45nm-22nm 单片晶圆清洗设备研发与应用

清洗是集成电路生产中出现频率最高的工艺之一，然而清洗装备市场长期以来一直被国外企业垄断。本项目成功研制出具备完全自主知识产权，可适用于12英寸，8英寸，6英寸45纳米及以下技术节点的单晶圆清洗设备，打破了国际企业在中国的垄断，填补了国内高端集成电路清洗设备的空白。 本产品与传统单晶圆清洗设备相比具有以下创新点： 创新点1.首创SAPS(空间交变相位移)兆声波清洗技术，将硅片内的兆声波能量分布控制在非均匀度小于2%，而传统的兆声波清洗设备只能控制兆声波能量非均匀度在10-20%的范围内。由此解决了传统兆声波清洗由于能量分布不均匀而导致的晶圆图案损伤问题。另外，SAPS技术对于清洗高深宽比晶圆结构也具有显著优势。 创新点2.化学药液的分离与回收系统，通过遮挡板位置的上升和下降，同时结合药液回收碟的旋转使排放口对准不同的药液接受口，可实现五种化学药液的回收与排放，并且可以将交叉污染控制在<10ppm/硅片的范围内，充分满足了复杂清洗工艺的需求。 创新点3.适用于单片晶圆清洗设备的高温SPM清洗液供给系统，克服了传统工艺中SPM清洗工艺只能用于槽式清洗设备的缺陷。实现了SPM溶液的即混即用。工艺温度最高可达到150℃。温度平均值可以控制在±2℃之内，每片晶圆在工艺过程都可以得到浓度及温度稳定的SPM清洗液，晶圆间差异极小，保证了晶圆片间清洗的均匀性。 创新点4.SAPS氢气-功能水工艺，将含有氢气及少量氨水的去离子水结合本产品特有的SAPS技术可获得极为优异的颗粒去除率，海力士44纳米生产线验证表明：该技术优于传统纳米喷射技术及槽式兆声波清洗技术，对44-65纳米颗粒的去除效率比传统纳米喷射技术高出50%，比传统槽式兆声波清洗技术高出30%。 本项目积极开拓国内外市场。国内客户包括集成电路，硅材料，封装厂商及科研机构。自2011年至今，本项目产品订单总额达到9900多万元。国际客户包括全球第二大半导体存储器生产厂商韩国海力士半导体公司，这是我国首次将具有自主知识产权的高端半导体清洗设备售往国际市场。本产品通过了海力士44nm和38nm产品的大生产线工艺评估，产出良率比国外同类产品高出2.7%。本产品还通过了国内最大晶圆材料厂上海晶盟硅材料有限公司严格的工艺测试，并帮助客户在90nm颗粒的去除效率上取得了15%的提升。由于优异的生产表现，本产品已获得海力士，晶盟等公司的重复订单。 本项目申请了40项专利，包括33项海外专利和7项国内专利，其中4项国内专利及4项海外专利已获得授权。 本项目产品已通过TUV的权威安全测试认证。2013年查新报告表明，该项目综合技术达到了国内领先水平。全球第二大半导体存储器生产商海力士验收及测试报告表明，本项目产品硬件性能及工艺指达到或超了国际标准，已具备与国际高端清洗设备相抗衡的能力。 本项目产品比国外垄断产品价格低20-30%，使国内半导体企业在采购此类设备时将获得更大的议价空间。项目在实施过程中带动了一批本土配套产业的发展，培养了一批国内设计研发人才，这将对我国半导体装备行业的发展带来巨大的牵引和提升作用。