सेमीकंडक्टर वेफर दूषित होण्याचे आणि साफसफाईचे स्रोत

अर्धवाहक उत्पादनात सहभागी होण्यासाठी काही सेंद्रिय आणि अजैविक पदार्थांची आवश्यकता असते. याव्यतिरिक्त, ही प्रक्रिया नेहमीच मानवी सहभागासह स्वच्छ खोलीत केली जात असल्याने, अर्धवाहकवेफर्सविविध अशुद्धतेमुळे अपरिहार्यपणे दूषित होतात.

दूषित घटकांच्या स्रोत आणि स्वरूपानुसार, त्यांना साधारणपणे चार श्रेणींमध्ये विभागता येते: कण, सेंद्रिय पदार्थ, धातूचे आयन आणि ऑक्साइड.

 

१. कण:

कण हे प्रामुख्याने काही पॉलिमर, फोटोरेझिस्ट आणि एचिंग अशुद्धता असतात.

असे दूषित घटक सामान्यतः वेफरच्या पृष्ठभागावर शोषण्यासाठी आंतरआण्विक बलांवर अवलंबून असतात, ज्यामुळे उपकरणाच्या फोटोलिथोग्राफी प्रक्रियेच्या भौमितिक आकृत्यांच्या निर्मितीवर आणि विद्युत मापदंडांवर परिणाम होतो.

अशा दूषित घटकांचा पृष्ठभागाशी संपर्क क्षेत्र हळूहळू कमी करून प्रामुख्याने काढून टाकला जातो.वेफरभौतिक किंवा रासायनिक पद्धतींद्वारे.

 

२. सेंद्रिय पदार्थ:

सेंद्रिय अशुद्धतेचे स्रोत तुलनेने विस्तृत आहेत, जसे की मानवी त्वचेचे तेल, बॅक्टेरिया, मशीन तेल, व्हॅक्यूम ग्रीस, फोटोरेसिस्ट, क्लिनिंग सॉल्व्हेंट्स इ.

अशा दूषित घटकांमुळे वेफरच्या पृष्ठभागावर एक सेंद्रिय थर तयार होतो ज्यामुळे स्वच्छता द्रव वेफरच्या पृष्ठभागावर पोहोचू शकत नाही, ज्यामुळे वेफरच्या पृष्ठभागाची अपूर्ण स्वच्छता होते.

अशा दूषित घटकांचे काढून टाकणे बहुतेकदा स्वच्छता प्रक्रियेच्या पहिल्या टप्प्यात केले जाते, प्रामुख्याने सल्फ्यूरिक आम्ल आणि हायड्रोजन पेरॉक्साइड सारख्या रासायनिक पद्धती वापरून.

 

३. धातूचे आयन:

सामान्य धातूंच्या अशुद्धतेमध्ये लोह, तांबे, अॅल्युमिनियम, क्रोमियम, कास्ट आयर्न, टायटॅनियम, सोडियम, पोटॅशियम, लिथियम इत्यादींचा समावेश होतो. मुख्य स्रोत म्हणजे विविध भांडी, पाईप्स, रासायनिक अभिकर्मक आणि प्रक्रियेदरम्यान धातूच्या परस्परसंबंधांमुळे निर्माण होणारे धातू प्रदूषण.

या प्रकारची अशुद्धता बहुतेकदा धातूच्या आयन कॉम्प्लेक्सच्या निर्मितीद्वारे रासायनिक पद्धतींनी काढून टाकली जाते.

 

४. ऑक्साईड:

जेव्हा अर्धवाहकवेफर्सऑक्सिजन आणि पाणी असलेल्या वातावरणाच्या संपर्कात आल्यास, पृष्ठभागावर एक नैसर्गिक ऑक्साईड थर तयार होईल. ही ऑक्साईड फिल्म अर्धवाहक उत्पादनातील अनेक प्रक्रियांमध्ये अडथळा आणेल आणि त्यात काही धातूंच्या अशुद्धता देखील असतील. काही विशिष्ट परिस्थितीत, ते विद्युत दोष निर्माण करतील.

या ऑक्साईड फिल्मचे काढणे बहुतेकदा सौम्य हायड्रोफ्लोरिक आम्लात भिजवून पूर्ण केले जाते.

 

सामान्य साफसफाईचा क्रम

अर्धवाहकाच्या पृष्ठभागावर शोषलेले अशुद्धीवेफर्सतीन प्रकारांमध्ये विभागले जाऊ शकते: आण्विक, आयनिक आणि अणु.

त्यापैकी, आण्विक अशुद्धता आणि वेफरच्या पृष्ठभागामधील शोषण शक्ती कमकुवत आहे आणि या प्रकारचे अशुद्धता कण काढून टाकणे तुलनेने सोपे आहे. ते बहुतेक तेलकट अशुद्धता असतात ज्यात हायड्रोफोबिक वैशिष्ट्ये असतात, जी अर्धसंवाहक वेफरच्या पृष्ठभागावर दूषित होणाऱ्या आयनिक आणि अणु अशुद्धतेसाठी मास्किंग प्रदान करू शकतात, जे या दोन प्रकारच्या अशुद्धता काढून टाकण्यास अनुकूल नाही. म्हणून, अर्धसंवाहक वेफर रासायनिकरित्या साफ करताना, प्रथम आण्विक अशुद्धता काढून टाकल्या पाहिजेत.

म्हणून, अर्धवाहकाची सामान्य प्रक्रियावेफरस्वच्छता प्रक्रिया अशी आहे:

डी-मॉलिक्युलरायझेशन-डी-अणुकरण-डी-अणुकरण-डीआयोनाइज्ड पाण्याने स्वच्छ धुणे.

याव्यतिरिक्त, वेफरच्या पृष्ठभागावरील नैसर्गिक ऑक्साईड थर काढून टाकण्यासाठी, एक सौम्य अमीनो आम्ल भिजवण्याची पायरी जोडणे आवश्यक आहे. म्हणून, स्वच्छतेची कल्पना म्हणजे प्रथम पृष्ठभागावरील सेंद्रिय दूषितता काढून टाकणे; नंतर ऑक्साईड थर विरघळवणे; शेवटी कण आणि धातूचे दूषितता काढून टाकणे आणि त्याच वेळी पृष्ठभाग निष्क्रिय करणे.

 

सामान्य स्वच्छता पद्धती

अर्धवाहक वेफर्स स्वच्छ करण्यासाठी अनेकदा रासायनिक पद्धती वापरल्या जातात.

रासायनिक स्वच्छता म्हणजे विविध रासायनिक अभिकर्मक आणि सेंद्रिय सॉल्व्हेंट्स वापरून वेफरच्या पृष्ठभागावरील अशुद्धता आणि तेलाचे डाग विरघळवून अशुद्धता शोषून घेणे आणि नंतर स्वच्छ पृष्ठभाग मिळविण्यासाठी मोठ्या प्रमाणात उच्च-शुद्धता असलेल्या गरम आणि थंड डीआयोनाइज्ड पाण्याने धुणे.

रासायनिक स्वच्छता ओल्या रासायनिक स्वच्छता आणि कोरड्या रासायनिक स्वच्छतामध्ये विभागली जाऊ शकते, ज्यामध्ये ओल्या रासायनिक स्वच्छता अजूनही प्रबळ आहे.

 

ओल्या रासायनिक साफसफाई

 

१. ओल्या रासायनिक साफसफाई:

ओल्या रासायनिक स्वच्छतेमध्ये प्रामुख्याने द्रावण बुडवणे, यांत्रिक स्क्रबिंग, अल्ट्रासोनिक स्वच्छता, मेगासॉनिक स्वच्छता, रोटरी फवारणी इत्यादींचा समावेश होतो.

 

२. द्रावण बुडवणे:

द्रावण बुडवणे ही वेफरला रासायनिक द्रावणात बुडवून पृष्ठभागावरील दूषितता काढून टाकण्याची एक पद्धत आहे. ओल्या रासायनिक स्वच्छतेमध्ये ही सर्वात सामान्यतः वापरली जाणारी पद्धत आहे. वेफरच्या पृष्ठभागावरील विविध प्रकारचे दूषित घटक काढून टाकण्यासाठी वेगवेगळ्या द्रावणांचा वापर केला जाऊ शकतो.

सहसा, ही पद्धत वेफरच्या पृष्ठभागावरील अशुद्धता पूर्णपणे काढून टाकू शकत नाही, म्हणून विसर्जित करताना गरम करणे, अल्ट्रासाऊंड आणि ढवळणे यासारखे भौतिक उपाय वापरले जातात.

 

३. यांत्रिक स्क्रबिंग:

वेफरच्या पृष्ठभागावरील कण किंवा सेंद्रिय अवशेष काढून टाकण्यासाठी यांत्रिक स्क्रबिंगचा वापर केला जातो. हे सामान्यतः दोन पद्धतींमध्ये विभागले जाऊ शकते:हाताने घासणे आणि वाइपरने घासणे.

मॅन्युअल स्क्रबिंगही सर्वात सोपी स्क्रबिंग पद्धत आहे. निर्जल इथेनॉल किंवा इतर सेंद्रिय सॉल्व्हेंट्समध्ये भिजवलेल्या बॉलला धरण्यासाठी स्टेनलेस स्टील ब्रशचा वापर केला जातो आणि मेणाचा थर, धूळ, अवशिष्ट गोंद किंवा इतर घन कण काढून टाकण्यासाठी वेफरच्या पृष्ठभागावर त्याच दिशेने हळूवारपणे घासले जाते. या पद्धतीमुळे ओरखडे आणि गंभीर प्रदूषण होणे सोपे आहे.

वायपर वेफरच्या पृष्ठभागावर मऊ लोकरीच्या ब्रशने किंवा मिश्र ब्रशने घासण्यासाठी यांत्रिक रोटेशन वापरतो. या पद्धतीने वेफरवरील ओरखडे खूप कमी होतात. यांत्रिक घर्षण नसल्यामुळे उच्च-दाब वायपर वेफरला ओरखडे टाकणार नाही आणि खोबणीतील दूषितता काढून टाकू शकतो.

 

४. अल्ट्रासोनिक स्वच्छता:

अल्ट्रासोनिक क्लीनिंग ही सेमीकंडक्टर उद्योगात मोठ्या प्रमाणावर वापरली जाणारी एक क्लिनिंग पद्धत आहे. त्याचे फायदे म्हणजे चांगला क्लीनिंग इफेक्ट, साधे ऑपरेशन आणि जटिल उपकरणे आणि कंटेनर देखील स्वच्छ करू शकतात.

ही स्वच्छता पद्धत मजबूत अल्ट्रासोनिक लाटांच्या प्रभावाखाली असते (सामान्यतः वापरली जाणारी अल्ट्रासोनिक वारंवारता 20s40kHz असते), आणि द्रव माध्यमात विरळ आणि दाट भाग निर्माण होतील. विरळ भाग जवळजवळ व्हॅक्यूम कॅव्हिटी बबल तयार करेल. जेव्हा कॅव्हिटी बबल नाहीसा होतो, तेव्हा त्याच्या जवळ एक मजबूत स्थानिक दाब निर्माण होईल, ज्यामुळे रेणूंमधील रासायनिक बंध तुटतील आणि वेफर पृष्ठभागावरील अशुद्धता विरघळतील. अघुलनशील किंवा अघुलनशील फ्लक्स अवशेष काढून टाकण्यासाठी अल्ट्रासोनिक क्लिनिंग सर्वात प्रभावी आहे.

 

५. मेगासॉनिक स्वच्छता:

मेगासॉनिक क्लीनिंगमध्ये केवळ अल्ट्रासोनिक क्लीनिंगचे फायदेच नाहीत तर त्यातील कमतरतांवरही मात केली जाते.

मेगासॉनिक क्लीनिंग ही उच्च-ऊर्जा (850kHz) वारंवारता कंपन प्रभाव आणि रासायनिक क्लिनिंग एजंट्सच्या रासायनिक अभिक्रिया एकत्र करून वेफर्स साफ करण्याची एक पद्धत आहे. साफसफाई दरम्यान, द्रावण रेणू मेगासॉनिक वेव्हद्वारे वेगवान होतात (जास्तीत जास्त तात्काळ वेग 30cmVs पर्यंत पोहोचू शकतो), आणि हाय-स्पीड फ्लुइड वेव्ह सतत वेफरच्या पृष्ठभागावर परिणाम करते, ज्यामुळे वेफरच्या पृष्ठभागावर जोडलेले प्रदूषक आणि सूक्ष्म कण जबरदस्तीने काढून टाकले जातात आणि क्लिनिंग सोल्युशनमध्ये प्रवेश करतात. क्लिनिंग सोल्युशनमध्ये अ‍ॅसिडिक सर्फॅक्टंट्स जोडल्याने, एकीकडे, सर्फॅक्टंट्सच्या शोषणाद्वारे पॉलिशिंग पृष्ठभागावरील कण आणि सेंद्रिय पदार्थ काढून टाकण्याचा उद्देश साध्य होऊ शकतो; दुसरीकडे, सर्फॅक्टंट्स आणि अ‍ॅसिडिक वातावरणाच्या एकत्रीकरणाद्वारे, पॉलिशिंग शीटच्या पृष्ठभागावरील धातूचे दूषित पदार्थ काढून टाकण्याचा उद्देश साध्य होऊ शकतो. ही पद्धत एकाच वेळी यांत्रिक पुसण्याची आणि रासायनिक साफसफाईची भूमिका बजावू शकते.

सध्या, पॉलिशिंग शीट्स स्वच्छ करण्यासाठी मेगासॉनिक क्लिनिंग पद्धत एक प्रभावी पद्धत बनली आहे.

 

६. रोटरी स्प्रे पद्धत:

रोटरी स्प्रे पद्धत ही एक पद्धत आहे जी वेफरला उच्च वेगाने फिरवण्यासाठी यांत्रिक पद्धती वापरते आणि वेफरच्या पृष्ठभागावरील अशुद्धता काढून टाकण्यासाठी रोटेशन प्रक्रियेदरम्यान वेफरच्या पृष्ठभागावर सतत द्रव (उच्च-शुद्धता डीआयोनाइज्ड पाणी किंवा इतर स्वच्छता द्रव) फवारते.

ही पद्धत वेफरच्या पृष्ठभागावरील दूषिततेचा वापर फवारलेल्या द्रवात विरघळण्यासाठी करते (किंवा विरघळण्यासाठी त्याच्याशी रासायनिक अभिक्रिया करते) आणि अशुद्धता असलेले द्रव वेळेत वेफरच्या पृष्ठभागापासून वेगळे करण्यासाठी हाय-स्पीड रोटेशनच्या केंद्रापसारक प्रभावाचा वापर करते.

रोटरी स्प्रे पद्धतीमध्ये रासायनिक स्वच्छता, द्रव यांत्रिकी स्वच्छता आणि उच्च-दाब स्क्रबिंगचे फायदे आहेत. त्याच वेळी, ही पद्धत कोरडे प्रक्रियेसह देखील एकत्र केली जाऊ शकते. डीआयोनाइज्ड वॉटर स्प्रे साफसफाईच्या कालावधीनंतर, पाण्याचा स्प्रे थांबवला जातो आणि स्प्रे गॅस वापरला जातो. त्याच वेळी, वेफरच्या पृष्ठभागावर जलद निर्जलीकरण करण्यासाठी केंद्रापसारक शक्ती वाढवण्यासाठी रोटेशन गती वाढवता येते.

 

7.कोरड्या रासायनिक स्वच्छता

ड्राय क्लीनिंग म्हणजे अशा क्लिनिंग तंत्रज्ञानाचा संदर्भ ज्यामध्ये सोल्यूशन्स वापरल्या जात नाहीत.

सध्या वापरल्या जाणाऱ्या ड्राय क्लीनिंग तंत्रज्ञानामध्ये हे समाविष्ट आहे: प्लाझ्मा क्लीनिंग तंत्रज्ञान, गॅस फेज क्लीनिंग तंत्रज्ञान, बीम क्लीनिंग तंत्रज्ञान इ.

ड्राय क्लीनिंगचे फायदे म्हणजे सोपी प्रक्रिया आणि पर्यावरणीय प्रदूषण नाही, परंतु त्याची किंमत जास्त आहे आणि सध्या वापराची व्याप्ती मोठी नाही.

 

१. प्लाझ्मा क्लिनिंग तंत्रज्ञान:

फोटोरेझिस्ट काढून टाकण्याच्या प्रक्रियेत प्लाझ्मा क्लिनिंगचा वापर अनेकदा केला जातो. प्लाझ्मा रिअॅक्शन सिस्टममध्ये थोड्या प्रमाणात ऑक्सिजन टाकला जातो. एका मजबूत विद्युत क्षेत्राच्या कृती अंतर्गत, ऑक्सिजन प्लाझ्मा तयार करतो, जो फोटोरेझिस्टला अस्थिर वायू स्थितीत त्वरीत ऑक्सिडाइझ करतो आणि काढला जातो.

या स्वच्छता तंत्रज्ञानाचे फायदे आहेत: सोपे ऑपरेशन, उच्च कार्यक्षमता, स्वच्छ पृष्ठभाग, कोणतेही ओरखडे नाहीत आणि डिगमिंग प्रक्रियेत उत्पादनाची गुणवत्ता सुनिश्चित करण्यासाठी ते अनुकूल आहे. शिवाय, ते आम्ल, अल्कली आणि सेंद्रिय सॉल्व्हेंट्स वापरत नाही आणि कचरा विल्हेवाट आणि पर्यावरणीय प्रदूषण यासारख्या कोणत्याही समस्या नाहीत. म्हणूनच, लोकांकडून त्याचे मूल्य वाढत आहे. तथापि, ते कार्बन आणि इतर अस्थिर धातू किंवा धातू ऑक्साईड अशुद्धता काढून टाकू शकत नाही.

 

२. गॅस फेज क्लीनिंग तंत्रज्ञान:

गॅस फेज क्लीनिंग म्हणजे अशी साफसफाई पद्धत जी द्रव प्रक्रियेत संबंधित पदार्थाच्या समतुल्य गॅस फेजचा वापर करून वेफरच्या पृष्ठभागावरील दूषित पदार्थाशी संवाद साधून अशुद्धता काढून टाकण्याचा उद्देश साध्य करते.

उदाहरणार्थ, CMOS प्रक्रियेत, वेफर क्लीनिंग ऑक्साइड काढून टाकण्यासाठी गॅस फेज HF आणि पाण्याची वाफ यांच्यातील परस्परसंवादाचा वापर करते. सहसा, पाणी असलेल्या HF प्रक्रियेसह कण काढून टाकण्याची प्रक्रिया असणे आवश्यक असते, तर गॅस फेज HF क्लीनिंग तंत्रज्ञानाच्या वापरासाठी त्यानंतरच्या कण काढून टाकण्याची प्रक्रिया आवश्यक नसते.

जलीय एचएफ प्रक्रियेच्या तुलनेत सर्वात महत्वाचे फायदे म्हणजे एचएफ रसायनांचा वापर खूपच कमी आणि उच्च स्वच्छता कार्यक्षमता.

 

पुढील चर्चेसाठी जगभरातील कोणत्याही ग्राहकांना आमच्याकडे येण्याचे स्वागत आहे!

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