Một số chất hữu cơ và vô cơ được yêu cầu tham gia vào quá trình sản xuất chất bán dẫn. Ngoài ra, vì quá trình này luôn được thực hiện trong phòng sạch với sự tham gia của con người, nên chất bán dẫnbánh quếchắc chắn sẽ bị ô nhiễm bởi nhiều tạp chất khác nhau.
Theo nguồn gốc và bản chất của chất gây ô nhiễm, chúng có thể được chia thành bốn loại: 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 khắc.
Các chất gây ô nhiễm như vậy thường dựa vào lực liên phân tử để hấp thụ trên bề mặt của tấm wafer, 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 như vậy chủ yếu được loại bỏ bằng cách giảm dần diện tích tiếp xúc của chúng với bề mặt củabánh xốpthông qua phương pháp vật lý hoặc hóa học.
2. Chất hữu cơ:
Nguồn tạp chất hữu cơ tương đối rộng, chẳng hạn như dầu da người, vi khuẩn, dầu máy, mỡ chân không, chất cản quang, dung môi tẩy rửa, v.v.
Những chất gây ô nhiễm như vậy thường tạo thành một lớp màng hữu cơ trên bề mặt của tấm wafer để ngăn chất lỏng làm sạch tiếp cận được bề mặt của tấm wafer, dẫn đến bề mặt tấm wafer không được làm sạch 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 sử dụng các phương pháp hóa học như axit sunfuric và hydro peroxide.
3. Các ion kim loại:
Các tạp chất kim loại phổ biến bao gồm sắt, đồng, nhôm, crom, gang, titan, natri, kali, liti, v.v. Các nguồn chính là nhiều đồ dùng, ống dẫn, thuốc thử hóa học và ô nhiễm kim loại phát sinh khi các mối nối kim loại được hình thành trong quá trình chế biến.
Loại tạp chất này thường được loại bỏ bằng phương pháp hóa học thông qua việc hình thành các phức chất ion kim loại.
4. Oxit:
Khi chất bán dẫnbánh quếtiếp xúc với môi trường có 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 hình thành các khuyết tật về điện.
Việc loại bỏ lớp màng oxit này thường được thực hiện bằng cách ngâm trong axit flohydric loãng.
Trình tự vệ sinh chung
Các tạp chất được hấp phụ trên bề mặt chất bán dẫnbánh quếcó thể chia thành ba loại: phân tử, ion và nguyên tử.
Trong đó, lực hấp phụ giữa tạp chất phân tử và bề mặt của wafer yếu, và loại hạt tạp chất này tương đối dễ loại bỏ. Chúng chủ yếu là tạp chất dầu có đặc tính kỵ nước, có thể che giấu tạp chất ion và nguyên tử làm ô nhiễm bề mặt của wafer bán dẫn, không có lợi cho việc loại bỏ hai loại tạp chất này. Do đó, khi làm sạch wafer bán dẫn bằng hóa chất, trước tiên phải loại bỏ tạp chất phân tử.
Vì vậy, quy trình chung của chất bán dẫnbánh xốpquá trình làm sạch là:
Khử phân tử-khử ion-khử nguyên tử-rửa sạch bằng nước khử ion.
Ngoài ra, để loại bỏ lớp oxit tự nhiên trên bề mặt wafer, cần phải thêm bước ngâm axit amin loãng. Do đó, ý tưởng làm sạch là trước tiên loại bỏ tạp chất hữu cơ trên bề mặt; sau đó hòa tan lớp oxit; cuối cùng loại bỏ các hạt và tạp chất kim loại, đồng thời thụ động hóa bề mặt.
Phương pháp vệ sinh thông thường
Các phương pháp hóa học thường được sử dụng để làm sạch tấm bán dẫn.
Làm sạch bằng hóa chất là quá trình sử dụng các loại thuốc thử hóa học và dung môi hữu cơ để phản ứng hoặc hòa tan tạp chất và vết dầu trên bề mặt wafer để tách 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 hóa học có thể được chia thành vệ sinh hóa học ướt và vệ sinh hóa học khô, trong đó vệ sinh hóa học ướt vẫn chiếm ưu thế.
Vệ sinh hóa chất ướt
1. Vệ sinh bằng hóa chất ướt:
Vệ sinh hóa chất ướt chủ yếu bao gồm ngâm dung dịch, chà cơ học, làm sạch siêu âm, làm sạch megasonic, phun quay, v.v.
2. Ngâm dung dịch:
Ngâm dung dịch là phương pháp loại bỏ chất bẩn bề mặt bằng cách nhúng wafer vào dung dịch hóa học. Đây là phương pháp được sử dụng phổ biến nhất trong quá trình vệ sinh hóa chất ướt. Có thể sử dụng các dung dịch khác nhau để loại bỏ các loại chất bẩn khác nhau trên bề mặt wafer.
Thông thường, phương pháp này không thể loại bỏ hoàn toàn tạp chất trên bề mặt wafer, do đó, các biện pháp vật lý như gia nhiệt, siêu âm và khuấy thường được sử dụng trong khi nhúng.
3. Chà cơ học:
Chà cơ học thường được sử dụng để loại bỏ các hạt hoặc cặn hữu cơ trên bề mặt của wafer. Nói chung có thể chia thành hai phương pháp:chà bằng tay và chà bằng cần gạt nước.
Chà bằng taylà phương pháp chà rửa đơn giản nhất. Dùng bàn chải thép không gỉ cầm một viên bi ngâm trong etanol khan hoặc các dung môi hữu cơ khác, nhẹ nhàng chà xát bề mặt wafer theo cùng một hướng để loại bỏ lớp sáp, bụi, keo còn sót lại hoặc các hạt rắn khác. Phương pháp này dễ gây trầy xước và ô nhiễm nghiêm trọng.
Máy lau sử dụng chuyển động quay cơ học để chà xát bề mặt wafer bằng bàn chải len mềm hoặc bàn chải hỗn hợp. Phương pháp này làm giảm đáng kể các vết xước trên wafer. Máy lau áp suất cao sẽ không làm xước wafer do không có ma sát cơ học và có thể loại bỏ chất bẩn trong rãnh.
4. Làm sạch bằng sóng siêu âm:
Làm sạch bằng sóng siêu âm là phương pháp làm sạch được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp bán dẫn. Ưu điểm của nó là hiệu quả làm sạch tốt, thao tác đơn giản và cũng có thể làm sạch các thiết bị và thùng chứa phức tạp.
Phương pháp làm sạch này dưới tác động của sóng siêu âm mạnh (tần số siêu âm thường dùng là 20s40kHz), và các phần thưa thớt và dày đặc sẽ được tạo ra bên trong môi trường lỏng. Phần thưa thớt sẽ tạo ra một bong bóng khoang gần như chân không. Khi bong bóng khoang biến mất, một áp suất cục bộ mạnh sẽ được tạo ra gần nó, phá vỡ các liên kết hóa học trong các phân tử để hòa tan các tạp chất trên bề mặt wafer. Làm sạch bằng siêu âm hiệu quả nhất để loại bỏ các cặn thông lượng không hòa tan hoặc không hòa tan.
5. Làm sạch bằng sóng siêu âm:
Công nghệ làm sạch bằng sóng siêu âm không chỉ có những ưu điểm của công nghệ làm sạch bằng sóng siêu âm mà còn khắc phục được những nhược điểm của công nghệ này.
Làm sạch Megasonic là phương pháp làm sạch wafer bằng cách kết hợp hiệu ứng rung tần số năng lượng 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 tăng tốc bởi sóng megasonic (tốc độ tức thời tối đa có thể đạt tới 30cmVs) và sóng chất lỏng tốc độ cao liên tục tác động lên bề mặt của wafer, do đó các chất ô nhiễm và các hạt mịn bám trên bề mặt của wafer bị loại bỏ một cách cưỡng bức 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 đánh bóng thông qua sự hấp phụ của chất hoạt động bề mặt; mặt khác, thông qua sự tích hợp của chất hoạt động bề mặt và môi trường có tính axit, có thể đạt được mục đích loại bỏ tạp chất kim loại trên bề mặt của tấm đánh bóng. Phương pháp này có thể đồng thời đóng vai trò lau cơ học và làm sạch hóa học.
Hiện nay, phương pháp làm sạch bằng sóng siêu âm đã trở thành phương pháp hiệu quả để làm sạch giấy đánh bóng.
6. Phương pháp phun xoay:
Phương pháp phun quay là phương pháp sử dụng phương pháp cơ học để quay wafer với tốc độ cao và liên tục phun chất lỏng (nước khử ion có độ tinh khiết cao hoặc chất lỏng làm sạch khác) lên bề mặt wafer trong quá trình quay để loại bỏ tạp chất trên bề mặt wafer.
Phương pháp này sử dụng tạp chất trên bề mặt của wafer để hòa tan trong chất lỏng được phun (hoặc phản ứng hóa học với nó để hòa tan) và sử dụng hiệu ứng ly tâm của chuyển động quay tốc độ cao để làm cho chất lỏng chứa tạp chất tách ra khỏi bề mặt của wafer theo thời gian.
Phương pháp phun quay có ưu điểm là làm sạch bằng hóa chất, làm sạch bằng cơ học chất lỏng và chà rửa áp suất cao. Đồng thời, phương pháp này cũng có thể kết hợp với quá trình sấy. Sau một thời gian làm sạch bằng phun nước khử ion, dừng phun nước và sử dụng khí phun. Đồng thời, có thể tăng tốc độ quay để tăng lực ly tâm để nhanh chóng khử nước bề mặt của wafer.
7.Vệ sinh bằng hóa chất khô
Giặt khô là công nghệ giặt không sử dụng dung dịch.
Các công nghệ giặt khô hiện đang được sử dụng bao gồm: công nghệ giặt plasma, công nghệ giặt pha khí, công nghệ giặt 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 chưa lớn ở thời điểm hiện tại.
1. Công nghệ làm sạch Plasma:
Quá trình loại bỏ chất cản quang thường sử dụng phương pháp làm sạch plasma. Một lượng nhỏ oxy được đưa vào hệ thống phản ứng plasma. Dưới tác động của một trường điện mạnh, oxy tạo ra plasma, oxy hóa nhanh chóng chất cản quang thành trạng thái khí dễ bay hơi và được chiết xuất.
Công nghệ làm sạch này có ưu điểm là dễ vận hành, hiệu quả cao, bề mặt sạch, không trầy xước, có lợi cho việc đảm bảo chất lượng sản phẩm trong quá trình tẩy keo. Hơn nữa, nó không sử dụng axit, kiềm và dung môi hữu cơ, không có vấn đề như xử lý chất thải và ô nhiễm môi trường. Do đó, nó ngày càng được mọi người coi trọng. 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 khí:
Làm sạch pha khí là phương pháp làm sạch sử dụng pha khí tương đương với chất tương ứng trong quá trình lỏng để tương tác với chất bị ô nhiễm trên bề mặt wafer nhằm mục đích loại bỏ tạp chất.
Ví dụ, trong quy trình CMOS, quá trình làm sạch wafer sử dụng sự tương tác giữa pha khí HF và hơi nước để loại bỏ oxit. Thông thường, quy trình HF chứa nước phải đi kèm với quy trình loại bỏ hạt, trong khi việc sử dụng công nghệ làm sạch HF pha khí không yêu cầu quy trình loại bỏ hạt tiếp theo.
Ưu điểm quan trọng nhất so với quy trình HF dạng nước là lượng hóa chất HF tiêu thụ ít hơn nhiều và hiệu quả làm sạch cao hơn.
Chào mừng mọi khách hàng từ khắp nơi trên thế giới đến thăm chúng tôi để thảo luận thêm!
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: 13-08-2024