รู้เบื้องต้นเกี่ยวกับกระบวนการทำความสะอาด RCA

เทคโนโลยีการทำความสะอาด RCA เป็นกระบวนการทำความสะอาดแบบเปียกมาตรฐานและสำคัญในอุตสาหกรรมการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ ซึ่งส่วนใหญ่ใช้เพื่อกำจัดสิ่งปนเปื้อน เช่น สารตกค้างอินทรีย์ ไอออนของโลหะ และอนุภาคบนพื้นผิวของแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอน เพื่อให้มั่นใจว่ามีความก้าวหน้าในคุณภาพสูง-ของกระบวนการต่อๆ ไปและความน่าเชื่อถือของชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ ตั้งแต่ทศวรรษที่ 70 ของศตวรรษที่ 20 เทคโนโลยีนี้ได้รับการเสนอโดย American Radio Company และยังคงเป็นหนึ่งในวิธีการทำความสะอาดกระแสหลักในอุตสาหกรรม เนื่องจากมีประสิทธิภาพในการทำความสะอาดและเงื่อนไขการรักษาที่ค่อนข้างอ่อน

วิธีการทำความสะอาด RCA ได้รับการพัฒนาครั้งแรกโดย Kern และ Puotinen ในปี 1965 ขณะที่ทำงานให้กับ American Radio Corporation และได้รับการตั้งชื่อตามบริษัท วิธีนี้สามารถกำจัดมลพิษต่างๆ ได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยการรวมสารละลายเคมีหลายชนิดเป็นสารละลายทำความสะอาด และได้กลายเป็นพื้นฐานสำหรับกระบวนการทำความสะอาดด้านหน้าและด้านหลังต่างๆ ในภายหลัง กระบวนการทำความสะอาดที่ใช้โดยผู้ผลิตเซมิคอนดักเตอร์หลายรายในปัจจุบันมีต้นกำเนิดมาจากวิธีการทำความสะอาด RCA แบบเดิม ซึ่งแสดงให้เห็นถึงจุดยืนที่สำคัญในสาขานี้

0020-27113 แหวนหนีบ 6 SMF TI

กระบวนการทำความสะอาดและขั้นตอนหลัก

กระบวนการหลักของการทำความสะอาด RCA ส่วนใหญ่ประกอบด้วยสองขั้นตอน คือ Standard Cleaning 1 (SC-1) และ Standard Cleaning 2 (SC-2) บางครั้งอาจใช้ร่วมกับน้ำยาทำความสะอาดอื่นๆ เช่น SPM และ DHF ในระยะ SC-1 โดยปกติจะใช้ส่วนผสมตามสัดส่วนของแอมโมเนีย ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ และน้ำปราศจากไอออน โดยมีอัตราส่วนทั่วไปของ NH₄OH:H₂O₂:H₂O=1:1:5 และควบคุมอุณหภูมิได้ระหว่าง 70 องศา ถึง 80 องศา ขั้นตอนนี้จะกำจัดสารอินทรีย์ตกค้างและสิ่งสกปรกที่เป็นอนุภาคได้อย่างมีประสิทธิภาพ ในขณะเดียวกันก็สร้างชั้นออกไซด์บางๆ ที่ช่วยกำจัดอนุภาคโดยการกัดกร่อนพื้นผิวเล็กน้อย จากนั้นจึงล้างด้วยน้ำปราศจากไอออนเพื่อขจัดสารละลาย SC-1 ที่ตกค้าง

ต่อไป ขั้น SC-2 จะดำเนินการโดยใช้สารละลายของกรดไฮโดรคลอริก ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ และน้ำปราศจากไอออน โดยมีอัตราส่วนทั่วไปของ HCl:H₂O₂:H₂O=1:1:6 และควบคุมอุณหภูมิที่ 70 องศาถึง 80 องศาด้วย หน้าที่หลักของขั้นตอนนี้คือกำจัดการปนเปื้อนของไอออนของโลหะ และทำให้ไอออนของโลหะถูกพาออกไปได้อย่างง่ายดายด้วยสารละลาย โดยการสร้างสารเชิงซ้อนของโลหะคลอไรด์ที่เสถียร กระบวนการทำความสะอาดจะสิ้นสุดด้วยการล้างด้วยน้ำปราศจากไอออนอย่างละเอียด และอาจจุ่มในน้ำบริสุทธิ์พิเศษที่ให้ความร้อนเพื่อกำจัดสารเคมีที่ตกค้างออกจนหมด

น้ำยาทำความสะอาดที่ใช้กันทั่วไปและผลกระทบ

นอกจาก SC-1 และ SC-2 แล้ว น้ำยาทำความสะอาดอื่นๆ หลายชนิดยังมักใช้ในการทำความสะอาด RCA APM (เช่น SC-1) กำจัดอนุภาคบนพื้นผิวผ่านออกซิเดชันและการกัดแบบไมโคร และยังสามารถกำจัดมลพิษอินทรีย์แสงและสิ่งปนเปื้อนที่เป็นโลหะบางชนิด แต่อาจทำให้พื้นผิวขรุขระได้ HPM (เช่น SC-2) สามารถละลายไอออนของโลหะอัลคาไลและไฮดรอกไซด์ของอลูมิเนียม เหล็ก และแมกนีเซียม และกำจัดมลภาวะของโลหะโดยการสร้างสารประกอบเชิงซ้อนด้วยไอออนของโลหะที่ตกค้างด้วยคลอไรด์ไอออน สารละลาย SPM ประกอบด้วยกรดซัลฟิวริกและไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ ซึ่งมักจะผสมกับอัตราส่วนการผสมของ H₂SO₄:H₂O₂=2:1 ถึง 4:1 ที่อุณหภูมิ 100 องศาถึง 130 องศา โดยส่วนใหญ่จะใช้เพื่อกำจัดมลพิษอินทรีย์ และทำความสะอาดด้วยปฏิกิริยาคายน้ำ คาร์บอไนเซชัน และออกซิเดชัน

DHF คือกรดไฮโดรฟลูออริกเจือจาง ผสมกับ HF:H₂O=1:10 ใช้ที่อุณหภูมิห้องเพื่อกำจัดชั้นออกไซด์ปฐมภูมิและชั้นเคมีออกไซด์ที่เกิดขึ้นหลังจากการทำความสะอาด SC-1 และ SC-2 และในเวลาเดียวกันก็ก่อให้เกิดพันธะซิลิคอน-ไฮโดรเจนบนพื้นผิวของซิลิคอน ซึ่งแสดงถึงการไม่ชอบน้ำ น้ำบริสุทธิ์พิเศษจะใช้สำหรับการล้างอย่างทั่วถึงหลังการบำบัดด้วยสารเคมีแต่ละครั้ง เพื่อขจัดสารเคมีตกค้างผ่านการเจือจาง และรับประกันว่าพื้นผิวเวเฟอร์จะสะอาด

0040-70319 FACEPLATE, ระบายความร้อนด้วยน้ำ, ผู้ผลิต SACVD 200 มม.

ลักษณะและความสำคัญของกระบวนการ

ความหนาของชั้นออกไซด์บางๆ ที่เกิดขึ้นระหว่างการทำความสะอาด RCA โดยทั่วไปจะอยู่ในช่วงไม่กี่นาโนเมตร ซึ่งสามารถปกป้องพื้นผิวซิลิคอนจากการปนเปื้อนในภายหลังได้อย่างมีประสิทธิภาพ วิธีการทำความสะอาดทั้งหมดอาศัยตัวทำละลาย กรด สารลดแรงตึงผิว และน้ำเพื่อกำจัดสิ่งปนเปื้อนผ่านกระบวนการต่างๆ เช่น การล้าง การทำให้บริสุทธิ์ การออกซิไดซ์ การกัด และการละลาย โดยไม่กระทบต่อคุณสมบัติของพื้นผิวเวเฟอร์ เทคโนโลยีนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการบรรลุความสะอาด ความสม่ำเสมอ และการควบคุมกระบวนการในการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ และประสิทธิภาพของเทคโนโลยีนี้ขึ้นอยู่กับความน่าเชื่อถือของอุปกรณ์ที่ใช้เพื่อให้มั่นใจถึงผลลัพธ์ที่แม่นยำและทำซ้ำได้สำหรับวิศวกรกระบวนการ

โดยสรุป การทำความสะอาด RCA ช่วยให้มั่นใจได้ถึงความสะอาดสูงบนพื้นผิวของแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอนโดยผ่านการกำจัดสิ่งปนเปื้อนประเภทต่างๆ แบบเลือกหลาย- ขั้นตอน ซึ่งเป็นจุดเชื่อมโยงกระบวนการสำคัญที่ขาดไม่ได้ในการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ แม้ว่าเทคโนโลยีนี้จะมีข้อเสียอยู่บ้าง เช่น ความเป็นไปได้ในการละลายสายไฟโลหะในกระบวนการแบ็คเอนด์- แต่บริษัทส่วนใหญ่ยังคงใช้กันอย่างแพร่หลายเนื่องจากให้ประสิทธิภาพในการทำความสะอาดที่โดดเด่น