今天我們主要的目的就是給大家介紹一下CMP預(yù)清洗機，為了讓大家有一個全面了解，我們從工作作用、結(jié)構(gòu)原理、技術(shù)優(yōu)勢等多方面來給介紹。
功能與作用
去除表面雜質(zhì)：在半導(dǎo)體制造的諸多環(huán)節(jié)中，晶圓等材料表面會附著各種雜質(zhì)，如灰塵、油污、拋光粉殘留等。CMP 預(yù)清洗機能夠通過特定的清洗工藝，精準且有效地去除這些雜質(zhì)，為后續(xù)的化學(xué)機械拋光（CMP）提供超潔凈的表面基礎(chǔ)。
增強 CMP 效果：經(jīng)過預(yù)清洗處理后，晶圓表面的清潔度大幅提高，這有助于在 CMP 過程中實現(xiàn)更均勻的材料去除和更高的表面平整度，減少表面缺陷，從而提升最終芯片的性能和良品率。
防止交叉污染：在不同的加工批次中，如果晶圓表面存在殘留物，可能會導(dǎo)致交叉污染。預(yù)清洗機的使用能杜絕此類風(fēng)險，保證每個晶圓進入 CMP 環(huán)節(jié)時都處于純凈狀態(tài)，確保產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性和一致性。
工作原理
物理清洗機制：利用高壓噴射的清洗液對晶圓表面進行沖刷，清洗液以較高的速度從噴頭噴出，沖擊力足以將表面的大塊雜質(zhì)和松散附著物去除。同時，一些設(shè)備還配備超聲波振蕩裝置，通過超聲波在液體中產(chǎn)生的空化效應(yīng)，增強清洗液與晶圓表面的接觸和滲透能力，進一步松動并去除微小的雜質(zhì)顆粒。
化學(xué)清洗協(xié)同：除了物理清洗，清洗液的化學(xué)成分也起到關(guān)鍵作用。針對不同的污染物和材料特性，清洗液中含有特定的化學(xué)物質(zhì)，如堿性或酸性物質(zhì)、表面活性劑等。這些化學(xué)物質(zhì)可以與污染物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，將其分解或溶解，使其更容易被清洗液帶走。
結(jié)構(gòu)組成
清洗腔室：這是預(yù)清洗機的核心工作區(qū)域，采用高耐腐蝕性材料制成，如不銹鋼、聚四氟乙烯（PTFE）等。腔室內(nèi)部設(shè)計合理，能夠容納不同尺寸的晶圓，并且保證清洗液在腔室內(nèi)均勻分布，地對晶圓表面進行清洗。
清洗液供應(yīng)系統(tǒng)：包括清洗液儲存罐、泵和管道。儲存罐用于存儲不同配方的清洗液，泵負責(zé)將清洗液從儲存罐中抽出并輸送到噴頭，管道則連接各個部件，確保清洗液的穩(wěn)定供應(yīng)和循環(huán)使用。通過精確的流量控制和壓力調(diào)節(jié)，可根據(jù)不同的清洗需求和晶圓規(guī)格，準確控制清洗液的流量和噴射壓力。
傳動與定位系統(tǒng)：為了使晶圓在清洗過程中能夠均勻受洗并充分接觸清洗液，預(yù)清洗機配備高精度的傳動裝置和定位系統(tǒng)。傳動裝置通常采用電機驅(qū)動的方式，能夠控制晶圓以合適的速度旋轉(zhuǎn)和移動，確保清洗的全面性。定位系統(tǒng)則可以精確地將晶圓定位在噴頭下方的特定位置，保證清洗的準確性和一致性。
干燥系統(tǒng)：在清洗完成后，為了盡快去除晶圓表面的水分，防止水漬殘留和再次吸附雜質(zhì)，預(yù)清洗機配備高效的干燥系統(tǒng)。常見的干燥方式有高速旋轉(zhuǎn)甩干、熱風(fēng)烘干和真空干燥等。高速旋轉(zhuǎn)甩干利用離心力快速去除大部分水分，熱風(fēng)烘干則通過吹送高溫干燥空氣加速水分蒸發(fā)，真空干燥則是在低壓環(huán)境下使水分快速汽化并被抽走。
技術(shù)優(yōu)勢
高精度清洗能力： CMP預(yù)清洗機能夠?qū)崿F(xiàn)納米級別的清洗精度，有效去除微小顆粒和雜質(zhì)，滿足半導(dǎo)體制造對超高表面質(zhì)量的要求。通過精確控制清洗參數(shù)，如清洗時間、溫度、清洗液濃度和流量等，可確保每次清洗都能達到高度一致的效果。
兼容性廣泛：可以適應(yīng)多種類型和規(guī)格的晶圓材料，如硅片、化合物半導(dǎo)體等。無論是大尺寸的 300mm 晶圓還是小尺寸的科研用晶圓，都能通過調(diào)整設(shè)備參數(shù)找到合適的清洗方案。同時，對于不同制程節(jié)點和材料特性的半導(dǎo)體產(chǎn)品，也能靈活應(yīng)對，展現(xiàn)出強大的兼容性。
自動化程度高：現(xiàn)代 CMP 預(yù)清洗機通常配備的自動化控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了整個清洗過程的全自動化操作。從晶圓的上料到清洗完成、下料，所有步驟都由程序精確控制。這不僅提高了生產(chǎn)效率，減少了人工干預(yù)可能帶來的誤差和污染風(fēng)險，還能實時監(jiān)測清洗過程中的各項參數(shù)，如清洗液的狀態(tài)、設(shè)備的運行情況等，一旦出現(xiàn)異常能夠及時報警并采取相應(yīng)的措施。
環(huán)保節(jié)能：在環(huán)保意識日益增強的背景下，CMP 預(yù)清洗機在設(shè)計上也注重節(jié)能減排和資源循環(huán)利用。一方面，優(yōu)化清洗液的配方和循環(huán)使用系統(tǒng)，減少清洗液的消耗和排放，降低對環(huán)境的影響。另一方面，設(shè)備在運行過程中采用節(jié)能的設(shè)計和技術(shù)，如高效的電機驅(qū)動系統(tǒng)、智能的溫度控制和能源管理系統(tǒng)等，降低能源消耗，提高設(shè)備的能效比。
