منابع آلودگی و تمیز کردن ویفر نیمه هادی

برخی از مواد آلی و معدنی برای مشارکت در ساخت نیمه هادی مورد نیاز است. علاوه بر این، از آنجایی که فرآیند همیشه در یک اتاق تمیز با مشارکت انسان، نیمه هادی انجام می شودویفربه ناچار توسط ناخالصی های مختلف آلوده می شوند.

با توجه به منبع و ماهیت آلاینده ها، می توان آنها را تقریباً به چهار دسته تقسیم کرد: ذرات، مواد آلی، یون های فلزی و اکسیدها.

 

1. ذرات:

ذرات عمدتاً برخی از پلیمرها، مقاوم به نور و ناخالصی های حکاکی هستند.

چنین آلاینده هایی معمولاً به نیروهای بین مولکولی برای جذب روی سطح ویفر متکی هستند که بر شکل گیری اشکال هندسی و پارامترهای الکتریکی فرآیند فوتولیتوگرافی دستگاه تأثیر می گذارد.

چنین آلاینده هایی عمدتاً با کاهش تدریجی سطح تماس آنها با سطح حذف می شوندویفراز طریق روشهای فیزیکی یا شیمیایی

 

2. مواد آلی:

منابع ناخالصی های آلی نسبتا گسترده هستند، مانند روغن پوست انسان، باکتری ها، روغن ماشین، گریس خلاء، مقاوم به نور، حلال های پاک کننده و غیره.

چنین آلاینده هایی معمولاً یک لایه آلی روی سطح ویفر تشکیل می دهند تا از رسیدن مایع پاک کننده به سطح ویفر جلوگیری کنند و در نتیجه سطح ویفر به طور کامل تمیز نشود.

حذف این گونه آلاینده ها اغلب در مرحله اول فرآیند تمیز کردن، عمدتا با استفاده از روش های شیمیایی مانند اسید سولفوریک و پراکسید هیدروژن انجام می شود.

 

3. یون های فلزی:

ناخالصی های متداول فلزی شامل آهن، مس، آلومینیوم، کروم، چدن، تیتانیوم، سدیم، پتاسیم، لیتیوم و غیره می باشد.منابع اصلی ظروف مختلف، لوله ها، معرف های شیمیایی و آلودگی فلزی است که هنگام ایجاد اتصالات متقابل فلزی در حین پردازش ایجاد می شود.

این نوع ناخالصی اغلب با روش های شیمیایی از طریق تشکیل کمپلکس های یون فلزی حذف می شود.

 

4. اکسید:

وقتی نیمه هادیویفردر معرض محیطی حاوی اکسیژن و آب، یک لایه اکسید طبیعی روی سطح تشکیل می شود. این فیلم اکسیدی مانع بسیاری از فرآیندهای تولید نیمه هادی می شود و همچنین حاوی ناخالصی های فلزی خاصی است. تحت شرایط خاص، آنها نقص الکتریکی ایجاد می کنند.

حذف این لایه اکسید اغلب با خیساندن در اسید هیدروفلوئوریک رقیق کامل می شود.

 

دنباله تمیز کردن عمومی

ناخالصی های جذب شده روی سطح نیمه هادیویفررا می توان به سه نوع تقسیم کرد: مولکولی، یونی و اتمی.

در این میان، نیروی جذب بین ناخالصی‌های مولکولی و سطح ویفر ضعیف است و این نوع ذرات ناخالصی به راحتی حذف می‌شوند. آنها عمدتاً ناخالصی‌های روغنی با ویژگی‌های آبگریز هستند که می‌توانند ناخالصی‌های یونی و اتمی را که سطح ویفرهای نیمه‌رسانا را آلوده می‌کنند، پوشش دهند، که برای حذف این دو نوع ناخالصی مفید نیست. بنابراین، هنگام تمیز کردن شیمیایی ویفرهای نیمه هادی، ابتدا باید ناخالصی های مولکولی حذف شوند.

بنابراین، روش کلی نیمه هادیویفرفرآیند تمیز کردن عبارت است از:

شستشوی آب مولکولیزه-دیونیزاسیون-د-اتومیزاسیون-دیونیزه.

علاوه بر این، برای حذف لایه اکسید طبیعی روی سطح ویفر، باید یک مرحله خیساندن اسید آمینه رقیق اضافه شود. بنابراین، ایده تمیز کردن ابتدا حذف آلودگی های ارگانیک روی سطح است. سپس لایه اکسید را حل کنید. در نهایت ذرات و آلودگی فلزی را حذف کرده و همزمان سطح را غیرفعال کنید.

 

روش های رایج تمیز کردن

روش های شیمیایی اغلب برای تمیز کردن ویفرهای نیمه هادی استفاده می شود.

تمیز کردن شیمیایی به فرآیند استفاده از معرف های شیمیایی مختلف و حلال های آلی برای واکنش یا حل کردن ناخالصی ها و لکه های روغن روی سطح ویفر برای دفع ناخالصی ها اطلاق می شود و سپس با مقدار زیادی آب یونیزه شده سرد و گرم با خلوص بالا شستشو داده می شود تا به دست آید. یک سطح تمیز

تمیز کردن شیمیایی را می توان به تمیز کردن شیمیایی مرطوب و تمیز کردن شیمیایی خشک تقسیم کرد که در میان آنها تمیز کردن شیمیایی مرطوب هنوز غالب است.

 

تمیز کردن شیمیایی مرطوب

 

1. تمیز کردن شیمیایی مرطوب:

تمیز کردن شیمیایی مرطوب عمدتاً شامل غوطه وری محلول، شستشوی مکانیکی، تمیز کردن اولتراسونیک، تمیز کردن مگاسونیک، اسپری چرخشی و غیره است.

 

2. غوطه وری در محلول:

غوطه وری در محلول روشی برای از بین بردن آلودگی سطحی با فرو بردن ویفر در محلول شیمیایی است. این متداول ترین روش مورد استفاده در تمیز کردن شیمیایی مرطوب است. برای از بین بردن انواع آلودگی های روی سطح ویفر می توان از محلول های مختلفی استفاده کرد.

معمولاً این روش نمی‌تواند ناخالصی‌های سطح ویفر را کاملاً از بین ببرد، بنابراین اغلب هنگام غوطه‌ور کردن از اقدامات فیزیکی مانند گرم کردن، اولتراسوند و هم زدن استفاده می‌شود.

 

3. شستشوی مکانیکی:

شستشوی مکانیکی اغلب برای حذف ذرات یا بقایای آلی روی سطح ویفر استفاده می شود. به طور کلی می توان آن را به دو روش تقسیم کرد:شستشوی دستی و شستشو توسط برف پاک کن.

شستشوی دستیساده ترین روش شستشو است. یک برس فولادی ضد زنگ برای نگه داشتن توپ آغشته به اتانول بی آب یا سایر حلال های آلی و مالش ملایم سطح ویفر در همان جهت استفاده می شود تا فیلم موم، گرد و غبار، چسب باقی مانده یا سایر ذرات جامد از بین برود. این روش به راحتی باعث ایجاد خراش و آلودگی جدی می شود.

برف پاک کن از چرخش مکانیکی برای مالش سطح ویفر با یک برس پشمی نرم یا یک برس مخلوط استفاده می کند. این روش خراش های روی ویفر را تا حد زیادی کاهش می دهد. برف پاک کن فشار قوی به دلیل عدم اصطکاک مکانیکی ویفر را خراش نمی دهد و می تواند آلودگی موجود در شیار را از بین ببرد.

 

4. تمیز کردن اولتراسونیک:

تمیز کردن اولتراسونیک یک روش تمیز کردن است که به طور گسترده در صنعت نیمه هادی استفاده می شود. مزایای آن اثر تمیز کنندگی خوب، عملکرد ساده، و همچنین می تواند دستگاه ها و ظروف پیچیده را تمیز کند.

این روش تمیز کردن تحت تأثیر امواج مافوق صوت قوی است (فرکانس اولتراسونیک رایج 20s40 کیلوهرتز است) و قطعات پراکنده و متراکم در داخل محیط مایع تولید می شود. قسمت پراکنده یک حباب حفره تقریباً خلاء ایجاد می کند. هنگامی که حباب حفره ناپدید می شود، فشار محلی قوی در نزدیکی آن ایجاد می شود و پیوندهای شیمیایی موجود در مولکول ها را می شکند تا ناخالصی های روی سطح ویفر حل شود. تمیز کردن اولتراسونیک برای از بین بردن بقایای فلاکس نامحلول یا نامحلول موثرتر است.

 

5. تمیز کردن مگاسونیک:

تمیز کردن مگاسونیک نه تنها مزایای تمیز کردن اولتراسونیک را دارد، بلکه بر معایب آن نیز غلبه می کند.

تمیز کردن مگاسونیک روشی برای تمیز کردن ویفرها با ترکیب اثر لرزش فرکانس پرانرژی (850 کیلوهرتز) با واکنش شیمیایی مواد تمیز کننده شیمیایی است. در طول تمیز کردن، مولکول‌های محلول توسط موج مگاسونیک شتاب می‌گیرند (حداکثر سرعت آنی می‌تواند به 30 سانتی‌متر ولت بر ثانیه برسد)، و موج سیال با سرعت بالا به طور مداوم بر سطح ویفر تأثیر می‌گذارد، به طوری که آلاینده‌ها و ذرات ریز به سطح ویفر متصل می‌شوند. ویفر به زور برداشته می شود و وارد محلول تمیز کننده می شود. افزودن سورفکتانت های اسیدی به محلول پاک کننده، از یک سو، می تواند به هدف از بین بردن ذرات و مواد آلی روی سطح پرداخت از طریق جذب سورفکتانت ها دست یابد. از سوی دیگر، از طریق ادغام سورفکتانت ها و محیط اسیدی، می توان به هدف از بین بردن آلودگی فلزی روی سطح ورق پرداخت دست یافت. این روش می تواند به طور همزمان نقش پاک کردن مکانیکی و تمیز کردن شیمیایی را ایفا کند.

در حال حاضر روش نظافت مگاسونیک به روشی موثر برای نظافت ورق های پولیش تبدیل شده است.

 

6. روش اسپری چرخشی:

روش اسپری چرخشی روشی است که از روش های مکانیکی برای چرخاندن ویفر با سرعت بالا استفاده می کند و به طور مداوم مایع (آب دیونیزه شده با خلوص بالا یا مایع پاک کننده دیگر) را در طول فرآیند چرخش روی سطح ویفر اسپری می کند تا ناخالصی های موجود در ویفر را از بین ببرد. سطح ویفر

این روش از آلودگی سطح ویفر برای حل شدن در مایع اسپری شده (یا واکنش شیمیایی با آن برای حل شدن استفاده می کند) و از اثر گریز از مرکز چرخش با سرعت بالا برای جدا کردن مایع حاوی ناخالصی از سطح ویفر استفاده می کند. در زمان

روش اسپری چرخشی دارای مزایای تمیز کردن شیمیایی، تمیز کردن مکانیکی سیالات و شستشو با فشار بالا است. در عین حال، این روش را می توان با فرآیند خشک کردن نیز ترکیب کرد. پس از یک دوره تمیز کردن اسپری آب دیونیزه، پاشش آب متوقف شده و از گاز اسپری استفاده می شود. در عین حال، سرعت چرخش را می توان افزایش داد تا نیروی گریز از مرکز را افزایش داد تا به سرعت سطح ویفر آب شود.

 

7.تمیز کردن شیمیایی خشک

خشک شویی به فناوری تمیزکاری اطلاق می شود که از محلول ها استفاده نمی کند.

فناوری های خشکشویی مورد استفاده در حال حاضر عبارتند از: فناوری تمیز کردن پلاسما، فناوری تمیز کردن فاز گاز، فناوری تمیز کردن پرتو و غیره.

از مزایای خشکشویی می توان به فرآیند ساده و عدم آلودگی محیط زیست اشاره کرد، اما هزینه آن بالاست و فعلاً دامنه استفاده آن زیاد نیست.

 

1. تکنولوژی تمیز کردن پلاسما:

تمیز کردن پلاسما اغلب در فرآیند حذف فوتوریست استفاده می شود. مقدار کمی از اکسیژن به سیستم واکنش پلاسما وارد می شود. تحت عمل یک میدان الکتریکی قوی، اکسیژن پلاسما تولید می کند که به سرعت مقاوم نوری را به حالت گاز فرار تبدیل می کند و استخراج می شود.

این فناوری تمیز کردن دارای مزایای عملکرد آسان، راندمان بالا، سطح تمیز، بدون خط و خش است و برای تضمین کیفیت محصول در فرآیند صمغ‌زدایی مفید است. علاوه بر این، از اسیدها، قلیاها و حلال های آلی استفاده نمی کند و مشکلی مانند دفع زباله و آلودگی محیط زیست وجود ندارد. بنابراین، به طور فزاینده ای مورد توجه مردم قرار می گیرد. با این حال، نمی تواند کربن و سایر ناخالصی های فلز غیر فرار یا اکسید فلز را حذف کند.

 

2. فن آوری تمیز کردن فاز گاز:

تمیز کردن فاز گاز به روشی اطلاق می شود که از معادل فاز گاز ماده مربوطه در فرآیند مایع برای برهمکنش با ماده آلوده روی سطح ویفر استفاده می کند تا به هدف حذف ناخالصی ها دست یابد.

به عنوان مثال، در فرآیند CMOS، تمیز کردن ویفر از تعامل بین فاز گاز HF و بخار آب برای حذف اکسیدها استفاده می کند. معمولاً فرآیند HF حاوی آب باید با فرآیند حذف ذرات همراه باشد، در حالی که استفاده از فناوری تمیز کردن HF فاز گاز نیازی به فرآیند حذف ذرات بعدی ندارد.

مهمترین مزیت در مقایسه با فرآیند HF آبی، مصرف مواد شیمیایی HF بسیار کمتر و راندمان تمیز کنندگی بالاتر است.

 

از هر مشتری از سرتاسر جهان استقبال کنید تا برای بحث بیشتر از ما دیدن کنند!

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