5G、人工智能、智慧交通等消費電子、汽車電子、計算機等應用領域的發展，對芯片的性能提出更高的要求，加快了芯片制程升級，從而帶動了半導體行業的發展。半導體晶圓制造工藝包括清洗、曝光、顯影、刻蝕、CMP（化學機械拋光）、切片等環節，需要用到各種特殊的液體，如顯影液，清洗液，拋光液等等，這些液體中表面活性劑的濃度對工藝質量效果產生深刻的影響。

動態表面張力在半導體晶圓清洗工藝的應用

半導體晶圓清洗工藝要求

芯片制造技術的進步驅動半導體清洗技術快速發展。在單晶硅片制造中，光刻，刻蝕，沉積等工藝后均設置了清洗工藝，清洗工藝在芯片制造進程中占比最大，隨著芯片技術節點不斷提升，對晶圓表面污染物的控制要求也越來越高。

為了滿足這些高的清潔度要求，在其中部分需要化學清洗的工序，清洗劑的濃度一定要保持在適當的濃度范圍之內，成功的清洗工藝有兩個條件：

1. 為了達成所需的清潔效果，清洗劑的濃度需要在規定范圍內。

2. 在最后的漂洗過程后，須避免表面活性劑在硅晶圓上殘留，殘留的表面活性劑對后面的處理工藝會造成不利影響。

清洗工藝的好壞直接影響下一道工序，甚至影響器件的成品率和可靠性，然而在清洗工藝過程中，工人往往疏于監控清洗和漂洗工序中表面活性劑的濃度，表面活性劑經常過量，而為了消除表面活性劑過量帶來的不利影響，又往往要費時費力地增加漂洗工序階段的成本。

德國析塔SITA動態表面張力儀監控晶圓清洗工藝中清洗劑的添加

德國析塔SITA動態表面張力儀通過動態表面張力的測試，建立清洗槽液的表面張力值與表面活性劑濃度關系曲線，進而實現通過監控晶圓清洗工藝中表清洗劑表面張力的變化來調整清洗劑的添加量，從而優化晶圓清洗工藝。

動態表面張力在半導體晶圓切片工藝的應用

半導體晶圓切片和CMP工藝要求

晶圓切片工藝是在“后端”裝配工藝中的第一步。該工藝將晶圓分成單個的芯片，用于隨后的芯片接合(die bonding)、引線接合(wire bonding)和測試工序。在芯片的分割期間，金剛石刀片碾碎基礎材料(晶圓)，同時去掉所產生的碎片。在切割晶圓時某一種特殊的處理液會用于冷卻工作時的刀片，這種處理液中會加入某種表面活性劑，以此來潤滑刀片并移除切割過程中產生的碎片，改善切割品質、延長刀片壽命。

在半導體晶圓CMP工藝中，利用機械力作用于晶圓片表面，同時研磨液中的化學物質與晶圓片表面材料發生化學反應來增加其研磨速率。

拋光液是 CMP 技術中的決定性因素之一，其性能直接影響被加工工件表面的質量以及拋光加工的效率。在CMP拋光液中，一般使用水基拋光液作為加工介質，以去離子水作為溶劑，加入磨料（如 SiO2、ZrO2 納米粒子等）、分散劑、pH 調節劑以及氧化劑等組分，每個組分都具有相應的功能，對化學機械拋光過程起到不同的作用。磨料通過拋光液輸送到拋光墊表面后，在拋光墊和被加工表面之間同時受到壓力作用以及相對運動的帶動，通過對被加工表面形成極細微的切削、劃擦以及滾壓作用，對表面材料進行微量去除。磨料的形狀、硬度、顆粒大小對化學機械拋光都具有重要的影響。分散劑是一種兼具親水性與親油性的界面活性劑，能夠均勻分散一些不溶于液體的固體顆粒，對于拋光液而言，分散劑能夠減少拋光液中磨料顆粒的團聚，提高拋光液中磨料的分散穩定性。

德國析塔SITA動態表面張力儀監控晶圓切片和CMP工藝種特殊處理液和拋光液的添加

目前在晶圓切片和CMP工藝中，監測切片過程中的特殊處理液和研磨液表面活性劑濃度往往容易出現問題，如果將樣品送到第三方實驗室進行檢測，成本高，且有一定時差，無法快速矯正表面活性劑濃度。

德國析塔SITA動態表面張力儀，可以建立液體表面張力值與表面活性劑濃度關系曲線。在幾分鐘內完成特殊處理液和研磨液動態表面張力的測量，進而可以量化數據呈現液體表面活性劑濃度，幫助工人迅速將實際值與期望值作比較，及時調整表面活性劑濃度。

動態表面張力在半導體晶圓光刻工藝的應用

半導體晶圓在光刻工藝中使用顯影劑溶解光刻膠，將光刻膠上的圖形精確復制到晶圓片上。四甲基氫氧化銨（TMAH）溶液是常用的顯影劑，人們往往在四甲基氫氧化銨（TMAH）溶液中添加表面活性劑，以降低表面張力，改善光刻工藝中光刻膠的粘附性，改善光刻顯影液對硅片涂膠面的潤濕，使溶液更易親和晶圓表面，確保一個穩定且不與表面幾何形狀相關的蝕刻過程。

德國析塔SITA動態表面張力儀監控TMAH溶液表面活性劑濃度

德國析塔SITA動態表面張力儀，可以建立TMAH溶液表面張力值與表面活性劑濃度關系曲線。通過快速連續監控TMAH溶液表面張力，并在設定的范圍內自動比較數據，使用工人可以在表面活性劑濃度超出限定值后，短時間迅速反應采取相關措施。

同時析塔SITA動態表面張力儀可對MAH溶液的潤濕性能進行簡便快捷的分析。操作簡單、無需任何專業經驗。

動態表面張力在半導體晶圓蝕刻工藝中的應用

在太陽能電池生產過程中，需要對晶圓進行蝕刻工藝，將顯影后的簡要蝕刻區域的保護膜去除，在蝕刻時接觸化學溶液，達到溶解腐蝕的作用，形成凹凸或者鏤空成型的效果，使用工人往往在蝕刻液中添加異丙醇IPA，以降低蝕刻液表面張力。

晶圓蝕刻工藝中容易存在的問題是：蝕刻過程的對流會引起異丙醇的快速蒸發，蝕刻液表面張力增加，蝕刻工藝質量下降。因此需要將蝕刻液中異丙醇濃度控制在規定范圍內。

德國析塔SITA動態表面張力儀監控蝕刻液中異丙醇濃度

德國析塔SITA動態表面張力儀可以精確快速測量蝕刻液動態表面張力，使用工人可以將測量值與實際所需值進行對比，得出異丙醇濃度是否在規定范圍內，如超出限定值后，則可以在短時間內快速采取相應措施，達到高質量的蝕刻工藝和避免異丙醇過量，節省成本。

析塔SITA動態表面張力儀在半導體行業的客戶案例

德國析塔SITA動態表面張力儀介紹

德國析塔SITA動態表面張力儀采用氣泡壓力法測量液體動態及靜態表面張力，通過智能控制氣泡壽命，測出液體中表面活性劑分子遷移到界面過程中表面張力的變化過程，即連續的一系列動態表面張力值以及靜態表面張力值。

德國析塔SITA動態表面張力儀，共有4種型號。

審核編輯：符乾江