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淺析半導(dǎo)體等離子清洗在晶圓產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用

作者:opto-intel 日期:2023-11-21 13:59:39 點(diǎn)擊數(shù):

在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈中,等離子清洗是一個(gè)重要環(huán)節(jié),它適用于對(duì)原料和半成品每一步可能存在的雜質(zhì)進(jìn)行清洗,以避免雜質(zhì)影響產(chǎn)品的質(zhì)量和下游產(chǎn)品的性能,等離子清洗對(duì)于單晶硅的生產(chǎn)、光刻、刻蝕、沉積等關(guān)鍵工藝以及封裝工藝中的使用都是必不可少的。

通常采用的清洗技術(shù)有濕法清洗和干法清洗兩種,目前濕法清洗仍然是工業(yè)上的主流,占清洗步驟的90%以上。濕法生產(chǎn)是用化學(xué)溶劑對(duì)硅片進(jìn)行噴霧、擦洗、蝕刻和溶解,使表面的雜質(zhì)與溶劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng),產(chǎn)生可溶性物質(zhì)、氣體或直接脫落,再用超純水清洗硅片表面,使其干燥,達(dá)到潔凈度要求。同時(shí)為提高硅片的清洗效果,可采用超聲波、加熱、真空等輔助技術(shù)。濕洗包括純?nèi)芤航n、機(jī)械擦拭、超聲/兆聲清洗、旋轉(zhuǎn)噴霧等。相對(duì)來說,干式清洗是指不依賴于化學(xué)試劑的清洗技術(shù),包括等離子體清洗、氣相清洗、束流清洗等。

由于工藝技術(shù)和應(yīng)用條件的不同,使得目前市場(chǎng)上的半導(dǎo)體清洗設(shè)備也存在明顯的差異性,目前,市場(chǎng)上主要的清洗設(shè)備是單晶圓清洗設(shè)備、自動(dòng)清洗臺(tái)和洗刷機(jī)設(shè)備。

半導(dǎo)體單晶圓清洗是采用旋轉(zhuǎn)噴淋的方式,利用化學(xué)噴霧對(duì)單晶圓進(jìn)行清洗的設(shè)備,相對(duì)于自動(dòng)清洗設(shè)備來說,清洗效率較低,但具有極高的處理環(huán)境控制能力和微粒去除能力。自動(dòng)清洗臺(tái)又稱槽式全自動(dòng)清洗設(shè)備,是指一次清洗多個(gè)晶圓的設(shè)備,其優(yōu)點(diǎn)是清洗能力強(qiáng),適于大批量生產(chǎn),但不能達(dá)到單片清洗設(shè)備的清洗精度,很難滿足目前技術(shù)先進(jìn)的全流程參數(shù)要求。而且由于多片同時(shí)清洗,自動(dòng)清洗臺(tái)也不能避免交叉污染的弊端。洗刷器采用了旋轉(zhuǎn)噴淋,配合機(jī)械擦拭,有高壓和軟噴霧等多種可調(diào)模式,適用于去離子水清洗工藝,包括鋸晶圓、晶圓磨薄、拋光、CVD等環(huán)節(jié),尤其在晶圓拋光后的清洗中占有重要地位。

單晶圓清洗設(shè)備與自動(dòng)清洗臺(tái)裝置在使用環(huán)節(jié)上并無太大差別,其主要區(qū)別在于清洗方式和精度要求,關(guān)鍵分界點(diǎn)在于半導(dǎo)體的45納米工藝。簡(jiǎn)而言之,自動(dòng)清洗臺(tái)是多片同時(shí)清洗,其優(yōu)點(diǎn)在于設(shè)備成熟,產(chǎn)能高,而單片清洗設(shè)備則是逐片清洗,優(yōu)點(diǎn)在于清洗精度高,可以有效地清洗背面、斜面和邊緣,同時(shí)避免晶片之間的交叉污染。在45nm以前,自動(dòng)清洗臺(tái)即能滿足清洗要求;而低于45nm時(shí),依靠單晶圓清洗設(shè)備來達(dá)到清洗精度要求。當(dāng)今后半導(dǎo)體工藝節(jié)點(diǎn)不斷減少時(shí),單晶圓清洗設(shè)備成為可預(yù)測(cè)技術(shù)下的主流清洗設(shè)備。

工藝點(diǎn)減少擠壓良率,促進(jìn)清洗設(shè)備的需求上升。由于工藝節(jié)點(diǎn)縮小,經(jīng)濟(jì)效益要求半導(dǎo)體企業(yè)在清洗工藝上不斷突破,提高清洗設(shè)備的工藝參數(shù)要求。有效的非破壞性清洗將是制造商所面臨的一大挑戰(zhàn),特別是10nm芯片,7nm芯片,甚至更小的芯片。為推廣摩爾定律,芯片制造商必須能夠消除不僅僅是在扁平晶圓表面上的較小的隨機(jī)缺陷,還必須能夠適應(yīng)更復(fù)雜、更精細(xì)的3D芯片結(jié)構(gòu),以免造成損壞或材料損失。



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