Վաֆլի մաքրման տեխնոլոգիա կիսահաղորդչային արտադրության մեջ

Վաֆլի մաքրման տեխնոլոգիա կիսահաղորդչային արտադրության մեջ

Վաֆլիների մաքրումը կարևորագույն քայլ է կիսահաղորդչային արտադրության ողջ գործընթացում և հիմնական գործոններից մեկն է, որն անմիջականորեն ազդում է սարքի աշխատանքի և արտադրական արդյունավետության վրա: Չիպի արտադրության ընթացքում նույնիսկ աննշան աղտոտումը կարող է վատթարացնել սարքի բնութագրերը կամ առաջացնել լիակատար անսարքություն: Արդյունքում, մաքրման գործընթացներ են կիրառվում գրեթե յուրաքանչյուր արտադրական քայլից առաջ և հետո՝ մակերեսային աղտոտիչները հեռացնելու և վաֆլիի մաքրությունն ապահովելու համար: Մաքրումը նաև կիսահաղորդչային արտադրության ամենատարածված գործողությունն է, որը կազմում է մոտավորապես...Բոլոր գործընթացային քայլերի 30%-ը.

Շատ մեծածավալ ինտեգրման (VLSI) շարունակական մասշտաբավորման շնորհիվ, գործընթացային հանգույցները զարգացել են մինչև28 նմ, 14 նմ և ավելի, ինչը հանգեցնում է սարքերի ավելի բարձր խտության, գծերի նեղացման և գործընթացների ավելի ու ավելի բարդ հոսքերի: Ավելի զարգացած հանգույցները զգալիորեն ավելի զգայուն են աղտոտման նկատմամբ, մինչդեռ փոքր հատկանիշների չափերը դժվարացնում են մաքրումը: Հետևաբար, մաքրման քայլերի քանակը շարունակում է աճել, և մաքրումը դարձել է ավելի բարդ, ավելի կարևոր և ավելի մարտահրավերային: Օրինակ, 90 նմ չիպը սովորաբար պահանջում է մոտ90 մաքրման քայլ, մինչդեռ 20 նմ չիպը պահանջում է մոտ215 մաքրման քայլՔանի որ արտադրությունը զարգանում է մինչև 14 նմ, 10 նմ և ավելի փոքր հանգույցներ, մաքրման գործողությունների քանակը կշարունակի աճել։

Ըստ էության,Վաֆլիի մաքրումը վերաբերում է այն գործընթացներին, որոնք օգտագործում են քիմիական մշակումներ, գազեր կամ ֆիզիկական մեթոդներ՝ վաֆլիի մակերեսից խառնուրդները հեռացնելու համար։. Աղտոտիչները, ինչպիսիք են մասնիկները, մետաղները, օրգանական մնացորդները և բնիկ օքսիդները, բոլորը կարող են բացասաբար ազդել սարքի աշխատանքի, հուսալիության և արդյունավետության վրա: Մաքրումը ծառայում է որպես «կամուրջ» հաջորդական արտադրության քայլերի միջև, օրինակ՝ նստեցումից և լիտոգրաֆիայից առաջ, կամ փորագրումից, քիմիական մեխանիկական հղկումից (CMP) և իոնային իմպլանտացիայից հետո: Ընդհանուր առմամբ, վաֆլիների մաքրումը կարելի է բաժանել հետևյալի.թաց մաքրումևքիմմաքրում.

Թաց մաքրում

Թաց մաքրման ժամանակ վաֆլիները մաքրելու համար օգտագործվում են քիմիական լուծիչներ կամ ապաիոնացված ջուր (DIW): Կիրառվում են երկու հիմնական մոտեցում՝

• Ընկղմման մեթոդՎեֆլիները ընկղմվում են լուծիչներով կամ DIW-ով լցված տարաների մեջ: Սա ամենատարածված մեթոդն է, հատկապես հասուն տեխնոլոգիական հանգույցների համար:

• Ցողման մեթոդլուծիչները կամ DIW-ն ցողվում են պտտվող վաֆլիների վրա՝ խառնուրդները հեռացնելու համար: Մինչդեռ ընկղմումը թույլ է տալիս խմբաքանակային մշակում կատարել մի քանի վաֆլիների, ցողիչ մաքրումը յուրաքանչյուր խցիկում մշակում է միայն մեկ վաֆլի, բայց ապահովում է ավելի լավ վերահսկողություն, ինչը այն ավելի ու ավելի տարածված է դարձնում առաջադեմ հանգույցներում:

Քիմմաքրում

Ինչպես անունն է հուշում, քիմմաքրումը խուսափում է լուծիչների կամ DIW-ի օգտագործումից, փոխարենը օգտագործելով գազեր կամ պլազմա՝ աղտոտիչները հեռացնելու համար: Առաջադեմ հանգույցների զարգացմանը զուգընթաց, քիմմաքրումը կարևորություն է ձեռք բերում իր...բարձր ճշգրտությունև արդյունավետություն օրգանական նյութերի, նիտրիդների և օքսիդների դեմ։ Սակայն, դա պահանջում էսարքավորումների ավելի բարձր ներդրում, ավելի բարդ գործողություն և գործընթացների ավելի խիստ վերահսկողությունՄեկ այլ առավելությունն այն է, որ չոր մաքրումը նվազեցնում է խոնավ մեթոդներով առաջացող կեղտաջրերի մեծ ծավալները:

Հաճախ օգտագործվող խոնավ մաքրման տեխնիկաներ

1. DIW (ապիոնային ջրով) մաքրում

DIW-ն խոնավ մաքրման մեջ ամենատարածված մաքրող միջոցն է: Չմաքրված ջրից տարբերվող DIW-ն գրեթե չի պարունակում հաղորդիչ իոններ, ինչը կանխում է կոռոզիան, էլեկտրաքիմիական ռեակցիաները կամ սարքի քայքայումը: DIW-ն հիմնականում օգտագործվում է երկու եղանակով.

1. Վաֆլիի մակերեսի ուղղակի մաքրում– Սովորաբար կատարվում է մեկ թիթեղյա ռեժիմով՝ թիթեղյա սկավառակի պտտման ընթացքում՝ գլաններով, խոզանակներով կամ ցողիչ ծայրակալներով: Խնդիր է էլեկտրաստատիկ լիցքի կուտակումը, որը կարող է առաջացնել թերություններ: Սա մեղմելու համար CO₂-ը (և երբեմն NH₃-ը) լուծվում է DIW-ի մեջ՝ հաղորդականությունը բարելավելու համար՝ առանց թիթեղյա սկավառակը աղտոտելու:

2. Քիմիական մաքրումից հետո լվացում– DIW-ն հեռացնում է մնացորդային մաքրող լուծույթները, որոնք այլապես կարող էին քայքայել թիթեղը կամ վատթարացնել սարքի աշխատանքը, եթե մնան մակերեսին։

2. HF (հիդրոֆտորաթթու) մաքրում

HF-ը ամենաարդյունավետ քիմիական նյութն է հեռացման համարբնիկ օքսիդային շերտեր (SiO₂)Սիլիկոնային վաֆլիների վրա և իր կարևորությամբ զիջում է միայն DIW-ին։ Այն նաև լուծում է կցված մետաղները և կանխում է վերաօքսիդացումը։ Այնուամենայնիվ, HF փորագրությունը կարող է կոպտացնել վաֆլիների մակերեսները և անցանկալիորեն հարձակվել որոշակի մետաղների վրա։ Այս խնդիրները լուծելու համար բարելավված մեթոդներով նոսրացվում է HF-ը, ավելացվում են օքսիդիչներ, մակերևութային ակտիվ նյութեր կամ կոմպլեքսային նյութեր՝ ընտրողականությունը բարձրացնելու և աղտոտումը նվազեցնելու համար։

3. SC1 մաքրում (Ստանդարտ մաքրում 1: NH₄OH + H₂O₂ + H₂O)

SC1-ը ծախսարդյունավետ և բարձր արդյունավետ մեթոդ է հեռացման համարօրգանական մնացորդներ, մասնիկներ և որոշ մետաղներՄեխանիզմը համատեղում է H₂O₂-ի օքսիդացնող ազդեցությունը և NH₄OH-ի լուծողական ազդեցությունը: Այն նաև վանում է մասնիկները էլեկտրաստատիկ ուժերի միջոցով, իսկ ուլտրաձայնային/մեգասոնային օժանդակությունը ավելի է բարելավում արդյունավետությունը: Այնուամենայնիվ, SC1-ը կարող է կոպտացնել վաֆլիի մակերեսները, ինչը պահանջում է քիմիական հարաբերակցությունների, մակերեսային լարվածության վերահսկման (մակերևութային ակտիվ նյութերի միջոցով) և քելացնող նյութերի ուշադիր օպտիմալացում՝ մետաղի վերատեղադրումը կանխելու համար:

4. SC2 մաքրում (Ստանդարտ մաքրում 2: HCl + H₂O₂ + H₂O)

SC2-ը լրացնում է SC1-ը՝ հեռացնելովմետաղական աղտոտիչներԴրա ուժեղ կոմպլեքսացման ունակությունը օքսիդացված մետաղները վերածում է լուծելի աղերի կամ կոմպլեքսների, որոնք լվացվում են։ Մինչդեռ SC1-ը արդյունավետ է օրգանական նյութերի և մասնիկների համար, SC2-ը հատկապես արժեքավոր է մետաղների կլանումը կանխելու և մետաղական ցածր աղտոտվածություն ապահովելու համար։

5. O₃ (օզոնային) մաքրում

Օզոնային մաքրումը հիմնականում օգտագործվում էօրգանական նյութերի հեռացումևDIW-ի ախտահանումO₃-ն գործում է որպես ուժեղ օքսիդանտ, բայց կարող է առաջացնել կրկնակի նստեցում, ուստի այն հաճախ համակցվում է HF-ի հետ: Ջերմաստիճանի օպտիմալացումը կարևոր է, քանի որ O₃-ի լուծելիությունը ջրում նվազում է բարձր ջերմաստիճաններում: Ի տարբերություն քլորի վրա հիմնված ախտահանիչների (անընդունելի են կիսահաղորդչային գործարաններում), O₃-ն քայքայվում է թթվածնի՝ առանց աղտոտելու DIW համակարգերը:

6. Օրգանական լուծիչով մաքրում

Որոշակի մասնագիտացված գործընթացներում օրգանական լուծիչներն օգտագործվում են այն դեպքերում, երբ մաքրման ստանդարտ մեթոդները անբավարար են կամ անտեղի (օրինակ՝ երբ պետք է խուսափել օքսիդի առաջացումից):

Եզրակացություն

Վաֆլիների մաքրումը դա էամենահաճախ կրկնվող քայլըկիսահաղորդիչների արտադրության մեջ և անմիջականորեն ազդում է արտադրողականության և սարքի հուսալիության վրա։ Շարժման հետ մեկտեղավելի մեծ թիթեղներ և ավելի փոքր սարքի երկրաչափություններ, վաֆլիի մակերեսի մաքրության, քիմիական վիճակի, կոպտության և օքսիդի հաստության պահանջները գնալով խստանում են։

Այս հոդվածում դիտարկվել են թիթեղների մաքրման ինչպես հասուն, այնպես էլ առաջադեմ տեխնոլոգիաները, ներառյալ DIW, HF, SC1, SC2, O₃ և օրգանական լուծիչների մեթոդները, ինչպես նաև դրանց մեխանիզմները, առավելություններն ու սահմանափակումները։ Երկուսն էլ...տնտեսական և բնապահպանական տեսանկյուններ, թիթեղների մաքրման տեխնոլոգիայի շարունակական բարելավումները կարևոր են առաջադեմ կիսահաղորդչային արտադրության պահանջները բավարարելու համար։