Glanhau gwlyb (Wet Clean) yw un o'r camau hanfodol mewn prosesau gweithgynhyrchu lled-ddargludyddion, gyda'r nod o gael gwared ar wahanol halogion o wyneb y wafer er mwyn sicrhau y gellir cyflawni camau proses dilynol ar arwyneb glân.
Wrth i faint dyfeisiau lled-ddargludyddion barhau i grebachu a gofynion manwl gywirdeb gynyddu, mae gofynion technegol prosesau glanhau wafers wedi dod yn fwyfwy llym. Gall hyd yn oed y gronynnau lleiaf, deunyddiau organig, ïonau metel, neu weddillion ocsid ar wyneb wafer effeithio'n sylweddol ar berfformiad dyfeisiau, a thrwy hynny effeithio ar gynnyrch a dibynadwyedd dyfeisiau lled-ddargludyddion.
Egwyddorion Craidd Glanhau Wafer
Craidd glanhau wafers yw cael gwared ar amrywiol halogion yn effeithiol o wyneb y wafer trwy ddulliau ffisegol, cemegol, a dulliau eraill i sicrhau bod gan y wafer arwyneb glân sy'n addas ar gyfer prosesu dilynol.
Math o Halogiad
Prif Ddylanwadau ar Nodweddion Dyfais
| Halogiad Erthygl | Diffygion patrwm
Diffygion mewnblannu ïonau
Diffygion chwalu ffilm inswleiddio
| |
| Halogiad Metelaidd | Metelau Alcalïaidd | Ansefydlogrwydd transistor MOS
Dadansoddiad/diraddio ffilm ocsid giât
|
| Metelau Trwm | Cerrynt gollyngiad gwrthdro cyffordd PN cynyddol
Diffygion chwalu ffilm ocsid giât
Diraddio oes cludwr lleiafrifol
Cynhyrchu diffyg haen cyffroi ocsid
| |
| Halogiad Cemegol | Deunydd Organig | Diffygion chwalu ffilm ocsid giât
Amrywiadau ffilm CVD (amseroedd magu)
Amrywiadau trwch ffilm ocsid thermol (ocsideiddio cyflymach)
Digwyddiad niwl (wafer, lens, drych, mwgwd, reticle)
|
| Dopantau Anorganig (B, P) | Symudiadau Vfed transistor MOS
Amrywiadau ymwrthedd swbstrad Si a thaflen poly-silicon ymwrthedd uchel
| |
| Basau Anorganig (aminau, amonia) ac Asidau (SOx) | Diraddio datrysiad gwrthiannau wedi'u mwyhau'n gemegol
Digwyddiad halogiad gronynnau a niwl oherwydd cynhyrchu halen
| |
| Ffilmiau Ocsid Brodorol a Chemegol Oherwydd Lleithder, Aer | Gwrthiant cyswllt cynyddol
Dadansoddiad/diraddio ffilm ocsid giât
| |
Yn benodol, mae amcanion y broses glanhau wafer yn cynnwys:
Tynnu Gronynnau: Defnyddio dulliau ffisegol neu gemegol i gael gwared ar ronynnau bach sydd ynghlwm wrth wyneb y wafer. Mae gronynnau llai yn anoddach i'w cael gwared arnynt oherwydd y grymoedd electrostatig cryf rhyngddynt ac wyneb y wafer, sy'n gofyn am driniaeth arbennig.
Tynnu Deunydd Organig: Gall halogion organig fel saim a gweddillion ffotowrthsefyll lynu wrth wyneb y wafer. Fel arfer, caiff yr halogion hyn eu tynnu gan ddefnyddio asiantau ocsideiddio cryf neu doddyddion.
Tynnu Ionau Metel: Gall gweddillion ïonau metel ar wyneb y wafer ddirywio perfformiad trydanol a hyd yn oed effeithio ar gamau prosesu dilynol. Felly, defnyddir toddiannau cemegol penodol i gael gwared ar yr ïonau hyn.
Tynnu Ocsid: Mae rhai prosesau'n ei gwneud yn ofynnol i wyneb y wafer fod yn rhydd o haenau ocsid, fel ocsid silicon. Mewn achosion o'r fath, mae angen tynnu haenau ocsid naturiol yn ystod rhai camau glanhau.
Yr her sy'n gysylltiedig â thechnoleg glanhau wafers yw cael gwared ar halogion yn effeithlon heb effeithio'n andwyol ar wyneb y wafer, megis atal garwhau'r wyneb, cyrydu, neu ddifrod corfforol arall.
2. Llif y Broses Glanhau Wafer
Mae'r broses glanhau wafer fel arfer yn cynnwys sawl cam i sicrhau bod halogion yn cael eu tynnu'n llwyr a chyflawni arwyneb cwbl lân.
Ffigur: Cymhariaeth Rhwng Glanhau Math Swp a Glanhau Wafer Sengl
Mae proses glanhau wafer nodweddiadol yn cynnwys y prif gamau canlynol:
1. Glanhau Cyn-Gyn (Cyn-Glanhau)
Pwrpas glanhau ymlaen llaw yw tynnu halogion rhydd a gronynnau mawr oddi ar wyneb y wafer, a gyflawnir fel arfer trwy rinsio dŵr wedi'i ddad-ïoneiddio (Dŵr DI) a glanhau uwchsonig. Gall dŵr wedi'i ddad-ïoneiddio dynnu gronynnau ac amhureddau toddedig oddi ar wyneb y wafer i ddechrau, tra bod glanhau uwchsonig yn defnyddio effeithiau ceudod i dorri'r bond rhwng y gronynnau ac wyneb y wafer, gan eu gwneud yn haws i'w symud.
2. Glanhau Cemegol
Mae glanhau cemegol yn un o'r camau craidd yn y broses glanhau wafer, gan ddefnyddio toddiannau cemegol i gael gwared ar ddeunyddiau organig, ïonau metel ac ocsidau o wyneb y wafer.
Tynnu Deunydd Organig: Yn nodweddiadol, defnyddir aseton neu gymysgedd amonia/perocsid (SC-1) i doddi ac ocsideiddio halogion organig. Y gymhareb nodweddiadol ar gyfer hydoddiant SC-1 yw NH₄OH
₂O₂
₂O = 1:1:5, gyda thymheredd gweithio o tua 20°C.
Tynnu Ionau Metel: Defnyddir cymysgeddau asid nitrig neu asid hydroclorig/perocsid (SC-2) i dynnu ïonau metel oddi ar wyneb y wafer. Y gymhareb nodweddiadol ar gyfer hydoddiant SC-2 yw HCl.
₂O₂
₂O = 1:1:6, gyda'r tymheredd yn cael ei gynnal ar oddeutu 80°C.
Tynnu Ocsid: Mewn rhai prosesau, mae angen tynnu'r haen ocsid frodorol oddi ar wyneb y wafer, ac ar gyfer hynny defnyddir hydoddiant asid hydrofflworig (HF). Y gymhareb nodweddiadol ar gyfer hydoddiant HF yw HF
₂O = 1:50, a gellir ei ddefnyddio ar dymheredd ystafell.
3. Glanhau Terfynol
Ar ôl glanhau cemegol, mae wafferi fel arfer yn cael cam glanhau terfynol i sicrhau nad oes unrhyw weddillion cemegol yn weddill ar yr wyneb. Mae glanhau terfynol yn bennaf yn defnyddio dŵr wedi'i ddad-ïoneiddio ar gyfer rinsio trylwyr. Yn ogystal, defnyddir glanhau dŵr osôn (O₃/H₂O) i gael gwared ymhellach ar unrhyw halogion sy'n weddill o wyneb y waffer.
4. Sychu
Rhaid sychu'r wafers wedi'u glanhau'n gyflym i atal dyfrnodau neu ail-gysylltu halogion. Mae dulliau sychu cyffredin yn cynnwys sychu nyddu a phurgio nitrogen. Mae'r cyntaf yn tynnu lleithder o wyneb y wafer trwy nyddu ar gyflymder uchel, tra bod yr olaf yn sicrhau sychu llwyr trwy chwythu nwy nitrogen sych ar draws wyneb y wafer.
Halogydd
Enw'r Weithdrefn Glanhau
Disgrifiad o'r Cymysgedd Cemegol
Cemegau
| Gronynnau | Piranha (SPM) | Asid sylffwrig/hydrogen perocsid/dŵr DI | H2SO4/H2O2/H2O 3-4:1; 90°C |
| SC-1 (APM) | Hydrocsid amoniwm/hydrogen perocsid/dŵr DI | NH4OH/H2O2/H2O 1:4:20; 80°C | |
| Metelau (nid copr) | SC-2 (HPM) | Asid hydroclorig/hydrogen perocsid/dŵr DI | HCl/H2O2/H2O1:1:6; 85°C |
| Piranha (SPM) | Asid sylffwrig/hydrogen perocsid/dŵr DI | H2SO4/H2O2/H2O3-4:1; 90°C | |
| DHF | Asid hydrofflworig gwanedig/dŵr DI (ni fydd yn tynnu copr) | HF/H2O1:50 | |
| Organig | Piranha (SPM) | Asid sylffwrig/hydrogen perocsid/dŵr DI | H2SO4/H2O2/H2O 3-4:1; 90°C |
| SC-1 (APM) | Hydrocsid amoniwm/hydrogen perocsid/dŵr DI | NH4OH/H2O2/H2O 1:4:20; 80°C | |
| DIO3 | Osôn mewn dŵr wedi'i ddad-ïoneiddio | Cymysgeddau O3/H2O wedi'u Optimeiddio | |
| Ocsid Brodorol | DHF | Asid hydrofflworig gwanedig/dŵr DI | HF/H2O 1:100 |
| BHF | Asid hydrofflworig wedi'i glustogi | NH4F/HF/H2O |
3. Dulliau Glanhau Wafer Cyffredin
1. Dull Glanhau RCA
Mae dull glanhau RCA yn un o'r technegau glanhau wafer mwyaf clasurol yn y diwydiant lled-ddargludyddion, a ddatblygwyd gan RCA Corporation dros 40 mlynedd yn ôl. Defnyddir y dull hwn yn bennaf i gael gwared ar halogion organig ac amhureddau ïonau metel a gellir ei gwblhau mewn dau gam: SC-1 (Glanhau Safonol 1) ac SC-2 (Glanhau Safonol 2).
Glanhau SC-1: Defnyddir y cam hwn yn bennaf i gael gwared ar halogion a gronynnau organig. Mae'r toddiant yn gymysgedd o amonia, hydrogen perocsid, a dŵr, sy'n ffurfio haen denau o ocsid silicon ar wyneb y wafer.
Glanhau SC-2: Defnyddir y cam hwn yn bennaf i gael gwared â halogion ïonau metel, gan ddefnyddio cymysgedd o asid hydroclorig, hydrogen perocsid, a dŵr. Mae'n gadael haen denau oddefol ar wyneb y wafer i atal ail-halogi.
2. Dull Glanhau Piranha (Piranha Etch Clean)
Mae dull glanhau Piranha yn dechneg hynod effeithiol ar gyfer cael gwared ar ddeunyddiau organig, gan ddefnyddio cymysgedd o asid sylffwrig a hydrogen perocsid, fel arfer mewn cymhareb o 3:1 neu 4:1. Oherwydd priodweddau ocsideiddiol cryf iawn y toddiant hwn, gall gael gwared ar lawer iawn o fater organig a halogion ystyfnig. Mae'r dull hwn yn gofyn am reolaeth lem ar amodau, yn enwedig o ran tymheredd a chrynodiad, er mwyn osgoi niweidio'r wafer.
Mae glanhau uwchsonig yn defnyddio'r effaith ceudod a gynhyrchir gan donnau sain amledd uchel mewn hylif i gael gwared ar halogion o wyneb y wafer. O'i gymharu â glanhau uwchsonig traddodiadol, mae glanhau megasonig yn gweithredu ar amledd uwch, gan alluogi cael gwared ar ronynnau is-micron yn fwy effeithlon heb achosi niwed i wyneb y wafer.
4. Glanhau Osôn
Mae technoleg glanhau osôn yn defnyddio priodweddau ocsideiddio cryf osôn i ddadelfennu a chael gwared ar halogion organig o wyneb y wafer, gan eu trosi yn y pen draw yn garbon deuocsid a dŵr diniwed. Nid yw'r dull hwn yn gofyn am ddefnyddio adweithyddion cemegol drud ac mae'n achosi llai o lygredd amgylcheddol, gan ei wneud yn dechnoleg sy'n dod i'r amlwg ym maes glanhau wafer.
4. Offer Proses Glanhau Wafer
Er mwyn sicrhau effeithlonrwydd a diogelwch prosesau glanhau wafers, defnyddir amrywiaeth o offer glanhau uwch mewn gweithgynhyrchu lled-ddargludyddion. Mae'r prif fathau'n cynnwys:
1. Offer Glanhau Gwlyb
Mae offer glanhau gwlyb yn cynnwys amrywiol danciau trochi, tanciau glanhau uwchsonig, a sychwyr nyddu. Mae'r dyfeisiau hyn yn cyfuno grymoedd mecanyddol ac adweithyddion cemegol i gael gwared ar halogion o wyneb y wafer. Mae tanciau trochi fel arfer wedi'u cyfarparu â systemau rheoli tymheredd i sicrhau sefydlogrwydd ac effeithiolrwydd toddiannau cemegol.
2. Offer Glanhau Sych
Mae offer glanhau sych yn cynnwys glanhawyr plasma yn bennaf, sy'n defnyddio gronynnau egni uchel mewn plasma i adweithio â gweddillion a chael gwared ar wyneb y wafer. Mae glanhau plasma yn arbennig o addas ar gyfer prosesau sy'n gofyn am gynnal cyfanrwydd yr wyneb heb gyflwyno gweddillion cemegol.
3. Systemau Glanhau Awtomataidd
Gyda chynhyrchu lled-ddargludyddion yn ehangu'n barhaus, mae systemau glanhau awtomataidd wedi dod yn ddewis a ffefrir ar gyfer glanhau wafferi ar raddfa fawr. Yn aml, mae'r systemau hyn yn cynnwys mecanweithiau trosglwyddo awtomataidd, systemau glanhau aml-danc, a systemau rheoli manwl gywir i sicrhau canlyniadau glanhau cyson ar gyfer pob waffer.
5. Tueddiadau'r Dyfodol
Wrth i ddyfeisiau lled-ddargludyddion barhau i grebachu, mae technoleg glanhau wafers yn esblygu tuag at atebion mwy effeithlon ac ecogyfeillgar. Bydd technolegau glanhau yn y dyfodol yn canolbwyntio ar:
Tynnu Gronynnau Is-nanomedr: Gall technolegau glanhau presennol drin gronynnau ar raddfa nanometr, ond gyda'r gostyngiad pellach ym maint dyfeisiau, bydd tynnu gronynnau is-nanomedr yn dod yn her newydd.
Glanhau Gwyrdd ac Eco-gyfeillgar: Bydd lleihau'r defnydd o gemegau sy'n niweidiol i'r amgylchedd a datblygu dulliau glanhau mwy ecogyfeillgar, fel glanhau osôn a glanhau megasonig, yn dod yn fwyfwy pwysig.
Lefelau Uwch o Awtomeiddio a Deallusrwydd: Bydd systemau deallus yn galluogi monitro ac addasu amrywiol baramedrau mewn amser real yn ystod y broses lanhau, gan wella effeithiolrwydd glanhau ac effeithlonrwydd cynhyrchu ymhellach.
Mae technoleg glanhau wafers, fel cam hollbwysig mewn gweithgynhyrchu lled-ddargludyddion, yn chwarae rhan hanfodol wrth sicrhau arwynebau wafer glân ar gyfer prosesau dilynol. Mae'r cyfuniad o wahanol ddulliau glanhau yn tynnu halogion yn effeithiol, gan ddarparu arwyneb swbstrad glân ar gyfer y camau nesaf. Wrth i dechnoleg ddatblygu, bydd prosesau glanhau yn parhau i gael eu optimeiddio i fodloni'r gofynion am gywirdeb uwch a chyfraddau diffygion is mewn gweithgynhyrchu lled-ddargludyddion.
Amser postio: Hydref-08-2024