Ang basa nga pagpanglimpyo (Wet Clean) usa sa mga kritikal nga lakang sa mga proseso sa paghimo sa semiconductor, nga gitumong sa pagtangtang sa lainlaing mga kontaminante gikan sa nawong sa ostiya aron masiguro nga ang sunod nga mga lakang sa proseso mahimo sa usa ka limpyo nga nawong.
Samtang ang gidak-on sa mga aparato nga semiconductor nagpadayon sa pagkunhod ug ang mga kinahanglanon sa katukma nagdugang, ang mga teknikal nga gipangayo sa mga proseso sa paglimpyo sa wafer nahimong labi ka higpit. Bisan ang pinakagamay nga partikulo, organikong materyales, metal ions, o oxide residues sa wafer surface mahimong maka-epekto sa performance sa device, sa ingon makaapekto sa yield ug reliability sa semiconductor device.
Panguna nga mga Prinsipyo sa Paglimpyo sa Wafer
Ang kinauyokan sa paglimpyo sa wafer anaa sa epektibong pagtangtang sa nagkalain-laing mga kontaminante gikan sa wafer surface pinaagi sa pisikal, kemikal, ug uban pang mga pamaagi aron maseguro nga ang wafer adunay limpyo nga nawong nga angay alang sa sunod nga pagproseso.
Matang sa Kontaminasyon
Panguna nga mga Impluwensya sa Mga Kinaiya sa Device
| Kontaminasyon sa artikulo | Mga depekto sa pattern
Mga depekto sa ion implantation
Mga depekto sa pagkaguba sa insulating film
| |
| Kontaminasyon sa Metal | Mga metal nga alkali | MOS transistor instability
Gate oxide film breakdown/degradation
|
| Bug-at nga Metal | Dugang nga PN junction reverse leakage kasamtangan
Gate oxide film breakdown depekto
Ang minorya nga carrier sa tibuok kinabuhi nga pagkadaot
Oxide excitation layer depekto kaliwatan
| |
| Kontaminasyon sa Kemikal | Organikong Materyal | Gate oxide film breakdown depekto
Mga variation sa pelikula sa CVD (panahon sa paglumlum)
Mga kalainan sa gibag-on sa pelikula sa thermal oxide (gipadali nga oksihenasyon)
Ang aso nga panghitabo (wafer, lens, salamin, maskara, reticle)
|
| Dili Organikong Dopants (B, P) | MOS transistor Vth pagbalhin
Si substrate ug taas nga resistensya sa poly-silicon sheet nga mga kalainan sa resistensya
| |
| Dili Organikong Base (amines, ammonia) & Acid (SOx) | Pagkadaot sa resolusyon sa chemically amplified resists
Ang panghitabo sa kontaminasyon sa particle ug haze tungod sa pagmugna og asin
| |
| Native ug Chemical Oxide Films Tungod sa Umog, Hangin | Dugang nga pagsukol sa kontak
Gate oxide film breakdown/degradation
| |
Sa piho, ang mga katuyoan sa proseso sa paglimpyo sa wafer naglakip sa:
Pagtangtang sa Partikulo: Paggamit sa pisikal o kemikal nga mga pamaagi aron makuha ang gagmay nga mga partikulo nga gilakip sa wafer nga nawong. Ang gagmay nga mga partikulo mas lisud nga tangtangon tungod sa kusog nga mga puwersa sa electrostatic tali kanila ug sa wafer nga nawong, nga nanginahanglan espesyal nga pagtambal.
Pagtangtang sa Organikong Materyal: Ang mga organikong kontaminado sama sa grasa ug mga residu sa photoresist mahimong motapot sa ibabaw nga wafer. Kini nga mga kontaminante kasagarang makuha gamit ang lig-on nga mga ahente sa pag-oxidizing o mga solvent.
Pagtangtang sa Metal Ion: Ang mga residu sa metal nga ion sa ibabaw nga wafer mahimong makadaut sa pasundayag sa elektrisidad ug makaapekto sa sunod nga mga lakang sa pagproseso. Busa, ang mga piho nga kemikal nga solusyon gigamit sa pagtangtang niini nga mga ion.
Pagtangtang sa Oxide: Ang ubang mga proseso nanginahanglan nga ang wafer nga nawong libre sa mga layer sa oxide, sama sa silicon oxide. Sa maong mga kaso, ang natural nga oxide layers kinahanglan nga tangtangon sa panahon sa pipila ka mga lakang sa pagpanglimpyo.
Ang hagit sa teknolohiya sa pagpanglimpiyo sa wafer anaa sa epektibong pagtangtang sa mga kontaminante nga dili makadaot sa nawong sa wafer, sama sa pagpugong sa pagkagahi sa nawong, kaagnasan, o uban pang pisikal nga kadaot.
2. Pag-agos sa Proseso sa Paglimpyo sa Wafer
Ang proseso sa paglimpyo sa wafer kasagaran naglakip sa daghang mga lakang aron masiguro ang hingpit nga pagtangtang sa mga kontaminante ug makab-ot ang hingpit nga limpyo nga nawong.
Figure: Pagtandi Tali sa Batch-Type ug Single-Wafer Cleaning
Ang kasagaran nga proseso sa pagpanglimpyo sa wafer naglakip sa mosunod nga mga nag-unang lakang:
1. Pre-Cleaning (Pre-Clean)
Ang katuyoan sa pre-cleaning mao ang pagtangtang sa mga loose contaminants ug dagkong mga partikulo gikan sa wafer surface, nga kasagarang makab-ot pinaagi sa deionized water (DI Water) rinsing ug ultrasonic cleaning. Ang deionized nga tubig sa sinugdanan makatangtang sa mga partikulo ug natunaw nga mga hugaw gikan sa wafer nga nawong, samtang ang ultrasonic nga pagpanglimpyo naggamit sa mga epekto sa cavitation aron maputol ang bugkos tali sa mga partikulo ug sa wafer nga nawong, nga mas sayon nga mawala.
2. Paglimpyo sa Kemikal
Ang pagpanglimpyo sa kemikal mao ang usa sa mga kinauyokan nga mga lakang sa proseso sa paglimpyo sa wafer, gamit ang mga kemikal nga solusyon aron makuha ang mga organikong materyales, metal nga mga ion, ug mga oksido gikan sa wafer nga nawong.
Pagtangtang sa Organiko nga Materyal: Kasagaran, ang acetone o usa ka sagol nga ammonia/peroxide (SC-1) gigamit sa pagtunaw ug pag-oxidize sa mga organikong kontaminado. Ang kasagarang ratio alang sa SC-1 nga solusyon mao ang NH₄OH
₂O₂
₂O = 1:1:5, nga may working temperature nga mga 20°C.
Metal Ion Removal: Ang nitric acid o hydrochloric acid/peroxide mixtures (SC-2) gigamit sa pagtangtang sa mga metal ions gikan sa wafer surface. Ang kasagaran nga ratio alang sa SC-2 nga solusyon mao ang HCl
₂O₂
₂O = 1:1:6, nga ang temperatura gipabilin sa gibana-bana nga 80°C.
Pagtangtang sa Oxide: Sa pipila ka mga proseso, gikinahanglan ang pagtangtang sa lumad nga oxide layer gikan sa wafer surface, diin gigamit ang hydrofluoric acid (HF) nga solusyon. Ang kasagaran nga ratio alang sa HF nga solusyon mao ang HF
₂O = 1:50, ug kini magamit sa temperatura sa lawak.
3. Katapusan nga Limpyo
Human sa paglimpyo sa kemikal, ang mga wafer kasagarang moagi sa kataposang lakang sa pagpanglimpyo aron maseguro nga walay kemikal nga nahibilin nga magpabilin sa ibabaw. Ang katapusan nga pagpanglimpyo kasagaran naggamit sa deionized nga tubig alang sa hingpit nga paghugas. Dugang pa, ang paglimpyo sa tubig sa ozone (O₃/H₂O) gigamit aron matangtang pa ang bisan unsang nahabilin nga mga kontaminado gikan sa wafer nga nawong.
4. Pagpauga
Ang gilimpyohan nga mga wafer kinahanglan nga mamala dayon aron malikayan ang mga watermark o pag-re-attach sa mga kontaminante. Ang kasagarang mga paagi sa pagpauga naglakip sa spin drying ug nitrogen purging. Ang nahauna nagtangtang sa kaumog gikan sa wafer nga nawong pinaagi sa pagtuyok sa taas nga tulin, samtang ang ulahi nagsiguro sa hingpit nga pagpauga pinaagi sa paghuyop sa uga nga nitrogen gas tabok sa wafer nga nawong.
Kontaminante
Ngalan sa Pamaagi sa Paglimpyo
Deskripsyon sa Sagol nga Kemikal
Mga kemikal
| Mga partikulo | Piranha (SPM) | Sulfuric acid/hydrogen peroxide/DI nga tubig | H2SO4/H2O2/H2O 3-4:1; 90°C |
| SC-1 (APM) | Ammonium hydroxide/hydrogen peroxide/DI nga tubig | NH4OH/H2O2/H2O 1:4:20; 80°C | |
| Mga metal (dili tumbaga) | SC-2 (HPM) | Hydrochloric acid/hydrogen peroxide/DI nga tubig | HCl/H2O2/H2O1:1:6; 85°C |
| Piranha (SPM) | Sulfuric acid/hydrogen peroxide/DI nga tubig | H2SO4/H2O2/H2O3-4:1; 90°C | |
| DHF | Dilute ang hydrofluoric acid/DI nga tubig (dili makatangtang sa tumbaga) | HF/H2O1:50 | |
| Organiko | Piranha (SPM) | Sulfuric acid/hydrogen peroxide/DI nga tubig | H2SO4/H2O2/H2O 3-4:1; 90°C |
| SC-1 (APM) | Ammonium hydroxide/hydrogen peroxide/DI nga tubig | NH4OH/H2O2/H2O 1:4:20; 80°C | |
| DIO3 | Ozone sa de-ionized nga tubig | O3/H2O Optimized nga mga Sagol | |
| Lumad nga Oxide | DHF | Dilute ang hydrofluoric acid/DI nga tubig | HF/H2O 1:100 |
| BHF | Buffered nga hydrofluoric acid | NH4F/HF/H2O |
3. Kasagarang Pamaagi sa Paglimpyo sa Wafer
1. Pamaagi sa Paglimpyo sa RCA
Ang pamaagi sa paglimpyo sa RCA mao ang usa sa labing klasiko nga mga pamaagi sa paglimpyo sa wafer sa industriya sa semiconductor, nga gihimo sa RCA Corporation kapin sa 40 ka tuig ang milabay. Kini nga pamaagi kay gigamit sa pagtangtang sa mga organikong kontaminante ug mga hugaw sa metal nga ion ug mahimong makompleto sa duha ka lakang: SC-1 (Standard Clean 1) ug SC-2 (Standard Clean 2).
SC-1 Paglimpyo: Kini nga lakang gigamit sa pagtangtang sa mga organikong kontaminado ug mga partikulo. Ang solusyon kay usa ka sinagol nga ammonia, hydrogen peroxide, ug tubig, nga nahimong nipis nga silicon oxide layer sa wafer surface.
Paglimpyo sa SC-2: Kini nga lakang kay gigamit sa pagtangtang sa mga kontaminado sa metal nga ion, gamit ang sinagol nga hydrochloric acid, hydrogen peroxide, ug tubig. Nagbilin kini og nipis nga passivation layer sa wafer surface aron malikayan ang recontamination.
2. Pamaagi sa Paglimpyo sa Piranha (Piranha Etch Clean)
Ang pamaagi sa paglimpyo sa Piranha usa ka epektibo kaayo nga teknik sa pagtangtang sa mga organikong materyales, gamit ang sinagol nga sulfuric acid ug hydrogen peroxide, kasagaran sa ratio nga 3:1 o 4:1. Tungod sa hilabihan ka kusog nga oxidative nga mga kabtangan sa kini nga solusyon, kini makatangtang sa daghang mga organikong butang ug gahi nga mga kontaminado. Kini nga pamaagi nanginahanglan higpit nga pagkontrol sa mga kondisyon, labi na sa mga termino sa temperatura ug konsentrasyon, aron malikayan nga madaot ang ostiya.
Ang paghinlo sa ultrasoniko naggamit sa epekto sa cavitation nga namugna sa mga high-frequency nga sound wave sa usa ka likido aron makuha ang mga kontaminado gikan sa wafer nga nawong. Kung itandi sa tradisyonal nga paglimpyo sa ultrasonic, ang megasonic nga paglimpyo naglihok sa mas taas nga frequency, nga makapahimo sa mas episyente nga pagtangtang sa mga partikulo nga sub-micron-sized nga dili makadaot sa wafer surface.
4. Paglimpyo sa Ozone
Ang teknolohiya sa pagpanglimpyo sa ozone naggamit sa lig-on nga oxidizing properties sa ozone aron madugta ug matangtang ang mga organikong kontaminante gikan sa wafer surface, nga sa kataposan mag-convert niini ngadto sa dili makadaot nga carbon dioxide ug tubig. Kini nga pamaagi wala magkinahanglan sa paggamit sa mga mahal nga kemikal nga mga reagents ug hinungdan sa dili kaayo polusyon sa kinaiyahan, nga naghimo niini nga usa ka mitumaw nga teknolohiya sa natad sa wafer pagpanglimpyo.
4. Kagamitan sa Proseso sa Paglimpyo sa Wafer
Aron masiguro ang kaepektibo ug kaluwasan sa mga proseso sa paglimpyo sa wafer, usa ka lainlaing mga advanced nga kagamitan sa paglimpyo ang gigamit sa paghimo sa semiconductor. Ang mga nag-unang matang naglakip sa:
1. Basa nga Kagamitan sa Panglimpyo
Ang mga kagamitan sa paglimpyo sa basa naglakip sa lainlaing mga tangke sa pagpaunlod, mga tangke sa paglimpyo sa ultrasonic, ug mga dry dryer. Kini nga mga himan naghiusa sa mekanikal nga pwersa ug kemikal nga mga reagents aron makuha ang mga kontaminante gikan sa wafer nga nawong. Ang mga tangke sa pagpaunlod kasagaran adunay mga sistema sa pagkontrol sa temperatura aron masiguro ang kalig-on ug pagkaepektibo sa mga solusyon sa kemikal.
2. Dry Cleaning Equipment
Ang mga kagamitan sa dry cleaning kasagaran naglakip sa mga plasma cleaners, nga naggamit ug high-energy nga mga partikulo sa plasma aron mo-react ug magtangtang sa mga salin gikan sa wafer surface. Ang paghinlo sa plasma labi nga angay alang sa mga proseso nga nanginahanglan pagmentinar sa integridad sa nawong nga wala gipaila ang nahabilin nga kemikal.
3. Automated nga mga Sistema sa Paglimpyo
Sa padayon nga pagpalapad sa produksiyon sa semiconductor, ang mga automated nga sistema sa pagpanglimpyo nahimo nga gipili nga kapilian alang sa dako nga paglimpyo sa wafer. Kini nga mga sistema kasagaran naglakip sa mga mekanismo sa automated nga pagbalhin, mga sistema sa pagpanglimpyo sa multi-tank, ug mga sistema sa pagkontrol sa katukma aron masiguro ang makanunayon nga mga resulta sa pagpanglimpyo alang sa matag wafer.
5. Umaabot nga Trends
Samtang ang mga aparato sa semiconductor nagpadayon sa pagkunhod, ang teknolohiya sa paglimpyo sa wafer nag-uswag padulong sa labi ka episyente ug mahigalaon sa kalikopan nga mga solusyon. Ang umaabot nga mga teknolohiya sa pagpanglimpyo magpunting sa:
Sub-nanometer Particle Removal: Ang kasamtangan nga mga teknolohiya sa pagpanglimpyo makahimo sa pagdumala sa nanometer-scale nga mga partikulo, apan sa dugang nga pagkunhod sa gidak-on sa device, ang pagtangtang sa mga sub-nanometer nga mga partikulo mahimong usa ka bag-ong hagit.
Green ug Eco-friendly nga Paglimpiyo: Ang pagkunhod sa paggamit sa makadaot nga mga kemikal nga makadaot sa kalikopan ug pagpalambo sa labi ka eco-friendly nga mga pamaagi sa paglimpyo, sama sa paglimpyo sa ozone ug paglimpyo sa megasonic, mahimong labi ka hinungdanon.
Mas Taas nga Antas sa Automation ug Intelligence: Ang mga intelihente nga sistema makapahimo sa real-time nga pag-monitor ug pag-adjust sa lainlaing mga parameter sa panahon sa proseso sa paglimpyo, dugang nga pagpauswag sa pagkaepektibo sa paglimpyo ug kahusayan sa produksiyon.
Ang teknolohiya sa paglimpyo sa wafer, isip usa ka kritikal nga lakang sa paghimo sa semiconductor, adunay hinungdanon nga papel sa pagsiguro nga limpyo ang mga ibabaw nga wafer alang sa mga sunod nga proseso. Ang kombinasyon sa lainlaing mga pamaagi sa pagpanglimpyo epektibo nga nagtangtang sa mga hugaw, nga naghatag usa ka limpyo nga sulud sa substrate alang sa mga sunod nga lakang. Samtang nag-uswag ang teknolohiya, ang mga proseso sa paglimpyo magpadayon nga ma-optimize aron matubag ang mga gipangayo alang sa mas taas nga katukma ug mas mubu nga mga rate sa depekto sa paghimo sa semiconductor.
Oras sa pag-post: Okt-08-2024