Do produkcji półprzewodników niezbędne są pewne substancje organiczne i nieorganiczne. Ponadto, ponieważ proces ten zawsze odbywa się w pomieszczeniu czystym z udziałem człowieka, półprzewodniki…opłatkisą nieuchronnie zanieczyszczone różnymi zanieczyszczeniami.
Biorąc pod uwagę źródło i charakter zanieczyszczeń, można je podzielić na cztery kategorie: cząstki, materię organiczną, jony metali i tlenki.
1. Cząsteczki:
Cząsteczki składają się głównie z polimerów, fotorezystów i zanieczyszczeń powstałych podczas trawienia.
Zazwyczaj tego typu zanieczyszczenia przylegają do powierzchni płytki dzięki siłom międzycząsteczkowym, co wpływa na powstawanie figur geometrycznych i parametry elektryczne procesu fotolitografii.
Tego typu zanieczyszczenia usuwa się głównie poprzez stopniowe zmniejszanie ich powierzchni kontaktu z powierzchniąopłatekza pomocą metod fizycznych lub chemicznych.
2. Materia organiczna:
Źródła zanieczyszczeń organicznych są stosunkowo szerokie i obejmują m.in. tłuszcz ze skóry ludzkiej, bakterie, olej maszynowy, smar do odkurzaczy, fotorezyst, rozpuszczalniki czyszczące itp.
Tego typu zanieczyszczenia zwykle tworzą organiczną warstwę na powierzchni płytki, uniemożliwiając dotarcie płynu czyszczącego do powierzchni płytki. W rezultacie powierzchnia płytki nie jest w pełni oczyszczona.
Usuwanie tego typu zanieczyszczeń odbywa się często na pierwszym etapie procesu czyszczenia, głównie przy użyciu metod chemicznych, takich jak kwas siarkowy i nadtlenek wodoru.
3. Jony metali:
Do powszechnych zanieczyszczeń metalami należą żelazo, miedź, aluminium, chrom, żeliwo, tytan, sód, potas, lit itp. Głównymi źródłami zanieczyszczeń są różnego rodzaju naczynia, rury, odczynniki chemiczne i zanieczyszczenia metalami powstające podczas tworzenia połączeń metalowych w procesie przetwarzania.
Tego typu zanieczyszczenia usuwa się zazwyczaj metodami chemicznymi, poprzez tworzenie kompleksów jonów metali.
4. Tlenek:
Kiedy półprzewodnikopłatkiW środowisku zawierającym tlen i wodę na powierzchni tworzy się naturalna warstwa tlenku. Ta warstwa tlenku utrudnia wiele procesów w produkcji półprzewodników, a ponadto zawiera pewne zanieczyszczenia metaliczne. W pewnych warunkach mogą one powodować powstawanie defektów elektrycznych.
Usuwanie warstwy tlenku odbywa się często poprzez namoczenie w rozcieńczonym kwasie fluorowodorowym.
Ogólna kolejność czyszczenia
Zanieczyszczenia zaadsorbowane na powierzchni półprzewodnikaopłatkimożna podzielić na trzy typy: molekularne, jonowe i atomowe.
Wśród nich, siła adsorpcji między zanieczyszczeniami molekularnymi a powierzchnią płytki półprzewodnikowej jest słaba, a tego typu cząsteczki zanieczyszczeń są stosunkowo łatwe do usunięcia. Są to głównie zanieczyszczenia oleiste o właściwościach hydrofobowych, które mogą maskować zanieczyszczenia jonowe i atomowe zanieczyszczające powierzchnię płytek półprzewodnikowych, co utrudnia usuwanie tych dwóch rodzajów zanieczyszczeń. Dlatego podczas chemicznego czyszczenia płytek półprzewodnikowych należy najpierw usunąć zanieczyszczenia molekularne.
Dlatego ogólna procedura półprzewodnikowaopłatekproces czyszczenia to:
De-molekularna-dejonizacja-de-atomizacja-płukanie wodą dejonizowaną.
Ponadto, aby usunąć naturalną warstwę tlenku z powierzchni płytki, konieczne jest namoczenie w rozcieńczonym roztworze aminokwasów. Dlatego idea czyszczenia polega na tym, aby najpierw usunąć zanieczyszczenia organiczne z powierzchni, następnie rozpuścić warstwę tlenku, a na końcu usunąć cząstki stałe i zanieczyszczenia metalowe, a następnie przeprowadzić pasywację powierzchni.
Typowe metody czyszczenia
Do czyszczenia płytek półprzewodnikowych często stosuje się metody chemiczne.
Czyszczenie chemiczne to proces polegający na użyciu różnych odczynników chemicznych i rozpuszczalników organicznych w celu reakcji lub rozpuszczenia zanieczyszczeń i plam oleju na powierzchni płytki w celu desorbcji zanieczyszczeń, a następnie płukania dużą ilością czystej, gorącej i zimnej, zdejonizowanej wody w celu uzyskania czystej powierzchni.
Czyszczenie chemiczne można podzielić na czyszczenie chemiczne na mokro i czyszczenie chemiczne na sucho, wśród których nadal dominuje czyszczenie chemiczne na mokro.
Czyszczenie chemiczne na mokro
1. Czyszczenie chemiczne na mokro:
Czyszczenie chemiczne na mokro obejmuje głównie zanurzanie w roztworze, szorowanie mechaniczne, czyszczenie ultradźwiękowe, czyszczenie megadźwiękowe, natryskiwanie rotacyjne itp.
2. Zanurzenie w roztworze:
Zanurzanie w roztworze to metoda usuwania zanieczyszczeń powierzchniowych poprzez zanurzenie płytki w roztworze chemicznym. Jest to najczęściej stosowana metoda czyszczenia chemicznego na mokro. Do usuwania różnych rodzajów zanieczyszczeń z powierzchni płytki można stosować różne roztwory.
Zazwyczaj metoda ta nie pozwala na całkowite usunięcie zanieczyszczeń z powierzchni płytki, dlatego podczas zanurzania często stosuje się środki fizyczne, takie jak podgrzewanie, działanie ultradźwięków i mieszanie.
3. Czyszczenie mechaniczne:
Szorowanie mechaniczne jest często stosowane w celu usunięcia cząstek lub pozostałości organicznych z powierzchni płytki. Zasadniczo można je podzielić na dwie metody:szorowanie ręczne i szorowanie wycieraczką.
Szorowanie ręczneTo najprostsza metoda szorowania. Stalowa szczotka jest używana do trzymania kulki nasączonej bezwodnym etanolem lub innymi rozpuszczalnikami organicznymi i delikatnie pociera powierzchnię płytki w tym samym kierunku, aby usunąć warstwę wosku, kurz, resztki kleju lub inne cząstki stałe. Ta metoda łatwo zarysowuje i powoduje poważne zanieczyszczenia.
Wycieraczka wykorzystuje ruch obrotowy do pocierania powierzchni płytki za pomocą miękkiej szczotki wełnianej lub szczotki o mieszanym włosiu. Ta metoda znacznie zmniejsza zarysowania płytki. Wycieraczka wysokociśnieniowa nie rysuje płytki ze względu na brak tarcia mechanicznego i usuwa zanieczyszczenia z rowka.
4. Czyszczenie ultradźwiękowe:
Czyszczenie ultradźwiękowe to metoda czyszczenia powszechnie stosowana w przemyśle półprzewodnikowym. Jej zalety to dobry efekt czyszczenia, prostota obsługi oraz możliwość czyszczenia skomplikowanych urządzeń i pojemników.
Ta metoda czyszczenia opiera się na działaniu silnych fal ultradźwiękowych (najczęściej stosowana częstotliwość ultradźwięków to 20s40 kHz), a wewnątrz ciekłego medium powstają zarówno rzadkie, jak i gęste fragmenty. Rzadka część tworzy niemal próżniową wnękę. Gdy wnęka zniknie, w jej pobliżu powstaje silne ciśnienie lokalne, które rozrywa wiązania chemiczne w cząsteczkach, rozpuszczając zanieczyszczenia na powierzchni płytki. Czyszczenie ultradźwiękowe jest najskuteczniejsze w usuwaniu nierozpuszczalnych lub nierozpuszczalnych pozostałości topnika.
5. Czyszczenie megasoniczne:
Czyszczenie megasonicowe nie tylko łączy w sobie zalety czyszczenia ultradźwiękowego, ale także przezwycięża jego wady.
Czyszczenie megasoniczne to metoda czyszczenia płytek półprzewodnikowych polegająca na połączeniu efektu drgań o wysokiej energii (850 kHz) z reakcją chemiczną chemicznych środków czyszczących. Podczas czyszczenia cząsteczki roztworu są przyspieszane przez falę megasoniczną (maksymalna prędkość chwilowa może osiągnąć 30 cmVs), a fala cieczy o wysokiej prędkości stale uderza w powierzchnię płytki półprzewodnikowej, dzięki czemu zanieczyszczenia i drobne cząstki przylegające do powierzchni płytki są usuwane siłą i przedostają się do roztworu czyszczącego. Dodanie kwaśnych środków powierzchniowo czynnych do roztworu czyszczącego pozwala z jednej strony na usunięcie cząstek i materii organicznej z polerowanej powierzchni poprzez adsorpcję środków powierzchniowo czynnych; z drugiej strony, poprzez integrację środków powierzchniowo czynnych i kwaśnego środowiska, pozwala na usunięcie zanieczyszczeń metalicznych z powierzchni arkusza polerującego. Metoda ta może jednocześnie pełnić rolę mechanicznego wycierania i czyszczenia chemicznego.
Obecnie metoda czyszczenia megasonicznego stała się skuteczną metodą czyszczenia arkuszy polerskich.
6. Metoda natrysku rotacyjnego:
Metoda natrysku obrotowego to metoda polegająca na wykorzystaniu mechanizmów mechanicznych do obracania płytki z dużą prędkością i ciągłym natryskiwaniu cieczy (wysoce czystej wody dejonizowanej lub innego płynu czyszczącego) na powierzchnię płytki w trakcie procesu obracania w celu usunięcia zanieczyszczeń z powierzchni płytki.
Metoda ta polega na rozpuszczeniu zanieczyszczeń na powierzchni płytki w rozpylonej cieczy (lub na wejściu z nimi w reakcję chemiczną w celu rozpuszczenia) i wykorzystaniu efektu odśrodkowego przy dużej prędkości obrotowej, aby z czasem oddzielić ciecz zawierającą zanieczyszczenia od powierzchni płytki.
Metoda natrysku rotacyjnego łączy w sobie zalety czyszczenia chemicznego, czyszczenia metodą mechaniki płynów oraz płukania wysokociśnieniowego. Jednocześnie metodę tę można połączyć z procesem suszenia. Po okresie czyszczenia natryskowego wodą dejonizowaną, natrysk wody zostaje zatrzymany i używany jest gaz rozpylający. Jednocześnie można zwiększyć prędkość obrotową, aby zwiększyć siłę odśrodkową i szybko odwodnić powierzchnię płytki.
7.Czyszczenie chemiczne na sucho
Czyszczenie na sucho odnosi się do technologii czyszczenia, która nie wymaga stosowania roztworów.
Obecnie stosowane technologie czyszczenia na sucho obejmują: technologię czyszczenia plazmowego, technologię czyszczenia w fazie gazowej, technologię czyszczenia wiązką itp.
Zaletami czyszczenia chemicznego są prosty proces i brak zanieczyszczenia środowiska, ale wiąże się on z wysokimi kosztami i ograniczonym zakresem stosowania.
1. Technologia czyszczenia plazmowego:
W procesie usuwania fotorezystu często stosuje się czyszczenie plazmowe. Do układu reakcji plazmowej wprowadza się niewielką ilość tlenu. Pod wpływem silnego pola elektrycznego tlen generuje plazmę, która szybko utlenia fotorezyst do stanu lotnego gazu i jest usuwana.
Ta technologia czyszczenia charakteryzuje się łatwością obsługi, wysoką wydajnością, czystością powierzchni i brakiem zarysowań, a także sprzyja zapewnieniu jakości produktu w procesie odśluzowywania. Co więcej, nie wykorzystuje kwasów, zasad ani rozpuszczalników organicznych, a także eliminuje problemy związane z utylizacją odpadów i zanieczyszczeniem środowiska. Dlatego cieszy się coraz większym uznaniem. Nie usuwa jednak węgla ani innych nielotnych zanieczyszczeń metalicznych lub tlenków metali.
2. Technologia czyszczenia fazy gazowej:
Czyszczenie w fazie gazowej odnosi się do metody czyszczenia, w której ekwiwalent fazy gazowej odpowiedniej substancji w procesie ciekłym wchodzi w interakcję z zanieczyszczoną substancją na powierzchni płytki, co pozwala na usunięcie zanieczyszczeń.
Na przykład, w procesie CMOS, czyszczenie płytek półprzewodnikowych wykorzystuje interakcję między fazą gazową HF a parą wodną w celu usunięcia tlenków. Zazwyczaj procesowi HF z użyciem wody musi towarzyszyć proces usuwania cząstek, podczas gdy zastosowanie technologii czyszczenia fazą gazową HF nie wymaga późniejszego procesu usuwania cząstek.
Najważniejszymi zaletami w porównaniu z procesem wodnym HF są znacznie mniejsze zużycie chemikaliów HF i wyższa efektywność czyszczenia.
Zapraszamy klientów z całego świata do odwiedzenia nas w celu dalszej dyskusji!
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
Czas publikacji: 13.08.2024