半导体行业(二百五十五)之污染控制(十五)

文摘   2024-04-28 23:09   北京  

室温和臭氧化学


完美的清洗过程将在室温下进行,使用完全安全的化学品,这些化学品易于经济地处理。那种理想的过程并不存在。然而,有关室温化学的研究一直在进行中。其中的一个过程结合了室温下的超纯水浴和臭氧以及两种HF溶液。超声波辅助提高了清洗效率。

喷雾清洗


标准的清洗技术一直是在湿法工作台或自动化机器中进行的化学浴浸泡。虽然湿法清洗预计将把行业带入0.35至0.50微米时代,但越来越多的需要考虑的因素出现了。化学品变得更加昂贵,浸泡在槽中会导致污染物的再沉积,晶圆表面上更小和更深的图案限制了清洗效率。随之出现了替代的清洗方法。喷雾清洗提供了几个优点:化学品成本下降,因为使用的化学品直接指向晶圆,而不是在槽中维持大量储备。较少的化学品使用减少了处理或去除危险化学废物的成本。清洗效率得到提高。喷雾的压力有助于清洗具有深孔的小图案表面上的颗粒。此外,再污染的机会较少,因为晶圆只接收新鲜的化学品。喷雾方法允许在清洗后立即进行水冲洗,消除了转移到单独的水冲洗站的需要。

干法清洗


关于湿法浸泡方法的考虑促使人们对蒸汽或气相清洗产生了兴趣并进行了开发。对于清洗,晶圆暴露在清洗或蚀刻化学品的蒸汽中。HF/水蒸汽混合物已经进入了氧化物去除工艺。

低温清洗


高压二氧化碳CO2清洗是一种新技术。CO2从喷嘴指向晶圆。随着气体离开喷嘴,压力下降,导致快速冷却,进而形成CO2颗粒或雪。撞击粒子的力量会将表面颗粒脱落,流动将它们带走。表面的物理冲击提供了清洗作用。氩气气溶胶是另一种低温技术。氩是一种相当重和大的原子,当在压力下指向晶圆时,可以脱落颗粒。

水冲洗


每个湿法清洗序列都跟随着用去离子水冲洗。冲洗执行双重功能,从表面上移除清洗化学品,并结束氧化物蚀刻的作用。为了实现清洁晶圆的目标,需要大量的去离子水,也意味着巨大的开支。冲洗通过几种不同的方法进行。未来的重点将放在提高冲洗效率和减少数量上。ITRS呼吁将目前的每平方英寸30加仑硅减少到2012年左右50纳米栅极尺寸时的每平方英寸2加仑硅。

水冲洗技术包括:

- 溢流或级联冲洗器

- 快速倾倒冲洗器(QDRs)

- 超声波或兆声波辅助

- 喷雾

- 旋转冲洗干燥器工具

溢流或级联冲洗器


为了获得原子级清洁的表面,不能简单地将晶圆浸入一池水中。彻底的冲洗需要连续供应清洁水到晶圆表面。一种这样的方法是溢流冲洗器(如下图所示)。它是一个嵌入到清洗站甲板中的盒子。去离子水从盒子底部进入,流过晶圆周围,然后从顶部溢出到排水系统中。通过从底部板引入氮气气泡到冲洗器中,增强了流动水的冲洗作用。随着氮气气泡在水中上升,它帮助混合晶圆表面的化学品与水。这种类型的系统通常被称为气泡器。变体是并行下流水冲洗器。在这种配置中,水从冲洗器外部引入系统,并通过晶圆流动(如下图所示)。

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