വേഫർ വൃത്തിയാക്കുന്നതിനുള്ള തത്വങ്ങൾ, പ്രക്രിയകൾ, രീതികൾ, ഉപകരണങ്ങൾ

ചിത്രം: ബാച്ച്-ടൈപ്പും സിംഗിൾ-വേഫർ ക്ലീനിംഗും തമ്മിലുള്ള താരതമ്യം

ഒരു സാധാരണ വേഫർ ക്ലീനിംഗ് പ്രക്രിയയിൽ ഇനിപ്പറയുന്ന പ്രധാന ഘട്ടങ്ങൾ ഉൾപ്പെടുന്നു:

1. പ്രീ-ക്ലീനിംഗ് (പ്രീ-ക്ലീൻ)

പ്രീ-ക്ലീനിംഗിന്റെ ഉദ്ദേശ്യം വേഫർ പ്രതലത്തിൽ നിന്ന് അയഞ്ഞ മാലിന്യങ്ങളും വലിയ കണികകളും നീക്കം ചെയ്യുക എന്നതാണ്, ഇത് സാധാരണയായി ഡീയോണൈസ്ഡ് വാട്ടർ (DI വാട്ടർ) കഴുകൽ, അൾട്രാസോണിക് ക്ലീനിംഗ് എന്നിവയിലൂടെ നേടാം. ഡീയോണൈസ്ഡ് വെള്ളത്തിന് തുടക്കത്തിൽ വേഫർ പ്രതലത്തിൽ നിന്ന് കണികകളും അലിഞ്ഞുചേർന്ന മാലിന്യങ്ങളും നീക്കം ചെയ്യാൻ കഴിയും, അതേസമയം അൾട്രാസോണിക് ക്ലീനിംഗ് കണികകൾക്കും വേഫർ പ്രതലത്തിനും ഇടയിലുള്ള ബന്ധം തകർക്കാൻ കാവിറ്റേഷൻ ഇഫക്റ്റുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു, ഇത് അവയെ എളുപ്പത്തിൽ സ്ഥാനഭ്രംശം വരുത്തുന്നു.

2. കെമിക്കൽ ക്ലീനിംഗ്

വേഫർ ക്ലീനിംഗ് പ്രക്രിയയിലെ ഒരു പ്രധാന ഘട്ടമാണ് കെമിക്കൽ ക്ലീനിംഗ്, വേഫർ പ്രതലത്തിൽ നിന്ന് ജൈവ വസ്തുക്കൾ, ലോഹ അയോണുകൾ, ഓക്സൈഡുകൾ എന്നിവ നീക്കം ചെയ്യുന്നതിനായി രാസ ലായനികൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു.

ജൈവവസ്തുക്കൾ നീക്കം ചെയ്യൽ: സാധാരണയായി, അസെറ്റോൺ അല്ലെങ്കിൽ അമോണിയ/പെറോക്സൈഡ് മിശ്രിതം (SC-1) ജൈവ മാലിന്യങ്ങളെ ലയിപ്പിക്കാനും ഓക്സീകരിക്കാനും ഉപയോഗിക്കുന്നു. SC-1 ലായനിയുടെ സാധാരണ അനുപാതം NH₄OH ആണ്.

₂ഓ₂

₂O = 1:1:5, പ്രവർത്തന താപനില ഏകദേശം 20°C.

ലോഹ അയോൺ നീക്കംചെയ്യൽ: വേഫർ പ്രതലത്തിൽ നിന്ന് ലോഹ അയോണുകൾ നീക്കം ചെയ്യാൻ നൈട്രിക് ആസിഡ് അല്ലെങ്കിൽ ഹൈഡ്രോക്ലോറിക് ആസിഡ്/പെറോക്സൈഡ് മിശ്രിതങ്ങൾ (SC-2) ഉപയോഗിക്കുന്നു. SC-2 ലായനിയുടെ സാധാരണ അനുപാതം HCl ആണ്.

₂ഓ₂

₂O = 1:1:6, താപനില ഏകദേശം 80°C-ൽ നിലനിർത്തുന്നു.

ഓക്സൈഡ് നീക്കംചെയ്യൽ: ചില പ്രക്രിയകളിൽ, വേഫർ പ്രതലത്തിൽ നിന്ന് നേറ്റീവ് ഓക്സൈഡ് പാളി നീക്കം ചെയ്യേണ്ടത് ആവശ്യമാണ്, ഇതിനായി ഹൈഡ്രോഫ്ലൂറിക് ആസിഡ് (HF) ലായനി ഉപയോഗിക്കുന്നു. HF ലായനിയുടെ സാധാരണ അനുപാതം HF ആണ്.

₂O = 1:50, ഇത് മുറിയിലെ താപനിലയിൽ ഉപയോഗിക്കാം.

3. അന്തിമ വൃത്തിയാക്കൽ

രാസവസ്തുക്കൾ വൃത്തിയാക്കിയ ശേഷം, ഉപരിതലത്തിൽ രാസ അവശിഷ്ടങ്ങൾ അവശേഷിക്കുന്നില്ലെന്ന് ഉറപ്പാക്കാൻ വേഫറുകൾ സാധാരണയായി ഒരു അന്തിമ ക്ലീനിംഗ് ഘട്ടത്തിന് വിധേയമാകുന്നു. അന്തിമ ക്ലീനിംഗിൽ പ്രധാനമായും ഡീയോണൈസ്ഡ് വെള്ളം ഉപയോഗിച്ച് നന്നായി കഴുകുന്നു. കൂടാതെ, ഓസോൺ വാട്ടർ ക്ലീനിംഗ് (O₃/H₂O) വേഫർ ഉപരിതലത്തിൽ നിന്ന് ശേഷിക്കുന്ന ഏതെങ്കിലും മാലിന്യങ്ങൾ നീക്കം ചെയ്യാൻ ഉപയോഗിക്കുന്നു.

4. ഉണക്കൽ

വൃത്തിയാക്കിയ വേഫറുകൾ വാട്ടർമാർക്കുകൾ തടയുന്നതിനോ മാലിന്യങ്ങൾ വീണ്ടും പറ്റിപ്പിടിക്കുന്നതിനോ വേഗത്തിൽ ഉണക്കണം. സാധാരണ ഉണക്കൽ രീതികളിൽ സ്പിൻ ഡ്രൈയിംഗ്, നൈട്രജൻ പർജിംഗ് എന്നിവ ഉൾപ്പെടുന്നു. ആദ്യത്തേത് ഉയർന്ന വേഗതയിൽ കറങ്ങിക്കൊണ്ട് വേഫർ പ്രതലത്തിൽ നിന്ന് ഈർപ്പം നീക്കം ചെയ്യുന്നു, രണ്ടാമത്തേത് വേഫർ പ്രതലത്തിൽ ഉണങ്ങിയ നൈട്രജൻ വാതകം വീശുന്നതിലൂടെ പൂർണ്ണമായ ഉണക്കൽ ഉറപ്പാക്കുന്നു.

മലിനീകരണം

ക്ലീനിംഗ് നടപടിക്രമത്തിന്റെ പേര്

രാസ മിശ്രിത വിവരണം

രാസവസ്തുക്കൾ

കണികകൾ	പിരാന (SPM)	സൾഫ്യൂറിക് ആസിഡ്/ഹൈഡ്രജൻ പെറോക്സൈഡ്/DI വെള്ളം	H2SO4/H2O2/H2O 3-4:1; 90°C
	എസ്‌സി-1 (എപിഎം)	അമോണിയം ഹൈഡ്രോക്സൈഡ്/ഹൈഡ്രജൻ പെറോക്സൈഡ്/DI വെള്ളം	NH4OH/H2O2/H2O 1:4:20; 80°C
ലോഹങ്ങൾ (ചെമ്പ് അല്ല)	എസ്‌സി-2 (എച്ച്പിഎം)	ഹൈഡ്രോക്ലോറിക് ആസിഡ്/ഹൈഡ്രജൻ പെറോക്സൈഡ്/DI വെള്ളം	HCl/H2O2/H2O1:1:6; 85°C
	പിരാന (SPM)	സൾഫ്യൂറിക് ആസിഡ്/ഹൈഡ്രജൻ പെറോക്സൈഡ്/DI വെള്ളം	H2SO4/H2O2/H2O3-4:1; 90°C
	ഡിഎച്ച്എഫ്	ഹൈഡ്രോഫ്ലൂറിക് ആസിഡ്/DI വെള്ളം നേർപ്പിക്കുക (ചെമ്പ് നീക്കം ചെയ്യില്ല)	എച്ച്എഫ്/എച്ച്2ഒ1:50
ജൈവവസ്തുക്കൾ	പിരാന (SPM)	സൾഫ്യൂറിക് ആസിഡ്/ഹൈഡ്രജൻ പെറോക്സൈഡ്/DI വെള്ളം	H2SO4/H2O2/H2O 3-4:1; 90°C
	എസ്‌സി-1 (എപിഎം)	അമോണിയം ഹൈഡ്രോക്സൈഡ്/ഹൈഡ്രജൻ പെറോക്സൈഡ്/DI വെള്ളം	NH4OH/H2O2/H2O 1:4:20; 80°C
	ഡിഐഒ3	ഡീ-അയോണൈസ്ഡ് വെള്ളത്തിൽ ഓസോൺ	O3/H2O ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്ത മിശ്രിതങ്ങൾ
നേറ്റീവ് ഓക്സൈഡ്	ഡിഎച്ച്എഫ്	ഹൈഡ്രോഫ്ലൂറിക് ആസിഡ്/DI വെള്ളം നേർപ്പിക്കുക	എച്ച്എഫ്/എച്ച്2ഒ 1:100
	ബിഎച്ച്എഫ്	ബഫേർഡ് ഹൈഡ്രോഫ്ലൂറിക് ആസിഡ്	എൻഎച്ച്4എഫ്/എച്ച്എഫ്/എച്ച്2ഒ

3. സാധാരണ വേഫർ ക്ലീനിംഗ് രീതികൾ

1. ആർസിഎ ക്ലീനിംഗ് രീതി

40 വർഷങ്ങൾക്ക് മുമ്പ് ആർ‌സി‌എ കോർപ്പറേഷൻ വികസിപ്പിച്ചെടുത്ത സെമികണ്ടക്ടർ വ്യവസായത്തിലെ ഏറ്റവും ക്ലാസിക് വേഫർ ക്ലീനിംഗ് ടെക്നിക്കുകളിൽ ഒന്നാണ് ആർ‌സി‌എ ക്ലീനിംഗ് രീതി. ജൈവ മാലിന്യങ്ങളും ലോഹ അയോൺ മാലിന്യങ്ങളും നീക്കം ചെയ്യുന്നതിനാണ് ഈ രീതി പ്രധാനമായും ഉപയോഗിക്കുന്നത്, കൂടാതെ രണ്ട് ഘട്ടങ്ങളിലായി ഇത് പൂർത്തിയാക്കാൻ കഴിയും: എസ്‌സി-1 (സ്റ്റാൻഡേർഡ് ക്ലീൻ 1), എസ്‌സി-2 (സ്റ്റാൻഡേർഡ് ക്ലീൻ 2).

SC-1 ക്ലീനിംഗ്: ഈ ഘട്ടം പ്രധാനമായും ജൈവ മാലിന്യങ്ങളും കണികകളും നീക്കം ചെയ്യുന്നതിനാണ് ഉപയോഗിക്കുന്നത്. ലായനി അമോണിയ, ഹൈഡ്രജൻ പെറോക്സൈഡ്, വെള്ളം എന്നിവയുടെ മിശ്രിതമാണ്, ഇത് വേഫർ പ്രതലത്തിൽ നേർത്ത സിലിക്കൺ ഓക്സൈഡ് പാളി ഉണ്ടാക്കുന്നു.

SC-2 ക്ലീനിംഗ്: ഹൈഡ്രോക്ലോറിക് ആസിഡ്, ഹൈഡ്രജൻ പെറോക്സൈഡ്, വെള്ളം എന്നിവയുടെ മിശ്രിതം ഉപയോഗിച്ച് ലോഹ അയോൺ മാലിന്യങ്ങൾ നീക്കം ചെയ്യുന്നതിനാണ് ഈ ഘട്ടം പ്രധാനമായും ഉപയോഗിക്കുന്നത്. പുനർമലിനീകരണം തടയുന്നതിന് ഇത് വേഫർ പ്രതലത്തിൽ ഒരു നേർത്ത പാസിവേഷൻ പാളി അവശേഷിപ്പിക്കുന്നു.