Pembersihan Wafer dan Pengeringan Pembilasan

1. Pembersihan Wafer

Selama penyimpanan, penanganan, dan pemrosesan wafer, partikel debu dan kotoran berskala mikro- atau bahkan nano-akan menempel padanya-jika tidak dihilangkan seluruhnya, kontaminan ini akan langsung menyebabkan cacat pola sirkuit, kebocoran lapisan isolasi, atau korosi kabel logam, yang pada akhirnya menyebabkan kegagalan perangkat. Oleh karena itu, proses pembersihan menghabiskan 20%~30% dari total jam kerja-produksi dan telah menjadi penghubung inti untuk memastikan stabilitas proses.

1.1 Debu dihilangkan secara menyeluruh dengan pencucian: penguraian kimia dan fisik

Dari jalur teknis, pembersihan terutama mengandalkan efek sinergis dari dekomposisi kimia dan dekomposisi fisik.

Misalnya, APM (campuran amonium hidroksida-hidrogen peroksida-air) dapat secara efektif menghilangkan residu dan partikel organik, dan FPM (asam hidrofluorat-hidrogen peroksida-air) memiliki selektivitas tinggi terhadap pengotor logam pada permukaan film oksida. SPM (asam sulfat-hidrogen peroksida, umumnya dikenal sebagai "larutan piranha") dapat menguraikan residu fotoresis yang membandel karena sifat pengoksidasinya yang kuat. Pembersihan fisik menggunakan kekuatan mekanis seperti ultrasound, gelombang megasonik, atau injeksi tekanan tinggi untuk membantu cairan kimia menembus celah kecil dan meningkatkan efisiensi pembersihan. Untuk tahap sensitif setelah pengkabelan logam, pelarut organik seperti alkohol dan aseton harus digunakan untuk menggantikan larutan kimia asam untuk menghindari risiko korosi logam.

0040-09095 Kotak Gas, Wcvd

1.1 peralatan kebersihan

Pada tingkat peralatan, peralatan pembersih basah dibagi menjadi dua kategori: tipe tangki dan tipe monolitik: peralatan tangki mewujudkan pembersihan gradien cairan kimia melalui rangkaian multi-tangki, yang cocok untuk pemrosesan batch; Peralatan monolitik mewujudkan pembersihan halus wafer monolit melalui penyemprotan berputar dan penyikatan, yang lebih cocok untuk pengendalian ketat kontaminasi lokal melalui proses lanjutan. Dalam beberapa tahun terakhir, teknologi dry cleaning seperti pembersihan salju karbon dioksida dan pengolahan plasma ozon telah mempercepat perkembangannya di bawah perlindungan lingkungan dan tekanan biaya karena keuntungan dari tidak adanya pembuangan air limbah dan rendahnya polusi bahan kimia.

Misalnya, pembersihan plasma bersuhu rendah-dapat menghilangkan partikel berskala nano secara efisien tanpa merusak struktur sensitif dengan membombardir permukaan dengan partikel aktif, dan telah banyak digunakan dalam skenario pembersihan antar tumpukan 3D NAND.

Saat ini, proses pembersihan berkembang ke arah ramah lingkungan dan cerdas. Penelitian dan pengembangan solusi kimia baru yang ramah lingkungan seperti APM bebas fluor-dan bahan pengkhelat yang dapat terbiodegradasi telah secara efektif mengurangi risiko pembuangan air limbah logam berat. Sistem pemantauan waktu nyata-berbasis AI dapat menyesuaikan parameter proses secara dinamis dengan menganalisis komposisi larutan pembersih, konsentrasi partikel, dan reflektifitas permukaan untuk mencapai optimalisasi efek pembersihan loop tertutup. Iterasi teknologi ini tidak hanya meningkatkan penghilangan kontaminan skala nano, namun juga memberikan jaminan utama atas keandalan struktur interkoneksi kepadatan tinggi di bidang-bidang yang sedang berkembang seperti integrasi 3D dan pengemasan canggih, dan terus mendorong manufaktur semikonduktor menuju tujuan hasil yang lebih tinggi dan tingkat kerusakan yang lebih rendah.

2. Bilas dan keringkan wafer setelah dibersihkan

Proses pembilasan dilakukan dengan air ultra murni, yang menyumbang proporsi signifikan terhadap total konsumsi air ultra murni di pabrik semikonduktor, dan larutan kimia harus dipastikan benar-benar hilang melalui pembilasan multi-tahap untuk menghindari potensi dampak residu pada proses selanjutnya dan kinerja perangkat. Setelah pembilasan, penghilangan seluruh sisa kelembapan pada permukaan wafer menjadi tujuan inti, dan proses pengeringan harus memenuhi berbagai persyaratan seperti tidak ada tanda air, tidak ada adhesi benda asing, dan perlindungan elektrostatis.

2.1 Metode pengeringan putar

Metode pengeringan rotasi menggunakan gaya sentrifugal untuk menghilangkan kelembapan melalui-rotasi wafer berkecepatan tinggi, namun gesekan antara permukaan wafer dan nitrogen selama proses rotasi rentan terhadap listrik statis, yang dapat menyebabkan risiko kerusakan elektrostatis pada perangkat.

Untuk alasan ini, perlu untuk mencocokkan pancuran elektronik untuk perawatan netralisasi statis untuk menjamin keamanan proses. Keuntungan dari metode ini adalah pengoperasian yang sederhana dan biaya rendah, namun memerlukan akurasi peralatan yang tinggi dan kebersihan lingkungan, serta kecepatan putaran dan kemurnian nitrogen perlu dikontrol secara ketat untuk menghindari polusi sekunder.

2.1 Metode pengeringan isopropil alkohol tanpa meninggalkan bekas

Metode pengeringan isopropil alkohol dioptimalkan untuk masalah tanda air. Inti dari tanda air adalah jejak silikon oksida hidrat dan kotoran yang terbentuk pada permukaan wafer oleh sisa kelembaban selama proses pengeringan, yang berkaitan erat dengan hidrofobisitas substrat silikon dan retensi tetesan air lokal yang disebabkan oleh pengeringan yang tidak merata.

Karena tegangan permukaannya yang rendah dan interdissolusi yang baik dengan air, isopropil alkohol dapat secara efektif menggantikan air dan mengurangi kemungkinan pembentukan tanda air. Metode penerapan spesifik mencakup tiga teknologi utama: pengeringan uap isopropil alkohol dengan menempatkan wafer yang telah dibilas dalam lingkungan uap isopropil alkohol, menggunakan uap untuk menggantikan kelembapan pada permukaan wafer dan mengeringkannya; Pengeringan marangoni adalah dengan mengaplikasikan uap isopropil alkohol dan nitrogen secara bersamaan di sepanjang antarmuka antara wafer dan air ketika wafer diangkat dari air ultra murni, dan air didorong mundur dengan cepat melalui gradien tegangan permukaan untuk menghindari tetesan air terseret dan residu. Pengeringan rotagoni menggabungkan keunggulan ganda pengeringan putar dan pengeringan marangoni, mempercepat penguapan air melalui rotasi sambil menggunakan uap isopropil alkohol untuk membentuk gradien tegangan permukaan, mencapai efek pengeringan yang lebih efisien dan selanjutnya menghambat pembentukan tanda air.

Dalam beberapa tahun terakhir, dengan kemajuan node proses semikonduktor ke ukuran yang lebih kecil, persyaratan yang lebih tinggi telah diajukan untuk kebersihan, keseragaman, dan perlindungan lingkungan dalam proses pengeringan. Teknologi pengeringan baru seperti pengeringan berbantuan plasma-dan pengeringan karbon dioksida superkritis secara bertahap memasuki bidang penelitian, yang pertama mewujudkan pengeringan tanpa kontak melalui permukaan-yang diaktifkan plasma, dan yang terakhir menggunakan karakteristik cairan superkritis untuk mencapai pengeringan-ketegangan-permukaan, sehingga secara efektif menghindari tanda air dan masalah listrik statis. Pada saat yang sama, langkah-langkah perlindungan lingkungan seperti optimalisasi sistem daur ulang dan penggunaan kembali isopropil alkohol serta pengembangan pelarut alternatif dengan potensi pemanasan global (GWP) yang rendah juga telah menjadi fokus industri, mendorong pengembangan proses pembersihan dan pengeringan semikonduktor ke arah yang lebih efisien, lebih ramah lingkungan, dan lebih dapat diandalkan.