Wet cleaning (Wet Clean) is ien fan de krityske stappen yn semiconductor manufacturing prosessen, rjochte op it fuortsmiten fan ferskate fersmoarging fan it oerflak fan 'e wafel om te soargjen dat de folgjende proses stappen kinne wurde útfierd op in skjin oerflak.
Om't de grutte fan semiconductor-apparaten trochgiet te krimpen en de presyzjeeasken tanimme, binne de technyske easken fan wafelreinigingsprosessen hieltyd stranger wurden. Sels de lytste dieltsjes, organyske materialen, metaalionen, as oksideresten op it wafel-oerflak kinne de prestaasjes fan it apparaat signifikant beynfloedzje, en dêrmei de opbringst en betrouberens fan halfgeleiderapparaten beynfloedzje.
Kearnprinsipes fan waferreiniging
De kearn fan wafelreiniging leit yn it effektyf ferwiderjen fan ferskate kontaminanten fan it wafelflak fia fysike, gemyske en oare metoaden om te soargjen dat de wafel in skjin oerflak hat dat geskikt is foar folgjende ferwurking.
Soart fersmoarging
Main ynfloeden op apparaat skaaimerken
| artikel Contamination | Pattern defekten
Ion-ymplantaasjedefekten
Defekten fan isolearjende film
| |
| Metallic fersmoarging | Alkalyske metalen | MOS transistor ynstabiliteit
Gate okside film ôfbraak / degradaasje
|
| Heavy Metals | Ferhege PN-junction reverse lekstrom
Gate okside film ôfbraak defekten
Minderheid carrier lifetime degradaasje
Oxide excitation laach defekt generaasje
| |
| Gemyske fersmoarging | Organysk materiaal | Gate okside film ôfbraak defekten
CVD-filmfariaasjes (ynkubaasjetiden)
Variaasjes yn dikte fan termyske oksidefilm (fersnelde oksidaasje)
Haze foarkommen (wafer, lens, spegel, masker, reticle)
|
| Anorganyske doopanten (B, P) | MOS transistor Vth ferskowings
Si substraat en hege ferset poly-silisium sheet ferset fariaasjes
| |
| Anorganyske basen (aminen, ammoniak) en soeren (SOx) | Degradaasje fan 'e resolúsje fan gemysk fersterke resists
Opkomst fan dieltsje fersmoarging en waas troch sâltwinning
| |
| Native en gemyske oksidefilms fanwege focht, loft | Ferhege kontaktresistinsje
Gate okside film ôfbraak / degradaasje
| |
Spesifyk omfetsje de doelstellingen fan it wafelreinigingsproses:
Partikelferwidering: Mei help fan fysike as gemyske metoaden om lytse dieltsjes te ferwiderjen dy't oan it wafelflak ferbûn binne. Lytsere dieltsjes binne dreger te ferwiderjen fanwege de sterke elektrostatyske krêften tusken har en it wafelflak, dy't spesjale behanneling nedich binne.
Ferwidering fan organysk materiaal: Organyske fersmoargingen lykas fet en fotoresistresten kinne oan it wafelflak hechtsje. Dizze kontaminanten wurde typysk fuortsmiten mei sterke oksidearjende aginten as solvents.
Metal Ion Removal: Metal-ion-residuen op it wafel-oerflak kinne elektryske prestaasjes degradearje en sels de folgjende ferwurkingsstappen beynfloedzje. Dêrom wurde spesifike gemyske oplossingen brûkt om dizze ioanen te ferwiderjen.
Oxideferwidering: Guon prosessen fereaskje dat it wafelflak frij is fan oksidelagen, lykas silisiumokse. Yn sokke gefallen moatte natuerlike oksidelagen wurde fuortsmiten by bepaalde reinigingsstappen.
De útdaging fan technology foar it skjinmeitsjen fan wafel leit yn it effisjint ferwiderjen fan fersmoargingen sûnder it oerflak fan 'e wafel negatyf te beynfloedzjen, lykas it foarkommen fan oerflakrûgen, korrosysje of oare fysike skea.
2. Wafer Cleaning Process Flow
It wafelreinigingsproses omfettet typysk meardere stappen om de folsleine ferwidering fan kontaminanten te garandearjen en in folslein skjin oerflak te berikken.
Figure: Ferliking tusken batch-Type en Single-Wafer Cleaning
In typysk wafelreinigingsproses omfettet de folgjende haadstappen:
1. Pre-Cleaning (Pre-Clean)
It doel fan pre-cleaning is te ferwiderjen losse fersmoarging en grutte dieltsjes út de wafel oerflak, dat wurdt typysk berikt troch deionized wetter (DI Water) spoelen en ultrasone skjinmeitsjen. Deionisearre wetter kin yn earste ynstânsje dieltsjes en oploste ûnreinheden fan it wafel-oerflak ferwiderje, wylst ultrasone skjinmeitsjen kavitaasje-effekten brûkt om de bân tusken de dieltsjes en it wafel-oerflak te brekken, wêrtroch't se makliker wurde kinne.
2. Chemical Cleaning
Gemyske skjinmeitsjen is ien fan 'e kearnstappen yn it wafelreinigingsproses, mei help fan gemyske oplossingen om organyske materialen, metaalionen en oksides fan it wafeloerflak te ferwiderjen.
Ferwidering fan organysk materiaal: Typysk wurdt aceton as in ammoniak / peroxide-mingsel (SC-1) brûkt om organyske kontaminanten op te lossen en te oksidearjen. De typyske ferhâlding foar SC-1-oplossing is NH₄OH
₂O₂
₂O = 1:1:5, mei in wurktemperatuer fan om de 20°C.
Metal Ion Removal: Salpetersûr as sâltsoer / peroxide-mingen (SC-2) wurde brûkt om metaalionen fan it wafelflak te ferwiderjen. De typyske ferhâlding foar SC-2-oplossing is HCl
₂O₂
₂O = 1:1:6, mei de temperatuer hâlden op likernôch 80 °C.
Oxideferwidering: Yn guon prosessen is it fuortheljen fan 'e lânseigen oksidelaach fan' e wafelflak fereaske, wêrfoar hydrofluoric acid (HF) oplossing wurdt brûkt. De typyske ferhâlding foar HF-oplossing is HF
₂O = 1:50, en it kin brûkt wurde by keamertemperatuer.
3. Final Clean
Nei gemyske skjinmeitsjen ûndergeane wafels normaal in lêste reinigingsstap om te soargjen dat gjin gemyske resten op it oerflak bliuwe. Finale skjinmeitsjen brûkt benammen deionisearre wetter foar yngeand spoelen. Derneist wurdt ozonwetterreiniging (O₃ / H₂O) brûkt om alle oerbleaune kontaminanten fan it wafelflak fierder te ferwiderjen.
4. Droechjen
De skjinmakke wafels moatte fluch droege wurde om wettermerken of opnij taheaksel fan kontaminanten te foarkommen. Algemiene droegemetoaden omfetsje spindrogen en stikstofreiniging. De eardere verwijdert focht út it wafel oerflak troch spinne op hege snelheden, wylst de lêste soarget foar folsleine drogen troch blazen droech stikstof gas oer de wafel oerflak.
Contaminant
Cleaning Proseduere Namme
Chemical Mixture Beskriuwing
Chemicals
| Partikels | Piranha (SPM) | Sulphuric acid / hydrogen peroxide / DI wetter | H2SO4/H2O2/H2O 3-4:1; 90°C |
| SC-1 (APM) | Ammoniumhydroxide / wetterstofperoxid / DI wetter | NH4OH/H2O2/H2O 1:4:20; 80°C | |
| Metalen (gjin koper) | SC-2 (HPM) | Hydrochloric acid / hydrogen peroxide / DI wetter | HCl/H2O2/H2O1:1:6; 85°C |
| Piranha (SPM) | Sulphuric acid / hydrogen peroxide / DI wetter | H2SO4/H2O2/H2O3-4:1; 90°C | |
| DHF | Ferwiderje hydrofluoric acid / DI wetter (sil koper net fuortsmite) | HF/H2O1:50 | |
| Organics | Piranha (SPM) | Sulphuric acid / hydrogen peroxide / DI wetter | H2SO4/H2O2/H2O 3-4:1; 90°C |
| SC-1 (APM) | Ammoniumhydroxide / wetterstofperoxid / DI wetter | NH4OH/H2O2/H2O 1:4:20; 80°C | |
| DIO3 | Ozon yn de-ionisearre wetter | O3 / H2O Optimized Mixtures | |
| Native Oxide | DHF | Ferwiderje hydrofluoric acid / DI wetter | HF/H2O 1:100 |
| BHF | Gebufferde hydrofluoric acid | NH4F/HF/H2O |
3. Common Wafer Cleaning Metoaden
1. RCA Cleaning Metoade
De RCA-reinigingsmetoade is ien fan 'e meast klassike techniken foar skjinmeitsjen fan wafers yn' e semiconductorsektor, ûntwikkele troch RCA Corporation mear as 40 jier lyn. Dizze metoade wurdt yn it foarste plak brûkt om organyske fersmoargingen en metaalion-ûnreinheden te ferwiderjen en kin yn twa stappen foltôge wurde: SC-1 (Standard Clean 1) en SC-2 (Standard Clean 2).
SC-1 Cleaning: Dizze stap wurdt benammen brûkt om organyske kontaminanten en dieltsjes te ferwiderjen. De oplossing is in mingsel fan ammoniak, wetterstofperoxide, en wetter, dat foarmet in tinne silisium okside laach op it wafel oerflak.
SC-2 Cleaning: Dizze stap wurdt yn it foarste plak brûkt om metalen ion kontaminanten te ferwiderjen, mei in mingsel fan sâltsoer, wetterstofperoxide en wetter. It lit in tinne passiveringslaach efter op it wafelflak om opnij kontaminaasje te foarkommen.
2. Piranha Cleaning Method (Piranha Etch Clean)
De Piranha-reinigingsmetoade is in heul effektive technyk foar it fuortheljen fan organyske materialen, mei in mingsel fan sulfuric acid en wetterstofperoxide, typysk yn in ferhâlding fan 3: 1 of 4: 1. Troch de ekstreem sterke oksidative eigenskippen fan dizze oplossing kin it in grutte hoemannichte organyske stof en eigensinnige kontaminanten fuortsmite. Dizze metoade fereasket strikte kontrôle fan betingsten, benammen yn termen fan temperatuer en konsintraasje, om skea oan 'e wafel te foarkommen.
Ultrasone skjinmeitsjen brûkt it kavitaasje-effekt dat wurdt generearre troch lûdswellen mei hege frekwinsje yn in floeistof om kontaminanten te ferwiderjen fan it wafelflak. Yn ferliking mei tradisjonele ultrasone skjinmeitsjen wurket megasonyske reiniging op in hegere frekwinsje, wêrtroch effisjintere ferwidering fan sub-mikron-grutte dieltsjes mooglik makket sûnder skea oan it wafelflak te feroarsaakjen.
4. Ozon Cleaning
Ozonreinigingstechnology brûkt de sterke oksidearjende eigenskippen fan ozon om organyske kontaminanten te ûntbinen en te ferwiderjen fan it wafel-oerflak, en konvertearret se úteinlik yn harmless koalstofdiokside en wetter. Dizze metoade fereasket gjin gebrûk fan djoere gemyske reagentia en feroarsaket minder miljeufersmoarging, wêrtroch it in opkommende technology is op it mêd fan wafelreiniging.
4. Wafer Cleaning Process Equipment
Om de effisjinsje en feiligens fan wafelreinigingsprosessen te garandearjen, wurdt in ferskaat oan avansearre skjinmakapparatuer brûkt yn semiconductor-fabryk. De wichtichste soarten omfetsje:
1. Wet Cleaning Equipment
Wiete skjinmeitsjen apparatuer omfettet ferskate immersion tanks, ultrasone skjinmeitsjen tanks, en spin dryers. Dizze apparaten kombinearje meganyske krêften en gemyske reagenzjes om kontaminanten fan it wafelflak te ferwiderjen. Immersion tanks binne typysk foarsjoen fan temperatuerkontrôlesystemen om de stabiliteit en effektiviteit fan gemyske oplossingen te garandearjen.
2. Stomerij Equipment
Apparatuer foar droechreiniging omfettet benammen plasmareinigers, dy't dieltsjes mei hege enerzjy yn plasma brûke om te reagearjen mei en resten fan it wafelflak te ferwiderjen. Plasma skjinmeitsjen is benammen geskikt foar prosessen dy't fereaskje behâld fan oerflak yntegriteit sûnder yntrodusearje gemyske residu.
3. Automatisearre Cleaning Systems
Mei de trochgeande útwreiding fan semiconductorproduksje binne automatisearre skjinmaksystemen de foarkarskeuze wurden foar grutskalige wafelreiniging. Dizze systemen omfetsje faaks automatisearre oerdrachtmeganismen, skjinmeitsjensystemen foar meardere tanks, en systemen foar presyskontrôle om konsekwinte reinigingsresultaten foar elke wafer te garandearjen.
5. Future Trends
As semiconductor-apparaten trochgean te krimpen, evoluearret technology foar skjinmeitsjen fan wafers nei effisjintere en miljeufreonlike oplossingen. Takomstige skjinmaktechnologyen sille rjochtsje op:
Sub-nanometer-partikelferwidering: besteande skjinmaktechnologyen kinne dieltsjes op nanometerskaal omgean, mar mei de fierdere fermindering fan apparaatgrutte sil it fuortheljen fan sub-nanometer-dieltsjes in nije útdaging wurde.
Griene en miljeufreonlike skjinmeitsjen: It ferminderjen fan it gebrûk fan miljeu-skealike gemikaliën en it ûntwikkeljen fan mear miljeufreonlike skjinmakmetoaden, lykas ozonreiniging en megasonyske skjinmeitsjen, sil hieltyd wichtiger wurde.
Hegere nivo's fan automatisearring en yntelliginsje: Intelligente systemen sille real-time tafersjoch en oanpassing fan ferskate parameters ynskeakelje tidens it skjinmeitsjenproses, fierder ferbetterjen fan skjinmeitsjen effisjinsje en produksje-effisjinsje.
Wafer skjinmeitsjen technology, as in krityske stap yn semiconductor fabrikaazje, spilet in fitale rol by it garandearjen fan skjinne wafel oerflakken foar folgjende prosessen. De kombinaasje fan ferskate skjinmakmetoaden ferwideret effektyf fersmoargingen, en leveret in skjin substraatflak foar de folgjende stappen. As technology foarútgong, sille skjinmeitsjen prosessen bliuwe optimalisearre om te foldwaan oan de easken foar hegere presyzje en legere defekt tariven yn semiconductor fabrikaazje.
Post tiid: Oct-08-2024