Technoleg Glanhau Wafer mewn Gweithgynhyrchu Lled-ddargludyddion

Technoleg Glanhau Wafer mewn Gweithgynhyrchu Lled-ddargludyddion

Mae glanhau wafers yn gam hollbwysig drwy gydol y broses gyfan o weithgynhyrchu lled-ddargludyddion ac yn un o'r ffactorau allweddol sy'n effeithio'n uniongyrchol ar berfformiad dyfeisiau a chynnyrch cynhyrchu. Yn ystod gweithgynhyrchu sglodion, gall hyd yn oed yr halogiad lleiaf ddiraddio nodweddion dyfeisiau neu achosi methiant llwyr. O ganlyniad, cymhwysir prosesau glanhau cyn ac ar ôl bron pob cam gweithgynhyrchu i gael gwared ar halogion arwyneb a sicrhau glendid wafers. Glanhau hefyd yw'r llawdriniaeth amlaf mewn cynhyrchu lled-ddargludyddion, gan gyfrif am oddeutu30% o holl gamau'r broses.

Gyda graddio parhaus integreiddio ar raddfa fawr iawn (VLSI), mae nodau proses wedi datblygu i28 nm, 14 nm, a thu hwnt, gan yrru dwysedd dyfeisiau uwch, lledau llinell culach, a llif prosesau cynyddol gymhleth. Mae nodau uwch yn llawer mwy sensitif i halogiad, tra bod meintiau nodweddion llai yn gwneud glanhau'n anoddach. O ganlyniad, mae nifer y camau glanhau yn parhau i gynyddu, ac mae glanhau wedi dod yn fwy cymhleth, yn fwy hanfodol, ac yn fwy heriol. Er enghraifft, mae sglodion 90 nm fel arfer yn gofyn am tua90 cam glanhau, tra bod sglodion 20 nm angen tua215 o gamau glanhauWrth i weithgynhyrchu symud ymlaen i nodau 14 nm, 10 nm, a rhai llai, bydd nifer y gweithrediadau glanhau yn parhau i gynyddu.

Yn ei hanfod,Mae glanhau wafer yn cyfeirio at brosesau sy'n defnyddio triniaethau cemegol, nwyon, neu ddulliau ffisegol i gael gwared ar amhureddau o wyneb y waferGall halogion fel gronynnau, metelau, gweddillion organig, ac ocsidau brodorol i gyd effeithio'n andwyol ar berfformiad, dibynadwyedd a chynnyrch dyfeisiau. Mae glanhau yn gwasanaethu fel y "bont" rhwng camau gweithgynhyrchu olynol—er enghraifft, cyn dyddodiad a lithograffeg, neu ar ôl ysgythru, CMP (sgleinio mecanyddol cemegol), ac mewnblannu ïonau. Yn fras, gellir rhannu glanhau wafferi ynglanhau gwlybaglanhau sych.

Glanhau Gwlyb

Mae glanhau gwlyb yn defnyddio toddyddion cemegol neu ddŵr wedi'i ddad-ïoneiddio (DIW) i lanhau wafferi. Defnyddir dau brif ddull:

• Dull trochiMae wafferi yn cael eu trochi mewn tanciau sy'n llawn toddyddion neu DIW. Dyma'r dull a ddefnyddir fwyaf, yn enwedig ar gyfer nodau technoleg aeddfed.

• Dull chwistrellu: mae toddyddion neu DIW yn cael eu chwistrellu ar wafferi cylchdroi i gael gwared ar amhureddau. Er bod trochi yn caniatáu prosesu swp o wafferi lluosog, dim ond un waffer y mae glanhau chwistrellu yn ei drin fesul siambr ond mae'n darparu gwell rheolaeth, gan ei wneud yn gynyddol gyffredin mewn nodau uwch.

Glanhau Sych

Fel mae'r enw'n awgrymu, mae glanhau sych yn osgoi toddyddion neu DIW, gan ddefnyddio nwyon neu plasma yn lle hynny i gael gwared ar halogion. Gyda'r gwthio tuag at nodau uwch, mae glanhau sych yn dod yn fwyfwy pwysig oherwydd eimanwl gywirdeb uchelac effeithiolrwydd yn erbyn organigion, nitridau ac ocsidau. Fodd bynnag, mae'n ei gwneud yn ofynnolbuddsoddiad uwch mewn offer, gweithrediad mwy cymhleth, a rheolaeth broses llymachMantais arall yw bod glanhau sych yn lleihau'r cyfrolau mawr o ddŵr gwastraff a gynhyrchir gan ddulliau gwlyb.

Technegau Glanhau Gwlyb Cyffredin

1. Glanhau Dŵr wedi'i Ddad-ïoneiddio (DIW)

DIW yw'r asiant glanhau a ddefnyddir fwyaf eang mewn glanhau gwlyb. Yn wahanol i ddŵr heb ei drin, nid yw DIW bron yn cynnwys ïonau dargludol, gan atal cyrydiad, adweithiau electrocemegol, neu ddirywiad dyfeisiau. Defnyddir DIW yn bennaf mewn dwy ffordd:

1. Glanhau wyneb wafer yn uniongyrchol– Fel arfer yn cael ei berfformio mewn modd un wafer gyda rholeri, brwsys, neu ffroenellau chwistrellu yn ystod cylchdroi'r wafer. Her yw cronni gwefr electrostatig, a all achosi diffygion. I liniaru hyn, mae CO₂ (ac weithiau NH₃) yn cael ei doddi yn y DIW i wella dargludedd heb halogi'r wafer.

2. Rinsiad ar ôl glanhau cemegol– Mae DIW yn cael gwared ar doddiannau glanhau gweddilliol a allai fel arall gyrydu'r wafer neu ddirywio perfformiad y ddyfais pe baent yn cael eu gadael ar yr wyneb.

2. Glanhau HF (Asid Hydrofflworig)

HF yw'r cemegyn mwyaf effeithiol ar gyfer cael gwaredhaenau ocsid brodorol (SiO₂)ar wafferi silicon ac mae'n ail o ran pwysigrwydd yn unig i DIW. Mae hefyd yn hydoddi metelau sydd ynghlwm ac yn atal ail-ocsideiddio. Fodd bynnag, gall ysgythru HF wneud arwynebau wafferi yn arw ac ymosod ar rai metelau yn annymunol. I fynd i'r afael â'r problemau hyn, mae dulliau gwell yn gwanhau HF, yn ychwanegu ocsidyddion, syrffactyddion, neu asiantau cymhlethu i wella detholusrwydd a lleihau halogiad.

3. Glanhau SC1 (Glanhau Safonol 1: NH₄OH + H₂O₂ + H₂O)

Mae SC1 yn ddull cost-effeithiol a hynod effeithlon ar gyfer cael gwaredgweddillion organig, gronynnau, a rhai metelauMae'r mecanwaith yn cyfuno gweithred ocsideiddio H₂O₂ ac effaith hydoddi NH₄OH. Mae hefyd yn gwrthyrru gronynnau trwy rymoedd electrostatig, ac mae cymorth uwchsonig/megasonig yn gwella effeithlonrwydd ymhellach. Fodd bynnag, gall SC1 wneud arwynebau waffer yn arw, gan olygu bod angen optimeiddio cymhareb cemegol yn ofalus, rheoli tensiwn arwyneb (trwy syrffactyddion), ac asiantau cheleiddio i atal ail-ddyfodiad metel.

4. Glanhau SC2 (Glanhau Safonol 2: HCl + H₂O₂ + H₂O)

Mae SC2 yn ategu SC1 trwy gael gwaredhalogion metelaiddMae ei allu cymhlethu cryf yn trosi metelau wedi'u ocsideiddio yn halwynau neu gymhlethdodau hydawdd, sy'n cael eu rinsio i ffwrdd. Er bod SC1 yn effeithiol ar gyfer organigion a gronynnau, mae SC2 yn arbennig o werthfawr ar gyfer atal amsugno metel a sicrhau halogiad metelaidd isel.

5. Glanhau O₃ (Oson)

Defnyddir glanhau osôn yn bennaf ar gyfertynnu deunydd organigadiheintio DIWMae O₃ yn gweithredu fel ocsidydd cryf, ond gall achosi ail-ddyfodiad, felly mae'n aml yn cael ei gyfuno â HF. Mae optimeiddio tymheredd yn hanfodol gan fod hydoddedd O₃ mewn dŵr yn lleihau ar dymheredd uwch. Yn wahanol i ddiheintyddion sy'n seiliedig ar glorin (annerbyniol mewn ffatrïoedd lled-ddargludyddion), mae O₃ yn dadelfennu'n ocsigen heb halogi systemau DIW.

6. Glanhau Toddyddion Organig

Mewn rhai prosesau arbenigol, defnyddir toddyddion organig lle nad yw dulliau glanhau safonol yn ddigonol neu'n anaddas (e.e., pan fo'n rhaid osgoi ffurfio ocsid).

Casgliad

Glanhau wafferi yw'ry cam a ailadroddir amlafmewn gweithgynhyrchu lled-ddargludyddion ac mae'n effeithio'n uniongyrchol ar gynnyrch a dibynadwyedd dyfeisiau. Gyda'r symudiad tuag atwaferi mwy a geometregau dyfeisiau llai, mae gofynion ar gyfer glendid wyneb wafer, cyflwr cemegol, garwedd a thrwch ocsid yn dod yn fwyfwy llym.

Adolygodd yr erthygl hon dechnolegau glanhau wafferi aeddfed ac uwch, gan gynnwys DIW, HF, SC1, SC2, O₃, a dulliau toddyddion organig, ynghyd â'u mecanweithiau, manteision a chyfyngiadau. O'r ddausafbwyntiau economaidd ac amgylcheddol, mae gwelliannau parhaus mewn technoleg glanhau wafers yn hanfodol i ddiwallu gofynion gweithgynhyrchu lled-ddargludyddion uwch.