——采访Exyte中国工程工艺部经理Maheswaran Nair先生

超纯水是半导体生产过程中最重要的元素之一，主要用于制备工艺化学溶液、晶圆清洗和浸没式光刻。半导体晶圆在加工过程中暴露于超纯水中，因此，超纯水质量对晶圆生产工艺和产品良率有重要影响。随着半导体行业的快速发展和生产工艺的升级，对超纯水的各项指标要求也不断地提高。

近日，Exyte（益科德）的超纯水创新方案获得由上海虹桥临空经济示范区颁发的“科创之星”奖，此奖项认可了Exyte在超纯水技术领域获得的科技成就。《半导体芯科技》杂志就此采访了Exyte中国工程工艺部经理Maheswaran Nair先生，讨论了超纯水技术对于半导体制造的重要作用，以及Exyte的超纯水创新技术等相关内容。

Exyte中国工程工艺部经理Maheswaran Nair先生

SiSC：首先，祝贺Exyte超纯水创新方案获得“科创之星”奖。请您简单介绍一下这个项目的情况？

Mr. Nair：非常感谢，我们很高兴能获得这样一个享有盛誉的奖项。

超纯水简称为UPW，需要满足最高纯度的标准。存在于水中的各种杂质通常以颗粒物或溶解杂质、有机化合物或无机化合物，以及各种溶解气体的形式存在，这些溶解气体呈惰性或者能够发生化学反应。我们可以通过由多阶段组成的严格而苛刻的纯化工艺来获得超纯水（UPW）。

硼是存在于自然水中的一种痕量杂质，很难使硼的含量达到极低水平。在半导体工业中，超纯水系统中硼的浓度会显著影响制造过程中的产品良率。硼是硅材料的掺杂剂，在“掺杂”过程中，将硼原子引入硅晶体中，以改变硅晶体的电气特性，这也不可避免地改变了硅衬底的导电性。因此，为了满足硅衬底的持续电气特性以及产品良率，必须使超纯水中的硼浓度达到极低水平。对于一些最新的先进技术而言，大多数集成电路（IC）制造商要求硼含量低于20纳克/升，甚至要求低于1纳克/升。目前市场中现有的传统UPW系统很多只能提供硼浓度在15-20纳克/升左右的超纯水。

通过对膜过滤和离子交换工艺的进化组合进行优化设计，Exyte与合作伙伴一起开发了一个达到硼浓度小于等于1纳克/升的超纯水系统，运用于上海的一家制造厂。

SiSC：请问水中杂质如何影响半导体生产过程和制程良率？

Mr. Nair：超纯水可广泛用于所有湿法加工操作的半导体设备生产，包括晶片清洗、蚀刻或抛光。更先进的技术是利用超纯水来进行浸没式光刻。因此，超纯水的纯度对半导体的制造过程至关重要，因为它与硅片直接接触。有机物（TOC）、颗粒物、细菌、金属和阴离子是影响产品良率的其他主要杂质。具体包括：

·  含有极性基团（-OH）的有机化合物与半导体加工过程中的氧化层的氧形成强键，从而导致氧化层击穿和电压泄漏。氧化层上存在的有机物可导致光刻胶的粘附性变差，从而在用光刻层曝光晶片后的湿蚀刻过程中造成过度切割。

·   某些有机物（如尿素）在紫外线照射下会影响化学活化光刻胶(CAR)的pH值。因此，超纯水中较高浓度的有机杂质（>1ppb）会导致浸没式光刻过程中透镜模糊和图样形成不正确。由于洁净室内的湿度被严格控制，加湿过程通常会使用超纯水，因此超纯水中的杂质会通过空气传播，与光刻图案发生反应，引起图案问题。

·   晶片干燥过程中，晶片表面残留液体层中的颗粒物会导致蒸发后残留物沉积。这些粒子经常导致半导体器件发生短路。

·   细菌也可以引起与其他颗粒物相同的缺陷。

·   过渡金属可影响正-负结。形成硅化物的金属会导致电介质击穿。金属可引起闸极氧化层击穿和改变基板电阻率。

·   最后，阴离子可影响金属沉积的吸附行为，并导致金属层发生腐蚀。

SiSC： 请您介绍一下超纯水技术的发展趋势，面向半导体生产应用的超纯水技术有什么特别需求或者挑战？

Mr. Nair：半导体生产已经达到相当复杂的水平，随着产品复杂性的增加，对超纯水的污染程度检验也要求更加严格，这就需要我们开展更密切的合作来应对这种日益迫切的超纯水技术挑战。许多地区缺乏淡水资源，这在水回收率方面也给FAB工厂的操作带来了比以往更高的压力。水回收中最具挑战性的领域仍然是将回收水中的TOC物质控制在超纯水生产所需的水平范围内。

近年来，随着滤膜技术的不断发展，FAB工厂的水回收率已达到最佳水平。在将废水回收到超纯水系统的过程中，污染风险的增加是FAB工厂操作人员需要考虑的一个关键因素。因此，发展城市基础设施是近期的一种发展趋势，从而将FAB工厂内的再生水用于其他用途或行业。

SiSC： 请问Exyte的获奖方案，在超纯水技术方面有哪些创新？具体的各项技术指标取得哪些突破？ 对于该技术领域有哪些影响？

Mr. Nair：Exyte是全球高科技设施设计、施工和运营先锋。我们与行业专家、技术服务商开展有效合作，为客户解决其当前和未来挑战。

我们持续与领先的技术和设备供应商密切合作，为客户提供高价值和经济效益的解决方案。这也需要不断创新和升级工艺设计，结合采购、施工和调试等阶段的丰富经验和项目管理能力，以实现最终目标。

在负责的半导体项目中，Exyte与合作伙伴一起为客户实现了超纯水指标（硼）小于1ppt目标，高于目前行业小于30ppt的标准，此技术指标是首次实现于国内半导体项目中。

SiSC：请问Exyte的 UPW创新方案是否可以推广应用到更多的半导体FAB工厂或者其他高科技领域中？

Mr. Nair：是的，我们的创新是围绕基于领先洁净室技术的超纯环境控制概念而设计和开发的。我们专注于每个客户的特定具体需求，从计划到验收调试，所有阶段都能提供全面的支持，并在其运营期间实施持续改进计划。在我们的UPW系统中，产水的水质、改进水的回收、成本效益和减少废物是重点关注的领域。这些都可以推广应用到更多高技术领域中。

SiSC： Exyte作为高科技设施项目EPC（工程总包）方，在中国半导体项目的建设方面，特别是纯水系统的工艺设计及项目管理方面，有哪些特别的成绩和经验？

Mr. Nair：Exyte提供卓越的设计、工程和施工服务，是交付高科技设施和厂房的全球先锋。公司拥有超过100多年历史，早已在可控和受控环境方面具备特殊的专业技术。我们了解高科技设施的具体挑战和需求，并支持客户实现他们的下一个技术节点和路线图里程碑。Exyte已在中国完成了300多个项目。

作为一家服务于半导体、电池、制药、生物技术以及数据中心等市场的全球公司，Exyte自1995年就开始在中国开展业务，Exyte中国拥有建筑工程施工总承包和机电安装甲级资质，公司能够设计和建造各种规模和复杂的设施。

安全一直是我们最优先考虑的问题，我们提倡每一个同事、供应商、分包商和客户积极参与，共同创造一种安全文化，每个人，每天都安全回家。这一点在Exyte中国和全球公司获得的众多安全奖项中得到了充分的体现。我们对安全和质量的承诺是无与伦比的，这也为我们向客户提前交付项目奠定了基础。

SiSC：感谢您接受我们的采访，您还有什么需要补充的？

Mr. Nair：2019年，根据有关数据，全球半导体300毫米硅晶片的制造能力超过了1亿片。通常，每加工一个300毫米的硅晶片会消耗5000升水、30公斤预混合化学品和5升溶剂，每年大约产生5亿多吨废水和300多万吨浓缩化学废料。半导体制造商在晶片加工制造过程中使用了数百种复杂、高纯度的有机和无机化学品，如果对这些化学品（即使浓度很低）处理或排放不当时，它们都会对环境造成严重影响。

越来越多的水和化学品消耗促使人们迫切需要提高废水回收率。因此，一个量身定制的废物管理策略对于实现FAB工厂的可持续发展目标至关重要。Exyte公司的主题专家团队遍布全球的各个地区，负责制定有效的废物管理策略，实现可持续发展目标。

（半导体芯科技报道）