半導體製造與先進晶圓級封裝設備供應商盛美半導體設備近日推出了新款薄型晶圓清洗系統，這是一款高產能的四腔系統，可應用於單晶圓濕法製程，包括清洗、蝕刻、去膠和表面濕法減薄。

該系統可應用於金屬氧化物半導體場效應晶體管（MOSFET）和絕緣柵雙極晶體管（IGBT）器件製造中，基於伯努利效應，該系統在傳輸與製程中，與晶圓表面完全無接觸，消除由接觸帶來的機械損傷，提高器件的良率。它支持200毫米和300毫米的矽晶圓，適用於厚度低至50微米的Taiko晶圓、厚度小於200微米的超薄晶圓、高深寬比(>10:1)深溝道晶圓以及雙層厚度的鍵合晶圓。

市場調查諮詢公司Modor Intelligence發布預測，基於IGBT在廚電、微波爐、電動汽車、高鐵、變頻器、變頻冰箱、空調、燈具鎮流器、市政電力傳輸系統和立體聲系統方面的廣泛運用，IGBT市場將從2019年的54億美元增長至2025年的93.8億美元。而且電動汽車在歐洲、北美和中國的銷售讓IGBT在支持基礎設施建設和電動車製造方面有了新途徑。

另外，在功率器件小型化的趨勢下，提高器件性能的呼聲日益增長，這引發了對小尺寸、深溝槽、薄晶圓的需求。據市場研究和技術分析公司Yole Developpement 在2020年6月11日的壹份報告顯示，薄片市場的需求將從2019年的1億片增加到2025年的1.35億片，復合年增長率(CAGR)超過5%。Yole Developpement預測，該市場的增長得益於存儲器、CMOS圖像傳感器和功率碳化矽組件，還有LED和激光二極管的驅動。

盛美半導體設備董事長王暉表示：“為了爭奪市場份額，功率設備製造商需擴大MOSFET 和IGBT的產能，包括增加晶圓減薄設備，同時兼顧利用有限的工廠面積。為此，我們開發了壹個四腔系統，與目前市場上的壹腔或兩腔系統相比，它能提供更高的產能，降低成本（COO）、增加效益。此外，我們提供了壹套專用的非接觸式傳輸與製程系統，以防止這些薄至50微米的易碎晶圓在背面減薄與清洗過程中受到損壞，從而提高器件良率。”

晶圓進行機械研磨/拋光後會得到翹曲嚴重的超薄矽片，讓超薄矽片安全無損的完成背面製程壹直是困擾業界的難題。盛美半導體設備為滿足製造商的需求設計了薄片清洗系統，該系統的傳輸模塊為超薄矽片的搬送提供了有效的解決方案，無損的將超薄矽片傳輸到後續濕法製程腔體進行矽減薄的濕法蝕刻製程，以消除晶圓應力、清潔表面等。此外，通過采用不同的化學藥液組合，該系統也可拓展應用於清洗、光刻膠去除、薄膜去除和金屬蝕刻等製程。

該薄片清洗系統的傳輸系統可根據深溝槽片、Taiko片、薄片或是鍵合片等不同的晶圓來進行不同設定。與製程腔體中的晶圓夾盤壹樣，裝載和卸載區的機械手也采用了伯努利原理，對晶圓進行非接觸式的傳輸搬送。恒定的氮氣（N2），可使晶圓懸浮於機械手臂上，同時，機械手臂可以翻轉，將晶圓的其中壹面置於製程面，而整個過程晶圓保持在原位。因此，高翹曲度的晶圓可在完全不接觸的情況下進行傳送。

在進行濕法製程過程中，晶圓正面朝下放置在壹個伯努利晶圓夾具上，夾具使用氮氣托起晶圓，保護晶圓正面並保持其幹燥。該伯努利晶圓夾具采用了盛美的專利技術，可通過控制晶圓和晶圓夾具之間空隙的間距來控制刻蝕後晶圓邊緣的側向刻蝕寬度，同時滿足刻蝕後晶圓邊緣無夾具痕跡的要求。另外，該設備還可選配晶圓厚度量測模塊。

該系統每個腔體可配置最多四個擺臂，用於噴淋製程化學藥液，如濕蝕刻劑、有機溶劑、RCA清洗藥液、去離子水和氮氣等，並且最多可回收兩種化學藥液。

盛美半導體設備的首臺薄片晶圓清洗設備已於2020年第二季度向壹家中國功率半導體製造商交付並使用，通過驗收後將確認收入。