Voor de productie van halfgeleiders zijn bepaalde organische en anorganische stoffen nodig. Bovendien, aangezien het proces altijd in een cleanroom met menselijke tussenkomst plaatsvindt, zijn halfgeleiderswaferszijn onvermijdelijk verontreinigd met diverse onzuiverheden.
Afhankelijk van de bron en de aard van de verontreinigingen kunnen deze grofweg in vier categorieën worden verdeeld: deeltjes, organische stoffen, metaalionen en oxiden.
1. Deeltjes:
De deeltjes bestaan hoofdzakelijk uit polymeren, fotolakken en etsverontreinigingen.
Dergelijke verontreinigingen hechten zich doorgaans via intermoleculaire krachten aan het oppervlak van de wafer, waardoor de vorming van geometrische figuren en de elektrische parameters van het fotolithografieproces van het apparaat worden beïnvloed.
Dergelijke verontreinigingen worden voornamelijk verwijderd door het contactoppervlak met het oppervlak geleidelijk te verkleinen.wafeltjevia fysische of chemische methoden.
2. Organische stof:
De bronnen van organische onzuiverheden zijn relatief divers, zoals huidolie, bacteriën, machineolie, vacuümvet, fotolak, reinigingsmiddelen, enzovoort.
Dergelijke verontreinigingen vormen doorgaans een organische film op het oppervlak van de wafer, waardoor de reinigingsvloeistof het oppervlak van de wafer niet kan bereiken en het waferoppervlak onvolledig wordt gereinigd.
Het verwijderen van dergelijke verontreinigingen vindt vaak plaats in de eerste stap van het reinigingsproces, voornamelijk met behulp van chemische methoden zoals zwavelzuur en waterstofperoxide.
3. Metaalionen:
Veelvoorkomende metaalverontreinigingen zijn onder andere ijzer, koper, aluminium, chroom, gietijzer, titanium, natrium, kalium en lithium. De belangrijkste bronnen zijn diverse gebruiksvoorwerpen, leidingen, chemische reagentia en metaalverontreiniging die ontstaat wanneer metalen verbindingen worden gevormd tijdens de verwerking.
Dit type onzuiverheid wordt vaak verwijderd door chemische methoden via de vorming van metaalioncomplexen.
4. Oxide:
Wanneer een halfgeleiderwafersWanneer halfgeleiders worden blootgesteld aan een omgeving die zuurstof en water bevat, zal er een natuurlijke oxidelaag op het oppervlak ontstaan. Deze oxidelaag kan veel processen in de halfgeleiderproductie belemmeren en bevat bovendien bepaalde metaalverontreinigingen. Onder bepaalde omstandigheden kunnen deze verontreinigingen elektrische defecten veroorzaken.
Het verwijderen van deze oxidefilm gebeurt vaak door onderdompeling in verdund fluorwaterstofzuur.
Algemene schoonmaakprocedure
Onzuiverheden geadsorbeerd op het oppervlak van de halfgeleiderwafersZe kunnen worden onderverdeeld in drie typen: moleculair, ionisch en atomair.
Onder deze onzuiverheden is de adsorptiekracht tussen moleculaire onzuiverheden en het oppervlak van de wafer zwak, waardoor dit type onzuiverheidsdeeltjes relatief gemakkelijk te verwijderen is. Het betreft voornamelijk olieachtige onzuiverheden met hydrofobe eigenschappen, die een masker kunnen vormen voor ionische en atomaire onzuiverheden die het oppervlak van halfgeleiderwafers verontreinigen. Dit maakt de verwijdering van deze twee soorten onzuiverheden lastig. Daarom moeten bij het chemisch reinigen van halfgeleiderwafers eerst de moleculaire onzuiverheden worden verwijderd.
Daarom is de algemene procedure voor halfgeleiderswafeltjeHet reinigingsproces is als volgt:
De-moleculering-deionisatie-de-atomisatie-spoelen met gedemineraliseerd water.
Om de natuurlijke oxidelaag op het oppervlak van de wafer te verwijderen, is bovendien een stap met een verdunde aminozuuroplossing nodig. Het reinigingsproces is dus als volgt opgebouwd: eerst wordt de organische verontreiniging van het oppervlak verwijderd, vervolgens wordt de oxidelaag opgelost, ten slotte worden deeltjes en metaalverontreiniging verwijderd en tegelijkertijd wordt het oppervlak gepassiveerd.
Gangbare schoonmaakmethoden
Voor het reinigen van halfgeleiderwafers worden vaak chemische methoden gebruikt.
Chemische reiniging verwijst naar het proces waarbij verschillende chemische reagentia en organische oplosmiddelen worden gebruikt om onzuiverheden en olievlekken op het oppervlak van de wafer te laten reageren of oplossen, de onzuiverheden te verwijderen en vervolgens te spoelen met een grote hoeveelheid zeer zuiver, warm en koud gedeïoniseerd water om een schoon oppervlak te verkrijgen.
Chemische reiniging kan worden onderverdeeld in natte chemische reiniging en droge chemische reiniging, waarbij natte chemische reiniging nog steeds de meest voorkomende is.
Natchemische reiniging
1. Natte chemische reiniging:
Natte chemische reiniging omvat hoofdzakelijk onderdompeling in een oplossing, mechanisch schrobben, ultrasoon reinigen, megasonisch reinigen, roterend sproeien, enzovoort.
2. Dompeling in de oplossing:
Oplossingsonderdompeling is een methode om oppervlakteverontreiniging te verwijderen door de wafer onder te dompelen in een chemische oplossing. Het is de meest gebruikte methode bij natchemische reiniging. Verschillende oplossingen kunnen worden gebruikt om verschillende soorten verontreinigingen van het waferoppervlak te verwijderen.
Deze methode kan doorgaans onzuiverheden op het oppervlak van de wafer niet volledig verwijderen, daarom worden tijdens het onderdompelen vaak fysieke maatregelen zoals verhitting, ultrageluid en roeren toegepast.
3. Mechanisch schrobben:
Mechanisch schrobben wordt vaak gebruikt om deeltjes of organische resten van het waferoppervlak te verwijderen. Het kan over het algemeen worden onderverdeeld in twee methoden:handmatig schrobben en schrobben met een wisser.
Handmatig schrobbenDit is de eenvoudigste schrobmethode. Met een roestvrijstalen borstel wordt een bolletje vastgehouden dat is doordrenkt met watervrije ethanol of andere organische oplosmiddelen. Vervolgens wordt het oppervlak van de wafer voorzichtig in dezelfde richting gewreven om waslagen, stof, lijmresten of andere vaste deeltjes te verwijderen. Deze methode kan echter gemakkelijk krassen en ernstige vervuiling veroorzaken.
De wisser gebruikt mechanische rotatie om het oppervlak van de wafer te wrijven met een zachte wollen borstel of een gemengde borstel. Deze methode vermindert krassen op de wafer aanzienlijk. De hogedrukwisser zal de wafer niet krassen door het ontbreken van mechanische wrijving en kan vervuiling in de groeven verwijderen.
4. Ultrasone reiniging:
Ultrasoon reinigen is een reinigingsmethode die veel gebruikt wordt in de halfgeleiderindustrie. De voordelen zijn een goed reinigingsresultaat, eenvoudige bediening en de mogelijkheid om ook complexe apparaten en behuizingen te reinigen.
Deze reinigingsmethode maakt gebruik van sterke ultrasone golven (de meest gebruikte ultrasone frequentie is 20-40 kHz), waardoor er ijle en dichte deeltjes in het vloeibare medium ontstaan. In het ijle deel ontstaat een bijna vacuüm holtebel. Wanneer deze holtebel verdwijnt, ontstaat er een sterke lokale druk in de buurt ervan, waardoor de chemische bindingen in de moleculen worden verbroken en de onzuiverheden op het waferoppervlak oplossen. Ultrasone reiniging is het meest effectief voor het verwijderen van onoplosbare of niet-oplosbare fluxresten.
5. Megasonisch reinigen:
Megasonisch reinigen heeft niet alleen de voordelen van ultrasoon reinigen, maar overwint ook de nadelen ervan.
Megasonisch reinigen is een methode om wafers te reinigen door het combineren van het hoogenergetische (850 kHz) trillingseffect met de chemische reactie van reinigingsmiddelen. Tijdens het reinigen worden de moleculen van de oplossing versneld door de megasonische golf (de maximale momentane snelheid kan 30 cm/s bereiken). De hogesnelheidsvloeistofgolf raakt continu het oppervlak van de wafer, waardoor de verontreinigingen en fijne deeltjes die aan het oppervlak van de wafer vastzitten, krachtig worden verwijderd en in de reinigingsoplossing terechtkomen. Door zure oppervlakteactieve stoffen aan de reinigingsoplossing toe te voegen, kunnen enerzijds deeltjes en organisch materiaal van het gepolijste oppervlak worden verwijderd door adsorptie van de oppervlakteactieve stoffen. Anderzijds kan door de combinatie van oppervlakteactieve stoffen en een zure omgeving ook metaalverontreiniging van het oppervlak van de gepolijste wafer worden verwijderd. Deze methode combineert dus de functies van mechanisch afvegen en chemisch reinigen.
De megasonische reinigingsmethode is tegenwoordig een effectieve methode voor het reinigen van gepolijste platen.
6. Rotatiespuitmethode:
De roterende sproeimethode is een methode waarbij mechanische middelen worden gebruikt om de wafer met hoge snelheid te laten roteren, terwijl tijdens het rotatieproces continu vloeistof (zeer zuiver gedemineraliseerd water of een andere reinigingsvloeistof) op het oppervlak van de wafer wordt gespoten om onzuiverheden van het waferoppervlak te verwijderen.
Bij deze methode wordt de verontreiniging op het oppervlak van de wafer opgelost in de vernevelde vloeistof (of chemisch ermee gereageerd om deze op te lossen), en wordt het centrifugale effect van snelle rotatie gebruikt om de vloeistof met onzuiverheden na verloop van tijd van het oppervlak van de wafer te scheiden.
De roterende sproeimethode combineert de voordelen van chemische reiniging, vloeistofmechanische reiniging en hogedrukreiniging. Tegelijkertijd kan deze methode ook worden gecombineerd met een droogproces. Na een periode van reiniging met gedemineraliseerd water wordt de waterstraal gestopt en wordt een sproeigas gebruikt. Tegelijkertijd kan de rotatiesnelheid worden verhoogd om de centrifugale kracht te vergroten en zo het oppervlak van de wafer snel te ontvochtigen.
7.Chemische reiniging
Chemische reiniging verwijst naar een reinigingstechnologie waarbij geen reinigingsmiddelen worden gebruikt.
De momenteel gebruikte droogreinigingstechnologieën omvatten onder andere: plasmareiniging, gasfasereiniging en straalreiniging.
De voordelen van stomerij zijn het eenvoudige proces en de afwezigheid van milieuvervuiling, maar de kosten zijn hoog en het toepassingsgebied is vooralsnog beperkt.
1. Plasmareinigingstechnologie:
Plasmareiniging wordt vaak gebruikt bij het verwijderen van fotolak. Een kleine hoeveelheid zuurstof wordt in het plasmareactiesysteem gebracht. Onder invloed van een sterk elektrisch veld genereert de zuurstof plasma, dat de fotolak snel oxideert tot een vluchtige gasvormige toestand die vervolgens wordt afgezogen.
Deze reinigingstechnologie heeft als voordelen een eenvoudige bediening, hoge efficiëntie, een schoon oppervlak, geen krassen en draagt bij aan het waarborgen van de productkwaliteit tijdens het ontgommen. Bovendien worden er geen zuren, basen of organische oplosmiddelen gebruikt, waardoor er geen problemen ontstaan zoals afvalverwerking en milieuvervuiling. Daarom wordt deze technologie steeds meer gewaardeerd. Het is echter niet mogelijk om koolstof en andere niet-vluchtige metaal- of metaaloxideverontreinigingen te verwijderen.
2. Reinigingstechnologie in de gasfase:
Reiniging in de gasfase verwijst naar een reinigingsmethode waarbij het gasvormige equivalent van de overeenkomstige stof in het vloeibare proces wordt gebruikt om te reageren met de verontreinigde stof op het oppervlak van de wafer, met als doel onzuiverheden te verwijderen.
In het CMOS-proces wordt bijvoorbeeld bij de waferreiniging gebruikgemaakt van de interactie tussen HF in gasvorm en waterdamp om oxiden te verwijderen. Normaal gesproken moet het HF-proces met water gepaard gaan met een deeltjesverwijderingsproces, terwijl het gebruik van HF in gasvorm geen daaropvolgend deeltjesverwijderingsproces vereist.
De belangrijkste voordelen ten opzichte van het waterige HF-proces zijn een veel lager HF-chemisch verbruik en een hogere reinigingsefficiëntie.
Wij verwelkomen klanten van over de hele wereld om ons te bezoeken voor een verder gesprek!
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
Geplaatst op: 13 augustus 2024