سیمی کنڈکٹر مینوفیکچرنگ میں ویفر کلیننگ ٹیکنالوجی

سیمی کنڈکٹر مینوفیکچرنگ میں ویفر کلیننگ ٹیکنالوجی

ویفر کی صفائی پورے سیمی کنڈکٹر مینوفیکچرنگ کے عمل میں ایک اہم مرحلہ ہے اور ان اہم عوامل میں سے ایک ہے جو آلہ کی کارکردگی اور پیداواری پیداوار کو براہ راست متاثر کرتا ہے۔ چپ بنانے کے دوران، معمولی آلودگی بھی ڈیوائس کی خصوصیات کو کم کر سکتی ہے یا مکمل ناکامی کا سبب بن سکتی ہے۔ نتیجے کے طور پر، سطح کی آلودگیوں کو دور کرنے اور ویفر کی صفائی کو یقینی بنانے کے لیے تقریباً ہر مینوفیکچرنگ قدم سے پہلے اور بعد میں صفائی کے عمل کا اطلاق ہوتا ہے۔ سیمی کنڈکٹر کی پیداوار میں صفائی بھی سب سے زیادہ کثرت سے کام ہے، جس کا حساب کتاب تقریباً ہے۔عمل کے تمام مراحل کا 30%.

بہت بڑے پیمانے پر انضمام (VLSI) کی مسلسل اسکیلنگ کے ساتھ، پروسیس نوڈس نے ترقی کی ہے28 nm، 14 nm، اور اس سے آگے، ڈیوائس کی زیادہ کثافت، تنگ لکیر کی چوڑائی، اور تیزی سے پیچیدہ عمل کے بہاؤ کو چلانا۔ اعلی درجے کے نوڈس آلودگی کے لیے نمایاں طور پر زیادہ حساس ہوتے ہیں، جبکہ خصوصیت کے چھوٹے سائز صفائی کو زیادہ مشکل بنا دیتے ہیں۔ نتیجتاً، صفائی کے اقدامات کی تعداد میں مسلسل اضافہ ہوتا جا رہا ہے، اور صفائی زیادہ پیچیدہ، زیادہ نازک اور زیادہ چیلنجنگ ہو گئی ہے۔ مثال کے طور پر، ایک 90 nm چپ کے لیے عام طور پر تقریباً ضرورت ہوتی ہے۔صفائی کے 90 اقدامات، جبکہ 20 nm چپ کے ارد گرد کی ضرورت ہوتی ہے۔صفائی کے 215 اقدامات. جیسا کہ مینوفیکچرنگ 14 nm، 10 nm، اور چھوٹے نوڈس تک ترقی کرتی ہے، صفائی کے کاموں کی تعداد میں اضافہ ہوتا رہے گا۔

جوہر میں،ویفر کی صفائی سے مراد وہ عمل ہے جو ویفر کی سطح سے نجاست کو دور کرنے کے لیے کیمیائی علاج، گیسوں یا جسمانی طریقوں کا استعمال کرتے ہیں۔. ذرات، دھاتیں، نامیاتی باقیات، اور مقامی آکسائیڈ جیسے آلودگیاں آلے کی کارکردگی، وشوسنییتا اور پیداوار کو بری طرح متاثر کر سکتی ہیں۔ صفائی مسلسل من گھڑت مراحل کے درمیان "پل" کا کام کرتی ہے—مثال کے طور پر، جمع کرنے اور لیتھوگرافی سے پہلے، یا اینچنگ کے بعد، CMP (کیمیائی مکینیکل پالش)، اور آئن امپلانٹیشن۔ وسیع پیمانے پر، ویفر کی صفائی میں تقسیم کیا جا سکتا ہےگیلی صفائیاورخشک صفائی.

گیلی صفائی

گیلی صفائی ویفرز کو صاف کرنے کے لیے کیمیائی سالوینٹس یا ڈیونائزڈ واٹر (DIW) کا استعمال کرتی ہے۔ دو اہم طریقوں کا اطلاق ہوتا ہے:

• وسرجن کا طریقہ: ویفرز سالوینٹس یا DIW سے بھرے ہوئے ٹینکوں میں ڈوب جاتے ہیں۔ یہ سب سے زیادہ استعمال ہونے والا طریقہ ہے، خاص طور پر بالغ ٹیکنالوجی نوڈس کے لیے۔

• سپرے کا طریقہ: سالوینٹس یا DIW نجاست کو دور کرنے کے لیے گھومنے والے ویفرز پر اسپرے کیا جاتا ہے۔ جب کہ وسرجن ایک سے زیادہ ویفرز کے بیچ پروسیسنگ کی اجازت دیتا ہے، اسپرے کی صفائی فی چیمبر میں صرف ایک ویفر کو ہینڈل کرتی ہے لیکن بہتر کنٹرول فراہم کرتی ہے، جس سے یہ ایڈوانسڈ نوڈس میں تیزی سے عام ہوتا ہے۔

ڈرائی کلیننگ

جیسا کہ نام سے پتہ چلتا ہے، ڈرائی کلیننگ سالوینٹس یا DIW سے اجتناب کرتی ہے، بجائے اس کے کہ آلودگیوں کو دور کرنے کے لیے گیسوں یا پلازما کا استعمال کریں۔ اعلی درجے کی نوڈس کی طرف دھکیلنے کے ساتھ، خشک صفائی اس کی وجہ سے اہمیت حاصل کر رہی ہے۔اعلی صحت سے متعلقاور نامیاتی، نائٹرائڈز، اور آکسائڈز کے خلاف تاثیر۔ تاہم، اس کی ضرورت ہےاعلی سازوسامان کی سرمایہ کاری، زیادہ پیچیدہ آپریشن، اور سخت عمل کنٹرول. ایک اور فائدہ یہ ہے کہ خشک صفائی گیلے طریقوں سے پیدا ہونے والے گندے پانی کی بڑی مقدار کو کم کرتی ہے۔

عام گیلے صفائی کی تکنیک

1. ڈی آئی ڈبلیو (ڈیونائزڈ واٹر) کی صفائی

DIW گیلی صفائی میں سب سے زیادہ استعمال ہونے والا صفائی ایجنٹ ہے۔ غیر علاج شدہ پانی کے برعکس، DIW میں تقریباً کوئی ترسیلی آئن نہیں ہوتا، جو سنکنرن، الیکٹرو کیمیکل رد عمل، یا آلے ​​کے انحطاط کو روکتا ہے۔ DIW بنیادی طور پر دو طریقوں سے استعمال ہوتا ہے:

1. براہ راست ویفر سطح کی صفائی- عام طور پر ویفر گردش کے دوران رولرس، برش یا سپرے نوزلز کے ساتھ سنگل ویفر موڈ میں انجام دیا جاتا ہے۔ ایک چیلنج الیکٹرو اسٹاٹک چارج بنانا ہے، جو نقائص پیدا کر سکتا ہے۔ اس کو کم کرنے کے لیے، CO₂ (اور بعض اوقات NH₃) کو DIW میں تحلیل کر دیا جاتا ہے تاکہ ویفر کو آلودہ کیے بغیر چالکتا کو بہتر بنایا جا سکے۔

2. کیمیائی صفائی کے بعد کلی کرنا- DIW صفائی کے بقایا حلوں کو ہٹاتا ہے جو دوسری صورت میں ویفر کو خراب کر سکتا ہے یا اگر سطح پر چھوڑ دیا جائے تو آلہ کی کارکردگی کو خراب کر سکتا ہے۔

2. HF (ہائیڈرو فلورک ایسڈ) صفائی

ہٹانے کے لیے HF سب سے موثر کیمیکل ہے۔مقامی آکسائڈ تہیں (SiO₂)سلیکون ویفرز پر اور اہمیت میں DIW کے بعد دوسرے نمبر پر ہے۔ یہ منسلک دھاتوں کو بھی تحلیل کرتا ہے اور دوبارہ آکسیکرن کو دباتا ہے۔ تاہم، HF اینچنگ ویفر کی سطحوں کو کھردرا کر سکتی ہے اور بعض دھاتوں پر ناپسندیدہ حملہ کر سکتی ہے۔ ان مسائل کو حل کرنے کے لیے، بہتر طریقے HF کو کمزور کرتے ہیں، انتخابی صلاحیت کو بڑھانے اور آلودگی کو کم کرنے کے لیے آکسیڈائزرز، سرفیکٹینٹس، یا پیچیدہ ایجنٹوں کو شامل کرتے ہیں۔

3. SC1 صفائی (معیاری کلین 1: NH₄OH + H₂O₂ + H₂O)

SC1 ہٹانے کے لیے ایک سرمایہ کاری مؤثر اور انتہائی موثر طریقہ ہے۔نامیاتی باقیات، ذرات، اور کچھ دھاتیں۔. میکانزم H₂O₂ کے آکسائڈائزنگ عمل اور NH₄OH کے تحلیل اثر کو یکجا کرتا ہے۔ یہ الیکٹرو سٹیٹک قوتوں کے ذریعے ذرات کو بھی پیچھے ہٹاتا ہے، اور الٹراسونک/میگاسونک مدد کارکردگی کو مزید بہتر بناتی ہے۔ تاہم، SC1 ویفر کی سطحوں کو کھردرا کر سکتا ہے، جس کے لیے کیمیائی تناسب، سطح کے تناؤ پر قابو پانے (سرفیکٹنٹس کے ذریعے)، اور دھات کی دوبارہ جمع کو دبانے کے لیے چیلیٹنگ ایجنٹس کی محتاط اصلاح کی ضرورت ہوتی ہے۔

4. SC2 صفائی (معیاری کلین 2: HCl + H₂O₂ + H₂O)

SC2 ہٹا کر SC1 کی تکمیل کرتا ہے۔دھاتی آلودگی. اس کی مضبوط پیچیدگی کی صلاحیت آکسائڈائزڈ دھاتوں کو گھلنشیل نمکیات یا کمپلیکس میں تبدیل کرتی ہے، جنہیں دھویا جاتا ہے۔ جبکہ SC1 نامیاتی اور ذرات کے لیے موثر ہے، SC2 خاص طور پر دھاتی جذب کو روکنے اور کم دھاتی آلودگی کو یقینی بنانے کے لیے قابل قدر ہے۔

5. O₃ (اوزون) کی صفائی

اوزون کی صفائی کے لیے بنیادی طور پر استعمال کیا جاتا ہے ۔نامیاتی مادہ کو ہٹانااورDIW کو جراثیم سے پاک کرنا. O₃ ایک مضبوط آکسیڈینٹ کے طور پر کام کرتا ہے، لیکن دوبارہ جمع ہونے کا سبب بن سکتا ہے، اس لیے اسے اکثر HF کے ساتھ ملایا جاتا ہے۔ درجہ حرارت کی اصلاح بہت اہم ہے کیونکہ پانی میں O₃ حل پذیری زیادہ درجہ حرارت پر کم ہو جاتی ہے۔ کلورین پر مبنی جراثیم کش ادویات کے برعکس (سیمی کنڈکٹر فیبس میں ناقابل قبول)، O₃ DIW نظام کو آلودہ کیے بغیر آکسیجن میں گل جاتا ہے۔

6. نامیاتی سالوینٹ کی صفائی

مخصوص مخصوص عمل میں، نامیاتی سالوینٹس استعمال کیے جاتے ہیں جہاں صفائی کے معیاری طریقے ناکافی یا غیر موزوں ہوتے ہیں (مثال کے طور پر، جب آکسائیڈ کی تشکیل سے گریز کیا جانا چاہیے)۔

نتیجہ

ویفر کی صفائی ہے۔اکثر دہرایا جانے والا مرحلہسیمی کنڈکٹر مینوفیکچرنگ میں اور براہ راست پیداوار اور ڈیوائس کی وشوسنییتا کو متاثر کرتا ہے۔ کی طرف بڑھنے کے ساتھبڑے ویفرز اور چھوٹے ڈیوائس جیومیٹریزویفر کی سطح کی صفائی، کیمیائی حالت، کھردری، اور آکسائیڈ موٹائی کے تقاضے تیزی سے سخت ہوتے جا رہے ہیں۔

اس مضمون میں DIW, HF, SC1, SC2, O₃، اور نامیاتی سالوینٹ کے طریقوں کے ساتھ ساتھ ان کے طریقہ کار، فوائد اور حدود سمیت بالغ اور جدید ویفر کلیننگ ٹیکنالوجیز کا جائزہ لیا گیا ہے۔ دونوں سےاقتصادی اور ماحولیاتی نقطہ نظراعلی درجے کی سیمی کنڈکٹر مینوفیکچرنگ کے تقاضوں کو پورا کرنے کے لیے ویفر کلیننگ ٹیکنالوجی میں مسلسل بہتری ضروری ہے۔