Malseka purigado (Wet Clean) estas unu el la kritikaj paŝoj en duonkonduktaĵaj fabrikadprocezoj, celanta forigi diversajn poluaĵojn de la surfaco de la oblato por certigi, ke postaj procezpaŝoj povas esti plenumitaj sur pura surfaco.
Ĉar la grandeco de duonkonduktaĵaj aparatoj daŭre ŝrumpas kaj la precizecaj postuloj pliiĝas, la teknikaj postuloj de purigaj procezoj de oblatoj fariĝis ĉiam pli striktaj. Eĉ la plej malgrandaj partikloj, organikaj materialoj, metaljonoj aŭ oksidaj restaĵoj sur la oblato-surfaco povas signife influi la rendimenton de la aparato, tiel influante la rendimenton kaj fidindecon de duonkonduktaĵaj aparatoj.
Kernaj Principoj de Vafla Purigado
La kerno de purigado de vaflaj platoj kuŝas en efika forigo de diversaj poluaĵoj de la surfaco de la vaflaj platoj per fizikaj, kemiaj kaj aliaj metodoj por certigi, ke la vaflaj platoj havas puran surfacon taŭgan por posta prilaborado.
Tipo de Poluado
Ĉefaj Influoj sur Aparataj Karakterizaĵoj
| Artikola Poluado | Padrondifektoj
Jonaj implantadaj difektoj
Difektoj de izola filmrompo
| |
| Metala Poluado | Alkalaj Metaloj | MOS-transistora malstabileco
Pordega oksida filmrompo/degenero
|
| Pezaj Metaloj | Pliigita PN-krucvojo inversa elflua kurento
Difektoj de disfalo de pordegaj oksidaj filmoj
Dumviva degradiĝo de minoritata aviad-kompanio
Oksida ekscittavola difektogenerado
| |
| Kemia Poluado | Organika Materialo | Difektoj de disfalo de pordegaj oksidaj filmoj
Varioj de CVD-filmo (inkubaciaj tempoj)
Varioj de la dikeco de termikaj oksidaj filmoj (akcelita oksidado)
Nebuleca okazo (oblato, lenso, spegulo, masko, krucretiklo)
|
| Neorganikaj Dopantoj (B, P) | MOS-transistoro V-a ŝovas
Si-substrato kaj alt-rezistancaj poli-siliciaj tukaj rezistancaj varioj
| |
| Neorganikaj bazoj (aminoj, amoniako) kaj acidoj (SOx) | Degradiĝo de la rezolucio de kemie plifortigitaj rezistaĵoj
Okazo de partikla poluado kaj nebuleto pro salgenerado
| |
| Indiĝenaj kaj Kemiaj Oksidaj Filmoj Pro Humido, Aero | Pliigita kontaktorezisto
Pordega oksida filmrompo/degenero
| |
Specife, la celoj de la procezo de purigado de obletoj inkluzivas:
Forigo de Partikloj: Uzante fizikajn aŭ kemiajn metodojn por forigi malgrandajn partiklojn algluiĝintajn al la surfaco de la silo. Pli malgrandajn partiklojn malfacilas forigi pro la fortaj elektrostatikaj fortoj inter ili kaj la surfaco de la silo, postulante specialan traktadon.
Forigo de Organika Materialo: Organikaj poluaĵoj kiel graso kaj fotorezistaj restaĵoj povas algluiĝi al la surfaco de la oblato. Ĉi tiuj poluaĵoj estas tipe forigitaj uzante fortajn oksidigajn agentojn aŭ solvilojn.
Forigo de Metaljonoj: Metaljonaj restaĵoj sur la surfaco de la sigelo povas degradi la elektran rendimenton kaj eĉ influi postajn prilaborajn paŝojn. Tial, specifaj kemiaj solvaĵoj estas uzataj por forigi ĉi tiujn jonojn.
Forigo de Oksido: Kelkaj procezoj postulas, ke la surfaco de la silikato estu libera de oksidaj tavoloj, kiel ekzemple silicia oksido. En tiaj kazoj, naturaj oksidaj tavoloj devas esti forigitaj dum certaj purigaj paŝoj.
La defio de valfpurigada teknologio kuŝas en efike forigi poluaĵojn sen negative influi la valfsurfacon, kiel ekzemple malhelpi surfacan malglatiĝon, korodon aŭ alian fizikan difekton.
2. Fluo de la Procezo de Purigado de Oblatetoj
La procezo de purigado de oblatoj tipe implikas plurajn paŝojn por certigi la kompletan forigon de poluaĵoj kaj atingi tute puran surfacon.
Figuro: Komparo Inter Aro-Tipa kaj Unuopa-Obleta Purigado
Tipa procezo de purigado de obletoj inkluzivas la jenajn ĉefajn paŝojn:
1. Antaŭpurigado (Antaŭpurigado)
La celo de antaŭpurigado estas forigi lozajn poluaĵojn kaj grandajn partiklojn de la surfaco de la siliciplato, kio tipe atingiĝas per ellavado per dejonigita akvo (DI-akvo) kaj ultrasona purigado. Dejonigita akvo povas komence forigi partiklojn kaj dissolvitajn malpuraĵojn de la surfaco de la siliciplato, dum ultrasona purigado utiligas kavitaciajn efikojn por rompi la ligon inter la partikloj kaj la surfaco de la siliciplato, faciligante ilian forigon.
2. Kemia Purigado
Kemia purigado estas unu el la kernaj paŝoj en la procezo de purigado de oblatoj, uzante kemiajn solvaĵojn por forigi organikajn materialojn, metaljonojn kaj oksidojn de la oblato-surfaco.
Forigo de Organika Materialo: Tipe, acetono aŭ amoniako/peroksida miksaĵo (SC-1) estas uzata por solvi kaj oksidigi organikajn poluaĵojn. La tipa proporcio por SC-1-solvaĵo estas NH₄OH
₂O₂
₂O = 1:1:5, kun labortemperaturo de ĉirkaŭ 20 °C.
Forigo de Metaljonoj: Nitrata acido aŭ klorida acido/peroksidaj miksaĵoj (SC-2) estas uzataj por forigi metaljonojn de la surfaco de la oblato. La tipa proporcio por SC-2-solvaĵo estas HCl.
₂O₂
₂O = 1:1:6, kun temperaturo konservata je proksimume 80 °C.
Forigo de Oksido: En iuj procezoj, necesas forigi la denaskan oksidan tavolon de la surfaco de la oblato, por kio oni uzas solvaĵon de hidrofluora acido (HF). La tipa proporcio por HF-solvaĵo estas HF
₂O = 1:50, kaj ĝi povas esti uzata je ĉambra temperaturo.
3. Fina Purigado
Post kemia purigado, obletoj kutime spertas finan purigadon por certigi, ke neniuj kemiaj restaĵoj restas sur la surfaco. Fina purigado ĉefe uzas dejonigitan akvon por ĝisfunda ellavado. Plie, ozona akvopurigado (O₃/H₂O) estas uzata por plue forigi iujn ajn restantajn poluaĵojn de la obleta surfaco.
4. Sekigado
La purigitaj oblatoj devas esti rapide sekigitaj por eviti akvomarkojn aŭ realkroĉiĝon de poluaĵoj. Oftaj sekigmetodoj inkluzivas centrifugadon kaj nitrogenan purigadon. La unua forigas humidon de la oblatosurfaco per rotacio je altaj rapidecoj, dum la dua certigas kompletan sekigadon per blovado de seka nitrogena gaso trans la oblatosurfacon.
Poluaĵo
Nomo de Purigado-Proceduro
Priskribo de Kemia Miksaĵo
Kemiaĵoj
| Partikloj | Piranjo (SPM) | Sulfurata acido/hidrogena peroksido/DI-akvo | H2SO4/H2O2/H2O 3-4:1; 90°C |
| SC-1 (APM) | Amonia hidroksido/hidrogena peroksido/DI-akvo | NH4OH/H2O2/H2O 1:4:20; 80°C | |
| Metaloj (ne kupro) | SC-2 (HPM) | Klorida acido/hidrogena peroksido/DI-akvo | HCl/H2O2/H2O1:1:6; 85°C |
| Piranjo (SPM) | Sulfurata acido/hidrogena peroksido/DI-akvo | H2SO4/H2O2/H2O3-4:1; 90°C | |
| DHF | Diluita hidrofluora acido/DI-akvo (ne forigos kupron) | HF/H2O1:50 | |
| Organikaĵoj | Piranjo (SPM) | Sulfurata acido/hidrogena peroksido/DI-akvo | H2SO4/H2O2/H2O 3-4:1; 90°C |
| SC-1 (APM) | Amonia hidroksido/hidrogena peroksido/DI-akvo | NH4OH/H2O2/H2O 1:4:20; 80°C | |
| DIO3 | Ozono en dejonigita akvo | O3/H2O Optimumigitaj Miksaĵoj | |
| Indiĝena Oksido | DHF | Diluita hidrofluora acido/DI-akvo | HF/H2O 1:100 |
| BHF | Bufrita hidrofluora acido | NH4F/HF/H2O |
3. Oftaj metodoj por purigi obletojn
1. RCA-Purigmetodo
La purigmetodo RCA estas unu el la plej klasikaj teknikoj por purigi obletojn en la duonkonduktaĵa industrio, evoluigita de RCA Corporation antaŭ pli ol 40 jaroj. Ĉi tiu metodo estas ĉefe uzata por forigi organikajn poluaĵojn kaj metaljonajn malpuraĵojn kaj povas esti kompletigita en du paŝoj: SC-1 (Norma Purigado 1) kaj SC-2 (Norma Purigado 2).
SC-1 Purigado: Ĉi tiu paŝo estas ĉefe uzata por forigi organikajn poluaĵojn kaj partiklojn. La solvaĵo estas miksaĵo de amoniako, hidrogena peroksido kaj akvo, kiu formas maldikan tavolon de silicioksido sur la surfaco de la silicioksido.
SC-2 Purigado: Ĉi tiu paŝo estas ĉefe uzata por forigi metaljonajn poluaĵojn, uzante miksaĵon de klorida acido, hidrogena peroksido kaj akvo. Ĝi lasas maldikan pasivigan tavolon sur la surfaco de la sigelo por malhelpi repoluadon.
2. Piranja Purigmetodo (Piranha Etch Clean)
La purigmetodo Piranha estas tre efika tekniko por forigi organikajn materialojn, uzante miksaĵon de sulfata acido kaj hidrogena peroksido, tipe en proporcio de 3:1 aŭ 4:1. Pro la ekstreme fortaj oksidaj ecoj de ĉi tiu solvaĵo, ĝi povas forigi grandan kvanton da organika materio kaj obstinajn poluaĵojn. Ĉi tiu metodo postulas striktan kontrolon de kondiĉoj, precipe rilate al temperaturo kaj koncentriĝo, por eviti difekti la sigelon.
Ultrasona purigado uzas la kavitacian efikon generitan de altfrekvencaj sonondoj en likvaĵo por forigi poluaĵojn de la surfaco de la silo. Kompare kun tradicia ultrasona purigado, megasona purigado funkcias je pli alta frekvenco, ebligante pli efikan forigon de submikronaj grandaj partikloj sen kaŭzi difekton al la surfaco de la silo.
4. Ozona Purigado
Ozonpuriga teknologio utiligas la fortajn oksidigajn ecojn de ozono por malkomponi kaj forigi organikajn poluaĵojn de la surfaco de la silo, finfine konvertante ilin en sendanĝeran karbondioksidon kaj akvon. Ĉi tiu metodo ne postulas la uzon de multekostaj kemiaj reakciiloj kaj kaŭzas malpli da media poluado, igante ĝin emerĝanta teknologio en la kampo de silopurigado.
4. Ekipaĵo por purigado de obletoj
Por certigi la efikecon kaj sekurecon de la procezoj de purigado de obletoj, oni uzas diversajn progresintajn purigajn ekipaĵojn en la fabrikado de duonkonduktaĵoj. La ĉefaj tipoj inkluzivas:
1. Malseka Puriga Ekipaĵo
Malseka purigado inkluzivas diversajn mergotankojn, ultrasonajn purigajn tankojn kaj centrifugajn sekigilojn. Ĉi tiuj aparatoj kombinas mekanikajn fortojn kaj kemiajn reakciilojn por forigi poluaĵojn de la surfaco de la obleto. Mergotankoj estas tipe ekipitaj per temperaturkontrolsistemoj por certigi la stabilecon kaj efikecon de kemiaj solvaĵoj.
2. Ekipaĵo por vestopurigado
Vestopurigekipaĵo ĉefe inkluzivas plasmopurigilojn, kiuj uzas alt-energiajn partiklojn en plasmo por reagi kun kaj forigi restaĵojn de la surfaco de la oblato. Plasmopurigado estas aparte taŭga por procezoj, kiuj postulas konservi la integrecon de la surfaco sen enkonduki kemiajn restaĵojn.
3. Aŭtomataj Purigadaj Sistemoj
Kun la kontinua kresko de semikonduktaĵa produktado, aŭtomataj purigaj sistemoj fariĝis la preferata elekto por grandskala purigado de obletoj. Ĉi tiuj sistemoj ofte inkluzivas aŭtomatajn transigajn mekanismojn, plurtankajn purigajn sistemojn kaj precizajn kontrolsistemojn por certigi koherajn purigajn rezultojn por ĉiu obleto.
5. Estontaj Tendencoj
Dum duonkonduktaĵaj aparatoj daŭre ŝrumpas, la teknologio por purigi obletojn evoluas al pli efikaj kaj ekologie sanaj solvoj. Estontaj purigaj teknologioj fokusiĝos al:
Forigo de subnanometraj partikloj: Ekzistantaj purigadteknologioj povas pritrakti nanometrajn partiklojn, sed kun la plia redukto de la grandeco de la aparato, la forigo de subnanometraj partikloj fariĝos nova defio.
Verda kaj Ekologie Amika Purigado: Redukti la uzon de ekologie damaĝaj kemiaĵoj kaj evoluigi pli ekologie amikajn purigmetodojn, kiel ozona purigado kaj megasona purigado, fariĝos pli kaj pli gravaj.
Pli altaj niveloj de aŭtomatigo kaj inteligenteco: Inteligentaj sistemoj ebligos realtempan monitoradon kaj alĝustigon de diversaj parametroj dum la purigprocezo, plue plibonigante purigan efikecon kaj produktadan efikecon.
Purigado de obletoj, kiel kritika paŝo en duonkonduktaĵa fabrikado, ludas gravan rolon en certigado de puraj obletaj surfacoj por postaj procezoj. La kombinaĵo de diversaj purigmetodoj efike forigas poluaĵojn, provizante puran substratan surfacon por la sekvaj paŝoj. Dum la teknologio progresas, purigprocezoj daŭre estos optimumigitaj por plenumi la postulojn pri pli alta precizeco kaj pli malaltaj difektoftecoj en duonkonduktaĵa fabrikado.
Afiŝtempo: 8-a de oktobro 2024