Sommige organische en anorganische stoffen zijn nodig voor de productie van halfgeleiders. Bovendien, aangezien het proces altijd plaatsvindt in een cleanroom met menselijke tussenkomst, is het belangrijk om te weten dat halfgeleiders...wafelszijn onvermijdelijk verontreinigd met allerlei onzuiverheden.
Afhankelijk van de bron en aard van de verontreinigende stoffen kunnen deze grofweg worden onderverdeeld in vier categorieën: deeltjes, organisch materiaal, metaalionen en oxiden.
1. Deeltjes:
Deeltjes bestaan voornamelijk uit polymeren, fotoresists en etsverontreinigingen.
Dergelijke verontreinigingen hechten zich doorgaans aan het oppervlak van de wafer door middel van intermoleculaire krachten, waardoor de vorming van geometrische figuren en elektrische parameters van het fotolithografieproces van het apparaat worden beïnvloed.
Dergelijke verontreinigingen worden hoofdzakelijk verwijderd door geleidelijk hun contactoppervlak met het oppervlak van dewafeltjedoor middel van fysieke of chemische methoden.
2. Organisch materiaal:
Er zijn relatief veel bronnen van organische onzuiverheden, zoals huidvet, bacteriën, machineolie, stofzuigervet, fotoresist, schoonmaakmiddelen, 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. Hierdoor wordt het oppervlak van de wafer niet volledig gereinigd.
Het verwijderen van dergelijke verontreinigingen gebeurt vaak in de eerste stap van het reinigingsproces, meestal met behulp van chemische methoden zoals zwavelzuur en waterstofperoxide.
3. Metaalionen:
Veelvoorkomende metaalverontreinigingen zijn ijzer, koper, aluminium, chroom, gietijzer, titanium, natrium, kalium, lithium, enz. De belangrijkste bronnen zijn diverse gereedschappen, leidingen, chemische reagentia en metaalverontreiniging die ontstaat wanneer er tijdens de verwerking metaalverbindingen worden gevormd.
Dit soort onzuiverheden worden vaak verwijderd met chemische methoden door de vorming van metaalioncomplexen.
4. Oxide:
Wanneer halfgeleiderwafelsAls ze worden blootgesteld aan een omgeving met zuurstof en water, vormt zich een natuurlijke oxidelaag op het oppervlak. Deze oxidelaag hindert veel processen in de halfgeleiderproductie en bevat ook bepaalde metaalverontreinigingen. Onder bepaalde omstandigheden kunnen ze elektrische defecten veroorzaken.
Het verwijderen van deze oxidehuid gebeurt vaak door het onderdompelen in verdund waterstoffluoride.
Algemene reinigingsvolgorde
Onzuiverheden geadsorbeerd op het oppervlak van halfgeleiderwafelskunnen worden onderverdeeld in drie typen: moleculair, ionisch en atomair.
De adsorptiekracht tussen moleculaire onzuiverheden en het waferoppervlak is zwak, waardoor dit type onzuiverheidsdeeltjes relatief eenvoudig te verwijderen is. Het zijn meestal olieachtige onzuiverheden met hydrofobe eigenschappen, die ionische en atomaire onzuiverheden kunnen maskeren die het oppervlak van halfgeleiderwafers verontreinigen. Dit is niet bevorderlijk voor de verwijdering van deze twee soorten onzuiverheden. Daarom moeten bij het chemisch reinigen van halfgeleiderwafers eerst de moleculaire onzuiverheden worden verwijderd.
Daarom is de algemene procedure van halfgeleiderwafeltjereinigingsproces is:
Demolecularisatie-deïonisatie-deatomisatie-spoelen met gedeïoniseerd water.
Om de natuurlijke oxidelaag op het oppervlak van de wafer te verwijderen, is bovendien een weekstap met verdunde aminozuren nodig. Het idee van reinigen is daarom om eerst organische verontreiniging van het oppervlak te verwijderen, vervolgens de oxidelaag op te lossen, tot slot deeltjes en metaalverontreiniging te verwijderen en tegelijkertijd het oppervlak te passiveren.
Veelvoorkomende reinigingsmethoden
Voor het reinigen van halfgeleiderwafers worden vaak chemische methoden gebruikt.
Chemisch reinigen is het proces waarbij verschillende chemische reagentia en organische oplosmiddelen worden gebruikt om onzuiverheden en olievlekken op het oppervlak van de wafer op te lossen en onzuiverheden te desorberen. Vervolgens wordt het oppervlak gespoeld met een grote hoeveelheid heet en koud gedemineraliseerd water van hoge zuiverheid om een schoon oppervlak te verkrijgen.
Chemische reiniging kan worden onderverdeeld in natchemische reiniging en droogchemische reiniging, waarbij natchemische reiniging nog steeds de dominante techniek is.
Natchemische reiniging
1. Natchemische reiniging:
Onder natchemische reiniging vallen voornamelijk onderdompeling in oplossingen, mechanisch schrobben, ultrasoon reinigen, megasoon reinigen, roterend spuiten, etc.
2. Onderdompeling in oplossing:
Onderdompeling in een oplossing 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 oppervlak van de wafer te verwijderen.
Normaal gesproken kan met deze methode de onzuiverheden op het oppervlak van de wafer niet volledig worden verwijderd. Daarom worden er tijdens het onderdompelen vaak fysieke maatregelen genomen, zoals verhitten, ultrasoon geluid en roeren.
3. Mechanisch schrobben:
Mechanisch schrobben wordt vaak gebruikt om deeltjes of organische resten van het waferoppervlak te verwijderen. Dit kan over het algemeen worden onderverdeeld in twee methoden:handmatig schrobben en schrobben met een wisser.
Handmatig schrobbenis de eenvoudigste schrobmethode. Gebruik een roestvrijstalen borstel om een bal gedrenkt in watervrije ethanol of andere organische oplosmiddelen vast te houden en wrijf zachtjes over het oppervlak van de wafer in dezelfde richting om waslaag, stof, lijmresten of andere vaste deeltjes te verwijderen. Deze methode veroorzaakt gemakkelijk krassen en ernstige vervuiling.
De wisser maakt gebruik van 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 krast de wafer niet door het ontbreken van mechanische wrijving en kan de verontreiniging in de groef verwijderen.
4. Ultrasoon reinigen:
Ultrasoon reinigen is een reinigingsmethode die veel wordt gebruikt in de halfgeleiderindustrie. De voordelen ervan zijn een goed reinigingseffect, eenvoudige bediening en de mogelijkheid om ook complexe apparaten en containers te reinigen.
Deze reinigingsmethode wordt uitgevoerd met sterke ultrasone golven (de meest gebruikte ultrasone frequentie is 20-40 kHz). In het vloeibare medium ontstaan dunne en dichte deeltjes. Deze dunne deeltjes produceren een bijna vacuümbel in de holte. Wanneer de holte verdwijnt, ontstaat er een sterke lokale druk in de buurt van de bel, waardoor de chemische bindingen in de moleculen worden verbroken en de onzuiverheden op het waferoppervlak worden opgelost. Ultrasoon reinigen is het meest effectief voor het verwijderen van onoplosbare of onoplosbare fluxresten.
5. Megasonische reiniging:
Megasonisch reinigen heeft niet alleen de voordelen van ultrasoon reinigen, maar overwint ook de nadelen ervan.
Megasone reiniging is een methode voor het reinigen van wafers door het combineren van het hoogenergetische (850 kHz) frequentievibratie-effect met de chemische reactie van chemische reinigingsmiddelen. Tijdens het reinigen worden de moleculen in de oplossing versneld door de megasone golf (de maximale momentane snelheid kan 30 cmVs bereiken). De hogesnelheidsvloeistofgolf raakt continu het oppervlak van de wafer, waardoor de aan het oppervlak gehechte verontreinigingen en fijne deeltjes krachtig worden verwijderd en in de reinigingsoplossing terechtkomen. Het toevoegen van zure oppervlakteactieve stoffen aan de reinigingsoplossing kan enerzijds het doel bereiken van het verwijderen van deeltjes en organisch materiaal van het polijstoppervlak door de adsorptie van oppervlakteactieve stoffen; anderzijds kan het, door de integratie van oppervlakteactieve stoffen en een zure omgeving, het doel bereiken van het verwijderen van metaalverontreiniging van het oppervlak van de polijstplaat. Deze methode kan tegelijkertijd dienen als mechanisch afvegen en chemisch reinigen.
Tegenwoordig is de megasone reinigingsmethode een effectieve methode geworden voor het reinigen van polijstbladen.
6. Roterende spuitmethode:
De roterende sproeimethode is een methode waarbij mechanische methoden worden gebruikt om de wafer op hoge snelheid te laten draaien. Tijdens het rotatieproces wordt er continu vloeistof (gedeïoniseerd water met een hoge zuiverheid of een andere reinigingsvloeistof) op het oppervlak van de wafer gespoten om onzuiverheden van het oppervlak van de wafer te verwijderen.
Bij deze methode wordt gebruikgemaakt van de verontreiniging op het oppervlak van de wafer, die wordt opgelost in de gespoten vloeistof (of er chemisch mee reageert zodat de verontreiniging wordt opgelost). Daarnaast wordt het centrifugale effect van de hogesnelheidsrotatie gebruikt om ervoor te zorgen dat de vloeistof met de verontreinigingen zich op den duur van het oppervlak van de wafer scheidt.
De roterende sproeimethode biedt de voordelen van chemische reiniging, vloeistofmechanische reiniging en hogedrukreiniging. Deze methode kan ook worden gecombineerd met het droogproces. Na een periode van reiniging met gedeïoniseerd water wordt de waternevel 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 ontwateren.
7.Droogchemische reiniging
Chemisch reinigen is een reinigingstechniek waarbij geen schoonmaakmiddelen worden gebruikt.
De momenteel gebruikte technieken voor chemisch reinigen zijn onder meer: plasmareinigingstechnologie, gasfasereinigingstechnologie, straalreinigingstechnologie, etc.
De voordelen van chemisch reinigen zijn het eenvoudige proces en het ontbreken van milieuvervuiling. De kosten zijn echter hoog en het toepassingsgebied is vooralsnog niet groot.
1. Plasmareinigingstechnologie:
Plasmareiniging wordt vaak gebruikt bij het verwijderen van fotoresist. Een kleine hoeveelheid zuurstof wordt in het plasmareactiesysteem gebracht. Onder invloed van een sterk elektrisch veld genereert de zuurstof plasma, dat de fotoresist snel oxideert tot een vluchtige gasvormige toestand en vervolgens wordt geëxtraheerd.
Deze reinigingstechnologie biedt de voordelen van 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, logen en organische oplosmiddelen gebruikt en zijn er geen problemen zoals afvalverwerking en milieuvervuiling. Daarom wordt het steeds meer gewaardeerd. Het kan echter geen koolstof en andere niet-vluchtige metaal- of metaaloxideverontreinigingen verwijderen.
2. Gasfase-reinigingstechnologie:
Reinigen in de gasfase verwijst naar een reinigingsmethode waarbij het gasfase-equivalent van de overeenkomstige stof in het vloeistofproces in wisselwerking staat met de verontreinigde stof op het oppervlak van de wafer om het doel te bereiken van het verwijderen van onzuiverheden.
In het CMOS-proces bijvoorbeeld maakt de waferreiniging gebruik van de interactie tussen gasfase-HF en waterdamp om oxiden te verwijderen. Normaal gesproken moet het HF-proces dat water bevat, gepaard gaan met een deeltjesverwijderingsproces, terwijl het gebruik van gasfase-HF-reinigingstechnologie geen volgend deeltjesverwijderingsproces vereist.
De belangrijkste voordelen ten opzichte van het waterige HF-proces zijn het veel lagere HF-chemicaliënverbruik en de hogere reinigingsefficiëntie.
Klanten van over de hele wereld zijn van harte welkom 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
Plaatsingstijd: 13-08-2024