सिलिकॉन आणि ग्लास वेफर्स दोन्हीचे "स्वच्छता" करण्याचे समान उद्दिष्ट असले तरी, साफसफाई दरम्यान त्यांना येणारे आव्हाने आणि अपयशाच्या पद्धती खूप भिन्न आहेत. ही तफावत सिलिकॉन आणि काचेच्या अंतर्निहित भौतिक गुणधर्म आणि विशिष्टता आवश्यकतांमुळे तसेच त्यांच्या अंतिम अनुप्रयोगांद्वारे चालविल्या जाणाऱ्या स्वच्छतेच्या वेगळ्या "तत्वज्ञानामुळे" उद्भवते.
प्रथम, आपण स्पष्ट करूया: आपण नेमके काय स्वच्छ करत आहोत? कोणते दूषित घटक त्यात सामील आहेत?
दूषित घटकांचे चार प्रकारात वर्गीकरण करता येते:
-
कण दूषित घटक
-
धूळ, धातूचे कण, सेंद्रिय कण, अपघर्षक कण (सीएमपी प्रक्रियेतून), इ.
-
या दूषित घटकांमुळे शॉर्ट्स किंवा ओपन सर्किट्ससारखे पॅटर्न दोष निर्माण होऊ शकतात.
-
-
सेंद्रिय दूषित घटक
-
फोटोरेझिस्ट अवशेष, रेझिन अॅडिटीव्ह, मानवी त्वचेचे तेल, सॉल्व्हेंट अवशेष इत्यादींचा समावेश आहे.
-
सेंद्रिय दूषित घटक मुखवटे तयार करू शकतात जे एचिंग किंवा आयन इम्प्लांटेशनमध्ये अडथळा आणतात आणि इतर पातळ थरांचे चिकटपणा कमी करतात.
-
-
धातू आयन दूषित घटक
-
लोह, तांबे, सोडियम, पोटॅशियम, कॅल्शियम इत्यादी, जे प्रामुख्याने उपकरणे, रसायने आणि मानवी संपर्कातून येतात.
-
अर्धवाहकांमध्ये, धातूचे आयन "किलर" दूषित घटक असतात, जे निषिद्ध बँडमध्ये ऊर्जा पातळी आणतात, ज्यामुळे गळतीचा प्रवाह वाढतो, वाहकांचे आयुष्य कमी होते आणि विद्युत गुणधर्मांना गंभीर नुकसान होते. काचेमध्ये, ते नंतरच्या पातळ फिल्म्सच्या गुणवत्तेवर आणि चिकटपणावर परिणाम करू शकतात.
-
-
मूळ ऑक्साईड थर
-
सिलिकॉन वेफर्ससाठी: सिलिकॉन डायऑक्साइड (नेटिव्ह ऑक्साइड) चा एक पातळ थर नैसर्गिकरित्या हवेतील पृष्ठभागावर तयार होतो. या ऑक्साइड थराची जाडी आणि एकरूपता नियंत्रित करणे कठीण आहे आणि गेट ऑक्साइडसारख्या प्रमुख संरचनांच्या निर्मिती दरम्यान ते पूर्णपणे काढून टाकणे आवश्यक आहे.
-
काचेच्या वेफर्ससाठी: काच स्वतःच सिलिका नेटवर्क स्ट्रक्चर आहे, त्यामुळे "नेटिव्ह ऑक्साईड थर काढून टाकण्याची" समस्या नाही. तथापि, दूषिततेमुळे पृष्ठभाग बदलला असावा आणि हा थर काढून टाकणे आवश्यक आहे.
-
I. मुख्य उद्दिष्टे: विद्युत कामगिरी आणि भौतिक परिपूर्णतेमधील फरक
-
सिलिकॉन वेफर्स
-
साफसफाईचे मुख्य उद्दिष्ट विद्युत कार्यक्षमता सुनिश्चित करणे आहे. विशिष्टतेमध्ये सामान्यतः कठोर कण संख्या आणि आकार (उदा., ≥0.1μm कण प्रभावीपणे काढून टाकले पाहिजेत), धातूचे आयन सांद्रता (उदा., Fe, Cu ≤10¹⁰ अणू/सेमी² किंवा त्यापेक्षा कमी नियंत्रित केले पाहिजेत), आणि सेंद्रिय अवशेष पातळी यांचा समावेश असतो. सूक्ष्म दूषिततेमुळे देखील सर्किट शॉर्ट्स, गळती प्रवाह किंवा गेट ऑक्साईड अखंडतेचे अपयश होऊ शकते.
-
-
काचेचे वेफर्स
-
सब्सट्रेट्स म्हणून, मुख्य आवश्यकता भौतिक परिपूर्णता आणि रासायनिक स्थिरता आहेत. तपशीलांमध्ये ओरखडे नसणे, न काढता येणारे डाग आणि मूळ पृष्ठभागाची खडबडीतपणा आणि भूमिती राखणे यासारख्या मॅक्रो-लेव्हल पैलूंवर लक्ष केंद्रित केले जाते. साफसफाईचे उद्दिष्ट प्रामुख्याने दृश्य स्वच्छता आणि कोटिंगसारख्या त्यानंतरच्या प्रक्रियांसाठी चांगले आसंजन सुनिश्चित करणे आहे.
-
II. भौतिक स्वरूप: स्फटिकासारखे आणि आकारहीन यांच्यातील मूलभूत फरक
-
सिलिकॉन
-
सिलिकॉन हा एक स्फटिकासारखे पदार्थ आहे आणि त्याच्या पृष्ठभागावर नैसर्गिकरित्या एकसमान नसलेला सिलिकॉन डायऑक्साइड (SiO₂) ऑक्साईड थर वाढतो. हा ऑक्साईड थर विद्युत कार्यक्षमतेला धोका निर्माण करतो आणि तो पूर्णपणे आणि एकसमानपणे काढून टाकला पाहिजे.
-
-
काच
-
काच हे एक आकारहीन सिलिका नेटवर्क आहे. त्याचे बल्क मटेरियल सिलिकॉनच्या सिलिकॉन ऑक्साईड थरासारखेच आहे, म्हणजेच ते हायड्रोफ्लोरिक अॅसिड (HF) द्वारे लवकर कोरले जाऊ शकते आणि ते तीव्र अल्कली क्षरणास देखील संवेदनशील असते, ज्यामुळे पृष्ठभागाची खडबडीतपणा किंवा विकृती वाढते. हा मूलभूत फरक असे दर्शवितो की सिलिकॉन वेफर क्लीनिंग दूषित पदार्थ काढून टाकण्यासाठी हलके, नियंत्रित एचिंग सहन करू शकते, तर काचेच्या वेफर क्लीनिंग बेस मटेरियलला नुकसान होऊ नये म्हणून अत्यंत काळजीपूर्वक केले पाहिजे.
-
| साफसफाईची वस्तू | सिलिकॉन वेफर साफसफाई | काचेच्या वेफरची स्वच्छता |
|---|---|---|
| स्वच्छता ध्येय | स्वतःचा मूळ ऑक्साईड थर समाविष्ट आहे | साफसफाईची पद्धत निवडा: बेस मटेरियलचे संरक्षण करताना दूषित पदार्थ काढून टाका. |
| मानक आरसीए स्वच्छता | - एसपीएम(H₂SO₄/H₂O₂): सेंद्रिय/फोटोरेझिस्ट अवशेष काढून टाकते | मुख्य स्वच्छता प्रवाह: |
| - एससी१(NH₄OH/H₂O₂/H₂O): पृष्ठभागावरील कण काढून टाकते | कमकुवत अल्कधर्मी स्वच्छता एजंट: सेंद्रिय दूषित घटक आणि कण काढून टाकण्यासाठी सक्रिय पृष्ठभाग घटक असतात. | |
| - डीएचएफ(हायड्रोफ्लोरिक आम्ल): नैसर्गिक ऑक्साईड थर आणि इतर दूषित घटक काढून टाकते. | मजबूत अल्कधर्मी किंवा मध्यम अल्कधर्मी स्वच्छता एजंट: धातू किंवा अस्थिर दूषित पदार्थ काढून टाकण्यासाठी वापरले जाते. | |
| - एससी२(HCl/H₂O₂/H₂O): धातूचे दूषित घटक काढून टाकते | संपूर्ण काळात HF टाळा. | |
| प्रमुख रसायने | मजबूत आम्ल, मजबूत अल्कली, ऑक्सिडायझिंग सॉल्व्हेंट्स | कमकुवत अल्कधर्मी क्लिनिंग एजंट, विशेषतः सौम्य दूषितता काढून टाकण्यासाठी तयार केलेला. |
| शारीरिक मदत | डीआयोनाइज्ड पाणी (उच्च शुद्धतेसह धुण्यासाठी) | अल्ट्रासोनिक, मेगासॉनिक वॉशिंग |
| वाळवण्याचे तंत्रज्ञान | मेगासॉनिक, आयपीए वाष्प कोरडे करणे | सौम्य वाळवणे: हळू उचल, IPA वाष्प वाळवणे |
III. स्वच्छता उपायांची तुलना
वर उल्लेख केलेल्या उद्दिष्टांवर आणि भौतिक वैशिष्ट्यांवर आधारित, सिलिकॉन आणि काचेच्या वेफर्ससाठी स्वच्छता उपाय वेगळे आहेत:
| सिलिकॉन वेफर साफसफाई | काचेच्या वेफरची स्वच्छता | |
|---|---|---|
| स्वच्छतेचे उद्दिष्ट | वेफरच्या मूळ ऑक्साईड थरासह संपूर्णपणे काढून टाकणे. | निवडक काढून टाकणे: सब्सट्रेटचे संरक्षण करताना दूषित पदार्थ काढून टाका. |
| सामान्य प्रक्रिया | मानक आरसीए क्लीन:•एसपीएम(H₂SO₄/H₂O₂): जड सेंद्रिय पदार्थ/फोटोरेझिस्ट काढून टाकते •एससी१(NH₄OH/H₂O₂/H₂O): अल्कधर्मी कण काढून टाकणे •डीएचएफ(हायड्रेशन हायड्रॉक्साईड): मूळ ऑक्साईड थर आणि धातू काढून टाकते •एससी२(HCl/H₂O₂/H₂O): धातूचे आयन काढून टाकते | वैशिष्ट्यपूर्ण स्वच्छता प्रवाह:•सौम्य-क्षारीय क्लिनरसेंद्रिय पदार्थ आणि कण काढून टाकण्यासाठी सर्फॅक्टंट्ससह •आम्लयुक्त किंवा तटस्थ क्लिनरधातूचे आयन आणि इतर विशिष्ट दूषित घटक काढून टाकण्यासाठी •संपूर्ण प्रक्रियेदरम्यान एचएफ टाळा. |
| प्रमुख रसायने | मजबूत आम्ल, मजबूत ऑक्सिडायझर्स, अल्कधर्मी द्रावण | सौम्य-अल्कधर्मी क्लीनर; विशेष तटस्थ किंवा किंचित आम्लयुक्त क्लीनर |
| शारीरिक मदत | मेगासॉनिक (उच्च कार्यक्षमता, सौम्य कण काढणे) | अल्ट्रासोनिक, मेगासॉनिक |
| वाळवणे | मॅरांगोनी कोरडे करणे; IPA वाफ कोरडे | हळू-खेचणारे कोरडेपणा; IPA वाष्प कोरडेपणा |
-
काचेचे वेफर साफ करण्याची प्रक्रिया
-
सध्या, बहुतेक काच प्रक्रिया संयंत्रे काचेच्या भौतिक वैशिष्ट्यांवर आधारित स्वच्छता प्रक्रिया वापरतात, प्रामुख्याने कमकुवत अल्कधर्मी स्वच्छता घटकांवर अवलंबून असतात.
-
क्लिनिंग एजंटची वैशिष्ट्ये:हे विशेष स्वच्छता एजंट सामान्यतः कमकुवत अल्कधर्मी असतात, ज्यांचे pH सुमारे 8-9 असते. त्यामध्ये सामान्यतः सर्फॅक्टंट्स (उदा. अल्काइल पॉलीऑक्सिथिलीन इथर), मेटल चेलेटिंग एजंट (उदा. HEDP), आणि सेंद्रिय स्वच्छता सहाय्यक असतात, जे तेले आणि फिंगरप्रिंट्स सारख्या सेंद्रिय दूषित पदार्थांचे इमल्सीफायिंग आणि विघटन करण्यासाठी डिझाइन केलेले असतात, तर काचेच्या मॅट्रिक्सला कमीत कमी संक्षारक असतात.
-
प्रक्रिया प्रवाह:सामान्य साफसफाई प्रक्रियेमध्ये खोलीच्या तापमानापासून ते 60°C पर्यंतच्या तापमानात कमकुवत अल्कधर्मी साफसफाई एजंट्सच्या विशिष्ट सांद्रतेचा वापर केला जातो, ज्यामध्ये अल्ट्रासोनिक साफसफाईचा समावेश असतो. साफसफाई केल्यानंतर, वेफर्स शुद्ध पाण्याने आणि सौम्य वाळवण्याच्या (उदा., स्लो लिफ्टिंग किंवा IPA व्हेपर वाळवण्याच्या) अनेक टप्प्यांतून जातात. ही प्रक्रिया दृश्यमान स्वच्छतेसाठी आणि सामान्य स्वच्छतेसाठी काचेच्या वेफरच्या आवश्यकता प्रभावीपणे पूर्ण करते.
-
-
सिलिकॉन वेफर साफसफाईची प्रक्रिया
-
सेमीकंडक्टर प्रक्रियेसाठी, सिलिकॉन वेफर्सना सामान्यत: मानक आरसीए साफसफाई केली जाते, जी एक अत्यंत प्रभावी साफसफाई पद्धत आहे जी सर्व प्रकारच्या दूषित घटकांना पद्धतशीरपणे संबोधित करण्यास सक्षम आहे, ज्यामुळे सेमीकंडक्टर उपकरणांसाठी विद्युत कामगिरी आवश्यकता पूर्ण होतात याची खात्री होते.
-
IV. जेव्हा काच उच्च "स्वच्छता" मानकांची पूर्तता करते
जेव्हा काचेच्या वेफर्सचा वापर कठोर कण संख्या आणि धातूच्या आयन पातळीची आवश्यकता असलेल्या अनुप्रयोगांमध्ये केला जातो (उदा., अर्धवाहक प्रक्रियेत सब्सट्रेट्स म्हणून किंवा उत्कृष्ट पातळ फिल्म जमा पृष्ठभागांसाठी), तेव्हा अंतर्गत स्वच्छता प्रक्रिया पुरेशी राहणार नाही. या प्रकरणात, अर्धवाहक स्वच्छता तत्त्वे लागू केली जाऊ शकतात, सुधारित RCA स्वच्छता धोरण सादर केले जाऊ शकते.
या धोरणाचा गाभा म्हणजे काचेच्या संवेदनशील स्वरूपाला सामावून घेण्यासाठी मानक आरसीए प्रक्रिया पॅरामीटर्स सौम्य करणे आणि ऑप्टिमाइझ करणे:
-
सेंद्रिय दूषित पदार्थ काढून टाकणे:एसपीएम द्रावण किंवा सौम्य ओझोन पाणी वापरून सेंद्रिय दूषित पदार्थांचे तीव्र ऑक्सिडेशनद्वारे विघटन करता येते.
-
कण काढणे:काचेवरील गंज कमीत कमी करून, कण काढून टाकण्यासाठी त्याच्या इलेक्ट्रोस्टॅटिक रिपल्शन आणि मायक्रो-एचिंग इफेक्ट्सचा वापर करण्यासाठी, अत्यंत पातळ केलेले SC1 द्रावण कमी तापमानात आणि कमी उपचार वेळेत वापरले जाते.
-
धातूचे आयन काढणे:चिलेशनद्वारे धातूचे दूषित पदार्थ काढून टाकण्यासाठी पातळ केलेले SC2 द्रावण किंवा साधे पातळ हायड्रोक्लोरिक आम्ल/पातळ नायट्रिक आम्ल द्रावण वापरले जातात.
-
कडक निर्बंध:काचेच्या थराला गंज येऊ नये म्हणून DHF (डाय-अमोनियम फ्लोराईड) पूर्णपणे टाळले पाहिजे.
संपूर्ण सुधारित प्रक्रियेत, मेगासॉनिक तंत्रज्ञानाचे संयोजन नॅनो-आकाराच्या कणांची काढण्याची कार्यक्षमता लक्षणीयरीत्या वाढवते आणि पृष्ठभागावर ते अधिक सौम्य असते.
निष्कर्ष
सिलिकॉन आणि ग्लास वेफर्सच्या साफसफाईच्या प्रक्रिया त्यांच्या अंतिम अनुप्रयोग आवश्यकता, भौतिक गुणधर्म आणि भौतिक आणि रासायनिक वैशिष्ट्यांवर आधारित रिव्हर्स इंजिनिअरिंगचा अपरिहार्य परिणाम आहेत. सिलिकॉन वेफर्सची साफसफाई विद्युत कामगिरीसाठी "अणु-स्तरीय स्वच्छता" शोधते, तर ग्लास वेफर्सची साफसफाई "परिपूर्ण, अक्षय" भौतिक पृष्ठभाग साध्य करण्यावर लक्ष केंद्रित करते. सेमीकंडक्टर अनुप्रयोगांमध्ये काचेच्या वेफर्सचा वापर वाढत असल्याने, त्यांच्या साफसफाईच्या प्रक्रिया अपरिहार्यपणे पारंपारिक कमकुवत अल्कधर्मी साफसफाईच्या पलीकडे विकसित होतील, उच्च स्वच्छता मानके पूर्ण करण्यासाठी सुधारित आरसीए प्रक्रियेसारखे अधिक परिष्कृत, सानुकूलित उपाय विकसित करतील.
पोस्ट वेळ: ऑक्टोबर-२९-२०२५