Waferreinigingstechnologieën en gegevensdeling

Waferreinigingstechnologie is een cruciaal proces in de halfgeleiderfabricage, aangezien zelfs verontreinigingen op atomair niveau de prestaties of opbrengst van apparaten kunnen beïnvloeden. Het reinigingsproces omvat doorgaans meerdere stappen om verschillende soorten verontreinigingen te verwijderen, zoals organische residuen, metalen, deeltjes en native oxides.

1. Doel van Waferreiniging:

• Organische verontreinigingen verwijderen (bijv. fotolak, vingerafdrukken)
• Metaalverontreinigingen verwijderen (bijv. Fe, Cu, Ni)
• Deeltjes verwijderen (bijv. stof, siliciumfragmenten)
• Native oxides verwijderen (bijv. SiO₂ lagen gevormd bij blootstelling aan lucht)

2. Strikte Waferreiniging Zorgt Voor:

• Hoge procesopbrengst en apparaatprestaties
• Verminderde defecten en afvalpercentages van wafers
• Verbeterde oppervlaktekwaliteit en consistentie

Voordat siliciumwafers aan intensieve reinigingsprocessen worden onderworpen, moet de bestaande oppervlakteverontreiniging worden geëvalueerd. Inzicht in de soorten, groottebereiken en verdeling van deeltjes op het waferoppervlak helpt bij het optimaliseren van de reinigingschemie en de input van mechanische energie.

3. Geavanceerde Analytische Technieken voor Verontreinigingsbeoordeling:

3.1 Oppervlakte Deeltjesanalyse

Speciale deeltjestellers gebruiken laserverstrooiing of computervisie om oppervlakteafval te tellen, te meten en in kaart te brengen. De intensiteit van lichtverstrooiing correleert nauw met deeltjesgroottes van slechts enkele tientallen nanometers en dichtheden van slechts 0,1 deeltjes/cm². Zorgvuldige kalibratie met behulp van standaarden zorgt voor betrouwbare hardwareprestaties. Het scannen van het waferoppervlak voor en na reiniging valideert duidelijk de effectiviteit van de verwijdering en stimuleert procesverbeteringen wanneer nodig.

3.2 Elementaire Oppervlakteanalyse

Oppervlaktegevoelige analytische technieken identificeren de elementaire samenstelling van verontreinigingen. Röntgenfoto-elektronspectroscopie (XPS of ESCA) onderzoekt de chemische toestanden van elementen aan het oppervlak door de wafer met röntgenstralen te bestralen en uitgezonden elektronen te meten. Glow discharge optical emission spectroscopy (GD-OES) verstuift opeenvolgend ultradunne oppervlaktelagen weg, terwijl emissiespectroscopie de elementaire samenstelling op diepte bepaalt. Deze samenstellingsanalyses, met detectiegrenzen van slechts enkele delen per miljoen, sturen de optimale reinigingschemie.

3.3 Morfologische Verontreinigingsanalyse

Scanning-elektronenmicroscopie biedt gedetailleerde beeldvorming van oppervlakteverontreinigingen, waarbij chemische en mechanische hechtingstrends worden onthuld op basis van vorm en oppervlakte/omtrekverhoudingen. Atomic force microscopie brengt topologische profielen op de nanoschaal in kaart, waarbij deeltjeshoogte en mechanische eigenschappen worden gekwantificeerd. Focused ion beam milling in combinatie met transmissie-elektronenmicroscopie biedt interne weergaven van begraven verontreinigingen.

4. Andere Geavanceerde Reinigingsmethoden

Hoewel oplosmiddelreiniging een uitstekende eerste stap is voor het verwijderen van organische verontreinigingen van siliciumwafers, is soms aanvullende geavanceerde reiniging vereist om anorganische deeltjes, metaalsporen en ionische residuen te elimineren.

Verschillende technieken bieden de nodige diepe reiniging en minimaliseren tegelijkertijd oppervlakteschade of materiaalverlies voor precisie siliciumwafers:

4.1 RCA-reiniging

• RCA-reiniging, ontwikkeld door RCA Laboratories, maakt gebruik van een gespecialiseerd dubbelbadproces om op polariteit gebaseerde verontreinigingen te verwijderen.

Opeenvolgende onderdompeling:

• SC-1 (Standard Clean-1) – Basis organische verwijdering
• SC-2 (Standard Clean-2) – Zure anorganische verwijdering

Levert uitzonderlijke evenwichtige waferreiniging en beschermt tegelijkertijd de wafer.

4.2 Ozonreiniging

• Omvat het onderdompelen van wafers in sterk reactief met ozon verzadigd gedeïoniseerd water
• Krachtige verwijdering van organische stoffen zonder schade te veroorzaken
• Laat een ultra-schoon, chemisch gepassiveerd oppervlak achter

4.3 Megasonische reiniging

• Gebruikt hoogfrequente ultrasone energie in combinatie met reinigingsoplossingen
• Cavitatiebellen verdrijven verontreinigingen
• Penetreert moeilijke geometrieën
• Speciale systemen voorkomen schade aan delicate wafers

4.4 Cryogene reiniging

• Snelle afkoeling tot cryogene temperaturen maakt verontreinigingen broos
• Vervolgens spoelen of zachtjes borstelen zorgt ervoor dat deeltjes afbrokkelen
• Voorkomt dat onzuiverheden zich hechten aan of in het oppervlak diffunderen
• Een zeer snel, droog proces zonder toegevoegde chemicaliën

Conclusie

Als uw vertrouwde partner levert en verkoopt ZMSH niet alleen wereldwijd toonaangevende apparatuur voor halfgeleiderfabricage, maar beschikt het ook over state-of-the-art waferverwerkings- en reinigingsmogelijkheden. We begrijpen de strenge eisen voor oppervlaktezuiverheid in geavanceerde processen en, ondersteund door een professioneel engineeringteam en geavanceerde oplossingen, zetten we ons in voor het verbeteren van de opbrengst, het garanderen van prestaties en het versnellen van innovatie voor onze klanten. Van kernapparatuur tot kritieke processen, we bieden uitzonderlijke technische ondersteuning en services gedurende het hele traject, waardoor we onszelf positioneren als een onmisbare partner in uw waardeketen.