Usafishaji wa mvua (Wet Clean) ni mojawapo ya hatua muhimu katika michakato ya utengenezaji wa semiconductor, inayolenga kuondoa uchafu mbalimbali kutoka kwenye uso wa kaki ili kuhakikisha kwamba hatua za mchakato zinazofuata zinaweza kufanywa kwenye uso safi.
Kadiri ukubwa wa vifaa vya semicondukta unavyoendelea kupungua na mahitaji ya usahihi yanaongezeka, mahitaji ya kiufundi ya michakato ya kusafisha kaki yamezidi kuwa magumu. Hata chembe ndogo zaidi, nyenzo za kikaboni, ayoni za chuma, au mabaki ya oksidi kwenye uso wa kaki zinaweza kuathiri kwa kiasi kikubwa utendakazi wa kifaa, na hivyo kuathiri mavuno na kutegemewa kwa vifaa vya semicondukta.
Kanuni za Msingi za Kusafisha Kaki
Msingi wa kusafisha kaki ni katika kuondoa kwa ufanisi uchafu mbalimbali kutoka kwa uso wa kaki kwa njia ya kimwili, kemikali, na mbinu nyingine ili kuhakikisha kuwa kaki ina uso safi unaofaa kwa usindikaji unaofuata.
Aina ya Uchafuzi
Athari Kuu kwenye Sifa za Kifaa
| Uchafuzi wa kifungu | Kasoro za muundo
Kasoro za uwekaji wa ion
Kasoro za uharibifu wa filamu za kuhami
| |
| Uchafuzi wa Metali | Madini ya Alkali | Ukosefu wa utulivu wa transistor wa MOS
Kuvunjika/kuharibika kwa filamu ya lango la oksidi
|
| Vyuma Vizito | Kuongezeka kwa mkondo wa uvujaji wa nyuma wa makutano ya PN
Kasoro za kuvunjika kwa filamu ya lango la oksidi
Uharibifu wa maisha ya wabebaji wachache
Uzalishaji wa kasoro ya safu ya msisimko wa oksidi
| |
| Uchafuzi wa Kemikali | Nyenzo za Kikaboni | Kasoro za kuvunjika kwa filamu ya lango la oksidi
Tofauti za filamu za CVD (nyakati za incubation)
Tofauti za unene wa filamu ya oksidi ya joto (oxidation ya kasi)
Tukio la ukungu (kaki, lenzi, kioo, barakoa, reticle)
|
| Dopanti Isiyo hai (B, P) | MOS transistor Vth zamu
Si substrate na upinzani high upinzani karatasi ya aina nyingi-silicon tofauti
| |
| Misingi isiyo ya kikaboni (amini, amonia) na Asidi (SOx) | Uharibifu wa azimio la upinzani wa amplified kemikali
Kutokea kwa uchafuzi wa chembe na ukungu kutokana na uzalishaji wa chumvi
| |
| Filamu za Asili na Kemikali za Oksidi Kutokana na Unyevu, Hewa | Kuongezeka kwa upinzani wa mawasiliano
Kuvunjika/kuharibika kwa filamu ya lango la oksidi
| |
Hasa, malengo ya mchakato wa kusafisha kaki ni pamoja na:
Uondoaji wa Chembe: Kwa kutumia mbinu za kimwili au za kemikali ili kuondoa chembe ndogo zilizounganishwa kwenye uso wa kaki. Chembe ndogo ni ngumu zaidi kuondoa kwa sababu ya nguvu kali za kielektroniki kati yao na uso wa kaki, unaohitaji matibabu maalum.
Uondoaji wa Nyenzo-hai: Vichafuzi vya kikaboni kama vile grisi na mabaki ya kupiga picha vinaweza kuambatana na uso wa kaki. Uchafuzi huu kwa kawaida huondolewa kwa kutumia vioksidishaji vikali au vimumunyisho.
Uondoaji wa Ion ya Chuma: Mabaki ya ioni ya chuma kwenye uso wa kaki yanaweza kuharibu utendaji wa umeme na hata kuathiri hatua zinazofuata za usindikaji. Kwa hiyo, ufumbuzi maalum wa kemikali hutumiwa kuondoa ions hizi.
Uondoaji wa Oksidi: Baadhi ya michakato huhitaji uso wa kaki usiwe na tabaka za oksidi, kama vile oksidi ya silicon. Katika hali hiyo, tabaka za oksidi za asili zinahitajika kuondolewa wakati wa hatua fulani za kusafisha.
Changamoto ya teknolojia ya kusafisha kaki iko katika kuondoa uchafu kwa ufanisi bila kuathiri vibaya uso wa kaki, kama vile kuzuia ukali wa uso, kutu au uharibifu mwingine wa kimwili.
2. Mtiririko wa Mchakato wa Kusafisha Kaki
Mchakato wa kusafisha kaki kwa kawaida huhusisha hatua nyingi ili kuhakikisha uondoaji kamili wa uchafu na kufikia uso safi kabisa.
Kielelezo: Ulinganisho Kati ya Aina ya Kundi na Usafishaji wa Kaki Moja
Mchakato wa kawaida wa kusafisha kaki ni pamoja na hatua kuu zifuatazo:
1. Kusafisha Kabla (Pre-Clean)
Madhumuni ya kusafisha mapema ni kuondoa uchafu na chembe kubwa kutoka kwa uso wa kaki, ambayo kwa kawaida hupatikana kupitia maji yaliyotengwa (DI Water) suuza na kusafisha ultrasonic. Maji yaliyotengwa yanaweza kuondoa chembe na uchafu ulioyeyushwa kutoka kwenye uso wa kaki, wakati kusafisha kwa ultrasonic hutumia athari za cavitation kuvunja dhamana kati ya chembe na uso wa kaki, na kuifanya iwe rahisi kufuta.
2. Kusafisha Kemikali
Usafishaji wa kemikali ni mojawapo ya hatua za msingi katika mchakato wa kusafisha kaki, kwa kutumia suluhu za kemikali ili kuondoa nyenzo za kikaboni, ayoni za chuma na oksidi kutoka kwa uso wa kaki.
Uondoaji wa Nyenzo-hai: Kwa kawaida, asetoni au mchanganyiko wa amonia/peroksidi (SC-1) hutumiwa kuyeyusha na kuongeza vichafuzi vya kikaboni. Uwiano wa kawaida wa suluhisho la SC-1 ni NH₄OH
₂O₂
₂O = 1:1:5, na halijoto ya kufanya kazi ya karibu 20°C.
Uondoaji wa Ioni za Chuma: Asidi ya nitriki au asidi hidrokloriki/mchanganyiko wa peroksidi (SC-2) hutumiwa kuondoa ayoni za chuma kutoka kwenye uso wa kaki. Uwiano wa kawaida wa suluhisho la SC-2 ni HCl
₂O₂
₂O = 1:1:6, halijoto ikidumishwa kwa takriban 80°C.
Uondoaji wa Oksidi: Katika baadhi ya michakato, kuondolewa kwa safu ya asili ya oksidi kutoka kwenye uso wa kaki inahitajika, ambayo ufumbuzi wa hidrofloriki (HF) hutumiwa. Uwiano wa kawaida wa suluhisho la HF ni HF
₂O = 1:50, na inaweza kutumika kwenye halijoto ya kawaida.
3. Usafi wa Mwisho
Baada ya kusafisha kemikali, kaki kawaida hupitia hatua ya mwisho ya kusafisha ili kuhakikisha kuwa hakuna masalia ya kemikali yanayosalia juu ya uso. Usafishaji wa mwisho hasa hutumia maji yaliyotengwa kwa kuosha kabisa. Zaidi ya hayo, kusafisha maji ya ozoni (O₃/H₂O) hutumiwa kuondoa zaidi uchafu wowote uliobaki kutoka kwenye uso wa kaki.
4. Kukausha
Kaki zilizosafishwa lazima zikaushwe haraka ili kuzuia alama za maji au kushikamana tena kwa uchafu. Mbinu za kawaida za kukausha ni pamoja na kukausha kwa spin na kusafisha nitrojeni. Ya kwanza huondoa unyevu kutoka kwa uso wa kaki kwa kusokota kwa kasi ya juu, huku ya pili inahakikisha kukauka kabisa kwa kupuliza gesi kavu ya nitrojeni kwenye uso wa kaki.
Uchafuzi
Jina la Utaratibu wa Kusafisha
Maelezo ya Mchanganyiko wa Kemikali
Kemikali
| Chembe | Piranha (SPM) | Asidi ya sulfuriki/peroksidi hidrojeni/DI maji | H2SO4/H2O2/H2O 3-4:1; 90°C |
| SC-1 (APM) | Hidroksidi ya amonia/peroksidi hidrojeni/maji ya DI | NH4OH/H2O2/H2O 1:4:20; 80°C | |
| Vyuma (sio shaba) | SC-2 (HPM) | Asidi hidrokloriki/peroksidi hidrojeni/DI maji | HCl/H2O2/H2O1:1:6; 85°C |
| Piranha (SPM) | Asidi ya sulfuriki/peroksidi hidrojeni/DI maji | H2SO4/H2O2/H2O3-4:1; 90°C | |
| DHF | Punguza asidi hidrofloriki/maji ya DI (haitaondoa shaba) | HF/H2O1:50 | |
| Viumbe hai | Piranha (SPM) | Asidi ya sulfuriki/peroksidi hidrojeni/DI maji | H2SO4/H2O2/H2O 3-4:1; 90°C |
| SC-1 (APM) | Hidroksidi ya amonia/peroksidi hidrojeni/maji ya DI | NH4OH/H2O2/H2O 1:4:20; 80°C | |
| DIO3 | Ozoni katika maji ya de-ionized | O3/H2O Michanganyiko Iliyoboreshwa | |
| Oksidi ya asili | DHF | Punguza asidi hidrofloriki/DI maji | HF/H2O 1:100 |
| BHF | Asidi ya hidrofloriki iliyopigwa | NH4F/HF/H2O |
3. Mbinu za Kawaida za Kusafisha Kaki
1. Njia ya Kusafisha ya RCA
Mbinu ya kusafisha ya RCA ni mojawapo ya mbinu za kisasa zaidi za kusafisha kaki katika tasnia ya semiconductor, iliyotengenezwa na Shirika la RCA zaidi ya miaka 40 iliyopita. Njia hii hutumiwa hasa kuondoa uchafu wa kikaboni na uchafu wa ioni za chuma na inaweza kukamilika kwa hatua mbili: SC-1 (Standard Clean 1) na SC-2 (Standard Clean 2).
Usafishaji wa SC-1: Hatua hii hutumiwa hasa kuondoa uchafu na chembe za kikaboni. Suluhisho ni mchanganyiko wa amonia, peroxide ya hidrojeni, na maji, ambayo huunda safu nyembamba ya oksidi ya silicon kwenye uso wa kaki.
Usafishaji wa SC-2: Hatua hii kimsingi hutumika kuondoa vichafuzi vya ioni za chuma, kwa kutumia mchanganyiko wa asidi hidrokloriki, peroksidi ya hidrojeni na maji. Inaacha safu nyembamba ya kupitisha kwenye uso wa kaki ili kuzuia kuambukizwa tena.
2. Mbinu ya Kusafisha ya Piranha (Piranha Etch Clean)
Njia ya kusafisha Piranha ni mbinu nzuri sana ya kuondoa nyenzo za kikaboni, kwa kutumia mchanganyiko wa asidi ya sulfuriki na peroxide ya hidrojeni, kwa kawaida katika uwiano wa 3: 1 au 4: 1. Kwa sababu ya mali yenye nguvu ya oksidi ya suluhisho hili, inaweza kuondoa idadi kubwa ya vitu vya kikaboni na uchafuzi wa mkaidi. Njia hii inahitaji udhibiti mkali wa hali, hasa katika suala la joto na mkusanyiko, ili kuepuka kuharibu kaki.
Usafishaji wa ultrasonic hutumia athari ya cavitation inayotokana na mawimbi ya sauti ya juu-frequency katika kioevu ili kuondoa uchafu kutoka kwenye uso wa kaki. Ikilinganishwa na usafishaji wa kisanii wa kitamaduni, usafishaji wa megasonic hufanya kazi kwa masafa ya juu zaidi, kuwezesha uondoaji mzuri zaidi wa chembe ndogo za saizi ya micron bila kusababisha uharibifu kwenye uso wa kaki.
4. Usafishaji wa Ozoni
Teknolojia ya kusafisha ozoni hutumia sifa dhabiti za oksidi za ozoni kuoza na kuondoa vichafuzi vya kikaboni kutoka kwenye uso wa kaki, na hatimaye kuvigeuza kuwa kaboni dioksidi na maji isiyo na madhara. Njia hii haihitaji matumizi ya vitendanishi vya gharama kubwa ya kemikali na husababisha uchafuzi mdogo wa mazingira, na kuifanya kuwa teknolojia inayojitokeza katika uwanja wa kusafisha kaki.
4. Vifaa vya Mchakato wa Kusafisha Kaki
Ili kuhakikisha ufanisi na usalama wa michakato ya kusafisha kaki, aina mbalimbali za vifaa vya kusafisha vya juu hutumiwa katika utengenezaji wa semiconductor. Aina kuu ni pamoja na:
1. Vifaa vya Kusafisha Mvua
Vifaa vya kusafisha mvua ni pamoja na mizinga mbalimbali ya kuzamisha, mizinga ya kusafisha ya ultrasonic, na dryer za spin. Vifaa hivi huchanganya nguvu za mitambo na vitendanishi vya kemikali ili kuondoa uchafu kutoka kwa uso wa kaki. Mizinga ya kuzamishwa kwa kawaida huwa na mifumo ya kudhibiti halijoto ili kuhakikisha uthabiti na ufanisi wa suluhu za kemikali.
2. Vifaa vya Kusafisha Kavu
Vifaa vya kusafisha vikavu hujumuisha visafishaji plasma, ambavyo hutumia chembe zenye nishati nyingi katika plazima kuitikia na kuondoa mabaki kutoka kwenye uso wa kaki. Usafishaji wa plasma unafaa haswa kwa michakato inayohitaji kudumisha uadilifu wa uso bila kuanzisha mabaki ya kemikali.
3. Mifumo ya Kusafisha Kiotomatiki
Pamoja na upanuzi unaoendelea wa uzalishaji wa semiconductor, mifumo ya kusafisha kiotomatiki imekuwa chaguo bora kwa kusafisha kwa kiwango kikubwa cha kaki. Mifumo hii mara nyingi hujumuisha uhamishaji wa kiotomatiki, mifumo ya kusafisha tanki nyingi, na mifumo ya udhibiti wa usahihi ili kuhakikisha matokeo thabiti ya kusafisha kwa kila kaki.
5. Mitindo ya Baadaye
Kadiri vifaa vya semicondukta vinavyoendelea kupungua, teknolojia ya kusafisha kaki inabadilika kuelekea suluhu zenye ufanisi zaidi na rafiki wa mazingira. Teknolojia za kusafisha siku zijazo zitazingatia:
Uondoaji wa Chembe ya Nanomita ndogo: Teknolojia zilizopo za kusafisha zinaweza kushughulikia chembe za kipimo cha nanomita, lakini kwa kupunguzwa zaidi kwa ukubwa wa kifaa, kuondoa chembe za nanometer itakuwa changamoto mpya.
Usafishaji wa Kijani na Kirafiki wa Mazingira: Kupunguza matumizi ya kemikali zinazodhuru mazingira na kutengeneza njia zaidi za kusafisha mazingira rafiki, kama vile kusafisha ozoni na kusafisha megasonic, kutazidi kuwa muhimu.
Viwango vya Juu vya Uendeshaji na Uakili: Mifumo ya akili itawezesha ufuatiliaji wa wakati halisi na marekebisho ya vigezo mbalimbali wakati wa mchakato wa kusafisha, kuboresha zaidi ufanisi wa kusafisha na ufanisi wa uzalishaji.
Teknolojia ya kusafisha kaki, kama hatua muhimu katika utengenezaji wa semiconductor, ina jukumu muhimu katika kuhakikisha nyuso safi za kaki kwa michakato inayofuata. Mchanganyiko wa njia mbalimbali za kusafisha huondoa kwa ufanisi uchafuzi, kutoa uso safi wa substrate kwa hatua zinazofuata. Kadiri teknolojia inavyoendelea, michakato ya kusafisha itaendelea kuboreshwa ili kukidhi mahitaji ya usahihi wa juu na viwango vya chini vya kasoro katika utengenezaji wa semiconductor.
Muda wa kutuma: Oct-08-2024