Mae glanhau gwlyb (Gwlyb Glân) yn un o'r camau hanfodol mewn prosesau gweithgynhyrchu lled-ddargludyddion, gyda'r nod o gael gwared ar halogion amrywiol o wyneb y wafer i sicrhau y gellir cyflawni camau proses dilynol ar wyneb glân.
Wrth i faint dyfeisiau lled-ddargludyddion barhau i grebachu a gofynion manwl gywirdeb yn cynyddu, mae gofynion technegol prosesau glanhau wafferi wedi dod yn fwyfwy llym. Gall hyd yn oed y gronynnau lleiaf, deunyddiau organig, ïonau metel, neu weddillion ocsid ar wyneb y wafer effeithio'n sylweddol ar berfformiad dyfeisiau, a thrwy hynny effeithio ar gynnyrch a dibynadwyedd dyfeisiau lled-ddargludyddion.
Egwyddorion Craidd Glanhau Wafferi
Mae craidd glanhau waffer yn gorwedd mewn tynnu halogion amrywiol o wyneb y wafer yn effeithiol 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 Dylanwadau ar Nodweddion Dyfais
| ricle Llygriad | Diffygion patrwm
Diffygion mewnblannu ïon
Diffygion chwalu ffilm inswleiddio
| |
| Halogiad Metelaidd | Metelau Alcali | Ansefydlogrwydd transistor MOS
Dadelfeniad/diraddio ffilm giât ocsid
|
| Metelau Trwm | Mwy o gerrynt gollyngiadau gwrthdroi cyffordd PN
Diffygion dadelfennu ffilm giât ocsid
Diraddio oes cludwyr lleiafrifol
Cynhyrchu namau haen excitation ocsid
| |
| Halogiad Cemegol | Deunydd Organig | Diffygion dadelfennu ffilm giât ocsid
Amrywiadau ffilm CVD (amseroedd deori)
Amrywiadau trwch ffilm ocsid thermol (ocsidiad carlam)
Digwyddiad niwl (wafer, lens, drych, mwgwd, reticl)
|
| Dopants anorganig (B, P) | MOS transistor Vth shifftiau
Si swbstrad ac ymwrthedd uchel dalen poly-silicon ymwrthedd amrywiadau
| |
| Basau anorganig (aminau, amonia) ac asidau (SOx) | Diraddio cydraniad gwrthyddion wedi'u chwyddo'n gemegol
Halogiad gronynnau a niwl o ganlyniad i gynhyrchu halen
| |
| Ffilmiau Ocsid Brodorol a Chemegol Oherwydd Lleithder, Aer | Mwy o wrthwynebiad cyswllt
Dadelfeniad/diraddio ffilm giât ocsid
| |
Yn benodol, mae amcanion y broses glanhau wafferi yn cynnwys:
Tynnu Gronynnau: Defnyddio dulliau ffisegol neu gemegol i dynnu gronynnau bach sydd ynghlwm wrth wyneb y wafer. Mae'n anoddach tynnu gronynnau llai oherwydd y grymoedd electrostatig cryf rhyngddynt a'r wyneb wafer, sy'n gofyn am driniaeth arbennig.
Tynnu Deunydd Organig: Gall halogion organig fel saim a gweddillion ffotoresist gadw at wyneb y waffer. Mae'r halogion hyn fel arfer yn cael eu tynnu gan ddefnyddio cyfryngau ocsideiddio cryf neu doddyddion.
Tynnu Ion Metel: Gall gweddillion ïon metel ar yr wyneb wafer ddiraddio perfformiad trydanol a hyd yn oed effeithio ar gamau prosesu dilynol. Felly, defnyddir hydoddiannau cemegol penodol i gael gwared ar yr ïonau hyn.
Tynnu Ocsid: Mae rhai prosesau yn ei gwneud yn ofynnol i'r wyneb wafer fod yn rhydd o haenau ocsid, fel silicon ocsid. Mewn achosion o'r fath, mae angen tynnu haenau ocsid naturiol yn ystod rhai camau glanhau.
Her technoleg glanhau wafferi yw cael gwared ar halogion yn effeithlon heb effeithio'n andwyol ar wyneb y wafer, megis atal garw arwyneb, cyrydiad, neu ddifrod corfforol arall.
2. Llif Proses Glanhau Wafer
Mae'r broses glanhau waffer fel arfer yn cynnwys sawl cam i sicrhau bod halogion yn cael eu tynnu'n llwyr a chael wyneb cwbl lân.
Ffigur: Cymhariaeth rhwng Swp-Math a Glanhau Wafferi Sengl
Mae proses glanhau wafferi nodweddiadol yn cynnwys y prif gamau canlynol:
1. Cyn-Glanhau (Cyn-Glanhau)
Pwrpas glanhau ymlaen llaw yw tynnu halogion rhydd a gronynnau mawr o wyneb y wafer, a gyflawnir yn nodweddiadol trwy rinsio dŵr wedi'i ddad-ïoneiddio (DI Water) a glanhau ultrasonic. I ddechrau, gall dŵr deionized dynnu gronynnau ac amhureddau toddedig o wyneb y wafer, tra bod glanhau ultrasonic yn defnyddio effeithiau cavitation i dorri'r bond rhwng y gronynnau a'r wyneb waffer, gan eu gwneud yn haws i'w rhyddhau.
2. Glanhau Cemegol
Glanhau cemegol yw un o'r camau craidd yn y broses glanhau wafferi, gan ddefnyddio atebion cemegol i dynnu deunyddiau organig, ïonau metel, ac ocsidau o wyneb y wafferi.
Tynnu Deunydd Organig: Yn nodweddiadol, defnyddir aseton neu gymysgedd amonia / perocsid (SC-1) i hydoddi ac ocsideiddio halogion organig. Y gymhareb nodweddiadol ar gyfer datrysiad SC-1 yw NH₄OH
₂O₂
₂O = 1:1:5, gyda thymheredd gweithio o tua 20°C.
Tynnu Ion Metel: Defnyddir cymysgeddau asid nitrig neu asid hydroclorig / perocsid (SC-2) i dynnu ïonau metel o wyneb y wafer. Y gymhareb nodweddiadol ar gyfer datrysiad SC-2 yw HCl
₂O₂
₂O = 1:1:6, gyda’r tymheredd yn cael ei gynnal tua 80°C.
Tynnu Ocsid: Mewn rhai prosesau, mae angen tynnu'r haen ocsid brodorol o wyneb y wafer, y defnyddir hydoddiant asid hydrofluorig (HF) ar ei gyfer. Y gymhareb nodweddiadol ar gyfer datrysiad 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 aros ar yr wyneb. Mae glanhau terfynol yn bennaf yn defnyddio dŵr deionized ar gyfer rinsio trylwyr. Yn ogystal, defnyddir glanhau dŵr osôn (O₃/H₂O) i gael gwared ar unrhyw halogion sy'n weddill o wyneb y wafferi ymhellach.
4. Sychu
Rhaid i'r wafferi wedi'u glanhau gael eu sychu'n gyflym i atal dyfrnodau neu ail-gysylltu halogion. Mae dulliau sychu cyffredin yn cynnwys sychu sbin a glanhau nitrogen. Mae'r cyntaf yn tynnu lleithder o wyneb y wafer trwy nyddu ar gyflymder uchel, tra bod yr olaf yn sicrhau ei fod yn sychu'n llwyr trwy chwythu nwy nitrogen sych ar draws wyneb y wafer.
Halogydd
Enw Gweithdrefn Glanhau
Disgrifiad Cymysgedd Cemegol
Cemegau
| Gronynnau | Piranha (SPM) | Asid sylffwrig/hydrogen perocsid/dŵr DI | H2SO4/H2O2/H2O 3-4:1; 90°C |
| SC-1 (APM) | Amoniwm hydrocsid / 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 hydrofluorig gwanedig / dŵr DI (ni fydd yn cael gwared ar gopr) | HF/H2O1:50 | |
| Organig | Piranha (SPM) | Asid sylffwrig/hydrogen perocsid/dŵr DI | H2SO4/H2O2/H2O 3-4:1; 90°C |
| SC-1 (APM) | Amoniwm hydrocsid / hydrogen perocsid / dŵr DI | NH4OH/H2O2/H2O 1:4:20; 80°C | |
| DIO3 | Osôn mewn dŵr wedi'i ddad-ïoneiddio | Cymysgeddau Optimeiddiedig O3/H2O | |
| Ocsid Brodorol | DHF | Asid hydrofluorig gwanedig / dŵr DI | HF/H2O 1:100 |
| BHF | Asid hydrofluorig wedi'i glustogi | NH4F/HF/H2O |
3. Dulliau Glanhau Wafferi Cyffredin
1. Dull Glanhau RCA
Mae dull glanhau RCA yn un o'r technegau glanhau wafferi 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 ïon metel a gellir ei gwblhau mewn dau gam: SC-1 (Safon Glân 1) a SC-2 (Safon Glân 2).
Glanhau SC-1: Defnyddir y cam hwn yn bennaf i gael gwared ar halogion a gronynnau organig. Mae'r ateb yn gymysgedd o amonia, hydrogen perocsid, a dŵr, sy'n ffurfio haen denau silicon ocsid ar wyneb y wafer.
Glanhau SC-2: Defnyddir y cam hwn yn bennaf i gael gwared ar halogion ïon metel, gan ddefnyddio cymysgedd o asid hydroclorig, hydrogen perocsid, a dŵr. Mae'n gadael haen passivation denau ar yr wyneb wafferi i atal ail-halogi.
2. Dull Glanhau Piranha (Piranha Etch Clean)
Mae dull glanhau Piranha yn dechneg hynod effeithiol ar gyfer tynnu deunyddiau 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 yr ateb hwn, gall gael gwared ar lawer iawn o ddeunydd organig a halogion ystyfnig. Mae'r dull hwn yn gofyn am reolaeth llym ar amodau, yn enwedig o ran tymheredd a chrynodiad, er mwyn osgoi niweidio'r wafer.
Mae glanhau uwchsonig yn defnyddio'r effaith cavitation a gynhyrchir gan donnau sain amledd uchel mewn hylif i gael gwared â halogion o wyneb y wafer. O'i gymharu â glanhau ultrasonic traddodiadol, mae glanhau megasonig yn gweithredu ar amlder uwch, gan alluogi tynnu gronynnau maint is-micron yn fwy effeithlon heb achosi difrod i wyneb y wafer.
4. Glanhau Osôn
Mae technoleg glanhau osôn yn defnyddio priodweddau ocsideiddio cryf osôn i ddadelfennu a thynnu 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 wafferi.
4. Offer Proses Glanhau Wafer
Er mwyn sicrhau effeithlonrwydd a diogelwch prosesau glanhau wafferi, defnyddir amrywiaeth o offer glanhau uwch mewn gweithgynhyrchu lled-ddargludyddion. Mae'r prif fathau yn cynnwys:
1. Offer Glanhau Gwlyb
Mae offer glanhau gwlyb yn cynnwys amrywiol danciau trochi, tanciau glanhau ultrasonic, a sychwyr troelli. Mae'r dyfeisiau hyn yn cyfuno grymoedd mecanyddol ac adweithyddion cemegol i gael gwared ar halogion o wyneb y wafer. Fel arfer mae gan danciau trochi systemau rheoli tymheredd i sicrhau sefydlogrwydd ac effeithiolrwydd datrysiadau cemegol.
2. Offer Sych Glanhau
Mae offer sychlanhau yn bennaf yn cynnwys glanhawyr plasma, sy'n defnyddio gronynnau ynni uchel mewn plasma i adweithio â gweddillion wyneb y waffer a'u tynnu oddi yno. Mae glanhau plasma yn arbennig o addas ar gyfer prosesau sy'n gofyn am gynnal cywirdeb arwyneb heb gyflwyno gweddillion cemegol.
3. Systemau Glanhau Awtomataidd
Gydag ehangu parhaus cynhyrchu lled-ddargludyddion, systemau glanhau awtomataidd wedi dod yn ddewis a ffefrir ar gyfer glanhau wafferi ar raddfa fawr. Mae'r systemau hyn yn aml 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 wafferi 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 graddfa nanomedr, ond gyda'r gostyngiad pellach ym maint y ddyfais, bydd tynnu gronynnau is-nanomedr 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, megis glanhau osôn a glanhau megasonig, yn dod yn fwyfwy pwysig.
Lefelau Uwch o Awtomatiaeth a Deallusrwydd: Bydd systemau deallus yn galluogi monitro amser real ac addasu paramedrau amrywiol yn ystod y broses lanhau, gan wella effeithiolrwydd glanhau ac effeithlonrwydd cynhyrchu ymhellach.
Mae technoleg glanhau wafferi, fel cam hanfodol mewn gweithgynhyrchu lled-ddargludyddion, yn chwarae rhan hanfodol wrth sicrhau arwynebau wafferi glân ar gyfer prosesau dilynol. Mae'r cyfuniad o wahanol ddulliau glanhau yn cael gwared ar 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 hoptimeiddio i gwrdd â'r galw am gywirdeb uwch a chyfraddau diffygion is mewn gweithgynhyrchu lled-ddargludyddion.
Amser postio: Hydref-08-2024