在半導體製造中，維持矽晶圓的潔淨度至關重要，即使細小的微塵也可能導致缺陷並降低生產良率。高效的清洗系統對於高標準的半導體元件生產是不可或缺的。

何謂微塵？

在半導體製造中，微塵是指附著於矽晶圓表面的微觀污染物。這些污染物範圍廣泛，包括灰塵、金屬殘留物，以及有機和無機材料。其源自多種途徑，包括設備、化學製程和環境因素，尺寸涵蓋亞微米至數微米。

矽晶圓的清潔標準

半導體產業遵循嚴格的潔淨度規範，以確保晶圓表面無污染物。ISO 14644 等規範依據每立方米的粒子計數對無塵室環境進行分類。

此外，SEMI（國際半導體產業協會）提供晶圓上可接受的粒子水平指南，以維持高良率。先進的半導體製造要求晶圓表面趨近完全無粒子，可接受的污染水平通常以十億分之一 (ppb) 計。

微塵於矽晶圓上形成的成因與機制

在半導體製造過程中，矽晶圓暴露於多種製程，這些製程可能引入微塵形式的污染物，多種途徑包括：

• 沉積製程：化學氣相沉積 (CVD) 和物理氣相沉積 (PVD) 可能因反應不完全或材料濺射而留下殘留物或微塵。‍
• 蝕刻與微影：在蝕刻和光刻期間，化學反應、殘留光阻劑和光罩微塵可能污染晶圓表面。‍
• 機械處理：自動化晶圓處理設備、鑷子或儲存容器可能因摩擦、靜電或表面黏附而引入微塵。‍
• 無塵室污染物：儘管實施嚴格的無塵室控制，人為活動、設備或微小碎屑產生的空氣中懸浮微塵仍可能沉降於晶圓上。
• ‍化學污染：濕式蝕刻或清潔溶液中的雜質可能導致晶圓製程中沉積不需要的微塵。

微塵對矽晶圓的影響

殘留於矽晶圓上的微塵可能對半導體效能和良率產生嚴重影響，包括：

• 缺陷電路圖案：微塵可能阻礙光刻製程，導致電路圖案不完整或失真。‍
• 電性故障：污染物可能導致短路、電阻增加或半導體元件效能不穩定。‍
• 良率降低：微小微塵亦可能導致功能故障，從而降低生產效率並增加成本。‍
• 表面損壞：機械處理過程中引入的微塵可能刮傷或物理性損壞晶圓表面。

去除矽晶圓中顆粒的重要性

為確保生產高效能半導體元件，維持無微塵晶圓表面至關重要。去除微塵能達到：

• 提升元件可靠性：透過消除潛在缺陷，確保穩定且一致的電氣特性。‍
• 提高生產良率：減少缺陷晶圓數量，提升製造過程整體效率。‍
• 防止製程中斷：避免可能導致半導體生產線停機或返工的污染問題。

矽晶圓的先進清洗技術

為了實現超清潔的晶圓表面，半導體行業採用幾種清潔技術：

• 濕式化學清洗 (RCA 清潔)：使用 SC-1 (NH4OH/H2O2/H2O) 等溶液，透過氧化和剝離去除有機污染物和微塵，同時使用 SC-2 (HCl/H2O2/H2O) 消除金屬殘留物，確保晶圓表面徹底清潔。‍
• 超音波清洗：在液體溶液中使用高頻超音波，將微塵從晶圓表面去除，且不造成損壞。‍
• 二流體噴霧清洗：結合清潔液體與輔助氣體，產生細霧，有效去除微小微塵，同時最大限度減少化學品使用量。 進一步了解二流體噴霧技術‍
• 二氧化碳雪清洗：噴射二氧化碳雪微塵以去除污染物，為一種乾燥、無殘留物的清潔過程。‍
• 乾式電漿清洗：使用電漿分解並去除有機殘留物或微塵，無需液態化學品。

探索高效微塵清洗系統

微塵污染影響半導體元件的生產效率。為維持高良率並確保產品品質，投資適當的清洗設備至關重要。

嘉士精密機電深耕清洗科技二十餘年，研發客製化溶劑與純水清洗設備，致力於優化鏡頭、晶片、PCB 等精密製程，提升良率並推動永續發展。

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