ವೇಫರ್ ಕ್ಲೀನಿಂಗ್ಗಾಗಿ ತತ್ವಗಳು, ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳು, ವಿಧಾನಗಳು ಮತ್ತು ಸಲಕರಣೆಗಳು

ಚಿತ್ರ: ಬ್ಯಾಚ್-ಟೈಪ್ ಮತ್ತು ಸಿಂಗಲ್-ವೇಫರ್ ಕ್ಲೀನಿಂಗ್ ನಡುವಿನ ಹೋಲಿಕೆ

ವಿಶಿಷ್ಟವಾದ ವೇಫರ್ ಶುಚಿಗೊಳಿಸುವ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯು ಈ ಕೆಳಗಿನ ಮುಖ್ಯ ಹಂತಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿದೆ:

1. ಪೂರ್ವ-ಶುದ್ಧೀಕರಣ (ಪೂರ್ವ-ಸ್ವಚ್ಛ)

ಪೂರ್ವ-ಶುದ್ಧೀಕರಣದ ಉದ್ದೇಶವು ವೇಫರ್ ಮೇಲ್ಮೈಯಿಂದ ಸಡಿಲವಾದ ಮಾಲಿನ್ಯಕಾರಕಗಳು ಮತ್ತು ದೊಡ್ಡ ಕಣಗಳನ್ನು ತೆಗೆದುಹಾಕುವುದು, ಇದನ್ನು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಡಿಯೋನೈಸ್ಡ್ ವಾಟರ್ (ಡಿಐ ವಾಟರ್) ತೊಳೆಯುವುದು ಮತ್ತು ಅಲ್ಟ್ರಾಸಾನಿಕ್ ಶುಚಿಗೊಳಿಸುವಿಕೆ ಮೂಲಕ ಸಾಧಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಡಿಯೋನೈಸ್ಡ್ ನೀರು ಆರಂಭದಲ್ಲಿ ವೇಫರ್ ಮೇಲ್ಮೈಯಿಂದ ಕಣಗಳು ಮತ್ತು ಕರಗಿದ ಕಲ್ಮಶಗಳನ್ನು ತೆಗೆದುಹಾಕಬಹುದು, ಆದರೆ ಅಲ್ಟ್ರಾಸಾನಿಕ್ ಕ್ಲೀನಿಂಗ್ ಕಣಗಳು ಮತ್ತು ವೇಫರ್ ಮೇಲ್ಮೈ ನಡುವಿನ ಬಂಧವನ್ನು ಮುರಿಯಲು ಗುಳ್ಳೆಕಟ್ಟುವಿಕೆ ಪರಿಣಾಮಗಳನ್ನು ಬಳಸುತ್ತದೆ, ಅವುಗಳನ್ನು ಸುಲಭವಾಗಿ ಹೊರಹಾಕಲು ಮಾಡುತ್ತದೆ.

2. ರಾಸಾಯನಿಕ ಶುಚಿಗೊಳಿಸುವಿಕೆ

ವೇಫರ್ ಮೇಲ್ಮೈಯಿಂದ ಸಾವಯವ ವಸ್ತುಗಳು, ಲೋಹದ ಅಯಾನುಗಳು ಮತ್ತು ಆಕ್ಸೈಡ್‌ಗಳನ್ನು ತೆಗೆದುಹಾಕಲು ರಾಸಾಯನಿಕ ಪರಿಹಾರಗಳನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ವೇಫರ್ ಶುಚಿಗೊಳಿಸುವ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ ರಾಸಾಯನಿಕ ಶುಚಿಗೊಳಿಸುವಿಕೆಯು ಒಂದು ಪ್ರಮುಖ ಹಂತವಾಗಿದೆ.

ಸಾವಯವ ವಸ್ತು ತೆಗೆಯುವಿಕೆ: ವಿಶಿಷ್ಟವಾಗಿ, ಅಸಿಟೋನ್ ಅಥವಾ ಅಮೋನಿಯಾ/ಪೆರಾಕ್ಸೈಡ್ ಮಿಶ್ರಣವನ್ನು (SC-1) ಸಾವಯವ ಮಾಲಿನ್ಯಕಾರಕಗಳನ್ನು ಕರಗಿಸಲು ಮತ್ತು ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಿಸಲು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. SC-1 ಪರಿಹಾರದ ವಿಶಿಷ್ಟ ಅನುಪಾತವು NH₄OH ಆಗಿದೆ

₂O₂

₂O = 1:1:5, ಸುಮಾರು 20°C ಕಾರ್ಯ ತಾಪಮಾನದೊಂದಿಗೆ.

ಲೋಹದ ಅಯಾನು ತೆಗೆಯುವಿಕೆ: ನೈಟ್ರಿಕ್ ಆಮ್ಲ ಅಥವಾ ಹೈಡ್ರೋಕ್ಲೋರಿಕ್ ಆಮ್ಲ/ಪೆರಾಕ್ಸೈಡ್ ಮಿಶ್ರಣಗಳನ್ನು (SC-2) ವೇಫರ್ ಮೇಲ್ಮೈಯಿಂದ ಲೋಹದ ಅಯಾನುಗಳನ್ನು ತೆಗೆದುಹಾಕಲು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. SC-2 ಪರಿಹಾರದ ವಿಶಿಷ್ಟ ಅನುಪಾತವು HCl ಆಗಿದೆ

₂O₂

₂O = 1:1:6, ತಾಪಮಾನವು ಸುಮಾರು 80 ° C ನಲ್ಲಿ ನಿರ್ವಹಿಸಲ್ಪಡುತ್ತದೆ.

ಆಕ್ಸೈಡ್ ತೆಗೆಯುವಿಕೆ: ಕೆಲವು ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳಲ್ಲಿ, ವೇಫರ್ ಮೇಲ್ಮೈಯಿಂದ ಸ್ಥಳೀಯ ಆಕ್ಸೈಡ್ ಪದರವನ್ನು ತೆಗೆದುಹಾಕುವುದು ಅಗತ್ಯವಾಗಿರುತ್ತದೆ, ಇದಕ್ಕಾಗಿ ಹೈಡ್ರೋಫ್ಲೋರಿಕ್ ಆಮ್ಲ (HF) ಪರಿಹಾರವನ್ನು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. HF ಪರಿಹಾರದ ವಿಶಿಷ್ಟ ಅನುಪಾತವು HF ಆಗಿದೆ

₂O = 1:50, ಮತ್ತು ಇದನ್ನು ಕೋಣೆಯ ಉಷ್ಣಾಂಶದಲ್ಲಿ ಬಳಸಬಹುದು.

3. ಅಂತಿಮ ಕ್ಲೀನ್

ರಾಸಾಯನಿಕ ಶುಚಿಗೊಳಿಸಿದ ನಂತರ, ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ಯಾವುದೇ ರಾಸಾಯನಿಕ ಉಳಿಕೆಗಳು ಉಳಿಯುವುದಿಲ್ಲ ಎಂದು ಖಚಿತಪಡಿಸಿಕೊಳ್ಳಲು ಬಿಲ್ಲೆಗಳು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಅಂತಿಮ ಶುಚಿಗೊಳಿಸುವ ಹಂತಕ್ಕೆ ಒಳಗಾಗುತ್ತವೆ. ಅಂತಿಮ ಶುಚಿಗೊಳಿಸುವಿಕೆಯು ಮುಖ್ಯವಾಗಿ ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ತೊಳೆಯಲು ಡಿಯೋನೈಸ್ಡ್ ನೀರನ್ನು ಬಳಸುತ್ತದೆ. ಹೆಚ್ಚುವರಿಯಾಗಿ, ಓಝೋನ್ ನೀರಿನ ಶುದ್ಧೀಕರಣವನ್ನು (O₃/H₂O) ವೇಫರ್ ಮೇಲ್ಮೈಯಿಂದ ಯಾವುದೇ ಉಳಿದಿರುವ ಮಾಲಿನ್ಯಕಾರಕಗಳನ್ನು ಮತ್ತಷ್ಟು ತೆಗೆದುಹಾಕಲು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ.

4. ಒಣಗಿಸುವುದು

ವಾಟರ್‌ಮಾರ್ಕ್‌ಗಳು ಅಥವಾ ಮಾಲಿನ್ಯಕಾರಕಗಳ ಮರು-ಜೋಡಣೆಯನ್ನು ತಡೆಗಟ್ಟಲು ಸ್ವಚ್ಛಗೊಳಿಸಿದ ಬಿಲ್ಲೆಗಳನ್ನು ತ್ವರಿತವಾಗಿ ಒಣಗಿಸಬೇಕು. ಸಾಮಾನ್ಯ ಒಣಗಿಸುವ ವಿಧಾನಗಳಲ್ಲಿ ಸ್ಪಿನ್ ಡ್ರೈಯಿಂಗ್ ಮತ್ತು ನೈಟ್ರೋಜನ್ ಶುದ್ಧೀಕರಣ ಸೇರಿವೆ. ಮೊದಲನೆಯದು ಹೆಚ್ಚಿನ ವೇಗದಲ್ಲಿ ತಿರುಗುವ ಮೂಲಕ ವೇಫರ್ ಮೇಲ್ಮೈಯಿಂದ ತೇವಾಂಶವನ್ನು ತೆಗೆದುಹಾಕುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ಎರಡನೆಯದು ವೇಫರ್ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ಒಣ ಸಾರಜನಕ ಅನಿಲವನ್ನು ಬೀಸುವ ಮೂಲಕ ಸಂಪೂರ್ಣ ಒಣಗಿಸುವಿಕೆಯನ್ನು ಖಚಿತಪಡಿಸುತ್ತದೆ.

ಮಾಲಿನ್ಯಕಾರಕ

ಶುಚಿಗೊಳಿಸುವ ವಿಧಾನದ ಹೆಸರು

ರಾಸಾಯನಿಕ ಮಿಶ್ರಣದ ವಿವರಣೆ

ರಾಸಾಯನಿಕಗಳು

ಕಣಗಳು	ಪಿರಾನ್ಹಾ (SPM)	ಸಲ್ಫ್ಯೂರಿಕ್ ಆಮ್ಲ/ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಪೆರಾಕ್ಸೈಡ್/DI ನೀರು	H2SO4/H2O2/H2O 3-4:1; 90°C
	SC-1 (APM)	ಅಮೋನಿಯಂ ಹೈಡ್ರಾಕ್ಸೈಡ್/ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಪೆರಾಕ್ಸೈಡ್/DI ನೀರು	NH4OH/H2O2/H2O 1:4:20; 80°C
ಲೋಹಗಳು (ತಾಮ್ರವಲ್ಲ)	SC-2 (HPM)	ಹೈಡ್ರೋಕ್ಲೋರಿಕ್ ಆಮ್ಲ/ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಪೆರಾಕ್ಸೈಡ್/DI ನೀರು	HCl/H2O2/H2O1:1:6; 85°C
	ಪಿರಾನ್ಹಾ (SPM)	ಸಲ್ಫ್ಯೂರಿಕ್ ಆಮ್ಲ/ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಪೆರಾಕ್ಸೈಡ್/DI ನೀರು	H2SO4/H2O2/H2O3-4:1; 90°C
	DHF	ಹೈಡ್ರೋಫ್ಲೋರಿಕ್ ಆಮ್ಲ/ಡಿಐ ನೀರು (ತಾಮ್ರವನ್ನು ತೆಗೆದುಹಾಕುವುದಿಲ್ಲ)	HF/H2O1:50
ಸಾವಯವ	ಪಿರಾನ್ಹಾ (SPM)	ಸಲ್ಫ್ಯೂರಿಕ್ ಆಮ್ಲ/ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಪೆರಾಕ್ಸೈಡ್/DI ನೀರು	H2SO4/H2O2/H2O 3-4:1; 90°C
	SC-1 (APM)	ಅಮೋನಿಯಂ ಹೈಡ್ರಾಕ್ಸೈಡ್/ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಪೆರಾಕ್ಸೈಡ್/DI ನೀರು	NH4OH/H2O2/H2O 1:4:20; 80°C
	DIO3	ಡಿ-ಅಯಾನೀಕರಿಸಿದ ನೀರಿನಲ್ಲಿ ಓಝೋನ್	O3/H2O ಆಪ್ಟಿಮೈಸ್ಡ್ ಮಿಶ್ರಣಗಳು
ಸ್ಥಳೀಯ ಆಕ್ಸೈಡ್	DHF	ಹೈಡ್ರೋಫ್ಲೋರಿಕ್ ಆಮ್ಲ/DI ನೀರನ್ನು ದುರ್ಬಲಗೊಳಿಸಿ	HF/H2O 1:100
	BHF	ಬಫರ್ಡ್ ಹೈಡ್ರೋಫ್ಲೋರಿಕ್ ಆಮ್ಲ	NH4F/HF/H2O

3. ಸಾಮಾನ್ಯ ವೇಫರ್ ಕ್ಲೀನಿಂಗ್ ವಿಧಾನಗಳು

1. RCA ಕ್ಲೀನಿಂಗ್ ವಿಧಾನ

RCA ಶುಚಿಗೊಳಿಸುವ ವಿಧಾನವು ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ ಉದ್ಯಮದಲ್ಲಿ ಅತ್ಯಂತ ಶ್ರೇಷ್ಠವಾದ ವೇಫರ್ ಕ್ಲೀನಿಂಗ್ ತಂತ್ರಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದಾಗಿದೆ, ಇದನ್ನು 40 ವರ್ಷಗಳ ಹಿಂದೆ RCA ಕಾರ್ಪೊರೇಷನ್ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಿದೆ. ಸಾವಯವ ಮಾಲಿನ್ಯಕಾರಕಗಳು ಮತ್ತು ಲೋಹದ ಅಯಾನು ಕಲ್ಮಶಗಳನ್ನು ತೆಗೆದುಹಾಕಲು ಈ ವಿಧಾನವನ್ನು ಪ್ರಾಥಮಿಕವಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಎರಡು ಹಂತಗಳಲ್ಲಿ ಪೂರ್ಣಗೊಳಿಸಬಹುದು: SC-1 (ಸ್ಟ್ಯಾಂಡರ್ಡ್ ಕ್ಲೀನ್ 1) ಮತ್ತು SC-2 (ಸ್ಟ್ಯಾಂಡರ್ಡ್ ಕ್ಲೀನ್ 2).

SC-1 ಕ್ಲೀನಿಂಗ್: ಈ ಹಂತವನ್ನು ಮುಖ್ಯವಾಗಿ ಸಾವಯವ ಮಾಲಿನ್ಯಕಾರಕಗಳು ಮತ್ತು ಕಣಗಳನ್ನು ತೆಗೆದುಹಾಕಲು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಪರಿಹಾರವು ಅಮೋನಿಯಾ, ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಪೆರಾಕ್ಸೈಡ್ ಮತ್ತು ನೀರಿನ ಮಿಶ್ರಣವಾಗಿದೆ, ಇದು ವೇಫರ್ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ತೆಳುವಾದ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಆಕ್ಸೈಡ್ ಪದರವನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತದೆ.

SC-2 ಶುಚಿಗೊಳಿಸುವಿಕೆ: ಹೈಡ್ರೋಕ್ಲೋರಿಕ್ ಆಮ್ಲ, ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಪೆರಾಕ್ಸೈಡ್ ಮತ್ತು ನೀರಿನ ಮಿಶ್ರಣವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಲೋಹದ ಅಯಾನು ಮಾಲಿನ್ಯಕಾರಕಗಳನ್ನು ತೆಗೆದುಹಾಕಲು ಈ ಹಂತವನ್ನು ಪ್ರಾಥಮಿಕವಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಮರುಮಾಲಿನ್ಯವನ್ನು ತಡೆಗಟ್ಟಲು ಇದು ವೇಫರ್ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ತೆಳುವಾದ ನಿಷ್ಕ್ರಿಯ ಪದರವನ್ನು ಬಿಡುತ್ತದೆ.