एजेंटों की रासायनिक प्रतिक्रिया के साथ उच्च-ऊर्जा (850kHz) आवृत्ति कंपन प्रभाव को मिलाकर वेफ़र्स को साफ करने की एक विधि है। सफाई के दौरान, घोल के अणुओं को मेगासोनिक तरंग (अधिकतम तात्कालिक गति 30 सेमी वी तक पहुँच सकती है) द्वारा त्वरित किया जाता है, और उच्च गति वाली द्रव तरंग लगातार वेफ़र की सतह पर प्रभाव डालती है, ताकि वेफ़र की सतह से जुड़े प्रदूषक और महीन कण बलपूर्वक हट जाएँ और सफाई समाधान में प्रवेश करें। सफाई समाधान में अम्लीय सर्फेक्टेंट जोड़ने से, एक तरफ, सर्फेक्टेंट के सोखने के माध्यम से पॉलिशिंग सतह पर कणों और कार्बनिक पदार्थों को हटाने के उद्देश्य को प्राप्त किया जा सकता है; दूसरी ओर, सर्फेक्टेंट और अम्लीय वातावरण के एकीकरण के माध्यम से, यह पॉलिशिंग शीट की सतह पर धातु संदूषण को हटाने के उद्देश्य को प्राप्त कर सकता है। यह विधि एक साथ यांत्रिक पोंछने और रासायनिक सफाई की भूमिका निभा सकती है।

वर्तमान में, पॉलिशिंग शीट की सफाई के लिए मेगासोनिक सफाई विधि एक प्रभावी तरीका बन गई है।

 

6. रोटरी स्प्रे विधि:

रोटरी स्प्रे विधि एक ऐसी विधि है जो वेफर को उच्च गति से घुमाने के लिए यांत्रिक तरीकों का उपयोग करती है, और वेफर की सतह पर अशुद्धियों को हटाने के लिए घूर्णन प्रक्रिया के दौरान वेफर की सतह पर लगातार तरल (उच्च शुद्धता वाले विआयनीकृत पानी या अन्य सफाई तरल) का छिड़काव करती है।

यह विधि वेफर की सतह पर मौजूद संदूषण को छिड़काव किए गए तरल में घुलने के लिए उपयोग करती है (या घुलने के लिए रासायनिक रूप से प्रतिक्रिया करती है), और समय पर अशुद्धियों वाले तरल को वेफर की सतह से अलग करने के लिए उच्च गति वाले घूर्णन के केन्द्रापसारक प्रभाव का उपयोग करती है।

रोटरी स्प्रे विधि में रासायनिक सफाई, द्रव यांत्रिकी सफाई और उच्च दबाव स्क्रबिंग के फायदे हैं। साथ ही, इस विधि को सुखाने की प्रक्रिया के साथ भी जोड़ा जा सकता है। विआयनीकृत जल स्प्रे सफाई की अवधि के बाद, पानी का छिड़काव बंद कर दिया जाता है और स्प्रे गैस का उपयोग किया जाता है। साथ ही, वेफर की सतह को जल्दी से निर्जलित करने के लिए केन्द्रापसारक बल को बढ़ाने के लिए रोटेशन की गति को बढ़ाया जा सकता है।

 

7.सूखी रासायनिक सफाई

ड्राई क्लीनिंग से तात्पर्य ऐसी सफाई तकनीक से है जिसमें घोल का उपयोग नहीं किया जाता।

वर्तमान में प्रयुक्त ड्राई क्लीनिंग प्रौद्योगिकियों में शामिल हैं: प्लाज्मा क्लीनिंग प्रौद्योगिकी, गैस फेज़ क्लीनिंग प्रौद्योगिकी, बीम क्लीनिंग प्रौद्योगिकी, आदि।

ड्राई क्लीनिंग के फायदे यह हैं कि यह सरल प्रक्रिया है और पर्यावरण प्रदूषण नहीं होता, लेकिन लागत अधिक है और उपयोग का दायरा फिलहाल बड़ा नहीं है।

 

1. प्लाज्मा सफाई प्रौद्योगिकी:

प्लाज्मा सफाई का उपयोग अक्सर फोटोरेसिस्ट हटाने की प्रक्रिया में किया जाता है। ऑक्सीजन की एक छोटी मात्रा को प्लाज्मा प्रतिक्रिया प्रणाली में पेश किया जाता है। एक मजबूत विद्युत क्षेत्र की कार्रवाई के तहत, ऑक्सीजन प्लाज्मा उत्पन्न करता है, जो फोटोरेसिस्ट को जल्दी से एक अस्थिर गैस अवस्था में ऑक्सीकरण करता है और निकाला जाता है।

इस सफाई तकनीक में आसान संचालन, उच्च दक्षता, साफ सतह, कोई खरोंच नहीं होने के फायदे हैं, और यह डिगमिंग प्रक्रिया में उत्पाद की गुणवत्ता सुनिश्चित करने के लिए अनुकूल है। इसके अलावा, यह एसिड, क्षार और कार्बनिक सॉल्वैंट्स का उपयोग नहीं करता है, और अपशिष्ट निपटान और पर्यावरण प्रदूषण जैसी कोई समस्या नहीं है। इसलिए, यह लोगों द्वारा तेजी से मूल्यवान है। हालांकि, यह कार्बन और अन्य गैर-वाष्पशील धातु या धातु ऑक्साइड अशुद्धियों को दूर नहीं कर सकता है।

 

2. गैस चरण सफाई प्रौद्योगिकी:

गैस चरण सफाई एक सफाई विधि को संदर्भित करती है जो अशुद्धियों को हटाने के उद्देश्य को प्राप्त करने के लिए वेफर की सतह पर दूषित पदार्थ के साथ बातचीत करने के लिए तरल प्रक्रिया में संबंधित पदार्थ के गैस चरण समकक्ष का उपयोग करती है।

उदाहरण के लिए, CMOS प्रक्रिया में, वेफर सफाई ऑक्साइड को हटाने के लिए गैस चरण HF और जल वाष्प के बीच की बातचीत का उपयोग करती है। आम तौर पर, पानी युक्त HF प्रक्रिया के साथ कण हटाने की प्रक्रिया भी होनी चाहिए, जबकि गैस चरण HF सफाई तकनीक के उपयोग के लिए बाद में कण हटाने की प्रक्रिया की आवश्यकता नहीं होती है।

जलीय एचएफ प्रक्रिया की तुलना में सबसे महत्वपूर्ण लाभ बहुत कम एचएफ रासायनिक खपत और उच्च सफाई दक्षता है।

 

आगे की चर्चा के लिए दुनिया भर से किसी भी ग्राहक का स्वागत है!

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