Siliziozko eta beirazko obleak "garbitu" nahi diren arren, garbiketan zehar dituzten erronkak eta huts egiteko moduak oso desberdinak dira. Desadostasun hau silizioaren eta beiraren berezko materialen propietateetatik eta espezifikazio-eskakizunetatik dator, baita haien azken aplikazioek bultzatutako garbiketaren "filosofia" bereizitik ere.
Lehenik eta behin, argitu dezagun: zer ari gara garbitzen zehazki? Zein kutsatzaile daude inplikatuta?
Kutsatzaileak lau kategoriatan sailka daitezke:
-
Partikula kutsatzaileak
-
Hautsa, metal partikulak, partikula organikoak, partikula urratzaileak (CMP prozesutik), etab.
-
Kutsatzaile hauek ereduaren akatsak sor ditzakete, hala nola zirkuitu laburrak edo zirkuitu irekiak.
-
-
Kutsatzaile organikoak
-
Fotoerresistenteen hondakinak, erretxina gehigarriak, gizakien larruazaleko olioak, disolbatzaileen hondakinak eta abar barne hartzen ditu.
-
Kutsatzaile organikoek grabatzea edo ioien inplantazioa oztopatzen duten eta beste film meheen atxikimendua murrizten duten maskarak era ditzakete.
-
-
Metal Ioien Kutsatzaileak
-
Burdina, kobrea, sodioa, potasioa, kaltzioa eta abar, batez ere ekipoetatik, produktu kimikoetatik eta gizakiekin kontaktutik datoz.
-
Erdieroaleetan, metal ioiak "hiltzaile" kutsatzaileak dira, debekatutako bandan energia mailak sartzen baitituzte, eta horrek ihes-korrontea handitzen du, eramailearen bizitza laburtzen du eta propietate elektrikoak larriki kaltetzen ditu. Beirazkoan, ondorengo film meheen kalitatea eta atxikimendua eragin dezakete.
-
-
Oxido geruza natiboa
-
Siliziozko obleetarako: Silizio dioxidozko (oxido natiboa) geruza fin bat sortzen da modu naturalean airean gainazalean. Oxido geruza honen lodiera eta uniformetasuna zailak dira kontrolatzen, eta erabat kendu behar da ate oxidoak bezalako egitura gakoak fabrikatzean.
-
Beirazko obleetarako: Beira bera silize sare-egitura bat da, beraz, ez dago arazorik "oxido geruza natiboa kentzeko". Hala ere, gainazala kutsaduraren ondorioz aldatu egin daiteke, eta geruza hori kendu egin behar da.
-
I. Helburu nagusiak: errendimendu elektrikoaren eta perfekzio fisikoaren arteko dibergentzia
-
Siliziozko obleak
-
Garbiketaren helburu nagusia errendimendu elektrikoa bermatzea da. Zehaztapenek normalean partikula kopuru eta tamaina zorrotzak barne hartzen dituzte (adibidez, ≥0.1μm partikulak eraginkortasunez kendu behar dira), metal ioien kontzentrazioak (adibidez, Fe, Cu ≤10¹⁰ atomo/cm² edo gutxiagora kontrolatu behar dira) eta hondakin organikoen mailak. Kutsadura mikroskopikoak ere zirkuitu laburrak, ihes-korronteak edo ate oxidoaren osotasunaren akatsa sor ditzake.
-
-
Kristalezko obleak
-
Substratuei dagokienez, oinarrizko eskakizunak perfekzio fisikoa eta egonkortasun kimikoa dira. Espezifikazioek makro mailako alderdietan jartzen dute arreta, hala nola marradurarik eza, orban ezabaezinak eta jatorrizko gainazalaren zimurtasuna eta geometria mantentzea. Garbiketaren helburua, batez ere, garbitasun bisuala eta ondorengo prozesuetarako atxikimendu ona bermatzea da, hala nola estaldura.
-
II. Izaera Materiala: Kristalinoaren eta Amorfoaren arteko Oinarrizko Desberdintasuna
-
Silizioa
-
Silizioa material kristalinoa da, eta bere gainazalean silizio dioxidozko (SiO₂) oxido geruza ez-uniforme bat hazten da modu naturalean. Oxido geruza honek arriskua dakar errendimendu elektrikoarentzat eta ondo eta uniformeki kendu behar da.
-
-
Beira
-
Beira silize amorfo sare bat da. Bere material nagusia siliziozko silizio oxido geruzaren antzekoa da osaeran, hau da, azido fluorhidrikoarekin (HF) azkar graba daiteke eta alkali higadura sendoarekiko sentikorra da, gainazalaren zimurtasuna edo deformazioa handituz. Oinarrizko desberdintasun honek agintzen du siliziozko obleen garbiketak kutsatzaileak kentzeko grabatu arin eta kontrolatua jasan dezakeela, beirazko obleen garbiketa, berriz, arreta handiz egin behar dela oinarrizko materiala kaltetu ez dadin.
-
| Garbiketa-elementua | Silikonazko oblea garbitzea | Kristalezko oblea garbitzea |
|---|---|---|
| Garbiketa Helburua | Bere jatorrizko oxido geruza dauka | Aukeratu garbiketa metodoa: Kendu kutsatzaileak oinarrizko materiala babesten duzun bitartean |
| RCA garbiketa estandarra | - SPM(H₂SO₄/H₂O₂): Hondakin organikoak/fotoerresistenteak kentzen ditu | Garbiketa-fluxu nagusia: |
| - SC1(NH₄OH/H₂O₂/H₂O): Gainazaleko partikulak kentzen ditu | Garbiketa-agente alkalino ahulaKutsatzaile organikoak eta partikulak kentzeko gainazaleko agente aktiboak ditu | |
| - DHF(Azido fluorhidrikoa): Oxido geruza naturala eta beste kutsatzaile batzuk kentzen ditu | Garbiketa-agente alkalino sendoa edo alkalino ertainaKutsatzaile metalikoak edo ez-lurrunkorrak kentzeko erabiltzen da | |
| - SC2(HCl/H₂O₂/H₂O): Metalezko kutsatzaileak kentzen ditu | Saihestu HF osoan zehar | |
| Produktu kimiko nagusiak | Azido sendoak, alkali sendoak, disolbatzaile oxidatzaileak | Garbiketa-agente alkalino ahula, kutsadura arina kentzeko bereziki formulatua |
| Laguntza fisikoak | Ur desionizatua (garbiketa garbitzeko) | Garbiketa ultrasonikoa, megasonikoa |
| Lehortze Teknologia | Megasonic, IPA lurrun-lehorketa | Lehortze leuna: Altxatze motela, IPA lurrun-lehortzea |
III. Garbiketa-irtenbideen alderaketa
Aipatutako helburuen eta materialen ezaugarrien arabera, siliziozko eta beirazko obleetarako garbiketa-irtenbideak desberdinak dira:
| Silikonazko oblea garbitzea | Kristalezko oblea garbitzea | |
|---|---|---|
| Garbiketa helburua | Kentze sakona, oblearen oxido geruza natiboa barne. | Kentze selektiboa: kutsatzaileak ezabatzen ditu substratua babestuz. |
| Prozesu tipikoa | RCA garbiketa estandarra:•SPM(H₂SO₄/H₂O₂): materia organiko astunak/fotoerresistenteak kentzen ditu •SC1(NH₄OH/H₂O₂/H₂O): partikula alkalinoen kentzea •DHF(HF diluitua): oxido geruza natiboa eta metalak kentzen ditu •SC2(HCl/H₂O₂/H₂O): metal ioiak kentzen ditu | Garbiketa-fluxu karakteristikoa:•Garbitzaile alkalino leunagainazal-aktiboekin materia organikoa eta partikulak kentzeko •Garbitzaile azidoa edo neutroametal ioiak eta beste kutsatzaile espezifiko batzuk kentzeko •Saihestu HF prozesu osoan zehar |
| Produktu kimiko nagusiak | Azido sendoak, oxidatzaile sendoak, disoluzio alkalinoak | Garbitzaile alkalino leunak; garbitzaile neutro edo apur bat azido espezializatuak |
| Laguntza fisikoa | Megasonic (eraginkortasun handiko eta partikula-kentze leuna) | Ultrasoinua, megasonikoa |
| Lehortzea | Marangoni lehortzea; IPA lurrun lehortzea | Lehortze motela; IPA lurrun-lehortzea |
-
Kristalezko oblea garbitzeko prozesua
-
Gaur egun, beira prozesatzeko lantegi gehienek beiraren materialaren ezaugarrietan oinarritutako garbiketa-prozedurak erabiltzen dituzte, batez ere garbiketa-agente alkalino ahuletan oinarrituz.
-
Garbiketa-agentearen ezaugarriak:Garbiketa-agente espezializatu hauek normalean alkalino ahulak dira, 8-9 inguruko pHarekin. Normalean gainazal-aktiboak (adibidez, alkil polioxietileno eterra), metal kelatzaile agenteak (adibidez, HEDP) eta garbiketa-laguntzaile organikoak izaten dituzte, olioak eta hatz-markak bezalako kutsatzaile organikoak emultsionatu eta deskonposatzeko diseinatuak, beirazko matrizearentzat gutxieneko korrosiboak izanik.
-
Prozesuaren fluxua:Garbiketa-prozesu tipikoak garbiketa-agente alkalino ahulen kontzentrazio espezifiko bat erabiltzea dakar, giro-tenperaturatik 60 °C-ra bitarteko tenperaturetan, ultrasoinuen garbiketarekin konbinatuta. Garbitu ondoren, obleak hainbat garbiketa-urrats jasaten dituzte ur puruarekin eta lehortze leunarekin (adibidez, altxatze motela edo IPA lurrun-lehorketa). Prozesu honek beirazko obleten garbitasun bisualaren eta garbitasun orokorraren eskakizunak betetzen ditu modu eraginkorrean.
-
-
Silikonazko oblea garbitzeko prozesua
-
Erdieroaleen prozesamendurako, siliziozko obleak RCA garbiketa estandarra jasaten dute normalean, eta oso garbiketa-metodo eraginkorra da, kutsatzaile mota guztiak sistematikoki tratatzeko gai dena, erdieroaleen gailuen errendimendu elektrikoaren eskakizunak betetzen direla ziurtatuz.
-
IV. Beirak "Garbitasun" estandar altuagoak betetzen dituenean
Beirazko obleak partikula-kopuru eta ioi metalikoen maila zorrotzak behar dituzten aplikazioetan erabiltzen direnean (adibidez, erdieroaleen prozesuetako substratu gisa edo film meheen deposizio-gainazal bikainak lortzeko), baliteke garbiketa-prozesu intrintsekoa ez izatea nahikoa. Kasu honetan, erdieroaleen garbiketa-printzipioak aplika daitezke, RCA garbiketa-estrategia aldatu bat sartuz.
Estrategia honen muina RCA prozesuaren parametro estandarrak diluitu eta optimizatzea da, beiraren izaera sentikorrari egokitzeko:
-
Kutsatzaile organikoen kentzea:SPM disoluzioak edo ozono-ur leunagoa erabil daitezke kutsatzaile organikoak oxidazio sendoaren bidez deskonposatzeko.
-
Partikula kentzea:SC1 soluzio oso diluitua tenperatura baxuagoetan eta tratamendu-denbora labainkorretan erabiltzen da, bere aldentze elektrostatikoa eta mikrograbatze efektuak erabiltzeko partikulak kentzeko, beiraren korrosioa minimizatuz.
-
Metal Ioien Kentzea:SC2 disoluzio diluitu bat edo azido klorhidriko diluitu/azido nitriko diluitu disoluzio sinple bat erabiltzen da kutsatzaile metalikoak kelazioaren bidez kentzeko.
-
Debeku zorrotzak:Beirazko substratuaren korrosioa saihesteko, DHF (diamonio fluoruroa) guztiz saihestu behar da.
Prozesu aldatu osoan, megasoniko teknologia konbinatzeak nanotamainako partikulen kentzeko eraginkortasuna nabarmen hobetzen du eta gainazalarentzat leunagoa da.
Ondorioa
Siliziozko eta beirazko obleak garbitzeko prozesuak alderantzizko ingeniaritzaren emaitza saihestezinak dira, azken aplikazio-eskakizunetan, materialen propietateetan eta ezaugarri fisiko eta kimikoetan oinarrituta. Siliziozko obleak garbitzeak "maila atomikoko garbitasuna" bilatzen du errendimendu elektrikorako, eta beirazko obleak garbitzeak, berriz, "gainazal fisiko perfektuak eta kaltetu gabekoak" lortzean jartzen du arreta. Beirazko obleak gero eta gehiago erabiltzen direnez erdieroaleen aplikazioetan, haien garbiketa-prozesuak ezinbestean eboluzionatuko dute ohiko garbiketa alkalino ahuletik haratago, garbitasun-estandar altuagoak betetzeko RCA prozesu aldatua bezalako irtenbide finduagoak eta pertsonalizatuagoak garatuz.
Argitaratze data: 2025eko urriaren 29a