ویفر کی صفائی کے اصول، عمل، طریقے اور آلات

تصویر: بیچ کی قسم اور سنگل ویفر کی صفائی کے درمیان موازنہ

ایک عام ویفر کی صفائی کے عمل میں درج ذیل اہم اقدامات شامل ہیں:

1. پری کلیننگ (پری کلیننگ)

پری کلیننگ کا مقصد ویفر کی سطح سے ڈھیلے آلودگیوں اور بڑے ذرات کو ہٹانا ہے، جو عام طور پر ڈیونائزڈ واٹر (DI واٹر) کلیننگ اور الٹراسونک صفائی کے ذریعے حاصل کیا جاتا ہے۔ ڈیونائزڈ پانی ابتدائی طور پر ویفر کی سطح سے ذرات اور تحلیل شدہ نجاست کو ہٹا سکتا ہے، جب کہ الٹراسونک صفائی کاویٹیشن اثرات کو ذرات اور ویفر کی سطح کے درمیان بانڈ کو توڑنے کے لیے استعمال کرتی ہے، جس سے ان کو خارج کرنا آسان ہو جاتا ہے۔

2. کیمیائی صفائی

کیمیاوی صفائی ویفر کی صفائی کے عمل کے بنیادی مراحل میں سے ایک ہے، جس میں ویفر کی سطح سے نامیاتی مواد، دھاتی آئنوں اور آکسائیڈز کو ہٹانے کے لیے کیمیائی محلول کا استعمال کیا جاتا ہے۔

نامیاتی مواد کو ہٹانا: عام طور پر، ایسیٹون یا امونیا/پیرو آکسائیڈ مرکب (SC-1) نامیاتی آلودگیوں کو تحلیل اور آکسائڈائز کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ SC-1 حل کے لیے عام تناسب NH₄OH ہے۔

₂O₂

₂O = 1:1:5، تقریباً 20 °C کے کام کرنے والے درجہ حرارت کے ساتھ۔

دھاتی آئن کو ہٹانا: نائٹرک ایسڈ یا ہائیڈروکلورک ایسڈ/پیرو آکسائیڈ مکسچر (SC-2) کو ویفر کی سطح سے دھاتی آئنوں کو ہٹانے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ SC-2 حل کے لیے عام تناسب HCl ہے۔

₂O₂

₂O = 1:1:6، درجہ حرارت تقریباً 80°C پر برقرار رکھنے کے ساتھ۔

آکسائیڈ کو ہٹانا: کچھ عملوں میں، ویفر کی سطح سے مقامی آکسائیڈ کی تہہ کو ہٹانے کی ضرورت ہوتی ہے، جس کے لیے ہائیڈرو فلورک ایسڈ (HF) محلول استعمال کیا جاتا ہے۔ HF حل کے لیے عام تناسب HF ہے۔

₂O = 1:50، اور اسے کمرے کے درجہ حرارت پر استعمال کیا جا سکتا ہے۔

3. فائنل کلین

کیمیائی صفائی کے بعد، ویفرز کو عام طور پر صفائی کے آخری مرحلے سے گزرنا پڑتا ہے تاکہ یہ یقینی بنایا جا سکے کہ سطح پر کوئی کیمیائی باقیات باقی نہ رہیں۔ حتمی صفائی بنیادی طور پر مکمل طور پر کلی کے لیے دیونائزڈ پانی کا استعمال کرتی ہے۔ مزید برآں، اوزون کے پانی کی صفائی (O₃/H₂O) کو ویفر کی سطح سے باقی ماندہ آلودگیوں کو مزید دور کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔

4. خشک کرنا

واٹر مارکس یا آلودگیوں کے دوبارہ منسلک ہونے سے بچنے کے لیے صاف کیے گئے ویفرز کو جلد خشک کرنا چاہیے۔ خشک کرنے کے عام طریقوں میں اسپن خشک کرنا اور نائٹروجن صاف کرنا شامل ہیں۔ سابقہ ​​تیز رفتاری سے گھوم کر ویفر کی سطح سے نمی کو ہٹاتا ہے، جبکہ بعد والا ویفر کی سطح پر خشک نائٹروجن گیس کو اڑا کر مکمل خشک ہونے کو یقینی بناتا ہے۔

آلودہ کرنے والا

صفائی کے طریقہ کار کا نام

کیمیائی مرکب کی تفصیل

کیمیکل

ذرات	پیرانہ (SPM)	سلفورک ایسڈ/ہائیڈروجن پیرو آکسائیڈ/DI پانی	H2SO4/H2O2/H2O 3-4:1؛ 90°C
	SC-1 (APM)	امونیم ہائیڈرو آکسائیڈ/ہائیڈروجن پیرو آکسائیڈ/DI پانی	NH4OH/H2O2/H2O 1:4:20؛ 80°C
دھاتیں (تانبا نہیں)	SC-2 (HPM)	ہائیڈروکلورک ایسڈ/ہائیڈروجن پیرو آکسائیڈ/DI پانی	HCl/H2O2/H2O1:1:6; 85°C
	پیرانہ (SPM)	سلفورک ایسڈ/ہائیڈروجن پیرو آکسائیڈ/DI پانی	H2SO4/H2O2/H2O3-4:1؛ 90°C
	ڈی ایچ ایف	ہائیڈرو فلورک ایسڈ/ڈی آئی پانی کو پتلا کریں (تانبا نہیں ہٹائے گا)	HF/H2O1:50
نامیاتی	پیرانہ (SPM)	سلفورک ایسڈ/ہائیڈروجن پیرو آکسائیڈ/DI پانی	H2SO4/H2O2/H2O 3-4:1؛ 90°C
	SC-1 (APM)	امونیم ہائیڈرو آکسائیڈ/ہائیڈروجن پیرو آکسائیڈ/DI پانی	NH4OH/H2O2/H2O 1:4:20؛ 80°C
	ڈی آئی او 3	ڈی آئنائزڈ پانی میں اوزون	O3/H2O آپٹمائزڈ مرکب
مقامی آکسائیڈ	ڈی ایچ ایف	ہائیڈرو فلورک ایسڈ/ڈی آئی پانی کو پتلا کریں۔	HF/H2O 1:100
	بی ایچ ایف	بفرڈ ہائیڈرو فلورک ایسڈ	NH4F/HF/H2O

3. ویفر کی صفائی کے عام طریقے

1. RCA صفائی کا طریقہ

RCA صفائی کا طریقہ سیمی کنڈکٹر انڈسٹری میں ویفر کی صفائی کی سب سے کلاسک تکنیکوں میں سے ایک ہے، جسے RCA کارپوریشن نے 40 سال پہلے تیار کیا تھا۔ یہ طریقہ بنیادی طور پر نامیاتی آلودگیوں اور دھاتی آئن کی نجاست کو دور کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے اور اسے دو مراحل میں مکمل کیا جا سکتا ہے: SC-1 (اسٹینڈرڈ کلین 1) اور SC-2 (اسٹینڈرڈ کلین 2)۔

SC-1 صفائی: یہ مرحلہ بنیادی طور پر نامیاتی آلودگیوں اور ذرات کو دور کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ محلول امونیا، ہائیڈروجن پیرو آکسائیڈ اور پانی کا مرکب ہے، جو ویفر کی سطح پر ایک پتلی سلکان آکسائیڈ کی تہہ بناتا ہے۔

SC-2 صفائی: یہ مرحلہ بنیادی طور پر ہائیڈروکلورک ایسڈ، ہائیڈروجن پیرو آکسائیڈ اور پانی کے مرکب کو استعمال کرتے ہوئے دھاتی آئن آلودگیوں کو ہٹانے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ یہ دوبارہ آلودگی کو روکنے کے لیے ویفر کی سطح پر ایک پتلی جوش کی تہہ چھوڑ دیتا ہے۔