Для производства полупроводников необходимы некоторые органические и неорганические вещества. Кроме того, поскольку процесс всегда осуществляется в чистом помещении с участием человека, производство полупроводников небезопасно.вафлинеизбежно загрязнены различными примесями.
В зависимости от источника и природы загрязняющих веществ их можно условно разделить на четыре категории: частицы, органические вещества, ионы металлов и оксиды.
1. Частицы:
В основном частицы представляют собой полимеры, фоторезисты и примеси, образовавшиеся в результате травления.
Подобные загрязнения обычно адсорбируются на поверхности подложки за счет межмолекулярных сил, влияя на формирование геометрических фигур и электрические параметры процесса фотолитографии устройства.
Подобные загрязнения удаляются главным образом путем постепенного уменьшения площади их контакта с поверхностью.вафляс помощью физических или химических методов.
2. Органическое вещество:
Источники органических примесей достаточно разнообразны и включают в себя кожный жир человека, бактерии, машинное масло, вакуумную смазку, фоторезист, чистящие растворители и т. д.
Подобные загрязнения обычно образуют органическую пленку на поверхности пластины, препятствуя проникновению чистящей жидкости на поверхность пластины, что приводит к неполной очистке поверхности пластины.
Удаление таких загрязнений часто осуществляется на первом этапе процесса очистки, главным образом с использованием химических методов, таких как серная кислота и перекись водорода.
3. Ионы металлов:
К распространенным металлическим примесям относятся железо, медь, алюминий, хром, чугун, титан, натрий, калий, литий и др. Основными источниками являются различные предметы обихода, трубы, химические реагенты, а также металлические загрязнения, образующиеся при формировании металлических соединений в процессе обработки.
Этот тип примесей часто удаляется химическими методами путем образования комплексов ионов металлов.
4. Оксид:
Когда полупроводниквафлиПри воздействии среды, содержащей кислород и воду, на поверхности образуется естественный оксидный слой. Эта оксидная пленка будет препятствовать многим процессам в производстве полупроводников, а также содержать определенные металлические примеси. При определенных условиях они будут образовывать электрические дефекты.
Удаление этой оксидной пленки часто завершается замачиванием в разбавленной плавиковой кислоте.
Общая последовательность очистки
Примеси, адсорбированные на поверхности полупроводникавафлиИх можно разделить на три типа: молекулярные, ионные и атомные.
Среди них сила адсорбции между молекулярными примесями и поверхностью пластины слабая, и этот тип примесей относительно легко удаляется. В основном это маслянистые примеси с гидрофобными свойствами, которые могут маскировать ионные и атомарные примеси, загрязняющие поверхность полупроводниковых пластин, что не способствует удалению этих двух типов примесей. Поэтому при химической очистке полупроводниковых пластин в первую очередь следует удалять молекулярные примеси.
Таким образом, общая процедура полупроводникового производствавафляПроцесс очистки включает в себя:
Де-молекуляризация-деионизация-де-атомизация-промывка деионизированной водой.
Кроме того, для удаления естественного оксидного слоя с поверхности пластины необходимо добавить этап замачивания в разбавленном растворе аминокислот. Таким образом, идея очистки заключается в том, чтобы сначала удалить органические загрязнения с поверхности; затем растворить оксидный слой; наконец, удалить частицы и металлические загрязнения, а также одновременно пассивировать поверхность.
Распространенные методы уборки
Для очистки полупроводниковых пластин часто используются химические методы.
Химическая очистка — это процесс, при котором различные химические реагенты и органические растворители взаимодействуют или растворяют загрязнения и масляные пятна на поверхности пластины, удаляя загрязнения, а затем промывают большим количеством высокочистой горячей и холодной деионизированной воды для получения чистой поверхности.
Химическую очистку можно разделить на жидкую и сухую химическую очистку, среди которых жидкая химическая очистка по-прежнему доминирует.
Влажная химическая очистка
1. Влажная химическая очистка:
Влажная химическая очистка включает в себя в основном погружение в раствор, механическую чистку щеткой, ультразвуковую очистку, мегазвуковую очистку, роторное распыление и т. д.
2. Погружение в раствор:
Погружение в раствор — это метод удаления поверхностных загрязнений путем погружения пластины в химический раствор. Это наиболее распространенный метод влажной химической очистки. Для удаления различных типов загрязнений с поверхности пластины могут использоваться разные растворы.
Как правило, этот метод не позволяет полностью удалить примеси с поверхности пластины, поэтому при погружении часто используются физические методы, такие как нагрев, ультразвук и перемешивание.
3. Механическая очистка:
Механическая очистка часто используется для удаления частиц или органических остатков с поверхности кремниевой пластины. В целом, её можно разделить на два метода:ручная чистка и чистка с помощью салфетки.
Ручная чисткаЭто самый простой метод очистки. Для этого используется щетка из нержавеющей стали, при помощи которой держат шарик, смоченный в безводном этаноле или другом органическом растворителе, и аккуратно протирают поверхность пластины в одном направлении, чтобы удалить восковую пленку, пыль, остатки клея или другие твердые частицы. Этот метод легко может привести к царапинам и серьезному загрязнению.
С помощью механического вращения очиститель обрабатывает поверхность пластины мягкой шерстяной щеткой или щеткой из смешанного волокна. Этот метод значительно уменьшает количество царапин на пластине. Очиститель высокого давления, благодаря отсутствию механического трения, не царапает пластину и может удалять загрязнения из канавок.
4. Ультразвуковая очистка:
Ультразвуковая очистка — это метод очистки, широко используемый в полупроводниковой промышленности. Ее преимуществами являются хороший эффект очистки, простота в эксплуатации, а также возможность очистки сложных устройств и контейнеров.
Этот метод очистки основан на воздействии мощных ультразвуковых волн (обычно используемая ультразвуковая частота составляет 20–40 кГц), в результате чего внутри жидкой среды образуются разреженные и плотные участки. Разреженные участки создают практически вакуумные полости-пузырьки. Когда полость-пузырек исчезает, вблизи него создается сильное локальное давление, разрывающее химические связи в молекулах и растворяющее примеси на поверхности пластины. Ультразвуковая очистка наиболее эффективна для удаления нерастворимых или нерастворимых остатков флюса.
5. Мегазвуковая очистка:
Мегазвуковая очистка не только обладает преимуществами ультразвуковой очистки, но и преодолевает её недостатки.
Мегазвуковая очистка — это метод очистки кремниевых пластин, сочетающий в себе высокоэнергетический (850 кГц) вибрационный эффект с химической реакцией чистящих средств. Во время очистки молекулы раствора ускоряются мегазвуковой волной (максимальная мгновенная скорость может достигать 30 смВс), и высокоскоростная волна жидкости непрерывно воздействует на поверхность пластины, в результате чего загрязнения и мелкие частицы, прилипшие к поверхности пластины, принудительно удаляются и попадают в чистящий раствор. Добавление кислых поверхностно-активных веществ в чистящий раствор, с одной стороны, позволяет удалить частицы и органические вещества с полируемой поверхности за счет адсорбции поверхностно-активных веществ; с другой стороны, благодаря сочетанию поверхностно-активных веществ и кислой среды, достигается удаление металлических загрязнений с поверхности полируемой пластины. Этот метод позволяет одновременно выполнять функции механической протирки и химической очистки.
В настоящее время метод мегазвуковой очистки стал эффективным способом очистки полировальных листов.
6. Метод роторного распыления:
Метод ротационного распыления — это метод, использующий механические средства для вращения пластины на высокой скорости, при котором жидкость (деионизированная вода высокой чистоты или другая чистящая жидкость) непрерывно распыляется на поверхность пластины в процессе вращения для удаления загрязнений с поверхности пластины.
Этот метод использует загрязнения на поверхности пластины для растворения в распыляемой жидкости (или для химической реакции с ней с целью растворения), а также использует центробежный эффект высокоскоростного вращения для своевременного отделения жидкости, содержащей примеси, от поверхности пластины.
Метод роторного распыления обладает преимуществами химической очистки, очистки с использованием гидродинамических процессов и очистки под высоким давлением. Одновременно этот метод может быть объединен с процессом сушки. После периода очистки распылением деионизированной воды распыление воды прекращается, и используется распыляющий газ. При этом скорость вращения может быть увеличена для увеличения центробежной силы, что позволяет быстро обезвоживать поверхность пластины.
7.Сухая химическая чистка
Химчистка — это технология чистки, при которой не используются чистящие средства.
В настоящее время используются следующие технологии сухой очистки: плазменная очистка, газофазная очистка, лучевая очистка и др.
Преимущества химчистки заключаются в простоте процесса и отсутствии загрязнения окружающей среды, однако она дорога и на данный момент имеет неширокую сферу применения.
1. Технология плазменной очистки:
Плазменная очистка часто используется в процессе удаления фоторезиста. В систему плазменной реакции вводится небольшое количество кислорода. Под действием сильного электрического поля кислород генерирует плазму, которая быстро окисляет фоторезист до летучего газообразного состояния, которое затем удаляется.
Данная технология очистки обладает преимуществами простоты эксплуатации, высокой эффективности, чистоты поверхности, отсутствия царапин и способствует обеспечению качества продукции в процессе обезжиривания. Более того, она не использует кислоты, щелочи и органические растворители, а также не имеет таких проблем, как утилизация отходов и загрязнение окружающей среды. Поэтому она все больше ценится людьми. Однако она не может удалять углерод и другие нелетучие металлические или оксидные примеси.
2. Технология очистки газовой фазы:
Газофазная очистка — это метод очистки, при котором эквивалентное вещество в газовой фазе, используемое в жидком процессе, взаимодействует с загрязненными веществами на поверхности пластины для удаления примесей.
Например, в КМОП-технологии очистка пластин осуществляется за счет взаимодействия газообразной HF с водяным паром для удаления оксидов. Обычно процесс с использованием HF, содержащего воду, должен сопровождаться процессом удаления частиц, тогда как использование технологии очистки с помощью газообразной HF не требует последующего процесса удаления частиц.
Наиболее важными преимуществами по сравнению с процессом с использованием водного раствора HF являются значительно меньший расход химического вещества HF и более высокая эффективность очистки.
Приглашаем всех клиентов со всего мира посетить нас для дальнейшего обсуждения!
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
Дата публикации: 13 августа 2024 г.