वेफर सफाई के लिए सिद्धांत, प्रक्रियाएं, तरीके और उपकरण

चित्र: बैच-प्रकार और एकल-वेफर सफाई के बीच तुलना

एक सामान्य वेफर सफाई प्रक्रिया में निम्नलिखित मुख्य चरण शामिल होते हैं:

1. पूर्व-सफाई (पूर्व-सफाई)

पूर्व-सफाई का उद्देश्य वेफर सतह से ढीले प्रदूषकों और बड़े कणों को हटाना है, जो आम तौर पर विआयनीकृत पानी (डीआई वॉटर) रिंसिंग और अल्ट्रासोनिक सफाई के माध्यम से प्राप्त किया जाता है। विआयनीकृत पानी शुरू में वेफर सतह से कणों और घुली हुई अशुद्धियों को हटा सकता है, जबकि अल्ट्रासोनिक सफाई कणों और वेफर सतह के बीच के बंधन को तोड़ने के लिए गुहिकायन प्रभाव का उपयोग करती है, जिससे उन्हें हटाना आसान हो जाता है।

2. रासायनिक सफाई

वेफर सफाई प्रक्रिया में रासायनिक सफाई मुख्य चरणों में से एक है, जिसमें वेफर सतह से कार्बनिक पदार्थों, धातु आयनों और ऑक्साइड को हटाने के लिए रासायनिक समाधानों का उपयोग किया जाता है।

कार्बनिक पदार्थ हटाना: आमतौर पर, एसीटोन या अमोनिया/पेरोक्साइड मिश्रण (एससी-1) का उपयोग कार्बनिक संदूषकों को घोलने और ऑक्सीकरण करने के लिए किया जाता है। SC-1 समाधान के लिए विशिष्ट अनुपात NH₄OH है

₂O₂

₂O = 1:1:5, लगभग 20°C के कार्यशील तापमान के साथ।

धातु आयन हटाना: वेफर सतह से धातु आयनों को हटाने के लिए नाइट्रिक एसिड या हाइड्रोक्लोरिक एसिड/पेरोक्साइड मिश्रण (एससी-2) का उपयोग किया जाता है। SC-2 समाधान के लिए विशिष्ट अनुपात HCl है

₂O₂

₂O = 1:1:6, तापमान लगभग 80°C पर बनाए रखा जाता है।

ऑक्साइड हटाना: कुछ प्रक्रियाओं में, वेफर सतह से मूल ऑक्साइड परत को हटाने की आवश्यकता होती है, जिसके लिए हाइड्रोफ्लोरोइक एसिड (एचएफ) समाधान का उपयोग किया जाता है। एचएफ समाधान के लिए विशिष्ट अनुपात एचएफ है

₂O = 1:50, और इसका उपयोग कमरे के तापमान पर किया जा सकता है।

3. अंतिम सफाई

रासायनिक सफाई के बाद, वेफर्स आमतौर पर अंतिम सफाई चरण से गुजरते हैं ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि सतह पर कोई रासायनिक अवशेष न रह जाए। अंतिम सफाई मुख्य रूप से पूरी तरह से धोने के लिए विआयनीकृत पानी का उपयोग करती है। इसके अतिरिक्त, ओजोन जल शोधन (O₃/H₂O) का उपयोग वेफर सतह से किसी भी शेष संदूषक को हटाने के लिए किया जाता है।

4. सुखाना

वॉटरमार्क या दूषित पदार्थों के दोबारा जुड़ने से रोकने के लिए साफ किए गए वेफर्स को जल्दी से सुखाया जाना चाहिए। सामान्य सुखाने के तरीकों में स्पिन सुखाने और नाइट्रोजन शुद्धिकरण शामिल हैं। पूर्व उच्च गति पर घूमकर वेफर सतह से नमी को हटा देता है, जबकि बाद वाला वेफर सतह पर सूखी नाइट्रोजन गैस को उड़ाकर पूर्ण सुखाने को सुनिश्चित करता है।

दूषित पदार्थों

सफ़ाई प्रक्रिया का नाम

रासायनिक मिश्रण विवरण

रसायन

कण	पिरान्हा (एसपीएम)	सल्फ्यूरिक एसिड/हाइड्रोजन पेरोक्साइड/डीआई पानी	H2SO4/H2O2/H2O 3-4:1; 90°C
	एससी-1 (एपीएम)	अमोनियम हाइड्रॉक्साइड/हाइड्रोजन पेरोक्साइड/डीआई पानी	NH4OH/H2O2/H2O 1:4:20; 80°C
धातु (तांबा नहीं)	एससी-2 (एचपीएम)	हाइड्रोक्लोरिक एसिड/हाइड्रोजन पेरोक्साइड/डीआई पानी	एचसीएल/एच2ओ2/एच2ओ1:1:6; 85°से
	पिरान्हा (एसपीएम)	सल्फ्यूरिक एसिड/हाइड्रोजन पेरोक्साइड/डीआई पानी	H2SO4/H2O2/H2O3-4:1; 90°C
	डीएचएफ	हाइड्रोफ्लोरोइक एसिड/डीआई पानी पतला करें (तांबा नहीं हटाएगा)	एचएफ/एच2ओ1:50
ऑर्गेनिक्स	पिरान्हा (एसपीएम)	सल्फ्यूरिक एसिड/हाइड्रोजन पेरोक्साइड/डीआई पानी	H2SO4/H2O2/H2O 3-4:1; 90°C
	एससी-1 (एपीएम)	अमोनियम हाइड्रॉक्साइड/हाइड्रोजन पेरोक्साइड/डीआई पानी	NH4OH/H2O2/H2O 1:4:20; 80°C
	डीआईओ3	विआयनीकृत जल में ओजोन	O3/H2O अनुकूलित मिश्रण
देशी ऑक्साइड	डीएचएफ	हाइड्रोफ्लोरोइक एसिड/डीआई पानी पतला करें	एचएफ/एच2ओ 1:100
	बीएचएफ	बफर्ड हाइड्रोफ्लोरिक एसिड	NH4F/HF/H2O

3. सामान्य वेफर सफाई के तरीके

1. आरसीए सफाई विधि

आरसीए सफाई विधि सेमीकंडक्टर उद्योग में सबसे क्लासिक वेफर सफाई तकनीकों में से एक है, जिसे आरसीए कॉरपोरेशन द्वारा 40 साल पहले विकसित किया गया था। इस विधि का उपयोग मुख्य रूप से कार्बनिक संदूषकों और धातु आयन अशुद्धियों को हटाने के लिए किया जाता है और इसे दो चरणों में पूरा किया जा सकता है: SC-1 (मानक स्वच्छ 1) और SC-2 (मानक स्वच्छ 2)।

एससी-1 सफाई: इस चरण का उपयोग मुख्य रूप से कार्बनिक संदूषकों और कणों को हटाने के लिए किया जाता है। समाधान अमोनिया, हाइड्रोजन पेरोक्साइड और पानी का मिश्रण है, जो वेफर सतह पर एक पतली सिलिकॉन ऑक्साइड परत बनाता है।

एससी-2 सफाई: इस चरण का उपयोग मुख्य रूप से हाइड्रोक्लोरिक एसिड, हाइड्रोजन पेरोक्साइड और पानी के मिश्रण का उपयोग करके धातु आयन संदूषकों को हटाने के लिए किया जाता है। यह पुन: संदूषण को रोकने के लिए वेफर सतह पर एक पतली निष्क्रियता परत छोड़ता है।