વેફર સફાઈ માટેના સિદ્ધાંતો, પ્રક્રિયાઓ, પદ્ધતિઓ અને સાધનો

આકૃતિ: બેચ-ટાઇપ અને સિંગલ-વેફર ક્લીનિંગ વચ્ચે સરખામણી

લાક્ષણિક વેફર સફાઈ પ્રક્રિયામાં નીચેના મુખ્ય પગલાં શામેલ છે:

૧. પ્રી-ક્લીનિંગ (પ્રી-ક્લીન)

પ્રી-ક્લીનિંગનો હેતુ વેફર સપાટી પરથી છૂટા દૂષકો અને મોટા કણોને દૂર કરવાનો છે, જે સામાન્ય રીતે ડીયોનાઇઝ્ડ વોટર (DI વોટર) રિન્સિંગ અને અલ્ટ્રાસોનિક ક્લિનિંગ દ્વારા પ્રાપ્ત થાય છે. ડીયોનાઇઝ્ડ વોટર શરૂઆતમાં વેફર સપાટી પરથી કણો અને ઓગળેલી અશુદ્ધિઓને દૂર કરી શકે છે, જ્યારે અલ્ટ્રાસોનિક ક્લિનિંગ કણો અને વેફર સપાટી વચ્ચેના બંધનને તોડવા માટે પોલાણ અસરોનો ઉપયોગ કરે છે, જેનાથી તેમને દૂર કરવામાં સરળતા રહે છે.

2. રાસાયણિક સફાઈ

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

કાર્બનિક પદાર્થો દૂર કરવા: સામાન્ય રીતે, એસીટોન અથવા એમોનિયા/પેરોક્સાઇડ મિશ્રણ (SC-1) નો ઉપયોગ કાર્બનિક દૂષકોને ઓગાળવા અને ઓક્સિડાઇઝ કરવા માટે થાય છે. SC-1 દ્રાવણ માટે લાક્ષણિક ગુણોત્તર NH₄OH છે.

₂ઓ₂

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

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

₂ઓ₂

₂O = 1:1:6, તાપમાન આશરે 80°C પર જાળવવામાં આવે છે.

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

₂O = 1:50, અને તેનો ઉપયોગ ઓરડાના તાપમાને કરી શકાય છે.

૩. અંતિમ સ્વચ્છતા

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

4. સૂકવણી

સાફ કરેલા વેફર્સને વોટરમાર્ક્સ અથવા દૂષકોના ફરીથી જોડાણને રોકવા માટે ઝડપથી સૂકવવા જોઈએ. સામાન્ય સૂકવણી પદ્ધતિઓમાં સ્પિન ડ્રાયિંગ અને નાઇટ્રોજન પર્જિંગનો સમાવેશ થાય છે. પહેલાની પદ્ધતિ ઉચ્ચ ગતિએ સ્પિનિંગ કરીને વેફર સપાટી પરથી ભેજ દૂર કરે છે, જ્યારે બાદમાં વેફર સપાટી પર સૂકા નાઇટ્રોજન ગેસ ફૂંકીને સંપૂર્ણ સૂકવણી સુનિશ્ચિત કરે છે.

દૂષક

સફાઈ પ્રક્રિયાનું નામ

રાસાયણિક મિશ્રણનું વર્ણન

રસાયણો

કણો	પિરાન્હા (SPM)	સલ્ફ્યુરિક એસિડ/હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડ/ડીઆઇ પાણી	H2SO4/H2O2/H2O 3-4:1; 90°C
	SC-1 (APM)	એમોનિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ/હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડ/ડીઆઇ પાણી	NH4OH/H2O2/H2O 1:4:20; 80°C
ધાતુઓ (તાંબુ નહીં)	SC-2 (HPM)	હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડ/હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડ/ડીઆઇ પાણી	HCl/H2O2/H2O1:1:6; 85°C
	પિરાન્હા (SPM)	સલ્ફ્યુરિક એસિડ/હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડ/ડીઆઇ પાણી	H2SO4/H2O2/H2O3-4:1; 90°C
	ડીએચએફ	હાઇડ્રોફ્લોરિક એસિડ/ડીઆઈ પાણીને પાતળું કરો (તાંબુ દૂર નહીં થાય)	એચએફ/એચ2ઓ1:50
ઓર્ગેનિક	પિરાન્હા (SPM)	સલ્ફ્યુરિક એસિડ/હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડ/ડીઆઇ પાણી	H2SO4/H2O2/H2O 3-4:1; 90°C
	SC-1 (APM)	એમોનિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ/હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડ/ડીઆઇ પાણી	NH4OH/H2O2/H2O 1:4:20; 80°C
	ડીઆઈઓ3	ડી-આયનાઇઝ્ડ પાણીમાં ઓઝોન	O3/H2O ઑપ્ટિમાઇઝ્ડ મિશ્રણો
મૂળ ઓક્સાઇડ	ડીએચએફ	હાઇડ્રોફ્લોરિક એસિડ/ડીઆઈ પાણીને પાતળું કરો	એચએફ/એચ2ઓ 1:100
	બીએચએફ	બફર્ડ હાઇડ્રોફ્લોરિક એસિડ	NH4F/HF/H2O

3. સામાન્ય વેફર સફાઈ પદ્ધતિઓ

1. RCA સફાઈ પદ્ધતિ

RCA સફાઈ પદ્ધતિ એ સેમિકન્ડક્ટર ઉદ્યોગમાં સૌથી ક્લાસિક વેફર સફાઈ તકનીકોમાંની એક છે, જે RCA કોર્પોરેશન દ્વારા 40 વર્ષ પહેલાં વિકસાવવામાં આવી હતી. આ પદ્ધતિનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે કાર્બનિક દૂષકો અને ધાતુ આયન અશુદ્ધિઓને દૂર કરવા માટે થાય છે અને તે 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. આ દ્રાવણ એમોનિયા, હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડ અને પાણીનું મિશ્રણ છે, જે વેફર સપાટી પર પાતળું સિલિકોન ઓક્સાઇડ સ્તર બનાવે છે.

SC-2 સફાઈ: આ પગલું મુખ્યત્વે ધાતુના આયન દૂષકોને દૂર કરવા માટે વપરાય છે, જેમાં હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડ, હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડ અને પાણીનું મિશ્રણ વપરાય છે. તે ફરીથી દૂષિત થવાથી બચવા માટે વેફર સપાટી પર એક પાતળું પેસિવેશન સ્તર છોડી દે છે.