ვაფლის გაწმენდის ტექნოლოგია ნახევარგამტარული წარმოებაში

ვაფლის გაწმენდის ტექნოლოგია ნახევარგამტარული წარმოებაში

ვაფლის გაწმენდა ნახევარგამტარების წარმოების მთელი პროცესის კრიტიკული ეტაპია და ერთ-ერთი მთავარი ფაქტორი, რომელიც პირდაპირ გავლენას ახდენს მოწყობილობის მუშაობასა და წარმოების მოსავლიანობაზე. ჩიპის დამზადების დროს, უმცირესმა დაბინძურებამაც კი შეიძლება გააუარესოს მოწყობილობის მახასიათებლები ან გამოიწვიოს სრული გაუმართაობა. შედეგად, გაწმენდის პროცესები გამოიყენება წარმოების თითქმის ყველა ეტაპზე ზედაპირის დამაბინძურებლების მოსაშორებლად და ვაფლის სისუფთავის უზრუნველსაყოფად. გაწმენდა ასევე ყველაზე ხშირი ოპერაციაა ნახევარგამტარების წარმოებაში, რაც დაახლოებით...პროცესის ყველა ეტაპის 30%.

ძალიან მასშტაბური ინტეგრაციის (VLSI) უწყვეტი მასშტაბირებით, პროცესის კვანძები განვითარდა28 ნმ, 14 ნმ და მეტი, რაც იწვევს მოწყობილობის სიმკვრივის ზრდას, ხაზების სიგანის შევიწროებას და პროცესის სულ უფრო რთულ ნაკადებს. მოწინავე კვანძები მნიშვნელოვნად უფრო მგრძნობიარეა დაბინძურების მიმართ, ხოლო მახასიათებლების მცირე ზომები ართულებს გაწმენდას. შესაბამისად, დასუფთავების ეტაპების რაოდენობა კვლავ იზრდება და გაწმენდა უფრო რთული, უფრო კრიტიკული და უფრო რთული გახდა. მაგალითად, 90 ნმ ჩიპს, როგორც წესი, დაახლოებით სჭირდება90 დასუფთავების ნაბიჯი, მაშინ როცა 20 ნმ ჩიპს დაახლოებით215 დასუფთავების ნაბიჯი14 ნმ, 10 ნმ და უფრო მცირე ზომის კვანძებამდე წარმოების პროგრესირებასთან ერთად, გაწმენდის ოპერაციების რაოდენობა კვლავ გაიზრდება.

არსებითად,ვაფლის გაწმენდა გულისხმობს პროცესებს, რომლებიც იყენებენ ქიმიურ დამუშავებას, გაზებს ან ფიზიკურ მეთოდებს ვაფლის ზედაპირიდან მინარევების მოსაშორებლად.. ისეთ დამაბინძურებლებს, როგორიცაა ნაწილაკები, ლითონები, ორგანული ნარჩენები და მშობლიური ოქსიდები, შეუძლიათ უარყოფითად იმოქმედონ მოწყობილობის მუშაობაზე, საიმედოობასა და მოსავლიანობაზე. გაწმენდა წარმოადგენს „ხიდს“ წარმოების თანმიმდევრულ ეტაპებს შორის - მაგალითად, დალექვამდე და ლითოგრაფიამდე, ან გრავირების, CMP-ის (ქიმიური მექანიკური გაპრიალება) და იონური იმპლანტაციის შემდეგ. ზოგადად, ვაფლის გაწმენდა შეიძლება დაიყოსსველი წმენდადაქიმწმენდა.

სველი წმენდა

სველი წმენდის დროს ვაფლების გასაწმენდად გამოიყენება ქიმიური გამხსნელები ან დეიონიზებული წყალი (DIW). გამოიყენება ორი ძირითადი მიდგომა:

• ჩაძირვის მეთოდივაფლები იძირება გამხსნელებით ან DIW-ით სავსე ავზებში. ეს ყველაზე ფართოდ გამოყენებადი მეთოდია, განსაკუთრებით განვითარებული ტექნოლოგიის მქონე კვანძებისთვის.

• შესხურების მეთოდიმინარევების მოსაშორებლად მბრუნავ ვაფლებზე ასხურებენ გამხსნელებს ან DIW-ს. მიუხედავად იმისა, რომ ჩაძირვა საშუალებას იძლევა მრავალი ვაფლის პარტიული დამუშავების, შესხურებით წმენდა თითო კამერაში მხოლოდ ერთ ვაფლს ამუშავებს, თუმცა უკეთეს კონტროლს უზრუნველყოფს, რაც მას სულ უფრო ხშირად აქცევს მოწინავე კვანძებში.

ქიმწმენდა

როგორც სახელიდან ჩანს, ქიმწმენდა არ იყენებს გამხსნელებს ან DIW-ს და დამაბინძურებლების მოსაშორებლად იყენებს აირებს ან პლაზმას. მოწინავე კვანძებისკენ სწრაფვასთან ერთად, ქიმწმენდა სულ უფრო მნიშვნელოვან საკითხს იძენს მისი...მაღალი სიზუსტედა ეფექტურობა ორგანული ნივთიერებების, ნიტრიდების და ოქსიდების წინააღმდეგ. თუმცა, ეს მოითხოვსაღჭურვილობის უფრო მაღალი ინვესტიცია, უფრო რთული ოპერაცია და პროცესის უფრო მკაცრი კონტროლიკიდევ ერთი უპირატესობა ის არის, რომ მშრალი წმენდა ამცირებს სველი მეთოდებით წარმოქმნილი ჩამდინარე წყლების დიდ მოცულობას.

სველი წმენდის გავრცელებული ტექნიკა

1. DIW (დეიონიზებული წყლით) გაწმენდა

DIW სველი წმენდის დროს ყველაზე ფართოდ გამოყენებადი საწმენდი საშუალებაა. დაუმუშავებელი წყლისგან განსხვავებით, DIW თითქმის არ შეიცავს გამტარ იონებს, რაც ხელს უშლის კოროზიას, ელექტროქიმიურ რეაქციებს ან მოწყობილობის დეგრადაციას. DIW ძირითადად ორი გზით გამოიყენება:

1. ვაფლის ზედაპირის პირდაპირი გაწმენდა– როგორც წესი, ხორციელდება ერთი ვაფლის რეჟიმში, ლილვაკებით, ჯაგრისებით ან შესასხურებელი საქშენებით ვაფლის ბრუნვის დროს. ერთ-ერთი პრობლემა ელექტროსტატიკური მუხტის დაგროვებაა, რამაც შეიძლება დეფექტები გამოიწვიოს. ამის შესამცირებლად, CO₂ (და ზოგჯერ NH₃) იხსნება DIW-ში, რათა გაუმჯობესდეს გამტარობა ვაფლის დაბინძურების გარეშე.

2. ქიმიური გაწმენდის შემდეგ ჩამობანა– DIW აშორებს ნარჩენ საწმენდ ხსნარებს, რომლებმაც შეიძლება გამოიწვიოს ვაფლის კოროზია ან გაუარესდეს მოწყობილობის მუშაობა, თუ ზედაპირზე დარჩება.

2. HF (ფტორწყალბადმჟავა) გაწმენდა

HF ყველაზე ეფექტური ქიმიური საშუალებაა მოსაშორებლადბუნებრივი ოქსიდის ფენები (SiO₂)სილიციუმის ვაფლებზე და მნიშვნელობით მეორე ადგილზეა მხოლოდ DIW-ს შემდეგ. ის ასევე შლის მიმაგრებულ ლითონებს და თრგუნავს რეოქსიდაციას. თუმცა, HF გრავირებამ შეიძლება გააუხეშოს ვაფლის ზედაპირები და არასასურველი ზიანი მიაყენოს გარკვეულ ლითონებს. ამ პრობლემების გადასაჭრელად, გაუმჯობესებული მეთოდებით ხდება HF-ის განზავება, დამჟანგველების, ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების ან კომპლექსური აგენტების დამატება სელექციურობის გასაძლიერებლად და დაბინძურების შესამცირებლად.

3. SC1 გაწმენდა (სტანდარტული გაწმენდა 1: NH₄OH + H₂O₂ + H₂O)

SC1 არის ეკონომიური და მაღალეფექტური მეთოდი მოსაშორებლად.ორგანული ნარჩენები, ნაწილაკები და ზოგიერთი ლითონიმექანიზმი აერთიანებს H₂O₂-ის დამჟანგავ მოქმედებას და NH₄OH-ის გამხსნელ ეფექტს. ის ასევე იგერიებს ნაწილაკებს ელექტროსტატიკური ძალების მეშვეობით, ხოლო ულტრაბგერითი/მეგასონიული დახმარება კიდევ უფრო აუმჯობესებს ეფექტურობას. თუმცა, SC1-ს შეუძლია გააუხეშოს ვაფლის ზედაპირები, რაც მოითხოვს ქიმიური თანაფარდობების ფრთხილად ოპტიმიზაციას, ზედაპირული დაჭიმულობის კონტროლს (ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების მეშვეობით) და ხელატურ აგენტებს ლითონის ხელახალი დეპონირების აღსაკვეთად.

4. SC2 გაწმენდა (სტანდარტული გაწმენდა 2: HCl + H₂O₂ + H₂O)

SC2 ავსებს SC1-ს მოცილებითმეტალური დამაბინძურებლებიმისი ძლიერი კომპლექსირების უნარი გარდაქმნის დაჟანგულ ლითონებს ხსნად მარილებად ან კომპლექსებად, რომლებიც ირეცხება. მიუხედავად იმისა, რომ SC1 ეფექტურია ორგანული ნივთიერებებისა და ნაწილაკებისთვის, SC2 განსაკუთრებით ღირებულია ლითონების ადსორბციის თავიდან ასაცილებლად და ლითონების დაბალი დაბინძურების უზრუნველსაყოფად.

5. O₃ (ოზონის) გაწმენდა

ოზონის გაწმენდა ძირითადად გამოიყენებაორგანული ნივთიერებების მოცილებადაDIW-ის დეზინფექციაO₃ მოქმედებს როგორც ძლიერი ოქსიდანტი, მაგრამ შეიძლება გამოიწვიოს ხელახალი დალექვა, ამიტომ ხშირად შერწყმულია HF-თან. ტემპერატურის ოპტიმიზაცია კრიტიკულად მნიშვნელოვანია, რადგან O₃-ის ხსნადობა წყალში მცირდება მაღალ ტემპერატურაზე. ქლორზე დაფუძნებული სადეზინფექციო საშუალებებისგან განსხვავებით (რაც მიუღებელია ნახევარგამტარული ქარხნებისთვის), O₃ იშლება ჟანგბადად DIW სისტემების დაბინძურების გარეშე.

6. ორგანული გამხსნელით გაწმენდა

გარკვეულ სპეციალიზებულ პროცესებში, ორგანული გამხსნელები გამოიყენება იმ შემთხვევებში, როდესაც სტანდარტული გაწმენდის მეთოდები არასაკმარისი ან შეუფერებელია (მაგალითად, როდესაც აუცილებელია ოქსიდის წარმოქმნის თავიდან აცილება).

დასკვნა

ვაფლის გაწმენდა არისყველაზე ხშირად განმეორებადი ნაბიჯინახევარგამტარების წარმოებაში და პირდაპირ გავლენას ახდენს მოსავლიანობასა და მოწყობილობის საიმედოობაზე.უფრო დიდი ვაფლები და უფრო პატარა მოწყობილობის გეომეტრიავაფლის ზედაპირის სისუფთავის, ქიმიური მდგომარეობის, უხეშობისა და ოქსიდის სისქის მოთხოვნები სულ უფრო მკაცრი ხდება.

ამ სტატიაში განხილული იყო როგორც განვითარებული, ასევე მოწინავე ვაფლის გაწმენდის ტექნოლოგიები, მათ შორის DIW, HF, SC1, SC2, O₃ და ორგანული გამხსნელის მეთოდები, მათი მექანიზმების, უპირატესობებისა და შეზღუდვების გათვალისწინებით.ეკონომიკური და გარემოსდაცვითი პერსპექტივებივაფლის გაწმენდის ტექნოლოგიის უწყვეტი გაუმჯობესება აუცილებელია ნახევარგამტარული წარმოების მოწინავე მოთხოვნების დასაკმაყოფილებლად.