Beberapa zat organik dan anorganik diperlukan untuk berpartisipasi dalam pembuatan semikonduktor. Selain itu, karena prosesnya selalu dilakukan di ruangan yang bersih dengan partisipasi manusia, semikonduktorwafermau tidak mau terkontaminasi oleh berbagai kotoran.
Menurut sumber dan sifat kontaminan, kontaminan secara kasar dapat dibagi menjadi empat kategori: partikel, bahan organik, ion logam, dan oksida.
1. Partikel:
Partikel terutama merupakan beberapa polimer, photoresist dan pengotor etsa.
Kontaminan semacam itu biasanya bergantung pada gaya antarmolekul untuk teradsorpsi pada permukaan wafer, sehingga memengaruhi pembentukan bentuk geometris dan parameter listrik pada proses fotolitografi perangkat.
Kontaminan tersebut terutama dihilangkan dengan secara bertahap mengurangi area kontaknya dengan permukaankue wafermelalui metode fisik atau kimia.
2. Bahan organik:
Sumber pengotor organik relatif luas, seperti minyak kulit manusia, bakteri, oli mesin, minyak vakum, photoresist, pelarut pembersih, dll.
Kontaminan tersebut biasanya membentuk lapisan organik pada permukaan wafer untuk mencegah cairan pembersih mencapai permukaan wafer, sehingga pembersihan permukaan wafer tidak sempurna.
Penghapusan kontaminan tersebut sering kali dilakukan pada langkah pertama proses pembersihan, terutama menggunakan metode kimia seperti asam sulfat dan hidrogen peroksida.
3. Ion logam:
Pengotor logam yang umum termasuk besi, tembaga, aluminium, kromium, besi cor, titanium, natrium, kalium, litium, dll. Sumber utamanya adalah berbagai peralatan, pipa, reagen kimia, dan polusi logam yang dihasilkan ketika interkoneksi logam terbentuk selama pemrosesan.
Jenis pengotor ini sering dihilangkan dengan metode kimia melalui pembentukan kompleks ion logam.
4. Oksida:
Ketika semikonduktorwaferterkena lingkungan yang mengandung oksigen dan air, lapisan oksida alami akan terbentuk di permukaan. Film oksida ini akan menghambat banyak proses dalam pembuatan semikonduktor dan juga mengandung pengotor logam tertentu. Dalam kondisi tertentu akan terbentuk cacat listrik.
Penghapusan lapisan oksida ini sering kali diselesaikan dengan merendamnya dalam asam fluorida encer.
Urutan pembersihan umum
Kotoran teradsorpsi pada permukaan semikonduktorwaferdapat dibagi menjadi tiga jenis: molekuler, ionik dan atom.
Diantaranya, gaya adsorpsi antara pengotor molekul dan permukaan wafer lemah, dan partikel pengotor jenis ini relatif mudah dihilangkan. Sebagian besar merupakan pengotor berminyak dengan karakteristik hidrofobik, yang dapat menutupi pengotor ionik dan atom yang mencemari permukaan wafer semikonduktor, sehingga tidak kondusif untuk menghilangkan kedua jenis pengotor tersebut. Oleh karena itu, ketika membersihkan wafer semikonduktor secara kimia, pengotor molekuler harus dihilangkan terlebih dahulu.
Oleh karena itu, prosedur umum semikonduktorkue waferproses pembersihan adalah:
Pembilasan air de-molekulerisasi-deionisasi-de-atomisasi-deionisasi.
Selain itu, untuk menghilangkan lapisan oksida alami pada permukaan wafer, perlu ditambahkan tahap perendaman asam amino encer. Oleh karena itu, ide pembersihan adalah menghilangkan kontaminasi organik pada permukaan terlebih dahulu; kemudian larutkan lapisan oksida; akhirnya menghilangkan partikel dan kontaminasi logam, dan pada saat yang sama mempasifkan permukaan.
Metode pembersihan umum
Metode kimia sering digunakan untuk membersihkan wafer semikonduktor.
Pembersihan kimia mengacu pada proses penggunaan berbagai reagen kimia dan pelarut organik untuk mereaksikan atau melarutkan kotoran dan noda minyak pada permukaan wafer untuk menghilangkan kotoran, dan kemudian membilasnya dengan air deionisasi panas dan dingin dengan kemurnian tinggi dalam jumlah besar untuk mendapatkan permukaan yang bersih.
Pembersihan kimiawi dibedakan menjadi pembersihan kimia basah dan pembersihan kimia kering, di antaranya pembersihan kimia basah masih dominan.
Pembersihan kimia basah
1. Pembersihan kimia basah:
Pembersihan bahan kimia basah terutama mencakup perendaman larutan, penggosokan mekanis, pembersihan ultrasonik, pembersihan megasonik, penyemprotan putar, dll.
2. Perendaman larutan:
Perendaman larutan adalah metode menghilangkan kontaminasi permukaan dengan merendam wafer dalam larutan kimia. Ini adalah metode yang paling umum digunakan dalam pembersihan kimia basah. Solusi yang berbeda dapat digunakan untuk menghilangkan berbagai jenis kontaminan pada permukaan wafer.
Biasanya cara ini tidak dapat sepenuhnya menghilangkan kotoran pada permukaan wafer, sehingga tindakan fisik seperti pemanasan, ultrasound, dan pengadukan sering digunakan saat merendam.
3. Penggosokan mekanis:
Penggosokan mekanis sering digunakan untuk menghilangkan partikel atau residu organik pada permukaan wafer. Secara umum dapat dibagi menjadi dua metode:penggosokan manual dan penggosokan dengan wiper.
Penggosokan manualadalah metode scrubbing yang paling sederhana. Sikat baja tahan karat digunakan untuk memegang bola yang direndam dalam etanol anhidrat atau pelarut organik lainnya dan dengan lembut menggosok permukaan wafer ke arah yang sama untuk menghilangkan lapisan lilin, debu, sisa lem, atau partikel padat lainnya. Cara ini mudah menimbulkan goresan dan polusi serius.
Wiper menggunakan putaran mekanis untuk menggosok permukaan wafer dengan sikat wol lembut atau sikat campuran. Cara ini sangat mengurangi goresan pada wafer. Wiper bertekanan tinggi tidak akan menggores wafer karena kurangnya gesekan mekanis, dan dapat menghilangkan kontaminasi pada alur.
4. Pembersihan ultrasonik:
Pembersihan ultrasonik adalah metode pembersihan yang banyak digunakan dalam industri semikonduktor. Keunggulannya adalah efek pembersihan yang baik, pengoperasian yang sederhana, dan juga dapat membersihkan perangkat dan wadah yang rumit.
Metode pembersihan ini dilakukan di bawah pengaruh gelombang ultrasonik yang kuat (frekuensi ultrasonik yang umum digunakan adalah 20s40kHz), dan bagian yang jarang dan padat akan dihasilkan di dalam media cair. Bagian yang jarang akan menghasilkan gelembung rongga yang hampir vakum. Ketika gelembung rongga menghilang, tekanan lokal yang kuat akan dihasilkan di dekatnya, memutus ikatan kimia dalam molekul untuk melarutkan kotoran pada permukaan wafer. Pembersihan ultrasonik paling efektif untuk menghilangkan residu fluks yang tidak larut atau tidak larut.
5. Pembersihan megasonik:
Pembersihan megasonik tidak hanya memiliki kelebihan pembersihan ultrasonik, tetapi juga mengatasi kekurangannya.
Pembersihan megasonik adalah metode pembersihan wafer dengan menggabungkan efek getaran frekuensi energi tinggi (850kHz) dengan reaksi kimia bahan pembersih kimia. Selama pembersihan, molekul larutan dipercepat oleh gelombang megasonik (kecepatan sesaat maksimum dapat mencapai 30cmVs), dan gelombang fluida berkecepatan tinggi terus menerus berdampak pada permukaan wafer, sehingga polutan dan partikel halus menempel pada permukaan wafer. wafer dikeluarkan secara paksa dan dimasukkan ke dalam larutan pembersih. Menambahkan surfaktan asam ke dalam larutan pembersih, di satu sisi, dapat mencapai tujuan menghilangkan partikel dan bahan organik pada permukaan pemoles melalui adsorpsi surfaktan; di sisi lain, melalui integrasi surfaktan dan lingkungan asam, tujuan menghilangkan kontaminasi logam pada permukaan lembaran pemoles dapat dicapai. Metode ini secara bersamaan dapat memainkan peran pembersihan mekanis dan pembersihan kimia.
Saat ini, metode pembersihan megasonik telah menjadi metode yang efektif untuk membersihkan lembaran pemoles.
6. Metode semprotan putar:
Metode semprotan putar adalah metode yang menggunakan metode mekanis untuk memutar wafer dengan kecepatan tinggi, dan secara terus menerus menyemprotkan cairan (air deionisasi dengan kemurnian tinggi atau cairan pembersih lainnya) pada permukaan wafer selama proses rotasi untuk menghilangkan kotoran pada wafer. permukaan wafer.
Metode ini menggunakan kontaminasi pada permukaan wafer untuk larut dalam cairan yang disemprotkan (atau bereaksi secara kimia dengannya hingga larut), dan menggunakan efek sentrifugal dari putaran kecepatan tinggi untuk memisahkan cairan yang mengandung kotoran dari permukaan wafer. pada waktunya.
Metode semprotan putar memiliki keunggulan pembersihan kimiawi, pembersihan mekanika fluida, dan penggosokan bertekanan tinggi. Pada saat yang sama, cara ini juga bisa dikombinasikan dengan proses pengeringan. Setelah pembersihan semprotan air deionisasi selama beberapa waktu, semprotan air dihentikan dan gas semprotan digunakan. Pada saat yang sama, kecepatan putaran dapat ditingkatkan untuk meningkatkan gaya sentrifugal agar permukaan wafer mengalami dehidrasi dengan cepat.
7.Pembersihan kimia kering
Dry cleaning mengacu pada teknologi pembersihan yang tidak menggunakan larutan.
Teknologi dry cleaning yang saat ini digunakan meliputi: teknologi pembersihan plasma, teknologi pembersihan fase gas, teknologi pembersihan sinar, dll.
Keunggulan dry cleaning adalah prosesnya yang sederhana dan tidak menimbulkan pencemaran lingkungan, namun biayanya tinggi dan cakupan penggunaannya saat ini tidak luas.
1. Teknologi pembersihan plasma:
Pembersihan plasma sering digunakan dalam proses penghilangan photoresist. Sejumlah kecil oksigen dimasukkan ke dalam sistem reaksi plasma. Di bawah pengaruh medan listrik yang kuat, oksigen menghasilkan plasma, yang dengan cepat mengoksidasi photoresist menjadi gas yang mudah menguap dan diekstraksi.
Teknologi pembersihan ini memiliki keunggulan pengoperasian yang mudah, efisiensi tinggi, permukaan bersih, tidak tergores, dan kondusif untuk menjamin kualitas produk dalam proses degumming. Selain itu, tidak menggunakan asam, basa dan pelarut organik, serta tidak ada masalah seperti pembuangan limbah dan pencemaran lingkungan. Oleh karena itu, semakin dihargai oleh masyarakat. Namun, ia tidak dapat menghilangkan karbon dan pengotor logam non-volatil atau oksida logam lainnya.
2. Teknologi pembersihan fase gas:
Pembersihan fase gas mengacu pada metode pembersihan yang menggunakan fase gas yang setara dengan zat terkait dalam proses cair untuk berinteraksi dengan zat terkontaminasi pada permukaan wafer untuk mencapai tujuan menghilangkan kotoran.
Misalnya, dalam proses CMOS, pembersihan wafer menggunakan interaksi antara fase gas HF dan uap air untuk menghilangkan oksida. Biasanya proses HF yang mengandung air harus disertai dengan proses penghilangan partikel, sedangkan penggunaan teknologi pembersihan HF fase gas tidak memerlukan proses penghilangan partikel selanjutnya.
Keuntungan terpenting dibandingkan proses HF berair adalah konsumsi bahan kimia HF yang jauh lebih kecil dan efisiensi pembersihan yang lebih tinggi.
Selamat datang setiap pelanggan dari seluruh dunia untuk mengunjungi kami untuk diskusi lebih lanjut!
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
Waktu posting: 13 Agustus-2024