IC制造清洗技术ltspan stylequotfont-family: 宋体color: rgb102 102 102quotgt以集 成电路为核心的电子信息产业已成为我国第一大产业成为改造和拉动传统产业的强大引擎和技术基础。当今世界经济竞争中拥有自主知识产权的lt/spangtltspan langquotEN-USquot stylequotfont-family: Arial color: rgb102 102
102quotgtIClt/spangtltspan stylequotfont-family: 宋体color: rgb102 102 102quotgt已
成为经济发展的命脉、国际竞争的筹码和国家安全的保障。lt/spangtltspan langquotEN-USquot stylequotfont-family: Arial color: rgb102 102
102quotgtlto:pgtlt/o:pgtlt/spangt ltspan stylequotfont-family: 宋体color: rgb102 102 102quotgt集成电路制造过程中清洗硅片表面的污染和杂质是清洗的主要目的在制 造过程中几乎每道工序都涉及到清洗而且集成电路的集成度越高制造工序越多所需的清洗工序也越多。在诸多的清洗工序中只要其中某一工序达不到要求则将前功尽弃导致整批芯片的报废所以可以毫不夸张地说没有有效的清洗技术便没有集成电路和超大规模集成电路的今天。lt/spangtltspan langquotEN-USquot stylequotfont-family: Arial color: rgb102 102 102quotgtlto:pgtlt/o:pgtlt/spangt ltspan stylequotfont-family: 宋体color: rgb102 102 102quotgt传统清洗技术主要使用酸、碱、双氧水、甲苯、
三氯乙烯、氟利昂等化学试剂成本高而且有毒有腐蚀性危害安全与健康并污染环境特别是氟利昂等lt/spangtltspan langquotEN-USquot stylequotfont-family: Arial color:
rgb102 102 102quotgtODSlt/spangtltspan stylequotfont-family: 宋体color: rgb102 102 102quotgt物质研究破坏地球臭氧层危及人类生态环境是国际上限期禁止生产和使
用的物质。多年来国内外科学家就致力于研究无毒无腐蚀性的清洗工艺但尚未取得突破。lt/spangtltspan langquotEN-USquot stylequotfont-family: Arial color: rgb102 102 102quotgtlto:pgtlt/o:pgtlt/spangt ltspan stylequotfont-family: 宋体color: rgb102 102 102quotgt随着芯片尺寸加大工艺线宽减小从lt/spangtltspan langquotEN-USquot stylequotfont-family: Arial color: rgb102 102 102quotgt90nmlt/spangtltspan stylequotfont-family: 宋体color: rgb102 102 102quotgt工艺开始以往在清洗过程中使用的超声波清洗遇到一些问题如造成半导体器件结构损伤在lt/spangtltspan langquotEN-USquot stylequotfont-family: Arial color: rgb102 102
102quotgt65nmlt/spangtltspan stylequotfont-family: 宋体color: rgb102 102 102quotgt 及以下工艺其损伤程度可能会加剧。芯片中的深沟槽结构清洗时清洗液和漂洗去离子水很难进入结构内部难以达到清洗目的。高堆叠式和深沟槽式结构清洗后的干燥过程也是很关键的技术问题。一般小于lt/spangtltspan langquotEN-USquot stylequotfont-family: Arial color: rgb102 102 102quotgt130nmlt/s
pangtltspan stylequotfont-family: 宋体color: rgb102 102 102quotgt工艺中要求必须去除所有大于或等于lt/spangtltspan langquotEN-USquot stylequotfont-family: Arial color: rgb102 102 102quotgt100nmlt/spangtltspan stylequotfont-family: 宋体color: rgb102 102 102quotgt 的颗粒而由于表面边界层的限制现行清洗技术如液体或高压液体喷射清洗已无法洗去lt/spangtltspan langquotEN-USquot stylequotfont-family: Arial color: rgb102 102
102quotgt100nmlt/spangtltspan stylequotfont-family: 宋体color: rgb102 102 102quotgt 的颗粒。还有如何在后段有效去除光刻胶同时保证不腐蚀铜导线和不改变低
lt/spangtltspan langquotEN-USquot stylequotfont-family: Arial color: rgb102 102
102quotgtklt/spangtltspan stylequotfont-family: 宋体color: rgb102 102 102quotgt电介质的电介常数等都是当前清洗技术面临的问题。lt/spangtltspan langquotEN-USquot
stylequotfont-family: Arial color: rgb102 102 102quotgtlto:pgtlt/o:pgtlt/spangt ltspan langquotEN-USquot stylequotfont-family: Arial color: rgb102 102 102quotgt2
lt/spangtltspan stylequotfont-family: 宋体color: rgb102 102 102quotgt现代清洗技术中的关键要求lt/spangtltspan langquotEN-USquot stylequotfont-family: Arial color:
rgb102 102 102quotgtlto:pgtlt/o:pgtlt/spangt ltspan stylequotfont-family: 宋体color: rgb102 102 102quotgt在未来lt/spangtltspan langquotEN-USquot stylequotfont-family: Arial color: rgb102 102 102quotgt90lt/spangtltspan stylequotfont-family: 宋体color: rgb102 102 102quotgtlt/spangtltspan langquotEN-USquot stylequotfont-family: Arial color: rgb102 102 102quotgt65nmlt/spangtltspan stylequotfont-family: 宋体color:
rgb102 102 102quotgt节点技术工艺中除了要考虑清洗后的硅片表面的微粗糙度及自然氧化物清除率等技术指标外也要考虑对环境的污染以及清洗的效率其经济效益等。lt/spangtltspan langquotEN-USquot stylequotfont-family: Arial color: rgb102 102 102quotgtlto:pgtlt/o:pgtlt/spangt ltspan stylequotfont-family: 宋体color: rgb102 102 102quotgt硅片清洗技术评价的主要指标可以归纳为lt/spangtltspan
langquotEN-USquot stylequotfont-family: Arial color: rgb102 102
102quotgt1lt/spangtltspan stylequotfont-family: 宋体color: rgb102 102 102quotgt微粗糙度lt/spangtltspan langquotEN-USquot stylequotfont-family: Arial color: rgb102 102 102quotgtRMSlt/spangtltspan stylequotfont-family: 宋体color: rgb102 102
102quotgtlt/spangtltspan langquotEN-USquot stylequotfont-family: Arial color: rgb102 102 102quotgt
2lt/spangtltspan stylequotfont-family: 宋体color: rgb102 102 102quotgt 自然氧化物清除率lt/spangtltspan langquotEN-USquot stylequotfont-family: Arial color: rgb102 102 102quotgt3lt/spangtltspan stylequotfont-family: 宋体color: rgb102 102 102quotgt金属沾污、表面颗粒度以及有机物沾污其他指标还包括lt/spangtltspan langquotEN-USquot stylequotfont-family: Arial color: rgb102 102
102quotgt4lt/spangtltspan stylequotfont-family: 宋体color: rgb102 102 102quotgt芯片的破损率lt/spangtltspan langquotEN-USquot stylequotfont-family: Arial color: rgb102 102 102quotgt5lt/spangtltspan stylequotfont-family: 宋体color: rgb102 102 102quotgt 清洗中的再沾污lt/spangtltspan langquotEN-USquot stylequotfont-family: Arial color: rgb102 102 102quotgt6lt/spangtltspan stylequotfont-family: 宋体color: rgb102 102 102quotgt对环境的污染lt/spangtltspan langquotEN-USquot stylequotfont-family: Arial color: rgb102 102 102quotgt7lt/spangtltspan stylequotfont-family: 宋体color: rgb102 102 102quotgt经济的可接受性包括设备与运行成本、清洗效率等。lt/spangtltspan langquotEN-USquot stylequotfont-family: Arial color: rgb102 102
102quotgtlto:pgtlt/o:pgtlt/spangt ltspan stylequotfont-family: 宋体color: rgb102 102 102quotgt金属沾污在硅片上是以范德华引力、共价键以及电子转移等三种表面形式存在的。这种沾污会破坏薄氧化层
的完整性增加漏电流密度影响lt/spangtltspan langquotEN-USquot stylequotfont-family: Arial color: rgb102 102
102quotgtMOSlt/spangtltspan stylequotfont-family: 宋体color: rgb102 102 102quotgt 器件的稳定性重金属离子会增加暗电流情况为结构缺陷或雾状缺陷。lt/spangtltspan langquotEN-USquot stylequotfont-family: Arial color: rgb102 102
102quotgtlto:pgtlt/o:pgtlt/spangt ltspan stylequotfont-family: 宋体color: rgb102 102 102quotgt表面颗粒度会引起图形缺陷、外延前线、影响布线的完整性以及键合强度
和表层质量。颗粒的去除与静电排斥作用有关所以硅片表面呈正电时容易降低颗粒去除效率甚至出现再沉淀。lt/spangtltspan langquotEN-USquot stylequotfont-family: Arial color: rgb102 102 102quotgtlto:pgtlt/o:pgtlt/spangt ltspan stylequotfont-family: 宋体color: rgb102 102 102quotgt传统的湿法化学清洗中所需要解决的主要问题有化学片的纯度、微粒的产生、金属杂质的污染、干燥技术的困难、废水废气的处理等。寻求解决上述问题的过程中发现改用气相清洗技术是一个有效途径。lt/spangtltspan langquotEN-USquot stylequotfont-family: Arial color: rgb102 102
102quotgtlto:pgtlt/o:pgtlt/spangt ltspan stylequotfont-family: 宋体color: rgb102 102 102quotgt随着微电子新材料的使用和微器件特征尺寸的进一步减小迫切需要一种
更具选择性、更环保、更容易控制的清洁清洗技术在后道工序中铜引线、焊盘、键合等都需要进行有机污染物的清洗用湿法清洗也很难达到目的。lt/spangtltspan langquotEN-USquot stylequotfont-family: Arial color: rgb102 102
102quotgtlto:pgtlt/o:pgtlt/spangt ltspan stylequotfont-family: 宋体color: rgb102 102 102quotgt在执行晶圆的前、后段工艺过程时晶圆需要经过无数次的清洗步骤其次数取决于晶圆的设计和互连的层数。此外由于清洗工艺过程不仅要剥离晶圆表面的光刻胶同时还必须去除复杂的腐蚀残余物质金属颗粒以及其他污染物等所以清洗过程是及其复杂的过程。lt/spangtltspan langquotEN-USquot stylequotfont-family: Arial color: rgb102 102 102quotgt lto:pgtlt/o:pgtlt/spangt ltspan langquotEN-USquot stylequotfont-family: Arial color: rgb102 102 102quotgt3 lt/spangtltspan stylequotfont-family: 宋体color: rgb102 102 102quotgt清洗介质的选择lt/spangtltspan langquotEN-USquot stylequotfont-family: Arial color: rgb102 102
102quotgtlto:pgtlt/o:pgtlt/spangt ltspan stylequotfont-family: 宋体color: rgb102 102 102quotgt从湿法清洗的实践中越来越多出现难于解决的问题时迫使科技人员探索
和寻替代的技术除了如增加超声频率采用lt/spangtltspan langquotEN-USquot stylequotfont-family: Arial color: rgb102 102 102quotgtMHzlt/spangtltspan stylequotfont-family: 宋体color: rgb102 102 102
quotgt技术等补救方法之外首选的途径就是选择气相清洗技术来替代热氧化法、等离子清洗法等。选择清洗介质即清洗剂是设备设计、清洗流程、工艺的前提根据现代清洗技术中的关键要求结合当前材料科技发展中出现的新观念、新成果把目光集中到超临界、超凝态常压低温等离子体等介于气、液相的临界状态物质是顺理成章的事。lt/spangtltspan langquotEN-USquot stylequotfont-family: Arial color: rgb102 102
102quotgtlto:pgtlt/o:pgtlt/spangt ltspan langquotEN-USquot stylequotfont-family: Arial color: rgb102 102 102quotgt3.1 lt/spangtltspan stylequotfont-family: 宋体color: rgb102 102 102quotgt超临界清洗剂lt/spangtltspan langquotEN-USquot stylequotfont-family: Arial color: rgb102 102 102quotgtlto:pgtlt/o:pgtlt/spangt ltspan stylequotfont-family: 宋体color: rgb102 102 102quotgt气相清洗方法使晶圆在气相加工过程中可以一直保持在真空是内避免污染因而增加了成品率并降低了成本气相清洗方法采用了非常重要的lt/spangtltspan langquotEN-USquot stylequotfont-family: Arial color: rgb102 102
102quotgtCO2lt/spangtltspan stylequotfont-family: 宋体color: rgb102 102 102quotgt
超临界lt/spangtltspan langquotEN-USquot stylequotfont-family: Arial color: rgb102 102 102quotgtCO2lt/spangtltspan stylequotfont-family: 宋体color: rgb102 102 102quotgt
技术是使lt/spangtltspan langquotEN-USquot stylequotfont-family: Arial color: rgb102
102 102quotgtCO2lt/spangtltspan stylequotfont-family: 宋体color: rgb102 102
102quotgt成为液态用高压压缩成一种介于液体和气体之间的流体物质lt/spangtltspan langquotEN-USquot stylequotfont-family: Arial color: rgb102 102
102quotgtquotlt/spangtltspan stylequotfont-family: 宋体color: rgb102 102 102quotgt超临界lt/spangtltspan langquotEN-USquot stylequotfont-family: Arial color: rgb102 102 102quotgtquotlt/spangtltspan stylequotfont-family: 宋体color: rgb102 102 102quotgt状态。这种流体与固体接触时不带任何表面张力因此能渗透到晶圆内部最深的光刻位置因而可以剥离更小的颗粒。此外流体的粘度很低可以清除掉晶圆表面的无用固体。采用超临界流体清洗给组合元件图案造成的损伤少并可以抑制对lt/spangtltspan langquotEN-USquot stylequotfont-family: Arial color: rgb102 102
102quotgtSilt/spangtltspan stylequotfont-family: 宋体color: rgb102 102 102quotgt基板的侵蚀和不纯物的消费。可对注入离子的光敏抗腐蚀剂掩模用无氧工艺进行剥离。lt/spangtltspan langquotEN-USquot stylequotfont-family: Arial color: rgb102 102
102quotgtlto:pgtlt/o:pgtlt/spangt ltspan stylequotfont-family: 宋体color: rgb102 102 102quotgt引进超临界流体清洗技术清洗方法以不使用液体为主流预计到
lt/spangtltspan langquotEN-USquot stylequotfont-family: Arial color: rgb102 102
102quotgt2020lt/spangtltspan stylequotfont-family: 宋体color: rgb102 102 102quotgt
年可达到几乎完全不使用液体的超临界流体清洗或者针点清洗成为主要的清洗方法超临界流体清洗的革新点在于可以解决现有清洗方法中的两个弊端即清洗时损伤晶片、或组合元件和污染环境的问题。lt/spangtltspan langquotEN-USquot stylequotfont-family: Arial color: rgb102 102 102quotgtlto:pgtlt/o:pgtlt/spangt ltspan langquotEN-USquot stylequotfont-family: Arial color: rgb102 102 102quotgt3.2
lt/spangtltspan stylequotfont-family: 宋体color: rgb102 102 102quotgt超凝态过冷动
力学清洗lt/spangtltspan langquotEN-USquot stylequotfont-family: Arial color: rgb102 102 102quotgtlto:pgtlt/o:pgtlt/spangt ltspan stylequotfont-family: 宋体color: rgb102 102 102quotgt运用氩和氮的悬浮来清洗是一种干法气相无感光系统不会损坏薄膜层环境的影响小除了无毒、无污染性不易燃等优点外还具有廉价并易于操作的特点。气雾与晶圆表面污染粒子相撞将动能传递到污染粒子上当该能量大于污染粒子与晶圆表面的附着能时污染粒子便脱离晶圆表面携带被排走。清洗方法使用的是惰性气体可以安全的置于lt/spangtltspan langquotEN-USquot stylequotfont-family: Arial color: rgb102 102 102quotgtIClt/spangtltspan stylequotfont-family: 宋体color: rgb102 102 102quotgt生产线的任何
地方。此类清洗设备以超凝态过冷动力学为技术核心可用于清洗集成电路关键尺寸在lt/spangtltspan langquotEN-USquot stylequotfont-family: Arial color: rgb102 102 102quotgt90nmlt/spangtltspan stylequotfont-family: 宋体color: rgb102 102 102quotgt以下、片径lt/spangtltspan langquotEN-USquot
stylequotfont-family: Arial color: rgb102 102 102quotgtampphi200lt/spangtltspan stylequotfont-family: 宋体color: rgb102 102 102quotgtlt/spangtltspan
langquotEN-USquot stylequotfont-family: Arial color: rgb102 102
102quotgt300mmlt/spangtltspan stylequotfont-family: 宋体color: rgb102 102
102quotgt的晶圆单片清洗具有很高自动化程度。该清洗工艺的典型插入点为淀积前后清洗、lt/spangtltspan langquotEN-USquot stylequotfont-family: Arial color: rgb102 102 102quotgtCMPlt/spangtltspan stylequotfont-family: 宋体color: rgb102 102
102quotgt后清洗、刻蚀后清洗以及在线电子质量测量后清洗应对各种与扩散前清洗相关的挑战、前段制造光刻胶剥离和去胶灰化后清洗、后段制造去胶灰化后清洗和尘埃去除等目前国际上掌握超凝态过冷动力学清洗技术并应用该技术生产的清洗设备基本上被lt/spangtltspan langquotEN-USquot stylequotfont-family: Arial color:
rgb102 102 102quotgtFSIlt/spangtltspan stylequotfont-family: 宋体color: rgb102 102 102quotgt公司所垄断。lt/spangtltspan langquotEN-USquot stylequotfont-family: Arial color: rgb102 102 102quotgtlto:pgtlt/o:pgtlt/spangt ltspan langquotEN-USquot stylequotfont-family: Arial color: rgb102 102 102quotgt3.3 lt/spangtltspan stylequotfont-family: 宋体color: rgb102 102 102quotgt常压低温等离子体清洗
lt/spangtltspan langquotEN-USquot stylequotfont-family: Arial color: rgb102 102
102quotgtlto:pgtlt/o:pgtlt/spangt ltspan stylequotfont-family: 宋体color: rgb102 102 102quotgt等离子清洗有物理清洗和化学清洗表面改性两种方式。前者称为
lt/spangtltspan langquotEN-USquot stylequotfont-family: Arial color: rgb102 102
102quotgtRIElt/spangtltspan stylequotfont-family: 宋体color: rgb102 102 102quotgt方式后者称为lt/spangtltspan langquotEN-USquot stylequotfont-family: Arial color:
rgb102 102 102quotgtPElt/spangtltspan stylequotfont-family: 宋体color: rgb102 102 102quotgt方式。将激发到等离子态的活性粒子与表面分子反应而产物分析进一步解析形成气相残余物而脱离表面。lt/spangtltspan langquotEN-USquot
stylequotfont-family: Arial color: rgb102 102 102quotgtlto:pgtlt/o:pgtlt/spangt ltspan stylequotfont-family: 宋体color: rgb102 102 102quotgt去除光阻材料一般利用酸或碱水溶剂、无水有机溶液或用氧或氟等强氧化元素的射频等离子反应。经上述方法处理后芯片要用高纯度的水进行清洗再用异丙醇干燥芯片表面。一个标准规模的芯片厂正常生产一天要产生数百万加仑的污水。如果利用常压辉光冷等离子体所产生的活性物质对有机污染和光刻胶进行清洗是替代湿法化学方法的一种绿手段是被人们十分关注的根本治理污染的技术。lt/spangtltspan stylequotfont-family: Arial color: rgb102 102 102quotgt lt/spangtltspan stylequotfont-family: 宋体color: rgb102 102 102quotgt国内在常压低温等离子体清洗设备的研制是从lt/spangtltspan langquotEN-USquot stylequotfont-family: Arial color: rgb102 102
102quotgt2003lt/spangtltspan stylequotfont-family: 宋体color: rgb102 102 102quotgt 年开始由中科院光电研究所和中科院微电子研究所联合成立了常压均匀冷等离子体技术研制课题组在短短的两年时间内先后成功研制出各种喷口直径和形状的常压射频冷等离子体喷设备并申请了几个相关设备专利。lt/spangtltspan
langquotEN-USquot stylequotfont-family: Arial color: rgb102 102
102quotgtlto:pgtlt/o:pgtlt/spangt ltspan langquotEN-USquot stylequotfont-family: Arial color: rgb102 1
02 102quotgt3.4 lt/spangtltspan stylequotfont-family: 宋体color: rgb102 102 102quotgt低温冷凝喷雾技术lt/spangtltspan langquotEN-USquot
stylequotfont-family: Arial color: rgb102 102 102quotgtlto:pgtlt/o:pgtlt/spangt ltspan stylequotfont-family: 宋体color: rgb102 102 102quotgt随着lt/spangtltspan langquotEN-USquot stylequotfont-family: Arial color: rgb102 102
102quotgt90nmlt/spangtltspan stylequotfont-family: 宋体color: rgb102 102 102quotgt 节点技术时代的到来无论从经济学角度还是从技术发展角度看单纯依靠损失原料换取硅片表面洁净的方法必将被淘汰。这种干法清洗技术有效地避免了由兆声清洗等
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