Нойтон цэвэрлэгээ (нойтон цэвэрлэгээ) нь хагас дамжуулагч үйлдвэрлэлийн процессын чухал алхмуудын нэг бөгөөд дараагийн процессын алхмуудыг цэвэр гадаргуу дээр гүйцэтгэх боломжийг хангахын тулд вафлийн гадаргуугаас янз бүрийн бохирдлыг зайлуулах зорилготой юм.
Хагас дамжуулагч төхөөрөмжийн хэмжээ багасаж, нарийвчлалын шаардлага нэмэгдэхийн хэрээр вафли цэвэрлэх үйл явцын техникийн шаардлага улам бүр чангарч байна. Вафлины гадаргуу дээрх хамгийн жижиг хэсгүүд, органик материал, металл ионууд эсвэл исэлдсэн үлдэгдэл нь төхөөрөмжийн гүйцэтгэлд мэдэгдэхүйц нөлөөлж, улмаар хагас дамжуулагч төхөөрөмжийн гарц, найдвартай байдалд нөлөөлдөг.
Вафли цэвэрлэх үндсэн зарчим
Вафли цэвэрлэх гол цөм нь вафлины гадаргуугаас янз бүрийн бохирдлыг физик, химийн болон бусад аргаар үр дүнтэй арилгахад оршино. Ингэснээр вафли нь дараагийн боловсруулалтад тохиромжтой цэвэр гадаргуутай болно.
Бохирдлын төрөл
Төхөөрөмжийн шинж чанарт үзүүлэх гол нөлөөллүүд
| нийтлэлийн бохирдол | Хээний согог
Ионы суулгацын согог
Тусгаарлагч хальсны эвдрэлийн согог
| |
| Металлын бохирдол | Шүлтийн металлууд | MOS транзисторын тогтворгүй байдал
Хаалганы оксидын хальсны эвдрэл/задрал
|
| Хүнд металлууд | PN уулзварын урвуу алдагдлын гүйдэл нэмэгдсэн
Хаалганы оксидын хальсны эвдрэлийн согог
Цөөнхийн тээвэрлэгчийн амьдралын туршид доройтол
Оксидын өдөөлтийн давхаргын согог үүсэх
| |
| Химийн бохирдол | Органик материал | Хаалганы оксидын хальсны эвдрэлийн согог
Зүрх судасны өвчний хальсны хувилбарууд (инкубацийн хугацаа)
Дулааны исэлдэлтийн хальсны зузааны хэлбэлзэл (хурдасгасан исэлдэлт)
Манан үүсэх (вафер, линз, толь, маск, тор)
|
| Органик бус хольц (B, P) | MOS транзистор Vth ээлж
Si суурь ба өндөр эсэргүүцэлтэй поли-цахиурын хуудасны эсэргүүцлийн хэлбэлзэл
| |
| Органик бус суурь (амин, аммиак) ба хүчил (SOx) | Химийн аргаар олшруулсан резистүүдийн нягтралын доройтол
Давс үүссэнээс болж бөөмсийн бохирдол, манан үүсэх
| |
| Чийг, агаараас үүдэлтэй уугуул болон химийн исэлдсэн хальснууд | Холбоо барих эсэргүүцэл нэмэгдсэн
Хаалганы оксидын хальсны эвдрэл/задрал
| |
Тодруулбал, вафли цэвэрлэх үйл явцын зорилгод дараахь зүйлс орно.
Бөөмсийг зайлуулах: Вафлийн гадаргуу дээр наалдсан жижиг хэсгүүдийг арилгахын тулд физик эсвэл химийн аргыг ашиглах. Жижиг хэсгүүд нь тэдгээрийн болон вафлийн гадаргуу хооронд хүчтэй электростатик хүчний улмаас арилгахад илүү хэцүү тул тусгай боловсруулалт шаарддаг.
Органик материалыг зайлуулах: Тос болон фоторезистийн үлдэгдэл зэрэг органик бохирдуулагчид вафлийн гадаргуу дээр наалдаж болно. Эдгээр бохирдуулагчийг ихэвчлэн хүчтэй исэлдүүлэгч бодис эсвэл уусгагч ашиглан зайлуулдаг.
Металл ионыг зайлуулах: Ваферын гадаргуу дээрх металл ионы үлдэгдэл нь цахилгааны гүйцэтгэлийг бууруулж, цаашлаад боловсруулалтын алхамуудад нөлөөлж болзошгүй. Тиймээс эдгээр ионуудыг зайлуулахын тулд тусгай химийн уусмалуудыг ашигладаг.
Оксид арилгах: Зарим процессууд нь вафлийн гадаргууг цахиурын исэл гэх мэт исэлдсэн давхаргаас чөлөөлөхийг шаарддаг. Ийм тохиолдолд тодорхой цэвэрлэгээний үе шатуудын үеэр байгалийн исэлдсэн давхаргыг зайлуулах шаардлагатай байдаг.
Вафли цэвэрлэх технологийн сорилт нь гадаргуугийн барзгаржилт, зэврэлт болон бусад физик гэмтлээс урьдчилан сэргийлэх гэх мэт вафлины гадаргууд сөргөөр нөлөөлөхгүйгээр бохирдлыг үр дүнтэй арилгахад оршино.
2. Вафли цэвэрлэх үйл явцын урсгал
Вафли цэвэрлэх үйл явц нь ихэвчлэн бохирдлыг бүрэн арилгах, бүрэн цэвэр гадаргуутай болохын тулд олон үе шатыг хамардаг.
Зураг: Багцын төрөл болон дан вафлийн цэвэрлэгээний харьцуулалт
Ердийн вафли цэвэрлэх үйл явц нь дараах үндсэн алхмуудыг агуулна.
1. Урьдчилан цэвэрлэх (Урьдчилан цэвэрлэх)
Урьдчилан цэвэрлэх зорилго нь вафлийн гадаргуугаас сул бохирдуулагч болон том тоосонцорыг зайлуулах явдал бөгөөд үүнийг ихэвчлэн ионгүйжүүлсэн усаар (DI Water) зайлах болон хэт авианы цэвэрлэгээгээр хийдэг. Ионгүйжүүлсэн ус нь эхлээд вафлийн гадаргуугаас тоосонцор болон ууссан хольцыг зайлуулж чаддаг бол хэт авианы цэвэрлэгээ нь ховдлын нөлөөг ашиглан тоосонцор болон вафлийн гадаргуугийн хоорондох холбоог тасалдуулж, тэдгээрийг салгахад хялбар болгодог.
2. Химийн цэвэрлэгээ
Химийн цэвэрлэгээ нь вафли цэвэрлэх үйл явцын гол алхмуудын нэг бөгөөд вафлины гадаргуугаас органик материал, металл ион, ислийг зайлуулахын тулд химийн уусмалыг ашигладаг.
Органик материалыг зайлуулах: Ерөнхийдөө ацетон эсвэл аммиак/хэт исэлдлийн холимог (SC-1)-ийг органик бохирдуулагчийг уусгаж, исэлдүүлэхэд ашигладаг. SC-1 уусмалын ердийн харьцаа нь NH₄OH юм.
₂O₂
₂O = 1:1:5, ажлын температур нь ойролцоогоор 20°C байна.
Металл ионыг зайлуулах: Азотын хүчил эсвэл давсны хүчил/хэт ислийн холимог (SC-2)-ийг вафлийн гадаргуугаас металл ионуудыг зайлуулахад ашигладаг. SC-2 уусмалын ердийн харьцаа нь HCl юм.
₂O₂
₂O = 1:1:6, температурыг ойролцоогоор 80°C-д байлгана.
Оксид арилгах: Зарим процесст вафлины гадаргуугаас уугуул ислийн давхаргыг зайлуулах шаардлагатай бөгөөд үүнд фторын хүчил (HF) уусмалыг ашигладаг. HF уусмалын ердийн харьцаа нь HF юм.
₂O = 1:50 бөгөөд өрөөний температурт хэрэглэж болно.
3. Эцсийн цэвэрлэгээ
Химийн цэвэрлэгээний дараа вафли нь гадаргуу дээр химийн үлдэгдэл үлдээхгүй байхын тулд ихэвчлэн эцсийн цэвэрлэгээний алхам хийдэг. Эцсийн цэвэрлэгээнд голчлон ионгүйжүүлсэн усыг ашиглан сайтар зайлдаг. Нэмж дурдахад, вафлины гадаргуугаас үлдсэн бохирдлыг цаашид арилгахын тулд озоны усаар цэвэрлэгээ (O₃/H₂O) ашигладаг.
4. Хатаах
Цэвэрлэсэн вафлигуудыг усны тэмдэг үүсэх эсвэл бохирдуулагч дахин наалдахгүйн тулд хурдан хатаах ёстой. Түгээмэл хатаах аргуудад ээрэх хатаах болон азот цэвэрлэх орно. Эхнийх нь өндөр хурдаар ээрэх замаар вафлигийн гадаргуугаас чийгийг арилгадаг бол сүүлийнх нь хуурай азотын хийг вафлигийн гадаргуу дээгүүр үлээж бүрэн хатаахыг баталгаажуулдаг.
Бохирдуулагч
Цэвэрлэгээний журмын нэр
Химийн хольцын тодорхойлолт
Химийн бодисууд
| Бөөмс | Пиранья (SPM) | Хүхрийн хүчил/устөрөгчийн хэт исэл/DI ус | H2SO4/H2O2/H2O 3-4:1; 90°C |
| SC-1 (APM) | Аммонийн гидроксид/устөрөгчийн хэт исэл/DI ус | NH4OH/H2O2/H2O 1:4:20; 80°C | |
| Металл (зэс биш) | SC-2 (HPM) | Давсны хүчил/устөрөгчийн хэт исэл/DI ус | HCl/H2O2/H2O1:1:6; 85°C |
| Пиранья (SPM) | Хүхрийн хүчил/устөрөгчийн хэт исэл/DI ус | H2SO4/H2O2/H2O3-4:1; 90°C | |
| DHF | Фторын хүчил/DI усыг шингэлнэ (зэсийг арилгахгүй) | HF/H2O1:50 | |
| Органик | Пиранья (SPM) | Хүхрийн хүчил/устөрөгчийн хэт исэл/DI ус | H2SO4/H2O2/H2O 3-4:1; 90°C |
| SC-1 (APM) | Аммонийн гидроксид/устөрөгчийн хэт исэл/DI ус | NH4OH/H2O2/H2O 1:4:20; 80°C | |
| DIO3 | Ионгүйжүүлсэн усан дахь озон | O3/H2O оновчтой хольцууд | |
| Уугуул исэл | DHF | Фторын хүчил/DI усыг шингэлнэ | HF/H2O 1:100 |
| BHF | Буфержуулсан фторын хүчил | NH4F/HF/H2O |
3. Вафли цэвэрлэх нийтлэг аргууд
1. RCA цэвэрлэгээний арга
RCA цэвэрлэгээний арга нь хагас дамжуулагч үйлдвэрлэлийн хамгийн сонгодог вафли цэвэрлэх аргуудын нэг бөгөөд 40 гаруй жилийн өмнө RCA корпораци боловсруулсан. Энэ аргыг голчлон органик бохирдуулагч болон металл ионы хольцыг зайлуулахад ашигладаг бөгөөд SC-1 (Стандарт цэвэрлэгээ 1) болон SC-2 (Стандарт цэвэрлэгээ 2) гэсэн хоёр үе шаттайгаар гүйцэтгэж болно.
SC-1 цэвэрлэгээ: Энэ алхамыг голчлон органик бохирдуулагч болон тоосонцорыг зайлуулахад ашигладаг. Уусмал нь аммиак, устөрөгчийн хэт исэл, усны холимог бөгөөд энэ нь вафлийн гадаргуу дээр нимгэн цахиурын ислийн давхарга үүсгэдэг.
SC-2 цэвэрлэгээ: Энэ алхамыг голчлон давсны хүчил, устөрөгчийн хэт исэл, усны холимог ашиглан металл ионы бохирдлыг арилгахад ашигладаг. Энэ нь дахин бохирдохоос сэргийлж, вафлийн гадаргуу дээр нимгэн идэвхгүйжүүлэгч давхарга үлдээдэг.
2. Пиранья цэвэрлэх арга (Пиранья цэвэрлэх)
Пиранья цэвэрлэх арга нь органик материалыг зайлуулах өндөр үр дүнтэй арга бөгөөд хүхрийн хүчил ба устөрөгчийн хэт исэлийн холимогийг ихэвчлэн 3:1 эсвэл 4:1 харьцаатайгаар ашигладаг. Энэхүү уусмалын маш хүчтэй исэлдэлтийн шинж чанараас шалтгаалан их хэмжээний органик бодис болон зөрүүд бохирдуулагчийг зайлуулж чаддаг. Энэ арга нь вафлийг гэмтээхээс зайлсхийхийн тулд нөхцөл байдлыг, ялангуяа температур, концентрацийг хатуу хянах шаардлагатай.
Хэт авианы цэвэрлэгээ нь шингэн дэх өндөр давтамжийн дууны долгионоор үүсгэгдсэн хонхорхойн эффектийг ашиглан вафлийн гадаргуугаас бохирдлыг зайлуулдаг. Уламжлалт хэт авианы цэвэрлэгээтэй харьцуулахад мега авианы цэвэрлэгээ нь илүү өндөр давтамжтайгаар ажилладаг бөгөөд энэ нь вафлийн гадаргууг гэмтээхгүйгээр микроноос бага хэмжээтэй тоосонцорыг илүү үр дүнтэй арилгах боломжийг олгодог.
4. Озоны цэвэрлэгээ
Озоны цэвэрлэгээний технологи нь озоны хүчтэй исэлдүүлэгч шинж чанарыг ашиглан вафлийн гадаргуугаас органик бохирдлыг задалж, эцэст нь тэдгээрийг хоргүй нүүрстөрөгчийн давхар исэл, ус болгон хувиргадаг. Энэ арга нь үнэтэй химийн урвалж ашиглахыг шаарддаггүй бөгөөд хүрээлэн буй орчны бохирдлыг багасгадаг тул вафлийн цэвэрлэгээний салбарт шинээр гарч ирж буй технологи болж байна.
4. Вафли цэвэрлэх үйл явцын тоног төхөөрөмж
Хагас дамжуулагч үйлдвэрлэлд вафли цэвэрлэх үйл явцын үр ашиг, аюулгүй байдлыг хангахын тулд төрөл бүрийн дэвшилтэт цэвэрлэгээний тоног төхөөрөмжийг ашигладаг. Үндсэн төрлүүдэд дараахь зүйлс орно.
1. Нойтон цэвэрлэгээний тоног төхөөрөмж
Нойтон цэвэрлэгээний тоног төхөөрөмжид төрөл бүрийн дүрэх сав, хэт авианы цэвэрлэгээний сав, ээрэх хатаагч багтдаг. Эдгээр төхөөрөмжүүд нь механик хүч болон химийн урвалжуудыг хослуулан вафлийн гадаргуугаас бохирдлыг зайлуулдаг. Дүрэх савнууд нь ихэвчлэн химийн уусмалын тогтвортой байдал, үр нөлөөг хангахын тулд температурын хяналтын системээр тоноглогдсон байдаг.
2. Хуурай цэвэрлэгээний тоног төхөөрөмж
Хуурай цэвэрлэгээний тоног төхөөрөмжид голчлон плазмын цэвэрлэгч багтдаг бөгөөд эдгээр нь плазмын өндөр энергитэй хэсгүүдийг ашиглан вафлийн гадаргуугаас үлдэгдлийг урвалд оруулж, зайлуулдаг. Плазмын цэвэрлэгээ нь химийн үлдэгдэл оруулахгүйгээр гадаргуугийн бүрэн бүтэн байдлыг хадгалах шаардлагатай процессуудад онцгой тохиромжтой.
3. Автоматжуулсан цэвэрлэгээний системүүд
Хагас дамжуулагчийн үйлдвэрлэл тасралтгүй өргөжиж байгаатай холбогдуулан автоматжуулсан цэвэрлэгээний системүүд нь том хэмжээний вафли цэвэрлэхэд илүүд үздэг сонголт болсон. Эдгээр системд ихэвчлэн автоматжуулсан дамжуулах механизм, олон савтай цэвэрлэгээний систем, нарийвчлалтай хяналтын системүүд багтдаг бөгөөд энэ нь вафли бүрийн цэвэрлэгээний үр дүнг тогтвортой байлгахад тусалдаг.
5. Ирээдүйн чиг хандлага
Хагас дамжуулагч төхөөрөмжүүд багасаж байгаатай холбогдуулан вафли цэвэрлэх технологи нь илүү үр ашигтай, байгаль орчинд ээлтэй шийдлүүд рүү чиглэн хөгжиж байна. Ирээдүйн цэвэрлэх технологиуд дараахь зүйлд анхаарлаа хандуулах болно.
Нанометрээс бага хэмжээтэй хэсгүүдийг зайлуулах: Одоо байгаа цэвэрлэгээний технологиуд нь нанометрийн хэмжээтэй хэсгүүдийг зохицуулж чаддаг боловч төхөөрөмжийн хэмжээ цаашид багасах тусам нанометрээс бага хэмжээтэй хэсгүүдийг зайлуулах нь шинэ сорилт болно.
Ногоон ба байгаль орчинд ээлтэй цэвэрлэгээ: Байгаль орчинд хортой химийн бодисын хэрэглээг бууруулж, озоны цэвэрлэгээ, мега дууны цэвэрлэгээ зэрэг байгаль орчинд ээлтэй цэвэрлэгээний аргуудыг хөгжүүлэх нь улам бүр чухал болох болно.
Автоматжуулалт болон оюун ухааны өндөр түвшин: Ухаалаг системүүд нь цэвэрлэгээний явцад янз бүрийн параметрүүдийг бодит цагийн хяналт, тохируулга хийх боломжийг олгож, цэвэрлэгээний үр ашиг болон үйлдвэрлэлийн үр ашгийг улам сайжруулна.
Хагас дамжуулагч үйлдвэрлэлийн чухал алхам болох вафли цэвэрлэх технологи нь дараагийн процессуудад вафлины гадаргууг цэвэр байлгахад чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Төрөл бүрийн цэвэрлэгээний аргуудын хослол нь бохирдлыг үр дүнтэй арилгаж, дараагийн алхмуудад цэвэр суурь гадаргууг бий болгодог. Технологи хөгжихийн хэрээр хагас дамжуулагч үйлдвэрлэлийн өндөр нарийвчлал, бага согогийн түвшинг хангах шаардлагыг хангахын тулд цэвэрлэх процессыг үргэлжлүүлэн оновчтой болгох болно.
Нийтэлсэн цаг: 2024 оны 10-р сарын 8