מקורות זיהום וניקוי פרוסות מוליכים למחצה

חומרים אורגניים ואנאורגניים מסוימים נדרשים להשתתף בייצור מוליכים למחצה. בנוסף, מכיוון שהתהליך מתבצע תמיד בחדר נקי בהשתתפות אנושית, מוליכים למחצהופליםמזוהמים באופן בלתי נמנע על ידי זיהומים שונים.

לפי מקורם ואופי המזהמים, ניתן לחלק אותם באופן גס לארבע קטגוריות: חלקיקים, חומר אורגני, יוני מתכת ותחמוצות.

 

1. חלקיקים:

חלקיקים הם בעיקר פולימרים, פוטורזיסטים וזיהומים מחיטוי.

מזהמים כאלה מסתמכים בדרך כלל על כוחות בין-מולקולריים כדי להיספג על פני השטח של פרוסת הוופל, דבר המשפיע על היווצרות צורות גיאומטריות ופרמטרים חשמליים של תהליך הפוטוליתוגרפיה של המכשיר.

מזהמים כאלה מוסרים בעיקר על ידי צמצום הדרגתי של שטח המגע שלהם עם פני השטח שלרָקִיקבאמצעות שיטות פיזיקליות או כימיות.

 

2. חומר אורגני:

מקורות הזיהומים האורגניים רחבים יחסית, כגון שמן עור אנושי, חיידקים, שמן מכונות, גריז ואקום, פוטורזיסט, ממסי ניקוי וכו'.

מזהמים כאלה יוצרים בדרך כלל שכבה אורגנית על פני הוופל כדי למנוע מנוזל הניקוי להגיע אליהם, וכתוצאה מכך ניקוי לא שלם של פני הוופל.

הסרת מזהמים כאלה מתבצעת לרוב בשלב הראשון של תהליך הניקוי, בעיקר באמצעות שיטות כימיות כגון חומצה גופרתית ומי חמצן.

 

3. יוני מתכת:

זיהומים נפוצים של מתכת כוללים ברזל, נחושת, אלומיניום, כרום, ברזל יצוק, טיטניום, נתרן, אשלגן, ליתיום וכו'. המקורות העיקריים הם כלי מטבח שונים, צינורות, ריאגנטים כימיים וזיהום מתכתי הנוצר כאשר נוצרים חיבורי מתכת במהלך העיבוד.

סוג זה של טומאה מוסר לעתים קרובות בשיטות כימיות באמצעות יצירת קומפלקסים של יוני מתכת.

 

4. תחמוצת:

כאשר מוליך למחצהופליםנחשפים לסביבה המכילה חמצן ומים, תיווצר שכבת תחמוצת טבעית על פני השטח. שכבת תחמוצת זו תפריע לתהליכים רבים בייצור מוליכים למחצה וגם תכיל זיהומים מתכתיים מסוימים. בתנאים מסוימים, הם ייצרו פגמים חשמליים.

הסרת שכבת תחמוצת זו מתבצעת לעיתים קרובות על ידי השרייה בחומצה הידרופלואורית מדוללת.

 

סדר ניקוי כללי

זיהומים הנספגים על פני השטח של מוליך למחצהופליםניתן לחלק לשלושה סוגים: מולקולרי, יוני ואטומי.

ביניהם, כוח הספיחה בין זיהומים מולקולריים לבין פני השטח של פרוסת הוופל חלש, וחלקיקי זיהום מסוג זה קלים יחסית להסרה. מדובר בעיקר בזיהומים שמנוניים בעלי מאפיינים הידרופוביים, שיכולים לספק מיסוך לזיהומים יוניים ואטומיים המזהמים את פני השטח של פרוסות מוליכים למחצה, דבר שאינו תורם להסרת שני סוגי זיהומים אלה. לכן, בעת ניקוי כימי של פרוסות מוליכים למחצה, יש להסיר תחילה את הזיהומים המולקולריים.

לכן, ההליך הכללי של מוליכים למחצהרָקִיקתהליך הניקוי הוא:

דה-מולקולריזציה-דה-יוניזציה-דה-אטומיזציה-שטיפת מים מזוקקים.

בנוסף, על מנת להסיר את שכבת התחמוצת הטבעית מפני השטח של פרוסת הוופל, יש להוסיף שלב השרייה של חומצות אמינו מדוללות. לכן, הרעיון של הניקוי הוא תחילה להסיר זיהום אורגני מפני השטח; לאחר מכן להמיס את שכבת התחמוצת; לבסוף להסיר חלקיקים וזיהום מתכתי, ולבסוף לבצע פסיבציה של פני השטח.

 

שיטות ניקוי נפוצות

שיטות כימיות משמשות לעתים קרובות לניקוי פרוסות מוליכים למחצה.

ניקוי כימי מתייחס לתהליך של שימוש בריאגנטים כימיים שונים וממסים אורגניים כדי להגיב או להמיס זיהומים וכתמי שמן על פני הוופל כדי לספוג זיהומים, ולאחר מכן לשטוף עם כמות גדולה של מים חמים וקרים ללא יוניזציה בעלי טוהר גבוה כדי לקבל משטח נקי.

ניתן לחלק ניקוי כימי לניקוי כימי רטוב וניקוי כימי יבש, כאשר ניקוי כימי רטוב עדיין דומיננטי.

 

ניקוי כימי רטוב

 

1. ניקוי כימי רטוב:

ניקוי כימי רטוב כולל בעיקר טבילה בתמיסה, קרצוף מכני, ניקוי אולטרסאונד, ניקוי מגה-קולי, ריסוס סיבובי וכו'.

 

2. טבילה בתמיסה:

טבילה בתמיסה היא שיטה להסרת זיהום פני השטח על ידי טבילת הוופל בתמיסה כימית. זוהי השיטה הנפוצה ביותר בניקוי כימי רטוב. ניתן להשתמש בתמיסות שונות כדי להסיר סוגים שונים של מזהמים מפני השטח של הוופל.

בדרך כלל, שיטה זו אינה יכולה להסיר לחלוטין זיהומים מפני השטח של פרוסת הוופל, ולכן אמצעים פיזיים כגון חימום, אולטרסאונד וערבוב משמשים לעתים קרובות בזמן טבילה.

 

3. קרצוף מכני:

קרצוף מכני משמש לעתים קרובות להסרת חלקיקים או שאריות אורגניות מפני השטח של פרוסת הוופל. ניתן לחלק זאת באופן כללי לשתי שיטות:קרצוף ידני וקרצוף באמצעות מגב.

קרצוף ידניזוהי שיטת הקרצוף הפשוטה ביותר. מברשת נירוסטה משמשת להחזקת כדור ספוג באתנול נטול מים או בממסים אורגניים אחרים ולשפשוף בעדינות את פני השטח של הוופל באותו כיוון כדי להסיר שכבת שעווה, אבק, דבק שיורי או חלקיקים מוצקים אחרים. שיטה זו קלה לגרום לשריטות ולזיהום חמור.

המגב משתמש בסיבוב מכני כדי לשפשף את פני הוופל בעזרת מברשת צמר רכה או מברשת מעורבת. שיטה זו מפחיתה מאוד את השריטות על הוופל. המגב בלחץ גבוה לא ישרט את הוופל עקב חוסר חיכוך מכני, ויכול להסיר את הזיהום מהחריץ.

 

4. ניקוי אולטרסאונד:

ניקוי אולטרסאונד הוא שיטת ניקוי הנמצאת בשימוש נרחב בתעשיית המוליכים למחצה. יתרונותיה הם אפקט ניקוי טוב, פעולה פשוטה, ויכולה גם לנקות מכשירים ומכלים מורכבים.

שיטת ניקוי זו פועלת תחת פעולת גלי קולי חזקים (תדר הקולי הנפוץ הוא 20s40kHz), וחלקים דלילים וצפופים ייווצרו בתוך המדיום הנוזלי. החלק הדליל ייצר בועת חלל כמעט ואקום. כאשר בועת החלל נעלמת, ייווצר לחץ מקומי חזק בקרבתה, שישבור את הקשרים הכימיים במולקולות וימס את הזיהומים על פני הוופל. ניקוי קולי יעיל ביותר להסרת שאריות שטף בלתי מסיסות או בלתי מסיסות.

 

5. ניקוי מגה-קולי:

לניקוי מגאסוני יש לא רק את היתרונות של ניקוי אולטרסאונד, אלא גם מתגבר על חסרונותיו.

ניקוי מגה-קולי הוא שיטה לניקוי פרוסות סיליקון על ידי שילוב אפקט רטט בתדר גבוה (850kHz) עם תגובה כימית של חומרי ניקוי כימיים. במהלך הניקוי, מולקולות התמיסה מואצות על ידי גל מגה-קולי (המהירות המיידית המרבית יכולה להגיע ל-30cmVs), וגל הנוזל במהירות גבוהה פוגע ברציפות במשטח הוופל, כך שמזהמים וחלקיקים עדינים המחוברים לפני השטח של הוופל מוסרים בכוח ונכנסים לתמיסת הניקוי. הוספת חומרים פעילי שטח חומציים לתמיסת הניקוי, מצד אחד, יכולה להשיג את המטרה של הסרת חלקיקים וחומר אורגני על פני השטח של הליטוש באמצעות ספיחה של חומרים פעילי שטח; מצד שני, באמצעות שילוב של חומרים פעילי שטח וסביבה חומצית, ניתן להשיג את המטרה של הסרת זיהום מתכת על פני יריעת הליטוש. שיטה זו יכולה למלא בו זמנית את התפקיד של ניגוב מכני וניקוי כימי.

כיום, שיטת הניקוי המגאסוני הפכה לשיטה יעילה לניקוי יריעות ליטוש.

 

6. שיטת ריסוס סיבובית:

שיטת הריסוס הסיבובי היא שיטה המשתמשת בשיטות מכניות לסיבוב הוופל במהירות גבוהה, ומרסס באופן רציף נוזל (מים דה-יוניזים בעלי טוהר גבוה או נוזל ניקוי אחר) על פני הוופל במהלך תהליך הסיבוב כדי להסיר זיהומים מפני הוופל.

שיטה זו משתמשת בזיהום על פני הוופל כדי להתמוסס בנוזל המרוסס (או להגיב כימית איתו כדי להתמוסס), ומשתמשת באפקט הצנטריפוגלי של סיבוב במהירות גבוהה כדי לגרום לנוזל המכיל זיהומים להיפרד מפני השטח של הוופל בזמן.

לשיטת הריסוס הסיבובי יש יתרונות של ניקוי כימי, ניקוי מכניקת נוזלים וקרצוף בלחץ גבוה. במקביל, ניתן לשלב שיטה זו גם עם תהליך ייבוש. לאחר תקופה של ניקוי בהתזה עם מים מזוקקים, ריסוס המים מופסק ומשתמשים בגז ריסוס. במקביל, ניתן להגביר את מהירות הסיבוב כדי להגביר את הכוח הצנטריפוגלי ולייבש במהירות את פני השטח של הוופל.

 

7.ניקוי כימי יבש

ניקוי יבש מתייחס לטכנולוגיית ניקוי שאינה משתמשת בתמיסות.

טכנולוגיות הניקוי היבש הנמצאות כיום בשימוש כוללות: טכנולוגיית ניקוי פלזמה, טכנולוגיית ניקוי פאזה גזית, טכנולוגיית ניקוי קרן ועוד.

היתרונות של ניקוי יבש הם תהליך פשוט וחוסר זיהום סביבתי, אך העלות גבוהה והיקף השימוש אינו גדול לעת עתה.

 

1. טכנולוגיית ניקוי פלזמה:

ניקוי פלזמה משמש לעתים קרובות בתהליך הסרת הפוטורזיסט. כמות קטנה של חמצן מוכנסת למערכת תגובת הפלזמה. תחת פעולת שדה חשמלי חזק, החמצן מייצר פלזמה, אשר מחמצנת במהירות את הפוטורזיסט למצב גז נדיף ומופקת.

לטכנולוגיית ניקוי זו יתרונות של הפעלה קלה, יעילות גבוהה, משטח נקי, ללא שריטות, והיא תורמת להבטחת איכות המוצר בתהליך הסרת הגומי. יתר על כן, היא אינה משתמשת בחומצות, בסיסים וממסים אורגניים, ואין בה בעיות כמו סילוק פסולת וזיהום סביבתי. לכן, היא מוערכת יותר ויותר על ידי אנשים. עם זאת, היא אינה יכולה להסיר פחמן וזיהומים אחרים של מתכת לא נדיפה או תחמוצת מתכת.

 

2. טכנולוגיית ניקוי בשלב גז:

ניקוי פאזה גזית מתייחס לשיטת ניקוי המשתמשת במקבילה פאזה גזית של החומר המתאים בתהליך הנוזלי כדי לתקשר עם החומר המזוהם על פני הוופל כדי להשיג את מטרת הסרת הזיהומים.

לדוגמה, בתהליך CMOS, ניקוי פרוסות סיליקון משתמש באינטראקציה בין HF בפאזה גזית לאדי מים כדי להסיר תחמוצות. בדרך כלל, תהליך HF המכיל מים חייב להיות מלווה בתהליך הסרת חלקיקים, בעוד שהשימוש בטכנולוגיית ניקוי HF בפאזה גזית אינו דורש תהליך הסרת חלקיקים נוסף.

היתרונות החשובים ביותר בהשוואה לתהליך HF מימי הם צריכת כימיקלים קטנה בהרבה של HF ויעילות ניקוי גבוהה יותר.

 

ברוכים הבאים לכל לקוחות מכל רחבי העולם לבקר אותנו לדיון נוסף!

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