Garbiketa hezea (Wet Clean) erdieroaleen fabrikazio prozesuetako urrats kritikoetako bat da, oblearen gainazaleko hainbat kutsatzaile kentzera bideratua, ondorengo prozesuaren urratsak gainazal garbi batean egin ahal izateko.
Erdieroale gailuen tamaina txikitzen eta zehaztasun eskakizunak handitzen diren heinean, oblea garbitzeko prozesuen eskakizun teknikoak gero eta zorrotzagoak dira. Oblearen gainazaleko partikula txikienek, material organikoek, metal ioiek edo oxido hondakinek ere eragin handia izan dezakete gailuaren errendimenduan, eta horrela, erdieroale gailuen errendimenduan eta fidagarritasunean eragina izan dezakete.
Oblea garbitzeko oinarrizko printzipioak
Oblea garbitzearen muina oblearen gainazaletik hainbat kutsatzaile eraginkortasunez kentzean datza, metodo fisiko, kimiko eta bestelakoen bidez, obleak ondorengo prozesatzeko egokia den gainazal garbia izan dezan ziurtatzeko.
Kutsadura mota
Gailuaren Ezaugarrietan Eragin Nagusiak
| Artikuluen kutsadura | Eredu-akatsak
Ioi inplantazio akatsak
Isolamendu-filmaren haustura-akatsak
| |
| Kutsadura metalikoa | Metal alkalinoak | MOS transistorearen ezegonkortasuna
Ate oxidozko filmaren haustura/degradazioa
|
| Metal astunak | PN juntura alderantzizko ihes-korrontearen igoera
Ate oxidozko filmaren haustura akatsak
Gutxiengo eramaileen bizitza-bizitzaren degradazioa
Oxidoaren kitzikapen geruzaren akatsen sorrera
| |
| Kutsadura kimikoa | Materia organikoa | Ate oxidozko filmaren haustura akatsak
CVD filmaren aldaerak (inkubazio denborak)
Oxido termikoaren filmaren lodieraren aldaketak (oxidazio azeleratua)
Lainoaren agerpena (oblea, lentea, ispilua, maskara, erretikulua)
|
| Dopante ez-organikoak (B, P) | MOS transistorearen V. desplazamendua
Si substratuaren eta erresistentzia handiko polisiliziozko xaflen erresistentzia-aldaerak
| |
| Base ez-organikoak (aminak, amoniakoa) eta azidoak (SOx) | Kimikoki anplifikatutako erresistentzien bereizmenaren degradazioa
Gatza sortzeagatik partikula-kutsadura eta lainoa agertzea
| |
| Hezetasunaren eta airearen ondoriozko oxido-film natiboak eta kimikoak | Kontaktu-erresistentzia handitua
Ate oxidozko filmaren haustura/degradazioa
| |
Zehazki, oblea garbitzeko prozesuaren helburuen artean daude:
Partikula kentzea: Oblearen gainazalean itsatsita dauden partikula txikiak kentzeko metodo fisiko edo kimikoak erabiltzea. Partikula txikiagoak zailagoak dira kentzen, haien eta oblearen gainazalaren arteko indar elektrostatiko indartsuengatik, eta tratamendu berezia behar dute.
Material Organikoaren Kentzea: Koipea eta fotoerresistentziaren hondakinak bezalako kutsatzaile organikoak itsatsi daitezke oblearen gainazalean. Kutsatzaile hauek normalean oxidatzaile edo disolbatzaile sendoak erabiliz kentzen dira.
Metal Ioien Kentzea: Oblearen gainazalean dauden metal ioien hondarrek errendimendu elektrikoa degradatu dezakete eta ondorengo prozesatzeko urratsetan ere eragina izan dezakete. Hori dela eta, ioi horiek kentzeko irtenbide kimiko espezifikoak erabiltzen dira.
Oxidoaren kentzea: Prozesu batzuek eskatzen dute oblearen gainazala oxido geruzarik gabe egotea, hala nola silizio oxidoa. Kasu horietan, oxido geruza naturalak kendu behar dira garbiketa-urrats batzuetan.
Obleak garbitzeko teknologiaren erronka kutsatzaileak eraginkortasunez kentzean datza, oblearen gainazalari kalterik egin gabe, hala nola gainazalaren zimurtasuna, korrosioa edo bestelako kalte fisikoak saihestuz.
2. Oblea garbitzeko prozesuaren fluxua
Oblea garbitzeko prozesuak normalean hainbat urrats ditu kutsatzaileak guztiz kentzea eta gainazal guztiz garbi bat lortzeko.
Irudia: Lote-motako eta oblea bakarreko garbiketaren arteko konparaketa
Ohiko oblea garbitzeko prozesu batek urrats nagusi hauek ditu:
1. Aurre-garbiketa (Aurre-garbiketa)
Aurrez garbiketaren helburua oblearen gainazaleko kutsatzaile solteak eta partikula handiak kentzea da, eta hori normalean ur desionizatuaren (DI Water) bidezko garbiketaren eta ultrasoinuen bidez lortzen da. Ur desionizatuak hasieran partikulak eta disolbatutako ezpurutasunak ken ditzake oblearen gainazaletik, eta ultrasoinuen garbiketak, berriz, kabitazio efektuak erabiltzen ditu partikulen eta oblearen gainazalaren arteko lotura hausteko, errazago askatzeko.
2. Garbiketa kimikoa
Garbiketa kimikoa oblearen garbiketa prozesuko urrats nagusietako bat da, soluzio kimikoak erabiltzen baititu oblearen gainazaleko material organikoak, metal ioiak eta oxidoak kentzeko.
Material Organikoaren Kentzea: Normalean, azetona edo amoniako/peroxido nahasketa bat (SC-1) erabiltzen da kutsatzaile organikoak disolbatzeko eta oxidatzeko. SC-1 soluzioaren ohiko proportzioa NH₄OH da.
₂O₂
₂O = 1:1:5, 20 °C inguruko lan-tenperatura batekin.
Metal Ioien Kentzea: Azido nitrikoa edo azido klorhidriko/peroxido nahasteak (SC-2) erabiltzen dira metal ioiak oblearen gainazaletik kentzeko. SC-2 soluzioaren ohiko proportzioa HCl da.
₂O₂
₂O = 1:1:6, tenperatura 80 °C-tan mantenduz gutxi gorabehera.
Oxidoaren kentzea: Prozesu batzuetan, oblearen gainazaleko oxido geruza natiboa kentzea beharrezkoa da, eta horretarako azido fluorhidriko (HF) disoluzioa erabiltzen da. HF disoluzioaren ohiko proportzioa HF da.
₂O = 1:50, eta giro-tenperaturan erabil daiteke.
3. Azken garbiketa
Garbiketa kimikoaren ondoren, obleek azken garbiketa-urrats bat izaten dute normalean gainazalean hondakin kimikorik gera ez dadin. Azken garbiketak batez ere ura desionizatua erabiltzen du ondo garbitzeko. Horrez gain, ozono-uraren garbiketa (O₃/H₂O) erabiltzen da oblearen gainazalean geratzen diren kutsatzaileak gehiago kentzeko.
4. Lehortzea
Garbitutako obleak azkar lehortu behar dira ur-markak edo kutsatzaileak berriro itsatsi ez daitezen. Lehortzeko metodo ohikoenen artean, biraketa bidezko lehortzea eta nitrogeno bidezko garbiketa daude. Lehenengoak hezetasuna kentzen du oblearen gainazaletik abiadura handian biraraziz, eta bigarrenak, berriz, lehortze osoa bermatzen du nitrogeno gas lehorra oblearen gainazalean zehar putz eginez.
Kutsatzailea
Garbiketa Prozeduraren Izena
Nahaste kimikoaren deskribapena
Produktu kimikoak
| Partikulak | Piranha (SPM) | Azido sulfurikoa/hidrogeno peroxidoa/ur desionizatua | H2SO4/H2O2/H2O 3-4:1; 90 °C |
| SC-1 (APM) | Amonio hidroxidoa/hidrogeno peroxidoa/ur desionizatua | NH4OH/H2O2/H2O 1:4:20; 80 °C | |
| Metalak (kobrea ez) | SC-2 (HPM) | Azido klorhidrikoa/hidrogeno peroxidoa/ura desionizatua | HCl/H2O2/H2O1:1:6; 85 °C |
| Piranha (SPM) | Azido sulfurikoa/hidrogeno peroxidoa/ur desionizatua | H2SO4/H2O2/H2O3-4:1; 90 °C | |
| DHF | Azido fluorhidriko diluitua/ur DI (ez du kobrea kenduko) | HF/H2O1:50 | |
| Organikoak | Piranha (SPM) | Azido sulfurikoa/hidrogeno peroxidoa/ur desionizatua | H2SO4/H2O2/H2O 3-4:1; 90 °C |
| SC-1 (APM) | Amonio hidroxidoa/hidrogeno peroxidoa/ur desionizatua | NH4OH/H2O2/H2O 1:4:20; 80 °C | |
| DIO3 | Ozonoa ur desionizatuan | O3/H2O nahasketa optimizatuak | |
| Oxido natiboa | DHF | Azido fluorhidriko diluitua/ur DI | HF/H2O 1:100 |
| BHF | Azido fluorhidriko tamponatua | NH4F/HF/H2O |
3. Oblea garbitzeko metodo ohikoenak
1. RCA garbiketa metodoa
RCA garbiketa metodoa erdieroaleen industrian oblea garbitzeko teknika klasikoenetako bat da, RCA Corporation-ek duela 40 urte baino gehiago garatua. Metodo hau batez ere kutsatzaile organikoak eta metal ioien ezpurutasunak kentzeko erabiltzen da eta bi urratsetan egin daiteke: SC-1 (Standard Clean 1) eta SC-2 (Standard Clean 2).
SC-1 Garbiketa: Urrats hau batez ere kutsatzaile organikoak eta partikulak kentzeko erabiltzen da. Disoluzioa amoniako, hidrogeno peroxido eta ur nahasketa bat da, eta horrek silizio oxido geruza mehe bat sortzen du oblearen gainazalean.
SC-2 Garbiketa: Urrats hau batez ere metal ioien kutsatzaileak kentzeko erabiltzen da, azido klorhidriko, hidrogeno peroxido eta ur nahasketa bat erabiliz. Pasibazio geruza fin bat uzten du oblearen gainazalean berriro kutsatzea saihesteko.
2. Piranha garbitzeko metodoa (Piranha Etch Clean)
Piranha garbiketa metodoa oso teknika eraginkorra da material organikoak kentzeko, azido sulfurikoaren eta hidrogeno peroxidoaren nahasketa bat erabiliz, normalean 3:1 edo 4:1 proportzioan. Soluzio honen propietate oxidatibo oso sendoei esker, materia organiko kopuru handia eta kutsatzaile egoskorrak ken ditzake. Metodo honek baldintzen kontrol zorrotza eskatzen du, batez ere tenperaturari eta kontzentrazioari dagokionez, oblea kaltetu ez dadin.
Ultrasoinu bidezko garbiketak likido batean maiztasun handiko soinu-uhinek sortutako kabitazio-efektua erabiltzen du oblearen gainazaleko kutsatzaileak kentzeko. Ohiko ultrasoinu bidezko garbiketarekin alderatuta, megasoniko bidezko garbiketak maiztasun handiagoan funtzionatzen du, eta horrek mikroi azpiko partikulak modu eraginkorragoan kentzea ahalbidetzen du oblearen gainazalean kalterik eragin gabe.
4. Ozono bidezko garbiketa
Ozono bidezko garbiketa teknologiak ozonoaren oxidazio-propietate sendoak erabiltzen ditu oblearen gainazaleko kutsatzaile organikoak deskonposatzeko eta kentzeko, eta, azken finean, karbono dioxido eta ur kaltegabeetan bihurtzen ditu. Metodo honek ez du erreaktibo kimiko garestirik behar eta ingurumen-kutsadura gutxiago eragiten du, oblearen garbiketaren arloan teknologia emergente bihurtuz.
4. Oblea garbitzeko prozesuko ekipamendua
Oblea garbitzeko prozesuen eraginkortasuna eta segurtasuna bermatzeko, hainbat garbiketa-ekipo aurreratu erabiltzen dira erdieroaleen fabrikazioan. Mota nagusiak hauek dira:
1. Garbiketa hezeko ekipamendua
Garbiketa hezeko ekipamenduen artean daude murgiltze-tangak, ultrasoinu bidezko garbiketa-tangak eta zentrifugazio-lehorgailuak. Gailu hauek indar mekanikoak eta erreaktibo kimikoak konbinatzen dituzte oblearen gainazaleko kutsatzaileak kentzeko. Murgiltze-tangak normalean tenperatura-kontroleko sistemekin hornituta daude, soluzio kimikoen egonkortasuna eta eraginkortasuna bermatzeko.
2. Tintoreria ekipamendua
Garbiketa lehorreko ekipoen artean, plasma garbigailuak daude batez ere, plasmako energia handiko partikulak erabiltzen dituztenak oblearen gainazalarekin erreakzionatzeko eta hondakinak kentzeko. Plasma garbiketa bereziki egokia da gainazalaren osotasuna mantentzea behar duten prozesuetarako, hondakin kimikorik sartu gabe.
3. Garbiketa Sistema Automatizatuak
Erdieroaleen ekoizpenaren etengabeko hedapenarekin, garbiketa-sistema automatizatuak bihurtu dira eskala handiko obleak garbitzeko aukera hobetsia. Sistema hauek askotan transferentzia-mekanismo automatizatuak, depositu anitzeko garbiketa-sistemak eta kontrol-sistema zehatzak izaten dituzte, oblea bakoitzerako garbiketa-emaitza koherenteak bermatzeko.
5. Etorkizuneko joerak
Erdieroaleen gailuen tamaina txikitzen jarraitzen duen heinean, oblea garbitzeko teknologiak irtenbide eraginkorrago eta ingurumena errespetatzen duten irtenbideetarantz eboluzionatzen ari da. Etorkizuneko garbiketa-teknologiek honako hauetan jarriko dute arreta:
Nanometro azpiko partikulak kentzea: dauden garbiketa-teknologiek nanometro eskalako partikulak maneiatu ditzakete, baina gailuaren tamaina gehiago murrizten denez, nanometro azpiko partikulak kentzea erronka berri bat bihurtuko da.
Garbiketa berdea eta ekologikoa: gero eta garrantzitsuagoa izango da ingurumenarentzat kaltegarriak diren produktu kimikoen erabilera murriztea eta garbiketa-metodo ekologikoagoak garatzea, hala nola ozono bidezko garbiketa eta garbiketa megasonikoa.
Automatizazio eta adimen maila altuagoak: Sistema adimendunek garbiketa prozesuan zehar hainbat parametro denbora errealean monitorizatu eta doitzeko aukera emango dute, garbiketaren eraginkortasuna eta ekoizpenaren efizientzia are gehiago hobetuz.
Oblea garbitzeko teknologiak, erdieroaleen fabrikazioan urrats kritiko gisa, funtsezko zeregina du ondorengo prozesuetarako oblea gainazal garbiak bermatzeko. Hainbat garbiketa metodoren konbinazioak kutsatzaileak eraginkortasunez kentzen ditu, hurrengo urratsetarako substratu gainazal garbi bat eskainiz. Teknologia aurrera doan heinean, garbiketa prozesuak optimizatzen jarraituko dira erdieroaleen fabrikazioan zehaztasun handiagoaren eta akats tasa txikiagoaren eskaerei erantzuteko.
Argitaratze data: 2024ko urriaren 8a