根據(jù)清洗介質(zhì)的不同,目前
半導體清洗技術主要分為濕法清洗和干法清洗兩種工藝路線。濕法清洗是針對不同的工藝需求,采用特定的化學藥液和去離子水,對晶圓表面進行無損傷清洗,以去除晶圓制造過程中的顆粒、自然氧化層、有機物、金屬污染、犧牲層、拋光殘留物等物質(zhì),可同時采用超聲波清洗、加熱、真空等輔助技術手段;干法清洗是指不使用化學溶劑的清洗技術,主要包括等離子清洗、超臨界氣相清洗、束流清洗等技術。干法清洗主要是采用氣態(tài)的氫氟酸刻蝕不規(guī)則分布的有結構的晶圓二氧化硅層,雖然具有對不同薄膜有高選擇比的優(yōu)點,但可清洗污染物比較單一,目前在 28nm 及以下技術節(jié)點的邏輯產(chǎn)品和存儲產(chǎn)品有應用晶圓制造產(chǎn)線上通常以濕法清洗為主,少量特定步驟采用濕法和干法清洗相結合的方式互補所短,構建清洗方案。未來清洗設備的濕法工藝與干法工藝仍將并存發(fā)展,均在各自領域內(nèi)向技術節(jié)點更先進、功能多樣化、體積小、效率高、能耗低等方向發(fā)展,在短期內(nèi)濕法工藝和干法工藝無相互替代的趨勢。目前濕法清洗是主流的清洗技術路線,占芯片制造清洗步驟數(shù)量的 90%以上。
主要用于槽式清洗設備,將待清洗晶圓放入溶液中浸泡,通過溶液與晶圓表面及雜質(zhì)的化學反應達到去除污染物的目的。應用廣泛,針對不同的雜質(zhì)可圓上的化學品消耗少;容易造選用不同的化學藥液:產(chǎn)能高,同時可進行多片晶圓浸泡工藝:成本低,分攤在每片晶成晶圓之間的交叉污染。
二流體清洗法:
去離子水SC-1溶液。去離子水等,一種精細化的水氣二流體霧化噴嘴,在噴嘴的兩端分別通入液體介質(zhì)和高純氮氣,使用高純氮氣為動力,輔助液體微霧化成極微細的液體粒子被噴射至晶圓表面,從而達到去除顆粒的效果。清洗效率高,廣泛用于輔助顆粒去除的清洗步驟中:對精細晶圓圖形結構有損傷的風險,且對小尺寸顆粒去除能力不足。
超聲波清洗法:
化學溶劑加超聲波輔助清洗,在25-40KHz 頻率超聲波下清洗,內(nèi)部產(chǎn)生空腔泡,泡消失時將表面雜質(zhì)解吸。能清除晶圓表面附著的大塊污染和顆粒:易造成晶圓圖形結構損傷。需根據(jù)清洗工藝要求選擇合適的超聲波清洗頻率。
兆聲波清洗法:
化學溶劑加兆聲波輔助清洗,與
超聲波清洗類似,但用1-3MHZ工藝頻率的兆聲波清洗機。對小顆粒去除效果優(yōu)越,在高深寬比結構清洗中優(yōu)勢明顯精確控制空穴氣泡后,
兆聲波清洗機也可應用于精細晶圓圖形結構的清洗;造價較高。
旋轉噴淋清洗法:
高壓噴淋去離子水或清洗液,清洗腔室配置轉盤,可一次裝載至少兩個晶圓盒,在旋轉過程中通過液體噴柱不斷向圓片表面噴淋液體去除圓片表面雜質(zhì)。與傳統(tǒng)的槽式清洗相比,化學藥液的使用量更低;機臺占地面積小;化學藥液之間存在交叉污染風險,若單一晶圓產(chǎn)生碎片,整個清洗腔室內(nèi)所有晶圓均有報廢風險。