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摘要??
? ? ? 在硅晶片的水加工中,晶片的干燥必須在每個加工步驟之后進行。然而,目前使用的干燥工藝并不環(huán)保,即消耗了大量的溶劑和能量。為了滿足環(huán)境和經(jīng)濟要求,本文研究了一種基于清潔技術(shù)概念的新型晶圓干燥系統(tǒng)。為了降低異丙醇和能耗,提高干燥性能,開發(fā)了一種由兩個獨立室(異丙醇室和干燥室)組成的新型干燥器。采用這種新配置進行了現(xiàn)場操作,以將其特性與其他廣泛使用的干燥器進行比較。結(jié)果表明,IPA和能耗均小于常規(guī)干燥機。新型烘干機的烘干性能也優(yōu)于傳統(tǒng)烘干機。因此,新的干燥機為晶圓干燥提供了一個環(huán)保的替代方案。
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介紹
? ? ?半導(dǎo)體制造是一種復(fù)雜的操作,涉及多種物理化學(xué)過程。一般過程如圖所示。 1.作為第一步,通過晶體生長(第一階段)產(chǎn)生硅晶片。為了賦予其半導(dǎo)體特性,晶片處理(第二階段)包括許多步驟,如氧化、光刻膠擴散、紫外線暴露、蝕刻、離子實現(xiàn)和化學(xué)氣相沉積(CVD)。最后,通過切割和制造(第三階段)生產(chǎn)芯片。
? ? ? 在這項研究中,我們通過提供一個封閉的處理室來解決這些問題。通過這種配置,異丙醇損失最小化,并且消除了異丙醇加工中固有的爆炸危險條件。這種新系統(tǒng)也使得熱能損失最小化成為可能。因此,與傳統(tǒng)的干燥系統(tǒng)相比,這種新的干燥系統(tǒng)可以被認為是更清潔的技術(shù)。這項研究的目標是開發(fā)一種環(huán)境友好的工藝,為晶片干燥提供一種替代方法。
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實驗
?? ? ?圖2(a)為新型封閉式干燥機示意圖,由兩個獨立的干燥室(IPA干燥室和干燥室)組成。產(chǎn)生加工蒸汽(IPA蒸汽)的IPA室,與大氣隔離,并與干燥室連接。本研究中使用的樣本為6英寸。直徑晶片放在磁帶上,放在干燥室。干燥進行IPA蒸汽暴露2min和不含IPA蒸汽的N2暴露5min。干燥效率是通過監(jiān)測干燥時間或輸送到干燥室的IPA量來估計的干燥效率。干燥時間對應(yīng)于在干燥室中干燥晶片表面所需的時間。干燥效率與干燥時間成反比。在收集使用圖中所示的設(shè)備將IPA蒸汽壓縮到接收瓶中。2(b)。在這種情況下,首先測量接收瓶中水的化學(xué)需氧量(COD)。利用以前繪制的校準曲線將其轉(zhuǎn)換為IPA濃度。COD分析按照標準方法進行。
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圖?2.(a)新型晶圓干燥系統(tǒng)的原理圖。(b)以測量IPA濃度為目的的系統(tǒng)修改
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結(jié)果和討論
? ? ? 干燥室中的干燥機理如圖所示。3.在IPA蒸汽流入之前,晶片表面的水形成正彎月面[圖。3(a)]。q1表示干燥前水滴和晶片表面之間的接觸角。IPA蒸汽流入后,由于IPA在水中溶解度大,表面張力低,IPA蒸汽開始在晶圓表面凝結(jié);異丙醇的溶解度為` g/100 g H2O,在25℃時的表面張力為20.9×1023 N/m,而水的表面張力為72.8×1023 N/m。
? ? ? 圖4顯示了IPAchamber中的溫度對干燥的影響。干燥時間隨著溫度的升高而縮短。因為蒸發(fā)的異丙醇的量隨著溫度的升高變大,在高溫下可以實現(xiàn)有效的干燥。然而,當溫度超過異丙醇的沸點82.5℃(1巴)時,沒有觀察到干燥效率的進一步增加。
? ? ? 圖6顯示了異丙醇的蒸發(fā)速率(毫升異丙醇/秒)對處理時間的曲線圖。蒸發(fā)速率根據(jù)加工時間從1.03毫升/秒變?yōu)?/span>3.56毫升/秒。在圖1中。6、蒸發(fā)速率剖面可分為三個階段;(1)在最初的一定時間內(nèi)(<10 s)速率突然增加;(2)速率逐漸下降10-90s;(3)穩(wěn)態(tài)所以蒸發(fā)速率緩慢的逐漸下降是由于溫度的降低>90 s后(第三階段),壓力和溫度保持恒定。這可能是蒸發(fā)速率在整個過程中具有最小值的原因。
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圖3 新型IPA蒸汽干燥機的干燥原理
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圖6 蒸發(fā)過程中蒸發(fā)速率的變化
結(jié)論
? ? ??本文講述了一種創(chuàng)新的清潔干燥技術(shù)被發(fā)展并應(yīng)用于半導(dǎo)體制造業(yè)。新的干燥機由兩個獨立的干燥室(IPA干燥室和干燥室)組成,以減少IPA和能耗,并提高干燥性能。在確定了最佳的操作條件后,如ipa室中的氮氣流量和溫度后,使用該新型干燥機進行了現(xiàn)場操作,以將其優(yōu)點與廣泛使用的傳統(tǒng)干燥機進行比較。它降低了IPA和能源消耗。它還提供了比傳統(tǒng)干燥機更好的干燥性能。因此,這種干燥機為晶圓干燥提供了一種環(huán)保和經(jīng)濟有益的替代品。
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