Szelettisztító technológia a félvezetőgyártásban

Szelettisztító technológia a félvezetőgyártásban

A szeletek tisztítása kritikus lépés a teljes félvezetőgyártási folyamat során, és az egyik kulcsfontosságú tényező, amely közvetlenül befolyásolja az eszköz teljesítményét és a gyártási hozamot. A chipgyártás során a legkisebb szennyeződés is ronthatja az eszköz jellemzőit, vagy teljes meghibásodást okozhat. Ennek eredményeként szinte minden gyártási lépés előtt és után tisztítási folyamatokat alkalmaznak a felületi szennyeződések eltávolítására és a szeletek tisztaságának biztosítására. A tisztítás a félvezetőgyártás leggyakoribb művelete is, amely nagyjából ...az összes folyamatlépés 30%-a.

A nagyon nagy léptékű integráció (VLSI) folyamatos skálázásával a folyamatcsomópontok eljutottak a ...-ig.28 nm, 14 nm és azon túl, ami nagyobb eszközsűrűséget, keskenyebb vonalszélességeket és egyre összetettebb folyamatokat eredményez. A fejlett csomópontok jelentősen érzékenyebbek a szennyeződésekre, míg a kisebb jellemzőméretek megnehezítik a tisztítást. Következésképpen a tisztítási lépések száma folyamatosan növekszik, és a tisztítás egyre összetettebbé, kritikusabbá és nagyobb kihívást jelentővé vált. Például egy 90 nm-es chiphez jellemzően kb.90 tisztítási lépés, míg egy 20 nm-es chiphez körülbelül215 tisztítási lépésAhogy a gyártás a 14 nm-es, 10 nm-es és kisebb csomópontok felé halad, a tisztítási műveletek száma folyamatosan növekedni fog.

Lényegében,A lapka tisztítása olyan eljárásokra utal, amelyek kémiai kezeléseket, gázokat vagy fizikai módszereket alkalmaznak a szennyeződések eltávolítására a lapka felületéről.A szennyeződések, mint például a részecskék, fémek, szerves maradványok és natív oxidok mind hátrányosan befolyásolhatják az eszköz teljesítményét, megbízhatóságát és hozamát. A tisztítás „hídként” szolgál az egymást követő gyártási lépések között – például a leválasztás és a litográfia előtt, vagy a maratás, a CMP (kémiai mechanikai polírozás) és az ionbeültetés után. A lapka tisztítása nagy vonalakban a következőkre osztható:nedves tisztításésvegytisztítás.

Nedves tisztítás

A nedves tisztítás kémiai oldószereket vagy ioncserélt vizet (DIW) használ a lapkák tisztítására. Két fő megközelítést alkalmaznak:

• Merítési módszerA lapkákat oldószerekkel vagy DIW-vel töltött tartályokba merítik. Ez a legszélesebb körben alkalmazott módszer, különösen az érett technológiai csomópontok esetében.

• Permetezési módszerA szennyeződések eltávolítása érdekében oldószereket vagy DIW-t permeteznek a forgó ostyákra. Míg a bemerítés lehetővé teszi több ostya kötegelt feldolgozását, a permetezéses tisztítás kamránként csak egy ostyát kezel, de jobb kontrollt biztosít, így egyre gyakoribb a fejlett csomópontokban.

Vegytisztítás

Ahogy a neve is sugallja, a vegytisztítás során nem használnak oldószereket vagy DIW-t, ehelyett gázokat vagy plazmát használnak a szennyeződések eltávolítására. A fejlettebb csomópontok felé való elmozdulással a vegytisztítás egyre nagyobb jelentőségre tesz szert a...nagy pontosságúés hatékonyság szerves anyagokkal, nitridekkel és oxidokkal szemben. Ehhez azonbannagyobb berendezésberuházás, bonyolultabb működés és szigorúbb folyamatirányításTovábbi előny, hogy a vegytisztítás csökkenti a nedves módszerekkel keletkező nagy mennyiségű szennyvíz mennyiségét.

Gyakori nedves tisztítási technikák

1. DIW (deionizált víz) tisztítás

A DIW a legszélesebb körben használt tisztítószer a nedves tisztításban. A kezeletlen vízzel ellentétben a DIW szinte nem tartalmaz vezetőképes ionokat, így megakadályozza a korróziót, az elektrokémiai reakciókat vagy az eszközök degradációját. A DIW-t főként kétféleképpen használják:

1. Közvetlen ostyafelület-tisztítás– Jellemzően egyetlen szelet módban, görgőkkel, ecsetekkel vagy szórófejekkel végzik a szelet forgatása során. Kihívást jelent az elektrosztatikus töltés felhalmozódása, ami hibákat okozhat. Ennek enyhítésére CO₂-t (és néha NH₃-t) oldanak fel a denaturált vízben (DIW), hogy javítsák a vezetőképességet a szelet szennyeződése nélkül.

2. Öblítés kémiai tisztítás után– A DIW eltávolítja a tisztítóoldatok maradványait, amelyek egyébként korrodálhatnák a lapkát vagy ronthatnák az eszköz teljesítményét, ha a felületen maradnak.

2. HF (hidrogén-fluorid) tisztítás

A HF a leghatékonyabb vegyszer az eltávolításhoznatív oxidrétegek (SiO₂)szilícium ostyákon, és fontosságában csak a DIW után a második. Emellett feloldja a tapadt fémeket és gátolja az újraoxidációt. A HF maratás azonban érdesítheti az ostyák felületét, és nemkívánatos módon megtámadhat bizonyos fémeket. E problémák megoldására továbbfejlesztett módszereket alkalmaznak, mint például a HF hígítását, oxidálószerek, felületaktív anyagok vagy komplexképző szerek hozzáadását a szelektivitás fokozása és a szennyeződés csökkentése érdekében.

3. SC1 Tisztítás (Standard Tisztítás 1: NH₄OH + H₂O₂ + H₂O)

Az SC1 egy költséghatékony és rendkívül hatékony módszer az eltávolításraszerves maradványok, részecskék és néhány fémA mechanizmus egyesíti a H₂O₂ oxidáló hatását és az NH₄OH oldó hatását. Emellett elektrosztatikus erők révén taszítja a részecskéket, és az ultrahangos/megaszonikus segítség tovább javítja a hatékonyságot. Az SC1 azonban érdesítheti a lapkafelületeket, ami a kémiai arányok gondos optimalizálását, a felületi feszültség szabályozását (felületaktív anyagokon keresztül) és a kelátképző szereket igényli a fém újralerakódásának elnyomása érdekében.

4. SC2 Tisztítás (Standard Tisztítás 2: HCl + H₂O₂ + H₂O)

Az SC2 kiegészíti az SC1-et azáltal, hogy eltávolítjafémes szennyeződésekErős komplexképző képessége miatt az oxidált fémek oldható sókká vagy komplexekké alakulnak, amelyeket a rendszer leöblít. Míg az SC1 hatékony szerves anyagok és részecskék ellen, az SC2 különösen értékes a fémek adszorpciójának megakadályozásában és az alacsony fémszennyeződés biztosításában.

5. O₃ (ózon) tisztítás

Az ózontisztítást elsősorban a következőkre használják:szerves anyagok eltávolításaésDIW fertőtlenítéseAz O₃ erős oxidálószerként működik, de újra lerakódást okozhat, ezért gyakran kombinálják HF-fel. A hőmérséklet optimalizálása kritikus fontosságú, mivel az O₃ vízben való oldhatósága magasabb hőmérsékleten csökken. A klór alapú fertőtlenítőszerekkel ellentétben (amelyek elfogadhatatlanok a félvezetőgyártó üzemekben), az O₃ oxigénné bomlik anélkül, hogy szennyezné a DIW rendszereket.

6. Szerves oldószeres tisztítás

Bizonyos speciális eljárásokban szerves oldószereket használnak, ahol a standard tisztítási módszerek nem elegendőek vagy nem megfelelőek (például amikor el kell kerülni az oxidképződést).

Következtetés

Az ostya tisztítása aleggyakrabban ismétlődő lépésa félvezetőgyártásban, és közvetlenül befolyásolja a hozamot és az eszközök megbízhatóságát. Az elmozdulás anagyobb ostyák és kisebb eszközgeometriákA lapka felületének tisztaságára, kémiai állapotára, érdességére és oxidvastagságára vonatkozó követelmények egyre szigorúbbak.

Ez a cikk áttekintést nyújtott mind a kiforrott, mind a fejlett ostyatisztítási technológiákról, beleértve a DIW, HF, SC1, SC2, O₃ és szerves oldószeres módszereket, azok mechanizmusairól, előnyeiről és korlátairól. Mindkét oldalról...gazdasági és környezeti szempontokA wafer tisztítási technológia folyamatos fejlesztése elengedhetetlen a fejlett félvezetőgyártás igényeinek kielégítéséhez.