最後更新:2026年10月8日清洗晶圓清洗

水痕(Watermark)是什麼

Watermark

水痕是乾燥時殘留的水滴蒸發之際,其中溶入的矽成分或雜質析出而形成的環狀污斑缺陷。在 DHF 處理後疏水性的氫終端表面與溶解氧同時存在時容易發生,若在其上進行薄膜沉積或曝光,會導致圖形不良。對策有3個方向:不殘留液滴的乾燥、使用脫氣水、表面親水化。

目錄5 項
  1. 定義與原理
  2. 常見問題
  3. 相關企業
  4. 相關用語
  5. 比較文章

定義與原理

水痕是清洗後乾燥不完全、殘留於晶圓表面的水滴蒸發之際,其中溶入的矽成分或雜質析出而殘留的環狀・斑點狀缺陷。在表面檢測設備中呈現為數μm至數十μm的污斑,若在其上進行薄膜沉積或曝光,會引起圖形不良或薄膜附著不良。

其產生機制在於經 DHF 清洗等形成氫終端的疏水性矽表面、水滴以及溶解氧三者的組合。水滴邊緣在持續蒸發的同時也持續供應氧,使矽局部氧化成 SiO₂,再溶於水中以矽酸形式濃縮。最後水完全蒸發時,這些濃縮成分便以環狀析出殘留。

因此對策可整理為3個方向。①不殘留水滴(以馬蘭哥尼乾燥・IPA 乾燥在不產生液滴的情況下乾燥)、②減少溶解氧(使用脫氣的超純水,並在氮氣氣氛中處理)、③不讓表面維持疏水性(DHF 處理後以氧化性藥液親水化後再乾燥)。實務上會組合運用這些對策。

由於疏水面愈容易發生,水痕在閘極形成前的預清洗、磊晶成長前處理等以 DHF 去除原生氧化層之後的製程中特別成為問題。這些製程中,從清洗到下一處理的等待時間(Q-time)也會設定得較短,超時的晶圓會送回重新清洗。

檢測一般以雷射散射式表面檢測設備,將水痕以分布圖(map)的形式檢出。從集中於晶圓外周、或沿特定角度方向排列等分布圖的型態,可推定乾燥噴嘴位置或旋轉條件等發生源。

水痕(Watermark)的常見問題

為什麼水痕容易在疏水面發生?
因為 DHF 處理後的氫終端矽表面會排斥水,水膜無法均勻擴展,而以孤立水滴的形式殘留。在水滴邊緣,蒸發與氧的供應同時進行,矽被氧化、溶解並濃縮,最後以環狀析出。
如何防止水痕?
組合3個方向的對策:①以馬蘭哥尼乾燥等方式不殘留水滴、②以脫氣超純水與氮氣氣氛減少溶解氧、③DHF 處理後以氧化性藥液將表面親水化後再乾燥。此外,製程間的 Q-time 管理也很有效。

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