సెమీకండక్టర్ వేఫర్ కాలుష్యానికి మూలాలు మరియు శుభ్రపరచడం

సెమీకండక్టర్ తయారీలో పాల్గొనడానికి కొన్ని సేంద్రీయ మరియు నిరేంద్రియ పదార్థాలు అవసరం. అదనంగా, ఈ ప్రక్రియ ఎల్లప్పుడూ మానవ భాగస్వామ్యంతో శుభ్రమైన గదిలో నిర్వహించబడుతుంది కాబట్టి, సెమీకండక్టర్వేఫర్లువివిధ మలినాలతో అనివార్యంగా కలుషితమవుతాయి.

కాలుష్య కారకాల మూలం మరియు స్వభావం ప్రకారం, వాటిని స్థూలంగా నాలుగు వర్గాలుగా విభజించవచ్చు: కణాలు, సేంద్రీయ పదార్థం, లోహ అయాన్లు మరియు ఆక్సైడ్‌లు.

 

1. కణాలు:

కణాలు ప్రధానంగా కొన్ని పాలిమర్లు, ఫోటోరెసిస్ట్‌లు మరియు ఎచింగ్ మలినాలు.

ఇటువంటి మలినాలు సాధారణంగా వేఫర్ ఉపరితలంపై అధిశోషణం చెందడానికి అంతర అణు శక్తులపై ఆధారపడతాయి, ఇవి పరికర ఫోటోలిథోగ్రఫీ ప్రక్రియ యొక్క జ్యామితీయ ఆకృతుల ఏర్పాటును మరియు విద్యుత్ పారామితులను ప్రభావితం చేస్తాయి.

ఉపరితలంతో వాటి స్పర్శా ప్రాంతాన్ని క్రమంగా తగ్గించడం ద్వారా ఇటువంటి మలినాలను ప్రధానంగా తొలగిస్తారు.వేఫర్భౌతిక లేదా రసాయన పద్ధతుల ద్వారా.

 

2. సేంద్రియ పదార్థం:

సేంద్రీయ మలినాల మూలాలు చాలా విస్తృతమైనవి, ఉదాహరణకు మానవ చర్మ నూనె, బ్యాక్టీరియా, యంత్ర నూనె, వాక్యూమ్ గ్రీజు, ఫోటోరెసిస్ట్, శుభ్రపరిచే ద్రావకాలు మొదలైనవి.

సాధారణంగా ఇటువంటి మలినాలు వేఫర్ ఉపరితలంపై ఒక సేంద్రీయ పొరను ఏర్పరుస్తాయి, దీనివల్ల శుభ్రపరిచే ద్రవం వేఫర్ ఉపరితలానికి చేరడం జరగదు. ఫలితంగా వేఫర్ ఉపరితలం పూర్తిగా శుభ్రపరచబడదు.

శుభ్రపరిచే ప్రక్రియలో మొదటి దశలో, ప్రధానంగా సల్ఫ్యూరిక్ ఆమ్లం మరియు హైడ్రోజన్ పెరాక్సైడ్ వంటి రసాయన పద్ధతులను ఉపయోగించి ఇటువంటి మలినాలను తొలగిస్తారు.

 

3. లోహ అయాన్లు:

సాధారణ లోహ మలినాలలో ఇనుము, రాగి, అల్యూమినియం, క్రోమియం, కాస్ట్ ఐరన్, టైటానియం, సోడియం, పొటాషియం, లిథియం మొదలైనవి ఉంటాయి. వివిధ పాత్రలు, పైపులు, రసాయన కారకాలు మరియు ప్రాసెసింగ్ సమయంలో లోహ అనుసంధానాలు ఏర్పడినప్పుడు ఉత్పన్నమయ్యే లోహ కాలుష్యం వీటికి ప్రధాన మూలాలు.

ఈ రకమైన మలినాన్ని తరచుగా లోహ అయాన్ సంక్లిష్టాల ఏర్పాటు ద్వారా రసాయన పద్ధతుల ద్వారా తొలగిస్తారు.

 

4. ఆక్సైడ్:

సెమీకండక్టర్వేఫర్లుఆక్సిజన్ మరియు నీరు ఉన్న వాతావరణానికి గురైనప్పుడు, ఉపరితలంపై సహజ ఆక్సైడ్ పొర ఏర్పడుతుంది. ఈ ఆక్సైడ్ పొర సెమీకండక్టర్ తయారీలోని అనేక ప్రక్రియలకు ఆటంకం కలిగిస్తుంది మరియు ఇందులో కొన్ని లోహ మలినాలు కూడా ఉంటాయి. కొన్ని పరిస్థితులలో, ఇవి విద్యుత్ లోపాలను ఏర్పరుస్తాయి.

విలీన హైడ్రోఫ్లోరిక్ ఆమ్లంలో నానబెట్టడం ద్వారా ఈ ఆక్సైడ్ పొరను తరచుగా తొలగిస్తారు.

 

సాధారణ శుభ్రపరిచే క్రమం

సెమీకండక్టర్ ఉపరితలంపై శోషించబడిన మలినాలువేఫర్లువీటిని మూడు రకాలుగా విభజించవచ్చు: అణు, అయానిక మరియు పరమాణు.

వాటిలో, అణు మలినాలకు మరియు వేఫర్ ఉపరితలానికి మధ్య ఉండే అధిశోషణ శక్తి బలహీనంగా ఉంటుంది, మరియు ఈ రకమైన మలిన కణాలను తొలగించడం చాలా సులభం. ఇవి ఎక్కువగా జలవికర్షణ లక్షణాలు కలిగిన జిడ్డుగల మలినాలు, ఇవి సెమీకండక్టర్ వేఫర్ల ఉపరితలాన్ని కలుషితం చేసే అయానిక మరియు పరమాణు మలినాలకు అడ్డుగా నిలుస్తాయి, ఇది ఈ రెండు రకాల మలినాలను తొలగించడానికి అనుకూలంగా ఉండదు. అందువల్ల, సెమీకండక్టర్ వేఫర్లను రసాయనికంగా శుభ్రపరిచేటప్పుడు, మొదట అణు మలినాలను తొలగించాలి.

అందువల్ల, సెమీకండక్టర్ యొక్క సాధారణ విధానంవేఫర్శుభ్రపరిచే ప్రక్రియ:

అణువులను తొలగించడం-అయనీకరణం-పరమాణువులను తొలగించడం-అయనీకరణం చేసిన నీటితో కడగడం.

దీనికి అదనంగా, వేఫర్ ఉపరితలంపై ఉన్న సహజ ఆక్సైడ్ పొరను తొలగించడానికి, విలీన అమైనో ఆమ్ల ద్రావణంలో నానబెట్టే దశను జోడించాల్సి ఉంటుంది. అందువల్ల, శుభ్రపరిచే విధానం ఏమిటంటే, మొదట ఉపరితలంపై ఉన్న సేంద్రీయ కాలుష్యాన్ని తొలగించడం; ఆ తర్వాత ఆక్సైడ్ పొరను కరిగించడం; చివరగా కణాలు మరియు లోహ కాలుష్యాన్ని తొలగించి, అదే సమయంలో ఉపరితలాన్ని పాసివేట్ చేయడం.

 

సాధారణ శుభ్రపరిచే పద్ధతులు

సెమీకండక్టర్ వేఫర్‌లను శుభ్రపరచడానికి రసాయన పద్ధతులను తరచుగా ఉపయోగిస్తారు.

రసాయన శుభ్రపరచడం అంటే, వేఫర్ ఉపరితలంపై ఉన్న మలినాలను మరియు నూనె మరకలను తొలగించడానికి వివిధ రసాయన కారకాలు మరియు సేంద్రీయ ద్రావకాలను ఉపయోగించి వాటితో చర్య జరిపి, ఆపై అధిక స్వచ్ఛత గల వేడి మరియు చల్లని డీయోనైజ్డ్ నీటితో పెద్ద మొత్తంలో కడిగి శుభ్రమైన ఉపరితలాన్ని పొందే ప్రక్రియ.

రసాయన శుభ్రతను తడి రసాయన శుభ్రత మరియు పొడి రసాయన శుభ్రతగా విభజించవచ్చు, వీటిలో తడి రసాయన శుభ్రత ఇప్పటికీ ఆధిపత్యం చెలాయిస్తోంది.

 

తడి రసాయన శుభ్రపరచడం

 

1. తడి రసాయన శుభ్రపరచడం:

తడి రసాయన శుభ్రపరచడంలో ప్రధానంగా ద్రావణంలో ముంచడం, యాంత్రికంగా రుద్దడం, అల్ట్రాసోనిక్ క్లీనింగ్, మెగాసోనిక్ క్లీనింగ్, రోటరీ స్ప్రేయింగ్ మొదలైనవి ఉంటాయి.

 

2. ద్రావణంలో ముంచడం:

ద్రావణ నిమజ్జనం అనేది వేఫర్‌ను ఒక రసాయన ద్రావణంలో ముంచి, దాని ఉపరితలంపై ఉన్న మలినాలను తొలగించే ఒక పద్ధతి. తడి రసాయన శుభ్రపరచడంలో ఇది అత్యంత సాధారణంగా ఉపయోగించే పద్ధతి. వేఫర్ ఉపరితలంపై ఉండే వివిధ రకాల మలినాలను తొలగించడానికి వేర్వేరు ద్రావణాలను ఉపయోగించవచ్చు.

సాధారణంగా, ఈ పద్ధతి వేఫర్ ఉపరితలంపై ఉన్న మలినాలను పూర్తిగా తొలగించలేదు, కాబట్టి ముంచేటప్పుడు వేడి చేయడం, అల్ట్రాసౌండ్ మరియు కదిలించడం వంటి భౌతిక చర్యలను తరచుగా ఉపయోగిస్తారు.

 

3. యాంత్రిక స్క్రబ్బింగ్:

వేఫర్ ఉపరితలంపై ఉన్న కణాలను లేదా సేంద్రీయ అవశేషాలను తొలగించడానికి మెకానికల్ స్క్రబ్బింగ్‌ను తరచుగా ఉపయోగిస్తారు. దీనిని సాధారణంగా రెండు పద్ధతులుగా విభజించవచ్చు:చేతితో రుద్దడం మరియు వైపర్‌తో రుద్దడం.

చేతితో రుద్దడంఇది అత్యంత సరళమైన స్క్రబ్బింగ్ పద్ధతి. మైనపు పొర, దుమ్ము, మిగిలిపోయిన జిగురు లేదా ఇతర ఘన కణాలను తొలగించడానికి, నిర్జల ఇథనాల్ లేదా ఇతర సేంద్రీయ ద్రావకాలలో నానబెట్టిన బంతిని స్టెయిన్‌లెస్ స్టీల్ బ్రష్‌కు పట్టి, వేఫర్ ఉపరితలంపై ఒకే దిశలో సున్నితంగా రుద్దాలి. ఈ పద్ధతి వల్ల గీతలు పడటం మరియు తీవ్రమైన కాలుష్యం ఏర్పడటం సులభం.

వైపర్ యాంత్రిక భ్రమణాన్ని ఉపయోగించి, మృదువైన ఉన్ని బ్రష్ లేదా మిశ్రమ బ్రష్‌తో వేఫర్ ఉపరితలాన్ని రుద్దుతుంది. ఈ పద్ధతి వేఫర్‌పై గీతలను బాగా తగ్గిస్తుంది. యాంత్రిక ఘర్షణ లేకపోవడం వల్ల అధిక పీడన వైపర్ వేఫర్‌ను గీతలు పడకుండా చేస్తుంది మరియు గాడిలోని మలినాలను తొలగించగలదు.

 

4. అల్ట్రాసోనిక్ క్లీనింగ్:

అల్ట్రాసోనిక్ క్లీనింగ్ అనేది సెమీకండక్టర్ పరిశ్రమలో విస్తృతంగా ఉపయోగించే ఒక శుభ్రపరిచే పద్ధతి. మంచి శుభ్రపరిచే ప్రభావం, సులభమైన నిర్వహణ, మరియు సంక్లిష్టమైన పరికరాలు మరియు కంటైనర్లను కూడా శుభ్రపరచగలగడం దీని ప్రయోజనాలు.

ఈ శుభ్రపరిచే పద్ధతి బలమైన అల్ట్రాసోనిక్ తరంగాల (సాధారణంగా ఉపయోగించే అల్ట్రాసోనిక్ ఫ్రీక్వెన్సీ 20-40kHz) చర్య కింద జరుగుతుంది, మరియు ద్రవ మాధ్యమం లోపల విరళ మరియు దట్టమైన భాగాలు ఏర్పడతాయి. ఈ విరళ భాగం దాదాపు శూన్య కుహరం బుడగను సృష్టిస్తుంది. ఈ కుహర బుడగ అదృశ్యమైనప్పుడు, దాని సమీపంలో బలమైన స్థానిక పీడనం ఏర్పడుతుంది, ఇది అణువులలోని రసాయన బంధాలను విచ్ఛిన్నం చేసి, వేఫర్ ఉపరితలంపై ఉన్న మలినాలను కరిగిస్తుంది. కరగని లేదా కరగలేని ఫ్లక్స్ అవశేషాలను తొలగించడానికి అల్ట్రాసోనిక్ క్లీనింగ్ అత్యంత ప్రభావవంతంగా ఉంటుంది.

 

5. మెగాసోనిక్ క్లీనింగ్:

మెగాసోనిక్ క్లీనింగ్ వల్ల అల్ట్రాసోనిక్ క్లీనింగ్ యొక్క ప్రయోజనాలు ఉండటమే కాకుండా, అది దాని లోపాలను కూడా అధిగమిస్తుంది.

మెగాసోనిక్ క్లీనింగ్ అనేది అధిక-శక్తి (850kHz) పౌనఃపున్య కంపన ప్రభావాన్ని, రసాయన శుభ్రపరిచే ఏజెంట్ల రసాయన చర్యతో కలపడం ద్వారా వేఫర్‌లను శుభ్రపరిచే ఒక పద్ధతి. శుభ్రపరిచే సమయంలో, ద్రావణంలోని అణువులు మెగాసోనిక్ తరంగం ద్వారా వేగవంతం చేయబడతాయి (గరిష్ట తక్షణ వేగం 30cmVs వరకు చేరుకోగలదు), మరియు అధిక-వేగ ద్రవ తరంగం వేఫర్ ఉపరితలంపై నిరంతరం తాకుతుంది. దీనివల్ల, వేఫర్ ఉపరితలానికి అంటుకున్న కాలుష్య కారకాలు మరియు సూక్ష్మ కణాలు బలవంతంగా తొలగించబడి, శుభ్రపరిచే ద్రావణంలోకి ప్రవేశిస్తాయి. శుభ్రపరిచే ద్రావణానికి ఆమ్ల సర్ఫ్యాక్టెంట్లను జోడించడం ద్వారా, ఒకవైపు, సర్ఫ్యాక్టెంట్ల అధిశోషణం ద్వారా పాలిషింగ్ ఉపరితలంపై ఉన్న కణాలు మరియు సేంద్రీయ పదార్థాలను తొలగించే లక్ష్యాన్ని సాధించవచ్చు; మరోవైపు, సర్ఫ్యాక్టెంట్లు మరియు ఆమ్ల వాతావరణం యొక్క ఏకీకరణ ద్వారా, పాలిషింగ్ షీట్ ఉపరితలంపై ఉన్న లోహ కాలుష్యాన్ని తొలగించే లక్ష్యాన్ని సాధించవచ్చు. ఈ పద్ధతి ఏకకాలంలో యాంత్రికంగా తుడవడం మరియు రసాయన శుభ్రపరచడం అనే రెండు పనులను చేయగలదు.

ప్రస్తుతం, పాలిషింగ్ షీట్లను శుభ్రపరచడానికి మెగాసోనిక్ క్లీనింగ్ పద్ధతి ఒక సమర్థవంతమైన పద్ధతిగా మారింది.

 

6. రోటరీ స్ప్రే పద్ధతి:

రోటరీ స్ప్రే పద్ధతి అనేది యాంత్రిక పద్ధతులను ఉపయోగించి వేఫర్‌ను అధిక వేగంతో తిప్పుతూ, ఆ భ్రమణ ప్రక్రియ సమయంలో వేఫర్ ఉపరితలంపై ఉన్న మలినాలను తొలగించడానికి దాని ఉపరితలంపై నిరంతరం ద్రవాన్ని (అధిక స్వచ్ఛత గల డీయోనైజ్డ్ నీరు లేదా ఇతర శుభ్రపరిచే ద్రవం) స్ప్రే చేసే ఒక పద్ధతి.

ఈ పద్ధతి, వేఫర్ ఉపరితలంపై ఉన్న మలినాలను స్ప్రే చేసిన ద్రవంలో కరిగించడానికి (లేదా దానితో రసాయనికంగా చర్య జరిపి కరిగించడానికి), మరియు అధిక-వేగ భ్రమణం యొక్క అపకేంద్ర ప్రభావాన్ని ఉపయోగించి, మలినాలు ఉన్న ద్రవాన్ని వేఫర్ ఉపరితలం నుండి సకాలంలో వేరు చేయడానికి వీలు కల్పిస్తుంది.

రోటరీ స్ప్రే పద్ధతి రసాయన శుభ్రపరచడం, ద్రవ యాంత్రిక శుభ్రపరచడం మరియు అధిక-పీడన స్క్రబ్బింగ్ వంటి ప్రయోజనాలను కలిగి ఉంది. అదే సమయంలో, ఈ పద్ధతిని ఎండబెట్టే ప్రక్రియతో కూడా కలపవచ్చు. కొంతసేపు డీయోనైజ్డ్ వాటర్ స్ప్రే క్లీనింగ్ చేసిన తర్వాత, వాటర్ స్ప్రేను ఆపివేసి, స్ప్రే గ్యాస్‌ను ఉపయోగిస్తారు. అదే సమయంలో, వేఫర్ ఉపరితలాన్ని త్వరగా నిర్జలీకరణం చేయడానికి అపకేంద్ర బలాన్ని పెంచేందుకు భ్రమణ వేగాన్ని పెంచవచ్చు.

 

7.పొడి రసాయన శుభ్రపరచడం

డ్రై క్లీనింగ్ అనేది ద్రావణాలను ఉపయోగించని శుభ్రపరిచే సాంకేతికతను సూచిస్తుంది.

ప్రస్తుతం ఉపయోగంలో ఉన్న డ్రై క్లీనింగ్ టెక్నాలజీలలో ఇవి ఉన్నాయి: ప్లాస్మా క్లీనింగ్ టెక్నాలజీ, గ్యాస్ ఫేజ్ క్లీనింగ్ టెక్నాలజీ, బీమ్ క్లీనింగ్ టెక్నాలజీ, మొదలైనవి.

డ్రై క్లీనింగ్ వల్ల కలిగే ప్రయోజనాలు: ప్రక్రియ సులభంగా ఉండటం మరియు పర్యావరణ కాలుష్యం లేకపోవడం, కానీ దీని ఖర్చు ఎక్కువ మరియు ప్రస్తుతానికి దీని వినియోగ పరిధి పెద్దగా లేదు.

 

1. ప్లాస్మా క్లీనింగ్ టెక్నాలజీ:

ఫోటోరెసిస్ట్ తొలగింపు ప్రక్రియలో ప్లాస్మా క్లీనింగ్‌ను తరచుగా ఉపయోగిస్తారు. ప్లాస్మా రియాక్షన్ సిస్టమ్‌లోకి కొద్ది మొత్తంలో ఆక్సిజన్‌ను ప్రవేశపెడతారు. బలమైన విద్యుత్ క్షేత్రం చర్య వల్ల, ఆక్సిజన్ ప్లాస్మాను ఉత్పత్తి చేస్తుంది, ఇది ఫోటోరెసిస్ట్‌ను త్వరగా అస్థిర వాయు స్థితిలోకి ఆక్సీకరణం చేసి, దానిని వెలికితీస్తుంది.

ఈ శుభ్రపరిచే సాంకేతికతకు సులభమైన నిర్వహణ, అధిక సామర్థ్యం, ​​శుభ్రమైన ఉపరితలం, గీతలు లేకపోవడం వంటి ప్రయోజనాలు ఉన్నాయి మరియు ఇది జిగురు తొలగించే ప్రక్రియలో ఉత్పత్తి నాణ్యతను నిర్ధారించడానికి దోహదపడుతుంది. అంతేకాకుండా, ఇది ఆమ్లాలు, క్షారాలు మరియు సేంద్రీయ ద్రావకాలను ఉపయోగించదు, మరియు వ్యర్థాల తొలగింపు, పర్యావరణ కాలుష్యం వంటి సమస్యలు ఉండవు. అందువల్ల, ప్రజలు దీనికి అంతకంతకూ ఎక్కువ విలువ ఇస్తున్నారు. అయితే, ఇది కార్బన్ మరియు ఇతర అస్థిర లోహ లేదా లోహ ఆక్సైడ్ మలినాలను తొలగించదు.

 

2. వాయు దశ శుభ్రపరిచే సాంకేతికత:

గ్యాస్ ఫేజ్ క్లీనింగ్ అనేది ఒక శుభ్రపరిచే పద్ధతి, దీనిలో మలినాలను తొలగించే ఉద్దేశ్యాన్ని సాధించడానికి, లిక్విడ్ ప్రాసెస్‌లోని సంబంధిత పదార్థం యొక్క గ్యాస్ ఫేజ్ ఈక్వివలెంట్‌ను ఉపయోగించి వేఫర్ ఉపరితలంపై ఉన్న కలుషితమైన పదార్థంతో చర్య జరిపిస్తారు.

ఉదాహరణకు, CMOS ప్రక్రియలో, ఆక్సైడ్‌లను తొలగించడానికి వేఫర్‌ను శుభ్రపరిచేటప్పుడు వాయురూప HF మరియు నీటి ఆవిరి మధ్య జరిగే చర్యను ఉపయోగిస్తారు. సాధారణంగా, నీటిని కలిగి ఉన్న HF ప్రక్రియతో పాటు కణాలను తొలగించే ప్రక్రియ కూడా తప్పనిసరిగా జరగాలి, అయితే వాయురూప HF శుభ్రపరిచే సాంకేతికతను ఉపయోగించినప్పుడు, ఆ తర్వాత కణాలను తొలగించే ప్రక్రియ అవసరం ఉండదు.

జల HF ప్రక్రియతో పోలిస్తే చాలా తక్కువ HF రసాయన వినియోగం మరియు అధిక శుభ్రపరిచే సామర్థ్యం అనేవి అత్యంత ముఖ్యమైన ప్రయోజనాలు.

 

తదుపరి చర్చల కోసం ప్రపంచవ్యాప్తంగా ఉన్న వినియోగదారులందరికీ మా సందర్శనకు స్వాగతం!

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