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-ക്ലീനിംഗ്)

വേഫർ ഉപരിതലത്തിൽ നിന്ന് അയഞ്ഞ മാലിന്യങ്ങളും വലിയ കണങ്ങളും നീക്കം ചെയ്യുക എന്നതാണ് പ്രീ-ക്ലീനിംഗിൻ്റെ ഉദ്ദേശ്യം, ഇത് സാധാരണയായി ഡീയോണൈസ്ഡ് വാട്ടർ (DI വാട്ടർ) കഴുകലും അൾട്രാസോണിക് ക്ലീനിംഗും വഴി നേടുന്നു. ഡീയോണൈസ്ഡ് ജലത്തിന് തുടക്കത്തിൽ വേഫർ ഉപരിതലത്തിൽ നിന്ന് കണികകളും അലിഞ്ഞുചേർന്ന മാലിന്യങ്ങളും നീക്കം ചെയ്യാൻ കഴിയും, അതേസമയം അൾട്രാസോണിക് ക്ലീനിംഗ് കണികകളും വേഫർ ഉപരിതലവും തമ്മിലുള്ള ബന്ധം തകർക്കാൻ കാവിറ്റേഷൻ ഇഫക്റ്റുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു, ഇത് അവയെ പിരിച്ചുവിടുന്നത് എളുപ്പമാക്കുന്നു.

2. കെമിക്കൽ ക്ലീനിംഗ്

വേഫർ ഉപരിതലത്തിൽ നിന്ന് ജൈവ വസ്തുക്കൾ, ലോഹ അയോണുകൾ, ഓക്സൈഡുകൾ എന്നിവ നീക്കം ചെയ്യുന്നതിനായി രാസ പരിഹാരങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ച്, വേഫർ ക്ലീനിംഗ് പ്രക്രിയയിലെ പ്രധാന ഘട്ടങ്ങളിലൊന്നാണ് കെമിക്കൽ ക്ലീനിംഗ്.

ഓർഗാനിക് മെറ്റീരിയൽ നീക്കം ചെയ്യൽ: സാധാരണഗതിയിൽ, അസെറ്റോൺ അല്ലെങ്കിൽ അമോണിയ/പെറോക്സൈഡ് മിശ്രിതം (SC-1) ഓർഗാനിക് മാലിന്യങ്ങളെ അലിയിക്കാനും ഓക്സിഡൈസ് ചെയ്യാനും ഉപയോഗിക്കുന്നു. SC-1 പരിഹാരത്തിൻ്റെ സാധാരണ അനുപാതം NH₄OH ആണ്

₂O₂

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

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

₂O₂

₂O = 1:1:6, താപനില ഏകദേശം 80 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസിൽ നിലനിർത്തുന്നു.

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

₂O = 1:50, ഇത് ഊഷ്മാവിൽ ഉപയോഗിക്കാം.

3. ഫൈനൽ ക്ലീൻ

കെമിക്കൽ ക്ലീനിംഗിന് ശേഷം, ഉപരിതലത്തിൽ രാസ അവശിഷ്ടങ്ങൾ അവശേഷിക്കുന്നില്ലെന്ന് ഉറപ്പാക്കാൻ വേഫറുകൾ സാധാരണയായി അവസാന ക്ലീനിംഗ് ഘട്ടത്തിന് വിധേയമാകുന്നു. അന്തിമ ശുചീകരണത്തിൽ പ്രധാനമായും ഡീയോണൈസ്ഡ് വെള്ളമാണ് നന്നായി കഴുകുന്നത്. കൂടാതെ, ഓസോൺ വാട്ടർ ക്ലീനിംഗ് (O₃/H₂O) വേഫർ ഉപരിതലത്തിൽ നിന്ന് അവശേഷിക്കുന്ന ഏതെങ്കിലും മാലിന്യങ്ങൾ നീക്കം ചെയ്യാൻ ഉപയോഗിക്കുന്നു.

4. ഉണക്കൽ

വാട്ടർമാർക്കുകൾ തടയുന്നതിനോ മലിനീകരണം വീണ്ടും അറ്റാച്ച് ചെയ്യുന്നതിനോ തടയാൻ വൃത്തിയാക്കിയ വേഫറുകൾ വേഗത്തിൽ ഉണക്കണം. സാധാരണ ഉണക്കൽ രീതികളിൽ സ്പിൻ ഡ്രൈയിംഗ്, നൈട്രജൻ ശുദ്ധീകരണം എന്നിവ ഉൾപ്പെടുന്നു. ആദ്യത്തേത് ഉയർന്ന വേഗതയിൽ കറങ്ങിക്കൊണ്ട് വേഫർ ഉപരിതലത്തിൽ നിന്ന് ഈർപ്പം നീക്കംചെയ്യുന്നു, രണ്ടാമത്തേത് വേഫർ ഉപരിതലത്തിൽ ഉടനീളം ഉണങ്ങിയ നൈട്രജൻ വാതകം വീശുന്നതിലൂടെ പൂർണ്ണമായ ഉണക്കൽ ഉറപ്പാക്കുന്നു.

മലിനീകരണം

ക്ലീനിംഗ് നടപടിക്രമത്തിൻ്റെ പേര്

രാസ മിശ്രിതത്തിൻ്റെ വിവരണം

രാസവസ്തുക്കൾ

കണികകൾ	പിരാന (SPM)	സൾഫ്യൂറിക് ആസിഡ്/ഹൈഡ്രജൻ പെറോക്സൈഡ്/DI വെള്ളം	H2SO4/H2O2/H2O 3-4:1; 90°C
	SC-1 (APM)	അമോണിയം ഹൈഡ്രോക്സൈഡ്/ഹൈഡ്രജൻ പെറോക്സൈഡ്/DI വെള്ളം	NH4OH/H2O2/H2O 1:4:20; 80 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസ്
ലോഹങ്ങൾ (ചെമ്പ് അല്ല)	SC-2 (HPM)	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/ഡിഐ വെള്ളം നേർപ്പിക്കുക (ചെമ്പ് നീക്കം ചെയ്യില്ല)	HF/H2O1:50
ഓർഗാനിക്സ്	പിരാന (SPM)	സൾഫ്യൂറിക് ആസിഡ്/ഹൈഡ്രജൻ പെറോക്സൈഡ്/DI വെള്ളം	H2SO4/H2O2/H2O 3-4:1; 90°C
	SC-1 (APM)	അമോണിയം ഹൈഡ്രോക്സൈഡ്/ഹൈഡ്രജൻ പെറോക്സൈഡ്/DI വെള്ളം	NH4OH/H2O2/H2O 1:4:20; 80 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസ്
	DIO3	ഡി-അയോണൈസ്ഡ് ജലത്തിൽ ഓസോൺ	O3/H2O ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്ത മിശ്രിതങ്ങൾ
നേറ്റീവ് ഓക്സൈഡ്	ഡിഎച്ച്എഫ്	ഹൈഡ്രോഫ്ലൂറിക് ആസിഡ്/DI വെള്ളം നേർപ്പിക്കുക	HF/H2O 1:100
	BHF	ബഫർഡ് ഹൈഡ്രോഫ്ലൂറിക് ആസിഡ്	NH4F/HF/H2O

3. സാധാരണ വേഫർ ക്ലീനിംഗ് രീതികൾ

1. RCA ക്ലീനിംഗ് രീതി

40 വർഷങ്ങൾക്ക് മുമ്പ് RCA കോർപ്പറേഷൻ വികസിപ്പിച്ചെടുത്ത അർദ്ധചാലക വ്യവസായത്തിലെ ഏറ്റവും ക്ലാസിക് വേഫർ ക്ലീനിംഗ് ടെക്നിക്കുകളിൽ ഒന്നാണ് RCA ക്ലീനിംഗ് രീതി. ഈ രീതി പ്രാഥമികമായി ഓർഗാനിക് മാലിന്യങ്ങളും ലോഹ അയോൺ മാലിന്യങ്ങളും നീക്കം ചെയ്യാൻ ഉപയോഗിക്കുന്നു, ഇത് രണ്ട് ഘട്ടങ്ങളിലൂടെ പൂർത്തിയാക്കാം: SC-1 (സ്റ്റാൻഡേർഡ് ക്ലീൻ 1), SC-2 (സ്റ്റാൻഡേർഡ് ക്ലീൻ 2).

SC-1 ക്ലീനിംഗ്: ഈ ഘട്ടം പ്രധാനമായും ജൈവ മാലിന്യങ്ങളും കണികകളും നീക്കം ചെയ്യാൻ ഉപയോഗിക്കുന്നു. അമോണിയ, ഹൈഡ്രജൻ പെറോക്സൈഡ്, വെള്ളം എന്നിവയുടെ മിശ്രിതമാണ് പരിഹാരം, ഇത് വേഫർ ഉപരിതലത്തിൽ നേർത്ത സിലിക്കൺ ഓക്സൈഡ് പാളി ഉണ്ടാക്കുന്നു.

SC-2 ക്ലീനിംഗ്: ഹൈഡ്രോക്ലോറിക് ആസിഡ്, ഹൈഡ്രജൻ പെറോക്സൈഡ്, വെള്ളം എന്നിവയുടെ മിശ്രിതം ഉപയോഗിച്ച് ലോഹ അയോൺ മാലിന്യങ്ങൾ നീക്കം ചെയ്യുന്നതിനാണ് ഈ ഘട്ടം പ്രാഥമികമായി ഉപയോഗിക്കുന്നത്. ഇത് വീണ്ടും മലിനീകരണം തടയുന്നതിന് വേഫർ ഉപരിതലത്തിൽ ഒരു നേർത്ത പാസിവേഷൻ പാളി വിടുന്നു.