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引言
隨著LSI集成度的顯著增加，各元件的斷面構(gòu)造從平面型向以溝槽（溝）構(gòu)造的出現(xiàn)為代表的三維構(gòu)造變遷。在以極限微細(xì)化為指向的LSI技術(shù)中，為了能夠?qū)?yīng)凹凸嚴(yán)重的復(fù)雜微細(xì)的構(gòu)造表面，并且確保元件的可靠性和成品率，開發(fā)比以往更加顯著地降低殘留污染量的清洗、干燥技術(shù)變得越來越重要。即使在各種干燥化發(fā)展的今天，半導(dǎo)體器件表面的清洗，無塵化技術(shù)也被廣泛采用使用超純水及高純度藥品水溶液的所謂濕式清洗工藝，其重要性也很高。另外，濕處理后，為了除去附著在表面的水，必須進(jìn)行干燥過程。清洗過程的最后工序是用除去雜質(zhì)到極限的超純水進(jìn)行硅晶圓的水洗處理，其次必須有完全除去附著在晶圓上的超純水的干燥技術(shù)。
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清洗技術(shù)
清洗的目的是除去附著在晶圓表面上的有害污染物質(zhì)，但同時也要求不對晶圓表面造成損傷。晶圓的清洗方法分為用高壓水或刷子等手段機(jī)械地摩擦晶圓表面除去顆粒的機(jī)械清洗和將晶圓浸入清洗溶液中化學(xué)地除去污染物質(zhì)的化學(xué)清洗兩種，在此提及化學(xué)清洗。對器件特性產(chǎn)生重大不利影響的污染物質(zhì)的代表性可分為粒子、有機(jī)物、金屬類、自然氧化膜四大類。目前，濕式清洗對所有這些污染物質(zhì)都有效，而且操作容易，所以專門采用。遺憾的是，在干式清洗的情況下，還沒有確立有效去除所有這些污染物質(zhì)的方法。一般來說，濕式清洗操作是單獨使用酸、堿的水溶液或者與過氧化氫水（以下簡稱過水）混合使用。此時，為了提高清洗效果，有時會加溫液體或加入超聲波清洗。對于各種污染物質(zhì)，需要選擇符合目的的最合適的清洗系統(tǒng)，采用合適的方法。在這種情況下，滿足以下條件是不可或缺的。
表3總結(jié)了現(xiàn)在半導(dǎo)體制造工藝中使用的清洗系統(tǒng)。表3（1） ～（3）的清洗系統(tǒng)主要是以除去有機(jī)物為目的進(jìn)行的。（1）是將污染物質(zhì)溶解、除去在溶劑中，所以要得到高清潔的表面需要大量的溶劑，但即使這樣也會殘留單分子層水平的吸附層。在大量附著蠟和油脂等污染物的情況下有效。（2）是利用藥品的氧化力將有機(jī)物化學(xué)分解為水、二氧化碳等揮發(fā)性分子的方法，例如用于抗蝕劑剝離。（3）不僅對有機(jī)物有效，對去除粒子也有效。（4）～（6）是除去金屬污染的清洗方法。在這種情況下，最大限度地利用了能夠容易溶解多種物質(zhì)的水溶液的特征。也就是說，所有的金屬對鹽酸、硝酸、硫酸等無機(jī)酸具有很大的溶解度，即使在金屬溶解的條件下，硅基板及其氧化膜也完全不受侵犯，而且反應(yīng)生成物可以用超純水完全水洗除去。因此，可以進(jìn)行不損傷基板的清洗。（7）用于去除自然氧化膜，通過將晶圓浸入氫氟酸溶液中，氧化膜容易被蝕刻，但硅完全不受侵犯。
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表3 再生晶片清洗系統(tǒng)
? ? ? 清洗系統(tǒng)是在大約二十年前開發(fā)出來的，即使集成度提高到當(dāng)時甚至現(xiàn)在的兆比特時代，清洗手法也基本上沿襲不變。通常RCA清洗是在高溫下加熱使用的，藥液組成會隨著時間的變化而變化。因此，如果使用過一次的話，通常會更新液體。
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干燥技術(shù)
? ? ? 為了提供一種干燥技術(shù)，該干燥技術(shù)不自然干燥粘附在晶片上的水，并且根本不留下污染物，因此需要在完成水洗過程之后盡可能快速地從晶片表面去除水。表4總結(jié)了目前采用的高潔凈晶圓干燥方法，其干燥方法大致可分為物理去除附著水的方法和用揮發(fā)性溶劑置換去除水的方法。以下，對各干燥方法進(jìn)行解說。
? ? ? 熱風(fēng)干燥：由于該方法是將加熱空氣等吹到晶圓上進(jìn)行干燥的方法，因此存在將水中所含的極微量雜質(zhì)留在晶圓上的缺點，因此超純水的水質(zhì)的進(jìn)一步提高以及加熱介質(zhì)和加熱系統(tǒng)的高清凈化是必不可少的。
? ? ? 吹氮干燥：該方法是通過將氮氣高速噴射到晶片表面來強(qiáng)制吹走水的方法。 該方法適用于一個接一個地干燥較小直徑的晶圓。在該方法中，氮氣及其供給管道系統(tǒng)的高清凈化是不可缺少的。特別是，由于急劇的氣體流動，容易從管道內(nèi)表面產(chǎn)生顆粒剝離，因此需要充分的顆粒對策。
? ? ? 旋轉(zhuǎn)干燥：也被稱為離心干燥法，是一種使晶圓高速旋轉(zhuǎn)，通過離心力甩出水的方法。通常，與收納晶圓的載體一起安裝在轉(zhuǎn)子的支架上進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。約充分，最大處理能力為100片左右，處理量也高，在生產(chǎn)現(xiàn)場被廣泛采用。在微細(xì)化的同時，在該方法中，存在兩個問題，即顆粒污染和溝槽中的水分去除不完全，即，前者是旋轉(zhuǎn)部分產(chǎn)生的灰塵，旋轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的靜電引起的顆粒附著，以及由于分離的水撞擊壁面并反彈而引起的污染等，后者是通過離心力完全去除在親水性氧化硅膜上形成的微小溝槽中的水的困難。
? ? ? 蒸汽干燥法：作為蒸汽干燥用溶劑，可以使用醇類特別是異丙醇(以下稱為IPA； 分子式C3H70H )及三氯三氟乙烷(以下稱為氟利昂1131C2C13F3 )被使用。IPA在化學(xué)上是穩(wěn)定的，可以與水以任意比例混合，并且由于表面張力很小，約為20dyne/cm，所以適合于進(jìn)入溝內(nèi)的水的混合置換。由于氟利昂113對水的溶解性幾乎沒有，所以必須與醇類溶劑并用。圖1顯示了IPA蒸汽干燥裝置的結(jié)構(gòu)。被加熱器加熱的IPA蒸發(fā)，通過槽上部的冷卻器冷卻冷凝。
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圖1 ?IPA蒸汽干燥裝置的構(gòu)造
? ? ? 將室溫的晶圓投入槽內(nèi)的底層后，晶圓表面的IPA冷凝，與表面附著水混合置換的同時除去該水。最終，晶圓溫度與蒸汽溫度相等時，該冷凝現(xiàn)象消失，干燥結(jié)束。表5是將用各種清洗方法清洗的晶圓進(jìn)行IPA蒸汽干燥后，測量晶圓上殘留的粒子數(shù)的結(jié)果。即使是稀氟酸處理后的5英寸晶圓，粒子數(shù)也只有幾個左右，蒸汽干燥方法是沒有粒子污染和污點等的優(yōu)秀的干燥方法。通過這種方法獲得高清潔表面的注意點是，使用高純度的IPA，使用合適的干燥裝置，進(jìn)行合適的過程操作和IPA的液體管理。
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總結(jié)
? ? ? 本文介紹了硅晶圓的超精密清洗、干燥技術(shù)，為了得到高純凈的干燥晶圓表面，當(dāng)然要對從清洗到干燥的各工序進(jìn)行非常嚴(yán)格的純凈度管理，但只有通過具備與這一系列工序相關(guān)的所有技術(shù)水平，才能達(dá)到這一目標(biāo)。