مصادر تلوث رقائق أشباه الموصلات وتنظيفها

هناك حاجة لبعض المواد العضوية وغير العضوية للمشاركة في تصنيع أشباه الموصلات. بالإضافة إلى ذلك، نظرا لأن العملية تتم دائما في غرفة نظيفة بمشاركة بشرية، فإن أشباه الموصلاترقائقملوثة حتما بالشوائب المختلفة.

وفقًا لمصدر الملوثات وطبيعتها، يمكن تقسيمها تقريبًا إلى أربع فئات: الجسيمات والمواد العضوية والأيونات المعدنية والأكاسيد.

1. الجسيمات:

الجسيمات هي في الأساس بعض البوليمرات ومقاومات الضوء وشوائب الحفر.

تعتمد هذه الملوثات عادةً على القوى الجزيئية للامتصاص على سطح الرقاقة، مما يؤثر على تكوين الأشكال الهندسية والمعلمات الكهربائية لعملية الطباعة الحجرية الضوئية للجهاز.

تتم إزالة هذه الملوثات بشكل أساسي عن طريق تقليل مساحة تلامسها مع سطح المنتج تدريجيًارقاقةمن خلال الطرق الفيزيائية أو الكيميائية.

2. المواد العضوية:

مصادر الشوائب العضوية واسعة نسبيًا، مثل زيت الجلد البشري، والبكتيريا، وزيت الآلة، والشحوم الفراغية، ومقاوم الضوء، ومذيبات التنظيف، وما إلى ذلك.

عادة ما تشكل هذه الملوثات طبقة عضوية على سطح الرقاقة لمنع سائل التنظيف من الوصول إلى سطح الرقاقة، مما يؤدي إلى تنظيف غير كامل لسطح الرقاقة.

غالبًا ما تتم إزالة هذه الملوثات في الخطوة الأولى من عملية التنظيف، وذلك باستخدام الطرق الكيميائية بشكل أساسي مثل حمض الكبريتيك وبيروكسيد الهيدروجين.

3. أيونات المعادن:

تشمل الشوائب المعدنية الشائعة الحديد والنحاس والألمنيوم والكروم والحديد الزهر والتيتانيوم والصوديوم والبوتاسيوم والليثيوم وما إلى ذلك. المصادر الرئيسية هي الأدوات المختلفة والأنابيب والكواشف الكيميائية والتلوث المعدني الناتج عن تكوين الوصلات المعدنية أثناء المعالجة.

غالبًا ما تتم إزالة هذا النوع من الشوائب بالطرق الكيميائية من خلال تكوين مجمعات أيونية معدنية.

4. أكسيد:

عندما أشباه الموصلاترقائقعندما تتعرض لبيئة تحتوي على الأكسجين والماء، ستتشكل طبقة أكسيد طبيعية على السطح. سوف يعيق فيلم الأكسيد هذا العديد من العمليات في تصنيع أشباه الموصلات ويحتوي أيضًا على شوائب معدنية معينة. في ظل ظروف معينة، فإنها سوف تشكل العيوب الكهربائية.

غالبًا ما تتم إزالة طبقة الأكسيد هذه عن طريق النقع في حمض الهيدروفلوريك المخفف.

تسلسل التنظيف العام

الشوائب الممتزة على سطح أشباه الموصلاترقائقيمكن تقسيمها إلى ثلاثة أنواع: الجزيئية والأيونية والذرية.

من بينها، قوة الامتزاز بين الشوائب الجزيئية وسطح الرقاقة ضعيفة، وهذا النوع من جزيئات الشوائب سهل الإزالة نسبيًا. وهي في الغالب عبارة عن شوائب زيتية ذات خصائص كارهة للماء، والتي يمكن أن توفر إخفاء للشوائب الأيونية والذرية التي تلوث سطح رقائق أشباه الموصلات، وهو ما لا يفضي إلى إزالة هذين النوعين من الشوائب. لذلك، عند التنظيف الكيميائي لرقائق أشباه الموصلات، يجب إزالة الشوائب الجزيئية أولاً.

ولذلك، فإن الإجراء العام لأشباه الموصلاترقاقةعملية التنظيف هي :

إزالة الجزيئات - إزالة الأيونات - إزالة الانحلال - شطف الماء منزوع الأيونات.

بالإضافة إلى ذلك، من أجل إزالة طبقة الأكسيد الطبيعي على سطح الرقاقة، يجب إضافة خطوة نقع حمض أميني مخفف. ولذلك فإن فكرة التنظيف هي أولاً إزالة التلوث العضوي الموجود على السطح؛ ثم قم بإذابة طبقة الأكسيد. وأخيرا إزالة الجسيمات والتلوث المعدني، وتخميل السطح في نفس الوقت.

طرق التنظيف الشائعة

غالبًا ما تستخدم الطرق الكيميائية لتنظيف رقائق أشباه الموصلات.

يشير التنظيف الكيميائي إلى عملية استخدام الكواشف الكيميائية المختلفة والمذيبات العضوية لتفاعل أو إذابة الشوائب وبقع الزيت على سطح الرقاقة لامتصاص الشوائب، ثم شطفها بكمية كبيرة من الماء منزوع الأيونات الساخن والبارد عالي النقاء للحصول على سطح نظيف.

يمكن تقسيم التنظيف الكيميائي إلى تنظيف كيميائي رطب وتنظيف كيميائي جاف، ولا يزال التنظيف الكيميائي الرطب هو السائد.

التنظيف الكيميائي الرطب

1. التنظيف الكيميائي الرطب:

يشمل التنظيف الكيميائي الرطب بشكل أساسي غمر المحلول، والغسل الميكانيكي، والتنظيف بالموجات فوق الصوتية، والتنظيف بالموجات فوق الصوتية، والرش الدوار، وما إلى ذلك.

2. غمر المحلول:

غمر المحلول هو وسيلة لإزالة التلوث السطحي عن طريق غمر الرقاقة في محلول كيميائي. إنها الطريقة الأكثر استخدامًا في التنظيف الكيميائي الرطب. يمكن استخدام حلول مختلفة لإزالة أنواع مختلفة من الملوثات الموجودة على سطح الرقاقة.

عادة، لا يمكن لهذه الطريقة إزالة الشوائب الموجودة على سطح الرقاقة بشكل كامل، لذلك غالبًا ما يتم استخدام التدابير الفيزيائية مثل التسخين والموجات فوق الصوتية والتحريك أثناء الغمر.

3. الغسل الميكانيكي:

غالبًا ما يستخدم الغسل الميكانيكي لإزالة الجزيئات أو المخلفات العضوية الموجودة على سطح الرقاقة. ويمكن تقسيمها بشكل عام إلى طريقتين:الغسل اليدوي والفرك بواسطة ممسحة.

الغسل اليدويهي أبسط طريقة للغسل. يتم استخدام فرشاة من الفولاذ المقاوم للصدأ لحمل كرة مبللة بالإيثانول اللامائي أو المذيبات العضوية الأخرى وفرك سطح الرقاقة بلطف في نفس الاتجاه لإزالة طبقة الشمع أو الغبار أو الغراء المتبقي أو الجزيئات الصلبة الأخرى. من السهل أن تسبب هذه الطريقة خدوشًا وتلوثًا خطيرًا.

تستخدم الماسحة دورانًا ميكانيكيًا لفرك سطح الرقاقة بفرشاة صوف ناعمة أو فرشاة مختلطة. هذه الطريقة تقلل بشكل كبير من الخدوش على الرقاقة. لن تقوم ممسحة الضغط العالي بخدش الرقاقة بسبب نقص الاحتكاك الميكانيكي، ويمكنها إزالة التلوث في الأخدود.

4. التنظيف بالموجات فوق الصوتية:

التنظيف بالموجات فوق الصوتية هو طريقة تنظيف تستخدم على نطاق واسع في صناعة أشباه الموصلات. مزاياها هي تأثير التنظيف الجيد، التشغيل البسيط، ويمكنها أيضًا تنظيف الأجهزة والحاويات المعقدة.

تخضع طريقة التنظيف هذه لموجات فوق صوتية قوية (تردد الموجات فوق الصوتية الشائع الاستخدام هو 20s40 كيلو هرتز)، وسيتم إنشاء أجزاء متفرقة وكثيفة داخل الوسط السائل. سينتج الجزء المتناثر فقاعة تجويف مفرغة تقريبًا. عندما تختفي فقاعة التجويف، سيتم توليد ضغط محلي قوي بالقرب منها، مما يؤدي إلى كسر الروابط الكيميائية في الجزيئات لإذابة الشوائب الموجودة على سطح الرقاقة. التنظيف بالموجات فوق الصوتية هو الأكثر فعالية لإزالة بقايا التدفق غير القابلة للذوبان أو غير القابلة للذوبان.

5. التنظيف ميجاسونيك:

التنظيف بالموجات فوق الصوتية لا يتمتع بمزايا التنظيف بالموجات فوق الصوتية فحسب، بل يتغلب أيضًا على عيوبه.

التنظيف ميجاسونيك هو وسيلة لتنظيف الرقائق من خلال الجمع بين تأثير الاهتزاز عالي الطاقة (850 كيلو هرتز) مع التفاعل الكيميائي لعوامل التنظيف الكيميائية. أثناء التنظيف، يتم تسريع جزيئات المحلول بواسطة الموجة الضخمة (يمكن أن تصل السرعة اللحظية القصوى إلى 30 سم فولت)، وتؤثر موجة السائل عالية السرعة بشكل مستمر على سطح الرقاقة، بحيث تلتصق الملوثات والجسيمات الدقيقة بسطح الرقاقة. تتم إزالة الرقاقة بالقوة وإدخالها في محلول التنظيف. إن إضافة المواد الخافضة للتوتر السطحي الحمضية إلى محلول التنظيف، من ناحية، يمكن أن يحقق غرض إزالة الجزيئات والمواد العضوية على سطح التلميع من خلال امتصاص المواد الخافضة للتوتر السطحي؛ من ناحية أخرى، من خلال دمج المواد الخافضة للتوتر السطحي والبيئة الحمضية، يمكنها تحقيق غرض إزالة التلوث المعدني على سطح لوح التلميع. يمكن لهذه الطريقة أن تلعب دور المسح الميكانيكي والتنظيف الكيميائي في نفس الوقت.

في الوقت الحاضر، أصبحت طريقة التنظيف الضخمة طريقة فعالة لتنظيف ألواح التلميع.

6. طريقة الرش الدوارة:

طريقة الرش الدوار هي طريقة تستخدم طرقًا ميكانيكية لتدوير الرقاقة بسرعة عالية، وتقوم برش السائل بشكل مستمر (ماء منزوع الأيونات عالي النقاء أو سائل تنظيف آخر) على سطح الرقاقة أثناء عملية الدوران لإزالة الشوائب الموجودة على الرقاقة. سطح الرقاقة.

تستخدم هذه الطريقة التلوث الموجود على سطح الرقاقة ليذوب في السائل المرشوش (أو يتفاعل معه كيميائيًا ليذوب)، ويستخدم تأثير الطرد المركزي للدوران عالي السرعة لجعل السائل الذي يحتوي على شوائب منفصلاً عن سطح الرقاقة في الوقت المناسب.

تتميز طريقة الرش الدوار بمزايا التنظيف الكيميائي، وتنظيف ميكانيكا السوائل، والغسل بالضغط العالي. وفي الوقت نفسه، يمكن أيضًا دمج هذه الطريقة مع عملية التجفيف. بعد فترة من تنظيف رذاذ الماء منزوع الأيونات، يتم إيقاف رذاذ الماء ويتم استخدام غاز الرش. وفي الوقت نفسه، يمكن زيادة سرعة الدوران لزيادة قوة الطرد المركزي لتجفيف سطح الرقاقة بسرعة.

7.التنظيف الكيميائي الجاف

يشير التنظيف الجاف إلى تقنية التنظيف التي لا تستخدم المحاليل.

تشمل تقنيات التنظيف الجاف المستخدمة حاليًا: تقنية التنظيف بالبلازما، وتقنية التنظيف بمرحلة الغاز، وتقنية التنظيف بالشعاع، وما إلى ذلك.

مزايا التنظيف الجاف هي عملية بسيطة وعدم وجود تلوث بيئي، ولكن التكلفة مرتفعة ونطاق الاستخدام ليس كبيرًا في الوقت الحالي.

1. تقنية التنظيف بالبلازما:

غالبًا ما يستخدم التنظيف بالبلازما في عملية إزالة مقاوم الضوء. يتم إدخال كمية صغيرة من الأكسجين في نظام تفاعل البلازما. تحت تأثير مجال كهربائي قوي، يولد الأكسجين البلازما، التي تعمل بسرعة على أكسدة مقاوم الضوء إلى حالة غازية متطايرة ويتم استخلاصها.

تتميز تقنية التنظيف هذه بمزايا التشغيل السهل، والكفاءة العالية، والسطح النظيف، وعدم وجود خدوش، كما أنها تساعد على ضمان جودة المنتج في عملية إزالة الصمغ. علاوة على ذلك، فهي لا تستخدم الأحماض والقلويات والمذيبات العضوية، ولا توجد مشاكل مثل التخلص من النفايات والتلوث البيئي. ولذلك، فإنه يحظى بتقدير متزايد من قبل الناس. ومع ذلك، فإنه لا يمكن إزالة الكربون وغيره من المعادن غير المتطايرة أو شوائب أكسيد المعادن.

2. تكنولوجيا التنظيف بمرحلة الغاز:

يشير تنظيف الطور الغازي إلى طريقة تنظيف تستخدم ما يعادل الطور الغازي للمادة المقابلة في العملية السائلة للتفاعل مع المادة الملوثة على سطح الرقاقة لتحقيق غرض إزالة الشوائب.

على سبيل المثال، في عملية CMOS، يستخدم تنظيف الرقاقة التفاعل بين مرحلة الغاز HF وبخار الماء لإزالة الأكاسيد. عادة، يجب أن تكون عملية HF التي تحتوي على الماء مصحوبة بعملية إزالة الجسيمات، في حين أن استخدام تقنية تنظيف المرحلة الغازية HF لا يتطلب عملية إزالة الجسيمات اللاحقة.

أهم المزايا مقارنة بعملية HF المائية هي استهلاك مواد كيميائية HF أقل بكثير وكفاءة تنظيف أعلى.

 

نرحب بأي عملاء من جميع أنحاء العالم لزيارتنا لمزيد من المناقشة!

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