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一、晶圆清洗
晶圆在储存、搬运及加工过程中，不可避免会附着微米级甚至纳米级的尘埃颗粒与微量杂质——这些污染物若未被彻底清除，将直接导致电路图案缺陷、绝缘膜漏电或金属布线腐蚀，最终引发器件失效。因此，清洗工序占据制造总工时的20%~30%，成为确保工艺稳定性的核心环节。 1.1 通过清洗彻底清除尘埃:化学分解和物理分解 从技术路径划分，清洗主要依赖化学分解与物理分解的协同作用。 化学清洗通过特定药液与污染物发生化学反应实现溶解或剥离，例如APM（氢氧化铵-过氧化氢-水混合液）可有效去除有机残留与颗粒，FPM（氢氟酸-过氧化氢-水）则针对氧化膜表面的金属杂质具有高选择性；而SPM（硫酸-过氧化氢，俗称“食人鱼溶液”）凭借强氧化性可分解顽固光刻胶残留。物理清洗则通过超声波、兆声波或高压喷射等机械力作用，辅助化学药液渗透微小缝隙，提升清洗效率。针对金属布线后的敏感阶段，需采用酒精、丙酮等有机溶剂替代酸性药液，避免金属腐蚀风险。 1.1 清洗设备 设备层面，湿式清洗设备分为槽式与单片式两大类：槽式设备通过多槽串联实现药液梯度清洗，适合批量处理；单片式设备则以旋转喷淋、刷洗等方式实现晶圆单片精细化清洗，更适合先进制程对局部污染的严苛控制。近年来，干式清洗技术如二氧化碳雪清洗、臭氧等离子体处理等因无废水排放、低化学污染的优势，在环保与成本压力下加速发展。 例如，低温等离子体清洗通过活性粒子轰击表面，可高效去除纳米级颗粒且不损伤敏感结构，已广泛应用于3D NAND堆叠层间的清洗场景。 当前，清洗工艺正朝着绿色化、智能化方向演进。新型环保药液如无氟APM、可生物降解螯合剂的研发，有效降低了重金属废水排放风险；而基于AI的实时监测系统通过分析清洗液成分、颗粒浓度及表面反射率，可动态调整工艺参数，实现清洗效果的闭环优化。这些技术迭代不仅提升了纳米级污染物的去除能力，更在三维集成、先进封装等新兴领域中，为高密度互连结构的可靠性提供了关键保障，持续推动半导体制造向更高良率、更低缺陷率的目标迈进。
二、晶圆清洗后的冲洗与干燥 冲洗环节采用超纯水执行，其用水量在半导体厂超纯水总消耗中占据显著比例，需通过多级冲洗确保化学药液完全清除，避免残留物对后续工艺及器件性能造成潜在影响。冲洗完成后，晶圆表面残留水分的彻底去除成为核心目标，干燥工艺需同时满足无水印、无异物附着及静电防护等多重要求。 2.1 旋转干燥法 旋转干燥法通过高速旋转晶圆利用离心力甩脱水分，但旋转过程中晶圆表面与氮气摩擦易产生静电，可能引发器件静电击穿风险。 为此，需配套电子淋浴器进行静电中和处理，确保工艺安全性。该方法的优势在于操作简单、成本较低，但对设备精度及环境洁净度要求较高，需严格控制旋转速度及氮气纯度以避免二次污染。 2.1 不留印的异丙醇干燥法 异丙醇干燥法则针对水印问题进行了针对性优化。水印本质是干燥过程中残留水分在晶圆表面形成的氧化硅水合物及杂质痕迹，其产生与硅基底的疏水性、干燥不均导致的局部水滴滞留密切相关。 异丙醇因其低表面张力及与水的良好互溶性，可有效替代水分并降低水印形成概率。具体实现方式包括三种主流技术：异丙醇蒸汽干燥通过将冲洗后的晶圆置于异丙醇蒸汽环境中，利用蒸汽置换晶圆表面水分后进行干燥；马兰戈尼干燥则在晶圆从超纯水中提起时，沿晶圆与水的交界面同步施加异丙醇蒸汽和氮气，通过表面张力梯度驱动水分快速退缩，避免水滴拖拽残留；罗塔戈尼干燥则融合了旋转干燥与马兰戈尼干燥的双重优势，通过旋转加速水分蒸发的同时，利用异丙醇蒸汽形成表面张力梯度，实现更高效的干燥效果并进一步抑制水印生成。 近年来，随着半导体工艺节点向更小尺寸推进，对干燥工艺的洁净度、均匀性及环保性提出了更高要求。新型干燥技术如等离子体辅助干燥、超临界二氧化碳干燥等正逐步进入研究视野，前者通过等离子体活化表面实现无接触干燥，后者则利用超临界流体特性实现无表面张力干燥，有效避免水印及静电问题。同时，异丙醇回收再利用系统的优化、低全球变暖潜值（GWP）替代溶剂的开发等环保措施，也已成为行业关注的重点方向，推动半导体清洗干燥工艺向更高效、更绿色、更可靠的方向发展。
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