湿式半导体工艺中的案例研究

引言

在废气处理领域，使用中央湿式洗涤器或如果含有VOC，则使用中央热氧化器处理半导体制造中湿化学工艺产生的废气已成为公认的做法。然而，随着单晶圆湿法清洁工具进入大规模生产，本地湿法洗涤器具有优势。（江苏英思特半导体科技有限公司）

它们取代了开关盒，后者根据实际工艺条件将废气引导至不同的中央系统。与开关盒概念相比，其优势在于更小且更简单的排气管道、更小的中央处理系统负载、更少的洁净室空气损失、更小的占地面积和更高的工艺变更灵活性。实现了低排放浓度，并消除了酸和碱形成的盐颗粒。（江苏英思特半导体科技有限公司）

半导体制造中的单晶圆清洗

半导体行业的许多工艺步骤都会排放有害废气。对于使用非常活泼的气体的化学气相沉积或干法蚀刻，所谓的靠近源头的废气使用点处理是常见的做法。相比之下，对于湿法化学工艺，使用中央湿式洗涤器处理废气是一种公认做法，或者如果含有大量 VOC，则使用中央热氧化器处理废气，这两种方法通常都位于建筑物内或建筑物顶部。然而，随着单晶圆清洗在大规模生产中变得越来越普遍，局部湿式洗涤器具有优势。

在已经使用了很长时间的湿式工作台中，带有多个晶圆的载体被浸没在一系列液体浴中，其中湿式工作台的每个隔间总是包含相同类型的液体。来自每个隔间的通风空气被引导到几个排气系统之一，通常分为酸性、碱性、VOC和一般排气。（江苏英思特半导体科技有限公司）

相反，在单晶圆湿法清洗系统中，单晶圆被装载在处理室中。湿法清洁工具具有多个处理室，可同时处理多个晶圆或在不同的处理室中执行不同的处理步骤。清洗时，晶圆依次喷洒不同的液体化学品，然后通过旋转晶圆将其去除。

图1。湿法工作台工艺废气处理新方法

如图 1 所示，该问题之前通过将每个工具室的排气分离为碱性、酸性或有机废气的管道来解决。这三种类型的排气的分离是通过连接来自湿的几个腔室的排气管来实现的-清洁工具到所谓的开关盒，其中大尺寸阀门将每个排气流从单个腔室引导到三个特定的中央排气管之一，具体取决于每个腔室中的实际工艺步骤。然后每个排气管都经过特定的中央洗涤器处理。（江苏英思特半导体科技有限公司）

尽管开关盒性能良好，但有几个缺点迫使芯片制造商寻找改进的解决方案：为避免排气管中的压力调制，开关盒将空气送入暂时不与工艺室连接的死角。因此，每个排气管必须始终为所有工艺室传导最大可能的流量。由于箱子必须靠近工具，在清洁环境内，大量昂贵的清洁空气会流失，必须更换。

在每个中央排气管的下游，中央洗涤器系统始终加载最大流量的空气，因此洗涤器的设计容量需要是工艺工具实际排放量的数倍。

__SALIX的工作原理 __

为了适应占地面积和高度的限制，洗涤器级必须尽可能紧凑。因此，具有多个相互堆叠的洗涤单元的典型塔结构是不合适的。两个矩形填料逆流级并排布置在一个框架内。因为气体转移到液相取决于接触的液体表面，所以两个阶段都设计为填充柱。紧密填料的选择是设计中的一个关键点，因为较小的填料通常会增加接触面，但也会导致填料上的压降更高。（江苏英思特半导体科技有限公司）

由于洗涤器的高度是固定的，因此填料的比表面积必须尽可能大；然而，各个包装材料单元之间需要有足够的开放空间，以便排气扇仍然可以不断地补偿填料两端的压力差。气流路径和除雾器内的狭窄区域和弯曲会导致系统的压降。因为两个阶段都是逆流塔，气体必须从洗涤器侧面的入口流到第一阶段的底部，然后再从第一阶段的顶部流到第二阶段的底部，并且从洗涤器的侧面出来。为了SALIX 的紧凑设计，需要减轻系统中压降的可能性。

__结论 __

通过SALIX系统的设计实现了用于处理单晶圆湿法清洁工具废气的使用点湿式洗涤器概念，并在一家晶圆厂成功进行了评估。实现了低排放浓度，并消除了酸和碱形成的盐颗粒。与旧系统相比的优点是：排气管更小、更简单；中央洗涤器系统的负载更小；流程变更的更高灵活性；减少洁净室空气的损失，并减少占地面积。（江苏英思特半导体科技有限公司）

江苏英思特半导体科技有限公司主要从事湿法制程设备，晶圆清洁设备，RCA清洗机，KOH腐殖清洗机等设备的设计、生产和维护

审核编辑 黄宇