បច្ចេកវិទ្យាសម្អាតបន្ទះសៀគ្វីក្នុងការផលិតឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិក

បច្ចេកវិទ្យាសម្អាតបន្ទះសៀគ្វីក្នុងការផលិតឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិក

ការសម្អាតបន្ទះសៀគ្វីគឺជាជំហានដ៏សំខាន់មួយនៅទូទាំងដំណើរការផលិតបន្ទះឈីបពាក់កណ្តាលសៀគ្វីទាំងមូល និងជាកត្តាសំខាន់មួយដែលប៉ះពាល់ដោយផ្ទាល់ដល់ដំណើរការឧបករណ៍ និងទិន្នផលផលិតកម្ម។ ក្នុងអំឡុងពេលផលិតបន្ទះឈីប សូម្បីតែការបំពុលតិចតួចបំផុតក៏អាចធ្វើឱ្យខូចលក្ខណៈឧបករណ៍ ឬបណ្តាលឱ្យខូចទាំងស្រុង។ ជាលទ្ធផល ដំណើរការសម្អាតត្រូវបានអនុវត្តមុន និងក្រោយស្ទើរតែគ្រប់ជំហានផលិតទាំងអស់ ដើម្បីយកសារធាតុបំពុលលើផ្ទៃចេញ និងធានាបាននូវភាពស្អាតនៃបន្ទះសៀគ្វី។ ការសម្អាតក៏ជាប្រតិបត្តិការញឹកញាប់បំផុតក្នុងការផលិតបន្ទះឈីបពាក់កណ្តាលសៀគ្វី ដែលមានប្រហែល...៣០% នៃជំហានដំណើរការទាំងអស់.

ជាមួយនឹងការធ្វើមាត្រដ្ឋានជាបន្តបន្ទាប់នៃការរួមបញ្ចូលទ្រង់ទ្រាយធំខ្លាំង (VLSI) ណូតដំណើរការបានរីកចម្រើនទៅ28 nm, 14 nm និងលើសពីនេះដែលជំរុញដង់ស៊ីតេឧបករណ៍ខ្ពស់ជាងមុន ទទឹងខ្សែតូចចង្អៀត និងលំហូរដំណើរការកាន់តែស្មុគស្មាញ។ ណូតកម្រិតខ្ពស់មានភាពរសើបខ្លាំងចំពោះការបំពុល ខណៈពេលដែលទំហំមុខងារតូចៗធ្វើឱ្យការសម្អាតកាន់តែពិបាក។ ជាលទ្ធផល ចំនួនជំហានសម្អាតនៅតែបន្តកើនឡើង ហើយការសម្អាតកាន់តែស្មុគស្មាញ កាន់តែសំខាន់ និងកាន់តែប្រឈម។ ឧទាហរណ៍ បន្ទះឈីប 90 nm ជាធម្មតាត្រូវការប្រហែលជំហានសម្អាតចំនួន ៩០ខណៈពេលដែលបន្ទះឈីប 20 nm ត្រូវការប្រហែលជំហានសម្អាតចំនួន ២១៥នៅពេលដែលការផលិតរីកចម្រើនដល់ 14 nm, 10 nm និងណូតតូចៗ ចំនួននៃប្រតិបត្តិការសម្អាតនឹងបន្តកើនឡើង។

តាមពិតទៅការសម្អាតបន្ទះសៀគ្វីសំដៅទៅលើដំណើរការដែលប្រើការព្យាបាលដោយគីមី ឧស្ម័ន ឬវិធីសាស្ត្ររូបវន្ត ដើម្បីយកភាពមិនបរិសុទ្ធចេញពីផ្ទៃបន្ទះសៀគ្វី។។ សារធាតុ​ចម្លង​រោគ​ដូចជា​ភាគល្អិត លោហធាតុ សំណល់​សរីរាង្គ និង​អុកស៊ីដ​ដើម​ទាំងអស់​អាច​ប៉ះពាល់​អវិជ្ជមាន​ដល់​ដំណើរការ ភាពជឿជាក់ និង​ទិន្នផល​របស់​ឧបករណ៍។ ការសម្អាត​បម្រើជា "ស្ពាន" រវាង​ជំហាន​ផលិត​ជាប់ៗ​គ្នា — ឧទាហរណ៍ មុនពេល​ដាក់​លោហៈ និង​លីតូក្រាហ្វី ឬ​បន្ទាប់ពី​ឆ្លាក់ CMP (ការ​ប៉ូលា​គីមី​មេកានិច) និង​ការ​ដាក់​អ៊ីយ៉ុង។ ជាទូទៅ ការសម្អាត​បន្ទះ​បន្ទះ​អាច​បែងចែក​ទៅជាការសម្អាតសើមនិងសេវាសម្អាតស្ងួត.

ការសម្អាតសើម

ការសម្អាតសើមប្រើសារធាតុរំលាយគីមី ឬទឹកដែលគ្មានអ៊ីយ៉ូដ (DIW) ដើម្បីសម្អាតបន្ទះសៀគ្វី។ វិធីសាស្រ្តសំខាន់ពីរត្រូវបានអនុវត្ត៖

• វិធីសាស្ត្រជ្រមុជទឹកបន្ទះ​ស្តើងៗ​ត្រូវ​បាន​ជ្រមុជ​ក្នុង​ធុង​ដែល​ពោរពេញ​ដោយ​សារធាតុ​រំលាយ ឬ DIW។ នេះ​ជា​វិធីសាស្ត្រ​ដែល​ត្រូវ​បាន​ប្រើ​យ៉ាង​ទូលំទូលាយ​បំផុត ជាពិសេស​សម្រាប់​ថ្នាំង​បច្ចេកវិទ្យា​ចាស់ទុំ។

• វិធីសាស្ត្របាញ់ថ្នាំសារធាតុរំលាយ ឬ DIW ត្រូវបានបាញ់ទៅលើបន្ទះបន្ទះដែលបង្វិល ដើម្បីយកភាពមិនបរិសុទ្ធចេញ។ ខណៈពេលដែលការជ្រមុជអនុញ្ញាតឱ្យដំណើរការបន្ទះបន្ទះច្រើនជាបាច់ ការសម្អាតដោយបាញ់អាចដោះស្រាយបានតែបន្ទះបន្ទះមួយក្នុងមួយបន្ទប់ប៉ុណ្ណោះ ប៉ុន្តែផ្តល់នូវការគ្រប់គ្រងកាន់តែប្រសើរ ដែលធ្វើឱ្យវាកាន់តែកើតមានជាទូទៅនៅក្នុងថ្នាំងកម្រិតខ្ពស់។

សេវាសម្អាតស្ងួត

ដូចដែលឈ្មោះបានបង្ហាញ ការសម្អាតស្ងួតជៀសវាងសារធាតុរំលាយ ឬ DIW ជំនួសមកវិញដោយការប្រើប្រាស់ឧស្ម័ន ឬប្លាស្មាដើម្បីយកសារធាតុកខ្វក់ចេញ។ ជាមួយនឹងការជំរុញឆ្ពោះទៅរកចំណុចកម្រិតខ្ពស់ ការសម្អាតស្ងួតកំពុងទទួលបានសារៈសំខាន់ដោយសារតែវាភាពជាក់លាក់ខ្ពស់និងប្រសិទ្ធភាពប្រឆាំងនឹងសារធាតុសរីរាង្គ នីទ្រីត និងអុកស៊ីដ។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ វាតម្រូវឱ្យមានការវិនិយោគលើឧបករណ៍ខ្ពស់ជាងមុន ប្រតិបត្តិការស្មុគស្មាញជាងមុន និងការគ្រប់គ្រងដំណើរការកាន់តែតឹងរ៉ឹងគុណសម្បត្តិមួយទៀតគឺការសម្អាតស្ងួតកាត់បន្ថយបរិមាណទឹកសំណល់ដ៏ច្រើនដែលបង្កើតឡើងដោយវិធីសាស្ត្រសើម។

បច្ចេកទេសសម្អាតសើមទូទៅ

1. ការសម្អាត DIW (ទឹកគ្មានអ៊ីយ៉ូដ)

DIW គឺជាសារធាតុសម្អាតដែលប្រើប្រាស់យ៉ាងទូលំទូលាយបំផុតក្នុងការសម្អាតសើម។ មិនដូចទឹកដែលមិនបានព្យាបាលទេ DIW ស្ទើរតែគ្មានអ៊ីយ៉ុងដែលដឹកនាំចរន្តអគ្គិសនីទេ ដែលការពារការច្រេះ ប្រតិកម្មអេឡិចត្រូគីមី ឬការរិចរិលឧបករណ៍។ DIW ត្រូវបានប្រើជាចម្បងតាមពីរវិធី៖

1. ការសម្អាតផ្ទៃ wafer ដោយផ្ទាល់– ជាធម្មតាត្រូវបានអនុវត្តក្នុងរបៀបបន្ទះសៀគ្វីតែមួយជាមួយរំកិល ជក់ ឬក្បាលបាញ់កំឡុងពេលបង្វិលបន្ទះសៀគ្វី។ បញ្ហាប្រឈមមួយគឺការប្រមូលផ្តុំបន្ទុកអេឡិចត្រូស្តាទិច ដែលអាចបណ្តាលឱ្យមានពិការភាព។ ដើម្បីកាត់បន្ថយបញ្ហានេះ CO₂ (ហើយជួនកាល NH₃) ត្រូវបានរំលាយទៅក្នុង DIW ដើម្បីបង្កើនចរន្តអគ្គិសនីដោយមិនធ្វើឱ្យបន្ទះសៀគ្វីមានការបំពុល។

2. ការលាងសម្អាតបន្ទាប់ពីសម្អាតដោយសារធាតុគីមី– DIW យក​ដំណោះស្រាយ​សម្អាត​ដែល​នៅ​សេសសល់​ចេញ ដែល​អាច​ធ្វើ​ឲ្យ​ច្រេះ​បន្ទះ​ស្តើង ឬ​ធ្វើ​ឲ្យ​ដំណើរការ​ឧបករណ៍​ថយ​ចុះ ប្រសិនបើ​ទុក​ចោល​លើ​ផ្ទៃ។

2. ការសម្អាត HF (អាស៊ីតអ៊ីដ្រូហ្វ្លុយអូរីក)

HF គឺជាសារធាតុគីមីដ៏មានប្រសិទ្ធភាពបំផុតសម្រាប់ការយកចេញស្រទាប់អុកស៊ីដដើម (SiO₂)នៅលើបន្ទះស៊ីលីកុន ហើយមានសារៈសំខាន់លំដាប់ទីពីរបន្ទាប់ពី DIW។ វាក៏រំលាយលោហៈដែលភ្ជាប់ និងទប់ស្កាត់ការកត់សុីឡើងវិញផងដែរ។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ការឆ្លាក់ HF អាចធ្វើឱ្យផ្ទៃបន្ទះស៊ីលីកុនរដុប និងវាយប្រហារលោហៈមួយចំនួនដោយមិនចង់បាន។ ដើម្បីដោះស្រាយបញ្ហាទាំងនេះ វិធីសាស្ត្រដែលប្រសើរឡើងធ្វើឱ្យ HF ពនលាយ បន្ថែមសារធាតុអុកស៊ីតកម្ម សារធាតុ surfactants ឬសារធាតុស្មុគស្មាញ ដើម្បីបង្កើនការជ្រើសរើស និងកាត់បន្ថយការបំពុល។

3. ការសម្អាត SC1 (ការសម្អាតស្តង់ដារ 1: NH₄OH + H₂O₂ + H₂O)

SC1 គឺជាវិធីសាស្ត្រសន្សំសំចៃ និងមានប្រសិទ្ធភាពខ្ពស់សម្រាប់ការយកចេញសំណល់សរីរាង្គ ភាគល្អិត និងលោហធាតុមួយចំនួនយន្តការនេះរួមបញ្ចូលគ្នានូវសកម្មភាពអុកស៊ីតកម្មរបស់ H₂O₂ និងឥទ្ធិពលរលាយរបស់ NH₄OH។ វាក៏រុញច្រានភាគល្អិតតាមរយៈកម្លាំងអេឡិចត្រូស្តាទិច ហើយជំនួយអ៊ុលត្រាសោន/មេហ្គាសូនិកធ្វើអោយប្រសិទ្ធភាពប្រសើរឡើងបន្ថែមទៀត។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ SC1 អាចធ្វើឱ្យផ្ទៃបន្ទះ wafer រដុប ដែលតម្រូវឱ្យមានការបង្កើនប្រសិទ្ធភាពដោយប្រុងប្រយ័ត្ននៃសមាមាត្រគីមី ការគ្រប់គ្រងភាពតានតឹងផ្ទៃ (តាមរយៈសារធាតុ surfactants) និងសារធាតុ chelating ដើម្បីទប់ស្កាត់ការឡើងលោហៈឡើងវិញ។

4. ការសម្អាត SC2 (ការសម្អាតស្តង់ដារ 2៖ HCl + H₂O₂ + H₂O)

SC2 បំពេញបន្ថែម SC1 ដោយការដកចេញសារធាតុ​ចម្លង​រោគ​លោហធាតុសមត្ថភាព​ស្មុគស្មាញ​ខ្លាំង​របស់​វា​បំប្លែង​លោហធាតុ​ដែល​អុកស៊ីតកម្ម​ទៅជា​អំបិល​រលាយ ឬ​ស្មុគស្មាញ ដែល​ត្រូវ​បាន​លាង​សម្អាត​ចេញ។ ខណៈពេលដែល SC1 មានប្រសិទ្ធភាពចំពោះសារធាតុសរីរាង្គ និងភាគល្អិត SC2 មានតម្លៃជាពិសេសសម្រាប់ការការពារការស្រូបយកលោហៈ និងធានាបាននូវការបំពុលលោហធាតុទាប។

5. ការសម្អាតអូហ្សូន (O₃)

ការសម្អាតអូហ្សូនត្រូវបានប្រើជាចម្បងសម្រាប់ការដកយកសារធាតុសរីរាង្គចេញនិងការសម្លាប់មេរោគ DIW។ O₃ ដើរតួជាសារធាតុអុកស៊ីតកម្មខ្លាំង ប៉ុន្តែអាចបណ្តាលឱ្យមានការកកកុញឡើងវិញ ដូច្នេះវាត្រូវបានផ្សំជាញឹកញាប់ជាមួយ HF ។ ការបង្កើនប្រសិទ្ធភាពសីតុណ្ហភាពគឺមានសារៈសំខាន់ណាស់ ព្រោះភាពរលាយ O₃ ក្នុងទឹកថយចុះនៅសីតុណ្ហភាពខ្ពស់។ មិនដូចថ្នាំសម្លាប់មេរោគដែលមានមូលដ្ឋានលើក្លរីន (មិនអាចទទួលយកបាននៅក្នុងរោងចក្រផលិតស៊ីមីកុងដុកទ័រ) O₃ រលួយទៅជាអុកស៊ីសែនដោយមិនបំពុលប្រព័ន្ធ DIW ។

6. ការសម្អាតសារធាតុរំលាយសរីរាង្គ

នៅក្នុងដំណើរការឯកទេសមួយចំនួន សារធាតុរំលាយសរីរាង្គត្រូវបានប្រើប្រាស់នៅកន្លែងដែលវិធីសាស្ត្រសម្អាតស្តង់ដារមិនគ្រប់គ្រាន់ ឬមិនសមស្រប (ឧទាហរណ៍ នៅពេលដែលការបង្កើតអុកស៊ីដត្រូវតែជៀសវាង)។

សេចក្តីសន្និដ្ឋាន

ការសម្អាតបន្ទះសៀគ្វីគឺជំហានដដែលៗញឹកញាប់បំផុតក្នុងការផលិតឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិក និងប៉ះពាល់ដោយផ្ទាល់ដល់ទិន្នផល និងភាពជឿជាក់នៃឧបករណ៍។ ជាមួយនឹងការផ្លាស់ប្តូរឆ្ពោះទៅរកបន្ទះ​ស្តើង​ជាង​មុន និង​ធរណីមាត្រ​ឧបករណ៍​តូច​ជាង​មុនតម្រូវការសម្រាប់អនាម័យផ្ទៃបន្ទះសៀគ្វី ស្ថានភាពគីមី ភាពរដុប និងកម្រាស់អុកស៊ីដ កំពុងតែកាន់តែតឹងរ៉ឹងឡើងៗ។

អត្ថបទនេះបានពិនិត្យឡើងវិញនូវបច្ចេកវិទ្យាសម្អាតបន្ទះឈើទាំងចាស់ទុំ និងជឿនលឿន រួមទាំងវិធីសាស្ត្រ DIW, HF, SC1, SC2, O₃ និងសារធាតុរំលាយសរីរាង្គ រួមជាមួយនឹងយន្តការ គុណសម្បត្តិ និងដែនកំណត់របស់វា។ ពីទាំងពីរទស្សនៈសេដ្ឋកិច្ច និងបរិស្ថានការកែលម្អជាបន្តបន្ទាប់នៃបច្ចេកវិទ្យាសម្អាតបន្ទះសៀគ្វី wafer គឺមានសារៈសំខាន់ណាស់ដើម្បីបំពេញតម្រូវការនៃការផលិតឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិកកម្រិតខ្ពស់។