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硅片超精密清洗干燥技术

随着LSI集成度显著增加,各部件的截面结构由平面型向以沟槽(沟)结构出现为代表的三维结构变化。以极限微细化为指向LSI在技术上,为了对应严重凹凸的复杂微结构表面,保证元件的可靠性和成品率,开发比以往更重要的清洁干燥技术,显著降低残留污染。即使在当今各种干燥的发展中,半导体设备表面的清无尘技术也被广泛应用于所谓的超纯水和高纯度药物水溶液湿清洗过程中,其重要性也很高。此外,湿处理后,必须进行干燥过程,以去除附着在表面的水。清洗过程的最后工序是用除去杂质到极限的超纯水进行硅晶圆的水洗处理,其次必须有完全除去附着在晶圆上的超纯水的干燥技术。

清洗技术

清洗的目的是去除附着在晶圆表面的有害污染物,但也要求不损坏晶圆表面。晶圆的清洗方法分为高压水或刷子机械摩擦晶圆表面去除颗粒的机械清洗和浸泡在清洗溶液中去除污染物的化学清洗。污染物对设备特性有重大不利影响的代表性可分为粒子、有机物、金属和天然氧化膜。目前,湿式清洗对所有这些污染物都有效且易于操作,因此特别使用。遗憾的是,在干式清洗的情况下,还没有建立有效的方法来去除所有这些污染物。一般来说,湿式清洗操作是单独使用酸碱水溶液或与过氧化氢水(以下简称过水)混合使用。此时,为了提高清洗效果,有时会加热液体或添加超声波清洗。对于各种污染物,需要选择最合适的清洗系统,采用合适的方法。在这种情况下,满足以下条件是必不可少的。

表1总结了半导体制造过程中使用的清洗系统。表1(1) ~(3)清洗系统主要是为了去除有机物。(1)溶解和去除溶剂中的污染物,因此需要大量的溶剂才能获得高清洁的表面,但即便如此,单分子层的吸附层也会残留。蜡、油等污染物大量附着有效。(2)是利用药品的氧化力将有机物化学分解为水、二氧化碳等挥发性分子的方法,例如用于抗蚀剂剥离。(3)不仅对有机物有效,对颗粒去除也有效。(4)~(6)是去除金属污染的清洗方法。在这种情况下,水溶液的特性可以最大限度地利用,容易溶解多种物质。也就是说,所有金属对盐酸、硝酸盐、硫酸等无机酸都有很大的溶解度。即使在金属溶解的情况下,硅基板及其氧化膜也完全不受侵犯,反应生成物可以用超纯水完全清洗。因此,基板可以清洗而不损坏。(7)用于去除自然氧化膜,通过将晶圆浸入氢氟酸溶液中,氧化膜容易被蚀刻,但硅完全不受侵犯。

表1再生晶片清洗系统

清洗系统是在大约20年前开发出来的。即使集成度提高到当时甚至现在的兆比特时代,清洗技术也基本保持不变。RCA清洗是在高温下加热的,药液的成分会随着时间的推移而变化。因此,如果使用过一次,液体通常会更新。

干燥技术

为了提供一种干燥技术,干燥技术不自然干燥附着在晶片上的水,根本不留下污染物,因此需要在清洗过程完成后尽快从晶片表面去除水。表4总结了目前使用的高洁净晶圆干燥方法,大致可分为物理去除附着水和用挥发性溶剂替代去除水的方法。对干燥方法的解释。

热空气干燥:由于该方法是将加热空气吹到晶圆上进行干燥,因此晶圆上存在水中含有的极微量杂质的缺点,因此进一步提高超纯水的水质和加热介质和加热系统的高清净化至关重要。

蒸汽干燥法:酒精,特别是异丙醇,可用作蒸汽干燥的溶剂(以下简称异丙醇)IPA;分子式C3H70H )三氯三氟乙烷(以下简称氟利昂1131)C2C13F3 )被使用。IPA它在化学上是稳定的,可以与水以任何比例混合,由于表面张力小,约为20dyne/cm,因此适用于进入沟内的水的混合置换。氟利昂113对水几乎没有溶解性,因此必须与醇溶剂一起使用。图1显示了IPA蒸汽干燥装置的结构。被加热器加热IPA通过槽上部的冷却器蒸发冷凝。

图1 IPA蒸汽干燥装置的结构

将室温晶圆放入槽底后,晶圆表面IPA冷凝,与表面附着水混合,同时去除水。最后,当晶圆温度等于蒸汽温度时,冷凝现象消失,干燥结束。表5是用各种清洗方法清洗的晶圆IPA蒸汽干燥后,测量晶圆上残留颗粒数的结果。即使是经过稀氟酸处理的5英寸晶圆也只有几个粒子。蒸汽干燥法是一种优良的干燥方法,无粒子污染和污点。通过这种方法获得高清洁表面的注意是使用高纯度IPA,使用适当的干燥装置进行适当的工艺操作和IPA液体管理。

本文介绍了硅晶圆的超精密清洗和干燥技术。当然,为了获得高纯度干燥晶圆的表面,有必要对从清洗到干燥的每个过程进行非常严格的纯度管理,但只有具备与这一系列过程相关的所有技术水平,才能实现这一目标。

标签: 硅片作基体的片状镍铬薄膜电阻器

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