Một số chất hữu cơ và vô cơ được yêu cầu tham gia sản xuất chất bán dẫn. Ngoài ra, do quá trình này luôn được thực hiện trong phòng sạch có sự tham gia của con người nên chất bán dẫnbánh xốpchắc chắn bị ô nhiễm bởi các tạp chất khác nhau.
Theo nguồn gốc và tính chất của các chất gây ô nhiễm, chúng có thể được chia thành bốn loại: hạt, chất hữu cơ, ion kim loại và oxit.
1. Hạt:
Các hạt chủ yếu là một số polyme, chất quang dẫn và tạp chất ăn mòn.
Các chất gây ô nhiễm như vậy thường dựa vào lực liên phân tử để hấp phụ trên bề mặt tấm bán dẫn, ảnh hưởng đến sự hình thành các hình hình học và các thông số điện của quá trình quang khắc của thiết bị.
Các chất gây ô nhiễm như vậy chủ yếu được loại bỏ bằng cách giảm dần diện tích tiếp xúc của chúng với bề mặt của vật liệu.bánh xốpthông qua các phương pháp vật lý hoặc hóa học.
2. Chất hữu cơ:
Các nguồn tạp chất hữu cơ tương đối rộng, chẳng hạn như dầu da người, vi khuẩn, dầu máy, mỡ chân không, chất quang dẫn, dung môi tẩy rửa, v.v.
Các chất gây ô nhiễm như vậy thường tạo thành một màng hữu cơ trên bề mặt tấm bán dẫn để ngăn chất lỏng làm sạch tiếp cận bề mặt của tấm bán dẫn, dẫn đến bề mặt tấm bán dẫn không được làm sạch hoàn toàn.
Việc loại bỏ các chất gây ô nhiễm như vậy thường được thực hiện ở bước đầu tiên của quy trình làm sạch, chủ yếu sử dụng các phương pháp hóa học như axit sulfuric và hydro peroxide.
3. Ion kim loại:
Các tạp chất kim loại phổ biến bao gồm sắt, đồng, nhôm, crom, gang, titan, natri, kali, lithium, v.v. Các nguồn chính là các dụng cụ, đường ống, thuốc thử hóa học và ô nhiễm kim loại tạo ra khi các kết nối kim loại được hình thành trong quá trình xử lý.
Loại tạp chất này thường được loại bỏ bằng phương pháp hóa học thông qua việc hình thành các phức ion kim loại.
4. Oxit:
Khi chất bán dẫnbánh xốptiếp xúc với môi trường chứa oxy và nước, trên bề mặt sẽ hình thành một lớp oxit tự nhiên. Lớp màng oxit này sẽ cản trở nhiều quá trình trong sản xuất chất bán dẫn và còn chứa một số tạp chất kim loại nhất định. Trong những điều kiện nhất định, chúng sẽ hình thành các khuyết tật về điện.
Việc loại bỏ màng oxit này thường được hoàn thành bằng cách ngâm trong axit flohydric loãng.
Trình tự làm sạch chung
Các tạp chất bị hấp phụ trên bề mặt chất bán dẫnbánh xốpcó thể chia thành ba loại: phân tử, ion và nguyên tử.
Trong số đó, lực hấp phụ giữa tạp chất phân tử và bề mặt của tấm bán dẫn yếu, loại hạt tạp chất này tương đối dễ loại bỏ. Chúng chủ yếu là các tạp chất dạng dầu có đặc tính kỵ nước, có thể che lấp các tạp chất ion và nguyên tử làm nhiễm bẩn bề mặt của tấm bán dẫn, không có lợi cho việc loại bỏ hai loại tạp chất này. Vì vậy, khi làm sạch các tấm bán dẫn bằng hóa học, trước tiên cần loại bỏ các tạp chất phân tử.
Vì vậy, quy trình chung của chất bán dẫnbánh xốpquá trình làm sạch là:
Rửa khử phân tử-khử ion-khử nguyên tử-khử nước khử ion.
Ngoài ra, để loại bỏ lớp oxit tự nhiên trên bề mặt wafer cần thêm bước ngâm axit amin loãng. Do đó, ý tưởng làm sạch trước tiên là loại bỏ ô nhiễm hữu cơ trên bề mặt; sau đó hòa tan lớp oxit; cuối cùng loại bỏ các hạt và ô nhiễm kim loại, đồng thời làm thụ động bề mặt.
Các phương pháp làm sạch thông thường
Phương pháp hóa học thường được sử dụng để làm sạch tấm bán dẫn.
Làm sạch bằng hóa chất đề cập đến quá trình sử dụng các loại thuốc thử hóa học và dung môi hữu cơ khác nhau để phản ứng hoặc hòa tan các tạp chất và vết dầu trên bề mặt tấm bán dẫn để giải hấp thụ tạp chất, sau đó rửa sạch bằng một lượng lớn nước khử ion nóng và lạnh có độ tinh khiết cao để thu được một bề mặt sạch sẽ.
Làm sạch bằng hóa chất có thể được chia thành làm sạch bằng hóa chất ướt và làm sạch bằng hóa chất khô, trong đó làm sạch bằng hóa chất ướt vẫn chiếm ưu thế.
Làm sạch bằng hóa chất ướt
1. Giặt ướt bằng hóa chất:
Làm sạch bằng hóa chất ướt chủ yếu bao gồm ngâm dung dịch, chà cơ học, làm sạch siêu âm, làm sạch siêu âm, phun quay, v.v.
2. Ngâm dung dịch:
Ngâm dung dịch là phương pháp loại bỏ ô nhiễm bề mặt bằng cách ngâm tấm bán dẫn trong dung dịch hóa học. Đây là phương pháp được sử dụng phổ biến nhất trong làm sạch bằng hóa chất ướt. Các giải pháp khác nhau có thể được sử dụng để loại bỏ các loại chất gây ô nhiễm khác nhau trên bề mặt tấm bán dẫn.
Thông thường, phương pháp này không thể loại bỏ hoàn toàn tạp chất trên bề mặt wafer nên các biện pháp vật lý như gia nhiệt, siêu âm, khuấy thường được sử dụng trong khi ngâm.
3. Chà rửa cơ học:
Chà cơ học thường được sử dụng để loại bỏ các hạt hoặc cặn hữu cơ trên bề mặt tấm wafer. Nhìn chung có thể chia thành hai phương pháp:chà thủ công và chà bằng khăn lau.
Chà bằng taylà phương pháp chà đơn giản nhất. Một bàn chải bằng thép không gỉ được sử dụng để giữ một quả bóng ngâm trong ethanol khan hoặc dung môi hữu cơ khác và chà nhẹ bề mặt của tấm wafer theo cùng một hướng để loại bỏ màng sáp, bụi, keo còn sót lại hoặc các hạt rắn khác. Phương pháp này dễ gây trầy xước và ô nhiễm nghiêm trọng.
Cần gạt nước sử dụng chuyển động quay cơ học để chà xát bề mặt của tấm wafer bằng bàn chải len mềm hoặc bàn chải hỗn hợp. Phương pháp này làm giảm đáng kể các vết trầy xước trên wafer. Cần gạt nước áp suất cao sẽ không làm xước tấm wafer do thiếu ma sát cơ học và có thể loại bỏ chất bẩn trong rãnh.
4. Làm sạch bằng siêu âm:
Làm sạch bằng siêu âm là phương pháp làm sạch được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp bán dẫn. Ưu điểm của nó là hiệu quả làm sạch tốt, vận hành đơn giản và cũng có thể làm sạch các thiết bị và thùng chứa phức tạp.
Phương pháp làm sạch này dưới tác dụng của sóng siêu âm mạnh (tần số siêu âm thường được sử dụng là 20s40kHz), các phần thưa thớt và dày đặc sẽ được tạo ra bên trong môi trường lỏng. Phần thưa thớt sẽ tạo ra bong bóng khoang gần như chân không. Khi bong bóng khoang biến mất, một áp suất cục bộ mạnh sẽ được tạo ra gần nó, phá vỡ các liên kết hóa học trong phân tử để hòa tan các tạp chất trên bề mặt wafer. Làm sạch bằng siêu âm là hiệu quả nhất để loại bỏ dư lượng từ thông không hòa tan hoặc không hòa tan.
5. Làm sạch siêu âm:
Làm sạch siêu âm không chỉ có những ưu điểm của làm sạch siêu âm mà còn khắc phục những khuyết điểm của nó.
Làm sạch siêu âm là phương pháp làm sạch tấm wafer bằng cách kết hợp hiệu ứng rung tần số năng lượng cao (850kHz) với phản ứng hóa học của các chất tẩy rửa hóa học. Trong quá trình làm sạch, các phân tử dung dịch được tăng tốc bởi sóng siêu âm (tốc độ tức thời tối đa có thể đạt tới 30cmVs) và sóng chất lỏng tốc độ cao liên tục tác động lên bề mặt của tấm bán dẫn, khiến các chất ô nhiễm và hạt mịn bám vào bề mặt của tấm wafer. tấm wafer bị buộc phải loại bỏ và đi vào dung dịch làm sạch. Một mặt, việc thêm chất hoạt động bề mặt có tính axit vào dung dịch làm sạch có thể đạt được mục đích loại bỏ các hạt và chất hữu cơ trên bề mặt đánh bóng thông qua sự hấp phụ của chất hoạt động bề mặt; mặt khác, thông qua sự tích hợp của chất hoạt động bề mặt và môi trường axit, nó có thể đạt được mục đích loại bỏ ô nhiễm kim loại trên bề mặt tấm đánh bóng. Phương pháp này có thể đồng thời đóng vai trò lau cơ học và làm sạch hóa học.
Hiện nay, phương pháp làm sạch siêu âm đã trở thành một phương pháp hiệu quả để làm sạch tấm đánh bóng.
6. Phương pháp phun quay:
Phương pháp phun quay là phương pháp sử dụng các phương pháp cơ học để quay wafer ở tốc độ cao và phun liên tục chất lỏng (nước khử ion có độ tinh khiết cao hoặc chất lỏng làm sạch khác) lên bề mặt wafer trong quá trình quay để loại bỏ tạp chất trên bề mặt của tấm wafer.
Phương pháp này sử dụng chất gây ô nhiễm trên bề mặt tấm wafer để hòa tan trong chất lỏng được phun (hoặc phản ứng hóa học với nó để hòa tan) và sử dụng hiệu ứng ly tâm quay tốc độ cao để làm cho chất lỏng chứa tạp chất tách ra khỏi bề mặt tấm wafer. đúng lúc.
Phương pháp phun quay có ưu điểm là làm sạch bằng hóa chất, làm sạch cơ học chất lỏng và chà áp suất cao. Đồng thời, phương pháp này còn có thể kết hợp với quá trình sấy khô. Sau một thời gian làm sạch bằng phun nước khử ion, quá trình phun nước sẽ dừng lại và sử dụng khí phun. Đồng thời, có thể tăng tốc độ quay để tăng lực ly tâm nhằm khử nước nhanh chóng trên bề mặt tấm wafer.
7.Giặt khô bằng hóa chất
Giặt khô là công nghệ giặt không sử dụng dung dịch.
Các công nghệ giặt khô được sử dụng hiện nay bao gồm: công nghệ giặt plasma, công nghệ giặt pha khí, công nghệ giặt chùm tia,…
Ưu điểm của giặt khô là quy trình đơn giản, không gây ô nhiễm môi trường nhưng giá thành cao và phạm vi sử dụng không lớn trong thời điểm hiện tại.
1. Công nghệ làm sạch bằng plasma:
Làm sạch bằng plasma thường được sử dụng trong quá trình loại bỏ chất cản quang. Một lượng nhỏ oxy được đưa vào hệ thống phản ứng plasma. Dưới tác dụng của điện trường mạnh, oxy tạo ra plasma, plasma này nhanh chóng oxy hóa chất quang dẫn thành trạng thái khí dễ bay hơi và được chiết xuất.
Công nghệ làm sạch này có ưu điểm là vận hành dễ dàng, hiệu quả cao, bề mặt sạch, không bị trầy xước, giúp đảm bảo chất lượng sản phẩm trong quá trình khử keo. Hơn nữa, nó không sử dụng axit, kiềm và dung môi hữu cơ, không gây ra các vấn đề như xử lý chất thải và ô nhiễm môi trường. Vì thế nó ngày càng được mọi người đánh giá cao. Tuy nhiên, nó không thể loại bỏ carbon và các tạp chất kim loại không bay hơi hoặc oxit kim loại khác.
2. Công nghệ làm sạch pha khí:
Làm sạch pha khí là phương pháp làm sạch sử dụng pha khí tương đương với chất tương ứng trong quy trình lỏng để tương tác với chất bị ô nhiễm trên bề mặt tấm wafer nhằm đạt được mục đích loại bỏ tạp chất.
Ví dụ, trong quy trình CMOS, quá trình làm sạch wafer sử dụng sự tương tác giữa pha khí HF và hơi nước để loại bỏ oxit. Thông thường, quy trình HF chứa nước phải đi kèm với quy trình loại bỏ hạt, trong khi việc sử dụng công nghệ làm sạch HF pha khí không yêu cầu quá trình loại bỏ hạt tiếp theo.
Ưu điểm quan trọng nhất so với quy trình HF dạng nước là mức tiêu thụ hóa chất HF nhỏ hơn nhiều và hiệu quả làm sạch cao hơn.
Chào mừng bất kỳ khách hàng nào từ khắp nơi trên thế giới đến thăm chúng tôi để thảo luận thêm!
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
Thời gian đăng: 13-08-2024