Wafer-Reinigungstechnologien und Datenaustausch

Die Wafer-Reinigungstechnologie ist ein kritischer Prozess in der Halbleiterfertigung, da selbst Verunreinigungen auf atomarer Ebene die Geräteperformance oder den Ertrag beeinträchtigen können. Der Reinigungsprozess umfasst typischerweise mehrere Schritte, um verschiedene Arten von Verunreinigungen zu entfernen, wie z. B. organische Rückstände, Metalle, Partikel und native Oxide.

1. Zweck der Wafer-Reinigung:

• Entfernung organischer Verunreinigungen (z. B. Fotolack, Fingerabdrücke)
• Entfernung von Metallverunreinigungen (z. B. Fe, Cu, Ni)
• Entfernung von Partikeln (z. B. Staub, Siliziumfragmente)
• Entfernung nativer Oxide (z. B. SiO₂-Schichten, die bei Luftkontakt entstehen)

2. Strenge Wafer-Reinigung gewährleistet:

• Hoher Prozessergebnis und Geräteperformance
• Reduzierte Defekte und Wafer-Ausschussraten
• Verbesserte Oberflächenqualität und -konsistenz

Bevor Siliziumwafer intensiven Reinigungsprozessen unterzogen werden, muss die vorhandene Oberflächenkontamination bewertet werden. Das Verständnis der Arten, Größenbereiche und Verteilung von Partikeln auf der Waferoberfläche hilft bei der Optimierung der Reinigungschemie und des mechanischen Energieeintrags.

3. Fortschrittliche Analysetechniken zur Kontaminationsbewertung:

3.1 Oberflächenpartikelanalyse

Spezielle Partikelzähler verwenden Laserstreuung oder Computer Vision, um Oberflächenablagerungen zu zählen, zu vermessen und abzubilden. Die Intensität der Lichtstreuung korreliert eng mit Partikelgrößen von nur wenigen zehn Nanometern und Dichten von nur 0,1 Partikeln/cm². Eine sorgfältige Kalibrierung mit Standards gewährleistet eine zuverlässige Hardwareleistung. Das Scannen der Waferoberfläche vor und nach der Reinigung validiert eindeutig die Wirksamkeit der Entfernung und treibt bei Bedarf Prozessverbesserungen voran.

3.2 Elementare Oberflächenanalyse

Oberflächensensitive Analysetechniken identifizieren die elementare Zusammensetzung von Verunreinigungen. Die Röntgenphotoelektronenspektroskopie (XPS oder ESCA) untersucht die chemischen Oberflächenzustände von Elementen, indem der Wafer mit Röntgenstrahlen bestrahlt und emittierte Elektronen gemessen werden. Die Glimmentladung-Emissionsspektroskopie (GD-OES) spaltet nacheinander ultradünne Oberflächenschichten ab, während die Emissionsspektroskopie die elementare Zusammensetzung in der Tiefe bestimmt. Diese Zusammensetzungsanalysen mit Nachweisgrenzen von bis zu Teilen pro Million leiten die optimale Reinigungschemie.

3.3 Morphologische Kontaminationsanalyse

Rasterelektronenmikroskopie liefert detaillierte Bilder von Oberflächenverunreinigungen und zeigt Trends der chemischen und mechanischen Adhäsion basierend auf Form und Verhältnis von Fläche zu Umfang. Rasterkraftmikroskopie bildet topologische Profile im Nanobereich ab und quantifiziert Partikelhöhe und mechanische Eigenschaften. Fokussiertes Ionenstrahlfräsen in Kombination mit Transmissionselektronenmikroskopie bietet Einblicke in das Innere von vergrabenen Verunreinigungen.

4. Andere fortschrittliche Reinigungsmethoden

Während die Lösungsmittelreinigung ein ausgezeichneter erster Schritt zur Entfernung organischer Verunreinigungen von Siliziumwafern ist, ist manchmal eine zusätzliche fortschrittliche Reinigung erforderlich, um anorganische Partikel, Metallspuren und ionische Rückstände zu eliminieren.

Mehrere Techniken bieten die notwendige Tiefenreinigung und minimieren gleichzeitig Oberflächenschäden oder Materialverluste für Präzisions-Siliziumwafer:

4.1 RCA-Reinigung

• Die von den RCA Laboratories entwickelte RCA-Reinigung verwendet ein spezielles Doppelbadverfahren, um polaritätsbasierte Verunreinigungen zu entfernen.

Sequenzielle Immersion:

• SC-1 (Standard Clean-1) – Grundlegende organische Entfernung
• SC-2 (Standard Clean-2) – Saure anorganische Entfernung

Ermöglicht eine außergewöhnlich ausgewogene Wafer-Reinigung und schützt gleichzeitig den Wafer.

4.2 Ozonreinigung

• Umfasst das Eintauchen von Wafern in hochreaktives ozongesättigtes deionisiertes Wasser
• Leistungsstarke Entfernung von organischen Stoffen ohne Schäden zu verursachen
• Hinterlässt eine ultrareine, chemisch passivierte Oberfläche

4.3 Megaschallreinigung

• Verwendet hochfrequente Ultraschallenergie in Verbindung mit Reinigungslösungen
• Kavitationsblasen lösen Verunreinigungen ab
• Dringt in schwierige Geometrien ein
• Spezielle Systeme vermeiden Schäden an empfindlichen Wafern

4.4 Kryogene Reinigung

• Schnelles Abkühlen auf kryogene Temperaturen versprödet Verunreinigungen
• Das anschließende Spülen oder sanfte Bürsten führt dazu, dass sich Partikel ablösen
• Verhindert, dass Verunreinigungen an der Oberfläche haften oder in diese eindringen
• Ein sehr schnelles, trockenes Verfahren ohne Zugabe von Chemikalien

Fazit

Als Ihr vertrauenswürdiger Partner liefert und verkauft ZMSH nicht nur weltweit führende Halbleiterfertigungsanlagen, sondern verfügt auch über modernste Waferbearbeitungs- und Reinigungskapazitäten. Wir verstehen die strengen Anforderungen an die Oberflächenreinheit in fortschrittlichen Prozessen genau und sind, unterstützt von einem professionellen Engineering-Team und modernsten Lösungen, bestrebt, den Ertrag zu steigern, die Leistung sicherzustellen und die Innovation für unsere Kunden zu beschleunigen. Von der Kernausrüstung bis zu kritischen Prozessen bieten wir umfassenden technischen Support und Service und positionieren uns als unverzichtbarer Partner in Ihrer Wertschöpfungskette.