Beberapa zat organik dan anorganik diperlukan untuk berpartisipasi dalam pembuatan semikonduktor. Selain itu, karena prosesnya selalu dilakukan di ruang bersih dengan partisipasi manusia, semikonduktorwaferpasti terkontaminasi oleh berbagai kotoran.
Berdasarkan sumber dan sifat kontaminan, secara garis besar dapat dibagi menjadi empat kategori: partikel, materi organik, ion logam, dan oksida.
1. Partikel:
Partikel-partikel tersebut sebagian besar terdiri dari beberapa polimer, photoresist, dan pengotor hasil etsa.
Kontaminan semacam itu biasanya bergantung pada gaya antarmolekul untuk terserap pada permukaan wafer, memengaruhi pembentukan bentuk geometris dan parameter listrik dari proses fotolitografi perangkat.
Kontaminan tersebut sebagian besar dihilangkan dengan secara bertahap mengurangi area kontaknya dengan permukaan.kue wafermelalui metode fisik atau kimia.
2. Bahan organik:
Sumber pengotor organik relatif beragam, seperti minyak kulit manusia, bakteri, oli mesin, gemuk vakum, photoresist, pelarut pembersih, dan lain sebagainya.
Kontaminan tersebut biasanya membentuk lapisan organik pada permukaan wafer untuk mencegah cairan pembersih mencapai permukaan wafer, sehingga mengakibatkan pembersihan permukaan wafer yang tidak sempurna.
Penghilangan kontaminan tersebut sering dilakukan pada langkah pertama proses pembersihan, terutama menggunakan metode kimia seperti asam sulfat dan hidrogen peroksida.
3. Ion logam:
Kotoran logam umum meliputi besi, tembaga, aluminium, kromium, besi cor, titanium, natrium, kalium, litium, dan lain-lain. Sumber utamanya adalah berbagai peralatan, pipa, reagen kimia, dan polusi logam yang dihasilkan ketika sambungan logam terbentuk selama proses pengolahan.
Jenis pengotor ini sering dihilangkan dengan metode kimia melalui pembentukan kompleks ion logam.
4. Oksida:
Ketika semikonduktorwaferKetika terpapar lingkungan yang mengandung oksigen dan air, lapisan oksida alami akan terbentuk di permukaan. Lapisan oksida ini akan menghambat banyak proses dalam pembuatan semikonduktor dan juga mengandung pengotor logam tertentu. Dalam kondisi tertentu, pengotor ini dapat membentuk cacat listrik.
Penghilangan lapisan oksida ini seringkali dilakukan dengan merendamnya dalam asam fluorida encer.
Urutan pembersihan umum
Pengotor yang terserap pada permukaan semikonduktorwaferdapat dibagi menjadi tiga jenis: molekuler, ionik, dan atomik.
Di antara berbagai jenis pengotor, gaya adsorpsi antara pengotor molekuler dan permukaan wafer relatif lemah, sehingga partikel pengotor jenis ini relatif mudah dihilangkan. Sebagian besar berupa pengotor berminyak dengan karakteristik hidrofobik, yang dapat menutupi pengotor ionik dan atomik yang mencemari permukaan wafer semikonduktor, sehingga tidak memudahkan penghilangan kedua jenis pengotor tersebut. Oleh karena itu, saat membersihkan wafer semikonduktor secara kimia, pengotor molekuler harus dihilangkan terlebih dahulu.
Oleh karena itu, prosedur umum semikonduktorkue waferProses pembersihannya adalah:
De-molekularisasi-deionisasi-de-atomisasi-pembilasan dengan air deionisasi.
Selain itu, untuk menghilangkan lapisan oksida alami pada permukaan wafer, perlu ditambahkan langkah perendaman asam amino encer. Oleh karena itu, ide pembersihan adalah pertama-tama menghilangkan kontaminasi organik pada permukaan; kemudian melarutkan lapisan oksida; akhirnya menghilangkan partikel dan kontaminasi logam, dan mempasivasi permukaan secara bersamaan.
Metode pembersihan umum
Metode kimia sering digunakan untuk membersihkan wafer semikonduktor.
Pembersihan kimia mengacu pada proses penggunaan berbagai reagen kimia dan pelarut organik untuk mereaksikan atau melarutkan kotoran dan noda minyak pada permukaan wafer untuk menghilangkan kotoran, kemudian dibilas dengan sejumlah besar air deionisasi panas dan dingin dengan kemurnian tinggi untuk mendapatkan permukaan yang bersih.
Pembersihan kimia dapat dibagi menjadi pembersihan kimia basah dan pembersihan kimia kering, di mana pembersihan kimia basah masih mendominasi.
Pembersihan kimia basah
1. Pembersihan kimia basah:
Pembersihan kimia basah terutama meliputi perendaman larutan, penggosokan mekanis, pembersihan ultrasonik, pembersihan megasonik, penyemprotan putar, dll.
2. Perendaman larutan:
Perendaman larutan adalah metode menghilangkan kontaminasi permukaan dengan merendam wafer dalam larutan kimia. Ini adalah metode yang paling umum digunakan dalam pembersihan kimia basah. Berbagai larutan dapat digunakan untuk menghilangkan berbagai jenis kontaminan pada permukaan wafer.
Biasanya, metode ini tidak dapat sepenuhnya menghilangkan kotoran pada permukaan wafer, sehingga tindakan fisik seperti pemanasan, ultrasonik, dan pengadukan sering digunakan saat perendaman.
3. Pembersihan mekanis:
Pembersihan mekanis sering digunakan untuk menghilangkan partikel atau residu organik pada permukaan wafer. Secara umum, metode ini dapat dibagi menjadi dua:penggosokan manual dan penggosokan dengan lap.
Pembersihan manualMetode penggosokan paling sederhana adalah dengan menggunakan sikat baja tahan karat untuk memegang bola yang direndam dalam etanol anhidrat atau pelarut organik lainnya, lalu menggosok permukaan wafer secara perlahan searah untuk menghilangkan lapisan lilin, debu, sisa lem, atau partikel padat lainnya. Metode ini mudah menyebabkan goresan dan polusi serius.
Alat pembersih ini menggunakan rotasi mekanis untuk menggosok permukaan wafer dengan sikat wol lembut atau sikat campuran. Metode ini sangat mengurangi goresan pada wafer. Alat pembersih bertekanan tinggi tidak akan menggores wafer karena kurangnya gesekan mekanis, dan dapat menghilangkan kontaminasi di dalam alur.
4. Pembersihan ultrasonik:
Pembersihan ultrasonik adalah metode pembersihan yang banyak digunakan dalam industri semikonduktor. Keunggulannya adalah efek pembersihan yang baik, pengoperasian yang sederhana, dan juga dapat membersihkan perangkat dan wadah yang kompleks.
Metode pembersihan ini dilakukan dengan menggunakan gelombang ultrasonik yang kuat (frekuensi ultrasonik yang umum digunakan adalah 20-40 kHz), dan bagian-bagian yang jarang dan padat akan terbentuk di dalam medium cair. Bagian yang jarang akan menghasilkan gelembung rongga yang hampir vakum. Ketika gelembung rongga menghilang, tekanan lokal yang kuat akan dihasilkan di dekatnya, memutus ikatan kimia dalam molekul untuk melarutkan kotoran pada permukaan wafer. Pembersihan ultrasonik paling efektif untuk menghilangkan residu fluks yang tidak larut atau tidak dapat larut.
5. Pembersihan megasonik:
Pembersihan megasonik tidak hanya memiliki keunggulan pembersihan ultrasonik, tetapi juga mengatasi kekurangannya.
Pembersihan megasonik adalah metode pembersihan wafer dengan menggabungkan efek getaran frekuensi energi tinggi (850 kHz) dengan reaksi kimia dari bahan pembersih kimia. Selama pembersihan, molekul larutan dipercepat oleh gelombang megasonik (kecepatan sesaat maksimum dapat mencapai 30 cmV/s), dan gelombang fluida berkecepatan tinggi terus menerus mengenai permukaan wafer, sehingga polutan dan partikel halus yang menempel pada permukaan wafer secara paksa dihilangkan dan masuk ke dalam larutan pembersih. Penambahan surfaktan asam ke dalam larutan pembersih, di satu sisi, dapat mencapai tujuan menghilangkan partikel dan zat organik pada permukaan pemolesan melalui adsorpsi surfaktan; di sisi lain, melalui integrasi surfaktan dan lingkungan asam, dapat mencapai tujuan menghilangkan kontaminasi logam pada permukaan lembaran pemolesan. Metode ini dapat secara bersamaan berperan sebagai penyeka mekanis dan pembersihan kimia.
Saat ini, metode pembersihan megasonik telah menjadi metode yang efektif untuk membersihkan lembaran poles.
6. Metode penyemprotan putar:
Metode penyemprotan putar adalah metode yang menggunakan cara mekanis untuk memutar wafer dengan kecepatan tinggi, dan terus menerus menyemprotkan cairan (air deionisasi dengan kemurnian tinggi atau cairan pembersih lainnya) ke permukaan wafer selama proses putaran untuk menghilangkan kotoran pada permukaan wafer.
Metode ini menggunakan kontaminasi pada permukaan wafer untuk melarutkannya dalam cairan yang disemprotkan (atau bereaksi secara kimiawi dengannya untuk melarutkannya), dan menggunakan efek sentrifugal dari rotasi kecepatan tinggi untuk membuat cairan yang mengandung pengotor terpisah dari permukaan wafer tepat waktu.
Metode penyemprotan putar memiliki keunggulan pembersihan kimia, pembersihan mekanika fluida, dan penggosokan bertekanan tinggi. Pada saat yang sama, metode ini juga dapat dikombinasikan dengan proses pengeringan. Setelah periode pembersihan dengan semprotan air deionisasi, penyemprotan air dihentikan dan gas semprot digunakan. Pada saat yang sama, kecepatan putaran dapat ditingkatkan untuk meningkatkan gaya sentrifugal guna mempercepat dehidrasi permukaan wafer.
7.Pembersihan kimia kering
Pencucian kering merujuk pada teknologi pembersihan yang tidak menggunakan larutan.
Teknologi dry cleaning yang saat ini digunakan meliputi: teknologi pembersihan plasma, teknologi pembersihan fase gas, teknologi pembersihan sinar, dan lain sebagainya.
Keunggulan dry cleaning adalah prosesnya yang sederhana dan tidak mencemari lingkungan, tetapi biayanya tinggi dan cakupan penggunaannya belum luas untuk saat ini.
1. Teknologi pembersihan plasma:
Pembersihan plasma sering digunakan dalam proses penghapusan photoresist. Sejumlah kecil oksigen dimasukkan ke dalam sistem reaksi plasma. Di bawah pengaruh medan listrik yang kuat, oksigen menghasilkan plasma, yang dengan cepat mengoksidasi photoresist menjadi gas yang mudah menguap dan kemudian dihilangkan.
Teknologi pembersihan ini memiliki keunggulan pengoperasian yang mudah, efisiensi tinggi, permukaan bersih, tanpa goresan, dan kondusif untuk memastikan kualitas produk dalam proses penghilangan getah. Selain itu, teknologi ini tidak menggunakan asam, alkali, dan pelarut organik, serta tidak menimbulkan masalah seperti pembuangan limbah dan pencemaran lingkungan. Oleh karena itu, teknologi ini semakin dihargai oleh masyarakat. Namun, teknologi ini tidak dapat menghilangkan karbon dan pengotor logam atau oksida logam non-volatil lainnya.
2. Teknologi pembersihan fase gas:
Pembersihan fase gas merujuk pada metode pembersihan yang menggunakan zat setara fase gas dari zat yang sesuai dalam proses cair untuk berinteraksi dengan zat yang terkontaminasi pada permukaan wafer guna mencapai tujuan menghilangkan kotoran.
Sebagai contoh, dalam proses CMOS, pembersihan wafer menggunakan interaksi antara HF fase gas dan uap air untuk menghilangkan oksida. Biasanya, proses HF yang mengandung air harus disertai dengan proses penghilangan partikel, sedangkan penggunaan teknologi pembersihan HF fase gas tidak memerlukan proses penghilangan partikel selanjutnya.
Keunggulan terpenting dibandingkan dengan proses HF berbasis air adalah konsumsi bahan kimia HF yang jauh lebih kecil dan efisiensi pembersihan yang lebih tinggi.
Kami menyambut semua pelanggan dari seluruh dunia untuk mengunjungi kami guna diskusi lebih lanjut!
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
Waktu posting: 13 Agustus 2024