სილიკონის ვაფლები შუშის ვაფლების წინააღმდეგ: რას ვწმენდთ სინამდვილეში? მასალის არსიდან დაწყებული, პროცესზე დაფუძნებული დასუფთავების გადაწყვეტილებებით დამთავრებული

მიუხედავად იმისა, რომ სილიკონის და მინის ვაფლებს საერთო მიზანი აქვთ - „გაიწმინდონ“, გაწმენდის დროს მათ წინაშე არსებული გამოწვევები და გაუმართაობის რეჟიმები ძალიან განსხვავებულია. ეს შეუსაბამობა გამომდინარეობს სილიკონისა და მინის თანდაყოლილი მასალის თვისებებიდან და სპეციფიკაციის მოთხოვნებიდან, ასევე მათი საბოლოო გამოყენებით გამოწვეული გაწმენდის განსხვავებული „ფილოსოფიიდან“.

პირველ რიგში, მოდით განვმარტოთ: კონკრეტულად რას ვწმენდთ? რა დამაბინძურებლებს ვგულისხმობთ?

დამაბინძურებლები შეიძლება დაიყოს ოთხ კატეგორიად:

1. ნაწილაკების დამაბინძურებლები

   • მტვერი, ლითონის ნაწილაკები, ორგანული ნაწილაკები, აბრაზიული ნაწილაკები (CMP პროცესიდან) და ა.შ.

   • ამ დამაბინძურებლებმა შეიძლება გამოიწვიოს ნიმუშის დეფექტები, როგორიცაა მოკლე ჩართვა ან ღია წრედები.

2. ორგანული დამაბინძურებლები

   • მოიცავს ფოტორეზისტის ნარჩენებს, ფისის დანამატებს, ადამიანის კანის ზეთებს, გამხსნელის ნარჩენებს და ა.შ.

   • ორგანულ დამაბინძურებლებს შეუძლიათ შექმნან ნიღბები, რომლებიც ხელს უშლიან გრავირებას ან იონების იმპლანტაციას და ამცირებენ სხვა თხელი ფენების ადჰეზიას.

3. ლითონის იონების დამაბინძურებლები

   • რკინა, სპილენძი, ნატრიუმი, კალიუმი, კალციუმი და ა.შ., რომლებიც ძირითადად აღჭურვილობიდან, ქიმიკატებიდან და ადამიანებთან კონტაქტიდან მოდის.

   • ნახევარგამტარებში ლითონის იონები „მკვლელი“ დამაბინძურებლებია, რომლებიც აკრძალულ ზონაში ენერგიის დონეს შეჰყავთ, რაც ზრდის გაჟონვის დენს, ამცირებს მატარებლის სიცოცხლის ხანგრძლივობას და მნიშვნელოვნად აზიანებს ელექტრულ თვისებებს. მინაში მათ შეიძლება გავლენა მოახდინონ შემდგომი თხელი ფენების ხარისხსა და ადჰეზიაზე.

4. მშობლიური ოქსიდის ფენა

   • სილიციუმის ვაფლებისთვის: ჰაერში ზედაპირზე ბუნებრივად წარმოიქმნება სილიციუმის დიოქსიდის (მშობლიური ოქსიდი) თხელი ფენა. ამ ოქსიდის ფენის სისქისა და ერთგვაროვნების კონტროლი რთულია და ის მთლიანად უნდა მოიხსნას ისეთი ძირითადი სტრუქტურების, როგორიცაა კარიბჭის ოქსიდები, დამზადების დროს.

   • შუშის ვაფლებისთვის: მინა თავისთავად სილიციუმის ქსელის სტრუქტურაა, ამიტომ „მშობლიური ოქსიდის ფენის მოცილების“ პრობლემა არ არსებობს. თუმცა, შესაძლოა, ზედაპირი დაბინძურების გამო იყოს მოდიფიცირებული და ეს ფენა უნდა მოიხსნას.

I. ძირითადი მიზნები: განსხვავება ელექტრულ მუშაობასა და ფიზიკურ სრულყოფილებას შორის

• სილიკონის ვაფლები

  • გაწმენდის ძირითადი მიზანი ელექტრული მუშაობის უზრუნველყოფაა. სპეციფიკაციები, როგორც წესი, მოიცავს ნაწილაკების მკაცრ რაოდენობას და ზომებს (მაგ., ≥0.1μm ნაწილაკები ეფექტურად უნდა მოიხსნას), ლითონის იონების კონცენტრაციას (მაგ., Fe, Cu უნდა იყოს კონტროლირებადი ≤10¹⁰ ატომები/სმ² ან უფრო დაბალ დონეზე) და ორგანული ნარჩენების დონეს. მიკროსკოპულმა დაბინძურებამაც კი შეიძლება გამოიწვიოს მოკლე ჩართვა, გაჟონვის დენები ან კარიბჭის ოქსიდის მთლიანობის დარღვევა.

• შუშის ვაფლები

  • სუბსტრატებისთვის ძირითადი მოთხოვნებია ფიზიკური სრულყოფილება და ქიმიური სტაბილურობა. სპეციფიკაციები ფოკუსირებულია მაკრო დონის ასპექტებზე, როგორიცაა ნაკაწრების, შეუცვლელი ლაქების არარსებობა და ზედაპირის ორიგინალური უხეშობისა და გეომეტრიის შენარჩუნება. გაწმენდის მიზანი, ძირითადად, ვიზუალური სისუფთავისა და კარგი ადჰეზიის უზრუნველყოფაა შემდგომი პროცესებისთვის, როგორიცაა საფარის დადება.

II. მატერიალური ბუნება: ფუნდამენტური განსხვავება კრისტალურსა და ამორფულს შორის

• სილიკონი

  • სილიციუმი კრისტალური მასალაა და მის ზედაპირზე ბუნებრივად წარმოიქმნება არათანაბარი სილიციუმის დიოქსიდის (SiO₂) ოქსიდის ფენა. ეს ოქსიდის ფენა საფრთხეს უქმნის ელექტრო მუშაობას და ის საფუძვლიანად და ერთგვაროვნად უნდა მოიხსნას.

• მინა

  • მინა ამორფული სილიციუმის ქსელია. მისი მასიური მასალა შემადგენლობით სილიციუმის ოქსიდის ფენის მსგავსია, რაც იმას ნიშნავს, რომ მისი სწრაფად დამუშავება შესაძლებელია ფტორწყალბადმჟავით (HF) და ასევე მგრძნობიარეა ძლიერი ტუტე ეროზიის მიმართ, რაც იწვევს ზედაპირის უხეშობის ან დეფორმაციის ზრდას. ეს ფუნდამენტური განსხვავება განსაზღვრავს, რომ სილიციუმის ვაფლის გაწმენდას შეუძლია გაუძლოს მსუბუქ, კონტროლირებად გრავირებას დამაბინძურებლების მოსაშორებლად, ხოლო მინის ვაფლის გაწმენდა უნდა განხორციელდეს უკიდურესი სიფრთხილით, რათა თავიდან იქნას აცილებული ძირითადი მასალის დაზიანება.

III. საწმენდი ხსნარების შედარება

ზემოაღნიშნული მიზნებისა და მასალის მახასიათებლების მიხედვით, სილიკონისა და მინის ვაფლების საწმენდი ხსნარები განსხვავდება:

• შუშის ვაფლის გაწმენდის პროცესი

  • ამჟამად, მინის გადამამუშავებელი ქარხნების უმეტესობა იყენებს გაწმენდის პროცედურებს მინის მასალის მახასიათებლების მიხედვით, ძირითადად ეყრდნობა სუსტი ტუტე საწმენდ საშუალებებს.

  • საწმენდი საშუალების მახასიათებლები:ეს სპეციალიზებული საწმენდი საშუალებები, როგორც წესი, სუსტად ტუტეა, pH-ით დაახლოებით 8-9. ისინი, როგორც წესი, შეიცავს ზედაპირულად აქტიურ ნივთიერებებს (მაგ., ალკილ პოლიოქსიეთილენის ეთერი), ლითონის ხელატებს (მაგ., HEDP) და ორგანულ საწმენდ საშუალებებს, რომლებიც შექმნილია ორგანული დამაბინძურებლების, როგორიცაა ზეთები და თითის ანაბეჭდები, ემულსიფიკაციისა და დაშლისთვის, ამავდროულად მინიმალური კოროზიით მოქმედებს მინის მატრიცაზე.

  • პროცესის მიმდინარეობა:ტიპიური გაწმენდის პროცესი გულისხმობს სუსტი ტუტე საწმენდი საშუალებების სპეციფიკური კონცენტრაციის გამოყენებას ოთახის ტემპერატურიდან 60°C-მდე ტემპერატურაზე, ულტრაბგერით გაწმენდასთან ერთად. გაწმენდის შემდეგ, ვაფლები გადის რამდენიმე ეტაპს სუფთა წყლით გავლებისა და ნაზი გაშრობის (მაგ., ნელი აწევა ან IPA ორთქლის გაშრობა). ეს პროცესი ეფექტურად აკმაყოფილებს მინის ვაფლის მოთხოვნებს ვიზუალური და ზოგადი სისუფთავის თვალსაზრისით.

• სილიკონის ვაფლის გაწმენდის პროცესი

  • ნახევარგამტარული დამუშავებისთვის, სილიკონის ვაფლები, როგორც წესი, გადის სტანდარტულ RCA გაწმენდას, რაც უაღრესად ეფექტური გაწმენდის მეთოდია, რომელსაც შეუძლია სისტემატურად გაუმკლავდეს ყველა სახის დამაბინძურებელს, რაც უზრუნველყოფს ნახევარგამტარული მოწყობილობების ელექტრული მახასიათებლების მოთხოვნებს.

IV. როდესაც მინა აკმაყოფილებს „სისუფთავის“ უფრო მაღალ სტანდარტებს

როდესაც მინის ვაფლები გამოიყენება ნაწილაკების მკაცრი რაოდენობისა და ლითონის იონების დონის მოთხოვნით (მაგ., როგორც სუბსტრატები ნახევარგამტარული პროცესების დროს ან თხელი ფენის დეპონირების შესანიშნავი ზედაპირებისთვის), შინაგანი გაწმენდის პროცესი შეიძლება აღარ იყოს საკმარისი. ამ შემთხვევაში, შესაძლებელია ნახევარგამტარული გაწმენდის პრინციპების გამოყენება, რაც შემოიტანს მოდიფიცირებულ RCA გაწმენდის სტრატეგიას.

ამ სტრატეგიის ძირითადი მიზანია სტანდარტული RCA პროცესის პარამეტრების განზავება და ოპტიმიზაცია მინის მგრძნობიარე ბუნების გათვალისწინებით:

• ორგანული დამაბინძურებლების მოცილება:ორგანული დამაბინძურებლების ძლიერი დაჟანგვის გზით დასაშლელად შეიძლება გამოყენებულ იქნას SPM ხსნარები ან უფრო რბილი ოზონის წყალი.

• ნაწილაკების მოცილება:მაღალგანზავებული SC1 ხსნარი გამოიყენება დაბალ ტემპერატურაზე და უფრო მოკლე დამუშავების დროს, რათა გამოიყენოს მისი ელექტროსტატიკური მოგერიებისა და მიკროგრავირების ეფექტები ნაწილაკების მოსაშორებლად, ამავდროულად მინიმუმამდე დაიყვანოს მინაზე კოროზია.

• ლითონის იონების მოცილება:ლითონის დამაბინძურებლების ქელაციის გზით მოსაშორებლად გამოიყენება განზავებული SC2 ხსნარი ან მარტივი განზავებული მარილმჟავას/განზავებული აზოტმჟავას ხსნარები.

• მკაცრი აკრძალვები:მინის სუბსტრატის კოროზიის თავიდან ასაცილებლად აბსოლუტურად თავიდან უნდა იქნას აცილებული დიამონიუმის ფტორიდის (DHF) გამოყენება.

მთელ მოდიფიცირებულ პროცესში, მეგასონიული ტექნოლოგიის კომბინაცია მნიშვნელოვნად ზრდის ნანოზომის ნაწილაკების მოცილების ეფექტურობას და უფრო ნაზია ზედაპირის მიმართ.

დასკვნა

სილიკონისა და მინის ვაფლების გაწმენდის პროცესები უკუინჟინერიის გარდაუვალი შედეგია, რომელიც დაფუძნებულია მათი საბოლოო გამოყენების მოთხოვნებზე, მასალის თვისებებზე და ფიზიკურ და ქიმიურ მახასიათებლებზე. სილიკონის ვაფლების გაწმენდა ელექტრო მუშაობისთვის „ატომური დონის სისუფთავის“კენ მიისწრაფვის, ხოლო მინის ვაფლების გაწმენდა ფოკუსირებულია „იდეალური, დაუზიანებელი“ ფიზიკური ზედაპირების მიღწევაზე. რადგან მინის ვაფლები სულ უფრო ხშირად გამოიყენება ნახევარგამტარულ აპლიკაციებში, მათი გაწმენდის პროცესები გარდაუვლად განვითარდება ტრადიციული სუსტი ტუტე გაწმენდის მიღმა და შემუშავდება უფრო დახვეწილი, მორგებული გადაწყვეტილებები, როგორიცაა მოდიფიცირებული RCA პროცესი, სისუფთავის უფრო მაღალი სტანდარტების დასაკმაყოფილებლად.