濕法晶片清洗

雖然聽起來可能沒有極紫外(EUV)光刻那么性感，但對(duì)于確保成功的前沿節(jié)點(diǎn)、先進(jìn)半導(dǎo)體器件制造，濕法晶片清洗技術(shù)可能比EUV更重要，這是因?yàn)槠骷目煽啃院妥罱K產(chǎn)品的產(chǎn)量都與晶片的清潔度直接相關(guān)，因?yàn)榫?jīng)過數(shù)百個(gè)圖案化、蝕刻、沉積和互連工藝步驟。

晶片上的單個(gè)顆粒就足以造成致命的缺陷或偏移，最終導(dǎo)致器件故障，當(dāng)今最先進(jìn)的節(jié)點(diǎn)設(shè)備用于智能汽車、醫(yī)療保健和工業(yè)應(yīng)用等關(guān)鍵應(yīng)用。因此，器件可靠性比以往任何時(shí)候都更加重要。這意味著更嚴(yán)格的設(shè)備分類和寧濱，從而影響產(chǎn)量。不幸的是，許多傳統(tǒng)的晶片清洗方法不僅不足以用于先進(jìn)的節(jié)點(diǎn)技術(shù)，它們還會(huì)對(duì)finFETs和硅通孔等精密結(jié)構(gòu)造成損壞。所以選擇正確的濕法晶片清洗技術(shù)不應(yīng)該是事后才想到的，而是應(yīng)該作為穩(wěn)健制造工藝流程的一部分仔細(xì)考慮。

考慮到這一點(diǎn)，讓我們看看濕法晶片清洗技術(shù)是如何從一門藝術(shù)發(fā)展成為一門科學(xué)的，以及濕法晶片清洗技術(shù)是如何專門針對(duì)先進(jìn)技術(shù)節(jié)點(diǎn)的需求而開發(fā)的。

有幾個(gè)清洗步驟？ 45納米節(jié)點(diǎn)技術(shù)需要大約150-200個(gè)單獨(dú)的清洗工藝步驟。10納米節(jié)點(diǎn)處理使用了3倍于此的數(shù)量，大約800個(gè)清洗過程步驟，包括:光致抗蝕劑條、蝕刻后剝離、植入帶、常規(guī)晶圓清洗、用于多重圖案化和EUV的背面清洗、縮小技術(shù)節(jié)點(diǎn)需要雙重、三重甚至四重圖案化光刻工藝。這給整個(gè)工藝流程增加了數(shù)百個(gè)額外的步驟，包括額外的清洗步驟，雖然EUV的引入減少了工藝步驟的數(shù)量，但現(xiàn)在甚至可以實(shí)現(xiàn)更精細(xì)的功能，這增加了對(duì)不會(huì)損壞精細(xì)結(jié)構(gòu)的高級(jí)晶片表面制備的需求。

幾十年來，不同的濕法晶片清洗技術(shù)方法已經(jīng)被用于從晶片表面去除不想要的顆粒、污染物和金屬，為工藝的下一步做準(zhǔn)備。

濕式工作臺(tái)方法

在早期，當(dāng)晶片測(cè)量直徑為150毫米，技術(shù)節(jié)點(diǎn)在45納米以上時(shí)，濕式工作臺(tái)批處理就足夠了。濕法工作臺(tái)濕法晶片清洗的動(dòng)機(jī)是產(chǎn)量和便利性。作為批處理，25-50個(gè)晶片可以有效地通過清洗步驟。

這種簡(jiǎn)單的工藝包括將一批晶圓浸入開放式濕式工作臺(tái)的化學(xué)清洗劑中，以去除顆粒、金屬和其他污染物。不幸的是，濕法工作臺(tái)清洗難以控制，并且不足以從更精細(xì)的溝槽和通孔中去除亞微米顆粒，事實(shí)上浸沒過程導(dǎo)致化學(xué)物質(zhì)沿著晶片向下流動(dòng)，留下顆粒。此外，作為一個(gè)開放的過程，有健康和安全的影響。結(jié)果今天濕工作臺(tái)方法僅用于氮化硅剝離，隨著晶圓變得越來越大，過孔、溝槽和互連技術(shù)變得越來越小，清洗和表面處理變得越來越復(fù)雜。焦點(diǎn)從單純的清潔轉(zhuǎn)移到表面處理，目標(biāo)是確保晶片表面沒有顆粒而不被損壞，并為下一步(如薄膜沉積)進(jìn)行優(yōu)化。這需要更科學(xué)的方法來微調(diào)清潔以適應(yīng)環(huán)境。

分批噴霧法

在濕法晶片清洗技術(shù)的發(fā)展中，接下來采用了批量噴霧，噴射晶片增加了化學(xué)物質(zhì)的速度，提高了從晶片特征上去除顆粒的能力，因?yàn)榫A批次被封閉在噴涂室中，所以這是一個(gè)更安全的系統(tǒng)。然而由于是批處理，它仍然受到相關(guān)的挑戰(zhàn)，其中之一是由噴涂的晶片粘在一起產(chǎn)生的鏡像效應(yīng)，因此化學(xué)物質(zhì)不能到達(dá)晶片表面來清潔它們。

單次濕法晶片清洗

使用噴霧方法的單一濕法晶片清洗技術(shù)現(xiàn)在是對(duì)200和300毫米晶片上制造的從45納米以下的技術(shù)節(jié)點(diǎn)執(zhí)行許多清洗步驟的優(yōu)選方法，噴霧更容易控制，雖然產(chǎn)量可能是個(gè)問題，但由于晶片更干凈、缺陷更少，產(chǎn)量提高的好處抵消了這一點(diǎn)。傳統(tǒng)噴霧方法的挑戰(zhàn)在于，氣溶膠不能總是達(dá)到適當(dāng)?shù)慕嵌然蛏疃葋韽氐浊鍧嵈怪碧卣骱蜕羁?。此外，噴射的力量可能?huì)損壞精細(xì)的部件。

兆頻超聲波噴霧清洗

采用最先進(jìn)的空間交替相移(SAPS)兆頻超聲波清洗工藝，將單次濕法晶片清洗提升到了一個(gè)新的水平，充分清潔晶片和造成損壞之間只有一線之隔，SAPS使得控制兆頻超聲波單元和晶片之間的距離成為可能。此外我們的SAPS工藝使用蘭姆波滲透硅，并使化學(xué)物質(zhì)的邊界層變薄，以微調(diào)背面清洗，最后我們專有的適時(shí)激勵(lì)氣泡振蕩(波特)兆頻超聲波技術(shù)通過穩(wěn)定空化來清潔28納米及以下的“敏感”結(jié)構(gòu)，以防止清潔過程中氣泡內(nèi)爆造成的損壞。結(jié)果是，從最平坦的表面和最深的過孔到最精密的結(jié)構(gòu)，都實(shí)現(xiàn)了均勻、無損傷的清潔。