Hem silikon hem de cam gofretler "temizlenme" ortak amacını paylaşsa da, temizlik sırasında karşılaştıkları zorluklar ve arıza türleri büyük ölçüde farklıdır. Bu tutarsızlık, silikon ve camın doğasında bulunan malzeme özellikleri ve şartname gerekliliklerinin yanı sıra, nihai uygulamalarının yönlendirdiği farklı temizleme "felsefesinden" kaynaklanmaktadır.
Öncelikle şunu açıklığa kavuşturalım: Tam olarak neyi temizliyoruz? Hangi kirleticiler söz konusu?
Kirleticiler dört kategoriye ayrılabilir:
-
Partikül Kirleticiler
-
Toz, metal parçacıkları, organik parçacıklar, aşındırıcı parçacıklar (CMP işleminden) vb.
-
Bu kirleticiler, kısa devre veya açık devre gibi desen kusurlarına neden olabilir.
-
-
Organik Kirleticiler
-
Fotorezist kalıntıları, reçine katkı maddeleri, insan derisi yağları, çözücü kalıntıları vb. içerir.
-
Organik kirleticiler, aşındırmayı veya iyon implantasyonunu engelleyen ve diğer ince filmlerin yapışmasını azaltan maskeler oluşturabilir.
-
-
Metal İyon Kirleticileri
-
Demir, bakır, sodyum, potasyum, kalsiyum vb. başlıca ekipmanlardan, kimyasallardan ve insan temasından gelir.
-
Yarı iletkenlerde metal iyonları, yasak bantta enerji seviyeleri oluşturarak sızıntı akımını artıran, taşıyıcı ömrünü kısaltan ve elektriksel özelliklere ciddi zarar veren "öldürücü" kirleticilerdir. Camda ise, daha sonraki ince filmlerin kalitesini ve yapışmasını etkileyebilirler.
-
-
Doğal Oksit Tabakası
-
Silisyum gofretler için: Havanın yüzeyinde doğal olarak ince bir silisyum dioksit (Doğal Oksit) tabakası oluşur. Bu oksit tabakasının kalınlığı ve homojenliği kontrol edilmesi zordur ve kapı oksitleri gibi önemli yapıların üretimi sırasında tamamen çıkarılması gerekir.
-
Cam levhalar için: Camın kendisi bir silika ağ yapısıdır, bu nedenle "doğal oksit tabakasının çıkarılması" gibi bir sorun yoktur. Ancak, yüzey kirlenme nedeniyle değiştirilmiş olabilir ve bu tabakanın çıkarılması gerekir.
-
I. Temel Hedefler: Elektriksel Performans ile Fiziksel Mükemmellik Arasındaki Ayrım
-
Silikon Wafer'lar
-
Temizliğin temel amacı elektriksel performansı sağlamaktır. Teknik özellikler genellikle katı partikül sayımlarını ve boyutlarını (örneğin, ≥0,1 μm partiküller etkili bir şekilde uzaklaştırılmalıdır), metal iyon konsantrasyonlarını (örneğin, Fe, Cu ≤10¹⁰ atom/cm² veya daha düşük olacak şekilde kontrol edilmelidir) ve organik kalıntı seviyelerini içerir. Mikroskobik kirlenme bile devre kısa devrelerine, sızıntı akımlarına veya kapı oksit bütünlüğünün bozulmasına yol açabilir.
-
-
Cam Gofretler
-
Alt tabaka olarak temel gereksinimler fiziksel mükemmellik ve kimyasal kararlılıktır. Şartnameler, çiziklerin olmaması, çıkarılamayan lekelerin olmaması ve orijinal yüzey pürüzlülüğünün ve geometrisinin korunması gibi makro düzeydeki hususlara odaklanır. Temizleme hedefi, öncelikle görsel temizlik ve kaplama gibi sonraki işlemler için iyi yapışma sağlamaktır.
-
II. Maddi Doğa: Kristalin ve Amorf Arasındaki Temel Fark
-
Silikon
-
Silisyum kristal bir malzemedir ve yüzeyinde doğal olarak homojen olmayan bir silisyum dioksit (SiO₂) oksit tabakası oluşur. Bu oksit tabakası elektriksel performans açısından risk oluşturur ve tamamen ve homojen bir şekilde temizlenmelidir.
-
-
Bardak
-
Cam, amorf bir silika ağıdır. Ham maddesi, silikon oksit tabakasına benzer bir bileşime sahiptir; bu da hidroflorik asit (HF) ile hızla aşındırılabileceği ve ayrıca güçlü alkali erozyona maruz kalabileceği anlamına gelir; bu da yüzey pürüzlülüğünün veya deformasyonunun artmasına neden olur. Bu temel fark, silikon yonga temizliğinin kirleticileri gidermek için hafif ve kontrollü aşındırmaya dayanıklı olduğunu, cam yonga temizliğinin ise taban malzemesine zarar vermemek için son derece dikkatli yapılması gerektiğini belirtir.
-
| Temizlik Maddesi | Silikon Wafer Temizliği | Cam Plaka Temizliği |
|---|---|---|
| Temizlik Hedefi | Kendi doğal oksit tabakasını içerir | Temizleme yöntemini seçin: Temel malzemeyi korurken kirleticileri giderin |
| Standart RCA Temizliği | - SPM(H₂SO₄/H₂O₂): Organik/fotorezist kalıntılarını giderir | Ana Temizlik Akışı: |
| - SC1(NH₄OH/H₂O₂/H₂O): Yüzey parçacıklarını giderir | Zayıf Alkali Temizlik Maddesi: Organik kirleticileri ve parçacıkları gidermek için aktif yüzey maddeleri içerir | |
| - DHF(Hidroflorik asit): Doğal oksit tabakasını ve diğer kirleticileri giderir | Güçlü Alkali veya Orta Alkali Temizlik Maddesi: Metalik veya uçucu olmayan kirleticileri gidermek için kullanılır | |
| - SC2(HCl/H₂O₂/H₂O): Metal kirleticileri giderir | HF'den tamamen kaçının | |
| Temel Kimyasallar | Güçlü asitler, güçlü alkaliler, oksitleyici çözücüler | Özellikle hafif kirliliklerin giderilmesi için formüle edilmiş zayıf alkali temizleme maddesi |
| Fiziksel Yardımcılar | Deiyonize su (yüksek saflıkta durulama için) | Ultrasonik, megasonik yıkama |
| Kurutma Teknolojisi | Megasonik, IPA buhar kurutma | Yumuşak kurutma: Yavaş kaldırma, IPA buharlı kurutma |
III. Temizleme Solüsyonlarının Karşılaştırılması
Yukarıda belirtilen amaçlara ve malzeme özelliklerine bağlı olarak silikon ve cam gofretler için temizleme solüsyonları farklılık göstermektedir:
| Silikon Wafer Temizliği | Cam Plaka Temizliği | |
|---|---|---|
| Temizleme hedefi | Gofretin doğal oksit tabakası da dahil olmak üzere tamamen çıkarılması. | Seçici uzaklaştırma: Alt tabakayı korurken kirleticileri ortadan kaldırın. |
| Tipik süreç | Standart RCA temizliği:•SPM(H₂SO₄/H₂O₂): Ağır organik maddeleri/fotorezistleri giderir •SC1(NH₄OH/H₂O₂/H₂O): alkali partikül giderimi •DHF(seyreltik HF): doğal oksit tabakasını ve metalleri temizler •SC2(HCl/H₂O₂/H₂O): metal iyonlarını giderir | Karakteristik temizleme akışı:•Hafif alkali temizleyici• organik maddeleri ve parçacıkları gidermek için yüzey aktif maddelerleAsidik veya nötr temizleyici• metal iyonlarını ve diğer belirli kirleticileri gidermek içinİşlem boyunca HF'den kaçının |
| Temel kimyasallar | Güçlü asitler, güçlü oksitleyiciler, alkali çözeltiler | Hafif alkali temizleyiciler; özel nötr veya hafif asidik temizleyiciler |
| Fiziksel yardım | Megasonik (yüksek verimli, nazik partikül giderimi) | Ultrasonik, megasonik |
| Kurutma | Marangoni kurutma; IPA buharlı kurutma | Yavaş çekme kurutma; IPA buhar kurutma |
-
Cam Gofret Temizleme İşlemi
-
Günümüzde cam işleme tesislerinin çoğu, camın malzeme özelliklerine dayalı temizleme prosedürleri kullanmakta olup, ağırlıklı olarak zayıf alkali temizleme maddelerine güvenmektedir.
-
Temizlik Maddesi Özellikleri:Bu özel temizlik maddeleri genellikle zayıf alkali olup, pH değerleri 8-9 civarındadır. Genellikle yüzey aktif maddeler (örneğin alkil polioksietilen eter), metal şelatlayıcı maddeler (örneğin HEDP) ve organik temizlik yardımcıları içerirler. Bunlar, cam matrisi minimum düzeyde aşındırırken, yağlar ve parmak izleri gibi organik kirleticileri emülsifiye edip ayrıştırmak üzere tasarlanmıştır.
-
Süreç Akışı:Tipik temizleme işlemi, oda sıcaklığından 60°C'ye kadar değişen sıcaklıklarda belirli konsantrasyonlarda zayıf alkali temizlik maddeleri ve ultrasonik temizlemenin bir arada kullanılmasını içerir. Temizlemenin ardından, gofretler saf su ve nazik kurutma (örneğin, yavaş kaldırma veya IPA buharlı kurutma) ile birden fazla durulama adımından geçer. Bu işlem, cam gofretlerin görsel ve genel temizlik gereksinimlerini etkili bir şekilde karşılar.
-
-
Silikon Wafer Temizleme İşlemi
-
Yarı iletken işleme için silikon gofretler genellikle, her türlü kirleticiyi sistematik olarak giderebilen ve yarı iletken cihazlar için elektriksel performans gerekliliklerinin karşılanmasını sağlayan oldukça etkili bir temizleme yöntemi olan standart RCA temizliğinden geçer.
-
IV. Cam Daha Yüksek "Temizlik" Standartlarını Karşıladığında
Cam gofretler, sıkı partikül sayıları ve metal iyon seviyeleri gerektiren uygulamalarda (örneğin, yarı iletken proseslerinde alt tabaka olarak veya mükemmel ince film biriktirme yüzeyleri için) kullanıldığında, içsel temizleme işlemi artık yeterli olmayabilir. Bu durumda, değiştirilmiş bir RCA temizleme stratejisi sunarak yarı iletken temizleme prensipleri uygulanabilir.
Bu stratejinin özü, camın hassas yapısına uyum sağlamak için standart RCA işlem parametrelerini seyreltmek ve optimize etmektir:
-
Organik Kirleticilerin Giderilmesi:Organik kirleticilerin güçlü oksidasyon yoluyla ayrıştırılmasında SPM solüsyonları veya daha hafif ozonlu su kullanılabilir.
-
Partikül Giderimi:Yüksek oranda seyreltilmiş SC1 çözeltisi, daha düşük sıcaklıklarda ve daha kısa işlem sürelerinde kullanılarak, elektrostatik itme ve mikro aşındırma etkilerinden yararlanılarak parçacıkları uzaklaştırırken, camdaki korozyonu en aza indirir.
-
Metal İyon Giderimi:Seyreltilmiş SC2 çözeltisi veya basit seyreltik hidroklorik asit/seyreltik nitrik asit çözeltileri, metal kirleticileri şelasyon yoluyla uzaklaştırmak için kullanılır.
-
Sıkı Yasaklar:Cam alt tabakanın korozyona uğramasını önlemek için DHF (di-amonyum florür) kesinlikle kullanılmamalıdır.
Modifiye edilmiş prosesin tamamında megasonik teknolojinin bir araya getirilmesi, nano boyuttaki parçacıkların giderim verimliliğini önemli ölçüde artırıyor ve yüzeyde daha nazik davranıyor.
Çözüm
Silikon ve cam yonga plakaları için temizleme işlemleri, nihai uygulama gereksinimlerine, malzeme özelliklerine ve fiziksel ve kimyasal özelliklerine dayalı olarak tersine mühendisliğin kaçınılmaz bir sonucudur. Silikon yonga plakası temizliği, elektriksel performans için "atomik düzeyde temizlik" hedeflerken, cam yonga plakası temizliği "mükemmel, hasarsız" fiziksel yüzeyler elde etmeye odaklanır. Cam yonga plakaları yarı iletken uygulamalarında giderek daha fazla kullanıldıkça, temizleme işlemleri kaçınılmaz olarak geleneksel zayıf alkali temizlemenin ötesine geçerek, daha yüksek temizlik standartlarını karşılamak için modifiye edilmiş RCA işlemi gibi daha rafine ve özelleştirilmiş çözümler geliştirecektir.
Gönderim zamanı: 29-Eki-2025