詳解半導(dǎo)體晶圓清洗機(jī)

原標(biāo)題：詳解半導(dǎo)體晶圓清洗機(jī)

晶圓制造工藝復(fù)雜，擁有很多工序，不同工序中使用了不同的化學(xué)材料，通常會(huì)在晶圓表面殘留化學(xué)劑、顆粒、金屬等雜質(zhì)，如果不及時(shí)清洗干凈，會(huì)隨著生產(chǎn)制造逐漸累積，影響最終的質(zhì)量。在晶圓制造工藝中，一般存在五個(gè)清洗步驟，分別是顆粒去除清洗、刻蝕后清洗、預(yù)擴(kuò)散清洗、金屬離子去除清洗和薄膜去除清洗（詳細(xì)清洗目的見表1）。因此，作為清洗工藝的基礎(chǔ)，清洗設(shè)備成為了制程發(fā)展的關(guān)鍵。

表1 晶圓制造工藝中清洗步驟和目的

按照清洗方式的不同，清洗設(shè)備可分為兩種，分別是單片式和槽式。

單片式清洗機(jī)是由幾個(gè)清洗腔體組成，再通過機(jī)械手將每一片晶圓送至各個(gè)腔體中進(jìn)行單獨(dú)的噴淋式清洗，清洗效果較好，避免了交叉污染和前批次污染后批次，但缺點(diǎn)是清洗效率較低，成本偏高。單片式清洗機(jī)中國生產(chǎn)廠家主要以上海盛美、臺(tái)灣弘塑等公司為代表。

圖1 單片式清洗機(jī)腔體（圖片來源：臺(tái)灣弘塑）

槽式清洗機(jī)是將晶圓放在花籃中，再利用機(jī)械手依次將其通過不同的化學(xué)試劑槽進(jìn)行清洗，槽內(nèi)裝有酸堿等化學(xué)液，一次可以同時(shí)清洗一個(gè)花籃（25 片）或兩個(gè)花籃（ 50 片晶圓），此類清洗機(jī)清洗效率較高、成本較低，缺點(diǎn)是清洗的晶圓之間會(huì)存在交叉污染和前批次污染后批次。

槽式清洗機(jī)主要由耐腐蝕機(jī)架、 酸槽、 水槽、 干燥槽、 控制單元、 排風(fēng)單元以及氣體和液體管路單元等幾大部分構(gòu)成。槽式清洗機(jī)國內(nèi)生產(chǎn)廠家較多，以北方華創(chuàng)、華林科納等公司為代表。

圖2 槽式清洗機(jī)外觀圖（圖片來源：華林科納）

在過去的30年中，標(biāo)準(zhǔn)晶圓清洗中使用的化學(xué)成分基本保持不變。它基于使用酸性過氧化氫和氫氧化銨溶液的RCA清潔工藝。雖然這是業(yè)界仍在使用的主要方法，最近，很多晶圓廠使用的新的清洗工藝有以臭氧清洗和兆聲波清洗系統(tǒng)在內(nèi)的新的優(yōu)化清洗技術(shù)。

在 8 寸工藝和 12 寸里的 90/65nm 等工藝中，線寬較寬，對殘留的雜質(zhì)容忍度相對較高，對清洗的要求相對沒那么高。同時(shí)，在先進(jìn)工藝中，槽式清洗設(shè)備也有單片式清洗無法替代的清洗方式，如高溫磷酸清洗，目前只能用槽式清洗設(shè)備。因此，為節(jié)省成本和提高生產(chǎn)效率，目前的主流晶圓清洗設(shè)備還是以槽式清洗設(shè)備為主。

隨著集成電路先進(jìn)制程工藝的進(jìn)步，清洗設(shè)備的數(shù)量和使用頻率逐漸上升，清洗步驟的效率嚴(yán)重影響了晶圓生產(chǎn)良率，在整個(gè)生產(chǎn)過程中占比約33%，清洗設(shè)備成為了晶圓處理設(shè)備中重要的一環(huán)。返回搜狐，查看更多

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