Naassreinigung (Wet Clean) ass ee vun de kritesche Schrëtt an de Prozesser vun der Hallefleederherstellung, deen drop abzielt, verschidde Kontaminanten vun der Uewerfläch vum Wafer ze entfernen, fir sécherzestellen, datt déi spéider Prozessschrëtt op enger propperer Uewerfläch duerchgefouert kënne ginn.
Well d'Gréisst vun Hallefleederkomponenten ëmmer méi kleng gëtt an d'Prezisiounsufuerderunge méi héich ginn, sinn déi technesch Ufuerderunge fir d'Waferreinigungsprozesser ëmmer méi streng ginn. Och déi klengst Partikelen, organescht Material, Metallionen oder Oxidreschter op der Waferoberfläche kënnen d'Leeschtung vun den Apparater däitlech beaflossen an doduerch d'Ausbezuelung an d'Zouverlässegkeet vun den Hallefleederkomponenten beaflossen.
Kärprinzipie vun der Waferreinigung
De Kär vun der Waferreinigung läit an der effektiver Entfernung vu verschiddene Kontaminanten vun der Waferuewerfläch duerch physikalesch, chemesch an aner Methoden, fir sécherzestellen, datt de Wafer eng propper Uewerfläch huet, déi fir déi spéider Veraarbechtung gëeegent ass.
Aart vun der Kontaminatioun
Haaptinfluenzen op d'Charakteristike vum Apparat
| Artikelkontaminatioun | Musterdefekter
Ionenimplantatiounsdefekter
Defekter am Zesummebroch vun der Isolatiounsfolie
| |
| Metallesch Kontaminatioun | Alkalimetaller | Instabilitéit vum MOS-Transistor
Degradatioun/Ofbau vum Gate-Oxidfilm
|
| Schwéiermetaller | Erhéichte PN-Verbindungs-Récklecksstroum
Defekter beim Ofbau vun der Gate-Oxidfilm
Verschlechterung vun der Liewensdauer vun engem Minoritéitsträger
Generatioun vun enger Defekt an der Oxid-Excitatiounsschicht
| |
| Chemesch Kontaminatioun | Organescht Material | Defekter beim Ofbau vun der Gate-Oxidfilm
Variatiounen vum CVD-Film (Inkubatiounszäiten)
Variatiounen vun der thermescher Oxidfilmdicke (beschleunegt Oxidatioun)
Optriede vun Niwwel (Wafer, Lëns, Spigel, Mask, Retikel)
|
| Anorganesch Dotiermëttel (B, P) | V-te Verrécklung vum MOS-Transistor
Variatioune vum Widderstand vu Si-Substrat a Polysiliziumfolie mat héijer Widderstandsfäegkeet
| |
| Anorganesch Basen (Aminen, Ammoniak) & Säuren (SOx) | Degradatioun vun der Opléisung vu chemesch amplifizéierte Resisten
Optriede vu Partikelkontaminatioun a Niwwel duerch Salzbildung
| |
| Native an chemesch Oxidfilmer wéinst Fiichtegkeet a Loft | Erhéichte Kontaktwidderstand
Degradatioun/Ofbau vum Gate-Oxidfilm
| |
Speziell sinn d'Ziler vum Wafer-Reinigungsprozess:
Partikelentfernung: Mat Hëllef vu physikaleschen oder chemesche Methoden, fir kleng Partikelen ze entfernen, déi un der Waferuewerfläch hänke bliwwe sinn. Méi kleng Partikelen si méi schwéier ze entfernen, wéinst de staarken elektrostatischen Kräften tëscht hinnen an der Waferuewerfläch, a brauchen dofir eng speziell Behandlung.
Entfernung vun organeschem Material: Organesch Kontaminanten, wéi Fett a Photoresistreschter, kënnen op der Waferuewerfläch hänke bleiwen. Dës Kontaminanten ginn typescherweis mat staarken Oxidatiounsmëttelen oder Léisungsmëttel ewechgeholl.
Entfernung vu Metallionen: Metallionreschter op der Waferoberfläche kënnen d'elektresch Leeschtung verschlechteren an och déi spéider Veraarbechtungsschrëtt beaflossen. Dofir gi spezifesch chemesch Léisunge benotzt fir dës Ionen ze entfernen.
Oxid-Entfernung: Bei verschiddene Prozesser muss d'Uewerfläch vum Wafer fräi vun Oxidschichten sinn, wéi zum Beispill Siliziumoxid. An esou Fäll mussen natierlech Oxidschichten bei bestëmmte Reinigungsschritte ewechgeholl ginn.
D'Erausfuerderung vun der Wafer-Reinigungstechnologie läit doran, Kontaminanten effizient ze entfernen, ouni d'Waferuewerfläch negativ ze beaflossen, wéi zum Beispill d'Verraubung vun der Uewerfläch, Korrosioun oder aner physikalesch Schied ze vermeiden.
2. Prozessoflaf vum Waferreinigung
De Wafer-Reinigungsprozess ëmfaasst typescherweis verschidde Schrëtt fir déi komplett Entfernung vu Kontaminanten ze garantéieren an eng komplett propper Uewerfläch z'erreechen.
Figur: Vergläich tëscht Batch- a Single-Wafer-Reinigung
E typesche Wafer-Reinigungsprozess ëmfaasst déi folgend Haaptschrëtt:
1. Virreinigung (Virreinigung)
Den Zweck vun der Virreinigung ass et, locker Kontaminanten a grouss Partikelen vun der Waferuewerfläch ze entfernen, wat typescherweis duerch Spullen mat deioniséiertem Waasser (DI Waasser) an Ultraschallreinigung erreecht gëtt. Deioniséiert Waasser kann ufanks Partikelen an opgeléist Ongereinheeten vun der Waferuewerfläch ewechhuelen, während Ultraschallreinigung Kavitatiounseffekter benotzt fir d'Bindung tëscht de Partikelen an der Waferuewerfläch ze briechen, sou datt se méi einfach ze lassginn sinn.
2. Chemesch Reinigung
Chemesch Reinigung ass ee vun den Haaptschrëtt am Wafer-Reinigungsprozess, wou chemesch Léisunge benotzt gi fir organescht Material, Metallionen an Oxiden vun der Waferuewerfläch ze entfernen.
Entfernung vun organeschem Material: Typesch gëtt Aceton oder eng Ammoniak/Peroxid-Mëschung (SC-1) benotzt fir organesch Kontaminanten opzeléisen an ze oxidéieren. Dat typescht Verhältnes fir eng SC-1-Léisung ass NH₄OH
₂O₂
2O = 1:1:5, mat enger Aarbechtstemperatur vu ronn 20°C.
Entfernung vu Metallionen: Salpetersäure oder Salzsäure/Peroxid-Mëschungen (SC-2) gi benotzt fir Metallionen vun der Waferuewerfläch ze entfernen. Dat typescht Verhältnes fir eng SC-2-Léisung ass HCl.
₂O₂
2O = 1:1:6, mat der Temperatur déi op ongeféier 80°C gehale gëtt.
Oxid-Entfernung: A verschiddene Prozesser ass d'Entfernung vun der nativer Oxidschicht vun der Waferuewerfläch noutwendeg, dofir gëtt eng Flusssäure (HF)-Léisung benotzt. Dat typescht Verhältnis fir eng HF-Léisung ass HF
₂O = 1:50, an et kann bei Raumtemperatur benotzt ginn.
3. Schlussreinigung
No der chemescher Reinigung ginn d'Waferen normalerweis enger leschter Reinigungsschrëtt ënnerworf, fir sécherzestellen, datt keng chemesch Réckstänn op der Uewerfläch bleiwen. Fir d'Endreinigung gëtt haaptsächlech deioniséiert Waasser fir eng grëndlech Ofspülung benotzt. Zousätzlech gëtt Ozonwasserreinigung (O₃/H₂O) benotzt, fir all verbleiwen Kontaminanten vun der Waferuewerfläch weider ze entfernen.
4. Dréchnen
Déi gereinegt Wafere musse séier gedréchent ginn, fir Waasserflecken oder d'Neibefestigung vu Kontaminanten ze vermeiden. Allgemeng Dréchnungsmethoden enthalen d'Spinnendréchnung an d'Stickstoffspülung. Déi éischt Method läscht d'Feuchtigkeit vun der Waferoberfläche andeems se mat héijer Geschwindegkeet dréit, während déi zweet Method eng komplett Dréchnung garantéiert andeems dréchent Stéckstoffgas iwwer d'Waferoberfläche geblos gëtt.
Kontaminant
Numm vun der Reinigungsprozedur
Beschreiwung vun der chemescher Mëschung
Chemikalien
| Partikelen | 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 Koffer) | SC-2 (HPM) | Salzsäure/Waasserstoffperoxid/DI Waasser | HCl/H2O2/H2O 1:1:6; 85°C |
| Piranha (SPM) | Schwefelsäure/Waasserstoffperoxid/DI Waasser | H2SO4/H2O2/H2O3-4:1; 90°C | |
| DHF | Verdënnt Flusssäure/DI Waasser (hëlt de Koffer net ewech) | HF/H2O1:50 | |
| Bio | 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 an deioniséiertem Waasser | O3/H2O optimiséiert Mëschungen | |
| Nativen Oxid | DHF | Verdënnt Flusssäure/DI Waasser | HF/H2O 1:100 |
| BHF | Gepufferte Flusssäure | NH4F/HF/H2O |
3. Allgemeng Waferreinigungsmethoden
1. RCA-Botzmethod
D'RCA-Reinigungsmethod ass eng vun de klasseschste Wafer-Reinigungstechniken an der Hallefleederindustrie, déi viru méi wéi 40 Joer vun der RCA Corporation entwéckelt gouf. Dës Method gëtt haaptsächlech benotzt fir organesch Kontaminanten an Metallionen-Onreinheeten ze entfernen a kann an zwou Schrëtt ofgeschloss ginn: SC-1 (Standard Clean 1) an SC-2 (Standard Clean 2).
SC-1 Reinigung: Dëse Schrëtt gëtt haaptsächlech benotzt fir organesch Kontaminanten a Partikelen ze entfernen. D'Léisung ass eng Mëschung aus Ammoniak, Waasserstoffperoxid a Waasser, déi eng dënn Siliziumoxidschicht op der Waferoberfläche bildt.
SC-2 Reinigung: Dëse Schrëtt gëtt haaptsächlech benotzt fir Metallionenkontaminanten ze entfernen, mat Hëllef vun enger Mëschung aus Salzsäure, Waasserstoffperoxid a Waasser. Et léisst eng dënn Passivatiounsschicht op der Waferuewerfläch fir Rekontaminatioun ze verhënneren.
2. Piranha-Botzmethod (Piranha Etch Clean)
D'Piranha-Botzmethod ass eng héich effektiv Technik fir d'Entfernung vun organeschem Material, mat Hëllef vun enger Mëschung aus Schwefelsäure a Waasserstoffperoxid, typescherweis an engem Verhältnes vun 3:1 oder 4:1. Wéinst den extrem staarken oxidativen Eegeschafte vun dëser Léisung kann se eng grouss Quantitéit un organescher Matière a hartnäckege Kontaminanten ewechhuelen. Dës Method erfuerdert eng strikt Kontroll vun de Konditiounen, besonnesch wat d'Temperatur an d'Konzentratioun ugeet, fir Schied un der Wafer ze vermeiden.
D'Ultraschallreinigung benotzt den Kavitatiounseffekt, deen duerch héichfrequent Schallwellen an enger Flëssegkeet generéiert gëtt, fir Kontaminanten vun der Waferuewerfläch ze entfernen. Am Verglach mat der traditioneller Ultraschallreinigung funktionéiert d'Megaschallreinigung mat enger méi héijer Frequenz, wat eng méi effizient Entfernung vu Partikelen ënner enger Mikrongréisst erméiglecht, ouni d'Waferuewerfläch ze beschiedegen.
4. Ozonreinigung
D'Ozonreinigungstechnologie notzt déi staark oxidéierend Eegeschafte vum Ozon fir organesch Kontaminanten ze zersetzen an vun der Waferoberfläche ze entfernen, wouduerch se schlussendlech an harmlos Kuelendioxid a Waasser ëmgewandelt ginn. Dës Method erfuerdert keng deier chemesch Reagenzien a verursaacht manner Ëmweltverschmotzung, wat se zu enger neier Technologie am Beräich vun der Waferreinigung mécht.
4. Ausrüstung fir d'Botzen vu Waferen
Fir d'Effizienz an d'Sécherheet vun de Waferreinigungsprozesser ze garantéieren, gëtt eng Vielfalt vun fortgeschrattene Reinigungsausrüstung an der Hallefleederproduktioun benotzt. Zu den Haapttypen gehéieren:
1. Naassreinigungsausrüstung
Ausrüstung fir d'Naassreinigung ëmfaasst verschidden Tauchbehälter, Ultraschallreinigungsbehälter a Spinntrockner. Dës Apparater kombinéieren mechanesch Kräften a chemesch Reagenzien, fir Kontaminanten vun der Waferuewerfläch ze entfernen. Tauchbehälter si typescherweis mat Temperaturkontrollsystemer ausgestatt, fir d'Stabilitéit an d'Effektivitéit vu chemesche Léisungen ze garantéieren.
2. Ausrüstung fir d'Botzen vun der Chemescher Reinigung
Ausrüstung fir dréche Reinigung ëmfaasst haaptsächlech Plasmareiniger, déi héichenergetesch Partikelen am Plasma benotzen, fir mat der Waferuewerfläch ze reagéieren an Réckstänn vun der Waferuewerfläch ze entfernen. D'Plasmareinigung ass besonnesch gëeegent fir Prozesser, déi d'Uewerflächenintegritéit erhalen mussen, ouni chemesch Réckstänn anzeféieren.
3. Automatiséiert Botzsystemer
Mat der kontinuéierlecher Expansioun vun der Hallefleederproduktioun sinn automatiséiert Reinigungssystemer déi bevorzugt Wiel fir grouss Waferreinigung ginn. Dës Systemer enthalen dacks automatiséiert Transfermechanismen, Multi-Tank-Reinigungssystemer a Präzisiounskontrollsystemer fir konsequent Reinigungsresultater fir all Wafer ze garantéieren.
5. Zukünfteg Trends
Well d'Zuel vun den Hallefleiterkomponenten weider schrumpft, entwéckelt sech d'Waferreinigungstechnologie zu méi effizienten an ëmweltfrëndleche Léisungen. Zukünfteg Reinigungstechnologien konzentréiere sech op:
Entfernung vu Subnanometerpartikelen: Bestehend Botztechnologien kënnen Nanometerpartikelen handhaben, awer mat der weiderer Reduktioun vun der Gréisst vun den Apparater gëtt d'Entfernung vu Subnanometerpartikelen eng nei Erausfuerderung.
Gréng an ëmweltfrëndlech Botzen: D'Reduktioun vum Gebrauch vun ëmweltschiedleche Chemikalien an d'Entwécklung vu méi ëmweltfrëndleche Botzmethoden, wéi Ozonreinigung a Megaschallreinigung, gëtt ëmmer méi wichteg.
Méi héich Niveaue vun Automatiséierung an Intelligenz: Intelligent Systemer erméiglechen Echtzäit-Iwwerwaachung an Upassung vu verschiddene Parameteren während dem Botzprozess, wat d'Botzeffektivitéit an d'Produktiounseffizienz weider verbessert.
D'Waferreinigungstechnologie, als e wichtege Schrëtt an der Hallefleederproduktioun, spillt eng wichteg Roll fir d'Sécherung vu propperen Waferoberflächen fir spéider Prozesser. D'Kombinatioun vu verschiddene Reinigungsmethoden läscht effektiv Kontaminanten ewech a suergt fir eng propper Substratoberfläche fir déi nächst Schrëtt. Mat dem Fortschrëtt vun der Technologie ginn d'Reinigungsprozesser weider optimiséiert, fir den Ufuerderungen un eng méi héich Präzisioun a méi niddreg Defektraten an der Hallefleederproduktioun gerecht ze ginn.
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 08. Oktober 2024