სველი წმენდა (Wet Clean) ნახევარგამტარების წარმოების პროცესების ერთ-ერთი კრიტიკული ეტაპია, რომლის მიზანია ვაფლის ზედაპირიდან სხვადასხვა დამაბინძურებლების მოცილება, რათა უზრუნველყოფილი იყოს შემდგომი პროცესის ეტაპების სუფთა ზედაპირზე შესრულება.
ნახევარგამტარული მოწყობილობების ზომის შემცირებასთან და სიზუსტის მოთხოვნების ზრდასთან ერთად, ვაფლის გაწმენდის პროცესების ტექნიკური მოთხოვნები სულ უფრო მკაცრი ხდება. ვაფლის ზედაპირზე არსებული ყველაზე პატარა ნაწილაკებიც კი, ორგანული მასალები, ლითონის იონები ან ოქსიდის ნარჩენები მნიშვნელოვან გავლენას ახდენს მოწყობილობის მუშაობაზე, რითაც გავლენას ახდენს ნახევარგამტარული მოწყობილობების მოსავლიანობასა და საიმედოობაზე.
ვაფლის გაწმენდის ძირითადი პრინციპები
ვაფლის გაწმენდის არსი მდგომარეობს ვაფლის ზედაპირიდან სხვადასხვა დამაბინძურებლების ეფექტურად მოცილებაში ფიზიკური, ქიმიური და სხვა მეთოდების გამოყენებით, რათა უზრუნველყოფილი იყოს ვაფლის სუფთა ზედაპირი, რომელიც შესაფერისია შემდგომი დამუშავებისთვის.
დაბინძურების ტიპი
მოწყობილობის მახასიათებლებზე ძირითადი გავლენა
| ნივთის დაბინძურება | ნიმუშის დეფექტები
იონური იმპლანტაციის დეფექტები
საიზოლაციო ფენის დაშლის დეფექტები
| |
| მეტალური დაბინძურება | ტუტე ლითონები | MOS ტრანზისტორის არასტაბილურობა
კარიბჭის ოქსიდის ფენის დაშლა/დეგრადაცია
|
| მძიმე მეტალები | გაზრდილი PN შეერთების საპირისპირო გაჟონვის დენი
კარიბჭის ოქსიდის ფენის დაშლის დეფექტები
უმცირესობის მატარებლის სიცოცხლის ხანგრძლივობის დეგრადაცია
ოქსიდის აგზნების ფენის დეფექტის წარმოქმნა
| |
| ქიმიური დაბინძურება | ორგანული მასალა | კარიბჭის ოქსიდის ფენის დაშლის დეფექტები
გულ-სისხლძარღვთა დაავადებების აპკის ვარიაციები (ინკუბაციის დრო)
თერმული ოქსიდის ფენის სისქის ვარიაციები (დაჩქარებული დაჟანგვა)
ნისლის წარმოქმნა (ვაფლი, ლინზა, სარკე, ნიღაბი, ბადე)
|
| არაორგანული დამატკბობელი ნივთიერებები (B, P) | MOS ტრანზისტორი V-ე ცვლა
Si სუბსტრატისა და მაღალი წინააღმდეგობის პოლისილიციუმის ფურცლის წინააღმდეგობის ვარიაციები
| |
| არაორგანული ფუძეები (ამინები, ამიაკი) და მჟავები (SOx) | ქიმიურად გაძლიერებული რეზისტენტების გარჩევადობის დაქვეითება
მარილის წარმოქმნის გამო ნაწილაკების დაბინძურებისა და ნისლის წარმოქმნა
| |
| ტენიანობისა და ჰაერის გამო წარმოქმნილი ბუნებრივი და ქიმიური ოქსიდური აპკები | გაზრდილი კონტაქტური წინააღმდეგობა
კარიბჭის ოქსიდის ფენის დაშლა/დეგრადაცია
| |
კერძოდ, ვაფლის გაწმენდის პროცესის მიზნებია:
ნაწილაკების მოცილება: ვაფლის ზედაპირზე მიმაგრებული მცირე ნაწილაკების მოსაშორებლად ფიზიკური ან ქიმიური მეთოდების გამოყენება. მცირე ნაწილაკების მოცილება უფრო რთულია მათსა და ვაფლის ზედაპირს შორის ძლიერი ელექტროსტატიკური ძალების გამო, რაც განსაკუთრებულ დამუშავებას მოითხოვს.
ორგანული მასალის მოცილება: ორგანული დამაბინძურებლები, როგორიცაა ცხიმი და ფოტორეზისტის ნარჩენები, შეიძლება მიეკროს ვაფლის ზედაპირს. ეს დამაბინძურებლები, როგორც წესი, შორდება ძლიერი დამჟანგავი საშუალებებით ან გამხსნელებით.
ლითონის იონების მოცილება: ვაფლის ზედაპირზე ლითონის იონების ნარჩენებმა შეიძლება გააუარესოს ელექტრული მახასიათებლები და გავლენა მოახდინოს შემდგომ დამუშავების ეტაპებზეც კი. ამიტომ, ამ იონების მოსაშორებლად გამოიყენება სპეციფიკური ქიმიური ხსნარები.
ოქსიდის მოცილება: ზოგიერთი პროცესი მოითხოვს ვაფლის ზედაპირის გაწმენდას ოქსიდის ფენებისგან, როგორიცაა სილიციუმის ოქსიდი. ასეთ შემთხვევებში, ბუნებრივი ოქსიდის ფენები უნდა მოიხსნას გაწმენდის გარკვეული ეტაპების დროს.
ვაფლის გაწმენდის ტექნოლოგიის გამოწვევა მდგომარეობს დამაბინძურებლების ეფექტურად მოცილებაში ვაფლის ზედაპირზე უარყოფითი ზემოქმედების გარეშე, როგორიცაა ზედაპირის გაუხეშების, კოროზიის ან სხვა ფიზიკური დაზიანების თავიდან აცილება.
2. ვაფლის გაწმენდის პროცესის მიმდინარეობა
ვაფლის გაწმენდის პროცესი, როგორც წესი, მოიცავს რამდენიმე ეტაპს, რათა უზრუნველყოფილი იყოს დამაბინძურებლების სრული მოცილება და ზედაპირის სრულად გაწმენდა.
სურათი: შედარება პარტიული ტიპის და ერთვაფლის ტიპის წმენდას შორის
ვაფლის გაწმენდის ტიპიური პროცესი მოიცავს შემდეგ ძირითად ეტაპებს:
1. წინასწარი გაწმენდა (წინასწარი გაწმენდა)
წინასწარი გაწმენდის მიზანია ვაფლის ზედაპირიდან ფხვიერი დამაბინძურებლებისა და დიდი ნაწილაკების მოცილება, რაც, როგორც წესი, დეიონიზებული წყლით (DI Water) გავლით და ულტრაბგერითი გაწმენდით მიიღწევა. დეიონიზებულ წყალს თავდაპირველად შეუძლია ვაფლის ზედაპირიდან ნაწილაკებისა და გახსნილი მინარევების მოცილება, ხოლო ულტრაბგერითი გაწმენდა იყენებს კავიტაციის ეფექტებს ნაწილაკებსა და ვაფლის ზედაპირს შორის კავშირის გასაწყვეტად, რაც მათ მოცილებას აადვილებს.
2. ქიმიური წმენდა
ქიმიური გაწმენდა ვაფლის გაწმენდის პროცესის ერთ-ერთი ძირითადი ეტაპია, რომელიც იყენებს ქიმიურ ხსნარებს ვაფლის ზედაპირიდან ორგანული მასალების, ლითონის იონებისა და ოქსიდების მოსაშორებლად.
ორგანული მასალის მოცილება: როგორც წესი, ორგანული დამაბინძურებლების გასახსნელად და დასაჟანგავად გამოიყენება აცეტონი ან ამიაკის/პეროქსიდის ნარევი (SC-1). SC-1 ხსნარის ტიპიური თანაფარდობაა NH₄OH.
₂O₂
₂O = 1:1:5, დაახლოებით 20°C სამუშაო ტემპერატურით.
ლითონის იონების მოცილება: აზოტის მჟავა ან მარილმჟავას/პეროქსიდის ნარევები (SC-2) გამოიყენება ლითონის იონების ვაფლის ზედაპირიდან მოსაშორებლად. SC-2 ხსნარის ტიპიური თანაფარდობაა HCl.
₂O₂
₂O = 1:1:6, დაახლოებით 80°C ტემპერატურის შენარჩუნებით.
ოქსიდის მოცილება: ზოგიერთ პროცესში საჭიროა ვაფლის ზედაპირიდან ბუნებრივი ოქსიდის ფენის მოცილება, რისთვისაც გამოიყენება ფტორწყალბადმჟავას (HF) ხსნარი. HF ხსნარის ტიპიური თანაფარდობაა HF.
₂O = 1:50 და მისი გამოყენება შესაძლებელია ოთახის ტემპერატურაზე.
3. საბოლოო გაწმენდა
ქიმიური გაწმენდის შემდეგ, ვაფლები, როგორც წესი, გადის საბოლოო გაწმენდის ეტაპს, რათა უზრუნველყოფილი იყოს ზედაპირზე ქიმიური ნარჩენების არარსებობა. საბოლოო გაწმენდისას ძირითადად გამოიყენება დეიონიზებული წყალი საფუძვლიანი გარეცხვისთვის. გარდა ამისა, ოზონის წყლით გაწმენდა (O₃/H₂O) გამოიყენება ვაფლის ზედაპირიდან დარჩენილი დამაბინძურებლების შემდგომი მოსაშორებლად.
4. გაშრობა
გაწმენდილი ვაფლები სწრაფად უნდა გაშრეს, რათა თავიდან იქნას აცილებული წყლის ნიშნების გაჩენა ან დამაბინძურებლების ხელახლა მიმაგრება. გაშრობის გავრცელებული მეთოდებია ბრუნვით გაშრობა და აზოტით გაწმენდა. პირველი მეთოდი მაღალი სიჩქარით ბრუნვით აშორებს ტენიანობას ვაფლის ზედაპირიდან, ხოლო მეორე უზრუნველყოფს სრულ გაშრობას ვაფლის ზედაპირზე მშრალი აზოტის გაზის გაფრქვევით.
დამაბინძურებელი
დასუფთავების პროცედურის დასახელება
ქიმიური ნარევის აღწერა
ქიმიკატები
| ნაწილაკები | პირანია (SPM) | გოგირდმჟავა/წყალბადის ზეჟანგი/დიად ხსნადი წყალი | H2SO4/H2O2/H2O 3-4:1; 90°C |
| SC-1 (APM) | ამონიუმის ჰიდროქსიდი/წყალბადის ზეჟანგი/DI წყალი | NH4OH/H2O2/H2O 1:4:20; 80°C | |
| ლითონები (არა სპილენძი) | SC-2 (HPM) | მარილმჟავა/წყალბადის ზეჟანგი/დიად ხსნადი წყალი | HCl/H2O2/H2O1:1:6; 85°C |
| პირანია (SPM) | გოგირდმჟავა/წყალბადის ზეჟანგი/დიად ხსნადი წყალი | H2SO4/H2O2/H2O3-4:1; 90°C | |
| DHF | განზავებული ფტორწყალბადმჟავა/დიზედნადები წყალი (არ აშორებს სპილენძს) | HF/H2O1:50 | |
| ორგანული პროდუქტები | პირანია (SPM) | გოგირდმჟავა/წყალბადის ზეჟანგი/დიად ხსნადი წყალი | H2SO4/H2O2/H2O 3-4:1; 90°C |
| SC-1 (APM) | ამონიუმის ჰიდროქსიდი/წყალბადის ზეჟანგი/DI წყალი | NH4OH/H2O2/H2O 1:4:20; 80°C | |
| დიო3 | ოზონი დეიონიზებულ წყალში | O3/H2O ოპტიმიზირებული ნარევები | |
| მშობლიური ოქსიდი | DHF | განზავებული ფტორწყალბადმჟავა/დიზედნადები წყალი | HF/H2O 1:100 |
| BHF | ბუფერული ფტორწყალბადის მჟავა | NH4F/HF/H2O |
3. ვაფლის გაწმენდის გავრცელებული მეთოდები
1. RCA გაწმენდის მეთოდი
RCA გაწმენდის მეთოდი ნახევარგამტარული ინდუსტრიის ერთ-ერთი ყველაზე კლასიკური ვაფლის გაწმენდის ტექნიკაა, რომელიც RCA Corporation-მა 40 წელზე მეტი ხნის წინ შეიმუშავა. ეს მეთოდი ძირითადად გამოიყენება ორგანული დამაბინძურებლებისა და ლითონის იონების მინარევების მოსაშორებლად და შეიძლება განხორციელდეს ორ ეტაპად: SC-1 (სტანდარტული გაწმენდა 1) და SC-2 (სტანდარტული გაწმენდა 2).
SC-1 გაწმენდა: ეს ეტაპი ძირითადად გამოიყენება ორგანული დამაბინძურებლებისა და ნაწილაკების მოსაშორებლად. ხსნარი წარმოადგენს ამიაკის, წყალბადის ზეჟანგისა და წყლის ნარევს, რომელიც ვაფლის ზედაპირზე თხელ სილიციუმის ოქსიდის ფენას წარმოქმნის.
SC-2 გაწმენდა: ეს ეტაპი ძირითადად გამოიყენება ლითონის იონების დამაბინძურებლების მოსაშორებლად, მარილმჟავას, წყალბადის ზეჟანგისა და წყლის ნარევის გამოყენებით. ის ვაფლის ზედაპირზე ტოვებს თხელ პასივაციის ფენას ხელახალი დაბინძურების თავიდან ასაცილებლად.
2. პირანიას გაწმენდის მეთოდი (Piranha Etch Clean)
პირანიას მეთოდი ორგანული მასალების მოსაშორებლად მაღალეფექტური ტექნიკაა, რომელიც იყენებს გოგირდმჟავასა და წყალბადის ზეჟანგის ნარევს, როგორც წესი, 3:1 ან 4:1 თანაფარდობით. ამ ხსნარის უკიდურესად ძლიერი ჟანგვითი თვისებების გამო, მას შეუძლია დიდი რაოდენობით ორგანული ნივთიერებებისა და ჯიუტი დამაბინძურებლების მოცილება. ეს მეთოდი მოითხოვს პირობების მკაცრ კონტროლს, განსაკუთრებით ტემპერატურისა და კონცენტრაციის თვალსაზრისით, რათა თავიდან იქნას აცილებული ვაფლის დაზიანება.
ულტრაბგერითი გაწმენდა იყენებს სითხეში მაღალი სიხშირის ბგერითი ტალღების მიერ გენერირებულ კავიტაციის ეფექტს ვაფლის ზედაპირიდან დამაბინძურებლების მოსაშორებლად. ტრადიციულ ულტრაბგერით გაწმენდასთან შედარებით, მეგაბგერითი გაწმენდა უფრო მაღალი სიხშირით მუშაობს, რაც საშუალებას იძლევა უფრო ეფექტურად მოშორდეს სუბმიკრონიანი ნაწილაკები ვაფლის ზედაპირის დაზიანების გარეშე.
4. ოზონის გაწმენდა
ოზონის გამწმენდი ტექნოლოგია იყენებს ოზონის ძლიერ დამჟანგავ თვისებებს ვაფლის ზედაპირიდან ორგანული დამაბინძურებლების დასაშლელად და მოსაშორებლად, საბოლოოდ კი მათ უვნებელ ნახშირორჟანგად და წყლად გარდაქმნის. ეს მეთოდი არ საჭიროებს ძვირადღირებული ქიმიური რეაგენტების გამოყენებას და იწვევს გარემოს ნაკლებ დაბინძურებას, რაც მას ვაფლის გაწმენდის სფეროში ახალ ტექნოლოგიად აქცევს.
4. ვაფლის გაწმენდის პროცესის აღჭურვილობა
ვაფლის გაწმენდის პროცესების ეფექტურობისა და უსაფრთხოების უზრუნველსაყოფად, ნახევარგამტარების წარმოებაში გამოიყენება სხვადასხვა თანამედროვე საწმენდი მოწყობილობა. ძირითადი ტიპებია:
1. სველი წმენდის აღჭურვილობა
სველი წმენდის აღჭურვილობა მოიცავს სხვადასხვა ჩაძირვის ავზებს, ულტრაბგერითი წმენდის ავზებს და ბრუნვით საშრობებს. ეს მოწყობილობები აერთიანებენ მექანიკურ ძალებსა და ქიმიურ რეაგენტებს ვაფლის ზედაპირიდან დამაბინძურებლების მოსაშორებლად. ჩაძირვის ავზები, როგორც წესი, აღჭურვილია ტემპერატურის კონტროლის სისტემებით, რათა უზრუნველყოფილი იყოს ქიმიური ხსნარების სტაბილურობა და ეფექტურობა.
2. ქიმწმენდის აღჭურვილობა
ქიმწმენდის აღჭურვილობა ძირითადად მოიცავს პლაზმურ საწმენდებს, რომლებიც იყენებენ პლაზმაში არსებულ მაღალი ენერგიის ნაწილაკებს ვაფლის ზედაპირიდან ნარჩენების მოსაშორებლად და მათთან რეაგირებისთვის. პლაზმური გაწმენდა განსაკუთრებით შესაფერისია იმ პროცესებისთვის, რომლებიც მოითხოვს ზედაპირის მთლიანობის შენარჩუნებას ქიმიური ნარჩენების შეყვანის გარეშე.
3. ავტომატური დასუფთავების სისტემები
ნახევარგამტარების წარმოების უწყვეტი გაფართოების გამო, ავტომატიზირებული საწმენდი სისტემები ფართომასშტაბიანი ვაფლების გაწმენდის სასურველ არჩევნად იქცა. ეს სისტემები ხშირად მოიცავს ავტომატიზირებულ გადაცემის მექანიზმებს, მრავალავტოტანკიან საწმენდ სისტემებს და ზუსტი კონტროლის სისტემებს, რათა უზრუნველყოფილი იყოს თითოეული ვაფლისთვის თანმიმდევრული გაწმენდის შედეგები.
5. მომავლის ტენდენციები
ნახევარგამტარული მოწყობილობების შემცირებასთან ერთად, ვაფლის გაწმენდის ტექნოლოგია უფრო ეფექტური და ეკოლოგიურად სუფთა გადაწყვეტილებებისკენ ვითარდება. მომავლის გაწმენდის ტექნოლოგიები ფოკუსირებული იქნება:
ნანომეტრული მასშტაბის ნაწილაკების მოცილება: არსებული გამწმენდი ტექნოლოგიები ნანომეტრიული მასშტაბის ნაწილაკების დამუშავებას უწყობს ხელს, თუმცა მოწყობილობის ზომის შემდგომი შემცირებით, ნანომეტრული მასშტაბის ნაწილაკების მოცილება ახალ გამოწვევად იქცევა.
ეკოლოგიურად სუფთა და ეკოლოგიურად სუფთა დასუფთავება: სულ უფრო მნიშვნელოვანი გახდება გარემოსთვის მავნე ქიმიკატების გამოყენების შემცირება და უფრო ეკოლოგიურად სუფთა დასუფთავების მეთოდების შემუშავება, როგორიცაა ოზონის და მეგასონიური გაწმენდა.
ავტომატიზაციისა და ინტელექტის უფრო მაღალი დონე: ინტელექტუალური სისტემები საშუალებას მოგცემთ რეალურ დროში აკონტროლოთ და არეგულიროთ სხვადასხვა პარამეტრი დასუფთავების პროცესში, რაც კიდევ უფრო გააუმჯობესებს დასუფთავების ეფექტურობას და წარმოების ეფექტურობას.
ვაფლის გაწმენდის ტექნოლოგია, როგორც ნახევარგამტარული წარმოების კრიტიკული ეტაპი, სასიცოცხლო როლს ასრულებს შემდგომი პროცესებისთვის ვაფლის ზედაპირების სისუფთავის უზრუნველყოფაში. სხვადასხვა გაწმენდის მეთოდების კომბინაცია ეფექტურად აშორებს დამაბინძურებლებს, რაც უზრუნველყოფს სუბსტრატის სუფთა ზედაპირს შემდეგი ნაბიჯებისთვის. ტექნოლოგიის განვითარებასთან ერთად, გაწმენდის პროცესები გააგრძელებს ოპტიმიზაციას, რათა დააკმაყოფილოს ნახევარგამტარული წარმოების მაღალი სიზუსტისა და დეფექტების დაბალი მაჩვენებლის მოთხოვნები.
გამოქვეყნების დრო: 2024 წლის 8 ოქტომბერი