સેમિકન્ડક્ટર વેફર દૂષણ અને સફાઈના સ્ત્રોતો

સેમિકન્ડક્ટર ઉત્પાદનમાં ભાગ લેવા માટે કેટલાક કાર્બનિક અને અકાર્બનિક પદાર્થો જરૂરી છે. વધુમાં, કારણ કે પ્રક્રિયા હંમેશા માનવ સહભાગિતા, સેમિકન્ડક્ટર સાથે સ્વચ્છ રૂમમાં હાથ ધરવામાં આવે છેવેફર્સવિવિધ અશુદ્ધિઓ દ્વારા અનિવાર્યપણે દૂષિત થાય છે.

દૂષકોના સ્ત્રોત અને પ્રકૃતિ અનુસાર, તેમને આશરે ચાર શ્રેણીઓમાં વિભાજિત કરી શકાય છે: કણો, કાર્બનિક પદાર્થો, ધાતુના આયનો અને ઓક્સાઇડ.

1. કણો:

કણો મુખ્યત્વે કેટલાક પોલિમર, ફોટોરેસીસ્ટ અને એચીંગ અશુદ્ધિઓ છે.

આવા દૂષણો સામાન્ય રીતે વેફરની સપાટી પર શોષવા માટે આંતરપરમાણુ બળો પર આધાર રાખે છે, જે ભૌમિતિક આકૃતિઓની રચના અને ઉપકરણ ફોટોલિથોગ્રાફી પ્રક્રિયાના વિદ્યુત પરિમાણોને અસર કરે છે.

આવા દૂષકો મુખ્યત્વે સપાટી સાથે તેમના સંપર્ક વિસ્તારને ધીમે ધીમે ઘટાડીને દૂર કરવામાં આવે છેવેફરભૌતિક અથવા રાસાયણિક પદ્ધતિઓ દ્વારા.

2. કાર્બનિક પદાર્થો:

કાર્બનિક અશુદ્ધિઓના સ્ત્રોત પ્રમાણમાં વિશાળ છે, જેમ કે માનવ ત્વચાનું તેલ, બેક્ટેરિયા, મશીન તેલ, વેક્યૂમ ગ્રીસ, ફોટોરેસિસ્ટ, સફાઈ દ્રાવક વગેરે.

આવા દૂષકો સામાન્ય રીતે વેફરની સપાટી પર સફાઈ પ્રવાહીને વેફરની સપાટી પર પહોંચતા અટકાવવા માટે એક કાર્બનિક ફિલ્મ બનાવે છે, પરિણામે વેફરની સપાટીની અપૂર્ણ સફાઈ થાય છે.

સલ્ફ્યુરિક એસિડ અને હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડ જેવી રાસાયણિક પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરીને, સફાઈ પ્રક્રિયાના પ્રથમ પગલામાં આવા દૂષકોને દૂર કરવામાં આવે છે.

3. મેટલ આયનો:

સામાન્ય ધાતુની અશુદ્ધિઓમાં આયર્ન, તાંબુ, એલ્યુમિનિયમ, ક્રોમિયમ, કાસ્ટ આયર્ન, ટાઇટેનિયમ, સોડિયમ, પોટેશિયમ, લિથિયમ વગેરેનો સમાવેશ થાય છે. મુખ્ય સ્ત્રોત વિવિધ વાસણો, પાઈપો, રાસાયણિક રીએજન્ટ્સ અને ધાતુના પ્રદૂષણ છે જ્યારે પ્રક્રિયા દરમિયાન ધાતુના આંતરજોડાણો રચાય છે.

આ પ્રકારની અશુદ્ધિ ઘણીવાર રાસાયણિક પદ્ધતિઓ દ્વારા મેટલ આયન સંકુલની રચના દ્વારા દૂર કરવામાં આવે છે.

4. ઓક્સાઇડ:

જ્યારે સેમિકન્ડક્ટરવેફર્સઓક્સિજન અને પાણી ધરાવતા વાતાવરણના સંપર્કમાં આવે છે, સપાટી પર કુદરતી ઓક્સાઇડનું સ્તર બનશે. આ ઓક્સાઇડ ફિલ્મ સેમિકન્ડક્ટર મેન્યુફેક્ચરિંગમાં ઘણી પ્રક્રિયાઓને અવરોધે છે અને તેમાં ચોક્કસ ધાતુની અશુદ્ધિઓ પણ હોય છે. ચોક્કસ શરતો હેઠળ, તેઓ વિદ્યુત ખામીઓ બનાવશે.

આ ઓક્સાઇડ ફિલ્મને દૂર કરવાની પ્રક્રિયા ઘણીવાર પાતળા હાઇડ્રોફ્લોરિક એસિડમાં પલાળીને પૂર્ણ થાય છે.

સામાન્ય સફાઈ ક્રમ

અશુદ્ધિઓ સેમિકન્ડક્ટરની સપાટી પર શોષાય છેવેફર્સત્રણ પ્રકારમાં વિભાજિત કરી શકાય છે: પરમાણુ, આયનીય અને અણુ.

તેમાંથી, મોલેક્યુલર અશુદ્ધિઓ અને વેફરની સપાટી વચ્ચેનું શોષણ બળ નબળું છે, અને આ પ્રકારના અશુદ્ધ કણો દૂર કરવા પ્રમાણમાં સરળ છે. તે મોટે ભાગે હાઇડ્રોફોબિક લાક્ષણિકતાઓ સાથે તૈલી અશુદ્ધિઓ છે, જે આયનીય અને અણુ અશુદ્ધિઓ માટે માસ્કિંગ પ્રદાન કરી શકે છે જે સેમિકન્ડક્ટર વેફરની સપાટીને દૂષિત કરે છે, જે આ બે પ્રકારની અશુદ્ધિઓને દૂર કરવા માટે અનુકૂળ નથી. તેથી, જ્યારે સેમિકન્ડક્ટર વેફર્સને રાસાયણિક રીતે સાફ કરવામાં આવે છે, ત્યારે મોલેક્યુલર અશુદ્ધિઓ પ્રથમ દૂર કરવી જોઈએ.

તેથી, સેમિકન્ડક્ટરની સામાન્ય પ્રક્રિયાવેફરસફાઈ પ્રક્રિયા છે:

ડી-મોલેક્યુલરાઇઝેશન-ડીયોનાઇઝેશન-ડી-એટોમાઇઝેશન-ડીયોનાઇઝ્ડ વોટર રિન્સિંગ.

વધુમાં, વેફરની સપાટી પરના કુદરતી ઓક્સાઇડ સ્તરને દૂર કરવા માટે, એક પાતળું એમિનો એસિડ પલાળવાનું પગલું ઉમેરવાની જરૂર છે. તેથી, સફાઈનો વિચાર પ્રથમ સપાટી પરના કાર્બનિક દૂષણને દૂર કરવાનો છે; પછી ઓક્સાઇડ સ્તર વિસર્જન; અંતે કણો અને ધાતુના દૂષણને દૂર કરો અને તે જ સમયે સપાટીને નિષ્ક્રિય કરો.

સામાન્ય સફાઈ પદ્ધતિઓ

સેમિકન્ડક્ટર વેફરને સાફ કરવા માટે રાસાયણિક પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ ઘણીવાર થાય છે.

રાસાયણિક સફાઈ એ અશુદ્ધિઓને શોષવા માટે વેફરની સપાટી પરની અશુદ્ધિઓ અને તેલના ડાઘને પ્રતિક્રિયા આપવા અથવા ઓગળવા માટે વિવિધ રાસાયણિક રીએજન્ટ્સ અને કાર્બનિક દ્રાવકોનો ઉપયોગ કરવાની પ્રક્રિયાનો સંદર્ભ આપે છે, અને પછી મેળવવા માટે ઉચ્ચ-શુદ્ધતાવાળા ગરમ અને ઠંડા ડીયોનાઇઝ્ડ પાણીની મોટી માત્રાથી કોગળા કરવામાં આવે છે. સ્વચ્છ સપાટી.

રાસાયણિક સફાઈને ભીની રાસાયણિક સફાઈ અને શુષ્ક રાસાયણિક સફાઈમાં વિભાજિત કરી શકાય છે, જેમાંથી ભીની રાસાયણિક સફાઈ હજુ પણ પ્રબળ છે.

ભીનું રાસાયણિક સફાઈ

1. ભીનું રાસાયણિક સફાઈ:

વેટ કેમિકલ ક્લિનિંગમાં મુખ્યત્વે સોલ્યુશન નિમજ્જન, યાંત્રિક સ્ક્રબિંગ, અલ્ટ્રાસોનિક ક્લિનિંગ, મેગાસોનિક ક્લિનિંગ, રોટરી સ્પ્રે વગેરેનો સમાવેશ થાય છે.

2. ઉકેલ નિમજ્જન:

સોલ્યુશન નિમજ્જન એ રાસાયણિક દ્રાવણમાં વેફરને બોળીને સપાટીના દૂષણને દૂર કરવાની એક પદ્ધતિ છે. ભીની રાસાયણિક સફાઈમાં તે સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતી પદ્ધતિ છે. વેફરની સપાટી પરના વિવિધ પ્રકારના દૂષણોને દૂર કરવા માટે વિવિધ ઉકેલોનો ઉપયોગ કરી શકાય છે.

સામાન્ય રીતે, આ પદ્ધતિ વેફરની સપાટી પરની અશુદ્ધિઓને સંપૂર્ણપણે દૂર કરી શકતી નથી, તેથી નિમજ્જન કરતી વખતે ઘણી વાર ગરમી, અલ્ટ્રાસાઉન્ડ અને હલાવવા જેવા ભૌતિક પગલાંનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે.

3. યાંત્રિક સ્ક્રબિંગ:

યાંત્રિક સ્ક્રબિંગનો ઉપયોગ ઘણીવાર વેફરની સપાટી પરના કણો અથવા કાર્બનિક અવશેષોને દૂર કરવા માટે થાય છે. તે સામાન્ય રીતે બે પદ્ધતિઓમાં વિભાજિત કરી શકાય છે:વાઇપર દ્વારા મેન્યુઅલ સ્ક્રબિંગ અને સ્ક્રબિંગ.

મેન્યુઅલ સ્ક્રબિંગસૌથી સરળ સ્ક્રબિંગ પદ્ધતિ છે. સ્ટેનલેસ સ્ટીલ બ્રશનો ઉપયોગ નિર્જળ ઇથેનોલ અથવા અન્ય કાર્બનિક દ્રાવકોમાં પલાળેલા બોલને પકડી રાખવા અને વેક્સ ફિલ્મ, ધૂળ, અવશેષ ગુંદર અથવા અન્ય નક્કર કણોને દૂર કરવા માટે વેફરની સપાટીને તે જ દિશામાં નરમાશથી ઘસવા માટે થાય છે. આ પદ્ધતિ સ્ક્રેચમુદ્દે અને ગંભીર પ્રદૂષણ પેદા કરવા માટે સરળ છે.

વાઇપર સોફ્ટ વૂલ બ્રશ અથવા મિશ્રિત બ્રશ વડે વેફરની સપાટીને ઘસવા માટે યાંત્રિક પરિભ્રમણનો ઉપયોગ કરે છે. આ પદ્ધતિ વેફર પરના સ્ક્રેચને મોટા પ્રમાણમાં ઘટાડે છે. હાઇ-પ્રેશર વાઇપર યાંત્રિક ઘર્ષણના અભાવને કારણે વેફરને ખંજવાળશે નહીં, અને ખાંચમાં રહેલા દૂષણને દૂર કરી શકે છે.

4. અલ્ટ્રાસોનિક સફાઈ:

અલ્ટ્રાસોનિક સફાઈ એ સેમિકન્ડક્ટર ઉદ્યોગમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાતી સફાઈ પદ્ધતિ છે. તેના ફાયદા સારી સફાઈ અસર, સરળ કામગીરી છે અને જટિલ ઉપકરણો અને કન્ટેનરને પણ સાફ કરી શકે છે.

આ સફાઈ પદ્ધતિ મજબૂત અલ્ટ્રાસોનિક તરંગોની ક્રિયા હેઠળ છે (સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાતી અલ્ટ્રાસોનિક આવર્તન 20s40kHz છે), અને પ્રવાહી માધ્યમની અંદર છૂટાછવાયા અને ગાઢ ભાગો ઉત્પન્ન થશે. છૂટાછવાયા ભાગ લગભગ શૂન્યાવકાશ પોલાણનો બબલ ઉત્પન્ન કરશે. જ્યારે કેવિટી બબલ અદૃશ્ય થઈ જાય છે, ત્યારે તેની નજીક એક મજબૂત સ્થાનિક દબાણ ઉત્પન્ન થશે, જે વેફરની સપાટી પરની અશુદ્ધિઓને ઓગળવા માટે પરમાણુઓમાંના રાસાયણિક બંધને તોડી નાખશે. અલ્ટ્રાસોનિક સફાઈ અદ્રાવ્ય અથવા અદ્રાવ્ય પ્રવાહના અવશેષોને દૂર કરવા માટે સૌથી અસરકારક છે.

5. મેગાસોનિક સફાઈ:

મેગાસોનિક સફાઈ માત્ર અલ્ટ્રાસોનિક સફાઈના ફાયદાઓ જ નથી, પરંતુ તેની ખામીઓને પણ દૂર કરે છે.

મેગાસોનિક સફાઈ એ રાસાયણિક સફાઈ એજન્ટોની રાસાયણિક પ્રતિક્રિયા સાથે ઉચ્ચ-ઊર્જા (850kHz) આવર્તન કંપન અસરને જોડીને વેફરને સાફ કરવાની એક પદ્ધતિ છે. સફાઈ દરમિયાન, સોલ્યુશનના પરમાણુઓ મેગાસોનિક તરંગ (મહત્તમ ત્વરિત ગતિ 30cmVs સુધી પહોંચી શકે છે) દ્વારા ઝડપી થાય છે, અને હાઇ-સ્પીડ પ્રવાહી તરંગ સતત વેફરની સપાટીને અસર કરે છે, જેથી પ્રદૂષકો અને સૂક્ષ્મ કણોની સપાટી સાથે જોડાયેલી સપાટી પર અસર કરે છે. વેફર બળજબરીથી દૂર કરવામાં આવે છે અને સફાઈ ઉકેલ દાખલ કરો. સફાઈ સોલ્યુશનમાં એસિડિક સર્ફેક્ટન્ટ્સ ઉમેરવાથી, એક તરફ, સર્ફેક્ટન્ટ્સના શોષણ દ્વારા પોલિશિંગ સપાટી પરના કણો અને કાર્બનિક પદાર્થોને દૂર કરવાનો હેતુ પ્રાપ્ત કરી શકાય છે; બીજી બાજુ, સર્ફેક્ટન્ટ્સ અને એસિડિક વાતાવરણના એકીકરણ દ્વારા, તે પોલિશિંગ શીટની સપાટી પરના ધાતુના દૂષણને દૂર કરવાના હેતુને પ્રાપ્ત કરી શકે છે. આ પદ્ધતિ એકસાથે યાંત્રિક વાઇપિંગ અને રાસાયણિક સફાઈની ભૂમિકા ભજવી શકે છે.

હાલમાં, મેગાસોનિક સફાઈ પદ્ધતિ પોલિશિંગ શીટ્સને સાફ કરવા માટે અસરકારક પદ્ધતિ બની ગઈ છે.

6. રોટરી સ્પ્રે પદ્ધતિ:

રોટરી સ્પ્રે પદ્ધતિ એ એક એવી પદ્ધતિ છે જે વેફરને વધુ ઝડપે ફેરવવા માટે યાંત્રિક પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરે છે અને પરિભ્રમણ પ્રક્રિયા દરમિયાન વેફરની સપાટી પર પ્રવાહી (ઉચ્ચ-શુદ્ધતાના ડીયોનાઇઝ્ડ પાણી અથવા અન્ય સફાઈ પ્રવાહી)નો સતત છંટકાવ કરે છે. વેફરની સપાટી.

આ પદ્ધતિ છાંટવામાં આવેલા પ્રવાહીમાં ઓગળવા માટે વેફરની સપાટી પરના દૂષણનો ઉપયોગ કરે છે (અથવા તેની સાથે રાસાયણિક રીતે ઓગળવા માટે પ્રતિક્રિયા આપે છે), અને અશુદ્ધિઓ ધરાવતા પ્રવાહીને વેફરની સપાટીથી અલગ કરવા માટે હાઇ-સ્પીડ રોટેશનની કેન્દ્રત્યાગી અસરનો ઉપયોગ કરે છે. સમય માં

રોટરી સ્પ્રે પદ્ધતિમાં રાસાયણિક સફાઈ, પ્રવાહી મિકેનિક્સ સફાઈ અને ઉચ્ચ દબાણ સ્ક્રબિંગના ફાયદા છે. તે જ સમયે, આ પદ્ધતિને સૂકવવાની પ્રક્રિયા સાથે પણ જોડી શકાય છે. ડીયોનાઇઝ્ડ વોટર સ્પ્રે સફાઈના સમયગાળા પછી, પાણીનો સ્પ્રે બંધ કરવામાં આવે છે અને સ્પ્રે ગેસનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. તે જ સમયે, વેફરની સપાટીને ઝડપથી ડિહાઇડ્રેટ કરવા માટે કેન્દ્રત્યાગી બળને વધારવા માટે પરિભ્રમણની ગતિ વધારી શકાય છે.

7.શુષ્ક રાસાયણિક સફાઈ

ડ્રાય ક્લિનિંગ એ સફાઈ તકનીકનો સંદર્ભ આપે છે જે ઉકેલોનો ઉપયોગ કરતી નથી.

હાલમાં ઉપયોગમાં લેવાતી ડ્રાય ક્લિનિંગ ટેક્નોલોજીમાં નીચેનાનો સમાવેશ થાય છે: પ્લાઝ્મા ક્લિનિંગ ટેક્નોલોજી, ગેસ ફેઝ ક્લિનિંગ ટેક્નોલોજી, બીમ ક્લિનિંગ ટેક્નોલોજી વગેરે.

ડ્રાય ક્લિનિંગના ફાયદા એ સરળ પ્રક્રિયા છે અને કોઈ પર્યાવરણીય પ્રદૂષણ નથી, પરંતુ ખર્ચ વધુ છે અને ઉપયોગનો અવકાશ હાલ પૂરતો મોટો નથી.

1. પ્લાઝ્મા સફાઈ તકનીક:

પ્લાઝ્મા સફાઈનો ઉપયોગ ફોટોરેસિસ્ટ દૂર કરવાની પ્રક્રિયામાં થાય છે. પ્લાઝ્મા પ્રતિક્રિયા પ્રણાલીમાં ઓક્સિજનની થોડી માત્રા દાખલ કરવામાં આવે છે. મજબૂત વિદ્યુત ક્ષેત્રની ક્રિયા હેઠળ, ઓક્સિજન પ્લાઝ્મા ઉત્પન્ન કરે છે, જે ઝડપથી ફોટોરેસિસ્ટને અસ્થિર ગેસ સ્થિતિમાં ઓક્સિડાઇઝ કરે છે અને તેને કાઢવામાં આવે છે.

આ સફાઈ તકનીકમાં સરળ કામગીરી, ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા, સ્વચ્છ સપાટી, કોઈ સ્ક્રેચ ન હોવાના ફાયદા છે અને ડીગમિંગ પ્રક્રિયામાં ઉત્પાદનની ગુણવત્તાને સુનિશ્ચિત કરવા માટે અનુકૂળ છે. વધુમાં, તે એસિડ, આલ્કલી અને કાર્બનિક દ્રાવકનો ઉપયોગ કરતું નથી, અને કચરાના નિકાલ અને પર્યાવરણીય પ્રદૂષણ જેવી કોઈ સમસ્યા નથી. તેથી, લોકો દ્વારા તે વધુને વધુ મૂલ્યવાન છે. જો કે, તે કાર્બન અને અન્ય બિન-અસ્થિર ધાતુ અથવા મેટલ ઓક્સાઇડની અશુદ્ધિઓને દૂર કરી શકતું નથી.

2. ગેસ તબક્કાની સફાઈ તકનીક:

ગેસ તબક્કો સફાઈ એ સફાઈ પદ્ધતિનો ઉલ્લેખ કરે છે જે પ્રવાહી પ્રક્રિયામાં અનુરૂપ પદાર્થની સમકક્ષ ગેસ તબક્કાનો ઉપયોગ વેફરની સપાટી પરના દૂષિત પદાર્થ સાથે અશુદ્ધિઓને દૂર કરવાના હેતુને પ્રાપ્ત કરવા માટે કરે છે.

ઉદાહરણ તરીકે, CMOS પ્રક્રિયામાં, વેફર સફાઈ ઓક્સાઇડને દૂર કરવા માટે ગેસ તબક્કા HF અને પાણીની વરાળ વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાનો ઉપયોગ કરે છે. સામાન્ય રીતે, પાણી ધરાવતી એચએફ પ્રક્રિયા કણો દૂર કરવાની પ્રક્રિયા સાથે હોવી જોઈએ, જ્યારે ગેસ તબક્કા એચએફ સફાઈ તકનીકના ઉપયોગ માટે અનુગામી કણો દૂર કરવાની પ્રક્રિયાની જરૂર નથી.

જલીય એચએફ પ્રક્રિયાની તુલનામાં સૌથી મહત્વપૂર્ણ ફાયદા એ છે કે એચએફ રાસાયણિક વપરાશ અને ઉચ્ચ સફાઈ કાર્યક્ષમતા છે.

 

વધુ ચર્ચા માટે અમારી મુલાકાત લેવા માટે વિશ્વભરના કોઈપણ ગ્રાહકોનું સ્વાગત છે!

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