اصول، فرآیندها، روش ها و تجهیزات برای تمیز کردن ویفر

شکل: مقایسه بین تمیز کردن دسته ای و تک ویفر

یک فرآیند معمولی تمیز کردن ویفر شامل مراحل اصلی زیر است:

1. پیش تمیز کردن (پیش تمیز کردن)

هدف از پیش تمیز کردن حذف آلاینده های سست و ذرات بزرگ از سطح ویفر است که معمولاً از طریق شستشو با آب دیونیزه (DI Water) و تمیز کردن اولتراسونیک حاصل می شود. آب دیونیزه شده در ابتدا می‌تواند ذرات و ناخالصی‌های محلول را از سطح ویفر حذف کند، در حالی که تمیز کردن اولتراسونیک از اثرات حفره‌ای برای شکستن پیوند بین ذرات و سطح ویفر استفاده می‌کند و جدا شدن آنها را آسان‌تر می‌کند.

2. تمیز کردن شیمیایی

تمیز کردن شیمیایی یکی از مراحل اصلی در فرآیند تمیز کردن ویفر است که از محلول های شیمیایی برای حذف مواد آلی، یون های فلزی و اکسیدها از سطح ویفر استفاده می کند.

حذف مواد آلی: به طور معمول، استون یا مخلوط آمونیاک/پراکسید (SC-1) برای حل و اکسید کردن آلاینده‌های آلی استفاده می‌شود. نسبت معمولی برای محلول SC-1 NH4OH است

₂O2

₂O = 1:1:5، با دمای کاری حدود 20 درجه سانتیگراد.

حذف یون فلزی: اسید نیتریک یا اسید کلریدریک اسید/پراکسید مخلوط (SC-2) برای حذف یون های فلزی از سطح ویفر استفاده می شود. نسبت معمولی محلول SC-2 HCl است

₂O2

₂O = 1:1:6، با دمای تقریباً 80 درجه سانتیگراد حفظ می شود.

حذف اکسید: در برخی از فرآیندها، حذف لایه اکسید بومی از سطح ویفر مورد نیاز است که برای آن از محلول هیدروفلوریک اسید (HF) استفاده می شود. نسبت معمولی برای محلول HF HF است

₂O = 1:50، و می توان آن را در دمای اتاق استفاده کرد.

3. تمیز کردن نهایی

پس از تمیز کردن شیمیایی، ویفرها معمولاً آخرین مرحله تمیز کردن را انجام می دهند تا اطمینان حاصل شود که هیچ اثر شیمیایی روی سطح باقی نمی ماند. تمیز کردن نهایی عمدتاً از آب دیونیزه برای شستشوی کامل استفاده می کند. علاوه بر این، از تمیز کردن آب ازن (O3/H2O) برای حذف بیشتر هر گونه آلودگی باقی مانده از سطح ویفر استفاده می شود.

4. خشک کردن

ویفرهای تمیز شده باید به سرعت خشک شوند تا از ایجاد واترمارک یا چسباندن مجدد آلاینده ها جلوگیری شود. روش های معمول خشک کردن شامل خشک کردن چرخشی و پاکسازی نیتروژن است. اولی با چرخاندن با سرعت بالا رطوبت را از سطح ویفر حذف می کند، در حالی که دومی با دمیدن گاز نیتروژن خشک در سطح ویفر خشک شدن کامل را تضمین می کند.

آلاینده

نام روش تمیز کردن

توضیحات ترکیب شیمیایی

مواد شیمیایی

ذرات	پیرانا (SPM)	اسید سولفوریک / پراکسید هیدروژن / آب DI	H2SO4/H2O2/H2O 3-4:1; 90 درجه سانتی گراد
	SC-1 (APM)	هیدروکسید آمونیوم / پراکسید هیدروژن / آب DI	NH4OH/H2O2/H2O 1:4:20; 80 درجه سانتی گراد
فلزات (نه مس)	SC-2 (HPM)	اسید هیدروکلریک / پراکسید هیدروژن / آب DI	HCl/H2O2/H2O1:1:6; 85 درجه سانتی گراد
	پیرانا (SPM)	اسید سولفوریک / پراکسید هیدروژن / آب DI	H2SO4/H2O2/H2O3-4:1; 90 درجه سانتی گراد
	DHF	رقیق اسید هیدروفلوئوریک / آب DI (مس را حذف نمی کند)	HF/H2O1:50
ارگانیک	پیرانا (SPM)	اسید سولفوریک / پراکسید هیدروژن / آب DI	H2SO4/H2O2/H2O 3-4:1; 90 درجه سانتی گراد
	SC-1 (APM)	هیدروکسید آمونیوم / پراکسید هیدروژن / آب DI	NH4OH/H2O2/H2O 1:4:20; 80 درجه سانتی گراد
	DIO3	ازن در آب یونیزه شده	مخلوط های بهینه شده O3/H2O
اکسید بومی	DHF	رقیق اسید هیدروفلوئوریک/آب DI	HF/H2O 1:100
	BHF	اسید هیدروفلوئوریک بافر	NH4F/HF/H2O

3. روش های معمول تمیز کردن ویفر

1. روش تمیز کردن RCA

روش تمیز کردن RCA یکی از کلاسیک ترین تکنیک های تمیز کردن ویفر در صنعت نیمه هادی است که بیش از 40 سال پیش توسط RCA Corporation توسعه یافته است. این روش عمدتاً برای حذف آلاینده‌های آلی و ناخالصی‌های یون فلزی استفاده می‌شود و می‌تواند در دو مرحله تکمیل شود: SC-1 (Standard Clean 1) و SC-2 (Standard Clean 2).

SC-1 Cleaning: این مرحله عمدتاً برای حذف آلاینده ها و ذرات آلی استفاده می شود. محلول مخلوطی از آمونیاک، پراکسید هیدروژن و آب است که یک لایه نازک اکسید سیلیکون را روی سطح ویفر تشکیل می دهد.

تمیز کردن SC-2: این مرحله در درجه اول برای حذف آلاینده های یون فلزی با استفاده از مخلوطی از اسید هیدروکلریک، پراکسید هیدروژن و آب استفاده می شود. برای جلوگیری از آلودگی مجدد، یک لایه غیرفعال نازک بر روی سطح ویفر باقی می گذارد.