Վաֆլի մակերեսի աղտոտումը և դրա հայտնաբերման մեթոդը

-ի մաքրությունըվաֆլի մակերեսըմեծապես կազդի հետագա կիսահաղորդչային գործընթացների և արտադրանքի որակավորման մակարդակի վրա: Բոլոր բերքատվության կորուստների մինչև 50%-ը պայմանավորված էվաֆլի մակերեսըաղտոտվածություն.

Օբյեկտները, որոնք կարող են անվերահսկելի փոփոխություններ առաջացնել սարքի էլեկտրական աշխատանքի կամ սարքի արտադրության գործընթացում, ընդհանուր առմամբ կոչվում են աղտոտիչներ: Աղտոտիչները կարող են առաջանալ հենց վաֆլիից, մաքուր սենյակից, մշակման գործիքներից, քիմիական նյութերից կամ ջրից:Վաֆլիաղտոտվածությունը սովորաբար կարող է հայտնաբերվել տեսողական դիտարկմամբ, գործընթացի ստուգմամբ կամ սարքի վերջնական փորձարկման ժամանակ բարդ վերլուծական սարքավորումների օգտագործմամբ:

▲Սիլիկոնային վաֆլի մակերեսի աղտոտիչներ | Պատկերի աղբյուրի ցանց

Աղտոտման վերլուծության արդյունքները կարող են օգտագործվել՝ արտացոլելու աղտոտման աստիճանը և տեսակը, որին հանդիպում ենվաֆլիորոշակի գործընթացի փուլում, կոնկրետ մեքենա կամ ընդհանուր գործընթաց: Ըստ հայտնաբերման մեթոդների դասակարգման.վաֆլի մակերեսըաղտոտումը կարելի է բաժանել հետևյալ տեսակների.

Մետաղական աղտոտում

Մետաղներից առաջացած աղտոտումը կարող է առաջացնել կիսահաղորդչային սարքի տարբեր աստիճանի թերություններ:
Ալկալիական մետաղները կամ հողալկալիական մետաղները (Li, Na, K, Ca, Mg, Ba և այլն) կարող են առաջացնել արտահոսքի հոսանք pn կառուցվածքում, որն իր հերթին հանգեցնում է օքսիդի քայքայման լարման. անցումային մետաղների և ծանր մետաղների (Fe, Cr, Ni, Cu, Au, Mn, Pb և այլն) աղտոտումը կարող է նվազեցնել կրիչի կյանքի ցիկլը, նվազեցնել բաղադրիչի ծառայության ժամկետը կամ ավելացնել մութ հոսանքը, երբ բաղադրիչն աշխատում է:

Մետաղով աղտոտվածության հայտնաբերման ընդհանուր մեթոդներն են՝ ընդհանուր արտացոլման ռենտգենյան ֆլյուորեսցենցիան, ատոմային կլանման սպեկտրոսկոպիան և ինդուկտիվ զուգակցված պլազմայի զանգվածային սպեկտրոմետրիան (ICP-MS):

▲ Վաֆլի մակերեսի աղտոտում | ResearchGate

Մետաղական աղտոտումը կարող է առաջանալ մաքրման, փորագրման, լիտոգրաֆիայի, նստվածքի և այլնի համար օգտագործվող ռեակտիվներից կամ գործընթացում օգտագործվող մեքենաներից, ինչպիսիք են ջեռոցները, ռեակտորները, իոնային իմպլանտացիան և այլն, կամ կարող է առաջանալ վաֆլի անզգույշ վարման հետևանքով:

Մասնիկների աղտոտում

Փաստացի նյութական նստվածքները սովորաբար դիտվում են մակերեսային թերություններից ցրված լույսի հայտնաբերմամբ: Հետևաբար, մասնիկների աղտոտման առավել ճշգրիտ գիտական ​​անվանումը լուսակետային թերությունն է: Մասնիկների աղտոտումը կարող է առաջացնել արգելափակող կամ քողարկող ազդեցություն փորագրման և լիտոգրաֆիայի գործընթացներում:

Թաղանթի աճի կամ նստեցման ժամանակ առաջանում են քորոցներ և միկրոփոսիկներ, և եթե մասնիկները մեծ են և հաղորդիչ, դրանք կարող են նույնիսկ կարճ միացումներ առաջացնել:

▲ մասնիկներով աղտոտվածության առաջացում | Պատկերի աղբյուրի ցանց

Փոքր մասնիկներով աղտոտվածությունը կարող է առաջացնել ստվերներ մակերեսի վրա, ինչպես օրինակ ֆոտոլիտոգրաֆիայի ժամանակ: Եթե ​​մեծ մասնիկները տեղակայված են ֆոտոդիմակի և ֆոտոռեզիստական ​​շերտի միջև, դրանք կարող են նվազեցնել շփման ազդեցության լուծույթը:

Բացի այդ, նրանք կարող են արգելափակել արագացված իոնները իոնների իմպլանտացիայի կամ չոր փորագրման ժամանակ։ Մասնիկները կարող են նաև փակվել թաղանթով, այնպես, որ լինեն բշտիկներ և բշտիկներ: Հետագա նստեցված շերտերը կարող են ճաքել կամ դիմակայել կուտակմանը այս վայրերում՝ առաջացնելով խնդիրներ ազդեցության ժամանակ:

Օրգանական աղտոտվածություն

Ածխածին պարունակող աղտոտիչները, ինչպես նաև C-ի հետ կապված կապող կառուցվածքները կոչվում են օրգանական աղտոտում։ Օրգանական աղտոտիչները կարող են առաջացնել անսպասելի հիդրոֆոբ հատկություններվաֆլի մակերեսը, մեծացնում է մակերեսի կոշտությունը, առաջացնում է մշուշոտ մակերես, խախտում է էպիտաքսիալ շերտի աճը և ազդում մետաղի աղտոտվածության մաքրման ազդեցության վրա, եթե աղտոտիչները նախ չհեռացվեն:

Մակերեւույթի նման աղտոտվածությունը սովորաբար հայտնաբերվում է այնպիսի գործիքների միջոցով, ինչպիսիք են ջերմային կլանման MS, ռենտգենյան ֆոտոէլեկտրոնային սպեկտրոսկոպիան և Օգերի էլեկտրոնային սպեկտրոսկոպիան:

▲ Պատկերի աղբյուրի ցանց

Գազային աղտոտում և ջրի աղտոտում

Մթնոլորտային մոլեկուլները և մոլեկուլային չափերով ջրի աղտոտվածությունը սովորաբար չեն հեռացվում սովորական բարձր արդյունավետության մասնիկների օդի (HEPA) կամ ծայրահեղ ցածր ներթափանցման օդային զտիչներով (ULPA): Նման աղտոտումը սովորաբար վերահսկվում է իոնային զանգվածային սպեկտրոմետրիայի և մազանոթային էլեկտրոֆորեզի միջոցով:

Որոշ աղտոտիչներ կարող են պատկանել մի քանի կատեգորիաների, օրինակ՝ մասնիկները կարող են կազմված լինել օրգանական կամ մետաղական նյութերից կամ երկուսն էլ, ուստի աղտոտման այս տեսակը կարող է դասակարգվել նաև որպես այլ տեսակներ:

 

▲Գազային մոլեկուլային աղտոտիչներ | ԻՈՆԻԿՈՆ

Բացի այդ, վաֆլի աղտոտումը կարող է նաև դասակարգվել որպես մոլեկուլային աղտոտվածություն, մասնիկներով աղտոտվածություն և գործընթացից ստացված բեկորների աղտոտում` ըստ աղտոտման աղբյուրի չափի: Որքան փոքր է աղտոտման մասնիկի չափը, այնքան ավելի դժվար է այն հեռացնելը: Այսօրվա էլեկտրոնային բաղադրիչների արտադրության մեջ վաֆլի մաքրման ընթացակարգերը կազմում են ամբողջ արտադրական գործընթացի 30%-40%-ը:

 

▲Սիլիկոնային վաֆլի մակերեսի աղտոտիչներ | Պատկերի աղբյուրի ցանց