സിലിക്കൺ വേഫറുകളും ഗ്ലാസ് വേഫറുകളും: നമ്മൾ യഥാർത്ഥത്തിൽ എന്താണ് വൃത്തിയാക്കുന്നത്? മെറ്റീരിയൽ എസെൻസ് മുതൽ പ്രോസസ്സ് അധിഷ്ഠിത ക്ലീനിംഗ് സൊല്യൂഷനുകൾ വരെ

സിലിക്കണും ഗ്ലാസ് വേഫറുകളും "വൃത്തിയാക്കുക" എന്ന പൊതു ലക്ഷ്യം പങ്കിടുന്നുണ്ടെങ്കിലും, വൃത്തിയാക്കുമ്പോൾ അവ നേരിടുന്ന വെല്ലുവിളികളും പരാജയ രീതികളും വളരെ വ്യത്യസ്തമാണ്. സിലിക്കണിന്റെയും ഗ്ലാസിന്റെയും അന്തർലീനമായ മെറ്റീരിയൽ ഗുണങ്ങളും സ്പെസിഫിക്കേഷൻ ആവശ്യകതകളും, അതുപോലെ തന്നെ അവയുടെ അന്തിമ പ്രയോഗങ്ങളാൽ നയിക്കപ്പെടുന്ന ക്ലീനിംഗിന്റെ വ്യതിരിക്തമായ "തത്ത്വചിന്ത"യും മൂലമാണ് ഈ പൊരുത്തക്കേട് ഉണ്ടാകുന്നത്.

ആദ്യം, നമുക്ക് വ്യക്തമാക്കാം: നമ്മൾ കൃത്യമായി എന്താണ് വൃത്തിയാക്കുന്നത്? ഏതൊക്കെ മാലിന്യങ്ങളാണ് ഇതിൽ ഉൾപ്പെട്ടിരിക്കുന്നത്?

മാലിന്യങ്ങളെ നാല് വിഭാഗങ്ങളായി തിരിക്കാം:

1. കണിക മലിനീകരണം

   • പൊടി, ലോഹ കണികകൾ, ജൈവ കണികകൾ, ഉരച്ചിലുകൾ (CMP പ്രക്രിയയിൽ നിന്ന്) മുതലായവ.

   • ഈ മലിനീകരണം ഷോർട്ട്സ് അല്ലെങ്കിൽ ഓപ്പൺ സർക്യൂട്ടുകൾ പോലുള്ള പാറ്റേൺ വൈകല്യങ്ങൾക്ക് കാരണമാകും.

2. ജൈവ മലിനീകരണം

   • ഫോട്ടോറെസിസ്റ്റ് അവശിഷ്ടങ്ങൾ, റെസിൻ അഡിറ്റീവുകൾ, മനുഷ്യ ചർമ്മ എണ്ണകൾ, ലായക അവശിഷ്ടങ്ങൾ മുതലായവ ഉൾപ്പെടുന്നു.

   • ജൈവ മാലിന്യങ്ങൾ, എച്ചിംഗ് അല്ലെങ്കിൽ അയോൺ ഇംപ്ലാന്റേഷൻ തടസ്സപ്പെടുത്തുന്ന മാസ്കുകൾ രൂപപ്പെടുത്തുകയും മറ്റ് നേർത്ത ഫിലിമുകളുടെ അഡീഷൻ കുറയ്ക്കുകയും ചെയ്യും.

3. ലോഹ അയോൺ മലിനീകരണം

   • ഇരുമ്പ്, ചെമ്പ്, സോഡിയം, പൊട്ടാസ്യം, കാൽസ്യം മുതലായവ, പ്രധാനമായും ഉപകരണങ്ങൾ, രാസവസ്തുക്കൾ, മനുഷ്യ സമ്പർക്കം എന്നിവയിൽ നിന്നാണ് വരുന്നത്.

   • അർദ്ധചാലകങ്ങളിൽ, ലോഹ അയോണുകൾ "കൊലയാളി" മലിനീകരണ വസ്തുക്കളാണ്, അവ വിലക്കപ്പെട്ട ബാൻഡിൽ ഊർജ്ജ നിലകൾ അവതരിപ്പിക്കുന്നു, ഇത് ചോർച്ച കറന്റ് വർദ്ധിപ്പിക്കുകയും കാരിയർ ആയുസ്സ് കുറയ്ക്കുകയും വൈദ്യുത ഗുണങ്ങളെ സാരമായി നശിപ്പിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. ഗ്ലാസിൽ, അവ തുടർന്നുള്ള നേർത്ത ഫിലിമുകളുടെ ഗുണനിലവാരത്തെയും അഡീഷനെയും ബാധിച്ചേക്കാം.

4. നേറ്റീവ് ഓക്സൈഡ് പാളി

   • സിലിക്കൺ വേഫറുകൾക്ക്: വായുവിൽ ഉപരിതലത്തിൽ സിലിക്കൺ ഡൈ ഓക്സൈഡിന്റെ (നേറ്റീവ് ഓക്സൈഡ്) ഒരു നേർത്ത പാളി സ്വാഭാവികമായി രൂപം കൊള്ളുന്നു. ഈ ഓക്സൈഡ് പാളിയുടെ കനവും ഏകീകൃതതയും നിയന്ത്രിക്കാൻ പ്രയാസമാണ്, ഗേറ്റ് ഓക്സൈഡുകൾ പോലുള്ള പ്രധാന ഘടനകളുടെ നിർമ്മാണ സമയത്ത് ഇത് പൂർണ്ണമായും നീക്കം ചെയ്യണം.

   • ഗ്ലാസ് വേഫറുകൾക്ക്: ഗ്ലാസ് തന്നെ ഒരു സിലിക്ക നെറ്റ്‌വർക്ക് ഘടനയാണ്, അതിനാൽ "ഒരു നേറ്റീവ് ഓക്സൈഡ് പാളി നീക്കം ചെയ്യുന്നതിൽ" ഒരു പ്രശ്നവുമില്ല. എന്നിരുന്നാലും, മലിനീകരണം കാരണം ഉപരിതലത്തിൽ മാറ്റം വന്നിരിക്കാം, ഈ പാളി നീക്കം ചെയ്യേണ്ടതുണ്ട്.

I. പ്രധാന ലക്ഷ്യങ്ങൾ: വൈദ്യുത പ്രകടനത്തിനും ഭൗതിക പൂർണതയ്ക്കും ഇടയിലുള്ള വ്യത്യാസം.

• സിലിക്കൺ വേഫറുകൾ

  • വൈദ്യുത പ്രകടനം ഉറപ്പാക്കുക എന്നതാണ് വൃത്തിയാക്കലിന്റെ പ്രധാന ലക്ഷ്യം. സ്പെസിഫിക്കേഷനുകളിൽ സാധാരണയായി കർശനമായ കണികകളുടെ എണ്ണവും വലുപ്പവും (ഉദാ: ≥0.1μm विशाल

• ഗ്ലാസ് വേഫറുകൾ

  • അടിവസ്ത്രങ്ങൾ എന്ന നിലയിൽ, പ്രധാന ആവശ്യകതകൾ ഭൗതിക പൂർണതയും രാസ സ്ഥിരതയുമാണ്. പോറലുകളുടെ അഭാവം, നീക്കം ചെയ്യാനാവാത്ത പാടുകൾ, യഥാർത്ഥ ഉപരിതല പരുക്കനും ജ്യാമിതിയും നിലനിർത്തൽ തുടങ്ങിയ മാക്രോ-ലെവൽ വശങ്ങളിലാണ് സ്പെസിഫിക്കേഷനുകൾ ശ്രദ്ധ കേന്ദ്രീകരിക്കുന്നത്. കോട്ടിംഗ് പോലുള്ള തുടർന്നുള്ള പ്രക്രിയകൾക്കായി ദൃശ്യ വൃത്തിയും നല്ല അഡീഷനും ഉറപ്പാക്കുക എന്നതാണ് പ്രധാനമായും വൃത്തിയാക്കൽ ലക്ഷ്യം.

II. ഭൗതിക സ്വഭാവം: സ്ഫടികവും അമോർഫസും തമ്മിലുള്ള അടിസ്ഥാന വ്യത്യാസം.

• സിലിക്കൺ

  • സിലിക്കൺ ഒരു സ്ഫടിക പദാർത്ഥമാണ്, അതിന്റെ ഉപരിതലത്തിൽ സ്വാഭാവികമായും ഒരു ഏകീകൃതമല്ലാത്ത സിലിക്കൺ ഡൈ ഓക്സൈഡ് (SiO₂) ഓക്സൈഡ് പാളി വളരുന്നു. ഈ ഓക്സൈഡ് പാളി വൈദ്യുത പ്രകടനത്തിന് അപകടസാധ്യത സൃഷ്ടിക്കുന്നു, അതിനാൽ ഇത് പൂർണ്ണമായും ഏകതാനമായും നീക്കം ചെയ്യണം.

• ഗ്ലാസ്

  • ഗ്ലാസ് ഒരു അമോർഫസ് സിലിക്ക ശൃംഖലയാണ്. ഇതിന്റെ ബൾക്ക് മെറ്റീരിയൽ സിലിക്കണിന്റെ സിലിക്കൺ ഓക്സൈഡ് പാളിയോട് സമാനമാണ്, അതായത് ഹൈഡ്രോഫ്ലൂറിക് ആസിഡ് (HF) ഉപയോഗിച്ച് ഇത് വേഗത്തിൽ കൊത്തിവയ്ക്കാൻ കഴിയും, കൂടാതെ ശക്തമായ ക്ഷാര മണ്ണൊലിപ്പിന് വിധേയവുമാണ്, ഇത് ഉപരിതല പരുക്കനോ രൂപഭേദമോ വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിലേക്ക് നയിക്കുന്നു. ഈ അടിസ്ഥാന വ്യത്യാസം സിലിക്കൺ വേഫർ ക്ലീനിംഗിന് പ്രകാശത്തെ സഹിക്കാൻ കഴിയുമെന്നും മാലിന്യങ്ങൾ നീക്കം ചെയ്യുന്നതിനായി നിയന്ത്രിത എച്ചിംഗ് നടത്താമെന്നും നിർദ്ദേശിക്കുന്നു, അതേസമയം അടിസ്ഥാന മെറ്റീരിയലിന് കേടുപാടുകൾ വരുത്താതിരിക്കാൻ ഗ്ലാസ് വേഫർ ക്ലീനിംഗ് അതീവ ശ്രദ്ധയോടെ നടത്തണം.

III. ക്ലീനിംഗ് സൊല്യൂഷനുകളുടെ താരതമ്യം

മുകളിൽ പറഞ്ഞ ലക്ഷ്യങ്ങളെയും മെറ്റീരിയൽ സവിശേഷതകളെയും അടിസ്ഥാനമാക്കി, സിലിക്കൺ, ഗ്ലാസ് വേഫറുകൾക്കുള്ള ക്ലീനിംഗ് പരിഹാരങ്ങൾ വ്യത്യാസപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു:

• ഗ്ലാസ് വേഫർ ക്ലീനിംഗ് പ്രക്രിയ

  • നിലവിൽ, മിക്ക ഗ്ലാസ് പ്രോസസ്സിംഗ് പ്ലാന്റുകളും ഗ്ലാസിന്റെ മെറ്റീരിയൽ സവിശേഷതകളെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള ക്ലീനിംഗ് നടപടിക്രമങ്ങൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു, പ്രാഥമികമായി ദുർബലമായ ആൽക്കലൈൻ ക്ലീനിംഗ് ഏജന്റുകളെയാണ് ആശ്രയിക്കുന്നത്.

  • ക്ലീനിംഗ് ഏജന്റിന്റെ സവിശേഷതകൾ:ഈ പ്രത്യേക ക്ലീനിംഗ് ഏജന്റുകൾ സാധാരണയായി ദുർബലമായി ക്ഷാര സ്വഭാവമുള്ളവയാണ്, ഏകദേശം 8-9 pH ആയിരിക്കും. അവയിൽ സാധാരണയായി സർഫാക്റ്റന്റുകൾ (ഉദാ: ആൽക്കൈൽ പോളിയോക്‌സെത്തിലീൻ ഈതർ), ലോഹ ചേലേറ്റിംഗ് ഏജന്റുകൾ (ഉദാ: HEDP), ഓർഗാനിക് ക്ലീനിംഗ് എയ്‌ഡുകൾ എന്നിവ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു, ഇവ എണ്ണകൾ, വിരലടയാളങ്ങൾ തുടങ്ങിയ ജൈവ മാലിന്യങ്ങളെ ഇമൽസിഫൈ ചെയ്യാനും വിഘടിപ്പിക്കാനും രൂപകൽപ്പന ചെയ്‌തിരിക്കുന്നു, അതേസമയം ഗ്ലാസ് മാട്രിക്സിന് വളരെ കുറഞ്ഞ അളവിൽ മാത്രമേ നാശമുണ്ടാക്കൂ.

  • പ്രക്രിയാ പ്രവാഹം:സാധാരണ ക്ലീനിംഗ് പ്രക്രിയയിൽ, മുറിയിലെ താപനില മുതൽ 60°C വരെയുള്ള താപനിലയിൽ, അൾട്രാസോണിക് ക്ലീനിംഗുമായി സംയോജിപ്പിച്ച്, ദുർബലമായ ആൽക്കലൈൻ ക്ലീനിംഗ് ഏജന്റുകളുടെ ഒരു പ്രത്യേക സാന്ദ്രത ഉപയോഗിക്കുന്നത് ഉൾപ്പെടുന്നു. വൃത്തിയാക്കിയ ശേഷം, വേഫറുകൾ ശുദ്ധമായ വെള്ളം ഉപയോഗിച്ച് ഒന്നിലധികം കഴുകൽ ഘട്ടങ്ങളിലൂടെയും സൌമ്യമായ ഉണക്കലിലൂടെയും (ഉദാ: സ്ലോ ലിഫ്റ്റിംഗ് അല്ലെങ്കിൽ IPA വേപ്പർ ഉണക്കൽ) കടന്നുപോകുന്നു. ഈ പ്രക്രിയ ദൃശ്യ ശുചിത്വത്തിനും പൊതുവായ ശുചിത്വത്തിനുമുള്ള ഗ്ലാസ് വേഫർ ആവശ്യകതകൾ ഫലപ്രദമായി നിറവേറ്റുന്നു.

• സിലിക്കൺ വേഫർ ക്ലീനിംഗ് പ്രക്രിയ

  • സെമികണ്ടക്ടർ പ്രോസസ്സിംഗിനായി, സിലിക്കൺ വേഫറുകൾ സാധാരണയായി സ്റ്റാൻഡേർഡ് ആർ‌സി‌എ ക്ലീനിംഗിന് വിധേയമാകുന്നു, ഇത് എല്ലാത്തരം മലിനീകരണങ്ങളെയും വ്യവസ്ഥാപിതമായി പരിഹരിക്കാൻ കഴിവുള്ള വളരെ ഫലപ്രദമായ ക്ലീനിംഗ് രീതിയാണ്, ഇത് സെമികണ്ടക്ടർ ഉപകരണങ്ങളുടെ വൈദ്യുത പ്രകടന ആവശ്യകതകൾ നിറവേറ്റുന്നുവെന്ന് ഉറപ്പാക്കുന്നു.

IV. ഗ്ലാസ് ഉയർന്ന "വൃത്തി" മാനദണ്ഡങ്ങൾ പാലിക്കുമ്പോൾ

കർശനമായ കണികാ എണ്ണവും ലോഹ അയോൺ അളവും ആവശ്യമുള്ള ആപ്ലിക്കേഷനുകളിൽ ഗ്ലാസ് വേഫറുകൾ ഉപയോഗിക്കുമ്പോൾ (ഉദാഹരണത്തിന്, സെമികണ്ടക്ടർ പ്രക്രിയകളിലെ സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റുകളായി അല്ലെങ്കിൽ മികച്ച നേർത്ത ഫിലിം ഡിപ്പോസിഷൻ പ്രതലങ്ങൾക്ക്), ആന്തരിക ക്ലീനിംഗ് പ്രക്രിയ ഇനി മതിയാകില്ല. ഈ സാഹചര്യത്തിൽ, പരിഷ്കരിച്ച ഒരു RCA ക്ലീനിംഗ് തന്ത്രം അവതരിപ്പിച്ചുകൊണ്ട് സെമികണ്ടക്ടർ ക്ലീനിംഗ് തത്വങ്ങൾ പ്രയോഗിക്കാൻ കഴിയും.

ഗ്ലാസിന്റെ സെൻസിറ്റീവ് സ്വഭാവം ഉൾക്കൊള്ളുന്നതിനായി സ്റ്റാൻഡേർഡ് RCA പ്രോസസ് പാരാമീറ്ററുകൾ നേർപ്പിക്കുകയും ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്യുകയും ചെയ്യുക എന്നതാണ് ഈ തന്ത്രത്തിന്റെ കാതൽ:

• ജൈവ മലിനീകരണം നീക്കംചെയ്യൽ:ശക്തമായ ഓക്സീകരണം വഴി ജൈവ മാലിന്യങ്ങളെ വിഘടിപ്പിക്കാൻ SPM ലായനികളോ നേരിയ ഓസോൺ വെള്ളമോ ഉപയോഗിക്കാം.

• കണിക നീക്കം:ഉയർന്ന തോതിൽ നേർപ്പിച്ച SC1 ലായനി താഴ്ന്ന താപനിലയിലും കുറഞ്ഞ ചികിത്സാ സമയത്തും ഉപയോഗിക്കുന്നു, ഇതിന്റെ ഇലക്ട്രോസ്റ്റാറ്റിക് റിപ്പൽഷനും മൈക്രോ-എച്ചിംഗ് ഇഫക്റ്റുകളും ഉപയോഗിച്ച് കണികകൾ നീക്കം ചെയ്യാനും ഗ്ലാസിലെ തുരുമ്പെടുക്കൽ കുറയ്ക്കാനും ഇത് സഹായിക്കുന്നു.

• ലോഹ അയോൺ നീക്കംചെയ്യൽ:ചെലേഷൻ വഴി ലോഹ മാലിന്യങ്ങൾ നീക്കം ചെയ്യാൻ നേർപ്പിച്ച SC2 ലായനി അല്ലെങ്കിൽ ലളിതമായ നേർപ്പിച്ച ഹൈഡ്രോക്ലോറിക് ആസിഡ്/നേർപ്പിച്ച നൈട്രിക് ആസിഡ് ലായനികൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു.

• കർശനമായ വിലക്കുകൾ:ഗ്ലാസ് അടിത്തറയുടെ നാശത്തെ തടയാൻ ഡിഎച്ച്എഫ് (ഡൈ-അമോണിയം ഫ്ലൂറൈഡ്) പൂർണ്ണമായും ഒഴിവാക്കണം.

പരിഷ്കരിച്ച മുഴുവൻ പ്രക്രിയയിലും, മെഗാസോണിക് സാങ്കേതികവിദ്യ സംയോജിപ്പിക്കുന്നത് നാനോ വലിപ്പമുള്ള കണങ്ങളുടെ നീക്കം ചെയ്യൽ കാര്യക്ഷമതയെ ഗണ്യമായി വർദ്ധിപ്പിക്കുകയും ഉപരിതലത്തിൽ കൂടുതൽ സൗമ്യത പുലർത്തുകയും ചെയ്യുന്നു.

തീരുമാനം

സിലിക്കണിന്റെയും ഗ്ലാസ് വേഫറുകളുടെയും ക്ലീനിംഗ് പ്രക്രിയകൾ അവയുടെ അന്തിമ ഉപയോഗ ആവശ്യകതകൾ, മെറ്റീരിയൽ ഗുണങ്ങൾ, ഭൗതിക, രാസ സവിശേഷതകൾ എന്നിവയെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള റിവേഴ്സ് എഞ്ചിനീയറിംഗിന്റെ അനിവാര്യമായ ഫലമാണ്. സിലിക്കൺ വേഫർ ക്ലീനിംഗ് വൈദ്യുത പ്രകടനത്തിനായി "ആറ്റോമിക്-ലെവൽ ക്ലീൻ" തേടുന്നു, അതേസമയം ഗ്ലാസ് വേഫർ ക്ലീനിംഗ് "തികഞ്ഞതും കേടുകൂടാത്തതുമായ" ഭൗതിക പ്രതലങ്ങൾ കൈവരിക്കുന്നതിൽ ശ്രദ്ധ കേന്ദ്രീകരിക്കുന്നു. സെമികണ്ടക്ടർ ആപ്ലിക്കേഷനുകളിൽ ഗ്ലാസ് വേഫറുകൾ കൂടുതലായി ഉപയോഗിക്കുന്നതിനാൽ, അവയുടെ ക്ലീനിംഗ് പ്രക്രിയകൾ പരമ്പരാഗത ദുർബലമായ ആൽക്കലൈൻ ക്ലീനിംഗിനപ്പുറം അനിവാര്യമായും വികസിക്കും, ഉയർന്ന ശുചിത്വ മാനദണ്ഡങ്ങൾ പാലിക്കുന്നതിനായി പരിഷ്കരിച്ച RCA പ്രക്രിയ പോലുള്ള കൂടുതൽ പരിഷ്കരിച്ച, ഇഷ്ടാനുസൃതമാക്കിയ പരിഹാരങ്ങൾ വികസിപ്പിക്കും.