Garbiketa hezea (Wet Clean) erdieroaleen fabrikazio prozesuetako urrats kritikoetako bat da, oblearen gainazaletik hainbat kutsatzaile kentzera zuzenduta, ondorengo prozesuaren urratsak gainazal garbi batean egin daitezkeela ziurtatzeko.
Gailu erdieroaleen tamaina murrizten eta doitasun-eskakizunak handitu ahala, obleak garbitzeko prozesuen eskakizun teknikoak gero eta zorrotzagoak dira. Obleen gainazaleko partikula, material organiko, metal ioi edo oxido-hondakin txikienek ere nabarmen eragin dezakete gailuaren errendimenduan, eta, ondorioz, gailu erdieroaleen errendimenduan eta fidagarritasunean eragin dezakete.
Wafer-en garbiketaren oinarrizko printzipioak
Obleen garbiketaren muina oblearen gainazaletik hainbat kutsatzaile eraginkortasunez kentzean datza, metodo fisiko, kimiko eta bestelakoen bidez, obleak ondorengo prozesatzeko egokia den gainazal garbia duela ziurtatzeko.
Kutsadura mota
Gailuaren Ezaugarrietan eragin nagusiak
| artikulua Kutsadura | Eredu akatsak
Ioiak ezartzeko akatsak
Film isolatzaileen matxura akatsak
| |
| Kutsadura metalikoa | Metal alkalinoak | MOS transistorearen ezegonkortasuna
Ate-oxido-filmaren matxura/degradazioa
|
| Metal astunak | PN junturaren alderantzizko ihes-korrontea handitu da
Ate oxidoaren filmaren matxura akatsak
Eramaile minoritarioen bizitza-denborazioa
Oxidoaren kitzikapen-geruzaren akatsen sorrera
| |
| Kutsadura kimikoa | Material organikoa | Ate oxidoaren filmaren matxura akatsak
CVD filmaren aldaerak (inkubazio-denborak)
Oxido termikoko filmaren lodieraren aldakuntzak (oxidazio bizkortua)
Lainoa agertzea (ostia, lentea, ispilua, maskara, erretikula)
|
| Dopante ez-organikoak (B, P) | MOS transistorea Vth desplazamendua
Si substratua eta erresistentzia handiko polisiliziozko xafla erresistentzia aldaerak
| |
| Base inorganikoak (aminak, amoniakoa) eta azidoak (SOx) | Kimikoki anplifikatutako erresistentzien bereizmenaren degradazioa
Partikulen kutsadura eta lainoa agertzea gatza sortzearen ondorioz
| |
| Oxido film natiboak eta kimikoak, hezetasunagatik, aireagatik | Kontaktu-erresistentzia handitu
Ate-oxido-filmaren matxura/degradazioa
| |
Zehazki, obleak garbitzeko prozesuaren helburuak hauek dira:
Partikulak kentzea: oblearen gainazalean atxikitako partikula txikiak kentzeko metodo fisiko edo kimikoak erabiltzea. Partikula txikiagoak zailagoak dira kentzen, haien eta oblearen gainazalaren arteko indar elektrostatiko indartsuak direla eta, tratamendu berezia behar dute.
Material organikoa kentzea: kutsatzaile organikoak, hala nola koipea eta fotorresistentzia-hondarrak, obleen gainazalean atxiki daitezke. Kutsatzaile hauek agente oxidatzaile edo disolbatzaile indartsuak erabiliz kentzen dira normalean.
Ioi metalikoak kentzea: obleen gainazaleko ioi metalikoen hondakinek errendimendu elektrikoa honda dezakete eta ondorengo prozesatzeko urratsetan ere eragina izan dezakete. Horregatik, disoluzio kimiko espezifikoak erabiltzen dira ioi horiek kentzeko.
Oxidoa kentzea: zenbait prozesuk obleen gainazala oxido geruzarik gabe egotea eskatzen dute, hala nola silizio oxidoa. Kasu horietan, oxido-geruza naturalak garbiketa-pauso jakin batzuetan kendu behar dira.
Obleak garbitzeko teknologiaren erronka kutsatzaileak modu eraginkorrean kentzean datza obleen gainazalean kalterik eragin gabe, hala nola, gainazalaren zakartzea, korrosioa edo bestelako kalte fisikoak saihestea.
2. Ostia garbitzeko prozesuaren fluxua
Ostia garbitzeko prozesuak hainbat pauso izan ohi ditu kutsatzaileak erabat kentzen direla ziurtatzeko eta gainazal guztiz garbia lortzeko.
Irudia: Lote-mota eta ostia bakarreko garbiketaren arteko konparazioa
Ostia garbitzeko prozesu tipiko batek urrats nagusi hauek ditu:
1. Aurrez garbitzea (aurrez garbitzea)
Aurre-garbiketaren helburua obleen gainazaletik kutsatzaile solteak eta partikula handiak kentzea da, normalean ur deionizatuaren (DI Water) garbiketaren eta ultrasoinuen garbiketaren bidez lortzen dena. Ur deionizatuak hasieran partikulak eta disolbatutako ezpurutasunak kendu ditzake oblearen gainazaletik, ultrasoinuen garbiketak cavitation efektuak erabiltzen ditu partikulen eta oblearen gainazalen arteko lotura hausteko, erraz desegiteko.
2. Garbiketa kimikoa
Garbiketa kimikoa obleak garbitzeko prozesuaren oinarrizko urratsetako bat da, soluzio kimikoak erabiliz obleen gainazaletik material organikoak, metal ioiak eta oxidoak kentzeko.
Material organikoa kentzea: normalean, azetona edo amoniako/peroxido nahasketa bat (SC-1) erabiltzen da kutsatzaile organikoak disolbatzeko eta oxidatzeko. SC-1 disoluzioaren proportzio tipikoa NH₄OH da
₂O₂
₂O = 1:1:5, 20°C inguruko lan tenperaturarekin.
Metal ioien kentzea: azido nitrikoa edo azido klorhidrikoa/peroxido nahasketak (SC-2) metal ioiak kentzeko erabiltzen dira obleen gainazaletik. SC-2 disoluzioaren proportzio tipikoa HCl da
₂O₂
₂O = 1:1:6, tenperatura gutxi gorabehera 80 °C-tan mantenduz.
Oxidoa kentzea: prozesu batzuetan, obleen gainazaletik bertako oxido-geruza kentzea beharrezkoa da, horretarako azido fluorhidrikoa (HF) disoluzioa erabiltzen da. HF soluziorako ratio tipikoa HF da
₂O = 1:50, eta giro-tenperaturan erabil daiteke.
3. Azken Garbiketa
Garbiketa kimikoaren ondoren, obleek normalean azken garbiketa-urrats bat izaten dute gainazalean hondakin kimikorik geratzen ez dadin. Azken garbiketak, batez ere, ur deionizatua erabiltzen du sakon garbitzeko. Gainera, ozono-uraren garbiketa (O₃/H₂O) erabiltzen da obleen gainazaletik gainerako kutsatzaileak kentzeko.
4. Lehortzea
Garbitutako obleak azkar lehortu behar dira ur-markak edo kutsatzaileak berriro ez atxikitzeko. Lehortze-metodo arruntak bira lehortzea eta nitrogenoaren purgaketa dira. Lehenengoak oblearen gainazaletik hezetasuna kentzen du abiadura handian biratuz, bigarrenak, berriz, lehortze osoa bermatzen du oblearen gainazalean nitrogeno gas lehorra botaz.
Kutsatzailea
Garbiketa-prozeduraren izena
Nahaste kimikoen deskribapena
Kimikoak
| Partikulak | Piranha (SPM) | Azido sulfurikoa/hidrogeno peroxidoa/DI ura | H2SO4/H2O2/H2O 3-4:1; 90°C |
| SC-1 (APM) | Amonio hidroxidoa/hidrogeno peroxidoa/DI ura | NH4OH/H2O2/H2O 1:4:20; 80°C | |
| Metalak (ez kobrea) | SC-2 (HPM) | Azido klorhidrikoa/hidrogeno peroxidoa/DI ura | HCl/H2O2/H2O1:1:6; 85°C |
| Piranha (SPM) | Azido sulfurikoa/hidrogeno peroxidoa/DI ura | H2SO4/H2O2/H2O3-4:1; 90°C | |
| DHF | Azido fluorhidrikoa/DI ura diluitu (ez du kobrea kenduko) | HF/H2O1:50 | |
| Organikoak | Piranha (SPM) | Azido sulfurikoa/hidrogeno peroxidoa/DI ura | H2SO4/H2O2/H2O 3-4:1; 90°C |
| SC-1 (APM) | Amonio hidroxidoa/hidrogeno peroxidoa/DI ura | NH4OH/H2O2/H2O 1:4:20; 80°C | |
| DIO3 | Ozonoa ur desionizatuetan | O3/H2O Optimizatutako Nahasketak | |
| Bertako oxidoa | DHF | Azido fluorhidrikoa/DI ura diluitu | HF/H2O 1:100 |
| BHF | Azido fluorhidriko tamponatua | NH4F/HF/H2O |
3. Ostia garbitzeko ohiko metodoak
1. RCA Garbiketa Metodoa
RCA garbiketa metodoa erdieroaleen industriako obleak garbitzeko teknika klasikoenetako bat da, RCA Corporation-ek duela 40 urte baino gehiago garatua. Metodo hau kutsatzaile organikoak eta ioi metalikoen ezpurutasunak kentzeko erabiltzen da batez ere eta bi urratsetan osa daiteke: SC-1 (Standard Clean 1) eta SC-2 (Standard Clean 2).
SC-1 Garbiketa: Urrats hau kutsatzaile organikoak eta partikulak kentzeko erabiltzen da batez ere. Soluzioa amoniakoa, hidrogeno peroxidoa eta uraren nahasketa bat da, eta oblearen gainazalean silizio oxido geruza mehe bat osatzen du.
SC-2 Garbiketa: Urrats hau ioi metalikoen kutsatzaileak kentzeko erabiltzen da batez ere, azido klorhidriko, hidrogeno peroxido eta uraren nahasketa bat erabiliz. Pasibazio geruza mehe bat uzten du oblearen gainazalean birkontaminazioa saihesteko.
2. Piranha Garbiketa Metodoa (Piranha Etch Clean)
Piranha garbiketa metodoa material organikoak kentzeko oso teknika eraginkorra da, azido sulfurikoaren eta hidrogeno peroxidoaren nahasketa erabiliz, normalean 3:1 edo 4:1 proportzioan. Disoluzio honen propietate oxidatibo oso indartsuak direla eta, materia organiko eta kutsatzaile egoskor asko ken ditzake. Metodo honek baldintzen kontrol zorrotza eskatzen du, batez ere tenperatura eta kontzentrazioari dagokionez, ostia ez kaltetzeko.
Ultrasoinu-garbiketak likido batean maiztasun handiko soinu-uhinek sortutako kabitation-efektua erabiltzen du obleen gainazaletik kutsatzaileak kentzeko. Ultrasoinu-garbiketa tradizionalarekin alderatuta, garbiketa megasonikoak maiztasun handiagoan funtzionatzen du, mikro-tamainako partikulak modu eraginkorragoan kentzea ahalbidetzen du oblearen gainazalean kalterik eragin gabe.
4. Ozonoaren garbiketa
Ozonoa garbitzeko teknologiak ozonoaren propietate oxidatzaile indartsuak erabiltzen ditu obleen gainazaleko kutsatzaile organikoak deskonposatzeko eta kentzeko, azken finean, karbono dioxido eta ur kaltegabe bihurtuz. Metodo honek ez du erreaktibo kimiko garestirik erabili behar eta ingurumenaren kutsadura gutxiago eragiten du, obleen garbiketaren arloan sortzen ari den teknologia bihurtuz.
4. Ostia Garbiketa Prozesuen Ekipamendua
Ostia garbitzeko prozesuen eraginkortasuna eta segurtasuna bermatzeko, erdieroaleen fabrikazioan garbiketa-ekipamendu aurreratu ugari erabiltzen dira. Mota nagusiak honako hauek dira:
1. Hezea garbitzeko ekipoak
Hezea garbitzeko ekipamenduak hainbat murgiltze-tanga, ultrasoinu-garbiketa-tanga eta centrifugazio-lehorgailuak ditu. Gailu hauek indar mekanikoak eta erreaktibo kimikoak konbinatzen dituzte obleen gainazaletik kutsatzaileak kentzeko. Murgiltze-tangak normalean tenperatura kontrolatzeko sistemak dituzte, soluzio kimikoen egonkortasuna eta eraginkortasuna bermatzeko.
2. Garbiketa-ekipoak
Garbiketa lehorreko ekipamenduak plasma garbitzaileak biltzen ditu batez ere, plasman energia handiko partikulak erabiltzen dituztenak obleen gainazaleko hondarrak erreakzionatzeko eta kentzeko. Plasma-garbiketa bereziki egokia da hondakin kimikoak sartu gabe gainazalaren osotasuna mantentzea eskatzen duten prozesuetarako.
3. Garbiketa Sistema Automatizatuak
Erdieroaleen ekoizpenaren etengabeko hedapenarekin, garbiketa sistema automatizatuak eskala handiko obleak garbitzeko aukerarik hobetsi dira. Sistema hauek transferentzia-mekanismo automatizatuak, depositu anitzeko garbiketa-sistemak eta doitasun-kontrol-sistemak barne hartzen dituzte, ostia bakoitzaren garbiketa-emaitza koherenteak bermatzeko.
5. Etorkizuneko joerak
Gailu erdieroaleak uzkurtzen jarraitzen duten heinean, obleak garbitzeko teknologia konponbide eraginkorragoak eta ingurumena errespetatzen dutenetara eboluzionatzen ari da. Etorkizuneko garbiketa-teknologiak honako hauek izango dira ardatz:
Partikula azpinanometroen kentzea: Dauden garbiketa teknologiek nanometro eskalako partikulak kudeatu ditzakete, baina gailuaren tamaina gehiago murrizten denez, nanometro azpiko partikulak kentzea erronka berri bat izango da.
Garbiketa berdea eta ekologikoa: ingurumena kaltegarriak diren produktu kimikoen erabilera murriztea eta garbiketa-metodo ekologikoagoak garatzea, hala nola, ozono-garbiketa eta garbiketa megasonikoa, gero eta garrantzitsuagoa izango da.
Automatizazio eta adimen maila altuagoak: sistema adimendunek denbora errealean kontrolatu eta hainbat parametroren doikuntza ahalbidetuko dute garbiketa-prozesuan zehar, garbiketaren eraginkortasuna eta produkzio-eraginkortasuna are gehiago hobetuz.
Obleak garbitzeko teknologiak, erdieroaleen fabrikazioan urrats kritiko gisa, ezinbesteko zeregina du ondorengo prozesuetarako obleen gainazal garbiak ziurtatzeko. Garbiketa-metodo ezberdinen konbinazioak kutsatzaileak modu eraginkorrean kentzen ditu, hurrengo urratsetarako substratuaren gainazal garbia eskainiz. Teknologiak aurrera egin ahala, garbiketa-prozesuak optimizatzen jarraituko du erdieroaleen fabrikazioan doitasun handiagoko eta akats-tasa baxuagoen eskaerei erantzuteko.
Argitalpenaren ordua: 2024-10-08