Teknolojia ya Kusafisha Kafe katika Utengenezaji wa Semiconductor

Teknolojia ya Kusafisha Kafe katika Utengenezaji wa Semiconductor

Kusafisha kaki ni hatua muhimu katika mchakato mzima wa utengenezaji wa semiconductor na moja ya mambo muhimu yanayoathiri moja kwa moja utendaji wa kifaa na mavuno ya uzalishaji. Wakati wa utengenezaji wa chip, hata uchafuzi mdogo zaidi unaweza kuharibu sifa za kifaa au kusababisha hitilafu kamili. Kwa hivyo, michakato ya kusafisha hutumika kabla na baada ya karibu kila hatua ya utengenezaji ili kuondoa uchafu wa uso na kuhakikisha usafi wa kaki. Kusafisha pia ni operesheni ya mara kwa mara katika uzalishaji wa semiconductor, ikihesabu takriban30% ya hatua zote za mchakato.

Kwa upimaji unaoendelea wa ujumuishaji mkubwa sana (VLSI), nodi za michakato zimeendelea hadi28 nm, 14 nm, na zaidi, inayoendesha msongamano mkubwa wa vifaa, upana mwembamba wa mistari, na mtiririko wa michakato unaozidi kuwa mgumu. Nodi za hali ya juu ni nyeti zaidi kwa uchafuzi, huku ukubwa mdogo wa vipengele ukifanya usafi kuwa mgumu zaidi. Kwa hivyo, idadi ya hatua za kusafisha inaendelea kuongezeka, na kusafisha kumekuwa ngumu zaidi, muhimu zaidi, na changamoto zaidi. Kwa mfano, chipu ya nanomita 90 kwa kawaida inahitaji takribanHatua 90 za kusafisha, ilhali chipu ya nanomita 20 inahitaji takribanHatua 215 za kusafishaKadri utengenezaji unavyoendelea hadi 14 nanomi, 10 nanomi, na nodi ndogo, idadi ya shughuli za kusafisha itaendelea kuongezeka.

Kwa asili,Kusafisha wafer hurejelea michakato inayotumia matibabu ya kemikali, gesi, au mbinu za kimwili ili kuondoa uchafu kutoka kwenye uso wa waferUchafuzi kama vile chembe, metali, mabaki ya kikaboni, na oksidi asilia zote zinaweza kuathiri vibaya utendaji wa kifaa, uaminifu, na mavuno. Usafi hutumika kama "daraja" kati ya hatua mfululizo za utengenezaji—kwa mfano, kabla ya uwekaji na lithografia, au baada ya uchongaji, CMP (kung'arisha kwa kemikali), na upandikizaji wa ioni. Kwa ujumla, usafi wa wafer unaweza kugawanywa katikausafi wa mvuanakusafisha kavu.

Usafi wa Maji

Kusafisha kwa maji kwa kutumia viyeyusho vya kemikali au maji yaliyosafishwa (DIW) kusafisha wafers. Mbinu mbili kuu zinatumika:

• Mbinu ya kuzamisha: wafers huingizwa kwenye matangi yaliyojazwa vimumunyisho au DIW. Hii ndiyo njia inayotumika sana, hasa kwa nodi za teknolojia zilizokomaa.

• Mbinu ya kunyunyizia: miyeyusho au DIW hunyunyiziwa kwenye wafer zinazozunguka ili kuondoa uchafu. Ingawa kuzamisha huruhusu usindikaji wa kundi la wafer nyingi, kusafisha dawa hushughulikia wafer moja tu kwa kila chumba lakini hutoa udhibiti bora, na kuifanya iwe ya kawaida zaidi katika nodi zilizoendelea.

Kusafisha Kavu

Kama jina linavyopendekeza, kusafisha kavu huepuka vimumunyisho au DIW, badala yake hutumia gesi au plasma kuondoa uchafu. Kwa kusukuma kuelekea nodi za hali ya juu, kusafisha kavu kunazidi kuwa muhimu kutokana nausahihi wa hali ya juuna ufanisi dhidi ya vikaboni, nitridi, na oksidi. Hata hivyo, inahitajiuwekezaji mkubwa wa vifaa, uendeshaji mgumu zaidi, na udhibiti mkali wa mchakatoFaida nyingine ni kwamba kusafisha kwa kutumia mashine kavu hupunguza kiasi kikubwa cha maji machafu yanayotokana na njia za mvua.

Mbinu za Kawaida za Kusafisha kwa Maji

1. Usafi wa DIW (Maji Yaliyosafishwa)

DIW ndiyo dawa ya kusafisha inayotumika sana katika usafi wa maji. Tofauti na maji yasiyotibiwa, DIW haina ioni zinazopitisha umeme, kuzuia kutu, athari za kielektroniki, au uharibifu wa kifaa. DIW hutumiwa hasa kwa njia mbili:

1. Kusafisha uso wa kaki moja kwa moja– Kwa kawaida hufanywa katika hali ya wafer moja kwa kutumia roller, brashi, au pua za kunyunyizia wakati wa mzunguko wa wafer. Changamoto ni mkusanyiko wa chaji ya umeme, ambayo inaweza kusababisha kasoro. Ili kupunguza hili, CO₂ (na wakati mwingine NH₃) huyeyushwa katika DIW ili kuboresha upitishaji bila kuchafua wafer.

2. Kuosha baada ya kusafisha kemikali– DIW huondoa mabaki ya myeyusho wa kusafisha ambayo vinginevyo yanaweza kuharibu wafer au kuharibu utendaji wa kifaa ikiwa itaachwa juu ya uso.

2. Kusafisha kwa HF (Asidi ya Hidrofloriki)

HF ni kemikali yenye ufanisi zaidi katika kuondoatabaka asilia za oksidi (SiO₂)kwenye wafer za silikoni na ni ya pili kwa umuhimu baada ya DIW. Pia huyeyusha metali zilizounganishwa na kukandamiza uoksidishaji upya. Hata hivyo, uchongaji wa HF unaweza kuchafua nyuso za wafer na kushambulia metali fulani bila kuhitajika. Ili kushughulikia masuala haya, mbinu zilizoboreshwa hupunguza HF, kuongeza vioksidishaji, visafishaji, au mawakala tata ili kuongeza uteuzi na kupunguza uchafuzi.

3. Usafi wa SC1 (Usafi wa Kawaida 1: NH₄OH + H₂O₂ + H₂O)

SC1 ni njia ya gharama nafuu na yenye ufanisi mkubwa ya kuondoamabaki ya kikaboni, chembe, na baadhi ya metali. Utaratibu huu unachanganya kitendo cha oksidi cha H₂O₂ na athari ya kuyeyuka kwa NH₄OH. Pia hufukuza chembe kupitia nguvu za umemetuamo, na usaidizi wa ultrasonic/megasonic unaboresha zaidi ufanisi. Hata hivyo, SC1 inaweza kuchafua nyuso za wafer, ikihitaji uboreshaji makini wa uwiano wa kemikali, udhibiti wa mvutano wa uso (kupitia visafishaji), na mawakala wa chelating ili kukandamiza uundaji upya wa metali.

4. Usafi wa SC2 (Usafi wa Kawaida 2: HCl + H₂O₂ + H₂O)

SC2 inakamilisha SC1 kwa kuondoauchafuzi wa metaliUwezo wake mkubwa wa uchangamano hubadilisha metali zilizooksidishwa kuwa chumvi au michanganyiko inayoyeyuka, ambayo huoshwa. Ingawa SC1 inafaa kwa vikaboni na chembechembe, SC2 ni muhimu sana kwa kuzuia ufyonzaji wa metali na kuhakikisha uchafuzi mdogo wa metali.

5. Usafi wa O₃ (Ozoni)

Usafi wa ozoni hutumika zaidi kwakuondoa vitu vya kikaboninakuua vijidudu DIW. O₃ hufanya kazi kama kioksidishaji chenye nguvu, lakini inaweza kusababisha urejeshaji upya, kwa hivyo mara nyingi huunganishwa na HF. Uboreshaji wa halijoto ni muhimu kwa kuwa umumunyifu wa O₃ katika maji hupungua kwa halijoto ya juu. Tofauti na viuatilifu vyenye klorini (havikubaliki katika vitambaa vya nusu nusu), O₃ hutengana na kuwa oksijeni bila kuchafua mifumo ya DIW.

6. Usafi wa Viyeyusho vya Kikaboni

Katika michakato fulani maalum, miyeyusho ya kikaboni hutumika ambapo mbinu za kawaida za kusafisha hazitoshi au hazifai (km, wakati uundaji wa oksidi lazima uepukwe).

Hitimisho

Kusafisha kaki nihatua inayorudiwa mara nyingi zaidikatika utengenezaji wa nusu-semiconductor na huathiri moja kwa moja mavuno na uaminifu wa kifaa. Kwa kusonga mbele kuelekeawafers kubwa na jiometri ndogo za vifaa, mahitaji ya usafi wa uso wa wafer, hali ya kemikali, ukali, na unene wa oksidi yanazidi kuwa magumu.

Makala haya yalipitia teknolojia za kusafisha kaki zilizokomaa na za hali ya juu, ikiwa ni pamoja na mbinu za DIW, HF, SC1, SC2, O₃, na miyeyusho ya kikaboni, pamoja na mifumo, faida, na mapungufu yake.mitazamo ya kiuchumi na kimazingira, maboresho endelevu katika teknolojia ya kusafisha wafer ni muhimu ili kukidhi mahitaji ya utengenezaji wa hali ya juu wa nusu-semiconductor.