वेफर सफाई के सिद्धांत, प्रक्रियाएँ, विधियाँ और उपकरण

चित्र: बैच-टाइप और सिंगल-वेफर सफाई के बीच तुलना

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

1. पूर्व-सफाई (प्री-क्लीन)

पूर्व-सफाई का उद्देश्य वेफर की सतह से ढीले दूषित पदार्थों और बड़े कणों को हटाना है, जो आमतौर पर विआयनीकृत जल (डीआई वाटर) से धोने और अल्ट्रासोनिक सफाई के माध्यम से प्राप्त किया जाता है। विआयनीकृत जल शुरुआत में वेफर की सतह से कणों और घुली हुई अशुद्धियों को हटा सकता है, जबकि अल्ट्रासोनिक सफाई कणों और वेफर की सतह के बीच के बंधन को तोड़ने के लिए कैविटेशन प्रभाव का उपयोग करती है, जिससे उन्हें हटाना आसान हो जाता है।

2. रासायनिक सफाई

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

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

₂O₂

₂O = 1:1:5, कार्य तापमान लगभग 20°C.

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

₂O₂

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

ऑक्साइड निष्कासन: कुछ प्रक्रियाओं में, वेफर की सतह से मूल ऑक्साइड परत को हटाना आवश्यक होता है, जिसके लिए हाइड्रोफ्लोरिक अम्ल (HF) विलयन का उपयोग किया जाता है। HF विलयन का विशिष्ट अनुपात HF है।

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

3. अंतिम सफाई

रासायनिक सफाई के बाद, वेफ़र्स को आमतौर पर अंतिम सफाई चरण से गुजरना पड़ता है ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि सतह पर कोई रासायनिक अवशेष न बचे। अंतिम सफाई में मुख्य रूप से विआयनीकृत जल का उपयोग करके अच्छी तरह से धोया जाता है। इसके अतिरिक्त, वेफ़र की सतह से किसी भी शेष संदूषक को हटाने के लिए ओज़ोन जल सफाई (O₃/H₂O) का उपयोग किया जाता है।

4. सुखाना

साफ़ किए गए वेफ़र्स को पानी के निशान या दूषित पदार्थों के दोबारा जमने से बचाने के लिए जल्दी सुखाना ज़रूरी है। सुखाने की आम विधियों में स्पिन ड्राइंग और नाइट्रोजन पर्जिंग शामिल हैं। स्पिन ड्राइंग में तेज़ गति से स्पिन करके वेफ़र की सतह से नमी हटाई जाती है, जबकि नाइट्रोजन पर्जिंग में वेफ़र की सतह पर सूखी नाइट्रोजन गैस उड़ाकर पूरी तरह से सुखाया जाता है।

दूषित पदार्थों

सफाई 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 जल	NH4OH/H2O2/H2O 1:4:20; 80°C
धातुएँ (तांबा नहीं)	एससी-2 (एचपीएम)	हाइड्रोक्लोरिक एसिड/हाइड्रोजन पेरोक्साइड/डीआई पानी	एचसीएल/H2O2/H2O1:1:6; 85° सेल्सियस
	पिरान्हा (एसपीएम)	सल्फ्यूरिक एसिड/हाइड्रोजन पेरोक्साइड/डीआई पानी	H2SO4/H2O2/H2O3-4:1; 90° सेल्सियस
	डीएचएफ	तनु हाइड्रोफ्लोरिक अम्ल/DI जल (तांबा नहीं हटाएगा)	एचएफ/H2O1:50
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 जल	NH4OH/H2O2/H2O 1:4:20; 80°C
	डीआईओ3	विआयनीकृत जल में ओजोन	O3/H2O अनुकूलित मिश्रण
देशी ऑक्साइड	डीएचएफ	तनु हाइड्रोफ्लोरिक अम्ल/DI जल	एचएफ/एच2ओ 1:100
	बीएचएफ	बफर्ड हाइड्रोफ्लोरिक एसिड	एनएच4एफ/एचएफ/एच2ओ

3. सामान्य वेफर सफाई विधियाँ

1. आरसीए सफाई विधि

आरसीए सफाई विधि, सेमीकंडक्टर उद्योग में वेफर सफाई की सबसे पारंपरिक तकनीकों में से एक है, जिसे आरसीए कॉर्पोरेशन ने 40 साल पहले विकसित किया 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: एससी-1 (मानक सफाई 1) और एससी-2 (मानक सफाई 2)।

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

एससी-2 सफ़ाई: यह चरण 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 पुनः संदूषण को रोकने के लिए वेफर की सतह पर एक पतली निष्क्रियता परत छोड़ देता है।