సెమీకండక్టర్ తయారీలో వేఫర్ క్లీనింగ్ టెక్నాలజీ

సెమీకండక్టర్ తయారీలో వేఫర్ క్లీనింగ్ టెక్నాలజీ

సెమీకండక్టర్ తయారీ ప్రక్రియ అంతటా వేఫర్ శుభ్రపరచడం ఒక కీలకమైన దశ మరియు పరికర పనితీరు మరియు ఉత్పత్తి దిగుబడిని ప్రత్యక్షంగా ప్రభావితం చేసే కీలక అంశాలలో ఒకటి. చిప్ తయారీ సమయంలో, స్వల్పంగా కలుషితం కావడం కూడా పరికర లక్షణాలను దిగజార్చవచ్చు లేదా పూర్తిగా వైఫల్యానికి కారణమవుతుంది. ఫలితంగా, ఉపరితల కలుషితాలను తొలగించడానికి మరియు వేఫర్ శుభ్రతను నిర్ధారించడానికి దాదాపు ప్రతి తయారీ దశకు ముందు మరియు తరువాత శుభ్రపరిచే ప్రక్రియలు వర్తించబడతాయి. సెమీకండక్టర్ ఉత్పత్తిలో శుభ్రపరచడం కూడా చాలా తరచుగా జరిగే ఆపరేషన్, సుమారుగాఅన్ని ప్రక్రియ దశల్లో 30%.

వెరీ-లార్జ్-స్కేల్ ఇంటిగ్రేషన్ (VLSI) యొక్క నిరంతర స్కేలింగ్‌తో, ప్రాసెస్ నోడ్‌లు ముందుకు సాగాయి28 nm, 14 nm, మరియు అంతకు మించి, అధిక పరికర సాంద్రత, ఇరుకైన లైన్ వెడల్పులు మరియు పెరుగుతున్న సంక్లిష్ట ప్రక్రియ ప్రవాహాలను నడిపిస్తుంది. అధునాతన నోడ్‌లు కాలుష్యానికి గణనీయంగా ఎక్కువ సున్నితంగా ఉంటాయి, అయితే చిన్న ఫీచర్ పరిమాణాలు శుభ్రపరచడం మరింత కష్టతరం చేస్తాయి. పర్యవసానంగా, శుభ్రపరిచే దశల సంఖ్య పెరుగుతూనే ఉంది మరియు శుభ్రపరచడం మరింత క్లిష్టంగా, మరింత క్లిష్టంగా మరియు మరింత సవాలుగా మారింది. ఉదాహరణకు, 90 nm చిప్ సాధారణంగా సుమారుగా అవసరం90 శుభ్రపరిచే దశలు, అయితే 20 nm చిప్‌కు సుమారు అవసరం215 శుభ్రపరిచే దశలుతయారీ 14 nm, 10 nm, మరియు చిన్న నోడ్‌లకు చేరుకున్నప్పుడు, శుభ్రపరిచే కార్యకలాపాల సంఖ్య పెరుగుతూనే ఉంటుంది.

సారాంశంలో,వేఫర్ క్లీనింగ్ అనేది వేఫర్ ఉపరితలం నుండి మలినాలను తొలగించడానికి రసాయన చికిత్సలు, వాయువులు లేదా భౌతిక పద్ధతులను ఉపయోగించే ప్రక్రియలను సూచిస్తుంది.. కణాలు, లోహాలు, సేంద్రీయ అవశేషాలు మరియు స్థానిక ఆక్సైడ్లు వంటి కలుషితాలు పరికర పనితీరు, విశ్వసనీయత మరియు దిగుబడిని ప్రతికూలంగా ప్రభావితం చేస్తాయి. శుభ్రపరచడం వరుస తయారీ దశల మధ్య "వంతెన"గా పనిచేస్తుంది - ఉదాహరణకు, నిక్షేపణ మరియు లితోగ్రఫీకి ముందు, లేదా ఎచింగ్ తర్వాత, CMP (రసాయన యాంత్రిక పాలిషింగ్) మరియు అయాన్ ఇంప్లాంటేషన్. విస్తృతంగా, వేఫర్ శుభ్రపరచడాన్ని విభజించవచ్చుతడి శుభ్రపరచడంమరియుడ్రై క్లీనింగ్.

తడి శుభ్రపరచడం

తడి శుభ్రపరచడంలో వేఫర్‌లను శుభ్రం చేయడానికి రసాయన ద్రావకాలు లేదా డీయోనైజ్డ్ వాటర్ (DIW) ఉపయోగించబడుతుంది. రెండు ప్రధాన విధానాలు వర్తించబడతాయి:

• ఇమ్మర్షన్ పద్ధతి: వేఫర్‌లను ద్రావకాలు లేదా DIWతో నిండిన ట్యాంకులలో ముంచుతారు. ఇది చాలా విస్తృతంగా ఉపయోగించే పద్ధతి, ముఖ్యంగా పరిణతి చెందిన టెక్నాలజీ నోడ్‌లకు.

• స్ప్రే పద్ధతి: మలినాలను తొలగించడానికి ద్రావకాలు లేదా DIW తిరిగే వేఫర్‌లపై స్ప్రే చేయబడతాయి. ఇమ్మర్షన్ బహుళ వేఫర్‌ల బ్యాచ్ ప్రాసెసింగ్‌ను అనుమతిస్తుంది, స్ప్రే క్లీనింగ్ ఒక చాంబర్‌కు ఒక వేఫర్‌ను మాత్రమే నిర్వహిస్తుంది కానీ మెరుగైన నియంత్రణను అందిస్తుంది, ఇది అధునాతన నోడ్‌లలో ఎక్కువగా సాధారణం అవుతుంది.

డ్రై క్లీనింగ్

పేరు సూచించినట్లుగా, డ్రై క్లీనింగ్ అనేది ద్రావకాలు లేదా DIW ని నివారిస్తుంది, బదులుగా వాయువులు లేదా ప్లాస్మాను ఉపయోగించి కలుషితాలను తొలగిస్తుంది. అధునాతన నోడ్‌ల వైపు నెట్టడంతో, డ్రై క్లీనింగ్ దాని కారణంగా ప్రాముఖ్యతను సంతరించుకుంటోందిఅధిక ఖచ్చితత్వంమరియు ఆర్గానిక్స్, నైట్రైడ్లు మరియు ఆక్సైడ్లకు వ్యతిరేకంగా ప్రభావం. అయితే, దీనికి అవసరంఅధిక పరికరాల పెట్టుబడి, మరింత సంక్లిష్టమైన ఆపరేషన్ మరియు కఠినమైన ప్రక్రియ నియంత్రణమరో ప్రయోజనం ఏమిటంటే, డ్రై క్లీనింగ్ తడి పద్ధతుల ద్వారా ఉత్పన్నమయ్యే పెద్ద పరిమాణంలో మురుగునీటిని తగ్గిస్తుంది.

సాధారణ తడి శుభ్రపరిచే పద్ధతులు

1. DIW (డీయోనైజ్డ్ వాటర్) శుభ్రపరచడం

తడి శుభ్రపరచడంలో DIW అత్యంత విస్తృతంగా ఉపయోగించే శుభ్రపరిచే ఏజెంట్. శుద్ధి చేయని నీటిలా కాకుండా, DIW దాదాపుగా వాహక అయాన్లను కలిగి ఉండదు, ఇది తుప్పు, విద్యుత్ రసాయన ప్రతిచర్యలు లేదా పరికర క్షీణతను నివారిస్తుంది. DIW ప్రధానంగా రెండు విధాలుగా ఉపయోగించబడుతుంది:

1. నేరుగా వేఫర్ ఉపరితల శుభ్రపరచడం– సాధారణంగా వేఫర్ భ్రమణ సమయంలో రోలర్లు, బ్రష్‌లు లేదా స్ప్రే నాజిల్‌లతో సింగిల్-వేఫర్ మోడ్‌లో నిర్వహిస్తారు. ఒక సవాలు ఎలక్ట్రోస్టాటిక్ ఛార్జ్ బిల్డప్, ఇది లోపాలను ప్రేరేపిస్తుంది. దీనిని తగ్గించడానికి, వేఫర్‌ను కలుషితం చేయకుండా వాహకతను మెరుగుపరచడానికి CO₂ (మరియు కొన్నిసార్లు NH₃) DIWలో కరిగించబడుతుంది.

2. రసాయన శుభ్రపరిచిన తర్వాత శుభ్రం చేసుకోవడం– ఉపరితలంపై వదిలేస్తే వేఫర్‌ను తుప్పు పట్టే లేదా పరికర పనితీరును దిగజార్చే అవశేష శుభ్రపరిచే పరిష్కారాలను DIW తొలగిస్తుంది.

2. HF (హైడ్రోఫ్లోరిక్ యాసిడ్) శుభ్రపరచడం

తొలగించడానికి HF అత్యంత ప్రభావవంతమైన రసాయనంస్థానిక ఆక్సైడ్ పొరలు (SiO₂)సిలికాన్ వేఫర్‌లపై మరియు ప్రాముఖ్యతలో DIW తర్వాత రెండవ స్థానంలో ఉంది. ఇది జతచేయబడిన లోహాలను కూడా కరిగించి, తిరిగి ఆక్సీకరణను అణిచివేస్తుంది. అయితే, HF ఎచింగ్ వేఫర్ ఉపరితలాలను కఠినతరం చేస్తుంది మరియు కొన్ని లోహాలపై అవాంఛనీయ దాడి చేస్తుంది. ఈ సమస్యలను పరిష్కరించడానికి, మెరుగైన పద్ధతులు HFని పలుచన చేస్తాయి, ఎంపికను పెంచడానికి మరియు కాలుష్యాన్ని తగ్గించడానికి ఆక్సిడైజర్లు, సర్ఫ్యాక్టెంట్లు లేదా సంక్లిష్ట ఏజెంట్లను జోడిస్తాయి.

3. SC1 క్లీనింగ్ (స్టాండర్డ్ క్లీన్ 1: NH₄OH + H₂O₂ + H₂O)

SC1 అనేది తొలగించడానికి ఖర్చుతో కూడుకున్న మరియు అత్యంత సమర్థవంతమైన పద్ధతిసేంద్రీయ అవశేషాలు, కణాలు మరియు కొన్ని లోహాలు. ఈ యంత్రాంగం H₂O₂ యొక్క ఆక్సీకరణ చర్యను మరియు NH₄OH యొక్క కరిగే ప్రభావాన్ని మిళితం చేస్తుంది. ఇది ఎలెక్ట్రోస్టాటిక్ శక్తుల ద్వారా కణాలను కూడా తిప్పికొడుతుంది మరియు అల్ట్రాసోనిక్/మెగాసోనిక్ సహాయం సామర్థ్యాన్ని మరింత మెరుగుపరుస్తుంది. అయినప్పటికీ, SC1 పొర ఉపరితలాలను కఠినతరం చేయగలదు, రసాయన నిష్పత్తులను జాగ్రత్తగా ఆప్టిమైజ్ చేయడం, ఉపరితల ఉద్రిక్తత నియంత్రణ (సర్ఫ్యాక్టెంట్ల ద్వారా) మరియు లోహ పునఃస్థితిని అణిచివేయడానికి చెలాటింగ్ ఏజెంట్లు అవసరం.

4. SC2 క్లీనింగ్ (స్టాండర్డ్ క్లీన్ 2: HCl + H₂O₂ + H₂O)

SC2 తొలగించడం ద్వారా SC1 ని పూర్తి చేస్తుందిలోహ కాలుష్య కారకాలు. దీని బలమైన సంక్లిష్టత సామర్థ్యం ఆక్సిడైజ్డ్ లోహాలను కరిగే లవణాలు లేదా సముదాయాలుగా మారుస్తుంది, ఇవి కడిగివేయబడతాయి. SC1 ఆర్గానిక్స్ మరియు కణాలకు ప్రభావవంతంగా ఉంటుంది, అయితే SC2 లోహ శోషణను నివారించడానికి మరియు తక్కువ లోహ కాలుష్యాన్ని నిర్ధారించడానికి ముఖ్యంగా విలువైనది.

5. O₃ (ఓజోన్) శుభ్రపరచడం

ఓజోన్ శుభ్రపరచడం ప్రధానంగా ఉపయోగించబడుతుందిసేంద్రియ పదార్థాన్ని తొలగించడంమరియుDIW ని క్రిమిసంహారక చేయడం. O₃ బలమైన ఆక్సిడెంట్‌గా పనిచేస్తుంది, కానీ తిరిగి నిక్షేపణకు కారణమవుతుంది, కాబట్టి ఇది తరచుగా HFతో కలిపి ఉంటుంది. అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద నీటిలో O₃ ద్రావణీయత తగ్గుతుంది కాబట్టి ఉష్ణోగ్రత ఆప్టిమైజేషన్ చాలా కీలకం. క్లోరిన్ ఆధారిత క్రిమిసంహారక మందుల మాదిరిగా కాకుండా (సెమీకండక్టర్ ఫ్యాబ్‌లలో ఆమోదయోగ్యం కాదు), O₃ DIW వ్యవస్థలను కలుషితం చేయకుండా ఆక్సిజన్‌గా కుళ్ళిపోతుంది.

6. సేంద్రీయ ద్రావణి శుభ్రపరచడం

కొన్ని ప్రత్యేక ప్రక్రియలలో, ప్రామాణిక శుభ్రపరిచే పద్ధతులు సరిపోని లేదా అనుచితమైన చోట (ఉదా., ఆక్సైడ్ ఏర్పడకుండా ఉండాల్సినప్పుడు) సేంద్రీయ ద్రావకాలను ఉపయోగిస్తారు.

ముగింపు

వేఫర్ క్లీనింగ్ అంటేచాలా తరచుగా పునరావృతమయ్యే దశసెమీకండక్టర్ తయారీలో మరియు దిగుబడి మరియు పరికర విశ్వసనీయతను నేరుగా ప్రభావితం చేస్తుంది. దిశగా అడుగులు వేయడంతోపెద్ద పొరలు మరియు చిన్న పరికర జ్యామితులు, పొర ఉపరితల శుభ్రత, రసాయన స్థితి, కరుకుదనం మరియు ఆక్సైడ్ మందం కోసం అవసరాలు మరింత కఠినంగా మారుతున్నాయి.

ఈ వ్యాసం DIW, HF, SC1, SC2, O₃, మరియు సేంద్రీయ ద్రావణి పద్ధతులతో సహా పరిణతి చెందిన మరియు అధునాతన వేఫర్ శుభ్రపరిచే సాంకేతికతలను వాటి విధానాలు, ప్రయోజనాలు మరియు పరిమితులతో పాటు సమీక్షించింది. రెండింటి నుండిఆర్థిక మరియు పర్యావరణ దృక్పథాలు, అధునాతన సెమీకండక్టర్ తయారీ డిమాండ్లను తీర్చడానికి వేఫర్ క్లీనింగ్ టెక్నాలజీలో నిరంతర మెరుగుదలలు చాలా అవసరం.