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[分享] 晶邊:清洗尚待開發的領域

晶邊:清洗尚待開發的領域






圖:美商應材Inflexion晶邊拋光系統。


由於浸潤式微影技術的使用,晶邊的污染物有機會跑到晶面的電路區域而造成良率的問題。濕蝕刻、乾式電漿蝕刻、雷射和機械式研磨,為去除晶邊污染物的幾種可能的方式。LSI Logic在2005年提出雷射晶邊清洗的專利,但至今尚無商用機台出現。濕式與乾式蝕刻有機台,但由於蝕刻的本質是有選擇性的,所以需要數道製程才能將晶邊清洗乾淨。

 藉由機械研磨到矽基材似乎是最單純的良率控制方式,從美國專利資料庫搜尋發現,晶邊機械研磨的相關專利可追溯到1994年,即有數家公司如IBM、Lam Research、Chartered、Ebara和AMD獲贈相關專利。

 美商應用材料就是機械研磨這個類別下開發其Inflexion晶邊拋光系統,他的技術核心來自於1999年併購的Obsidian Corp.的固定研磨粒拋光帶的技術。只使用去離子水,並未添加任何蝕刻劑,這個系統可以全面去除所有材料,包含難以蝕刻的金屬與介電層堆疊殘留物,這個系統可以組成最多三個製程模組(如圖)。每個模組都有控制拋光帶的冶具,以不同的角度來穩定的拋光晶圓定位凹槽、晶邊的圓弧區、晶邊的頂端,以及晶面和晶背的邊緣。

 這個系統的產品經理Paul Miller告訴SST說「光是在晶圓定位凹槽的拋光,我們就擁有數個專利,客戶告訴我們這是唯一能有效潔淨晶圓定位凹槽的技術。」

 首先將晶圓固定不動來清潔晶圓定位凹槽,接下來開始旋轉晶圓,而拋光帶藉由冶具的調整來把指定區域的殘留物與小凹陷去除乾淨,晶圓廠可自行定義晶邊範圍以符合各項製程整合的需求,一列單晶圓式的垂直式Marangoni乾燥槽則用來乾燥洗淨後的晶圓。

 美商應用材料宣稱一套完整的系統對於複雜的薄膜堆疊,一般的產出率可達每小時60片晶圓,是其競爭對手的產出率的兩倍,然而Lam已經宣佈選擇使用乾式電漿蝕刻做為其晶邊清洗的解決方案。目前晶邊拋光系統唯一的競爭對手就只剩Ebara,經過研磨系統的每片晶圓成本幾乎確定要比濕式或乾式蝕刻系統要高,但是經過一次研磨可以去除所有的異物,而多層薄膜堆疊卻需要多次蝕刻才能去除乾淨,所以研磨系統整體整合的成本可能低於蝕刻系統。

 據美商應用材料化學機械研磨部門的總經理Lakshmanan Karuppiah說「Inflexion系統已在客戶端量產,在邏輯與記憶體元件上都有顯著的良率提升。」他又補充道因為使用固定研磨粒拋光帶而未添加任何化學品,所以這個製程是非常的環保,再與乾式蝕刻製程相比較,耗電量少85%、冷卻水少99%,而且只使用無毒性配方。

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