Một số chất hữu cơ và vô cơ cần thiết để tham gia vào quá trình sản xuất chất bán dẫn. Ngoài ra, vì quy trình này luôn được thực hiện trong phòng sạch với sự tham gia của con người, nên chất bán dẫn cần đáp ứng các tiêu chí nhất định.bánh waferChúng chắc chắn sẽ bị nhiễm bẩn bởi nhiều loại tạp chất khác nhau.
Dựa trên nguồn gốc và bản chất của các chất gây ô nhiễm, chúng có thể được chia thành bốn loại chính: các hạt, chất hữu cơ, ion kim loại và oxit.
1. Các hạt:
Các hạt chủ yếu là một số polyme, chất cản quang và tạp chất trong quá trình khắc.
Các chất gây ô nhiễm này thường dựa vào lực liên phân tử để hấp phụ trên bề mặt tấm bán dẫn, ảnh hưởng đến sự hình thành các hình dạng hình học và các thông số điện của quá trình quang khắc thiết bị.
Các chất gây ô nhiễm này chủ yếu được loại bỏ bằng cách giảm dần diện tích tiếp xúc của chúng với bề mặt.tấm waferThông qua các phương pháp vật lý hoặc hóa học.
2. Chất hữu cơ:
Nguồn gốc của các tạp chất hữu cơ khá đa dạng, chẳng hạn như dầu trên da người, vi khuẩn, dầu máy móc, mỡ chân không, chất cản quang, dung môi tẩy rửa, v.v.
Các chất gây ô nhiễm này thường tạo thành một lớp màng hữu cơ trên bề mặt tấm bán dẫn, ngăn cản dung dịch làm sạch tiếp xúc với bề mặt, dẫn đến việc làm sạch bề mặt tấm bán dẫn không hoàn toàn.
Việc loại bỏ các chất gây ô nhiễm như vậy thường được thực hiện ở bước đầu tiên của quá trình làm sạch, chủ yếu bằng các phương pháp hóa học như axit sulfuric và hydro peroxide.
3. Ion kim loại:
Các tạp chất kim loại thường gặp bao gồm sắt, đồng, nhôm, crom, gang, titan, natri, kali, liti, v.v. Nguồn chính là các dụng cụ, đường ống, hóa chất và ô nhiễm kim loại sinh ra khi hình thành các mối nối kim loại trong quá trình chế biến.
Loại tạp chất này thường được loại bỏ bằng các phương pháp hóa học thông qua sự hình thành các phức chất ion kim loại.
4. Oxit:
Khi chất bán dẫnbánh waferKhi tiếp xúc với môi trường chứa oxy và nước, một lớp oxit tự nhiên sẽ hình thành trên bề mặt. Lớp oxit này sẽ cản trở nhiều quy trình trong sản xuất chất bán dẫn và cũng chứa một số tạp chất kim loại. Trong một số điều kiện nhất định, chúng sẽ tạo ra các khuyết tật điện.
Việc loại bỏ lớp màng oxit này thường được thực hiện bằng cách ngâm trong dung dịch axit flohydric loãng.
Quy trình làm sạch tổng quát
Các tạp chất hấp phụ trên bề mặt chất bán dẫnbánh waferCó thể chia thành ba loại: phân tử, ion và nguyên tử.
Trong số đó, lực hấp phụ giữa các tạp chất phân tử và bề mặt tấm bán dẫn rất yếu, và loại hạt tạp chất này tương đối dễ loại bỏ. Chúng chủ yếu là các tạp chất dạng dầu có đặc tính kỵ nước, có thể che chắn các tạp chất ion và nguyên tử gây ô nhiễm bề mặt tấm bán dẫn, điều này không có lợi cho việc loại bỏ hai loại tạp chất này. Do đó, khi làm sạch hóa học tấm bán dẫn, cần phải loại bỏ các tạp chất phân tử trước tiên.
Do đó, quy trình chung của chất bán dẫn là...tấm waferQuy trình làm sạch là:
Phân tách phân tử - khử ion - tách nguyên tử - rửa bằng nước khử ion.
Ngoài ra, để loại bỏ lớp oxit tự nhiên trên bề mặt tấm bán dẫn, cần thêm bước ngâm trong dung dịch axit amin loãng. Do đó, ý tưởng của quá trình làm sạch là trước tiên loại bỏ các chất ô nhiễm hữu cơ trên bề mặt; sau đó hòa tan lớp oxit; cuối cùng loại bỏ các hạt và chất ô nhiễm kim loại, đồng thời thụ động hóa bề mặt.
Các phương pháp làm sạch thông thường
Các phương pháp hóa học thường được sử dụng để làm sạch các tấm bán dẫn.
Làm sạch bằng hóa chất là quá trình sử dụng các chất phản ứng hóa học và dung môi hữu cơ khác nhau để phản ứng hoặc hòa tan các tạp chất và vết dầu mỡ trên bề mặt tấm bán dẫn nhằm loại bỏ tạp chất, sau đó rửa sạch bằng một lượng lớn nước khử ion nóng và lạnh có độ tinh khiết cao để thu được bề mặt sạch.
Vệ sinh bằng hóa chất có thể được chia thành vệ sinh bằng hóa chất ướt và vệ sinh bằng hóa chất khô, trong đó vệ sinh bằng hóa chất ướt vẫn chiếm ưu thế.
Vệ sinh bằng hóa chất ướt
1. Vệ sinh bằng hóa chất ướt:
Phương pháp làm sạch bằng hóa chất ướt chủ yếu bao gồm ngâm dung dịch, chà rửa cơ học, làm sạch bằng sóng siêu âm, làm sạch bằng sóng cực mạnh, phun xoay, v.v.
2. Ngâm dung dịch:
Phương pháp ngâm dung dịch là cách loại bỏ tạp chất trên bề mặt bằng cách ngâm tấm bán dẫn vào dung dịch hóa học. Đây là phương pháp được sử dụng phổ biến nhất trong làm sạch hóa học ướt. Có thể sử dụng các dung dịch khác nhau để loại bỏ các loại tạp chất khác nhau trên bề mặt tấm bán dẫn.
Thông thường, phương pháp này không thể loại bỏ hoàn toàn các tạp chất trên bề mặt tấm bán dẫn, vì vậy các biện pháp vật lý như gia nhiệt, siêu âm và khuấy trộn thường được sử dụng trong quá trình ngâm.
3. Làm sạch bằng cơ học:
Phương pháp chà rửa cơ học thường được sử dụng để loại bỏ các hạt hoặc cặn hữu cơ trên bề mặt tấm bán dẫn. Nhìn chung, phương pháp này có thể được chia thành hai loại:chà rửa bằng tay và chà rửa bằng cần gạt.
Chà rửa bằng tayĐây là phương pháp chà rửa đơn giản nhất. Người ta dùng bàn chải thép không gỉ giữ một quả cầu đã được ngâm trong etanol khan hoặc các dung môi hữu cơ khác và nhẹ nhàng chà xát bề mặt của tấm wafer theo cùng một hướng để loại bỏ lớp màng sáp, bụi bẩn, keo thừa hoặc các hạt rắn khác. Phương pháp này dễ gây ra vết xước và ô nhiễm nghiêm trọng.
Máy gạt sử dụng chuyển động quay cơ học để chà xát bề mặt của tấm bán dẫn bằng bàn chải len mềm hoặc bàn chải hỗn hợp. Phương pháp này giúp giảm đáng kể các vết xước trên tấm bán dẫn. Máy gạt áp suất cao sẽ không làm xước tấm bán dẫn do không có ma sát cơ học, và có thể loại bỏ các chất bẩn trong rãnh.
4. Vệ sinh bằng sóng siêu âm:
Vệ sinh bằng sóng siêu âm là một phương pháp làm sạch được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp bán dẫn. Ưu điểm của phương pháp này là hiệu quả làm sạch tốt, thao tác đơn giản và có thể làm sạch cả các thiết bị và thùng chứa phức tạp.
Phương pháp làm sạch này hoạt động dưới tác động của sóng siêu âm mạnh (tần số siêu âm thường dùng là 20-40kHz), tạo ra các phần thưa và đặc bên trong môi trường chất lỏng. Phần thưa sẽ tạo ra một khoang bong bóng gần như chân không. Khi khoang bong bóng biến mất, một áp suất cục bộ mạnh sẽ được tạo ra gần đó, phá vỡ các liên kết hóa học trong các phân tử để hòa tan các tạp chất trên bề mặt tấm bán dẫn. Làm sạch bằng siêu âm hiệu quả nhất trong việc loại bỏ cặn chất trợ hàn không tan hoặc khó tan.
5. Vệ sinh bằng sóng siêu âm:
Làm sạch bằng sóng siêu âm tần số cực cao không chỉ có những ưu điểm của phương pháp làm sạch bằng sóng siêu âm mà còn khắc phục được những nhược điểm của nó.
Làm sạch bằng sóng siêu âm là phương pháp làm sạch tấm bán dẫn bằng cách kết hợp hiệu ứng rung động tần số cao (850kHz) với phản ứng hóa học của các chất tẩy rửa hóa học. Trong quá trình làm sạch, các phân tử dung dịch được gia tốc bởi sóng siêu âm (tốc độ tức thời tối đa có thể đạt 30cm/s), và sóng chất lỏng tốc độ cao liên tục tác động lên bề mặt tấm bán dẫn, khiến các chất gây ô nhiễm và các hạt mịn bám trên bề mặt tấm bán dẫn bị loại bỏ và đi vào dung dịch làm sạch. Việc thêm chất hoạt động bề mặt có tính axit vào dung dịch làm sạch, một mặt, có thể đạt được mục đích loại bỏ các hạt và chất hữu cơ trên bề mặt được đánh bóng thông qua sự hấp phụ của chất hoạt động bề mặt; mặt khác, thông qua sự kết hợp giữa chất hoạt động bề mặt và môi trường axit, nó có thể đạt được mục đích loại bỏ ô nhiễm kim loại trên bề mặt tấm được đánh bóng. Phương pháp này có thể đồng thời đóng vai trò lau chùi cơ học và làm sạch hóa học.
Hiện nay, phương pháp làm sạch bằng sóng siêu âm đã trở thành một phương pháp hiệu quả để làm sạch các tấm đánh bóng.
6. Phương pháp phun xoay tròn:
Phương pháp phun xoay là phương pháp sử dụng các kỹ thuật cơ học để xoay tấm bán dẫn ở tốc độ cao, và liên tục phun chất lỏng (nước khử ion tinh khiết cao hoặc chất lỏng làm sạch khác) lên bề mặt tấm bán dẫn trong quá trình xoay để loại bỏ các tạp chất trên bề mặt tấm bán dẫn.
Phương pháp này sử dụng chất bẩn trên bề mặt tấm bán dẫn để hòa tan trong chất lỏng được phun (hoặc phản ứng hóa học với chất bẩn để hòa tan), và sử dụng hiệu ứng ly tâm của sự quay tốc độ cao để tách chất lỏng chứa tạp chất ra khỏi bề mặt tấm bán dẫn kịp thời.
Phương pháp phun xoay có ưu điểm là kết hợp làm sạch bằng hóa chất, làm sạch bằng cơ học chất lỏng và làm sạch bằng áp suất cao. Đồng thời, phương pháp này cũng có thể được kết hợp với quá trình sấy khô. Sau một thời gian làm sạch bằng phun nước khử ion, việc phun nước được dừng lại và sử dụng khí phun. Đồng thời, tốc độ quay có thể được tăng lên để tăng lực ly tâm nhằm nhanh chóng làm khô bề mặt của tấm bán dẫn.
7.Giặt khô bằng hóa chất
Giặt khô là phương pháp giặt không sử dụng dung môi.
Các công nghệ làm sạch khô hiện đang được sử dụng bao gồm: công nghệ làm sạch bằng plasma, công nghệ làm sạch bằng pha khí, công nghệ làm sạch bằng chùm tia, v.v.
Ưu điểm của giặt khô là quy trình đơn giản và không gây ô nhiễm môi trường, nhưng chi phí cao và phạm vi sử dụng hiện tại chưa rộng rãi.
1. Công nghệ làm sạch bằng plasma:
Phương pháp làm sạch bằng plasma thường được sử dụng trong quá trình loại bỏ chất cản quang. Một lượng nhỏ oxy được đưa vào hệ thống phản ứng plasma. Dưới tác động của điện trường mạnh, oxy tạo ra plasma, nhanh chóng oxy hóa chất cản quang thành trạng thái khí dễ bay hơi và được hút ra ngoài.
Công nghệ làm sạch này có ưu điểm là dễ vận hành, hiệu quả cao, bề mặt sạch, không gây trầy xước, và góp phần đảm bảo chất lượng sản phẩm trong quá trình tẩy keo. Hơn nữa, nó không sử dụng axit, kiềm và dung môi hữu cơ, nên không có các vấn đề như xử lý chất thải và ô nhiễm môi trường. Do đó, nó ngày càng được người dùng đánh giá cao. Tuy nhiên, nó không thể loại bỏ carbon và các tạp chất kim loại hoặc oxit kim loại không bay hơi khác.
2. Công nghệ làm sạch bằng pha khí:
Làm sạch bằng pha khí là phương pháp sử dụng chất tương đương ở pha khí của chất đó trong quy trình lỏng để tương tác với chất gây ô nhiễm trên bề mặt tấm bán dẫn nhằm loại bỏ tạp chất.
Ví dụ, trong quy trình CMOS, việc làm sạch tấm bán dẫn sử dụng sự tương tác giữa khí HF và hơi nước để loại bỏ oxit. Thông thường, quy trình sử dụng HF có chứa nước phải đi kèm với quy trình loại bỏ hạt, trong khi việc sử dụng công nghệ làm sạch bằng khí HF không yêu cầu quy trình loại bỏ hạt tiếp theo.
So với quy trình sử dụng dung dịch HF, những ưu điểm quan trọng nhất là lượng hóa chất HF tiêu thụ ít hơn nhiều và hiệu quả làm sạch cao hơn.
Chào mừng quý khách hàng từ khắp nơi trên thế giới đến thăm và trao đổi thêm với chúng tôi!
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
Thời gian đăng bài: 13/08/2024