Нягледзячы на тое, што крэмніевыя і шкляныя пласціны маюць агульную мэту — быць «ачышчанымі», праблемы і тыпы паломак, з якімі яны сутыкаюцца падчас ачысткі, вельмі адрозніваюцца. Гэта разыходжанне вынікае з уласцівасцяў матэрыялаў, якія ўласцівыя крэмнію і шклу, а таксама з адметнай «філасофіяй» ачысткі, якая залежыць ад іх канчатковага прымянення.
Па-першае, давайце ўдакладнім: што менавіта мы чысцім? Якія забруджвальнікі ўтрымліваюцца?
Забруджвальнікі можна падзяліць на чатыры катэгорыі:
-
Забруджвальныя часціцы
-
Пыл, металічныя часціцы, арганічныя часціцы, абразіўныя часціцы (з працэсу CMP) і г.д.
-
Гэтыя забруджванні могуць выклікаць дэфекты малюнка, такія як кароткія замыканні або абрывы ланцугоў.
-
-
Арганічныя забруджвальнікі
-
Уключае рэшткі фотарэзісту, дабаўкі з смалы, тлушчы скуры чалавека, рэшткі растваральнікаў і г.д.
-
Арганічныя забруджвальнікі могуць утвараць маскі, якія перашкаджаюць травленню або іённай імплантацыі і зніжаюць адгезію іншых тонкіх плёнак.
-
-
Забруджвальнікі іёнамі металаў
-
Жалеза, медзь, натрый, калій, кальцый і г.д., якія ў асноўным паступаюць з абсталявання, хімікатаў і кантакту з людзьмі.
-
У паўправадніках іёны металаў з'яўляюцца «забойчымі» забруджвальнікамі, якія ўводзяць энергетычныя ўзроўні ў забароненую зону, што павялічвае ток уцечкі, скарачае тэрмін службы носьбітаў і сур'ёзна пашкоджвае электрычныя ўласцівасці. У шкле яны могуць паўплываць на якасць і адгезію наступных тонкіх плёнак.
-
-
Прыродны аксідны пласт
-
Для крэмніевых пласцін: тонкі пласт дыяксіду крэмнію (прыроднага аксіду) натуральным чынам утвараецца на паверхні ў паветры. Таўшчыню і аднастайнасць гэтага аксіднага пласта цяжка кантраляваць, і яго неабходна цалкам выдаляць падчас вырабу ключавых структур, такіх як аксіды затвораў.
-
Для шкляных пласцін: само шкло мае сеткаватую структуру з крэмнезёму, таму няма праблемы з «выдаленнем натуральнага аксіднага пласта». Аднак паверхня магла быць зменена з-за забруджвання, і гэты пласт неабходна выдаліць.
-
I. Асноўныя мэты: Розніца паміж электрычнымі характарыстыкамі і фізічнай дасканаласцю
-
Крэмніевыя пласціны
-
Асноўная мэта ачысткі — забеспячэнне электрычных характарыстык. Тэхнічныя характарыстыкі звычайна ўключаюць строгія падлікі і памеры часціц (напрыклад, часціцы памерам ≥0,1 мкм павінны быць эфектыўна выдалены), канцэнтрацыі іёнаў металаў (напрыклад, Fe, Cu павінны кантралявацца да ≤10¹⁰ атамаў/см² або ніжэй) і ўзровень арганічных рэшткаў. Нават мікраскапічнае забруджванне можа прывесці да кароткіх замыканняў, токаў уцечкі або парушэння цэласнасці аксіднай слаі затвора.
-
-
Шкляныя вафлі
-
Што да паверхняў, то асноўнымі патрабаваннямі з'яўляюцца фізічная дасканаласць і хімічная стабільнасць. Спецыфікацыі сканцэнтраваны на такіх аспектах макраўзроўню, як адсутнасць драпін, невыдаляльных плям і захаванне першапачатковай шурпатасці і геаметрыі паверхні. Мэта ачысткі ў першую чаргу заключаецца ў забеспячэнні візуальнай чысціні і добрай адгезіі для наступных працэсаў, такіх як нанясенне пакрыццяў.
-
II. Матэрыяльная прырода: фундаментальнае адрозненне паміж крышталічным і аморфным
-
Крэмній
-
Крэмній — гэта крышталічны матэрыял, на паверхні якога натуральным чынам утвараецца неаднародны пласт аксіду дыяксіду крэмнію (SiO₂). Гэты пласт аксіду ўяўляе пагрозу для электрычных характарыстык і павінен быць старанна і раўнамерна выдалены.
-
-
Шкло
-
Шкло — гэта аморфная сетка крэмнію. Яго асноўны матэрыял падобны па складзе да пласта аксіду крэмнію, што азначае, што ён можа хутка пратраўлівацца плавікавай кіслатой (HF), а таксама схільны да моцнай шчолачнай эрозіі, што прыводзіць да павелічэння шурпатасці паверхні або дэфармацыі. Гэтае фундаментальнае адрозненне вызначае, што ачыстка крэмніевых пласцін можа пераносіць лёгкае кантраляванае травленне для выдалення забруджванняў, у той час як ачыстка шкляных пласцін павінна выконвацца з асаблівай асцярожнасцю, каб пазбегнуць пашкоджання асноўнага матэрыялу.
-
| Прадмет для чысткі | Ачыстка крэмніевых пласцін | Ачыстка шкляных вафель |
|---|---|---|
| Мэта ўборкі | Уключае ўласны пласт натуральнага аксіду | Выберыце метад ачысткі: выдаленне забруджванняў, адначасова абараняючы асноўны матэрыял |
| Стандартная чыстка RCA | - ШПМ(H₂SO₄/H₂O₂): Выдаляе рэшткі арганічных рэчываў/фотарэзісту | Асноўны паток ачысткі: |
| - СК1(NH₄OH/H₂O₂/H₂O): Выдаляе паверхневыя часціцы | Слабашчолачны ачышчальны сродакЗмяшчае актыўныя павярхоўна-актыўныя рэчывы для выдалення арганічных забруджванняў і часціц | |
| - ДХФ(Плавіковадародная кіслата): Выдаляе натуральны аксідны пласт і іншыя забруджванні | Моцнашчолачны або сярэднешчолачны ачышчальны сродакВыкарыстоўваецца для выдалення металічных або нелятучых забруджванняў | |
| - СК2(HCl/H₂O₂/H₂O): Выдаляе металічныя забруджванні | Пазбягайце СН на працягу ўсяго | |
| Асноўныя хімічныя рэчывы | Моцныя кіслоты, моцныя шчолачы, акісляльныя растваральнікі | Слабашчолачны ачышчальны сродак, спецыяльна распрацаваны для выдалення лёгкіх забруджванняў |
| Фізічныя дапаможнікі | Дэіянізаваная вада (для паласкання высокай чысціні) | Ультрагукавая, мегагукавая мыйка |
| Тэхналогія сушкі | Megasonic, сушка парай IPA | Мяккая сушка: павольны ліфт, сушка парай IPA |
III. Параўнанне ачышчальных раствораў
У залежнасці ад вышэйзгаданых мэтаў і характарыстык матэрыялу, ачышчальныя растворы для крэмніевых і шкляных пласцін адрозніваюцца:
| Ачыстка крэмніевых пласцін | Ачыстка шкляных вафель | |
|---|---|---|
| Мэта ачысткі | Стараннае выдаленне, у тым ліку пласта роднага аксіду пласціны. | Выбарачнае выдаленне: ліквідуе забруджванні, адначасова абараняючы падкладку. |
| Тыповы працэс | Стандартная ачыстка RCA:•ШПМ(H₂SO₄/H₂O₂): выдаляе цяжкія арганічныя рэчывы/фотарэзіст •СК1(NH₄OH/H₂O₂/H₂O): выдаленне шчолачных часціц •ДХФ(разведзены HF): выдаляе пласт натуральнага аксіду і металы •СК2(HCl/H₂O₂/H₂O): выдаляе іёны металаў | Характэрны паток ачысткі:•Слабашчолачны ачышчальнікз павярхоўна-актыўнымі рэчывамі для выдалення арганічных рэчываў і часціц •Кіслотны або нейтральны ачышчальнікдля выдалення іёнаў металаў і іншых спецыфічных забруджвальнікаў •Пазбягайце HF на працягу ўсяго працэсу |
| Асноўныя хімічныя рэчывы | Моцныя кіслоты, моцныя акісляльнікі, шчолачныя растворы | Слабашчолачныя ачышчальнікі; спецыялізаваныя нейтральныя або слабакіслыя ачышчальнікі |
| Фізічная дапамога | Megasonic (высокаэфектыўнае, мяккае выдаленне часціц) | Ультрагукавы, мегагукавы |
| Сушка | сушка марангони; IPA сушка парай | Павольная сушка; сушка парай IPA |
-
Працэс ачысткі шкляных пласцін
-
У цяперашні час большасць шкляных заводаў выкарыстоўваюць працэдуры ачысткі, заснаваныя на матэрыяльных характарыстыках шкла, абапіраючыся ў асноўным на слабыя шчолачныя ачышчальныя сродкі.
-
Характарыстыкі ачышчальнага сродку:Гэтыя спецыялізаваныя ачышчальныя сродкі звычайна маюць слабашчолачную рэакцыю, pH каля 8-9. Звычайна яны ўтрымліваюць павярхоўна-актыўныя рэчывы (напрыклад, алкілполіаксіэтыленавы эфір), хелатуючыя агенты металаў (напрыклад, HEDP) і арганічныя ачышчальныя дапаможнікі, прызначаныя для эмульгавання і раскладання арганічных забруджванняў, такіх як алеі і адбіткі пальцаў, пры гэтым мінімальна агрэсіўныя для шкляной матрыцы.
-
Паток працэсу:Тыповы працэс ачысткі прадугледжвае выкарыстанне слабашчолачных ачышчальных сродкаў пэўнай канцэнтрацыі пры тэмпературах ад пакаёвай да 60°C у спалучэнні з ультрагукавой ачысткай. Пасля ачысткі пласціны праходзяць некалькі этапаў прамывання чыстай вадой і мяккай сушкі (напрыклад, павольнае ўздыманне або сушка парай IPA). Гэты працэс эфектыўна задавальняе патрабаванні да шкляных пласцін да візуальнай і агульнай чысціні.
-
-
Працэс ачысткі крэмніевых пласцін
-
Для апрацоўкі паўправаднікоў крэмніевыя пласціны звычайна праходзяць стандартную ачыстку RCA, якая з'яўляецца высокаэфектыўным метадам ачысткі, здольным сістэматычна выдаляць усе тыпы забруджванняў, забяспечваючы выкананне патрабаванняў да электрычных характарыстык паўправадніковых прылад.
-
IV. Калі шкло адпавядае больш высокім стандартам «чысціні»
Калі шкляныя пласціны выкарыстоўваюцца ў прыладах, якія патрабуюць строгіх мер колькасці часціц і ўзроўню іёнаў металаў (напрыклад, у якасці падкладак у паўправадніковых працэсах або для выдатных паверхняў нанясення тонкіх плёнак), унутранага працэсу ачысткі можа быць недастаткова. У гэтым выпадку можна ўжываць прынцыпы ачысткі паўправаднікоў, уводзячы мадыфікаваную стратэгію ачысткі RCA.
Аснова гэтай стратэгіі заключаецца ў развядзенні і аптымізацыі стандартных параметраў працэсу RCA з улікам адчувальнай прыроды шкла:
-
Выдаленне арганічных забруджвальнікаў:Для раскладання арганічных забруджвальнікаў шляхам моцнага акіслення можна выкарыстоўваць растворы SPM або больш мяккую азонаваную ваду.
-
Выдаленне часціц:Моцна разведзены раствор SC1 выкарыстоўваецца пры больш нізкіх тэмпературах і карацейшым часе апрацоўкі, каб выкарыстоўваць яго электрастатычнае адштурхванне і эфекты мікратраўлення для выдалення часціц, мінімізуючы пры гэтым карозію шкла.
-
Выдаленне іонаў металаў:Для выдалення металічных забруджванняў шляхам хелатавання выкарыстоўваецца разведзены раствор SC2 або простыя разведзеныя растворы салянай кіслаты/разведзенай азотнай кіслаты.
-
Строгія забароны:Каб прадухіліць карозію шкляной падкладкі, катэгарычна пазбягайце выкарыстання ДГФ (фтарыду дыамонія).
Ва ўсім мадыфікаваным працэсе спалучэнне мегагукавой тэхналогіі значна павышае эфектыўнасць выдалення наначасціц і больш мякка ўздзейнічае на паверхню.
Выснова
Працэсы ачысткі крэмніевых і шкляных пласцін з'яўляюцца непазбежным вынікам зваротнага інжынірынгу, заснаванага на патрабаваннях да іх канчатковага прымянення, уласцівасцях матэрыялу, а таксама фізічных і хімічных характарыстыках. Ачыстка крэмніевых пласцін імкнецца да «чысціні на атамным узроўні» для электрычных характарыстык, у той час як ачыстка шкляных пласцін сканцэнтравана на дасягненні «ідэальных, непашкоджаных» фізічных паверхняў. Паколькі шкляныя пласціны ўсё часцей выкарыстоўваюцца ў паўправадніковых прымяненнях, іх працэсы ачысткі непазбежна будуць развівацца за рамкі традыцыйнай слабашчолачнай ачысткі, распрацоўваючы больш дасканалыя, індывідуальныя рашэнні, такія як мадыфікаваны працэс RCA, каб адпавядаць больш высокім стандартам чысціні.
Час публікацыі: 29 кастрычніка 2025 г.