《晶洲十二时辰系列》—未时篇:Particle君,请Move out

关键词:


晶洲十二时辰系列—未时篇

Particle君,请Move out

01

微电子行业良率杀手-Particle

在微电子行业,颗粒(Particle)的存在可能对生产过程产生巨大影响。其中,每个微小的颗粒,无论是来自人员、设备,还是自然环境,都有可能在制程中引发故障,从而对产品性能产生负面影响。

什么是颗粒(Particle)?在超净间,"颗粒"通常指的是微小的物质粒子,可能包括灰尘、液滴、病菌等,这些颗粒可以由人、设备等产生。任何这些颗粒进入产品或设备都可能导致污染,对制造过程产生负面影响。Particle按体型大小分类,可分为3类,小颗微粒(S): 1~3um、中颗微粒(M): 3~5um、大颗微粒(L): >5um。

The relative size of particles

1.

头发平均直径:100微米

2.

盐粒:60微米

3.

花粉:15微米

4.

细菌:5微米

5.

病毒:0.1微米

生产厂房污染源主要有7种:空气、人员、厂房、水、工艺用化学品、工艺气体、生产设备,颗粒物附着机制可概括分为:重力、静电、热运动等方面,相同粒径的微尘,附着机制要因的不同从数毫dyne~数十dyne,有时甚至会达到数百dyne,单张G6(1500mm*1850mm)以上基板玻璃颗粒异物(1μm以上)高达上万颗。




02

Particle在各工艺段带来的不良

在显示器屏幕生产工艺中,主制程阵列(Array)段流程主要为:清洗→成膜→涂布→曝光显影→刻蚀→剥离。
那么在各工艺流程中Particle是如何带来不良的?

1

清洗

若Particle残留较多,会在下一步成膜时导致膜层内存在缺陷或者突起。


2

成膜

Particle会导致膜层内存在缺陷或者突起,同时膜层表面的Particle还会对下段涂布制程造成影响。

3

涂布

Particle会导致PR胶内形成缺陷或者突起,同时PR表面的Particle还可能会导致后制程曝光显影后存在PR残留。

4

曝光显影

Particle会导致显影PR胶残留或者确缺失,同时表面的Particle还可能会导致后制程刻蚀残留或者过刻。

5

刻蚀

Particle会导致刻蚀残留,同时表面的Particle还可能会导致后制程剥离PR残留。

6

剥离

Particle会导致PR残留,同时表面的Particle还可能会导致后制程成膜膜层内存在缺陷或者突起。

这些微观电路异常会在产品上造成点、线、面等不良影响,甚至90%的不良均是有Particle导致的。


03

Particle君,请Move out

根据附着机制的不同,清洗的一般思路为:去除有机污垢→溶解氧化物污垢陷阱→去除颗粒、金属等污垢→表面钝化→基板干燥。

主要清洗方法介绍:

1

RCA清

RCA是一种典型的、至今仍为最普遍使用的湿式化学清洗法,该清洗法主要包括以下几种清洗液:

(1)SPM:(Piranha)H2SO4 /H2O2(8:1) 

SPM具有很高的氧化能力,可将金属氧化后溶于清洗液中,并能把有机物氧化生成CO2和H2O。用SPM清洗硅片可去除硅片表面的重有机沾污和部分金属,但是当有机物沾污特别严重时会使有机物碳化而难以去除。

(2)DHF:HF+H2O(1:100) 

DHF可以去除硅片表面的自然氧化膜,因此,附着在自然氧化膜上的金属将被溶解到清洗液中,同时DHF抑制了氧化膜的形成。DHF也可以去除附着在自然氧化膜上的金属氢氧化物。用DHF清洗时,在自然氧化膜被腐蚀掉时,硅片表面的硅几乎不被腐蚀。

(3)APM(SC-1):NH4OH/H2O2 /H2O(1:2:50) 

由于H2O2的作用,硅片表面有一层自然氧化膜,呈亲水性,硅片表面和粒子之间可被清洗液浸透。由于硅片表面的自然氧化层与硅片表面的Si被NH4OH腐蚀,因此附着在硅片表面的颗粒便落入清洗液中,从而达到去除粒子的目的。在 NH4OH腐蚀硅片表面的同时,H2O2又在氧化硅片表面形成新的氧化膜。

(4)HPM(SC-2):HCl/H2O2/H2O (1:2:50) 

用于去除硅片表面的钠、铁、镁等金属沾污。在室温下HPM就能除去Fe和Zn。

2

有机类异物清洗

有机类异物清洗可以分为四种方式:

(1)EUV清洗

采用EUV光源发射172nm紫外光把氧分子变成氧原子和臭氧分子以及把有机物中的碳碳键和碳氢键打断,从新组合成二氧化碳和水,从而达到去除有机物的目的。

(2)AP Plasma清洗(等离子清洗法)
利用等离子体产生的自由基与有机异物反应,再以气流的方式去除,从而达到清洗的目的。由于AP功率强,一般会对金属表面产生影响,所以,在金属制程中一般不采用AP Plasma的清洗技术。AP使用的气体主要是氮气和空气按照一定的比例混合,同时,和玻璃基板保持合适的距离,加载一定的电压,从而产生自由基,对基板表面进行清洁。
(3)激光辅助清洗 
利用激光辅助系统来去除0.1um或者更小的异物。主要机理为激光加热,破坏微粒的环境,从而达到去除微粒的目的。
(4)Detergent清洗 

主要利用酸性、碱性或中性化学物质与去离子水形成一定浓度的溶液来清洗基板的表面。当然,对于部分小颗金属异物也有除去功能。一般常用的化学药剂有:氨氢-双氧水溶液、铬酸-硫酸混合液、TMAH稀释液和氢氟酸稀释液。

3

无机类异物清洗(一般清洗)

无机类异物清洗主要用水冲洗,但是水往往是以不同压力及形式冲洗在玻璃基板的表面。

(1) HPMJ—High Pressure Micro Jet, 高压微粒喷射清洗技术,通过对水增压,在喷嘴处以高压水微粒形式,喷射在玻璃基板表面,达到去除表面大颗粒异物和高粘度细小微粒的目的。有些制程特性的需求,也可以和二氧化碳一起混合加入,形成二氧化碳水,即碳酸,让水可以导电,达到可以去除静电的目的。

(2)AAJET—Aqua Air Jet,水气二流体清洗技术。这种技术是把水和空气在一定的压力下,按照一定的比例从喷出,它可以有效地去除微小颗粒和污垢,同时对敏感表面造成的损伤较小。由于使用的液体量很少,且被气体迅速稀释,所以被清洗的表面可以迅速干燥,减少水痕或残留物。

(3)Roller Brush- 旋转毛刷清洗技术,利用高速旋转的毛刷并增加适当的压入量,物理的摩擦基板表面,通过刷子的机械作用力来去除表面的较大污垢和残留物。

(4)兆声波清洗方式,当兆声波传播通过液体时,在液体中形成微小的气泡或空洞。当声波压力达到一定程度时,这些微小的气泡会迅速塌陷。气泡的塌陷产生强烈的冲击波和微射流,这些现象有助于去除物体表面的污垢、油脂、颗粒等。

(5)高效干燥系统,采用风刀干燥方式,利用高速气流来去除物体表面上的液体的方法,用于在清洗过程后的干燥步骤。风刀干燥系统通常由一个或多个长条形的喷嘴组成,这些喷嘴能够产生一束狭窄、高速的气流。风刀产生的气流可以吹走表面上的液滴和湿气,减少了因液体蒸发而在表面上形成的湿气层,这样可以更有效地去除表面的水分。
晶洲装备通过12年的沉淀与积累,面向G6及以上大尺寸面板高效清洗问题,可针对性的将不同清洗工艺进行搭配形成一套完善的高效联合清洗工艺体系。为了从源头上杜绝设备对基板造成Particle污染,针对直接与基板接触的部分(Roller、O-Ring等),晶洲装备通过长期开发和研究形成了从源头上以及可视化的管理方式。

1

Roller材质保障方案

通过对市面上相同材质不同厂家的UPE滚轮模拟面板使用环境,发现不同厂家品质差异参差不齐,后续在Roller设计中特别规定材料使用的厂家品牌以及型号,从源头上将风险避免。

2

O-Ring材质保障方案

邀请多家专业O-Ring材料生产厂家,模拟行业内不同使用环境进行浸泡验证,并在后续O-Ring设计中根据不同的使用环境匹配合适的材质,同时与生产厂家合作将不同材质的O-ring进行颜色区分,进行可视化的防呆管理,从根本上避免材料混用错用情况。


苏州晶洲装备科技有限公司
江苏省常熟市辛庄工业园新阳大道136号
电话:+86 512 52992666
www.kzonetech.com
Related recommendation
相关推荐
《晶洲十二时辰系列》—未时篇:Particle君,请Move out

《晶洲十二时辰系列》—未时篇:Particle君,请Move out

常见问题·0点击·2024-03-25

良率杀手-Particle,请Move out...
栏目列表/Column List
相关下载
常见问题
网站内部安全管理制度