సిలికాన్ వేఫర్లు vs. గ్లాస్ వేఫర్లు: మనం నిజంగా ఏమి శుభ్రం చేస్తున్నాము? మెటీరియల్ ఎసెన్స్ నుండి ప్రాసెస్-బేస్డ్ క్లీనింగ్ సొల్యూషన్స్ వరకు

సిలికాన్ మరియు గాజు వేఫర్‌లు రెండూ "శుభ్రం" అనే సాధారణ లక్ష్యాన్ని పంచుకున్నప్పటికీ, శుభ్రపరిచే సమయంలో అవి ఎదుర్కొనే సవాళ్లు మరియు వైఫల్య రీతులు చాలా భిన్నంగా ఉంటాయి. ఈ వ్యత్యాసం సిలికాన్ మరియు గాజు యొక్క స్వాభావిక పదార్థ లక్షణాలు మరియు స్పెసిఫికేషన్ అవసరాల నుండి, అలాగే వాటి తుది అనువర్తనాల ద్వారా నడిచే శుభ్రపరచడం యొక్క విభిన్న "తత్వశాస్త్రం" నుండి పుడుతుంది.

ముందుగా, మనం స్పష్టం చేసుకుందాం: మనం ఖచ్చితంగా ఏమి శుభ్రం చేస్తున్నాము? ఏ కలుషితాలు ఇందులో ఉన్నాయి?

కాలుష్య కారకాలను నాలుగు వర్గాలుగా వర్గీకరించవచ్చు:

1. కణ కాలుష్య కారకాలు

   • దుమ్ము, లోహ కణాలు, సేంద్రీయ కణాలు, రాపిడి కణాలు (CMP ప్రక్రియ నుండి), మొదలైనవి.

   • ఈ కలుషితాలు షార్ట్స్ లేదా ఓపెన్ సర్క్యూట్లు వంటి నమూనా లోపాలను కలిగిస్తాయి.

2. సేంద్రీయ కలుషితాలు

   • ఫోటోరెసిస్ట్ అవశేషాలు, రెసిన్ సంకలనాలు, మానవ చర్మ నూనెలు, ద్రావణి అవశేషాలు మొదలైనవి ఉంటాయి.

   • సేంద్రీయ కలుషితాలు ఎచింగ్ లేదా అయాన్ ఇంప్లాంటేషన్‌ను అడ్డుకునే ముసుగులను ఏర్పరుస్తాయి మరియు ఇతర సన్నని పొరల సంశ్లేషణను తగ్గిస్తాయి.

3. మెటల్ అయాన్ కలుషితాలు

   • ఇనుము, రాగి, సోడియం, పొటాషియం, కాల్షియం మొదలైనవి, ఇవి ప్రధానంగా పరికరాలు, రసాయనాలు మరియు మానవ సంబంధాల నుండి వస్తాయి.

   • సెమీకండక్టర్లలో, లోహ అయాన్లు "కిల్లర్" కలుషితాలు, నిషిద్ధ బ్యాండ్‌లో శక్తి స్థాయిలను పరిచయం చేస్తాయి, ఇవి లీకేజ్ కరెంట్‌ను పెంచుతాయి, క్యారియర్ జీవితకాలం తగ్గిస్తాయి మరియు విద్యుత్ లక్షణాలను తీవ్రంగా దెబ్బతీస్తాయి. గాజులో, అవి తదుపరి సన్నని పొరల నాణ్యత మరియు సంశ్లేషణను ప్రభావితం చేయవచ్చు.

4. స్థానిక ఆక్సైడ్ పొర

   • సిలికాన్ వేఫర్‌ల కోసం: గాలిలో ఉపరితలంపై సిలికాన్ డయాక్సైడ్ (నేటివ్ ఆక్సైడ్) యొక్క పలుచని పొర సహజంగా ఏర్పడుతుంది. ఈ ఆక్సైడ్ పొర యొక్క మందం మరియు ఏకరూపతను నియంత్రించడం కష్టం, మరియు గేట్ ఆక్సైడ్‌ల వంటి కీలక నిర్మాణాల తయారీ సమయంలో దీనిని పూర్తిగా తొలగించాలి.

   • గాజు పొరల కోసం: గాజు అనేది ఒక సిలికా నెట్‌వర్క్ నిర్మాణం, కాబట్టి "స్థానిక ఆక్సైడ్ పొరను తొలగించడంలో" ఎటువంటి సమస్య లేదు. అయితే, కాలుష్యం కారణంగా ఉపరితలం సవరించబడి ఉండవచ్చు మరియు ఈ పొరను తొలగించాల్సిన అవసరం ఉంది.

I. ప్రధాన లక్ష్యాలు: విద్యుత్ పనితీరు మరియు భౌతిక పరిపూర్ణత మధ్య వ్యత్యాసం

• సిలికాన్ వేఫర్లు

  • శుభ్రపరచడం యొక్క ప్రధాన లక్ష్యం విద్యుత్ పనితీరును నిర్ధారించడం. స్పెసిఫికేషన్లలో సాధారణంగా కఠినమైన కణ గణనలు మరియు పరిమాణాలు (ఉదా., ≥0.1μm కణాలు సమర్థవంతంగా తొలగించబడాలి), లోహ అయాన్ సాంద్రతలు (ఉదా., Fe, Cu ≤10¹⁰ అణువులు/సెం.మీ² లేదా అంతకంటే తక్కువకు నియంత్రించబడాలి) మరియు సేంద్రీయ అవశేష స్థాయిలు ఉంటాయి. సూక్ష్మదర్శిని కాలుష్యం కూడా సర్క్యూట్ షార్ట్‌లు, లీకేజ్ కరెంట్‌లు లేదా గేట్ ఆక్సైడ్ సమగ్రత వైఫల్యానికి దారితీస్తుంది.

• గాజు పొరలు

  • ఉపరితలాలుగా, ప్రధాన అవసరాలు భౌతిక పరిపూర్ణత మరియు రసాయన స్థిరత్వం. స్పెసిఫికేషన్లు గీతలు లేకపోవడం, తొలగించలేని మరకలు మరియు అసలు ఉపరితల కరుకుదనం మరియు జ్యామితిని నిర్వహించడం వంటి స్థూల-స్థాయి అంశాలపై దృష్టి పెడతాయి. శుభ్రపరిచే లక్ష్యం ప్రధానంగా పూత వంటి తదుపరి ప్రక్రియలకు దృశ్య శుభ్రత మరియు మంచి సంశ్లేషణను నిర్ధారించడం.

II. పదార్థ స్వభావం: స్ఫటికాకార మరియు నిరాకార పదార్థాల మధ్య ప్రాథమిక వ్యత్యాసం

• సిలికాన్

  • సిలికాన్ ఒక స్ఫటికాకార పదార్థం, మరియు దాని ఉపరితలం సహజంగా ఏకరీతి కాని సిలికాన్ డయాక్సైడ్ (SiO₂) ఆక్సైడ్ పొరను పెంచుతుంది. ఈ ఆక్సైడ్ పొర విద్యుత్ పనితీరుకు ప్రమాదాన్ని కలిగిస్తుంది మరియు దీనిని పూర్తిగా మరియు ఏకరీతిలో తొలగించాలి.

• గాజు

  • గాజు ఒక అస్ఫాకార సిలికా నెట్‌వర్క్. దీని బల్క్ మెటీరియల్ సిలికాన్ యొక్క సిలికాన్ ఆక్సైడ్ పొరను పోలి ఉంటుంది, అంటే దీనిని హైడ్రోఫ్లోరిక్ యాసిడ్ (HF) ద్వారా త్వరగా చెక్కవచ్చు మరియు బలమైన క్షార కోతకు కూడా గురవుతుంది, ఇది ఉపరితల కరుకుదనం లేదా వైకల్యం పెరుగుదలకు దారితీస్తుంది. ఈ ప్రాథమిక వ్యత్యాసం సిలికాన్ వేఫర్ క్లీనింగ్ కాంతిని తట్టుకోగలదని, కలుషితాలను తొలగించడానికి నియంత్రిత ఎచింగ్‌ను కలిగి ఉంటుందని నిర్దేశిస్తుంది, అయితే బేస్ మెటీరియల్ దెబ్బతినకుండా ఉండటానికి గ్లాస్ వేఫర్ క్లీనింగ్‌ను తీవ్ర జాగ్రత్తతో నిర్వహించాలి.

III. శుభ్రపరిచే పరిష్కారాల పోలిక

పైన పేర్కొన్న లక్ష్యాలు మరియు పదార్థ లక్షణాల ఆధారంగా, సిలికాన్ మరియు గాజు వేఫర్‌ల శుభ్రపరిచే పరిష్కారాలు భిన్నంగా ఉంటాయి:

• గ్లాస్ వేఫర్ శుభ్రపరిచే ప్రక్రియ

  • ప్రస్తుతం, చాలా గాజు ప్రాసెసింగ్ ప్లాంట్లు గాజు యొక్క పదార్థ లక్షణాల ఆధారంగా శుభ్రపరిచే విధానాలను ఉపయోగిస్తున్నాయి, ప్రధానంగా బలహీనమైన ఆల్కలీన్ శుభ్రపరిచే ఏజెంట్లపై ఆధారపడతాయి.

  • శుభ్రపరిచే ఏజెంట్ లక్షణాలు:ఈ ప్రత్యేకమైన శుభ్రపరిచే ఏజెంట్లు సాధారణంగా బలహీనంగా ఆల్కలీన్ కలిగి ఉంటాయి, pH 8-9 చుట్టూ ఉంటుంది. అవి సాధారణంగా సర్ఫ్యాక్టెంట్లు (ఉదా. ఆల్కైల్ పాలియోక్సీథిలీన్ ఈథర్), మెటల్ చెలాటింగ్ ఏజెంట్లు (ఉదా. HEDP) మరియు సేంద్రీయ శుభ్రపరిచే సహాయాలను కలిగి ఉంటాయి, ఇవి నూనెలు మరియు వేలిముద్రలు వంటి సేంద్రీయ కలుషితాలను ఎమల్సిఫై చేయడానికి మరియు కుళ్ళిపోవడానికి రూపొందించబడ్డాయి, అదే సమయంలో గాజు మాతృకకు కనీస తినివేయు ప్రభావాన్ని కలిగి ఉంటాయి.

  • ప్రక్రియ విధానం:సాధారణ శుభ్రపరిచే ప్రక్రియలో గది ఉష్ణోగ్రత నుండి 60°C వరకు ఉష్ణోగ్రతల వద్ద బలహీనమైన ఆల్కలీన్ క్లీనింగ్ ఏజెంట్ల నిర్దిష్ట సాంద్రతను ఉపయోగించడం జరుగుతుంది, వీటిని అల్ట్రాసోనిక్ క్లీనింగ్‌తో కలిపి ఉపయోగిస్తారు. శుభ్రపరిచిన తర్వాత, వేఫర్‌లను స్వచ్ఛమైన నీటితో బహుళ ప్రక్షాళన దశలు మరియు సున్నితమైన ఎండబెట్టడం (ఉదా., నెమ్మదిగా ఎత్తడం లేదా IPA ఆవిరి ఎండబెట్టడం) ద్వారా నిర్వహిస్తారు. ఈ ప్రక్రియ దృశ్య శుభ్రత మరియు సాధారణ శుభ్రత కోసం గాజు వేఫర్ అవసరాలను సమర్థవంతంగా తీరుస్తుంది.

• సిలికాన్ వేఫర్ శుభ్రపరిచే ప్రక్రియ

  • సెమీకండక్టర్ ప్రాసెసింగ్ కోసం, సిలికాన్ వేఫర్‌లు సాధారణంగా ప్రామాణిక RCA క్లీనింగ్‌కు లోనవుతాయి, ఇది సెమీకండక్టర్ పరికరాలకు విద్యుత్ పనితీరు అవసరాలు తీర్చబడతాయని నిర్ధారిస్తూ, అన్ని రకాల కలుషితాలను క్రమపద్ధతిలో పరిష్కరించగల అత్యంత ప్రభావవంతమైన శుభ్రపరిచే పద్ధతి.

IV. గాజు ఉన్నత "పరిశుభ్రత" ప్రమాణాలను చేరుకున్నప్పుడు

కఠినమైన కణ గణనలు మరియు లోహ అయాన్ స్థాయిలు అవసరమయ్యే అనువర్తనాల్లో గాజు పొరలను ఉపయోగించినప్పుడు (ఉదా., సెమీకండక్టర్ ప్రక్రియలలో ఉపరితలాలుగా లేదా అద్భుతమైన సన్నని పొర నిక్షేపణ ఉపరితలాల కోసం), అంతర్గత శుభ్రపరిచే ప్రక్రియ ఇకపై సరిపోకపోవచ్చు. ఈ సందర్భంలో, సెమీకండక్టర్ శుభ్రపరిచే సూత్రాలను వర్తింపజేయవచ్చు, సవరించిన RCA శుభ్రపరిచే వ్యూహాన్ని పరిచయం చేయవచ్చు.

గాజు యొక్క సున్నితమైన స్వభావానికి అనుగుణంగా ప్రామాణిక RCA ప్రక్రియ పారామితులను పలుచన చేయడం మరియు ఆప్టిమైజ్ చేయడం ఈ వ్యూహం యొక్క ప్రధాన అంశం:

• సేంద్రీయ కలుషిత తొలగింపు:బలమైన ఆక్సీకరణ ద్వారా సేంద్రీయ కలుషితాలను కుళ్ళిపోవడానికి SPM ద్రావణాలు లేదా తేలికపాటి ఓజోన్ నీటిని ఉపయోగించవచ్చు.

• కణ తొలగింపు:గాజుపై తుప్పును తగ్గించేటప్పుడు, కణాలను తొలగించడానికి దాని ఎలెక్ట్రోస్టాటిక్ వికర్షణ మరియు మైక్రో-ఎచింగ్ ప్రభావాలను ఉపయోగించుకోవడానికి, తక్కువ ఉష్ణోగ్రతలు మరియు తక్కువ చికిత్స సమయాల్లో అధికంగా పలుచన చేయబడిన SC1 ద్రావణాన్ని ఉపయోగిస్తారు.

• మెటల్ అయాన్ తొలగింపు:చెలేషన్ ద్వారా లోహ కలుషితాలను తొలగించడానికి పలుచన SC2 ద్రావణం లేదా సాధారణ పలుచన హైడ్రోక్లోరిక్ ఆమ్లం/పలుచన నైట్రిక్ ఆమ్ల ద్రావణాలను ఉపయోగిస్తారు.

• కఠినమైన నిషేధాలు:గాజు ఉపరితలం తుప్పు పట్టకుండా ఉండటానికి DHF (డై-అమ్మోనియం ఫ్లోరైడ్) ను పూర్తిగా నివారించాలి.

మొత్తం సవరించిన ప్రక్రియలో, మెగాసోనిక్ టెక్నాలజీని కలపడం వలన నానో-పరిమాణ కణాల తొలగింపు సామర్థ్యం గణనీయంగా పెరుగుతుంది మరియు ఉపరితలంపై సున్నితంగా ఉంటుంది.

ముగింపు

సిలికాన్ మరియు గ్లాస్ వేఫర్‌ల శుభ్రపరిచే ప్రక్రియలు వాటి తుది అనువర్తన అవసరాలు, పదార్థ లక్షణాలు మరియు భౌతిక మరియు రసాయన లక్షణాల ఆధారంగా రివర్స్ ఇంజనీరింగ్ యొక్క అనివార్య ఫలితం. సిలికాన్ వేఫర్ శుభ్రపరచడం విద్యుత్ పనితీరు కోసం "అణు-స్థాయి శుభ్రత"ను కోరుకుంటుంది, అయితే గ్లాస్ వేఫర్ శుభ్రపరచడం "పరిపూర్ణమైన, దెబ్బతినని" భౌతిక ఉపరితలాలను సాధించడంపై దృష్టి పెడుతుంది. సెమీకండక్టర్ అనువర్తనాల్లో గాజు వేఫర్‌లను ఎక్కువగా ఉపయోగిస్తున్నందున, వాటి శుభ్రపరిచే ప్రక్రియలు తప్పనిసరిగా సాంప్రదాయ బలహీనమైన ఆల్కలీన్ శుభ్రపరచడానికి మించి అభివృద్ధి చెందుతాయి, అధిక శుభ్రత ప్రమాణాలకు అనుగుణంగా సవరించిన RCA ప్రక్రియ వంటి మరింత శుద్ధి చేయబడిన, అనుకూలీకరించిన పరిష్కారాలను అభివృద్ధి చేస్తాయి.