影响清洗设备清洗效果的关键参数

实用技术清洗世界
Cleaning World 第37卷第1期2021年1月
文章编号：1671-8909 (2021 ) 1-0015-002
影响清洗设备清洗效果的关键参数
王玉
(中国电子科技集团公司第二研宄所，山西太原030024)
摘要：介绍了晶圆湿法清洗设备的运行机制；针对设备的不同模块，分析了可能影响清洗效果的关键参数；并针对各个参数的控制，提出了相对应的解决方案。

关键词：清洗设备；清洗效果；关鍵参数
中图分类号：TE922 文献标识码：A
1概述
湿法清洗在半导体芯片制造过程中，是非常重要的 一项工艺技术，几乎每道生产工序的前后端都会用到湿 法清洗。

因此，湿法清洗设备能力的好坏，将直接影响 着产品的良率。

并且随着集成电路工艺复杂度不断增加，针对设备各个功能模块的关键参数的研宄与控制，变得 越来越重要。

通过精确控制整个湿法清洗工艺中的关键 参数，将对产品的良率提升提供巨大的帮助。

2湿法清洗设备
湿法清洗的主要原理是利用溶液与晶圆表面发生化 学反应并产生的气态或是液态的生成物，从而实现表面 杂质或表层分子的移除。

湿法清洗的作用就是利用化学 方法除去晶圆表面产生的各种污染物。

湿法清洗设备就 是由一系列的化学工艺组合到一起，组成的一个湿式工 艺序列。

随着i c制造中关键尺寸的不断缩小，湿法清洗相 关的设备技术也在不断进步，从最简易的手动清洗，到 后来有主要参数监测功能的半自动清洗，目前己经发展 到目前全自动化在线监测的清洗设备。

按照清洗方式及原理，湿法清洗设备类型分为多槽 式、刷洗式、单片清洗式等几种。

本文主要探讨多槽式
■H 图1常见的多槽式清洗设备药液槽配置示意图清洗设备。

图1是常见的多槽式清洗设备药液槽配置示意图，左右为晶圆上下料区域，中间是按功能依次排列的药液 槽，化学药液槽处理完后面有纯水冲洗槽，最后通过干 燥槽，从而完成一整套清洗干燥流程。

3功能模块的关键参数
3.1设备内部气体循环系统
自动化湿法设备是全封闭的系统，内部溶液产生的 废气需要通过气体循环过滤和净化，从而保持设备内部 的高度洁净。

气体循环包括进风系统和排风系统。

进风 系统通常采用高效空气过滤形成洁净气流，是通过机台 顶部的鼓风机工作从而达到气流持续往下吹的效果。

排 风系统是通过风机将将废气从设备中排出。

进风和排风两者的气压值需要形成相对稳定的动态 平衡，来阻止外界气体进入机台，使机台内部保持高度 的洁净。

因此，送风及排风的流量及压力就是需要实时监测 的关键参数，基于以上原因，设备的排风建议安装可自 动调节的风量调节阀。

3.2工艺槽体
晶圆的清洗效果与工艺密切相关，监测工艺过程中 的各项工艺参数就显得尤为重要。

槽式清洗工艺中的关 键参数主要有：工艺温度、工艺时间、溶液浓度、液位 控制等。

设备需具有相关的软硬件，通过与自动化系统 连接，并在这些参数异常时发出警报。

溶液的工艺温度控温精度要求较高，一般为±1 °C,通常采用热电偶测温，PID控制，槽内最好装有2套温 度传感器用来监测温度的变化。

当溶液需短时间内加热
作者简介：王玉（1986-),男，硕士，毕业于长春理工大学，工程师.现就职于中国电子科技集团公司第二研究所，主要从事湿法处理专用设备的研发工作 收稿日期：2021-01-14。

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至很高温度（120 °C 以上）时，这时加热器的功率会比 较大，一般采用电力调整器来控制加热器，才能达到精 确的控温精度。

工艺时间指的是从晶圆底部进入溶液开始算起，到 工艺流程结束后晶圆提升出液面时截至，通常这个时间 要严格控制，尤其在刻蚀工艺中刻蚀速率的关系，晶圆 在溶液存留时间需精确控制。

在实际清洗工艺过程中，药液会挥发消耗，浓度就 会发生变化，会影响清洗效果。

因此对重要的药液浓度 进行实时监测就很有必要。

为了保证稳定的溶液浓度， 就需要实时分析相关成分的浓度，并实时控制相关化学 试剂的供给。

化学试剂的实时供给通常为厂务集中供液 系统配置流量计进行精确计量。

槽内溶液一般具有强烈的腐蚀作用，因此溶液的液 位控制通常采用氮气压差式液位计，解决了液位传感器 受到腐蚀的问题，也避免了污染溶液。

3.3循环过滤系统
在湿法工艺中，化学药液的循环流量和压力，对清 洗过程中的缺陷控制十分重要，对于碎片率的控制起到 决定性作用，影响着设备产出的良品率
因此，溶液的循环过滤建议采用耐腐蚀磁力泵实现 循环过滤，并且流量与压力可调可控制，溶液的循环过 滤系统需采用独特的管路设计以及控制系统（闭环泵控 制系统），来保证槽内每片之间溶液的均匀性，并且使 槽内溶液形成良好的层流效应，有效的降低碎片率。

3.4篮具抛动机构
晶圆篮具在工艺过程中需要进行上下运动，用以增
加清洗尤其是刻蚀的效果。

通常在槽内会配置篮具抛动 机构来实现此功能。

抛动机构的抛动频率、抛动行程即 为此模块需控制监测的重要参数。

在刻蚀工艺中，较大的抛动行程相比于较小行程的 抛动，刻蚀均匀性会有比较明显的提高。

抛动行程一般 根据晶圆的尺寸确定，抛动行程在两个极限位置时晶圆 重叠区域越小越好。

抛动频率的提高，可以改善刻蚀的均匀性，但当抛
动频率增大到一定值时，刻蚀变得不稳定，均匀性变差， 甚至出现晶圆图形破损现象。

因此需要在工艺的调试过 程中，不断地对频率进行试验和匹配，从而达到最佳的 清洗刻蚀效果。

4结语
设备内部的气体循环系统，槽内溶液浓度，清洗时
间，清洗温度，液位控制，循环过滤系统的压力与流量， 抛动机构的行程与频率，这些参数都与设备的清洗能力 密切相关，控制并监测这些参数，精确控制整个湿法清 洗的反应过程，将对产品良率的提升提供巨大的帮助。

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处理工艺可有效将废水中无机盐蒸发回收做成副产品， 有机溶剂回收回用于工业生产，减少有机物污染物处理 总量，降低生产成本，增加收益。

(2)
废水经高级催化氧化可大幅提升废水BOD 5/
CO D 值，满足生化处理条件，通过运行实践表明高级
催化氧化效率受进水酸度、过氧化氢等氧化剂影响较大，
数据表明高级催化氧化控制pH 3〜4,过氧化氢添加量 5 kg /m 3对废水处理效果较好，运行成本较为合理。

(3)
该高CO D 高盐分难降解有机废水经过隔油预
处理、蒸发脱盐处理、高级催化氧化、生物水解酸化、 好氧接触氧化、M BR 过滤等一系列组合工艺处理后水 废水可稳定达标排放，工业运行数据稳定，抗冲击负荷 能力强，废水出水指标完全满足《污水综合排放标准》 GB 8978-1996三级标准。

参考文献：
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