晶圓高效干燥的方法詳解

傳統(tǒng)濕法清洗工藝在新一代半導(dǎo)體制作中具有根本的局限性，而濕法清洗后利用超臨界二氧化碳的干燥法是克服這一局限性的替代方法，考察了超臨界干燥法作為中間置換溶劑對IPA的二氧化碳溶解度。

首先為了比較，采用超臨界二氧化碳的干燥方法與傳統(tǒng)濕法干燥方法，將IPA中的蝕刻試樣之一置于自然狀態(tài)，另一試樣在40℃、140bar條件下超臨界二氧化碳， 4分鐘后用SEM觀測，并觀察了IPA的stiction程度，其長寬比增長率為2.5，最大長寬比為37.5的示例，長寬比15后均可見下支撐體粘附現(xiàn)象，但是用超臨界二氧化碳，可以看到長寬比沒有stiction到最大長寬比由于用最大長寬比為37.5的示例很難判斷超臨界二氧化碳的效果，所以用最大長寬比為75的示例2觀察了不同時間、不同壓力、不同溫度的效果。

為了了解懸臂梁在不同流動時間下的靜摩擦力程度，對不同流動時間分別進(jìn)行了6分鐘、8分鐘、10分鐘和12分鐘的實驗，結(jié)果表明:6分鐘時高寬比為30，8分鐘時為45，10分鐘時為55，12分鐘時為65，可見懸臂梁不發(fā)生坍塌，這使得flow時間越長，IPA的去除量越大，結(jié)構(gòu)的stiction就越小。（圖1）在此基礎(chǔ)上對IPA各內(nèi)部余量的長寬比進(jìn)行了比較分析, 基于前面使用VOC的數(shù)據(jù)，當(dāng)室內(nèi)余量為850ppm時，長寬比為37.5，當(dāng)407.8 ppm時，長寬比為45，當(dāng)230.6 ppm時，長寬比為65。

圖1

該結(jié)果表明，IPA內(nèi)部余量的減少，表明極限長寬比升高，并可在此基礎(chǔ)上增加高長寬比圖案制作的可能性。另外，當(dāng)內(nèi)部余量下降到200ppm左右時，長寬比為65，與800ppm左右時的長寬比為37.5相比，約相差2倍左右，根據(jù)內(nèi)部量的不同，靜摩擦力的差異很大。

為此利用圖案晶片對余量、壓力和溫度的干燥效應(yīng)進(jìn)行了比較，設(shè)計實驗條件進(jìn)行了實驗，如表2所示，并以長寬比的形式給出了實驗結(jié)果。

表2

首先，按流速的IPA去除程度為流速為10；在13mL/min時，長寬比相同，而在7mL/min時，長寬比為35，差異不是非常大，但表明流量過低，在IPA去除方面效果不佳，不同溫度的超臨界二氧化碳干燥性能顯示了40℃略高于60℃的長寬比，并且在不同壓力條件下評價時，可以看到在140 bar時靜摩擦發(fā)生減少，這表明與前面調(diào)查的實驗結(jié)果相似，綜合得出結(jié)論表明超臨界二氧化碳干燥時高超臨界二氧化碳和低溫度以及高壓力對內(nèi)部IPA的去除是有效的。

超臨界干燥法作為中間置換溶劑對IPA的二氧化碳溶解度，觀察到在40℃、129 bar時可溶解到30wt%，表明二氧化碳對IPA的溶解度很高。通過內(nèi)部染料顏色可以看出，提高流動速度后IPA去除率的提高，用VOC分析法測量IPA余量，可以看到IPA量隨時間急劇下降，當(dāng)流速時間達(dá)到12分鐘時，大部分IPA被去除。對不同溫度和壓力的IPA去除率進(jìn)行了分析，結(jié)果表明溫度越低、壓力越高，IPA去除率越高，去除率與二氧化碳密度成正比。

審核編輯：符乾江