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晶圆 清洗
随着硅片关键尺寸的持续缩小，对晶圆表面质量的要求也越来越高；表面的颗粒、金属沾污、有机物和自然氧化层、微粗糙度等都将会严重影响器件的成品率和进入下一步工艺的品质。在制造过程中，几乎每道工序都涉及到清洗；集成度越高，制造工序越多，所需的清洗工序也越多。贯穿整个ULSI制造工艺，单个硅晶圆需要清洗上百次，晶圆表面的清洗就成为了半导体生产中至关重要的环节。2007年8月9日，《半导体国际》第四届晶圆清洗研讨会在上海张江集电港龙东商务酒店圆满闭幕。会议吸引了200多名经理人和工程师，其中来自SMIC、TSMC、HHNEC、GSMC、Hynix-ST、ASMC、和舰、无锡华润、杭州海纳、深爱半导体等晶圆厂，另外还有TFT-LCD制造厂的工程师也积极参与了此次研讨会。针对制造工艺中的清洗案例和解决方案，晶圆厂和设备材料供应商的专家及经理人作了精彩的演讲，包括单晶圆清洗、兆声波清洗、喷淋法、浸泡法等各种清洗技术的应用等。听众和嘉宾的进行了积极的现场互动，气氛相当热烈。
清洗领域目前占统治地位的硅片表面清洗方法是湿法工艺，工业标准湿法清洗工艺是RCA清洗工艺，由SC-1和SC-2化学溶液组成。在结合RCA溶液清洗产生了新的湿法工艺，兆声波清洗是其中之一。兆声清洗采用接近MHz的超声能量，利用气穴现象和声流，在更低的温度下（30°C）实现了更有效的颗粒去除。来自Crest Ultrasonics的R. Nagarajan博士介绍了兆声清洗的频率范围、不同频段下气穴和声流对清洗效果的影响，以及评估了高频兆声清洗效果的试验结果。他指出，兆声清洗可以清除亚微米的污染且不会出现超声清洗因成穴诱生的蚀损斑；通过图表比较430KHz的振荡频率，MSI 470KHz可达到更一致的清洗效果，而多重萃取法可同时量化清洗效率和潜在的侵蚀现象。
SEZ亚太区技术营销经理洪连发介绍了铜工艺后段清洗解决方案。带背面喷嘴的双面卡盘可用于原位正面/斜面聚合物去除；只清洗斜面（BCO）工艺单元适用于正面/斜面聚合物去除和斜面薄膜刻蚀；结合兆声清洗系统可增强聚合物移除工艺的清洗效率，采用低RPM卡盘的更宽工艺窗口适应各种不同反应速率的化学品。
华虹NEC湿法在线部Fab1工程3部经理柯炼从CD测试的角度分析了Al线刻蚀后湿法清除聚合物过程带来的影响。他指出，药液的刻蚀作用会改变CD的测试波形，由于处理时间短，单片式机台的刻蚀作用小；为减小刻蚀作用，在工艺条件上可追加干燥程序，而在设备相关管路中增加监控系统可降低机台不稳定导致CD测试波形变化的可能性。
随着新材料如高K介质和金属栅电极的引入，以及关键尺寸的紧缩，需要多重选择性刻蚀的化学溶液，在大批量生产的湿法制程中需要对高稀释的多组分清洗化学剂进行实时监控，精确、快速地分析各组分成分和浓度以达到更好的成品率控制。ECI Technology大中国区业务拓展经理Chenting Lin指出了目前一些In-Situ监控方法的局限性，光谱法和电阻分析法多用于单组分解决方案，而滴定法具有高精度和稳定性，但对于实时监控却显得过于缓慢；他介绍了近红外光谱法（NIR）分析的多种优势，展示了对SC1、DSP+等溶液的分析应用，指出超低噪音的NIR分析法可以探测高稀释溶液光谱变化，采用的多通道技术可吸收多个组分光谱，并解析多个方程式以得到准确的结果，分析仪可同时监控组分浓度和工艺参数。
借用ITRS线路图，Entegris液体微污染控制部门的全球产品支持经理陈柏嘉指出，随着更高制程技术的引进，关键颗粒变小，对于纳米级颗粒和金属离子污染的控制变得越发关键，而不同工艺状况下对于颗粒和金属污染控制的需求也不同，在不同的技术节点需要使用不同的过滤器；为了更好的清洗表面和避免污染，必须要使用高流量和高过滤效率的过滤器。通过一系列实验数据分析，他指出新研发的特殊结构滤膜的小孔径过滤器也可以实现高流量，从而兼顾了过滤更小关键颗粒和实现高效清洗。
来自宏力半导体公司的孙震海博士分享了微滴喷雾方法进行微粒去除的计算和研究。微粒particle因为各种力的作用（静电力、范德瓦尔茨力等）落在wafer表面，针对喷淋清洗中最基本的液滴撞击想象，建立模型观察微粒和液滴之间的撞击情况，他指出在同样大小的液滴尺寸和表面条件下，撞击速度越大，去除作用力越大；在液滴以同样的速度撞击晶圆上微粒的瞬间，干的wafe表面和湿的wafe表面相比较，干表面wafer上的微粒形成压力梯度，上边压力大于下边，更有利于晶圆表面微粒的去除。
光阻的去除是困扰晶圆制造的问题之一，与微粒去除相较并不轻松，甚至于去除的效率也严重的影响了制程的成品率与速度。减少光阻去除时间，相信就能对整个晶圆厂带来更大的效益，这也是全湿法光阻去除法能够取代灰化步骤的原因之一。FSI国际东南亚和大中华区应用经理楚明茂指出，随着制程的细微化前进到65nm及更高节点，在晶圆的蚀刻清洗方面，如何满足客户在技术与制程的支持、制造成本和产品质量的要求也是重要的课题。他介绍了FSI喷雾清洗平台——ZETA系统清洗解决方案在减少表面损害、材料损失、制造周期时间和资金投入的帮助。随着已注入光刻胶的应用不断上升，可允许的材料损失和表面损坏水平程度不断下降，以及不断提升的制造效率需求，IC制造过程中的光刻胶去除已经成为业界的挑战。
半导体器件尤其是先进的存储器件尺寸的紧缩，要求更有效的表面预处理工艺实现高的纵横比接触，刻蚀后残渣的去除工艺以避免接触和通孔内光阻残留问题，另外金属层间绝缘层使用混合电介质，需采取适当的刻蚀速率避免氧化物层出现“凹槽”或“阶梯”。SACHEM业务拓展部经理Russell Stevens介绍，传统的刻蚀后与金属沉积前表面预处理工艺包括BOE刻蚀等，但这些都存在预处理能力（选择比）的局限；通过实验，采用新型的非水溶媒的混合化学溶液对于掺杂和非掺杂氧化物膜来说，都被证明有较好的处理效果。
在半导体生产工艺中，需要大量的超纯水来清洗晶片。保证水纯度的高质量对制造厂来说非常重要，可以防止晶片上的超微结构被损坏。瑞士SWAN公司亚太区总经理Lukas Staub与晶圆厂的工程师分享了SWAN在水质分析和监控方面的经验：为获得可靠的准确的检测报告，需要获得工艺参数值、采样流体的速度和温度，另外传感器电极的检查以及反应剂和电解液的使用情况也将影响检测结果。
ITRS前道清洗工艺线路图上指出，至2008年DRAM半节距达到57nm，晶圆表面关键微粒尺寸达到28.4nm、数目为94.8个，更高节点需要更有效的工艺和污染控制方案。Semitool东南亚区制程经理Timothy Stolt介绍了传统的Wet Batch工艺方法，指出了其在300mm应用的一些不足，比如氧化物损失、栅结构的破坏、较差的晶圆间控制和批次可重复性等。同时，他提出了Semitool单晶圆清洗的解决方法，采用不同于传统WET BENCH的清洗液配比，结合臭氧和兆声清洗等，发挥单晶圆清洗制程的最大效益。
中芯国际扩散与湿法清洗部门经理朴松源介绍了对使用单晶圆清洗平台进行全湿法光阻去除工艺的评估。他指出，超大规模CMOS制造技术发展到65nm及更高技术节点，LDD（轻掺杂漏区）结变得越来越窄。LDD区域中的杂质分布越来越靠近衬底表面。由于杂质丢失带来的表现将影响到器件的性能，LDD离子注入PR去除后工艺正变得越来越重要。灰化和后清洗工艺需要仔细的研究以在剂量损失和缺陷表现上取得满意的结果。他介绍道，“因为O2等离子灰化（高能量）和湿槽工艺（高材料损失和低PRE）的本性使然，一些 LDD回路PR去除清洗的新方法开始被评估。在满足令人满意的COO和产能前提下，根据缺陷、材料损失、周期时间的减少等方面的表现，在单晶圆全湿法PR去除清洗工艺中评估结果表现良好，但器件性能的认证将要继续深入研究。”
目前，国内晶圆厂不断增加，而技术上也将导入更先进的工艺，如何面对晶圆越来越苛刻的表面质量要求并提升成品率，将是众多晶圆制造厂的经理人及工程师面对的课题，清洗这一焦点话题将持续引起广泛兴趣，依托《半导体国际》这一平台，越来越多的工程师可以此分享清洗领域的经验和先进技术。
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