高效的硅片清洗需要最佳的工藝控制，以確保在不增加額外缺陷的情況下提高產(chǎn)品產(chǎn)量，同時(shí)提高生產(chǎn)率和盈利能力。

硅半導(dǎo)體器件是在高度拋光的晶片上制造的。晶圓上的劃痕和其他缺陷可能會(huì)影響最終產(chǎn)品的性能。因此，表面準(zhǔn)備是獲得干凈、鏡面拋光、未受損硅表面的關(guān)鍵步驟?；瘜W(xué)清洗是一種行之有效的方法，用于去除晶圓表面的污染物。最常見的工藝是RCA清洗，通過兩個(gè)連續(xù)的標(biāo)準(zhǔn)溶液清洗晶圓。標(biāo)準(zhǔn)清潔1 SC1浴(或氨過氧化物混合物APM)由NH4OH和H2O2組成。標(biāo)準(zhǔn)清潔2 SC2浴由鹽酸和H2O2制成。有效清洗晶片的關(guān)鍵因素是清洗槽的停留時(shí)間和最佳化學(xué)濃度。對主要SC1/SC2槽成分的快速在線監(jiān)測保證了晶片產(chǎn)量的增加，同時(shí)降低了缺陷密度。

SC1浴從晶片上去除顆粒、薄膜和有機(jī)殘留物，并在表面形成薄氧化層。然而，過渡金屬氫氧化物也可以保留在晶片表面上。也就是說，在后化學(xué)機(jī)械平面化化學(xué)機(jī)械拋光清洗順序中，SC2浴變得至關(guān)重要。SC2浴是酸性的，有助于去除表面的堿和過渡金屬。這種清洗過程在晶片表面留下一層薄的鈍化層，以避免未來的污染。

導(dǎo)體器件越小，從硅片表面去除小顆粒就越困難。因此，半導(dǎo)體制造商在潔凈室內(nèi)部的濕臺(tái)中執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)清潔步驟，以控制環(huán)境并避免進(jìn)一步污染。這種設(shè)置留給安裝分析系統(tǒng)的空間非常有限。此外，應(yīng)避免在潔凈室區(qū)域內(nèi)進(jìn)行任何化學(xué)處理，以提高人身和生產(chǎn)安全，并避免污染晶圓。

在標(biāo)準(zhǔn)清洗液中同時(shí)監(jiān)測多個(gè)參數(shù)的一種更安全、更高效、更快速的方法是使用無試劑近紅外光譜(NIRS)進(jìn)行在線分析。浴槽的實(shí)時(shí)分析將化學(xué)物質(zhì)濃度保持在嚴(yán)格的規(guī)格范圍內(nèi)，將它們的消耗量減少了約25%，每年為每個(gè)浴槽組件節(jié)省數(shù)萬美元。

當(dāng)潔凈室空間有限時(shí)，過程分析儀可以安裝在地下核心設(shè)施的潔凈室外，或者只是安裝在嵌入處理單元或工具本身的濕工作臺(tái)下面。儀器與采樣點(diǎn)之間的距離(多路復(fù)用器選項(xiàng)可達(dá)9個(gè))可以相隔數(shù)百米，并簡單地與低色散光纖與儀器接口。所有工藝浴都有一個(gè)由PFA管制成的循環(huán)循環(huán)。過程分析公司設(shè)計(jì)和定制的流電池可以夾在這些管上，便于安裝，無需修改現(xiàn)有的設(shè)置。只要夾住流動(dòng)單元，然后開始測量。

圖3 SC1浴中NH3和H2O2濃度的趨勢圖

過程中近紅外光譜的好處：

提高產(chǎn)品產(chǎn)量、再現(xiàn)性、生產(chǎn)率和盈利能力(減少晶圓報(bào)廢)。

通過持續(xù)監(jiān)控標(biāo)準(zhǔn)浴槽，有效清潔晶圓。

每個(gè)測量點(diǎn)節(jié)省更多成本，使結(jié)果更具成本效益。

由于實(shí)時(shí)監(jiān)控和操作人員不接觸化學(xué)試劑，生產(chǎn)更加安全。

為了建立一個(gè)校準(zhǔn)模型，需要一個(gè)覆蓋該過程的適當(dāng)?shù)臉悠贩秶?。這些樣品將通過NIRS和參考方法進(jìn)行分析。NIRS數(shù)據(jù)的精度與參考方法的精度直接相關(guān)。其他應(yīng)用可用于半導(dǎo)體行業(yè)，如：酸銅浴中的銅、硫酸和氯離子、混合酸蝕刻劑中的酸度、氫氟酸蝕刻劑、氫氧化銨和標(biāo)準(zhǔn)清潔浴中的鹽酸。

NIRS分析可以將從過程到主要方法(如滴定、卡爾費(fèi)舍爾滴定、HPLC、IC)進(jìn)行比較，為您的過程需求創(chuàng)建一個(gè)簡單但不可或缺的模型。通過Metrohm過程分析NIRSXDS系統(tǒng)獲得對生產(chǎn)的更多控制，能夠通過多路復(fù)用器選項(xiàng)監(jiān)控多達(dá)9個(gè)流程點(diǎn)。

審核編輯：湯梓紅