5G、人工智能、智慧交通等消費(fèi)電子、汽車電子、計(jì)算機(jī)等應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展，對(duì)芯片的性能提出更高的要求，加快了芯片制程升級(jí)，從而帶動(dòng)了半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展。半導(dǎo)體晶圓制造工藝包括清洗、曝光、顯影、刻蝕、CMP（化學(xué)機(jī)械拋光）、切片等環(huán)節(jié)，需要用到各種特殊的液體，如顯影液，清洗液，拋光液等等，這些液體中表面活性劑的濃度對(duì)工藝質(zhì)量效果產(chǎn)生深刻的影響。

動(dòng)態(tài)表面張力在半導(dǎo)體晶圓清洗工藝的應(yīng)用

半導(dǎo)體晶圓清洗工藝要求

芯片制造技術(shù)的進(jìn)步驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體清洗技術(shù)快速發(fā)展。在單晶硅片制造中，光刻，刻蝕，沉積等工藝后均設(shè)置了清洗工藝，清洗工藝在芯片制造進(jìn)程中占比最大，隨著芯片技術(shù)節(jié)點(diǎn)不斷提升，對(duì)晶圓表面污染物的控制要求也越來(lái)越高。

為了滿足這些高的清潔度要求，在其中部分需要化學(xué)清洗的工序，清洗劑的濃度一定要保持在適當(dāng)?shù)臐舛确秶畠?nèi)，成功的清洗工藝有兩個(gè)條件：

1. 為了達(dá)成所需的清潔效果，清洗劑的濃度需要在規(guī)定范圍內(nèi)。

2. 在最后的漂洗過(guò)程后，須避免表面活性劑在硅晶圓上殘留，殘留的表面活性劑對(duì)后面的處理工藝會(huì)造成不利影響。

清洗工藝的好壞直接影響下一道工序，甚至影響器件的成品率和可靠性，然而在清洗工藝過(guò)程中，工人往往疏于監(jiān)控清洗和漂洗工序中表面活性劑的濃度，表面活性劑經(jīng)常過(guò)量，而為了消除表面活性劑過(guò)量帶來(lái)的不利影響，又往往要費(fèi)時(shí)費(fèi)力地增加漂洗工序階段的成本。

德國(guó)析塔SITA動(dòng)態(tài)表面張力儀監(jiān)控晶圓清洗工藝中清洗劑的添加

德國(guó)析塔SITA動(dòng)態(tài)表面張力儀通過(guò)動(dòng)態(tài)表面張力的測(cè)試，建立清洗槽液的表面張力值與表面活性劑濃度關(guān)系曲線，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)通過(guò)監(jiān)控晶圓清洗工藝中表清洗劑表面張力的變化來(lái)調(diào)整清洗劑的添加量，從而優(yōu)化晶圓清洗工藝。

動(dòng)態(tài)表面張力在半導(dǎo)體晶圓切片工藝的應(yīng)用

半導(dǎo)體晶圓切片和CMP工藝要求

晶圓切片工藝是在“后端”裝配工藝中的第一步。該工藝將晶圓分成單個(gè)的芯片，用于隨后的芯片接合(die bonding)、引線接合(wire bonding)和測(cè)試工序。在芯片的分割期間，金剛石刀片碾碎基礎(chǔ)材料(晶圓)，同時(shí)去掉所產(chǎn)生的碎片。在切割晶圓時(shí)某一種特殊的處理液會(huì)用于冷卻工作時(shí)的刀片，這種處理液中會(huì)加入某種表面活性劑，以此來(lái)潤(rùn)滑刀片并移除切割過(guò)程中產(chǎn)生的碎片，改善切割品質(zhì)、延長(zhǎng)刀片壽命。

在半導(dǎo)體晶圓CMP工藝中，利用機(jī)械力作用于晶圓片表面，同時(shí)研磨液中的化學(xué)物質(zhì)與晶圓片表面材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)來(lái)增加其研磨速率。

拋光液是 CMP 技術(shù)中的決定性因素之一，其性能直接影響被加工工件表面的質(zhì)量以及拋光加工的效率。在CMP拋光液中，一般使用水基拋光液作為加工介質(zhì)，以去離子水作為溶劑，加入磨料（如 SiO2、ZrO2 納米粒子等）、分散劑、pH 調(diào)節(jié)劑以及氧化劑等組分，每個(gè)組分都具有相應(yīng)的功能，對(duì)化學(xué)機(jī)械拋光過(guò)程起到不同的作用。磨料通過(guò)拋光液輸送到拋光墊表面后，在拋光墊和被加工表面之間同時(shí)受到壓力作用以及相對(duì)運(yùn)動(dòng)的帶動(dòng)，通過(guò)對(duì)被加工表面形成極細(xì)微的切削、劃擦以及滾壓作用，對(duì)表面材料進(jìn)行微量去除。磨料的形狀、硬度、顆粒大小對(duì)化學(xué)機(jī)械拋光都具有重要的影響。分散劑是一種兼具親水性與親油性的界面活性劑，能夠均勻分散一些不溶于液體的固體顆粒，對(duì)于拋光液而言，分散劑能夠減少拋光液中磨料顆粒的團(tuán)聚，提高拋光液中磨料的分散穩(wěn)定性。

德國(guó)析塔SITA動(dòng)態(tài)表面張力儀監(jiān)控晶圓切片和CMP工藝種特殊處理液和拋光液的添加

目前在晶圓切片和CMP工藝中，監(jiān)測(cè)切片過(guò)程中的特殊處理液和研磨液表面活性劑濃度往往容易出現(xiàn)問題，如果將樣品送到第三方實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行檢測(cè)，成本高，且有一定時(shí)差，無(wú)法快速矯正表面活性劑濃度。

德國(guó)析塔SITA動(dòng)態(tài)表面張力儀，可以建立液體表面張力值與表面活性劑濃度關(guān)系曲線。在幾分鐘內(nèi)完成特殊處理液和研磨液動(dòng)態(tài)表面張力的測(cè)量，進(jìn)而可以量化數(shù)據(jù)呈現(xiàn)液體表面活性劑濃度，幫助工人迅速將實(shí)際值與期望值作比較，及時(shí)調(diào)整表面活性劑濃度。

動(dòng)態(tài)表面張力在半導(dǎo)體晶圓光刻工藝的應(yīng)用

半導(dǎo)體晶圓在光刻工藝中使用顯影劑溶解光刻膠，將光刻膠上的圖形精確復(fù)制到晶圓片上。四甲基氫氧化銨（TMAH）溶液是常用的顯影劑，人們往往在四甲基氫氧化銨（TMAH）溶液中添加表面活性劑，以降低表面張力，改善光刻工藝中光刻膠的粘附性，改善光刻顯影液對(duì)硅片涂膠面的潤(rùn)濕，使溶液更易親和晶圓表面，確保一個(gè)穩(wěn)定且不與表面幾何形狀相關(guān)的蝕刻過(guò)程。

德國(guó)析塔SITA動(dòng)態(tài)表面張力儀監(jiān)控TMAH溶液表面活性劑濃度

德國(guó)析塔SITA動(dòng)態(tài)表面張力儀，可以建立TMAH溶液表面張力值與表面活性劑濃度關(guān)系曲線。通過(guò)快速連續(xù)監(jiān)控TMAH溶液表面張力，并在設(shè)定的范圍內(nèi)自動(dòng)比較數(shù)據(jù)，使用工人可以在表面活性劑濃度超出限定值后，短時(shí)間迅速反應(yīng)采取相關(guān)措施。

同時(shí)析塔SITA動(dòng)態(tài)表面張力儀可對(duì)MAH溶液的潤(rùn)濕性能進(jìn)行簡(jiǎn)便快捷的分析。操作簡(jiǎn)單、無(wú)需任何專業(yè)經(jīng)驗(yàn)。

動(dòng)態(tài)表面張力在半導(dǎo)體晶圓蝕刻工藝中的應(yīng)用

在太陽(yáng)能電池生產(chǎn)過(guò)程中，需要對(duì)晶圓進(jìn)行蝕刻工藝，將顯影后的簡(jiǎn)要蝕刻區(qū)域的保護(hù)膜去除，在蝕刻時(shí)接觸化學(xué)溶液，達(dá)到溶解腐蝕的作用，形成凹凸或者鏤空成型的效果，使用工人往往在蝕刻液中添加異丙醇IPA，以降低蝕刻液表面張力。

晶圓蝕刻工藝中容易存在的問題是：蝕刻過(guò)程的對(duì)流會(huì)引起異丙醇的快速蒸發(fā)，蝕刻液表面張力增加，蝕刻工藝質(zhì)量下降。因此需要將蝕刻液中異丙醇濃度控制在規(guī)定范圍內(nèi)。

德國(guó)析塔SITA動(dòng)態(tài)表面張力儀監(jiān)控蝕刻液中異丙醇濃度

德國(guó)析塔SITA動(dòng)態(tài)表面張力儀可以精確快速測(cè)量蝕刻液動(dòng)態(tài)表面張力，使用工人可以將測(cè)量值與實(shí)際所需值進(jìn)行對(duì)比，得出異丙醇濃度是否在規(guī)定范圍內(nèi)，如超出限定值后，則可以在短時(shí)間內(nèi)快速采取相應(yīng)措施，達(dá)到高質(zhì)量的蝕刻工藝和避免異丙醇過(guò)量，節(jié)省成本。

析塔SITA動(dòng)態(tài)表面張力儀在半導(dǎo)體行業(yè)的客戶案例

德國(guó)析塔SITA動(dòng)態(tài)表面張力儀介紹

德國(guó)析塔SITA動(dòng)態(tài)表面張力儀采用氣泡壓力法測(cè)量液體動(dòng)態(tài)及靜態(tài)表面張力，通過(guò)智能控制氣泡壽命，測(cè)出液體中表面活性劑分子遷移到界面過(guò)程中表面張力的變化過(guò)程，即連續(xù)的一系列動(dòng)態(tài)表面張力值以及靜態(tài)表面張力值。

德國(guó)析塔SITA動(dòng)態(tài)表面張力儀，共有4種型號(hào)。

審核編輯：符乾江