Цахиурын вафли ба шилэн вафли: Бид үнэндээ юуг цэвэрлэж байна вэ? Материалын мөн чанараас эхлээд процесст суурилсан цэвэрлэгээний шийдлүүд хүртэл

Цахиур болон шилэн хавтангууд хоёулаа "цэвэрлэгээ" хийх нийтлэг зорилготой боловч цэвэрлэх явцад тулгардаг бэрхшээл, алдааны хэлбэрүүд нь тэс өөр байдаг. Энэхүү зөрүү нь цахиур болон шилний төрөлхийн материалын шинж чанар, техникийн шаардлагууд, мөн тэдгээрийн эцсийн хэрэглээнээс үүдэлтэй цэвэрлэгээний өвөрмөц "философи"-оос үүдэлтэй юм.

Эхлээд тодруулъя: Бид яг юуг цэвэрлэж байна вэ? Ямар бохирдуулагчид үүнд хамаатай вэ?

Бохирдуулагчийг дөрвөн ангилалд хувааж болно:

1. Бөөмийн бохирдуулагчид

   • Тоос, металлын хэсгүүд, органик хэсгүүд, зүлгүүрийн хэсгүүд (CMP процессоос гарсан) гэх мэт.

   • Эдгээр бохирдуулагч нь богино холболт эсвэл нээлттэй хэлхээ гэх мэт хэв маягийн согог үүсгэж болно.

2. Органик бохирдуулагчид

   • Фоторезистийн үлдэгдэл, давирхайн нэмэлт, хүний ​​арьсны тос, уусгагчийн үлдэгдэл гэх мэт орно.

   • Органик бохирдуулагч нь сийлбэр эсвэл ионы суулгацыг саатуулж, бусад нимгэн хальсны наалдацыг бууруулдаг маск үүсгэж болно.

3. Металл ионы бохирдуулагчид

   • Төмөр, зэс, натри, кали, кальци гэх мэт нь голчлон тоног төхөөрөмж, химийн бодис, хүнтэй харьцахаас үүсдэг.

   • Хагас дамжуулагчийн хувьд металлын ионууд нь "алуурчин" бохирдуулагч бөгөөд хориотой зурваст энергийн түвшинг оруулдаг бөгөөд энэ нь алдагдлын гүйдлийг нэмэгдүүлж, тээвэрлэгчийн ашиглалтын хугацааг богиносгож, цахилгаан шинж чанарыг ноцтойгоор гэмтээдэг. Шилэнд эдгээр нь дараагийн нимгэн хальсны чанар болон наалдалтад нөлөөлж болзошгүй.

4. Уугуул исэлдэлтийн давхарга

   • Цахиурын вафлины хувьд: Агаарт гадаргуу дээр цахиурын давхар исэл (Уугуул исэл)-ийн нимгэн давхарга байгалийн жамаар үүсдэг. Энэхүү исэл давхаргын зузаан, жигд байдлыг хянах хэцүү бөгөөд хаалганы исэл зэрэг гол бүтцийг үйлдвэрлэх явцад үүнийг бүрэн арилгах шаардлагатай.

   • Шилэн хавтангийн хувьд: Шил нь өөрөө цахиурын сүлжээний бүтэцтэй тул "уугуул исэл давхаргыг арилгах" асуудал байхгүй. Гэсэн хэдий ч гадаргуу нь бохирдлын улмаас өөрчлөгдсөн байж болзошгүй бөгөөд энэ давхаргыг арилгах шаардлагатай.

I. Гол зорилго: Цахилгаан гүйцэтгэл ба физик төгс байдлын хоорондох ялгаа

• Цахиурын вафли

  • Цэвэрлэгээний гол зорилго нь цахилгааны гүйцэтгэлийг хангах явдал юм. Техникийн үзүүлэлтүүдэд ихэвчлэн хатуу ширхэгийн тоо болон хэмжээ (жишээ нь ≥0.1μm ширхэгийг үр дүнтэй арилгах ёстой), металлын ионы концентраци (жишээ нь, Fe, Cu-г ≤10¹⁰ атом/см² буюу түүнээс бага байлгах ёстой), органик үлдэгдлийн түвшин багтдаг. Микроскопийн бохирдол ч гэсэн хэлхээний богино холболт, алдагдал гүйдэл эсвэл хаалганы исэлийн бүрэн бүтэн байдал алдагдахад хүргэж болзошгүй.

• Шилэн вафли

  • Субстратын хувьд гол шаардлага нь физик төгс байдал болон химийн тогтвортой байдал юм. Техникийн үзүүлэлтүүд нь зураасгүй, арилдаггүй толбогүй, анхны гадаргуугийн барзгар байдал болон геометрийг хадгалах зэрэг макро түвшний талуудад анхаарлаа хандуулдаг. Цэвэрлэгээний зорилго нь үндсэндээ харагдах цэвэр байдал болон бүрэх зэрэг дараагийн үйл явцад сайн наалддаг байдлыг хангах явдал юм.

II. Материаллаг шинж чанар: Кристалл ба аморфийн хоорондох үндсэн ялгаа

• Цахиур

  • Цахиур нь талст материал бөгөөд түүний гадаргуу дээр жигд бус цахиурын давхар исэл (SiO₂) оксидын давхарга үүсдэг. Энэхүү оксидын давхарга нь цахилгааны ажиллагаанд эрсдэл учруулдаг тул сайтар, жигд арилгах шаардлагатай.

• Шилэн

  • Шил нь аморф цахиурын сүлжээ юм. Үүний задгай материал нь цахиурын цахиурын ислийн давхаргатай найрлагаараа төстэй бөгөөд энэ нь фторын хүчил (HF)-ээр хурдан сийлэгдэж, хүчтэй шүлтийн элэгдэлд өртөмтгий бөгөөд гадаргуугийн барзгаржилт эсвэл деформацийг нэмэгдүүлдэг. Энэхүү үндсэн ялгаа нь цахиурын вафли цэвэрлэх нь бохирдлыг арилгахын тулд хөнгөн, хяналттай сийлбэрийг тэсвэрлэх чадвартай байдаг бол шилэн вафли цэвэрлэх ажлыг үндсэн материалыг гэмтээхээс зайлсхийхийн тулд маш болгоомжтой хийх ёстойг харуулж байна.

III. Цэвэрлэгээний шийдлүүдийн харьцуулалт

Дээр дурдсан зорилго болон материалын шинж чанарт үндэслэн цахиур болон шилэн вафли цэвэрлэх уусмалууд нь ялгаатай байна.

• Шилэн вафли цэвэрлэх үйл явц

  • Одоогийн байдлаар ихэнх шил боловсруулах үйлдвэрүүд шилний материалын шинж чанарт үндэслэн цэвэрлэх журмыг ашигладаг бөгөөд голчлон сул шүлтлэг цэвэрлэгээний бодис ашигладаг.

  • Цэвэрлэгээний бодисын шинж чанар:Эдгээр тусгай цэвэрлэгээний бодисууд нь ихэвчлэн сул шүлтлэг бөгөөд рН нь 8-9 орчим байдаг. Эдгээр нь ихэвчлэн гадаргуугийн идэвхт бодисууд (жишээ нь, алкил полиоксиэтилен эфир), металл хелатжуулагч бодисууд (жишээ нь, HEDP), мөн шилэн матрицад хамгийн бага зэврэлт үзүүлэхийн зэрэгцээ тос, хурууны хээ зэрэг органик бохирдуулагчийг эмульс болгон задлах зориулалттай органик цэвэрлэгээний бодисуудыг агуулдаг.

  • Процессын урсгал:Ердийн цэвэрлэгээний процесс нь өрөөний температураас 60°C хүртэлх температурт тодорхой концентрацитай сул шүлтлэг цэвэрлэгээний бодисыг хэт авианы цэвэрлэгээтэй хослуулан ашиглах явдал юм. Цэвэрлэсний дараа вафли нь цэвэр усаар олон удаа зайлах үе шаттай бөгөөд зөөлөн хатаана (жишээлбэл, удаан өргөх эсвэл IPA уураар хатаах). Энэ процесс нь шилэн вафлины харааны цэвэр байдал болон ерөнхий цэвэр байдлын шаардлагыг үр дүнтэй хангадаг.

• Силикон вафли цэвэрлэх үйл явц

  • Хагас дамжуулагч боловсруулахын тулд цахиурын вафли нь ихэвчлэн стандарт RCA цэвэрлэгээнд ордог бөгөөд энэ нь бүх төрлийн бохирдуулагчийг системтэйгээр арилгах чадвартай өндөр үр дүнтэй цэвэрлэгээний арга бөгөөд хагас дамжуулагч төхөөрөмжийн цахилгаан гүйцэтгэлийн шаардлагыг хангаж байгаа эсэхийг баталгаажуулдаг.

IV. Шил нь "цэвэрлэгээ"-ний өндөр стандартыг хангасан үед

Шилэн вафлигуудыг нарийн ширхэгийн тоо болон металл ионы түвшинг шаарддаг хэрэглээнд (жишээлбэл, хагас дамжуулагч процесст субстрат болгон эсвэл маш сайн нимгэн хальсан тунадасжуулах гадаргууд) ашиглах үед дотоод цэвэрлэгээний процесс хангалтгүй болж магадгүй юм. Энэ тохиолдолд хагас дамжуулагч цэвэрлэгээний зарчмуудыг хэрэгжүүлж, өөрчлөгдсөн RCA цэвэрлэгээний стратегийг нэвтрүүлж болно.

Энэхүү стратегийн гол цөм нь шилний мэдрэмтгий шинж чанарыг хангахын тулд стандарт RCA процессын параметрүүдийг шингэлж, оновчтой болгох явдал юм.

• Органик бохирдуулагчийг зайлуулах:Хүчтэй исэлдэлтээр органик бохирдуулагчийг задлахын тулд SPM уусмал эсвэл илүү зөөлөн озоны усыг ашиглаж болно.

• Бөөмийг зайлуулах:Өндөр шингэрүүлсэн SC1 уусмалыг бага температурт болон богино хугацаанд боловсруулалтад ашиглан электростатик түлхэлт болон бичил сийлбэрийн нөлөөг ашиглан бөөмсийг арилгахын зэрэгцээ шилэн дээрх зэврэлтийг багасгадаг.

• Металл ионыг зайлуулах:Металл бохирдуулагчийг хелацийн аргаар зайлуулахын тулд шингэрүүлсэн SC2 уусмал эсвэл энгийн шингэрүүлсэн давсны хүчил/шингэрүүлсэн азотын хүчлийн уусмалыг ашигладаг.

• Хатуу хориглолтууд:Шилэн суурь зэврэлтээс урьдчилан сэргийлэхийн тулд DHF (ди-аммонийн фторид)-ийг бүрэн зайлсхийх хэрэгтэй.

Өөрчлөгдсөн бүх үйл явцад мегасоник технологийг хослуулан хэрэглэх нь нано хэмжээтэй тоосонцрыг зайлуулах үр ашгийг мэдэгдэхүйц нэмэгдүүлж, гадаргуу дээр илүү зөөлөн үйлчилдэг.

Дүгнэлт

Цахиур болон шилэн вафлиг цэвэрлэх үйл явц нь тэдгээрийн эцсийн хэрэглээний шаардлага, материалын шинж чанар, физик болон химийн шинж чанарт үндэслэн урвуу инженерчлэлийн зайлшгүй үр дүн юм. Цахиурын вафлиг цэвэрлэх нь цахилгаан гүйцэтгэлийн хувьд "атомын түвшний цэвэр байдал"-ыг эрэлхийлдэг бол шилэн вафлиг цэвэрлэх нь "төгс, гэмтээгүй" физик гадаргууг бий болгоход чиглэгддэг. Шилэн вафлиг хагас дамжуулагч хэрэглээнд улам бүр ашиглагдаж байгаа тул тэдгээрийн цэвэрлэх үйл явц нь уламжлалт сул шүлтлэг цэвэрлэгээнээс гадна илүү өндөр цэвэршилтийн стандартыг хангахын тулд өөрчлөгдсөн RCA процесс гэх мэт илүү боловсронгуй, захиалгат шийдлүүдийг боловсруулах нь гарцаагүй.