Vissa organiska och oorganiska ämnen krävs för att delta i halvledartillverkning. Eftersom processen alltid utförs i ett renrum med mänskligt deltagande, kan halvledartillverkningwafersär oundvikligen förorenade av olika föroreningar.
Beroende på föroreningarnas källa och natur kan de grovt delas in i fyra kategorier: partiklar, organiskt material, metalljoner och oxider.
1. Partiklar:
Partiklarna är huvudsakligen vissa polymerer, fotoresister och etsningsföroreningar.
Sådana föroreningar är vanligtvis beroende av intermolekylära krafter för att adsorbera på waferns yta, vilket påverkar bildandet av geometriska figurer och elektriska parametrar i enhetens fotolitografiprocess.
Sådana föroreningar avlägsnas huvudsakligen genom att gradvis minska deras kontaktyta med ytan avrångenom fysikaliska eller kemiska metoder.
2. Organiskt material:
Källorna till organiska föroreningar är relativt breda, såsom hudolja från människor, bakterier, maskinolja, dammsugsfett, fotoresist, rengöringsmedel etc.
Sådana föroreningar bildar vanligtvis en organisk film på waferns yta för att förhindra att rengöringsvätskan når waferns yta, vilket resulterar i ofullständig rengöring av waferns yta.
Avlägsnandet av sådana föroreningar utförs ofta i det första steget av rengöringsprocessen, huvudsakligen med hjälp av kemiska metoder som svavelsyra och väteperoxid.
3. Metalljoner:
Vanliga metallföroreningar inkluderar järn, koppar, aluminium, krom, gjutjärn, titan, natrium, kalium, litium etc. De huvudsakliga källorna är olika redskap, rör, kemiska reagenser och metallföroreningar som genereras när metallförbindningar bildas under bearbetning.
Denna typ av förorening avlägsnas ofta med kemiska metoder genom bildandet av metalljonkomplex.
4. Oxid:
När halvledarewafersutsätts för en miljö som innehåller syre och vatten, kommer ett naturligt oxidlager att bildas på ytan. Denna oxidfilm kommer att hindra många processer inom halvledartillverkning och även innehålla vissa metallföroreningar. Under vissa förhållanden kommer de att bilda elektriska defekter.
Borttagningen av denna oxidfilm slutförs ofta genom blötläggning i utspädd fluorvätesyra.
Allmän rengöringssekvens
Föroreningar adsorberade på ytan av halvledarenwaferskan delas in i tre typer: molekylära, joniska och atomära.
Bland dem är adsorptionskraften mellan molekylära föroreningar och waferns yta svag, och denna typ av föroreningspartiklar är relativt lätta att avlägsna. De är mestadels oljiga föroreningar med hydrofoba egenskaper, vilket kan maskera joniska och atomära föroreningar som förorenar ytan på halvledarwafers, vilket inte bidrar till avlägsnandet av dessa två typer av föroreningar. Därför bör molekylära föroreningar avlägsnas först vid kemisk rengöring av halvledarwafers.
Därför är den allmänna proceduren för halvledarerånrengöringsprocessen är:
Demolekylarisering-avjonisering-deatomisering-avjoniserat vattensköljning.
Dessutom, för att ta bort det naturliga oxidskiktet på waferns yta, behöver ett steg med utspädda aminosyror läggas till. Därför är idén med rengöring att först ta bort organisk förorening på ytan; sedan lösa upp oxidskiktet; slutligen ta bort partiklar och metallföroreningar, och samtidigt passivera ytan.
Vanliga rengöringsmetoder
Kemiska metoder används ofta för rengöring av halvledarskivor.
Kemisk rengöring avser processen att använda olika kemiska reagens och organiska lösningsmedel för att reagera eller lösa upp föroreningar och oljefläckar på waferns yta för att desorbera föroreningar, och sedan skölja med en stor mängd varmt och kallt avjoniserat vatten med hög renhet för att få en ren yta.
Kemisk rengöring kan delas in i våtkemisk rengöring och torrkemisk rengöring, bland vilka våtkemisk rengöring fortfarande är dominerande.
Våt kemisk rengöring
1. Våtkemisk rengöring:
Våtkemisk rengöring omfattar huvudsakligen nedsänkning i lösning, mekanisk skrubning, ultraljudsrengöring, megasonisk rengöring, rotationssprutning etc.
2. Lösningsnedsänkning:
Lösningsimmersion är en metod för att avlägsna ytkontaminering genom att doppa wafern i en kemisk lösning. Det är den vanligaste metoden vid våtkemisk rengöring. Olika lösningar kan användas för att avlägsna olika typer av föroreningar på waferns yta.
Vanligtvis kan denna metod inte helt ta bort föroreningar på waferns yta, så fysiska åtgärder som uppvärmning, ultraljud och omrörning används ofta vid nedsänkning.
3. Mekanisk skrubbning:
Mekanisk skrubbning används ofta för att avlägsna partiklar eller organiska rester på waferns yta. Det kan generellt delas in i två metoder:manuell skrubbning och skrubbning med en torkare.
Manuell skrubbningär den enklaste skrubbningsmetoden. En rostfri stålborste används för att hålla en boll indränkt i vattenfri etanol eller andra organiska lösningsmedel och försiktigt gnugga ytan på skivan i samma riktning för att ta bort vaxfilm, damm, limrester eller andra fasta partiklar. Denna metod orsakar lätt repor och allvarlig förorening.
Avtorkaren använder mekanisk rotation för att gnugga ytan på skivan med en mjuk ullborste eller en blandad borste. Denna metod minskar repor på skivan avsevärt. Högtrycksavtorkaren kommer inte att repa skivan på grund av bristen på mekanisk friktion och kan ta bort föroreningar i spåret.
4. Ultraljudsrengöring:
Ultraljudsrengöring är en rengöringsmetod som används flitigt inom halvledarindustrin. Dess fördelar är god rengöringseffekt, enkel användning och att den även kan rengöra komplexa apparater och behållare.
Denna rengöringsmetod sker under inverkan av starka ultraljudsvågor (den vanliga ultraljudsfrekvensen är 20s40kHz), och glesa och täta delar kommer att genereras inuti det flytande mediet. Den glesa delen kommer att producera en nästan vakuumformad kavitetsbubbla. När kavitetsbubblan försvinner kommer ett starkt lokalt tryck att genereras nära den, vilket bryter de kemiska bindningarna i molekylerna och löser upp föroreningarna på waferns yta. Ultraljudsrengöring är mest effektiv för att avlägsna olösliga eller olösliga flussrester.
5. Megasonisk rengöring:
Megasonisk rengöring har inte bara fördelarna med ultraljudsrengöring, utan övervinner även dess brister.
Megasonisk rengöring är en metod för att rengöra wafers genom att kombinera den högenergiska (850 kHz) frekvensvibrationseffekten med den kemiska reaktionen från kemiska rengöringsmedel. Under rengöringen accelereras lösningsmolekylerna av megasonisk våg (den maximala momentana hastigheten kan nå 30 cmV), och den höghastighetsvätskevågen påverkar kontinuerligt waferns yta, så att föroreningar och fina partiklar som är fästa vid waferns yta med kraft avlägsnas och kommer in i rengöringslösningen. Genom att tillsätta sura tensider till rengöringslösningen kan man å ena sidan avlägsna partiklar och organiskt material på poleringsytan genom adsorption av tensider; å andra sidan, genom integration av tensider och sur miljö, kan man avlägsna metallföroreningar på poleringsarkets yta. Denna metod kan samtidigt fungera som mekanisk avtorkning och kemisk rengöring.
För närvarande har megasoniska rengöringsmetoden blivit en effektiv metod för rengöring av polerark.
6. Rotationssprutmetod:
Rotationssprutmetoden är en metod som använder mekaniska metoder för att rotera wafern med hög hastighet och kontinuerligt sprutar vätska (avjoniserat vatten med hög renhet eller annan rengöringsvätska) på waferns yta under rotationsprocessen för att avlägsna föroreningar på waferns yta.
Denna metod använder föroreningar på waferns yta för att lösas upp i den sprayade vätskan (eller reagera kemiskt med den för att lösas upp), och använder centrifugaleffekten av höghastighetsrotation för att få vätskan som innehåller föroreningar att separeras från waferns yta med tiden.
Rotationssprutmetoden har fördelarna med kemisk rengöring, strömningsmekanisk rengöring och högtrycksskrubning. Samtidigt kan denna metod också kombineras med torkningsprocessen. Efter en period av rengöring med avjoniserat vatten stoppas vattensprutningen och en sprutgas används. Samtidigt kan rotationshastigheten ökas för att öka centrifugalkraften och snabbt torka ut waferns yta.
7.Torr kemisk rengöring
Kemtvätt avser rengöringsteknik som inte använder lösningar.
De kemtvättstekniker som används för närvarande inkluderar: plasmarengöringsteknik, gasfasrengöringsteknik, strålrengöringsteknik etc.
Fördelarna med kemtvätt är enkel process och ingen miljöförorening, men kostnaden är hög och användningsområdet är inte stort för närvarande.
1. Plasmarengöringsteknik:
Plasmarengöring används ofta i processen för borttagning av fotoresist. En liten mängd syre införs i plasmareaktionssystemet. Under inverkan av ett starkt elektriskt fält genererar syret plasma, som snabbt oxiderar fotoresisten till ett flyktigt gasformigt tillstånd och extraheras.
Denna rengöringsteknik har fördelarna med enkel användning, hög effektivitet, ren yta, inga repor och bidrar till att säkerställa produktkvaliteten i avslemningsprocessen. Dessutom använder den inte syror, alkalier och organiska lösningsmedel, och det finns inga problem som avfallshantering och miljöföroreningar. Därför värderas den alltmer av människor. Den kan dock inte ta bort kol och andra icke-flyktiga metall- eller metalloxidföroreningar.
2. Gasfasrengöringsteknik:
Gasfasrengöring avser en rengöringsmetod som använder gasfasekvivalenten av motsvarande ämne i vätskeprocessen för att interagera med det förorenade ämnet på waferns yta för att uppnå syftet att avlägsna föroreningar.
Till exempel, i CMOS-processen använder waferrengöringen interaktionen mellan gasfas-HF och vattenånga för att avlägsna oxider. Vanligtvis måste HF-processen som innehåller vatten åtföljas av en partikelborttagningsprocess, medan användningen av gasfas-HF-rengöringsteknik inte kräver en efterföljande partikelborttagningsprocess.
De viktigaste fördelarna jämfört med den vattenhaltiga HF-processen är en mycket mindre förbrukning av HF-kemikalier och högre rengöringseffektivitet.
Välkomna alla kunder från hela världen att besöka oss för en vidare diskussion!
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
Publiceringstid: 13 augusti 2024