Технологија за чистење на плочки во полупроводничкото производство

Технологија за чистење на плочки во полупроводничкото производство

Чистењето на плочките е критичен чекор во целиот процес на производство на полупроводници и еден од клучните фактори што директно влијаат на перформансите на уредот и приносот на производството. За време на производството на чипови, дури и најмалата контаминација може да ги влоши карактеристиките на уредот или да предизвика целосно откажување. Како резултат на тоа, процесите на чистење се применуваат пред и по речиси секој чекор на производство за да се отстранат површинските загадувачи и да се обезбеди чистота на плочките. Чистењето е исто така најчестата операција во производството на полупроводници, што опфаќа приближно...30% од сите чекори во процесот.

Со континуираното скалирање на интеграцијата од многу голем размер (VLSI), процесните јазли напреднаа до28 nm, 14 nm и пошироко, што доведува до поголема густина на уредот, потесни линии и сè посложени процеси. Напредните јазли се значително почувствителни на контаминација, додека помалите големини на карактеристиките го отежнуваат чистењето. Следствено, бројот на чекори за чистење продолжува да расте, а чистењето станува посложено, покритично и попредизвикувачко. На пример, чип од 90 nm обично бара околу90 чекори за чистење, додека чип од 20 nm бара околу215 чекори за чистењеКако што производството напредува кон 14 nm, 10 nm и помали јазли, бројот на операции за чистење ќе продолжи да се зголемува.

Во суштина,Чистењето на плочката се однесува на процеси што користат хемиски третмани, гасови или физички методи за отстранување на нечистотиите од површината на плочката.Загадувачи како што се честички, метали, органски остатоци и природни оксиди можат негативно да влијаат на перформансите, сигурноста и продуктивноста на уредот. Чистењето служи како „мост“ помеѓу последователните чекори на производство - на пример, пред депозиција и литографија, или по јоргавирање, CMP (хемиско механичко полирање) и јонска имплантација. Општо земено, чистењето на плочки може да се подели навлажно чистењеихемиско чистење.

Влажно чистење

Влажното чистење користи хемиски растворувачи или дејонизирана вода (DIW) за чистење на плочки. Се применуваат два главни пристапи:

• Метод на потопувањевафлите се потопуваат во резервоари исполнети со растворувачи или DIW. Ова е најшироко користениот метод, особено за јазли со зрела технологија.

• Метод на прскањеРастворувачи или DIW се прскаат врз ротирачките плочки за да се отстранат нечистотиите. Додека потопувањето овозможува сериска обработка на повеќе плочки, чистењето со прскање се справува само со една плочка по комора, но обезбедува подобра контрола, што го прави сè почесто кај напредните јазли.

Хемиско чистење

Како што сугерира името, хемиското чистење избегнува растворувачи или DIW, наместо тоа користи гасови или плазма за отстранување на загадувачи. Со придвижувањето кон напредни јазли, хемиското чистење добива на важност поради неговотовисока прецизности ефикасност против органски материи, нитриди и оксиди. Сепак, тоа барапоголема инвестиција во опрема, посложено работење и построга контрола на процесотДруга предност е што хемиското чистење ги намалува големите количини на отпадни води генерирани со влажни методи.

Вообичаени техники за влажно чистење

1. Чистење со DIW (Деионизирана вода)

DIW е најшироко користеното средство за чистење при влажно чистење. За разлика од непречистената вода, DIW речиси и да не содржи спроводливи јони, спречувајќи корозија, електрохемиски реакции или деградација на уредот. DIW главно се користи на два начина:

1. Директно чистење на површината на вафлите– Типично се изведува во режим на единечна плочка со ролери, четки или млазници за прскање за време на ротацијата на плочката. Предизвик е натрупувањето на електростатски полнеж, што може да предизвика дефекти. За да се ублажи ова, CO₂ (а понекогаш и NH₃) се раствора во DIW за да се подобри спроводливоста без да се контаминира плочката.

2. Исплакнување по хемиско чистење– DIW ги отстранува преостанатите раствори за чистење кои инаку би можеле да ја кородираат плочката или да ги влошат перформансите на уредот доколку се остават на површината.

2. Чистење со HF (флуороводородна киселина)

HF е најефикасната хемикалија за отстранувањеслоеви на нативни оксиди (SiO₂)на силиконски плочки и е втор по важност само по DIW. Исто така, ги раствора прикачените метали и ја потиснува повторната оксидација. Сепак, HF гравирањето може да ги груби површините на плочките и непожелно да нападне одредени метали. За да се решат овие проблеми, подобрените методи го разредуваат HF, додаваат оксидатори, сурфактанти или комплексни агенси за да се зголеми селективноста и да се намали контаминацијата.

3. SC1 Чистење (Стандардно чистење 1: NH₄OH + H₂O₂ + H₂O)

SC1 е економичен и многу ефикасен метод за отстранувањеоргански остатоци, честички и некои металиМеханизмот го комбинира оксидирачкото дејство на H₂O₂ и растворувачкиот ефект на NH₄OH. Исто така, ги одбива честичките преку електростатски сили, а ултразвучната/мегасонична помош дополнително ја подобрува ефикасноста. Сепак, SC1 може да ги груби површините на плочките, што бара внимателна оптимизација на хемиските соодноси, контрола на површинскиот напон (преку сурфактанти) и хелатирачки агенси за да се потисне повторното таложење на металот.

4. SC2 чистење (Стандардно чистење 2: HCl + H₂O₂ + H₂O)

SC2 го надополнува SC1 со отстранувањеметални загадувачиНеговата силна способност за комплексирање ги претвора оксидираните метали во растворливи соли или комплекси, кои се исплакнуваат. Додека SC1 е ефикасен за органски материи и честички, SC2 е особено вреден за спречување на адсорпција на метали и обезбедување ниска метална контаминација.

5. Чистење со O₃ (озон)

Чистењето со озон главно се користи заотстранување на органска материјаидезинфекција на DIWO₃ делува како силен оксиданс, но може да предизвика повторно таложење, па затоа често се комбинира со HF. Оптимизацијата на температурата е критична бидејќи растворливоста на O₃ во вода се намалува на повисоки температури. За разлика од дезинфекциските средства на база на хлор (неприфатливи во полупроводничките фабрики), O₃ се разградува во кислород без да ги контаминира системите за диелектрична вода.

6. Чистење со органски растворувачи

Во одредени специјализирани процеси, органските растворувачи се користат таму каде што стандардните методи на чистење се недоволни или несоодветни (на пр., кога мора да се избегне формирање на оксиди).

Заклучок

Чистењето на вафлите енајчесто повторуван чекорво производството на полупроводници и директно влијае на приносот и сигурноста на уредот. Со движењето конпоголеми плочки и помали геометрии на уредите, барањата за чистота на површината на плочката, хемиската состојба, грубоста и дебелината на оксидот стануваат сè построги.

Во овој напис се разгледани и зрелите и напредните технологии за чистење на плочки, вклучувајќи ги методите со DIW, HF, SC1, SC2, O₃ и органски растворувачи, заедно со нивните механизми, предности и ограничувања. И од двете страниекономски и еколошки перспективи, континуираните подобрувања во технологијата за чистење на плочки се од суштинско значење за да се задоволат барањата на напредното производство на полупроводници.