晶圓再生清洗是半導體制造過程中至關重要的環節,其目的是去除表面污染物以確保后續工藝的準確性和器件性能。以下是常見的晶圓再生清洗方法及其技術特點:
濕法清洗(主流方案)
RCA清洗法
SC-1(APM):使用氨水、過氧化氫和水的混合液,主要去除有機污染物及細顆粒,并在表面形成薄氧化硅層35;典型配比為NH?OH:H?O?:H?O = 1:4:20,溫度約80°C。
SC-2(HPM):采用鹽酸、過氧化氫和水的混合溶液,針對金屬離子污染進行清洗,留下鈍化層防止二次污染35;常用配比為HCl:H?O?:H?O = 1:1:6,溫度控制在85℃左右。
吡拉尼亞清洗法(Piranha Etch Clean):通過硫酸與過氧化氫的強氧化性混合溶液(典型比例3:1或4:1)高效分解頑固有機物和光刻膠殘留,適用于高精度要求的工藝步驟3。需嚴格控制溫度以避免損傷晶圓。
氫氟酸基清洗
稀氫氟酸(DHF):用于去除自然氧化層,配比通常為HF:H?O = 1:50,常溫操作;
緩沖氫氟酸(BHF):含NH?F的緩沖體系可更溫和地剝離氧化膜,減少對基底材料的腐蝕風險。
超聲波/兆聲波清洗:利用高頻聲波在液體中產生空化效應,破壞顆粒與晶圓表面的結合力。其中兆聲波因更高頻率能處理亞微米級顆粒且不損傷表面,尤其適合制程。
干法清洗
等離子清洗:通過等離子體中的活性粒子與污染物反應實現去污,無需化學溶劑,適用于保持表面完整性的場景。常用于去除結構復雜的二氧化硅層,但對污染物類型選擇性較強。
臭氧清洗(Ozone Cleaning):基于臭氧的強氧化性分解有機物為二氧化碳和水,環保且無化學殘留。逐漸替代傳統溶劑型清洗,成為新興趨勢。
輔助工藝與設備
預清洗階段:先以去離子水(DI Water)初步沖洗大顆粒雜質,再結合超聲波松動附著物,為后續深度清洗做準備。
終清洗與干燥
去離子水漂洗:清除殘留化學品;
臭氧水強化處理:進一步氧化微量有機物;
旋轉甩干+氮氣吹掃:高速離心脫水后用惰性氣體確保表面干燥,避免水痕再污染。
自動化系統應用:現代產線多采用單片式清洗設備替代傳統批量處理,提升均勻性和良率控制能力,尤其適配大尺寸晶圓及高復雜度工藝需求5。
實際生產中通常根據污染物類型組合多種方法,例如先用物理手段松動顆粒,再通過化學反應溶解特定物質,最后用高純度介質保障潔凈度。隨著制程節點向納米級演進,清洗技術正朝更高精度、更低環境影響的方向發展。
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