1、RCA清洗技术 工艺工艺 1 清洗现场清洗现场 2 清洗工艺介绍清洗工艺介绍 1. 化化学清学清洗、晶洗、晶圆清圆清洗洗是什是什么么 2. 晶晶圆清圆清洗的重要性洗的重要性 3. 晶晶圆清圆清洗的洗的研研究究内内容容 4. 晶晶圆清圆清洗中的化洗中的化学学原料及作用原料及作用 5. 晶晶圆清圆清洗的洗的RCA工工艺艺 1. 化化学清学清洗是什洗是什么么 化学清洗是利用各种化学试剂和有机溶剂清除附着在 物体表面上的杂质的方法。在半导体行业，化学清洗是 指清除吸附在半导体、金属材料以及用具表面上的各种 有害杂质或油污的工艺过程。 晶晶圆清圆清洗洗 晶圆清洗是以整个批次或单一晶圆，藉由化学品的浸 泡
2、或喷洒来去除脏污，并用超纯水来洗涤杂质，主要是 清除晶片表面所有的污染物，如微尘粒（Particle）、有机 物（Organic）、无机物、金属离子（Metal_Ions）等杂质 2. 晶晶圆清圆清洗的重要性洗的重要性 在超大型集成电路（ULSI）制程中，晶圆清洗技术及洁净度， 是影响晶圆制程良率、品质及可靠度最重要的因素之一。据统 计，在标准的IC制造工艺中，仅涉及晶圆清洗和表面预处理的 工艺步骤就有100步之多，可以说晶圆清洗的好坏直接制约了IC 加工的水平。 3. 晶晶圆清圆清洗的洗的研研究究内内容容 杂质污染物的来源与类型分析 杂质污染物对器件性能的影响 清洗剂及其清除杂质的作用原理及
3、清洗方法 物体表面污染物测定、洁净度的检查方法 清洗设备的改进、维护及自动化 化学试剂在清洗过程中对人体的影响 清洗工艺的安全操作问题 4. 晶晶圆清圆清洗中的化洗中的化学学原料及作用原料及作用 污染 可能污染源 微粒 机台、环境、水汽、化学品、容器 金属 机台、环境、水汽、化学品、容器、离子植入、蚀刻 有机物 光阻残留、容器、化学品、建筑物油漆涂料挥发 自然氧化物 化学品、环境、水、气体 4. 晶晶圆清圆清洗中的化洗中的化学学原料及作用原料及作用 SC-2 也可以也可以 5. 晶晶圆清圆清洗的洗的RCA工工艺艺 RCA清洗法是用于晶圆清洗的第一种工艺方法，也 是目前工业界最为广泛采用的工艺方
4、法。该方法由RCA 公司的Kern 和 Puotinen在1965年发明，1970年发布。 STEP1 SPM (4:1) H2SO4 + H2O2 (90C0 15min) STEP2 Rinse DI water (18M.cm) STEP3 DHF HF (0.5% - 2%) (30 sec) STEP4 Rinse DI water (18M.cm) STEP8 Rinse DI water (18M.cm) STEP6 Rinse DI water (18M.cm) STEP5 SC1 (1:1:5) NH4OH + H2O2 +H2O (70C0 10min) STEP7 SC2
5、 (1:1:5) HCL + H2O2 +H2O (70C0 10min) STEP9 DRY Spin Rinse Process Start Process Stop RCA工工艺艺流程流程 RCA工工艺艺 化化学学溶溶剂剂 DI Water H2O2 H2SO4 HCl NH3 H2O HF 化学溶剂化学溶剂 SPM DHF APM HPM 18.2M.cm 30 % 96 % 37 % 29 % 0.5-2 % RCA工工艺艺 微粒去除机制微粒去除机制 氧化去除氧化去除 微粒在氧化剂中被氧化微粒在氧化剂中被氧化 溶于酸碱去除溶于酸碱去除 电离去除电离去除 离子电性排斥去除离子电性排斥去
6、除 超声波去除超声波去除 RCA工工艺艺 微粒去除机制微粒去除机制 改进的改进的RCA 清洗清洗 1. 水中超声清洗：灰尘、残余物去除水中超声清洗：灰尘、残余物去除 2. 浓硫酸、浓硫酸浓硫酸、浓硫酸+双氧水：表面污染（有机物、重金属、微粒）双氧水：表面污染（有机物、重金属、微粒） BHF去除氧化层去除氧化层 （to 疏水性）疏水性） 3. 碱洗（双氧水、氨水、水）：颗粒、有机物去除碱洗（双氧水、氨水、水）：颗粒、有机物去除 BHF去除氧化层去除氧化层 （to 疏水性）疏水性） 4. 酸洗（双氧水、盐酸、水）：微粒、金属去除酸洗（双氧水、盐酸、水）：微粒、金属去除 BHF去除氧化层去除氧化层
7、（to 疏水性）疏水性） 5. 超纯水淋洗：去除离子超纯水淋洗：去除离子 练习练习 工艺工艺 1 清洗现场清洗现场 2 RCA工工艺艺 制程制程设备设备及供及供应应商商 湿法工作站 主要供应商 Conventional Bench Single Batch Plug Flow Multiple Batch Plug Flow Batch Spray Single Wafer Cleaner Sugai DNS TEL SCP DNS CFM Steag DNS Sugai TEL DNS FSI DNS SEZ 干燥机干燥机 主要供应商 HF Vapor Clean FSI RCA工工艺艺 工
8、作机台介工作机台介绍绍 Conventional Wet Bench RCA工工艺艺 工作机台介工作机台介绍绍 Conventional Wet Bench 设备组成： 中央控制系统及晶圆输入端 串联式化学酸槽、碱槽及洗涤槽 检测系统，包括流量监测，温度检测，酸槽化 学浓度校准 旋转、干燥设备 RCA工工艺艺 工作机台介工作机台介绍绍 Spray Chemical Cleaning Processor 旋转化学清洗系统 RCA工工艺艺 工作机台介工作机台介绍绍 Wafer Dry Technology A Down Flow Spin Dryer B IPA Dryer C Marangoni
9、 Dryer A Down Flow Spin Dryer 工作原理及设备简图 B IPA Dryer 工作原理及设备简图 C Marangoni Dryer 工作原理及设备简图 第一部分小结：第一部分小结： 晶圆清洗的目的、意义。晶圆清洗的目的、意义。 RCA标准工艺方法。标准工艺方法。 RCA工艺的常规机台原理及功能。工艺的常规机台原理及功能。 清洗现场操作过程清洗现场操作过程 氢氟酸氢氟酸 专用烧杯专用烧杯 光阻、刻蚀光阻、刻蚀 专用提把专用提把 清洗区清洗区 专用提把专用提把 液面高度液面高度 测量棒测量棒 专用吸笔专用吸笔 废弃物废弃物 丢弃箱丢弃箱 泄露紧急按钮泄露紧急按钮 急救药
10、品布置急救药品布置 聚氯乙烯聚氯乙烯 防护服防护服 防酸手套防酸手套 聚氯乙烯聚氯乙烯 围裙围裙 天然橡胶天然橡胶 高筒靴高筒靴 1. 感性感性认识认识 常常规规化化学清学清洗台的操作洗台的操作 样机图片样机图片 1. 感性感性认识认识 常常规规化化学清学清洗台的操作洗台的操作 1. 感性感性认识认识 常常规规化化学清学清洗台的操作洗台的操作 1. 感性感性认识认识 常常规规化化学清学清洗台的操作洗台的操作 机台启动机台启动 压力表压力表 启动开关启动开关 定时定时 1. 感性感性认识认识 常常规规化化学清学清洗台的操作洗台的操作 温度设定温度设定 1. 感性感性认识认识 常常规规化化学清学清
11、洗台的操作洗台的操作 酸槽盖板打开酸槽盖板打开 酸槽盖板放置酸槽盖板放置 化学石英槽化学石英槽 1. 感性感性认识认识 常常规规化化学清学清洗台的操作洗台的操作 晶圆处理晶圆处理 晶圆、晶舟晶圆、晶舟 1. 感性感性认识认识 常常规规化化学清学清洗台的操作洗台的操作 清洗开始清洗开始 晶圆转移晶圆转移 1. 感性感性认识认识 常常规规化化学清学清洗台的操作洗台的操作 时间设定时间设定 化学清洗完成化学清洗完成 1. 感性感性认识认识 常常规规化化学清学清洗台的操作洗台的操作 晶舟放入冲洗槽晶舟放入冲洗槽 取出架托取出架托 1. 感性感性认识认识 常常规规化化学清学清洗台的操作洗台的操作 关闭清
12、洗槽盖板关闭清洗槽盖板 开始清洗开始清洗 1. 感性感性认识认识 常常规规化化学清学清洗台的操作洗台的操作 旋转脱水旋转脱水 晶舟移入晶舟移入 旋转脱水旋转脱水 1. 感性感性认识认识 常常规规化化学清学清洗台的操作洗台的操作 脱水结束脱水结束 晶圆放入晶圆盒晶圆放入晶圆盒 1. 感性感性认识认识 常常规规化化学清学清洗台的操作洗台的操作 系统关闭及清理系统关闭及清理 关闭系统关闭系统 1. 感性感性认识认识 常常规规化化学清学清洗台的操作洗台的操作 冲洗化学槽、清洗槽冲洗化学槽、清洗槽 工作台清理工作台清理 1. 感性感性认识认识 常常规规化化学清学清洗台的操作洗台的操作 工作台清理工作台清
13、理 1. 感性感性认识认识 常常规规化化学清学清洗台的操作洗台的操作 物品归位物品归位 实验室常用的改进的实验室常用的改进的RCA 清洗工艺清洗工艺 1. 水中超声清洗：灰尘、残余物去除水中超声清洗：灰尘、残余物去除 2. 浓硫酸、浓硫酸浓硫酸、浓硫酸+双氧水：表面污染（有机物、重金属、微粒）双氧水：表面污染（有机物、重金属、微粒） BHF去除氧化层去除氧化层 （to 疏水性）疏水性） 3. 碱洗（双氧水、氨水、水）：颗粒、有机物去除碱洗（双氧水、氨水、水）：颗粒、有机物去除 BHF去除氧化层去除氧化层 （to 疏水性）疏水性） 4. 酸洗（双氧水、盐酸、水）：微粒、金属去除酸洗（双氧水、盐酸、水）：微粒、金属去除 BHF去除氧化层去除氧化层 （to 疏水性）疏水性） 5. 超纯水淋洗：去除离子超纯水淋洗：去除离子
