Wafers Silicon vs. Wafers Gwydr: Beth Ydym Ni'n Ei Lanhau Mewn Gwirionedd? O Hanfod Deunydd i Ddatrysiadau Glanhau sy'n Seiliedig ar Brosesau

Er bod gan waferi silicon a gwydr yr un nod cyffredin o gael eu "glanhau", mae'r heriau a'r dulliau methiant y maent yn eu hwynebu yn ystod glanhau yn wahanol iawn. Mae'r anghysondeb hwn yn deillio o briodweddau deunydd cynhenid ​​a gofynion manyleb silicon a gwydr, yn ogystal â'r "athroniaeth" benodol o lanhau a ysgogir gan eu cymwysiadau terfynol.

Yn gyntaf, gadewch inni egluro: Beth yn union yr ydym yn ei lanhau? Pa halogion sydd ynghlwm?

Gellir dosbarthu halogion yn bedwar categori:

1. Halogion Gronynnau

   • Llwch, gronynnau metel, gronynnau organig, gronynnau sgraffiniol (o broses CMP), ac ati.

   • Gall yr halogion hyn achosi diffygion patrwm, fel siorts neu gylchedau agored.

2. Halogion Organig

   • Yn cynnwys gweddillion ffotowrthsefyll, ychwanegion resin, olewau croen dynol, gweddillion toddyddion, ac ati.

   • Gall halogion organig ffurfio masgiau sy'n rhwystro ysgythru neu fewnblannu ïonau ac yn lleihau adlyniad ffilmiau tenau eraill.

3. Halogion Ionau Metel

   • Haearn, copr, sodiwm, potasiwm, calsiwm, ac ati, sy'n dod yn bennaf o offer, cemegau, a chyswllt â phobl.

   • Mewn lled-ddargludyddion, mae ïonau metel yn halogion "lladdwr", gan gyflwyno lefelau ynni yn y band gwaharddedig, sy'n cynyddu cerrynt gollyngiadau, yn byrhau oes cludwyr, ac yn niweidio priodweddau trydanol yn ddifrifol. Mewn gwydr, gallant effeithio ar ansawdd ac adlyniad ffilmiau tenau dilynol.

4. Haen Ocsid Brodorol

   • Ar gyfer wafferi silicon: Mae haen denau o silicon deuocsid (Ocsid Brodorol) yn ffurfio'n naturiol ar yr wyneb yn yr awyr. Mae trwch ac unffurfiaeth yr haen ocsid hon yn anodd eu rheoli, a rhaid ei thynnu'n llwyr wrth gynhyrchu strwythurau allweddol fel ocsidau giât.

   • Ar gyfer wafferi gwydr: Mae gwydr ei hun yn strwythur rhwydwaith silica, felly nid oes problem o "gael gwared ar haen ocsid frodorol." Fodd bynnag, efallai bod yr wyneb wedi'i addasu oherwydd halogiad, ac mae angen cael gwared ar yr haen hon.

I. Nodau Craidd: Y Gwahaniaeth Rhwng Perfformiad Trydanol a Pherffeithrwydd Corfforol

• Wafers Silicon

  • Prif nod glanhau yw sicrhau perfformiad trydanol. Mae manylebau fel arfer yn cynnwys cyfrifiadau a meintiau gronynnau llym (e.e., rhaid tynnu gronynnau ≥0.1μm yn effeithiol), crynodiadau ïonau metel (e.e. rhaid rheoli Fe, Cu i ≤10¹⁰ atomau/cm² neu is), a lefelau gweddillion organig. Gall hyd yn oed halogiad microsgopig arwain at fyriadau cylched, ceryntau gollyngiadau, neu fethiant cyfanrwydd ocsid giât.

• Waferi Gwydr

  • Fel swbstradau, y gofynion craidd yw perffeithrwydd ffisegol a sefydlogrwydd cemegol. Mae manylebau'n canolbwyntio ar agweddau macro-lefel megis absenoldeb crafiadau, staeniau na ellir eu tynnu, a chynnal garwedd a geometreg yr wyneb gwreiddiol. Y nod glanhau yn bennaf yw sicrhau glendid gweledol ac adlyniad da ar gyfer prosesau dilynol megis cotio.

II. Natur Deunyddiol: Y Gwahaniaeth Sylfaenol Rhwng Crisialog ac Amorffaidd

• Silicon

  • Mae silicon yn ddeunydd crisialog, ac mae ei wyneb yn tyfu haen ocsid silicon deuocsid (SiO₂) anwastad yn naturiol. Mae'r haen ocsid hon yn peri risg i berfformiad trydanol a rhaid ei thynnu'n drylwyr ac yn unffurf.

• Gwydr

  • Mae gwydr yn rhwydwaith silica amorffaidd. Mae ei ddeunydd swmp yn debyg o ran cyfansoddiad i haen ocsid silicon silicon, sy'n golygu y gellir ei ysgythru'n gyflym gan asid hydrofflworig (HF) ac mae hefyd yn agored i erydiad alcalïaidd cryf, gan arwain at gynnydd mewn garwedd neu anffurfiad arwyneb. Mae'r gwahaniaeth sylfaenol hwn yn pennu y gall glanhau wafer silicon oddef ysgythru ysgafn, rheoledig i gael gwared ar halogion, tra bod yn rhaid glanhau wafer gwydr gyda gofal eithafol i osgoi niweidio'r deunydd sylfaen.

III. Cymhariaeth o Ddatrysiadau Glanhau

Yn seiliedig ar y nodau a nodweddion y deunydd uchod, mae'r toddiannau glanhau ar gyfer waferi silicon a gwydr yn wahanol:

• Proses Glanhau Wafer Gwydr

  • Ar hyn o bryd, mae'r rhan fwyaf o ffatrïoedd prosesu gwydr yn defnyddio gweithdrefnau glanhau yn seiliedig ar nodweddion deunydd gwydr, gan ddibynnu'n bennaf ar asiantau glanhau alcalïaidd gwan.

  • Nodweddion Asiant Glanhau:Mae'r asiantau glanhau arbenigol hyn fel arfer yn alcalïaidd wan, gyda pH tua 8-9. Maent fel arfer yn cynnwys syrffactyddion (e.e., ether polyoxyethylene alcyl), asiantau chelating metel (e.e., HEDP), a chymhorthion glanhau organig, wedi'u cynllunio i emwlsio a dadelfennu halogion organig fel olewau ac olion bysedd, tra'n bod yn cyrydol i'r matrics gwydr i'r lleiafswm.

  • Llif y Broses:Mae'r broses lanhau nodweddiadol yn cynnwys defnyddio crynodiad penodol o asiantau glanhau alcalïaidd gwan ar dymheredd sy'n amrywio o dymheredd ystafell i 60°C, ynghyd â glanhau uwchsonig. Ar ôl glanhau, mae'r wafers yn cael eu rinsio sawl gwaith gyda dŵr pur a'u sychu'n ysgafn (e.e., codi'n araf neu sychu ag anwedd IPA). Mae'r broses hon yn bodloni gofynion y wafer gwydr ar gyfer glendid gweledol a glendid cyffredinol yn effeithiol.

• Proses Glanhau Wafer Silicon

  • Ar gyfer prosesu lled-ddargludyddion, mae waferi silicon fel arfer yn cael eu glanhau RCA safonol, sy'n ddull glanhau hynod effeithiol sy'n gallu mynd i'r afael yn systematig â phob math o halogion, gan sicrhau bod y gofynion perfformiad trydanol ar gyfer dyfeisiau lled-ddargludyddion yn cael eu bodloni.

IV. Pan fydd Gwydr yn Bodloni Safonau "Glendid" Uwch

Pan ddefnyddir wafferi gwydr mewn cymwysiadau sy'n gofyn am gyfrifiadau gronynnau a lefelau ïonau metel llym (e.e., fel swbstradau mewn prosesau lled-ddargludyddion neu ar gyfer arwynebau dyddodiad ffilm denau rhagorol), efallai na fydd y broses lanhau gynhenid ​​​​yn ddigonol mwyach. Yn yr achos hwn, gellir cymhwyso egwyddorion glanhau lled-ddargludyddion, gan gyflwyno strategaeth lanhau RCA wedi'i haddasu.

Craidd y strategaeth hon yw gwanhau ac optimeiddio paramedrau proses RCA safonol i ddarparu ar gyfer natur sensitif gwydr:

• Dileu Halogion Organig:Gellir defnyddio toddiannau SPM neu ddŵr osôn mwynach i ddadelfennu halogion organig trwy ocsideiddio cryf.

• Tynnu Gronynnau:Defnyddir toddiant SC1 wedi'i wanhau'n fawr ar dymheredd is ac amseroedd triniaeth byrrach i ddefnyddio ei effeithiau gwrthyrru electrostatig a micro-ysgythru i gael gwared ar ronynnau, gan leihau cyrydiad ar y gwydr i'r lleiafswm.

• Tynnu Ionau Metel:Defnyddir toddiant SC2 gwanedig neu doddiannau asid hydroclorig gwanedig/asid nitrig gwanedig syml i gael gwared ar halogion metel trwy geliad.

• Gwaharddiadau Llym:Rhaid osgoi DHF (fflworid di-amoniwm) yn llwyr i atal cyrydiad y swbstrad gwydr.

Yn y broses wedi'i haddasu gyfan, mae cyfuno technoleg megasonig yn gwella effeithlonrwydd tynnu gronynnau nano-maint yn sylweddol ac mae'n fwy ysgafn ar yr wyneb.

Casgliad

Mae'r prosesau glanhau ar gyfer waferi silicon a gwydr yn ganlyniad anochel i beirianneg gwrthdroi yn seiliedig ar eu gofynion cymhwysiad terfynol, priodweddau deunydd, a nodweddion ffisegol a chemegol. Mae glanhau waferi silicon yn ceisio "glendid lefel atomig" ar gyfer perfformiad trydanol, tra bod glanhau waferi gwydr yn canolbwyntio ar gyflawni arwynebau ffisegol "perffaith, heb eu difrodi". Wrth i waferi gwydr gael eu defnyddio fwyfwy mewn cymwysiadau lled-ddargludyddion, bydd eu prosesau glanhau yn anochel yn esblygu y tu hwnt i lanhau alcalïaidd gwan traddodiadol, gan ddatblygu atebion mwy mireinio, wedi'u teilwra fel y broses RCA wedi'i haddasu i fodloni safonau glendid uwch.