Naass Botzen (Wet Clean) ass ee vun de kritesche Schrëtt an de Hallefleitfabrikatiounsprozesser, zielt fir verschidde Verschmotzungen vun der Uewerfläch vum Wafer ze läschen fir sécherzestellen datt spéider Prozessschrëtt op enger propperer Uewerfläch ausgefouert kënne ginn.
Wéi d'Gréisst vun de Hallefleitgeräter weider schrumpft an d'Präzisiounsufuerderunge eropgoen, sinn déi technesch Ufuerderunge vun de Waferreinigungsprozesser ëmmer méi streng ginn. Och déi klengste Partikelen, organesch Materialien, Metallionen oder Oxidreschter op der Wafer Uewerfläch kënnen d'Performance vum Apparat wesentlech beaflossen, doduerch d'Ausbezuelung an d'Zouverlässegkeet vun de Hallefleitgeräter beaflossen.
Kär Prinzipien vun Wafer Botzen
De Kär vun der Waferreinigung läit an der effektiver Entfernung vu verschidde Kontaminanten vun der Wafer Uewerfläch duerch physesch, chemesch an aner Methoden fir sécherzestellen datt de Wafer eng propper Uewerfläch huet déi gëeegent ass fir spéider Veraarbechtung.
Typ vun Kontaminatioun
Main Afloss op Apparat Charakteristiken
| Artikel Kontaminatioun | Muster Mängel
Ion Implantatioun Mängel
Isoléierfilm Defekter
| |
| Metallesch Kontaminatioun | Alkalesch Metaller | MOS Transistor Onstabilitéit
Gate Oxid Film Decompte / Degradatioun
|
| Heavy Metal | Erhéicht PN Kräizung ëmgedréint Leckstrom
Gate Oxid Film Ofbau Mängel
Minoritéit Carrier Liewensdauer Degradatioun
Oxid excitation Schicht Defekt Generatioun
| |
| Chemesch Kontaminatioun | Organesch Material | Gate Oxid Film Ofbau Mängel
CVD Film Variatiounen (Inkubatiounszäiten)
Thermesch Oxidfilmdicke Variatiounen (beschleunegt Oxidatioun)
Haze Optriede (Wafer, Lens, Spigel, Mask, Reticle)
|
| Anorganesch Dotatiounen (B, P) | MOS Transistor Vth Verréckelung
Si Substrat an héich Resistenz Poly-Silicon Blat Resistenz Variatiounen
| |
| Anorganesch Basen (Aminen, Ammoniak) & Säuren (SOx) | Degradatioun vun der Resolutioun vu chemesch verstäerkte Resisten
Optriede vu Partikelkontaminatioun an Niwwel duerch d'Salzgeneratioun
| |
| Natierlech a chemesch Oxidfilmer wéinst Feuchtigkeit, Loft | Erhéije Kontaktresistenz
Gate Oxid Film Decompte / Degradatioun
| |
Speziell sinn d'Ziler vum Waferreinigungsprozess enthalen:
Partikelentfernung: Benotzt physesch oder chemesch Methoden fir kleng Partikelen ze entfernen, déi un der Wafer Uewerfläch befestegt sinn. Kleng Partikel si méi schwéier ze entfernen wéinst de staarken elektrostatesche Kräften tëscht hinnen an der Wafer Uewerfläch, déi speziell Behandlung erfuerderen.
Organesch Materialentfernung: Organesch Verschmotzunge wéi Fett a Photoresist-Reschter kënnen op d'Waferoberfläche hänken. Dës Verschmotzunge ginn normalerweis mat staarken Oxidatiounsmëttel oder Léisungsmëttel geläscht.
Metallionentfernung: Metallionreschter op der Wafer Uewerfläch kënnen d'elektresch Leeschtung ofbauen a souguer déi spéider Veraarbechtungsschrëtt beaflossen. Dofir gi spezifesch chemesch Léisunge benotzt fir dës Ionen ze läschen.
Oxid Entfernung: E puer Prozesser erfuerderen datt d'Waferfläch fräi vun Oxidschichten ass, sou wéi Siliziumoxid. An esou Fäll musse natierlech Oxidschichten während bestëmmte Botzschrëtt geläscht ginn.
D'Erausfuerderung vun der Waferreinigungstechnologie läit an der effizient Entfernung vu Verschmotzungen ouni negativ Auswierkungen op d'Waferoberfläche, sou wéi d'Verhënnerung vun der Uewerfläch, d'Korrosioun oder aner kierperleche Schued.
2. Wafer Botzen Prozess Flow
De Waferreinigungsprozess ëmfaasst typesch verschidde Schrëtt fir déi komplett Entfernung vu Verschmotzungen ze garantéieren an eng voll propper Uewerfläch z'erreechen.
Figur: Verglach tëscht Batch-Typ an Single-Wafer Botzen
En typesche Waferreinigungsprozess enthält déi folgend Haaptschrëtt:
1. Pre-Cleaning (Pre-Clean)
Den Zweck vun der Pre-Botzen ass locker Verschmotzung a grouss Partikelen vun der Wafer Uewerfläch ze entfernen, wat typesch duerch deioniséiertem Waasser (DI Waasser) Spülen an Ultraschallreinigung erreecht gëtt. Deioniséiertem Waasser kann am Ufank Partikelen an opgeléist Gëftstoffer aus der Wafer Uewerfläch ewechhuelen, während d'Ultraschallreinigung Kavitatiounseffekter benotzt fir d'Bindung tëscht de Partikelen an der Wafer Uewerfläch ze briechen, sou datt se méi einfach ze verdrängen.
2. Chemeschen Botzen
Chemesch Botzen ass ee vun de Kär Schrëtt am Wafer Reinigungsprozess, mat chemesche Léisunge fir organesch Materialien, Metallionen an Oxiden vun der Wafer Uewerfläch ze läschen.
Organesch Materialentfernung: Typesch gëtt Aceton oder eng Ammoniak / Peroxid Mëschung (SC-1) benotzt fir organesch Verschmotzungen opzeléisen an ze oxidéieren. Den typesche Verhältnis fir SC-1 Léisung ass NH₄OH
₂O₂
₂O = 1:1:5, mat enger Aarbechtstemperatur vu ronn 20°C.
Metallionentfernung: Salpetersäure oder Salzsäure / Peroxid-Mëschungen (SC-2) gi benotzt fir Metallionen vun der Wafer Uewerfläch ze entfernen. Den typesche Verhältnis fir SC-2 Léisung ass HCl
₂O₂
₂O = 1:1:6, mat der Temperatur op ongeféier 80°C gehalen.
Oxid Entfernung: An e puer Prozesser ass d'Entfernung vun der gebierteg Oxidschicht vun der Wafer Uewerfläch erfuerderlech, fir déi Fluorsäure (HF) Léisung benotzt gëtt. Den typesche Verhältnis fir HF Léisung ass HF
₂O = 1:50, an et kann bei Raumtemperatur benotzt ginn.
3. Finale Clean
No der chemescher Botzen ënnerhuelen d'Waferen normalerweis e leschte Botzschrëtt fir sécherzestellen datt keng chemesch Reschter op der Uewerfläch bleiwen. Schlussreinigung benotzt haaptsächlech deioniséiertem Waasser fir grëndlech Spülen. Zousätzlech gëtt Ozonwasserreinigung (O₃ / H₂O) benotzt fir all verbleiwen Verschmotzung vun der Wafer Uewerfläch weider ze entfernen.
4. Dréchent
Déi gereinegt Wafere musse séier getrocknegt ginn fir Waasserzeechen ze vermeiden oder d'Befestegung vu Verschmotzungen ze vermeiden. Gemeinsam Trocknungsmethoden enthalen Spintrocknung a Stickstoffpurging. Dee fréiere läscht d'Feuchtigkeit vun der Wafer Uewerfläch andeems se mat héijer Geschwindegkeet dréinen, während déi lescht suergt fir eng komplett Trocknung andeems d'Trocknstoffgas iwwer d'Wafer Uewerfläch blosen.
Kontaminant
Botzen Prozedur Numm
Chemesch Mëschung Beschreiwung
Chemikalien
| Partikel | Piranha (SPM) | Schwefelsäure / Waasserstoffperoxid / DI Waasser | H2SO4/H2O2/H2O 3-4:1; 90°C |
| SC-1 (APM) | Ammoniumhydroxid / Waasserstoffperoxid / DI Waasser | NH4OH/H2O2/H2O 1:4:20; 80°C | |
| Metaller (net Kupfer) | SC-2 (HPM) | Salzsäure / Waasserstoffperoxid / DI Waasser | HCl/H2O2/H2O1:1:6; 85°C |
| Piranha (SPM) | Schwefelsäure / Waasserstoffperoxid / DI Waasser | H2SO4/H2O2/H2O3-4:1; 90°C | |
| DHF | Verdünnt Fluorsäure / DI Waasser (wäert Kupfer net ewechhuelen) | HF/H2O1:50 | |
| Organesch | Piranha (SPM) | Schwefelsäure / Waasserstoffperoxid / DI Waasser | H2SO4/H2O2/H2O 3-4:1; 90°C |
| SC-1 (APM) | Ammoniumhydroxid / Waasserstoffperoxid / DI Waasser | NH4OH/H2O2/H2O 1:4:20; 80°C | |
| DIO3 | Ozon am deioniséierte Waasser | O3 / H2O optimiséiert Mëschungen | |
| Native Oxid | DHF | Fluorsäure / DI Waasser verdënnen | HF/H2O 1:100 |
| BHF | Gebufferten Fluorsäure | NH4F/HF/H2O |
3. Gemeinsam Wafer Botzen Methoden
1. RCA Botzen Method
D'RCA Reinigungsmethod ass eng vun de klasseschste Waferreinigungstechniken an der Hallefleitindustrie, entwéckelt vun der RCA Corporation virun iwwer 40 Joer. Dës Method gëtt haaptsächlech benotzt fir organesch Verschmotzungen a Metallion Gëftstoffer ze entfernen a kann an zwee Schrëtt ofgeschloss ginn: SC-1 (Standard Clean 1) an SC-2 (Standard Clean 2).
SC-1 Botzen: Dëse Schrëtt gëtt haaptsächlech benotzt fir organesch Verschmotzungen a Partikelen ze läschen. D'Léisung ass eng Mëschung aus Ammoniak, Waasserstoffperoxid a Waasser, déi eng dënn Siliziumoxidschicht op der Wafer Uewerfläch bildt.
SC-2 Botzen: Dëse Schrëtt gëtt haaptsächlech benotzt fir Metallionkontaminanten ze entfernen, mat enger Mëschung aus Salzsäure, Waasserstoffperoxid a Waasser. Et léisst eng dënn Passivéierungsschicht op der Wafer Uewerfläch fir Rekontaminatioun ze vermeiden.
2. Piranha Botzen Method (Piranha Etch Clean)
D'Piranha Reinigungsmethod ass eng héich effektiv Technik fir organesch Materialien ze entfernen, mat enger Mëschung aus Schwefelsäure a Waasserstoffperoxid, typesch an engem Verhältnis vun 3:1 oder 4:1. Wéinst den extrem staarken oxidativen Eegeschafte vun dëser Léisung, kann et eng grouss Quantitéit vun organesch Matière an haartnäckege Kontaminanten ewechzehuelen. Dës Method erfuerdert eng strikt Kontroll vun de Bedéngungen, besonnesch wat d'Temperatur an d'Konzentratioun ugeet, fir de Wafer ze vermeiden.
Ultraschallreinigung benotzt de Kavitatiounseffekt, deen duerch héichfrequenz Tounwellen an enger Flëssegkeet generéiert gëtt, fir Verschmotzunge vun der Wafer Uewerfläch ze entfernen. Am Verglach mat traditioneller Ultraschallreinigung funktionnéiert d'Megaschallreinigung mat enger méi héijer Frequenz, wat méi effizient Entfernung vun sub-mikrongréissten Partikelen erméiglecht ouni Schued un der Wafer Uewerfläch ze verursaachen.
4. Ozonschicht Botzen
Ozon Reinigungstechnologie benotzt déi staark oxidéierend Eegeschafte vum Ozon fir organesch Verschmotzungen vun der Wafer Uewerfläch ze zersetzen an ze entfernen, schlussendlech ëmgewandelt se an harmlos Kuelendioxid a Waasser. Dës Method erfuerdert net d'Benotzung vun deiere chemesche Reagenzen a verursaacht manner Ëmweltverschmotzung, sou datt et eng opkomende Technologie am Feld vun der Waferreinigung mécht.
4. Wafer Botzen Prozess Equipement
Fir d'Effizienz an d'Sécherheet vun de Waferreinigungsprozesser ze garantéieren, gëtt eng Vielfalt vu fortgeschratt Reinigungsausrüstung an der Halbleiterfabrikatioun benotzt. D'Haaptarten enthalen:
1. Naass Botzen Equipement
Naass Reinigungsausrüstung enthält verschidde Tauchbehälter, Ultraschallreinigungstanks, a Spintrockner. Dës Apparater kombinéieren mechanesch Kräften a chemesch Reagenz fir Verschmotzung vun der Wafer Uewerfläch ze läschen. Immersion Panzer sinn typesch mat Temperaturkontrollsystemer ausgestatt fir d'Stabilitéit an d'Effizienz vu chemesche Léisungen ze garantéieren.
2. Dréchent Botzen Equipement
Trockenreinigungsausrüstung enthält haaptsächlech Plasmareiniger, déi héich-Energiepartikelen am Plasma benotzen fir mat Reschter vun der Wafer Uewerfläch ze reagéieren an ze läschen. Plasma Botzen ass besonnesch gëeegent fir Prozesser déi d'Uewerflächintegritéit erhalen ouni chemesche Reschter aféieren.
3. Automatiséiert Botzen Systemer
Mat der kontinuéierlecher Expansioun vun der Hallefleitproduktioun sinn automatiséiert Reinigungssystemer déi léifste Wiel fir grouss Waferreinigung ginn. Dës Systemer enthalen dacks automatiséiert Transfermechanismus, Multi-Tank Reinigungssystemer a Präzisiounskontrollsystemer fir konsequent Reinigungsresultater fir all Wafer ze garantéieren.
5. Zukunft Trends
Wéi Hallefleitgeräter weider schrumpfen, entwéckelt d'Waferreinigungstechnologie sech op méi effizient an ëmweltfrëndlech Léisungen. Zukünfteg Botztechnologien konzentréieren sech op:
Sub-nanometer Partikelentfernung: Bestehend Botztechnologien kënnen Nanometer-Skala Partikelen handhaben, awer mat der weiderer Reduktioun vun der Apparatgréisst wäert d'Ewechhuele vu Sub-nanometer Partikelen eng nei Erausfuerderung ginn.
Gréng an ëmweltfrëndlech Botzen: D'Reduktioun vun der Notzung vun ëmweltschiedleche Chemikalien an d'Entwécklung vun méi ëmweltfrëndleche Botzmethoden, wéi Ozonreinigung a Megasonesch Botzen, wäert ëmmer méi wichteg ginn.
Méi héich Niveauen vun der Automatioun an der Intelligenz: Intelligent Systemer erlaben Echtzäit Iwwerwaachung an Upassung vu verschiddene Parameteren während dem Botzprozess, fir d'Effizienz vun der Botzen an d'Produktiounseffizienz weider ze verbesseren.
Wafer Reinigungstechnologie, als e kritesche Schrëtt an der Hallefleitfabrikatioun, spillt eng vital Roll fir propper Waferflächen fir spéider Prozesser ze garantéieren. D'Kombinatioun vu verschiddene Reinigungsmethoden läscht effektiv Verschmotzungen, a bitt eng propper Substratfläch fir déi nächst Schrëtt. Wéi d'Technologie fortschrëtt, wäerte d'Botzprozesser weider optimiséiert ginn fir d'Ufuerderunge fir méi héich Präzisioun a manner Defektraten an der Hallefleitfabrikatioun z'erreechen.
Post Zäit: Okt-08-2024