സെമികണ്ടക്ടർ നിർമ്മാണത്തിലെ വേഫർ ക്ലീനിംഗ് സാങ്കേതികവിദ്യ

സെമികണ്ടക്ടർ നിർമ്മാണത്തിലെ വേഫർ ക്ലീനിംഗ് സാങ്കേതികവിദ്യ

സെമികണ്ടക്ടർ നിർമ്മാണ പ്രക്രിയയിലുടനീളം വേഫർ ക്ലീനിംഗ് ഒരു നിർണായക ഘട്ടമാണ്, കൂടാതെ ഉപകരണ പ്രകടനത്തെയും ഉൽ‌പാദന വിളവിനെയും നേരിട്ട് ബാധിക്കുന്ന പ്രധാന ഘടകങ്ങളിലൊന്നാണ് ഇത്. ചിപ്പ് നിർമ്മാണ സമയത്ത്, ചെറിയ മലിനീകരണം പോലും ഉപകരണത്തിന്റെ സവിശേഷതകളെ നശിപ്പിക്കുകയോ പൂർണ്ണ പരാജയത്തിന് കാരണമാവുകയോ ചെയ്യും. തൽഫലമായി, ഉപരിതല മാലിന്യങ്ങൾ നീക്കം ചെയ്യുന്നതിനും വേഫർ ശുചിത്വം ഉറപ്പാക്കുന്നതിനും മിക്കവാറും എല്ലാ നിർമ്മാണ ഘട്ടത്തിനും മുമ്പും ശേഷവും ക്ലീനിംഗ് പ്രക്രിയകൾ പ്രയോഗിക്കുന്നു. സെമികണ്ടക്ടർ ഉൽ‌പാദനത്തിലെ ഏറ്റവും പതിവ് പ്രവർത്തനവും ക്ലീനിംഗ് ആണ്, ഏകദേശംഎല്ലാ പ്രക്രിയ ഘട്ടങ്ങളുടെയും 30%.

വെരി-ലാർജ്-സ്കെയിൽ ഇന്റഗ്രേഷന്റെ (VLSI) തുടർച്ചയായ സ്കെയിലിംഗിലൂടെ, പ്രോസസ് നോഡുകൾ28 നാനോമീറ്റർ, 14 നാനോമീറ്റർ, അതിനുമുകളിലും, ഉയർന്ന ഉപകരണ സാന്ദ്രത, ഇടുങ്ങിയ ലൈൻ വീതി, കൂടുതൽ സങ്കീർണ്ണമായ പ്രക്രിയ പ്രവാഹങ്ങൾ എന്നിവ നയിക്കുന്നു. വിപുലമായ നോഡുകൾ മലിനീകരണത്തോട് കൂടുതൽ സെൻസിറ്റീവ് ആണ്, അതേസമയം ചെറിയ ഫീച്ചർ വലുപ്പങ്ങൾ വൃത്തിയാക്കൽ കൂടുതൽ ബുദ്ധിമുട്ടാക്കുന്നു. തൽഫലമായി, ക്ലീനിംഗ് ഘട്ടങ്ങളുടെ എണ്ണം വർദ്ധിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുന്നു, കൂടാതെ ക്ലീനിംഗ് കൂടുതൽ സങ്കീർണ്ണവും കൂടുതൽ നിർണായകവും കൂടുതൽ വെല്ലുവിളി നിറഞ്ഞതുമായി മാറിയിരിക്കുന്നു. ഉദാഹരണത്തിന്, ഒരു 90 nm ചിപ്പ് സാധാരണയായി ഏകദേശം90 വൃത്തിയാക്കൽ ഘട്ടങ്ങൾ, അതേസമയം ഒരു 20 nm ചിപ്പിന് ഏകദേശം ആവശ്യമാണ്215 വൃത്തിയാക്കൽ ഘട്ടങ്ങൾ. 14 nm, 10 nm, അല്ലെങ്കിൽ ചെറിയ നോഡുകളിലേക്ക് നിർമ്മാണം പുരോഗമിക്കുമ്പോൾ, ക്ലീനിംഗ് പ്രവർത്തനങ്ങളുടെ എണ്ണം വർദ്ധിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കും.

സാരാംശത്തിൽ,വേഫർ ക്ലീനിംഗ് എന്നത് വേഫർ പ്രതലത്തിൽ നിന്ന് മാലിന്യങ്ങൾ നീക്കം ചെയ്യുന്നതിന് രാസ ചികിത്സകൾ, വാതകങ്ങൾ അല്ലെങ്കിൽ ഭൗതിക രീതികൾ ഉപയോഗിക്കുന്ന പ്രക്രിയകളെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു.. കണികകൾ, ലോഹങ്ങൾ, ജൈവ അവശിഷ്ടങ്ങൾ, നേറ്റീവ് ഓക്സൈഡുകൾ തുടങ്ങിയ മലിനീകരണ വസ്തുക്കൾ ഉപകരണത്തിന്റെ പ്രകടനം, വിശ്വാസ്യത, വിളവ് എന്നിവയെ പ്രതികൂലമായി ബാധിക്കും. തുടർച്ചയായ നിർമ്മാണ ഘട്ടങ്ങൾക്കിടയിലുള്ള "പാലം" ആയി ക്ലീനിംഗ് പ്രവർത്തിക്കുന്നു - ഉദാഹരണത്തിന്, നിക്ഷേപത്തിനും ലിത്തോഗ്രാഫിക്കും മുമ്പ്, അല്ലെങ്കിൽ എച്ചിംഗിന് ശേഷം, CMP (കെമിക്കൽ മെക്കാനിക്കൽ പോളിഷിംഗ്), അയോൺ ഇംപ്ലാന്റേഷൻ. വിശാലമായി പറഞ്ഞാൽ, വേഫർ ക്ലീനിംഗിനെ ഇനിപ്പറയുന്നതായി തിരിക്കാം:നനഞ്ഞ വൃത്തിയാക്കൽഒപ്പംഡ്രൈ ക്ലീനിംഗ്.

വെറ്റ് ക്ലീനിംഗ്

വെറ്റ് ക്ലീനിംഗിൽ വേഫറുകൾ വൃത്തിയാക്കാൻ കെമിക്കൽ ലായകങ്ങളോ ഡീയോണൈസ്ഡ് വെള്ളമോ (DIW) ഉപയോഗിക്കുന്നു. രണ്ട് പ്രധാന സമീപനങ്ങളാണ് പ്രയോഗിക്കുന്നത്:

• നിമജ്ജന രീതി: വേഫറുകൾ ലായകങ്ങൾ അല്ലെങ്കിൽ DIW നിറച്ച ടാങ്കുകളിലാണ് മുക്കുന്നത്. ഇത് ഏറ്റവും വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കുന്ന രീതിയാണ്, പ്രത്യേകിച്ച് മുതിർന്ന സാങ്കേതിക നോഡുകൾക്ക്.

• സ്പ്രേ രീതി: കറങ്ങുന്ന വേഫറുകളിൽ ലായകങ്ങൾ അല്ലെങ്കിൽ DIW സ്പ്രേ ചെയ്ത് മാലിന്യങ്ങൾ നീക്കം ചെയ്യുന്നു. ഒന്നിലധികം വേഫറുകളുടെ ബാച്ച് പ്രോസസ്സിംഗ് ഇമ്മർഷൻ അനുവദിക്കുമ്പോൾ, സ്പ്രേ ക്ലീനിംഗ് ഒരു ചേമ്പറിൽ ഒരു വേഫർ മാത്രമേ കൈകാര്യം ചെയ്യുന്നുള്ളൂ, പക്ഷേ മികച്ച നിയന്ത്രണം നൽകുന്നു, ഇത് വിപുലമായ നോഡുകളിൽ ഇത് കൂടുതൽ സാധാരണമാക്കുന്നു.

ഡ്രൈ ക്ലീനിംഗ്

പേര് സൂചിപ്പിക്കുന്നത് പോലെ, ഡ്രൈ ക്ലീനിംഗ് ലായകങ്ങൾ അല്ലെങ്കിൽ DIW ഒഴിവാക്കുന്നു, പകരം വാതകങ്ങളോ പ്ലാസ്മയോ ഉപയോഗിച്ച് മാലിന്യങ്ങൾ നീക്കം ചെയ്യുന്നു. വിപുലമായ നോഡുകളിലേക്ക് നീങ്ങുമ്പോൾ, ഡ്രൈ ക്ലീനിംഗ് അതിന്റെഉയർന്ന കൃത്യതജൈവവസ്തുക്കൾ, നൈട്രൈഡുകൾ, ഓക്സൈഡുകൾ എന്നിവയ്‌ക്കെതിരായ ഫലപ്രാപ്തിയും. എന്നിരുന്നാലും, ഇതിന് ആവശ്യമാണ്ഉയർന്ന ഉപകരണ നിക്ഷേപം, കൂടുതൽ സങ്കീർണ്ണമായ പ്രവർത്തനം, കർശനമായ പ്രക്രിയ നിയന്ത്രണംമറ്റൊരു നേട്ടം, ഡ്രൈ ക്ലീനിംഗ് നനഞ്ഞ രീതികളിലൂടെ ഉണ്ടാകുന്ന വലിയ അളവിലുള്ള മലിനജലം കുറയ്ക്കുന്നു എന്നതാണ്.

സാധാരണ വെറ്റ് ക്ലീനിംഗ് ടെക്നിക്കുകൾ

1. DIW (ഡീയോണൈസ്ഡ് വാട്ടർ) വൃത്തിയാക്കൽ

വെറ്റ് ക്ലീനിംഗിൽ ഏറ്റവും വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കുന്ന ക്ലീനിംഗ് ഏജന്റാണ് DIW. സംസ്കരിക്കാത്ത വെള്ളത്തിൽ നിന്ന് വ്യത്യസ്തമായി, DIW-യിൽ ഏതാണ്ട് ചാലക അയോണുകൾ അടങ്ങിയിട്ടില്ല, ഇത് നാശത്തെ തടയുന്നു, ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ പ്രതിപ്രവർത്തനങ്ങളെ തടയുന്നു, അല്ലെങ്കിൽ ഉപകരണത്തിന്റെ അപചയത്തെ തടയുന്നു. DIW പ്രധാനമായും രണ്ട് തരത്തിലാണ് ഉപയോഗിക്കുന്നത്:

1. നേരിട്ടുള്ള വേഫർ ഉപരിതല വൃത്തിയാക്കൽ– സാധാരണയായി വേഫർ റൊട്ടേഷൻ സമയത്ത് റോളറുകൾ, ബ്രഷുകൾ അല്ലെങ്കിൽ സ്പ്രേ നോസിലുകൾ ഉപയോഗിച്ച് സിംഗിൾ-വേഫർ മോഡിൽ നടത്തുന്നു. ഇലക്ട്രോസ്റ്റാറ്റിക് ചാർജ് അടിഞ്ഞുകൂടൽ ഒരു വെല്ലുവിളിയാണ്, ഇത് വൈകല്യങ്ങൾക്ക് കാരണമായേക്കാം. ഇത് ലഘൂകരിക്കുന്നതിന്, വേഫറിനെ മലിനമാക്കാതെ ചാലകത മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിന് CO₂ (ചിലപ്പോൾ NH₃) DIW-യിൽ ലയിപ്പിക്കുന്നു.

2. കെമിക്കൽ ക്ലീനിംഗിന് ശേഷം കഴുകൽ– ഉപരിതലത്തിൽ വെച്ചാൽ വേഫറിനെ നശിപ്പിക്കുകയോ ഉപകരണത്തിന്റെ പ്രകടനം കുറയ്ക്കുകയോ ചെയ്തേക്കാവുന്ന അവശിഷ്ട ക്ലീനിംഗ് ലായനികൾ DIW നീക്കം ചെയ്യുന്നു.

2. HF (ഹൈഡ്രോഫ്ലൂറിക് ആസിഡ്) വൃത്തിയാക്കൽ

നീക്കം ചെയ്യുന്നതിനുള്ള ഏറ്റവും ഫലപ്രദമായ രാസവസ്തുവാണ് HF.നേറ്റീവ് ഓക്സൈഡ് പാളികൾ (SiO₂)സിലിക്കൺ വേഫറുകളിൽ ഇത് വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കുന്നു, പ്രാധാന്യത്തിൽ DIW ന് തൊട്ടുപിന്നാലെയാണ് ഇത്. ഇത് ഘടിപ്പിച്ചിരിക്കുന്ന ലോഹങ്ങളെ ലയിപ്പിക്കുകയും പുനഃഓക്‌സിഡേഷൻ തടയുകയും ചെയ്യുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, HF എച്ചിംഗ് വേഫർ പ്രതലങ്ങളെ പരുക്കനാക്കുകയും ചില ലോഹങ്ങളെ അഭികാമ്യമല്ലാത്ത രീതിയിൽ ആക്രമിക്കുകയും ചെയ്യും. ഈ പ്രശ്നങ്ങൾ പരിഹരിക്കുന്നതിന്, മെച്ചപ്പെട്ട രീതികൾ HF നേർപ്പിക്കുന്നു, സെലക്റ്റിവിറ്റി വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിനും മലിനീകരണം കുറയ്ക്കുന്നതിനും ഓക്സിഡൈസറുകൾ, സർഫാക്റ്റന്റുകൾ അല്ലെങ്കിൽ സങ്കീർണ്ണ ഏജന്റുകൾ എന്നിവ ചേർക്കുന്നു.

3. SC1 ക്ലീനിംഗ് (സ്റ്റാൻഡേർഡ് ക്ലീൻ 1: NH₄OH + H₂O₂ + H₂O)

SC1 നീക്കം ചെയ്യുന്നതിനുള്ള ചെലവ് കുറഞ്ഞതും വളരെ കാര്യക്ഷമവുമായ ഒരു രീതിയാണ്ജൈവ അവശിഷ്ടങ്ങൾ, കണികകൾ, ചില ലോഹങ്ങൾ. ഈ സംവിധാനം H₂O₂ ന്റെ ഓക്സിഡൈസിംഗ് പ്രവർത്തനവും NH₄OH ന്റെ ലയിക്കുന്ന ഫലവും സംയോജിപ്പിക്കുന്നു. ഇത് ഇലക്ട്രോസ്റ്റാറ്റിക് ശക്തികൾ വഴി കണികകളെ അകറ്റുന്നു, കൂടാതെ അൾട്രാസോണിക്/മെഗാസോണിക് സഹായം കാര്യക്ഷമത കൂടുതൽ മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, SC1 വേഫർ പ്രതലങ്ങളെ പരുക്കനാക്കാൻ കഴിയും, രാസ അനുപാതങ്ങൾ ശ്രദ്ധാപൂർവ്വം ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്യൽ, സർഫക്ടാന്റുകൾ വഴി ഉപരിതല പിരിമുറുക്ക നിയന്ത്രണം, ലോഹ പുനർനിർമ്മാണത്തെ അടിച്ചമർത്താൻ ചേലേറ്റിംഗ് ഏജന്റുകൾ എന്നിവ ആവശ്യമാണ്.

4. SC2 ക്ലീനിംഗ് (സ്റ്റാൻഡേർഡ് ക്ലീൻ 2: HCl + H₂O₂ + H₂O)

SC2 നീക്കം ചെയ്തുകൊണ്ട് SC1 നെ പൂരകമാക്കുന്നു.ലോഹ മാലിന്യങ്ങൾ. ഇതിന്റെ ശക്തമായ സങ്കീർണ്ണതാ കഴിവ് ഓക്സിഡൈസ് ചെയ്ത ലോഹങ്ങളെ ലയിക്കുന്ന ലവണങ്ങളോ കോംപ്ലക്സുകളോ ആക്കി മാറ്റുന്നു, അവ കഴുകി കളയുന്നു. ജൈവവസ്തുക്കളിലും കണികകളിലും SC1 ഫലപ്രദമാണെങ്കിലും, ലോഹ ആഗിരണം തടയുന്നതിനും കുറഞ്ഞ ലോഹ മലിനീകരണം ഉറപ്പാക്കുന്നതിനും SC2 പ്രത്യേകിച്ചും വിലപ്പെട്ടതാണ്.

5. O₃ (ഓസോൺ) വൃത്തിയാക്കൽ

ഓസോൺ ശുദ്ധീകരണം പ്രധാനമായും ഉപയോഗിക്കുന്നത്ജൈവവസ്തുക്കൾ നീക്കം ചെയ്യൽഒപ്പംDIW അണുവിമുക്തമാക്കൽ. O₃ ഒരു ശക്തമായ ഓക്സിഡന്റായി പ്രവർത്തിക്കുന്നു, പക്ഷേ വീണ്ടും നിക്ഷേപിക്കാൻ കാരണമാകും, അതിനാൽ ഇത് പലപ്പോഴും HF-മായി സംയോജിപ്പിക്കപ്പെടുന്നു. ഉയർന്ന താപനിലയിൽ വെള്ളത്തിൽ O₃ ലയിക്കുന്നതിന്റെ അളവ് കുറയുന്നതിനാൽ താപനില ഒപ്റ്റിമൈസേഷൻ നിർണായകമാണ്. ക്ലോറിൻ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള അണുനാശിനികളിൽ നിന്ന് വ്യത്യസ്തമായി (സെമിണ്ടക്ടർ ഫാബുകളിൽ അസ്വീകാര്യമാണ്), DIW സിസ്റ്റങ്ങളെ മലിനമാക്കാതെ O₃ ഓക്സിജനായി വിഘടിക്കുന്നു.

6. ജൈവ ലായക ക്ലീനിംഗ്

ചില പ്രത്യേക പ്രക്രിയകളിൽ, സ്റ്റാൻഡേർഡ് ക്ലീനിംഗ് രീതികൾ അപര്യാപ്തമോ അനുയോജ്യമല്ലാത്തതോ ആയ സ്ഥലങ്ങളിൽ (ഉദാഹരണത്തിന്, ഓക്സൈഡ് രൂപീകരണം ഒഴിവാക്കേണ്ട സമയത്ത്) ജൈവ ലായകങ്ങൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു.

തീരുമാനം

വേഫർ ക്ലീനിംഗ് എന്നത്ഏറ്റവും കൂടുതൽ ആവർത്തിക്കുന്ന ഘട്ടംസെമികണ്ടക്ടർ നിർമ്മാണത്തിൽ, വിളവിനെയും ഉപകരണ വിശ്വാസ്യതയെയും നേരിട്ട് ബാധിക്കുന്നു.വലിയ വേഫറുകളും ചെറിയ ഉപകരണ ജ്യാമിതികളും, വേഫർ ഉപരിതല ശുചിത്വം, രാസാവസ്ഥ, പരുക്കൻത, ഓക്സൈഡ് കനം എന്നിവയ്ക്കുള്ള ആവശ്യകതകൾ കൂടുതൽ കർശനമായിക്കൊണ്ടിരിക്കുകയാണ്.

ഈ ലേഖനം DIW, HF, SC1, SC2, O₃, ഓർഗാനിക് ലായക രീതികൾ എന്നിവയുൾപ്പെടെയുള്ള പക്വവും നൂതനവുമായ വേഫർ ക്ലീനിംഗ് സാങ്കേതികവിദ്യകളെയും അവയുടെ സംവിധാനങ്ങൾ, ഗുണങ്ങൾ, പരിമിതികൾ എന്നിവയെയും അവലോകനം ചെയ്തു. രണ്ടിൽ നിന്നും.സാമ്പത്തിക, പാരിസ്ഥിതിക വീക്ഷണങ്ങൾ, നൂതന സെമികണ്ടക്ടർ നിർമ്മാണത്തിന്റെ ആവശ്യങ്ങൾ നിറവേറ്റുന്നതിന് വേഫർ ക്ലീനിംഗ് സാങ്കേതികവിദ്യയിൽ തുടർച്ചയായ മെച്ചപ്പെടുത്തലുകൾ അത്യാവശ്യമാണ്.