Purgatio humida (Wet Clean) est unus e gradibus criticis in processibus fabricationis semiconductorum, ad removendas varias sordes e superficie lamellae destinatus, ut gradus processus subsequentes in superficie munda perfici possint.
Cum magnitudo instrumentorum semiconductorum pergat contrahi et requisita praecisionis crescant, postulata technica processuum purgationis lamellarum magis magisque severa fiunt. Etiam minimae particulae, materiae organicae, iones metallici, vel residua oxidi in superficie lamellae possunt significanter afficere functionem instrumentorum, ita efficientiam et firmitatem instrumentorum semiconductorum afficientes.
Principia Fundamentalia Purgationis Crustularum
Nucleus purgationis laminarum in eo consistit ut variae sordes e superficie laminae per methodos physicas, chemicas, aliasque efficaciter removeantur, ut lamina superficiem mundam, idoneam ad processum subsequentem, habeat.
Genus Contaminationis
Influentiae Praecipuae in Proprietates Instrumentorum
| Contaminatio Articuli | Vitia exemplaris
Vitia implantationis ionicae
Vitia rupturae pelliculae insulantis
| |
| Contaminatio Metallica | Metalla Alcalina | Instabilitas transistoris MOS
Ruptura/degradatio pelliculae oxidi portae
|
| Metalla Gravia | Augmentum fluxus inversi iuncturae PN
Defectus fractionis pelliculae oxidi portae
Degradatio per totam vitam vectoris minoris
Generatio vitii strati excitationis oxidi
| |
| Contaminatio Chemica | Materia Organica | Defectus fractionis pelliculae oxidi portae
Variationes pelliculae CVD (tempora incubationis)
Variationes crassitudinis pelliculae oxidi thermalis (oxidatio accelerata)
Incidentia nebulae (lamella, lens, speculum, larva, reticulum)
|
| Dopantia Inorganica (B, P) | Transistor MOS Vth mutatur
Variationes resistentiae substrati Si et laminae poly-silicii altae resistentiae
| |
| Bases Inorganicae (aminae, ammonia) et Acida (SOx) | Degradatio resolutionis resistentiarum chemice amplificatarum
Contaminatio particularum et nebula ob generationem salis inventio
| |
| Pelliculae Oxidi Nativae et Chemicae Ob Humorem, Aerem | Resistentia contactus aucta
Ruptura/degradatio pelliculae oxidi portae
| |
Speciatim, proposita processus purgationis crustularum haec includunt:
Remotio Particularum: Methodis physicis vel chemicis utuntur ad particulas parvas superficiei lamellae adhaerentes removendas. Particulae minores difficilius removentur propter vires electrostaticas validas inter eas et superficiem lamellae, curationem specialem requirentes.
Remotio Materiae Organicae: Sordes organicae, ut pinguedo et reliquiae photoresistentes, superficiei crustulae adhaerere possunt. Hae sordes typice removentur utens agentibus oxidantibus validis vel solventibus.
Remotio Ionum Metallicorum: Residua ionum metallicorum in superficie crustae functionem electricam degradare et etiam gradus processus subsequentes afficere possunt. Quapropter, solutiones chemicae specificae ad hos iones removendos adhibentur.
Remotio Oxidi: Quaedam processus requirunt ut superficies crustae libera sit a stratis oxidi, ut oxido silicii. In talibus casibus, strata oxidi naturalia removenda sunt per quosdam gradus purgationis.
Provocatio technologiae purgationis laminarum iacet in efficaciter removendis sordibus sine noxa superficiei laminae, ut puta prohibendo asperitatem superficiei, corrosionem, aut alia damna physica.
2. Ordo Processus Purgationis Crustularum
Processus purgationis laminarum typice plures gradus complectitur ut sordes omnino amoveantur et superficies omnino munda obtineatur.
Figura: Comparatio inter Purgationem Typi Seriei et Purgationem Singularis Lamellae
Typica purgatio crustularum hos gradus principales comprehendit:
1. Prae-Purgatio (Prae-Purgatio)
Propositum praepurgationis est sordes solutas et particulas magnas a superficie lamellae removere, quod typice per ablutionem aquae deionizatae (DI Water) et purgationem ultrasonicam efficitur. Aqua deionizata initialiter particulas et impuritates dissolutas a superficie lamellae removere potest, dum purgatio ultrasonica effectibus cavitationis utitur ad nexum inter particulas et superficiem lamellae rumpendum, quo facilius eas expellere licet.
2. Purgatio Chemica
Purgatio chemica est unus e gradibus principalibus in processu purgationis lamellarum, solutionibus chemicis utens materias organicas, iones metallicos, et oxida a superficie lamellae removendis.
Remotio Materiae Organicae: Typice, acetonum vel mixtura ammoniae et peroxidi (SC-1) ad dissolvenda et oxidanda sordes organicas adhibetur. Proportio typica solutionis SC-1 est NH₄OH.
₂O₂
₂O = 1:1:5, cum temperatura operandi circiter 20°C.
Remotio Ionum Metallicorum: Acidum nitricum vel mixturae acidi hydrochlorici et peroxidi (SC-2) ad iones metallicos e superficie crustae removendos adhibentur. Proportio typica solutionis SC-2 est HCl.
₂O₂
₂O = 1:1:6, temperatura circiter 80°C servata.
Remotio Oxidi: In quibusdam processibus, remotio strati oxidi nativi e superficie crustae requiritur, ad quod solutio acidi hydrofluorici (HF) adhibetur. Proportio typica solutionis HF est HF.
₂O = 1:50, et temperatura ambiente adhiberi potest.
3. Purgatio Finalis
Post purgationem chemicam, crustulae plerumque purgationem finalem subeunt ut nullae reliquiae chemicae in superficie maneant. Purgatio finalis plerumque aquam deionizatam ad diligentem ablutionem adhibet. Praeterea, purgatio aquae ozonatae (O₃/H₂O) adhibetur ad sordes residuas a superficie crustulae ulterius removendas.
4. Siccatio
Laminae purgatae celeriter siccandae sunt ne maculae aquae appareant aut sordes iterum adhaereant. Inter communes rationes siccandi sunt siccatio per rotationem et purgatio nitrogenii. Priora humorem a superficie laminae per rotationem magna celeritate removet, posterior autem siccatio completa efficit per insufflationem gasis nitrogenii sicci per superficiem laminae.
Contaminans
Nomen Procedurae Purgationis
Descriptio Mixtionis Chemicae
Chemica
| Particulae | Piranha (SPM) | Acidum sulfuricum/hydrogenii peroxidum/aqua deionizata | H₂SO₄/H₂O₂/H₂O 3-4:1; 90°C |
| SC-1 (APM) | Ammonii hydroxidum/hydrogenii peroxidum/aqua deionizata | NH4OH/H2O2/H2O 1:4:20; 80°C | |
| Metalla (non cuprum) | SC-2 (HPM) | Acidum hydrochloricum/hydrogenii peroxidum/aqua deionizata | HCl/H₂O₂/H₂O₁:1:6; 85°C |
| Piranha (SPM) | Acidum sulfuricum/hydrogenii peroxidum/aqua deionizata | H₂SO₄/H₂O₂/H₂O₃-4:1; 90°C | |
| DHF | Acidum hydrofluoricum dilutum/aqua deionizata (cuprum non removebit) | HF/H₂O₁:50 | |
| Organica | Piranha (SPM) | Acidum sulfuricum/hydrogenii peroxidum/aqua deionizata | H₂SO₄/H₂O₂/H₂O 3-4:1; 90°C |
| SC-1 (APM) | Ammonii hydroxidum/hydrogenii peroxidum/aqua deionizata | NH4OH/H2O2/H2O 1:4:20; 80°C | |
| DIO3 | Ozonum in aqua deionizata | Mixtiones O3/H2O Optimizatae | |
| Oxidum Nativum | DHF | Acidum hydrofluoricum dilutum/aqua deionizata | HF/H₂O 1:100 |
| BHF | Acidum hydrofluoricum tamponatum | NH4F/HF/H2O |
3. Methodi Communes Purgationis Crustularum
1. Methodus Purgationis RCA
Methodus purgationis RCA est una ex classicissimis technis purgationis lamellarum in industria semiconductorum, a societate RCA plus quam quadraginta abhinc annis elaborata. Haec methodus imprimis ad removendas sordes organicas et impuritates ionum metallicorum adhibetur et duobus gradibus perfici potest: SC-1 (Purgatio Standard 1) et SC-2 (Purgatio Standard 2).
Purgatio SC-1: Hoc gradus praecipue ad sordes et particulas organicas removendas adhibetur. Solutio est mixtura ammoniae, hydrogenii peroxidi, et aquae, quae tenuem stratum oxidi silicii in superficie lamellae format.
Purgatio SC-2: Hoc gradum imprimis ad sordes ionum metallicorum removendas adhibetur, mixtura acidi hydrochlorici, hydrogenii peroxidi, et aquae utens. Stratum tenue passivationis in superficie lamellae relinquit ad recontaminationem prohibendam.
2. Methodus Purgationis Piranharum (Piranha Etch Clean)
Methodus purgationis Piranhae est ars efficacissima ad materias organicas removendas, utens mixtura acidi sulfurici et hydrogenii peroxidi, plerumque in proportione 3:1 vel 4:1. Propter proprietates oxidativas validissimas huius solutionis, magnam quantitatem materiae organicae et sordium pertinacium removere potest. Haec methodus requirit strictam moderationem condicionum, praesertim quod ad temperaturam et concentrationem attinet, ne laedatur crusta.
Purgatio ultrasonica effectum cavitationis, quem undae sonorae altae frequentiae in liquido generant, adhibet ad sordes a superficie lamellae removendas. Comparata cum purgatione ultrasonica traditionali, purgatio megasonica frequentia altiore operatur, permittens remotionem efficaciorem particularum sub-micronicarum sine damno superficiei lamellae.
4. Purgatio Ozoni
Technologia purgationis ozoni, viribus oxidantibus ozoni validis utitur ad sordes organicas a superficie crustae dissolvendas et removendas, eas tandem in dioxidum carbonis et aquam innocuas convertendas. Haec methodus usum reagentium chemicorum sumptuosorum non requirit et minus pollutionis ambientalis efficit, eam technologiam emergentem in campo purgationis crustae facit.
4. Instrumenta Processus Purgationis Crustularum
Ad efficientiam et salutem purgationis crustularum (vel lamellarum) curandam, varia instrumenta purgationis provectiora in fabricatione semiconductorum adhibentur. Genera principalia haec includunt:
1. Instrumenta Purgationis Humidae
Instrumenta purgationis humidae varia cisterna immersionis, cisterna purgationis ultrasonicae, et siccatores rotatorios comprehendunt. Haec instrumenta vires mechanicas et reagentia chemica coniungunt ad sordes a superficie crustae removendas. Cisternae immersionis typice systematibus moderationis temperaturae instructae sunt ad stabilitatem et efficaciam solutionum chemicarum curandam.
2. Instrumenta Purgationis Siccae
Instrumenta purgationis siccae praecipue purgatores plasmatis comprehendunt, qui particulas altae energiae in plasmate adhibent ad reagendum cum superficie lamellae et ea residua removenda. Purgatio plasmatis praecipue apta est processibus qui requirunt conservationem integritatis superficialis sine introductione residuorum chemicorum.
3. Systemata Purgationis Automata
Cum continua expansio productionis semiconductorum, systemata purgationis automaticae optio praeferenda facta sunt ad purgandum lamellas magnae scalae. Haec systemata saepe includunt mechanismos translationis automaticas, systemata purgationis multi-reservoriorum, et systemata moderationis praecisionis ut eventus purgationis constantes pro singulis lamellis curent.
5. Proclivitates Futurae
Dum instrumenta semiconductoria pergunt contrahi, technologia purgationis lamellarum ad solutiones efficaciores et magis amicas ambienti evolvitur. Technologiae purgationis futurae in his rebus se concentrent:
Remotio Particularum Subnanometrarum: Technologiae purgationis existentes particulas nanometrae scalae tractare possunt, sed cum ulteriore reductione magnitudinis instrumenti, remotio particularum subnanometrarum nova provocatio fiet.
Purgatio Viridis et Oecologica: Usus chemicorum noxiorum ambienti minuendus et methodos purgationis magis oecologicas excogitandas, ut purgationem ozoni et purgationem megasonicam, magis magisque necessariae fient.
Altiora Automationis et Intelligentiae Gradus: Systema intellegentia monitorium et adaptationem variorum parametrorum in tempore reali permittent per processum purgationis, efficaciam purgationis et efficientiam productionis ulterius augentes.
Technologia purgationis laminarum, ut gradus criticus in fabricatione semiconductorum, munus vitale agit in superficiebus laminarum mundandis pro processibus subsequentibus. Combinatio variarum methodorum purgationis sordes efficaciter removet, superficiem substrati mundam pro gradibus proximis praebens. Dum technologia progreditur, processus purgationis optimizabuntur ut postulationibus maioris praecisionis et minoris vitiorum ratis in fabricatione semiconductorum satisfaciant.
Tempus publicationis: VIII Oct. MMXXIV