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关于自动清洗机

1、槽式清洗设备:湿法化学清洗系统既可以是槽式的又可以是旋转式的。一般设备主要包括一组湿法化学清洗槽和相应的水槽,另外还可能配有甩干装置。硅片放在一个清洗专用花篮中放入化学槽一段指定的时间,之后取出放入对应的水槽中冲洗。
对于清洗设备的设计来说,材料的选择至关重要。使用时根据化学液的浓度、酸碱度、使用温度等条件选择相应的槽体材料。从材质上来说一般有NPP、PVDF、PTFE、石英玻璃、不锈钢等。例 如: PVDF、PTFE、石英玻璃等一般用在需加热的强酸强碱清洗,其中石英玻璃不能用在HF清洗中,NPP 一般用在常温下的弱酸弱碱清洗,不锈钢一般用在有机液清洗。而常温化学槽,一般为NPP 材料。
槽内溶液可加热到 180℃ 甚至更高,它一般由石英内槽、保温层、塑料( PP) 外槽组成。石英槽加热可以通过粘贴加热膜或者直接在石英玻璃上涂敷加热材料实现。石英槽内需安装温度和液位传感器,以实现对温度的精确控制以及槽内液位的检测,防止槽内液位过低造成加热器干烧。除此之外 PVDF( PTFE) 加热槽也较为常用,这类加热槽常用于HF溶液的清洗中。由于受到槽体材料的限制,这类加热槽只能使用潜入式加热,潜入式加热器一般有盘管式和平板式两种,加热器外包覆PFA管。
另外,随着清洗要求的不断提高,槽体还可以选配循环、过滤等功能。循环功能主要是为了药液混合环境更均匀,有时也在加入循环泵,使得液体在槽内循环流动;而过滤功能则是药液在清洗过程中产生一些杂质,有时会影响清洗效果,这时加入了过滤功能后,更利于过滤杂质,提升清洗效果
2、超声波清洗
超声波清洗法的主要目的是去除晶片表面污染物薄膜而不能去除颗粒。在清洗过程中,晶片浸没在清洗液中,利用超高频率的声波能量将晶片正面和背面的颗粒有效去除。超声清洗的主要原理是利用超声波空化效应、辐射压和声流,先将硅片置于槽内的清洗液之中,利用槽底部的超声振子工作,把能量传递给液体,并以声波波前的形式通过液体。当振动比较强的时候,液体会被撕开,从而产生很多气泡,叫做空穴泡。这些气泡就是超声波清洗的关键所在,它们储存着清洗的能量,一旦这些泡碰到硅片表面,便会发生爆破,释放出来的巨大能量就可以清洗硅片的表面。在清洗液中加入合适的表面活性剂,可以增加超声波清洗效果。
超声波清洗有很多优点:清洗的速度快;清洗的效果比较好;能够清洗各种复杂形状的硅片表面;易于实现遥控和自动化。它的缺陷有以下几个方面:超声波对颗粒大小不同的污染物的清洗效果不一样,颗粒尺寸越大,清洗效果越好;但是颗粒尺寸变小时,清洗效果不佳,对于粒径只有零点几微米的颗粒,需要利用兆声清洗才能去除;在空穴泡爆破的时候,巨大的能量会对硅片造成一定的损伤。
3、旋转喷淋清洗
旋转喷淋清洗是浸入型清洗的变型。系统中一般包括自动配液系统、清洗腔体、废液回收系统。喷淋清洗在一个密封的工作腔内一次完成化学清洗、去离子水冲洗、旋转甩干等过程,减少了在每一步清洗过程中由于人为操作因素造成的影响。在喷淋清洗中由于旋转和喷淋的效果,使得硅片表面的溶液更加均匀,同时,接触到硅片表面的溶液永远是新鲜的,这样就可以做到通过工艺时间设置,精确控制硅片的清洗腐蚀效果,实现很好的一致性。密封的工作腔可以隔绝化学液的挥发,减少溶液的损耗以及溶液蒸气对人体和环境的危害。各系统分别贮于不同的化学试剂,在使用时到达喷口之前才混合,使其保持新鲜,以发挥最大的潜力,这样在清洗时会反应最快。用 N2 喷时使液体通过很小的喷口,使其形成很细的雾状,至硅片表面达到更好的清洗目的。
此方法适用于除去氧化膜或有机物。因为化学物质在硅片表面停留的时间比较短,对反应需要一定时间的清洗效果不好。在喷洗过程中所使用的化学试剂很少,对控制成本及环境保护有利。
目前在半导体厂清除晶圆表面微粒与金属有机物的湿法清洗仍以槽式清洗为主,国产半导体清洗设备主要有北京七星华创电子有限公司、中国电子科技集团公司第四十五研究所以及华林科纳半导体设备有限公司等公司,他们均是国内较早进入此行业的设备制造商,多年来都积累了丰富的湿制程设备制造经验。随着半导体厂清洗晶圆颗粒去除率的要求不断提升,越来越多的国内半导体厂希望采用旋转喷淋清洗方式,从而引进单片清洗机来提高清洗效果,而国内这方面起步较晚,多以进口设备为主。据悉,华林科纳半导体设备有限公司日前与台湾弘塑达成了战略合作协议,双方将借此契机深化合作领域,加大8寸及12槽内单片旋转清洗设备、电镀设备等高端设备的新产品研发、生产与销售。
在各种集成电路的制造过程中,随着清洗方法的不断创新与联合应用,目前的硅片清洗工艺已不再是一个简单的制作步骤,而是一个系统的清洗工程。硅片清洗技术的革新与发展,推动了清洗设备制造企业加大研发力度,不仅仅是制造出设备,从某个角度来说,还需根据各家硅片生产企业的具体情况提供不同的清洗方案和设备定制设计,帮客户最大限度地降低成本和减少损失,同时尽量减少清洗设备本身可能带来的沾污。未来的硅片清洗设备将向整合性,集成化与全自动的方向发展。
 

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