硅片湿法清洗工艺技术及设备发展趋势

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1、硅片湿法清洗工艺技术及设备发展趋势曹秀芳，姚立新，祝福生，宋文超(中国电子科技集团公司第四十五研究所，北京101601)摘要：简要介绍了硅片湿化学清洗工艺技术及清洗设备结构技术，包括一些典型的槽体结构、干燥工艺技术等。并就清洗技术的发展需要，阐述未来清洗设备的发展趋势。关键词：硅片；污染物；标准工业湿法清洗；槽式清洗；旋转甩干；单片旋转清洗中图分类号：TN305.97文献标识码：B文章编号：1004-4507(2011)04-0009-06WaferSufaceWetChemistryRinseTechnicsAndEquipmentMakingTechnolo

2、gyCAOXiufang，YAOLixin，ZHUFusheng，SONGWenchao(The45thResearchInstituteofCETC，Beijing101601，China)Abstract:ThisarticleintroduceswafersurfacewetchemistrytechnicsandRinseequipmentmakingtechnology，includingsometypicalbenchesstructure，dryingtechnologyandsoon.ThisarticledescribeTheRCARinsee

3、quipmentdevelopmentroadmapintimestocome.Keywords:Wafer；Contamination；TheRCAclean；Benchtanks；SpinRinseDryer；SingleWaferSpinningRinse随着IC制造中关键尺寸的不断缩小，硅片在进入每道工艺之前表面必须是洁净的，需经过重复多次清洗步骤，去除硅片表面的颗粒、有机物、金属及自然氧化层等类型的沾污，其清洗次数取决于晶圆设计的复杂性和互连的层数。目前，湿法化学清洗技术是半导体IC工业的主要清洗技术，湿法清洗设备主要有槽式清洗、旋转冲洗甩干、单片腐蚀

4、清洗。1清洗工艺技术及发展趋势1.1硅片表面类型硅片的清洗方法及清洗效果主要取决于硅片表面的类型及污染物。芯片的制造过程大致在FEOL和BEOL之间间断进行，在FEOL阶段，硅片表面主要去除SI和SIO2；在BEOL阶段，由于金属层出现在硅片表面，允许使用的清洗方法比收稿日期：2011-03-25EquipmentforElectronicProductsManufacturing起FEOL阶段相对要少或严格的多。硅片表面的类型分为亲水性和非亲水性，硅片亲水性与非亲水性如图1所示。SIO2表面是亲水性，亲水性表面很容易通过湿法清洗及干燥处理；SI表面是非亲水性的

5、，非亲水性表面比较难于清洗，不能像亲水性表面很容易通过湿法清洗。准液化学配料为：HCL：H2O2：H2O(1:1:6)，通常使用加热到75～85℃。表1为湿法清洗常用化学液名称分子式浓度/%密度/kg·L-1乙酸氟化铵氢氧化胺盐酸氢氟酸双氧水异丙醇甲醇硝酸硫酸CH3COOHNH4FNH4OHHCLHFH2O21001.05403037491.110.901.191.17φφ301.10CH3CHOHCH3CH3OHHNO3H2SO410010070980.780.791.421.84φ＞90℃非亲水性φ＜90℃亲水性图1硅片表面亲水性与非亲水性1.2硅片表面污染

6、类型硅片表面污染物主要为：颗粒、金属杂质、有机物、自然氧化层、静电。由于RCA清洗使用了大量的化学液，因此实际应用已经对RCA清洗做了改进，即稀释化学液，SC1化学液比例为1:4:50而代替传统的1:1:5。稀释化学液在使用中对人体健康及安全有很大的改良，而且因减少了化学液的使用，降低了工厂成本及对环境的污染，是目前占统治地位的清洗技术。表2为典型湿法清洗工艺流程。1.3主要清洗技术湿化学法清洗和干法清洗是目前主要清洗技术。其中干法清洗又分为等离子体清洗、底温冷凝喷雾清洗、超临界气相清洗、超凝态过冷动力学气相清洗等清洗技术。迄今为止，占统治地位的仍然是湿化学法。

7、1.3.1湿化学法清洗的原理湿化学法清洗主要是利用溶液、酸碱、表面活性剂、水及其混合物，通过腐蚀、溶解、化学反应等方法，实现某种功能要求或去除晶片表面的沾污物。1.3.2湿化学清洗化学液湿化学法清洗常用化学液为酸、碱及有机化学液，见表1。表2典型湿法清洗工艺流程清洗工艺及步骤清洗目的SPW（SC3）UPW（超纯水）DHF（稀释HF酸）UPW（超纯水）APW(SC1)UPW（超纯水）DHF（稀释HF酸）UPW（超纯水）HPW(SC2)UPW（超纯水）DHFUPW（超纯水）有机物+金属清洗氧化层清洗颗粒清洗氧化层清洗金属清洗氧化层清洗1．4湿化学清洗工艺技术1.4.

8、1RCA清洗RCA清洗工