વેફર સફાઈ માટેના સિદ્ધાંતો, પ્રક્રિયાઓ, પદ્ધતિઓ અને સાધનો

આકૃતિ: બેચ-ટાઈપ અને સિંગલ-વેફર ક્લીનિંગ વચ્ચેની સરખામણી

સામાન્ય વેફર સફાઈ પ્રક્રિયામાં નીચેના મુખ્ય પગલાં શામેલ છે:

1. પ્રી-ક્લીનિંગ (પ્રી-ક્લીન)

પૂર્વ-સફાઈનો હેતુ વેફર સપાટીમાંથી છૂટક દૂષકો અને મોટા કણોને દૂર કરવાનો છે, જે સામાન્ય રીતે ડીયોનાઇઝ્ડ વોટર (DI વોટર) રિન્સિંગ અને અલ્ટ્રાસોનિક સફાઈ દ્વારા પ્રાપ્ત થાય છે. ડીયોનાઇઝ્ડ પાણી શરૂઆતમાં વેફર સપાટીમાંથી કણો અને ઓગળેલી અશુદ્ધિઓને દૂર કરી શકે છે, જ્યારે અલ્ટ્રાસોનિક સફાઈ કણો અને વેફર સપાટી વચ્ચેના બોન્ડને તોડવા માટે પોલાણની અસરોનો ઉપયોગ કરે છે, જે તેને દૂર કરવામાં સરળ બનાવે છે.

2. રાસાયણિક સફાઈ

રાસાયણિક સફાઈ એ વેફરની સફાઈ પ્રક્રિયાના મુખ્ય પગલાઓમાંનું એક છે, જેમાં વેફર સપાટી પરથી કાર્બનિક પદાર્થો, ધાતુના આયનો અને ઓક્સાઇડ દૂર કરવા માટે રાસાયણિક ઉકેલોનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે.

ઓર્ગેનિક મટીરીયલ રીમુવલ: સામાન્ય રીતે, એસીટોન અથવા એમોનિયા/પેરોક્સાઇડ મિશ્રણ (SC-1) નો ઉપયોગ કાર્બનિક દૂષકોને ઓગળવા અને ઓક્સિડાઇઝ કરવા માટે થાય છે. SC-1 સોલ્યુશન માટેનો લાક્ષણિક ગુણોત્તર NH₄OH છે

₂O₂

₂O = 1:1:5, લગભગ 20 °C ના કાર્યકારી તાપમાન સાથે.

મેટલ આયન દૂર કરવું: નાઈટ્રિક એસિડ અથવા હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડ/પેરોક્સાઇડ મિશ્રણ (SC-2) નો ઉપયોગ વેફર સપાટી પરથી મેટલ આયનો દૂર કરવા માટે થાય છે. SC-2 ઉકેલ માટે લાક્ષણિક ગુણોત્તર HCl છે

₂O₂

₂O = 1:1:6, તાપમાન લગભગ 80°C પર જાળવવા સાથે.

ઓક્સાઇડ દૂર કરવું: કેટલીક પ્રક્રિયાઓમાં, વેફર સપાટી પરથી મૂળ ઓક્સાઇડ સ્તરને દૂર કરવું જરૂરી છે, જેના માટે હાઇડ્રોફ્લોરિક એસિડ (HF) દ્રાવણનો ઉપયોગ થાય છે. HF ઉકેલ માટે લાક્ષણિક ગુણોત્તર HF છે

₂O = 1:50, અને તેનો ઉપયોગ ઓરડાના તાપમાને થઈ શકે છે.

3. અંતિમ સ્વચ્છ

રાસાયણિક સફાઈ કર્યા પછી, સપાટી પર કોઈ રાસાયણિક અવશેષો ન રહે તેની ખાતરી કરવા માટે વેફર સામાન્ય રીતે અંતિમ સફાઈના પગલામાંથી પસાર થાય છે. અંતિમ સફાઈ મુખ્યત્વે સંપૂર્ણ કોગળા કરવા માટે ડીયોનાઇઝ્ડ પાણીનો ઉપયોગ કરે છે. વધુમાં, ઓઝોન પાણીની સફાઈ (O₃/H₂O) નો ઉપયોગ વેફર સપાટી પરથી બાકી રહેલા કોઈપણ દૂષકોને દૂર કરવા માટે થાય છે.

4. સૂકવણી

વોટરમાર્ક અથવા દૂષિત પદાર્થોના પુનઃ જોડાણને રોકવા માટે સાફ કરેલી વેફરને ઝડપથી સૂકવી જ જોઈએ. સામાન્ય સૂકવણી પદ્ધતિઓમાં સ્પિન ડ્રાયિંગ અને નાઇટ્રોજન શુદ્ધિકરણનો સમાવેશ થાય છે. પ્રથમ વેફર સપાટી પરથી ભેજને વધુ ઝડપે સ્પિનિંગ દ્વારા દૂર કરે છે, જ્યારે બાદમાં વેફર સપાટી પર સૂકા નાઇટ્રોજન ગેસને ફૂંકીને સંપૂર્ણ સૂકવણીની ખાતરી કરે છે.

દૂષિત

સફાઈ પ્રક્રિયાનું નામ

રાસાયણિક મિશ્રણ વર્ણન

રસાયણો

કણો	પિરાન્હા (SPM)	સલ્ફ્યુરિક એસિડ/હાઈડ્રોજન પેરોક્સાઇડ/DI પાણી	H2SO4/H2O2/H2O 3-4:1; 90°C
	SC-1 (APM)	એમોનિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ/હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડ/DI પાણી	NH4OH/H2O2/H2O 1:4:20; 80°C
ધાતુઓ (તાંબુ નહીં)	SC-2 (HPM)	હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડ/હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડ/DI પાણી	HCl/H2O2/H2O1:1:6; 85°C
	પિરાન્હા (SPM)	સલ્ફ્યુરિક એસિડ/હાઈડ્રોજન પેરોક્સાઇડ/DI પાણી	H2SO4/H2O2/H2O3-4:1; 90°C
	ડીએચએફ	હાઇડ્રોફ્લોરિક એસિડ/DI પાણીને પાતળું કરો (તાંબુ દૂર કરશે નહીં)	HF/H2O1:50
ઓર્ગેનિક્સ	પિરાન્હા (SPM)	સલ્ફ્યુરિક એસિડ/હાઈડ્રોજન પેરોક્સાઇડ/DI પાણી	H2SO4/H2O2/H2O 3-4:1; 90°C
	SC-1 (APM)	એમોનિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ/હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડ/DI પાણી	NH4OH/H2O2/H2O 1:4:20; 80°C
	DIO3	ડી-આયોનાઇઝ્ડ પાણીમાં ઓઝોન	O3/H2O ઑપ્ટિમાઇઝ મિશ્રણ
મૂળ ઓક્સાઇડ	ડીએચએફ	હાઇડ્રોફ્લોરિક એસિડ/DI પાણીને પાતળું કરો	HF/H2O 1:100
	BHF	બફર કરેલ હાઇડ્રોફ્લોરિક એસિડ	NH4F/HF/H2O

3. સામાન્ય વેફર સફાઈ પદ્ધતિઓ

1. આરસીએ સફાઈ પદ્ધતિ

આરસીએ સફાઈ પદ્ધતિ સેમિકન્ડક્ટર ઉદ્યોગમાં સૌથી ઉત્તમ વેફર સફાઈ તકનીકોમાંની એક છે, જે 40 વર્ષ પહેલાં આરસીએ કોર્પોરેશન દ્વારા વિકસાવવામાં આવી હતી. આ પદ્ધતિનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે કાર્બનિક દૂષકો અને ધાતુની આયનની અશુદ્ધિઓને દૂર કરવા માટે થાય છે અને તેને બે પગલામાં પૂર્ણ કરી શકાય છે: SC-1 (સ્ટાન્ડર્ડ ક્લીન 1) અને SC-2 (સ્ટાન્ડર્ડ ક્લીન 2).

SC-1 સફાઈ: આ પગલું મુખ્યત્વે કાર્બનિક દૂષકો અને કણોને દૂર કરવા માટે વપરાય છે. સોલ્યુશન એ એમોનિયા, હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડ અને પાણીનું મિશ્રણ છે, જે વેફરની સપાટી પર પાતળું સિલિકોન ઓક્સાઇડ સ્તર બનાવે છે.

SC-2 ક્લીનિંગ: આ પગલું મુખ્યત્વે હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડ, હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડ અને પાણીના મિશ્રણનો ઉપયોગ કરીને મેટલ આયન દૂષકોને દૂર કરવા માટે વપરાય છે. તે પુનઃપ્રાપ્તિને રોકવા માટે વેફર સપાટી પર પાતળું પેસિવેશન લેયર છોડી દે છે.