వేఫర్ క్లీనింగ్ కోసం సూత్రాలు, ప్రక్రియలు, పద్ధతులు మరియు పరికరాలు

చిత్రం: బ్యాచ్-టైప్ మరియు సింగిల్-వేఫర్ క్లీనింగ్ మధ్య పోలిక

ఒక సాధారణ వేఫర్ శుభ్రపరిచే ప్రక్రియ క్రింది ప్రధాన దశలను కలిగి ఉంటుంది:

1. ప్రీ-క్లీనింగ్ (ప్రీ-క్లీన్)

ముందస్తు శుభ్రపరచడం యొక్క ఉద్దేశ్యం వేఫర్ ఉపరితలం నుండి వదులుగా ఉన్న కలుషితాలు మరియు పెద్ద కణాలను తొలగించడం, ఇది సాధారణంగా డీయోనైజ్డ్ వాటర్ (DI వాటర్) ప్రక్షాళన మరియు అల్ట్రాసోనిక్ శుభ్రపరచడం ద్వారా సాధించబడుతుంది. డీయోనైజ్డ్ నీరు ప్రారంభంలో వేఫర్ ఉపరితలం నుండి కణాలను మరియు కరిగిన మలినాలను తొలగించగలదు, అయితే అల్ట్రాసోనిక్ శుభ్రపరచడం కణాలు మరియు వేఫర్ ఉపరితలం మధ్య బంధాన్ని విచ్ఛిన్నం చేయడానికి పుచ్చు ప్రభావాలను ఉపయోగిస్తుంది, తద్వారా వాటిని సులభంగా తొలగించవచ్చు.

2. రసాయన శుభ్రపరచడం

రసాయన శుభ్రపరచడం అనేది వేఫర్ శుభ్రపరిచే ప్రక్రియలో ఒక ప్రధాన దశ, రసాయన ద్రావణాలను ఉపయోగించి వేఫర్ ఉపరితలం నుండి సేంద్రీయ పదార్థాలు, లోహ అయాన్లు మరియు ఆక్సైడ్లను తొలగిస్తారు.

సేంద్రీయ పదార్థాల తొలగింపు: సాధారణంగా, అసిటోన్ లేదా అమ్మోనియా/పెరాక్సైడ్ మిశ్రమం (SC-1) సేంద్రీయ కలుషితాలను కరిగించి ఆక్సీకరణం చేయడానికి ఉపయోగిస్తారు. SC-1 ద్రావణం యొక్క సాధారణ నిష్పత్తి NH₄OH.

₂ఓ₂

₂O = 1:1:5, పని ఉష్ణోగ్రత సుమారు 20°C.

లోహ అయాన్ తొలగింపు: నైట్రిక్ ఆమ్లం లేదా హైడ్రోక్లోరిక్ ఆమ్లం/పెరాక్సైడ్ మిశ్రమాలను (SC-2) పొర ఉపరితలం నుండి లోహ అయాన్లను తొలగించడానికి ఉపయోగిస్తారు. SC-2 ద్రావణం యొక్క సాధారణ నిష్పత్తి HCl.

₂ఓ₂

₂O = 1:1:6, ఉష్ణోగ్రత దాదాపు 80°C వద్ద నిర్వహించబడుతుంది.

ఆక్సైడ్ తొలగింపు: కొన్ని ప్రక్రియలలో, వేఫర్ ఉపరితలం నుండి స్థానిక ఆక్సైడ్ పొరను తొలగించడం అవసరం, దీని కోసం హైడ్రోఫ్లోరిక్ ఆమ్లం (HF) ద్రావణం ఉపయోగించబడుతుంది. HF ద్రావణానికి సాధారణ నిష్పత్తి HF.

₂O = 1:50, మరియు దీనిని గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద ఉపయోగించవచ్చు.

3. ఫైనల్ క్లీన్

రసాయన శుభ్రపరచడం తర్వాత, ఉపరితలంపై ఎటువంటి రసాయన అవశేషాలు ఉండకుండా చూసుకోవడానికి వేఫర్‌లు సాధారణంగా తుది శుభ్రపరిచే దశకు లోనవుతాయి. తుది శుభ్రపరచడంలో ప్రధానంగా పూర్తిగా కడగడానికి డీయోనైజ్డ్ నీటిని ఉపయోగిస్తారు. అదనంగా, ఓజోన్ నీటి శుభ్రపరచడం (O₃/H₂O) వేఫర్ ఉపరితలం నుండి మిగిలిన కలుషితాలను మరింత తొలగించడానికి ఉపయోగించబడుతుంది.

4. ఎండబెట్టడం

వాటర్‌మార్క్‌లు లేదా కలుషితాలు తిరిగి చేరకుండా నిరోధించడానికి శుభ్రం చేసిన వేఫర్‌లను త్వరగా ఎండబెట్టాలి. సాధారణ ఎండబెట్టే పద్ధతుల్లో స్పిన్ డ్రైయింగ్ మరియు నైట్రోజన్ ప్రక్షాళన ఉన్నాయి. మునుపటిది అధిక వేగంతో తిప్పడం ద్వారా వేఫర్ ఉపరితలం నుండి తేమను తొలగిస్తుంది, అయితే రెండవది వేఫర్ ఉపరితలం అంతటా పొడి నైట్రోజన్ వాయువును ఊదడం ద్వారా పూర్తిగా ఆరిపోయేలా చేస్తుంది.

కలుషితం

శుభ్రపరిచే విధానం పేరు

రసాయన మిశ్రమ వివరణ

రసాయనాలు

కణాలు	పిరాన్హా (SPM)	సల్ఫ్యూరిక్ ఆమ్లం/హైడ్రోజన్ పెరాక్సైడ్/DI నీరు	H2SO4/H2O2/H2O 3-4:1; 90°C
	ఎస్సీ-1 (ఎపిఎం)	అమ్మోనియం హైడ్రాక్సైడ్/హైడ్రోజన్ పెరాక్సైడ్/DI నీరు	NH4OH/H2O2/H2O 1:4:20; 80°C
లోహాలు (రాగి కాదు)	SC-2 (HPM)	హైడ్రోక్లోరిక్ ఆమ్లం/హైడ్రోజన్ పెరాక్సైడ్/DI నీరు	HCl/H2O2/H2O1:1:6; 85°C
	పిరాన్హా (SPM)	సల్ఫ్యూరిక్ ఆమ్లం/హైడ్రోజన్ పెరాక్సైడ్/DI నీరు	H2SO4/H2O2/H2O3-4:1; 90°C
	డిహెచ్ఎఫ్	హైడ్రోఫ్లోరిక్ ఆమ్లం/DI నీటిని పలుచన చేయండి (రాగిని తొలగించదు)	హెచ్ఎఫ్/హెచ్2ఓ1:50
ఆర్గానిక్స్	పిరాన్హా (SPM)	సల్ఫ్యూరిక్ ఆమ్లం/హైడ్రోజన్ పెరాక్సైడ్/DI నీరు	H2SO4/H2O2/H2O 3-4:1; 90°C
	ఎస్సీ-1 (ఎపిఎం)	అమ్మోనియం హైడ్రాక్సైడ్/హైడ్రోజన్ పెరాక్సైడ్/DI నీరు	NH4OH/H2O2/H2O 1:4:20; 80°C
	డిఐఓ3	డీ-అయనీకరణం చెందిన నీటిలో ఓజోన్	O3/H2O ఆప్టిమైజ్డ్ మిశ్రమాలు
స్థానిక ఆక్సైడ్	డిహెచ్ఎఫ్	హైడ్రోఫ్లోరిక్ ఆమ్లం/DI నీటిని పలుచన చేయండి	హెచ్‌ఎఫ్/హెచ్2ఓ 1:100
	బిహెచ్ఎఫ్	బఫర్డ్ హైడ్రోఫ్లోరిక్ ఆమ్లం	NH4F/HF/H2O

3. సాధారణ వేఫర్ క్లీనింగ్ పద్ధతులు

1. RCA క్లీనింగ్ పద్ధతి

RCA శుభ్రపరిచే పద్ధతి సెమీకండక్టర్ పరిశ్రమలో అత్యంత క్లాసిక్ వేఫర్ శుభ్రపరిచే పద్ధతుల్లో ఒకటి, దీనిని 40 సంవత్సరాల క్రితం RCA కార్పొరేషన్ అభివృద్ధి చేసింది. ఈ పద్ధతి ప్రధానంగా సేంద్రీయ కలుషితాలు మరియు లోహ అయాన్ మలినాలను తొలగించడానికి ఉపయోగించబడుతుంది మరియు దీనిని రెండు దశల్లో పూర్తి చేయవచ్చు: SC-1 (స్టాండర్డ్ క్లీన్ 1) మరియు SC-2 (స్టాండర్డ్ క్లీన్ 2).

SC-1 శుభ్రపరచడం: ఈ దశ ప్రధానంగా సేంద్రీయ కలుషితాలు మరియు కణాలను తొలగించడానికి ఉపయోగించబడుతుంది. ఈ ద్రావణం అమ్మోనియా, హైడ్రోజన్ పెరాక్సైడ్ మరియు నీటి మిశ్రమం, ఇది పొర ఉపరితలంపై సన్నని సిలికాన్ ఆక్సైడ్ పొరను ఏర్పరుస్తుంది.

SC-2 శుభ్రపరచడం: ఈ దశ ప్రధానంగా హైడ్రోక్లోరిక్ ఆమ్లం, హైడ్రోజన్ పెరాక్సైడ్ మరియు నీటి మిశ్రమాన్ని ఉపయోగించి లోహ అయాన్ కలుషితాలను తొలగించడానికి ఉపయోగించబడుతుంది. ఇది తిరిగి కలుషితం కాకుండా నిరోధించడానికి పొర ఉపరితలంపై సన్నని నిష్క్రియాత్మక పొరను వదిలివేస్తుంది.