《電解拋光技術》word版

1、.電解拋光技術緣起半導體晶圓廠所用的設備及零組件都需要經(jīng)過電解拋光處理，以確保流道外表的質量不會影響制程氣體的干凈度及純度。在目前半導體晶圓廠，以八吋晶圓廠為例，光是使用于傳輸制程氣體系統(tǒng)的管件接頭就至少需要20萬顆。每一氣體輸送環(huán)節(jié)里都會影響到制程的可行性及良率，如何確保每一個經(jīng)過電解拋光處理的零組件都能到達半導體SEMI的要求及質量，并確保質量的穩(wěn)定及良率，是電解拋光技術開展重點之一。傳統(tǒng)的電解拋光處理方式由于會用到大量人力，對于將來半導體產(chǎn)業(yè)高精度、高質量穩(wěn)定性及大量的要求下，已不符合實際競爭環(huán)境。工研院機械所電解拋光技術開發(fā)一套半自動化電解拋光系統(tǒng)，期能在電解拋光質量上降低人為影響因子

2、，并進步電解拋光的程度及質量，更重要的是，可以穩(wěn)定性的量產(chǎn)高質量的電解拋光零組件，以符將來半導體產(chǎn)業(yè)開展趨勢，且希望以最簡單的操作方式來到達輕易控制電解拋光成果質量為目的，更可助于理解電解拋光制程中的參數(shù)變化對制程的影響，以得到最正確的電解拋光質量及結果。研發(fā)內容工研院機械所于92年度科專研發(fā)內容以半導體制程氣體傳輸系統(tǒng)中常用的管件接頭Gland Fitting為例，開發(fā)設計新式的電解拋光設備及系統(tǒng)，以改進傳統(tǒng)電解拋光方法中常見的缺點，確保管件接頭的電解拋光質量，進步電解拋光制程的效率。并針對電解拋光前后制程的干凈處理系統(tǒng)，同時開發(fā)出一組半自動傳輸清洗模塊，可以更有效率及準確的進展電解拋光前后

3、的超干凈制程處理，同樣的可以增進電解拋光的效率。半導體制程設備零組件fitting的電解拋光處理主要的重點即在于fitting的內EP，傳統(tǒng)上電解拋光最簡易且直覺的方式，在適當?shù)碾娊庖簻囟?、組成及施加的電壓電流的范圍內，外表即會開場進展電解拋光的及效果。但是伴隨其它缺點也會產(chǎn)生，如：fitting外表會有電化學反響，不僅電解拋光效率變低，也會浪費電力，另外也不易確實掌控外表的電解拋光環(huán)境，且隨著電解拋光時間增加，加工外表也會受到影響；另外外表碰觸，易產(chǎn)生刮痕，影響產(chǎn)品外觀及可靠度，且內外表與電極平行度的問題，造成內EP時電場強度不勻，甚至外表與電極觸碰在一起而造成短路產(chǎn)生火花，使fitting

4、的電解拋光過程中無法穩(wěn)定；再者，電解拋光的制程window狹窄，參數(shù)控制要很精準才確保每次電解拋光處理，在外表不會產(chǎn)生pitting現(xiàn)象。本技術所開展之電解拋光方式可以解決管件接頭圓端面及其同心圓周遭附近產(chǎn)生蝕孔pitting及電解拋光不均的現(xiàn)象，也不會在工件外外表也會產(chǎn)生黑滯紋帶與黑斑，并可讓電解拋光制程窗口寬廣，不易產(chǎn)生pitting的現(xiàn)象，可有效降低工件外表粗糙度及符合SEMI對電解拋光處理結果的標準。半自動電解拋光傳輸模塊技術一般傳統(tǒng)之金屬工件清洗系統(tǒng)為多槽串連式，其中包括酸堿洗槽及純水清洗槽，操作方式以人工為主，每個清洗槽的處理時間控制及清洗物料的干凈處理順序流程。以工業(yè)量產(chǎn)的觀點來

5、看，人力所能提重的重量有限，以及繁覆的清洗流程中易出現(xiàn)人為的失誤及操作上的平安顧慮。因此配合半自動電解拋光系統(tǒng)同時開展一套半自動的清洗傳輸系統(tǒng)，以增加電解拋光前后所需之干凈清洗的效率及確保制程的穩(wěn)定，降低操作人員的風險，進步產(chǎn)出能量。所研發(fā)的半自動電解拋光設備模塊如圖一主要期望可以單人操作，所有的操作界面及指示皆在機臺的正面，以方便為宜，另外考慮電解拋光過程的便利性及產(chǎn)能，特別要求所有的電路及液體傳導都在機臺內部運作，也可增加操作的平安性。且為改善現(xiàn)有EP化學槽的作業(yè)性，以部分自動化作業(yè)的方式，可節(jié)省人工操作時間，并提升產(chǎn)能及產(chǎn)品質量的穩(wěn)定性?；瘜W氣體是IC制程的主要材料，隨著IC制程線幅縮小

6、，對于供給氣體質量的要求也越來越嚴苛，目前制程對Particle的容忍度已經(jīng)是在0.1ppb以下，所以對于其反響氣體的要求自不在話下，但是對于輸送氣體的管路組件更須嚴謹?shù)臉藴?，此乃為了防止選用不當?shù)墓苈方M件而污染制程氣體。氣體供給系統(tǒng)的管路組件影響其管路制程氣體干凈度的主要原因有四個：1產(chǎn)生particle：附著于流道外表的異物剝落，及組件材料中介在物釋出2金屬腐蝕生成物：管路受腐蝕性氣體侵蝕造成Fe、Cr等重金屬剝離3水分或氣體釋出：附著于流道外表的水分或氣體釋出4制程氣體變質：管路中輸送的制程氣體因受到組件中Ni觸媒機構的催化作用而起分解作用，例如SiH4變成Si2H6由以上的機構來看，如

7、欲減少不純物的產(chǎn)生，應該由以下方式來著手：1降低材料中的不純物以防止管路腐蝕而造成污染2改善材料之耐蝕性能3改善管路組件外表之粗糙度以減少附著堆積的現(xiàn)象在這三個問題的解決方式中，除第1項材料的先天問題，必須配合選擇特殊的高干凈不銹鋼材之外，其余第23項都可以透過電解拋光EP的方式來解決，尤其當材料的問題解決，也就是采用干凈不銹鋼材之后，EP的效果更是如虎添翼，這也就是為什么EP處理睬成為高干凈零組件標處理程序的原因。但是，EP處理的成功與否，其前后的洗凈工程扮演著極為關鍵性的角色，原因是EP處理前的外表假設未清洗干凈，那么會造成EP處理不完全的缺陷；而EP處理后的清洗鈍化也必須考慮時效性與處理時間的穩(wěn)定性。然而此一洗凈的工作程序不但繁復而且耗時，所以為求產(chǎn)品質量的穩(wěn)定性，自動清洗是一項非常重要的工作。半導體級的產(chǎn)品驗證皆需要按照SEMASPEC標準來執(zhí)行，并且要符合SEMI的標準，以半自動電解拋光設備模塊技術所產(chǎn)制的產(chǎn)品如圖二、