भिजेको सफाई (वेट क्लीन) अर्धचालक निर्माण प्रक्रियाहरूमा महत्वपूर्ण चरणहरू मध्ये एक हो, जसको उद्देश्य वेफरको सतहबाट विभिन्न प्रदूषकहरू हटाउने उद्देश्यले पछिको प्रक्रिया चरणहरू सफा सतहमा प्रदर्शन गर्न सकिन्छ।
सेमीकन्डक्टर उपकरणहरूको आकार संकुचित हुन जारी छ र सटीक आवश्यकताहरू बढ्दै जाँदा, वेफर सफाई प्रक्रियाहरूको प्राविधिक मागहरू बढ्दो रूपमा कडा भएका छन्। साना कणहरू, जैविक सामग्रीहरू, धातु आयनहरू, वा वेफर सतहमा अक्साइड अवशेषहरूले पनि उपकरणको प्रदर्शनलाई महत्त्वपूर्ण रूपमा असर गर्न सक्छ, जसले गर्दा अर्धचालक उपकरणहरूको उपज र विश्वसनीयतालाई असर गर्छ।
वेफर सफाई को मुख्य सिद्धान्तहरू
वेफर सफाईको मुख्य उद्देश्य वेफरको सतहबाट विभिन्न प्रदूषकहरूलाई प्रभावकारी रूपमा भौतिक, रासायनिक र अन्य विधिहरू मार्फत हटाउनमा निहित छ कि वेफरको पछिको प्रशोधनको लागि उपयुक्त सफा सतह छ।
प्रदूषण को प्रकार
यन्त्र विशेषताहरूमा मुख्य प्रभावहरू
| लेख प्रदूषण | ढाँचा दोषहरू
आयन प्रत्यारोपण दोषहरू
इन्सुलेट फिल्म ब्रेकडाउन दोषहरू
| |
| धातु प्रदूषण | अल्काली धातु | MOS ट्रान्जिस्टर अस्थिरता
गेट अक्साइड फिल्म ब्रेकडाउन/अधोरण
|
| भारी धातुहरू | बढेको PN जंक्शन रिभर्स लिकेज वर्तमान
गेट अक्साइड फिल्म ब्रेकडाउन दोषहरू
अल्पसंख्यक वाहक जीवनभरको गिरावट
अक्साइड उत्तेजना तह दोष उत्पादन
| |
| रासायनिक प्रदूषण | अर्गानिक सामाग्री | गेट अक्साइड फिल्म ब्रेकडाउन दोषहरू
CVD फिल्म भिन्नता (इन्क्युबेशन समय)
थर्मल अक्साइड फिल्म मोटाई भिन्नता (त्वरित ओक्सीकरण)
धुंधको घटना (वेफर, लेन्स, ऐना, मास्क, जालीदार)
|
| अकार्बनिक डोपान्ट्स (बी, पी) | MOS ट्रान्जिस्टर Vth शिफ्टहरू
Si सब्सट्रेट र उच्च प्रतिरोध पाली-सिलिकन पाना प्रतिरोध भिन्नताहरू
| |
| अकार्बनिक आधारहरू (एमाइन्स, अमोनिया) र एसिड (SOx) | रासायनिक प्रवर्धित प्रतिरोधको रिजोलुसनको गिरावट
नुन उत्पादनको कारण कण प्रदूषण र धुवाँको घटना
| |
| आर्द्रता, हावाको कारण नेटिभ र केमिकल अक्साइड फिल्महरू | बढेको सम्पर्क प्रतिरोध
गेट अक्साइड फिल्म ब्रेकडाउन/अधोरण
| |
विशेष रूपमा, वेफर सफाई प्रक्रियाको उद्देश्यहरू समावेश छन्:
कण हटाउने: वेफर सतहमा संलग्न साना कणहरू हटाउन भौतिक वा रासायनिक विधिहरू प्रयोग गर्दै। साना कणहरू र वेफर सतहहरू बीचको बलियो इलेक्ट्रोस्ट्याटिक बलहरूको कारणले हटाउन गाह्रो हुन्छ, विशेष उपचार चाहिन्छ।
जैविक सामग्री हटाउने: ग्रीस र फोटोरेसिस्ट अवशेषहरू जस्ता जैविक दूषित पदार्थहरू वेफर सतहमा टाँस्न सक्छन्। यी प्रदूषकहरू सामान्यतया बलियो अक्सिडाइजिङ एजेन्ट वा सॉल्भेन्टहरू प्रयोग गरेर हटाइन्छ।
धातु आयन हटाउने: वेफर सतहमा धातु आयन अवशेषहरूले विद्युतीय कार्यसम्पादनलाई घटाउन सक्छ र त्यसपछिको प्रशोधन चरणहरूलाई पनि असर गर्न सक्छ। त्यसकारण, यी आयनहरू हटाउन विशेष रासायनिक समाधानहरू प्रयोग गरिन्छ।
अक्साइड हटाउने: केही प्रक्रियाहरूले वेफर सतहलाई सिलिकन अक्साइड जस्ता अक्साइड तहहरूबाट मुक्त हुन आवश्यक छ। यस्तो अवस्थामा, प्राकृतिक अक्साइड तहहरू निश्चित सफाई चरणहरूमा हटाउन आवश्यक छ।
वेफर क्लिनिङ टेक्नोलोजीको चुनौती वेफर सतहलाई प्रतिकूल असर नगरी प्रभावकारी रूपमा प्रदूषकहरू हटाउनमा निहित छ, जस्तै सतह रफिंग, जंग, वा अन्य भौतिक क्षतिलाई रोक्न।
2. वेफर सफाई प्रक्रिया प्रवाह
वेफर सफा गर्ने प्रक्रियामा सामान्यतया प्रदूषकहरूको पूर्ण हटाउने र पूर्ण रूपमा सफा सतह प्राप्त गर्न सुनिश्चित गर्न धेरै चरणहरू समावेश हुन्छन्।
चित्र: ब्याच-प्रकार र एकल-वेफर सफाई बीचको तुलना
एक सामान्य वेफर सफाई प्रक्रियाले निम्न मुख्य चरणहरू समावेश गर्दछ:
१. पूर्व-सफाई (पूर्व-सफाई)
पूर्व-सफाईको उद्देश्य वेफर सतहबाट ढीलो दूषित पदार्थहरू र ठूला कणहरू हटाउनु हो, जुन सामान्यतया डियोनाइज्ड वाटर (DI वाटर) कुल्ला र अल्ट्रासोनिक सफाई मार्फत प्राप्त हुन्छ। डियोनाइज्ड पानीले प्रारम्भिक रूपमा वेफर सतहबाट कणहरू र घुलनशील अशुद्धताहरू हटाउन सक्छ, जबकि अल्ट्रासोनिक सफाईले कणहरू र वेफर सतहहरू बीचको बन्धन तोड्न cavitation प्रभावहरू प्रयोग गर्दछ, तिनीहरूलाई हटाउन सजिलो बनाउँछ।
2. रासायनिक सफाई
रासायनिक सफाई वेफर सफाई प्रक्रियाको मुख्य चरणहरू मध्ये एक हो, रासायनिक समाधानहरू प्रयोग गरेर वेफर सतहबाट जैविक सामग्री, धातु आयनहरू र अक्साइडहरू हटाउन।
जैविक सामग्री हटाउने: सामान्यतया, एसीटोन वा अमोनिया/पेरोक्साइड मिश्रण (SC-1) जैविक दूषित पदार्थहरूलाई भंग गर्न र अक्सिडाइज गर्न प्रयोग गरिन्छ। SC-1 समाधानको लागि विशिष्ट अनुपात NH₄OH हो
₂O₂
₂O = 1:1:5, लगभग 20 डिग्री सेल्सियसको काम गर्ने तापक्रमको साथ।
धातु आयन हटाउने: नाइट्रिक एसिड वा हाइड्रोक्लोरिक एसिड/पेरोक्साइड मिश्रण (SC-2) वेफर सतहबाट धातु आयनहरू हटाउन प्रयोग गरिन्छ। SC-2 समाधानको लागि विशिष्ट अनुपात HCl हो
₂O₂
₂O = 1:1:6, तापक्रम लगभग 80°C मा राखिएको छ।
अक्साइड हटाउने: केही प्रक्रियाहरूमा, वेफर सतहबाट नेटिभ अक्साइड तह हटाउन आवश्यक हुन्छ, जसको लागि हाइड्रोफ्लोरिक एसिड (HF) समाधान प्रयोग गरिन्छ। HF समाधानको लागि विशिष्ट अनुपात HF हो
₂O = 1:50, र यो कोठाको तापक्रममा प्रयोग गर्न सकिन्छ।
3. अन्तिम सफा
रासायनिक सफाई पछि, सतहमा कुनै रासायनिक अवशेषहरू रहन सुनिश्चित गर्न वेफरहरू सामान्यतया अन्तिम सफाई चरणबाट गुज्र्छन्। अन्तिम सफाईले मुख्यतया राम्ररी कुल्लाको लागि विआयनीकृत पानी प्रयोग गर्दछ। थप रूपमा, ओजोन पानी सफाई (O₃/H₂O) वेफर सतहबाट कुनै पनि बाँकी दूषित पदार्थहरू हटाउन प्रयोग गरिन्छ।
4. सुकाउने
वाटरमार्कहरू वा प्रदूषकहरूको पुन: संलग्न हुनबाट जोगाउन सफा गरिएका वेफरहरू छिटो सुकाउनु पर्छ। सामान्य सुकाउने विधिहरूमा स्पिन सुकाउने र नाइट्रोजन शुद्धीकरण समावेश छ। पहिलोले उच्च गतिमा घुमाएर वेफर सतहबाट ओसिलो हटाउँछ, जबकि पछिल्लोले वेफर सतहमा सुख्खा नाइट्रोजन ग्यास उडाएर पूर्ण सुख्खा सुनिश्चित गर्दछ।
प्रदूषक
सफाई प्रक्रिया नाम
रासायनिक मिश्रण विवरण
रसायन
| कणहरू | पिरान्हा (SPM) | सल्फ्यूरिक एसिड/हाइड्रोजन पेरोक्साइड/DI पानी | H2SO4/H2O2/H2O 3-4:1; ९० डिग्री सेल्सियस |
| SC-1 (APM) | अमोनियम हाइड्रोक्साइड/हाइड्रोजन पेरोक्साइड/DI पानी | NH4OH/H2O2/H2O 1:4:20; ८० डिग्री सेल्सियस | |
| धातु (तामा होइन) | SC-2 (HPM) | हाइड्रोक्लोरिक एसिड/हाइड्रोजन पेरोक्साइड/DI पानी | HCl/H2O2/H2O1:1:6; ८५ डिग्री सेल्सियस |
| पिरान्हा (SPM) | सल्फ्यूरिक एसिड/हाइड्रोजन पेरोक्साइड/DI पानी | H2SO4/H2O2/H2O3-4:1; ९० डिग्री सेल्सियस | |
| DHF | पातलो हाइड्रोफ्लोरिक एसिड/DI पानी (तामा हटाउने छैन) | HF/H2O1:50 | |
| अर्गानिक | पिरान्हा (SPM) | सल्फ्यूरिक एसिड/हाइड्रोजन पेरोक्साइड/DI पानी | H2SO4/H2O2/H2O 3-4:1; ९० डिग्री सेल्सियस |
| SC-1 (APM) | अमोनियम हाइड्रोक्साइड/हाइड्रोजन पेरोक्साइड/DI पानी | NH4OH/H2O2/H2O 1:4:20; ८० डिग्री सेल्सियस | |
| DIO3 | डी-आयनीकृत पानीमा ओजोन | O3/H2O अनुकूलित मिश्रणहरू | |
| नेटिभ अक्साइड | DHF | हाइड्रोफ्लोरिक एसिड/डीआई पानी पातलो गर्नुहोस् | HF/H2O 1:100 |
| BHF | बफर गरिएको हाइड्रोफ्लोरिक एसिड | NH4F/HF/H2O |
3. साझा वेफर सफाई विधिहरू
1. RCA सफाई विधि
RCA सफाई विधि सेमीकन्डक्टर उद्योगमा सबैभन्दा क्लासिक वेफर सफाई प्रविधिहरू मध्ये एक हो, RCA निगम द्वारा 40 वर्ष पहिले विकसित। यो विधि मुख्यतया जैविक दूषित पदार्थ र धातु आयन अशुद्धता हटाउन प्रयोग गरिन्छ र दुई चरणहरूमा पूरा गर्न सकिन्छ: SC-1 (मानक सफा 1) र SC-2 (मानक सफा 2)।
SC-1 सफाई: यो चरण मुख्यतया जैविक दूषित पदार्थ र कणहरू हटाउन प्रयोग गरिन्छ। समाधान अमोनिया, हाइड्रोजन पेरोक्साइड र पानीको मिश्रण हो, जसले वेफर सतहमा पातलो सिलिकन अक्साइड तह बनाउँछ।
SC-2 सफाई: यो चरण मुख्यतया हाइड्रोक्लोरिक एसिड, हाइड्रोजन पेरोक्साइड, र पानीको मिश्रण प्रयोग गरेर धातु आयन दूषित पदार्थहरू हटाउन प्रयोग गरिन्छ। यसले पुन: प्रदुषण रोक्नको लागि वेफर सतहमा पातलो प्यासिभेशन तह छोड्छ।
२. पिरान्हा सफाई विधि (पिरान्हा इच क्लिन)
पिरान्हा सफाई विधि सल्फ्यूरिक एसिड र हाइड्रोजन पेरोक्साइडको मिश्रण प्रयोग गरेर, सामान्यतया 3:1 वा 4:1 को अनुपातमा जैविक सामग्रीहरू हटाउनको लागि एक उच्च प्रभावकारी प्रविधि हो। यस समाधानको अत्यन्त बलियो अक्सिडेटिभ गुणहरूको कारण, यसले ठूलो मात्रामा जैविक पदार्थ र जिद्दी प्रदूषकहरूलाई हटाउन सक्छ। यो विधिले वेफरलाई नोक्सान गर्नबाट बच्न विशेष गरी तापमान र एकाग्रताको सर्तमा सर्तहरूको कडा नियन्त्रण चाहिन्छ।
अल्ट्रासोनिक सफाईले वेफर सतहबाट दूषित पदार्थहरू हटाउन तरलमा उच्च-फ्रिक्वेन्सी ध्वनि तरंगहरूद्वारा उत्पन्न cavitation प्रभाव प्रयोग गर्दछ। परम्परागत अल्ट्रासोनिक सफाईको तुलनामा, मेगासोनिक सफाईले उच्च फ्रिक्वेन्सीमा काम गर्छ, जसले वेफर सतहलाई क्षति नदिई उप-माइक्रोन आकारका कणहरूलाई अझ कुशलतापूर्वक हटाउन सक्षम पार्छ।
4. ओजोन सफाई
ओजोन क्लिनिङ टेक्नोलोजीले ओजोनको बलियो अक्सिडाइजिङ गुणहरूलाई वेफर सतहबाट जैविक दूषित पदार्थहरू विघटन गर्न र हटाउन प्रयोग गर्दछ, अन्ततः तिनीहरूलाई हानिकारक कार्बन डाइअक्साइड र पानीमा रूपान्तरण गर्दछ। यो विधिले महँगो रासायनिक अभिकर्मकहरूको प्रयोगको आवश्यकता पर्दैन र कम वातावरणीय प्रदूषण निम्त्याउँछ, यसलाई वेफर सफाईको क्षेत्रमा एक उभरिरहेको प्रविधि बनाउँछ।
4. वेफर सफाई प्रक्रिया उपकरण
वेफर सफाई प्रक्रियाहरूको दक्षता र सुरक्षा सुनिश्चित गर्न, सेमीकन्डक्टर निर्माणमा विभिन्न प्रकारका उन्नत सफाई उपकरणहरू प्रयोग गरिन्छ। मुख्य प्रकारहरू समावेश छन्:
1. भिजेको सफाई उपकरण
भिजेको सफाई उपकरणहरूमा विभिन्न विसर्जन ट्याङ्कहरू, अल्ट्रासोनिक सफाई ट्याङ्कहरू, र स्पिन ड्रायरहरू समावेश छन्। यी उपकरणहरूले मेकानिकल बलहरू र रासायनिक अभिकर्मकहरूलाई वेफर सतहबाट दूषित पदार्थहरू हटाउनको लागि संयोजन गर्दछ। रासायनिक समाधानहरूको स्थिरता र प्रभावकारिता सुनिश्चित गर्न विसर्जन ट्याङ्कहरू सामान्यतया तापमान नियन्त्रण प्रणालीहरूसँग सुसज्जित हुन्छन्।
2. सुख्खा सफाई उपकरण
सुख्खा सफाई उपकरणहरूमा मुख्यतया प्लाज्मा क्लीनरहरू समावेश हुन्छन्, जसले प्लाज्मामा उच्च-ऊर्जा कणहरू प्रयोग गर्न र वेफर सतहबाट अवशेषहरू हटाउन प्रयोग गर्दछ। प्लाज्मा सफाई विशेष गरी प्रक्रियाहरूको लागि उपयुक्त छ जसलाई रासायनिक अवशेषहरू परिचय नगरी सतहको अखण्डता कायम राख्न आवश्यक छ।
3. स्वचालित सफाई प्रणालीहरू
अर्धचालक उत्पादनको निरन्तर विस्तारको साथ, स्वचालित सफाई प्रणालीहरू ठूला-ठूला वेफर सफाईको लागि रुचाइएको छनोट भएको छ। यी प्रणालीहरूमा प्रायः स्वचालित स्थानान्तरण संयन्त्रहरू, बहु-ट्याङ्क सफाई प्रणालीहरू, र सटीक नियन्त्रण प्रणालीहरू प्रत्येक वेफरको लागि निरन्तर सफाई परिणामहरू सुनिश्चित गर्न समावेश हुन्छन्।
5. भविष्यका प्रवृत्तिहरू
सेमीकन्डक्टर यन्त्रहरू संकुचित हुँदै जाँदा, वेफर क्लिनिङ टेक्नोलोजी अझ प्रभावकारी र वातावरणमैत्री समाधानहरूतर्फ विकसित हुँदैछ। भविष्यको सरसफाई प्रविधिहरूमा ध्यान केन्द्रित हुनेछ:
सब-न्यानोमिटर कण हटाउने: अवस्थित सफाई प्रविधिहरूले नैनोमिटर-स्केल कणहरू ह्यान्डल गर्न सक्छ, तर उपकरणको आकारमा थप कटौतीको साथ, उप-न्यानोमिटर कणहरू हटाउन नयाँ चुनौती हुनेछ।
हरियो र पर्यावरण-मैत्री सफाई: वातावरणीय रूपमा हानिकारक रसायनहरूको प्रयोग कम गर्न र ओजोन सफाई र मेगासोनिक सफाई जस्ता थप पर्यावरण-मैत्री सफाई विधिहरू विकास गर्न, बढ्दो महत्त्वपूर्ण हुनेछ।
स्वचालन र बुद्धिमत्ताको उच्च स्तरहरू: इन्टेलिजेन्ट प्रणालीहरूले सफाई प्रक्रियाको क्रममा वास्तविक-समय निगरानी र विभिन्न प्यारामिटरहरूको समायोजन सक्षम गर्दछ, थप सफाई प्रभावकारिता र उत्पादन दक्षता सुधार गर्दछ।
वेफर क्लिनिङ टेक्नोलोजी, सेमीकन्डक्टर निर्माणमा एक महत्वपूर्ण कदमको रूपमा, पछिका प्रक्रियाहरूको लागि सफा वेफर सतहहरू सुनिश्चित गर्न महत्त्वपूर्ण भूमिका खेल्छ। विभिन्न सफाई विधिहरूको संयोजनले प्रभावकारी रूपमा दूषित पदार्थहरूलाई हटाउँछ, अर्को चरणहरूको लागि सफा सब्सट्रेट सतह प्रदान गर्दछ। टेक्नोलोजीको प्रगतिको रूपमा, सेमीकन्डक्टर निर्माणमा उच्च परिशुद्धता र कम दोष दरहरूको मागहरू पूरा गर्न सफाई प्रक्रियाहरू अनुकूलित हुन जारी रहनेछ।
पोस्ट समय: अक्टोबर-08-2024