使用IPA溶液去除晶圓上靜電荷—江蘇華林科納半導體

引言

由于圖案密度和晶圓直徑的增加，對于非常精細的圖案ULSI器件高度堅固的表面進行完整的清洗、清洗和干燥是極其困難的。IPA蒸汽干燥是半導體制造中廣泛應用的一種干燥方法。由于IPA具有低表面張力和對水的高溶解度，它適合于IPA蒸汽工藝以完美地消除晶片表面的污染。該干燥系統(tǒng)還具有消除靜電的能力，基本上可以達到高質量的表面清潔度。因此，我們采用直接測量靜電荷的定量方法，研究了靜電荷的去除機理。

從聚合物中去除靜電的機理

PFA表面上的靜電電荷量：用PFA盤（125英寸4,2毫米厚）的兩個表面用棉布摩擦填充，并使用封閉型法Faraday cage測量建立的靜態(tài)電荷量(見圖2)。Faraday cage中的磁盤數(shù)量是一個或兩個。在兩個磁盤的情況下，初始電荷量大約是一個磁盤的兩倍，這表明表面積與電荷量成正比。如上所述，隨著聚合物上電位的衰減特性，磁盤上的電荷量逐漸減小。

IPA蒸氣干燥系統(tǒng)中的干燥原理：當沖洗后的晶圓載體浸入IPA蒸氣(沸點=82.4OC)時，由于IPA溫度較低，在載體表面凝結成液滴。這些液滴通過與晶片載體上的水混合而生長成更大的液滴；最后，液滴由于重力從表面掉下來。當載流子的表面溫度上升到IPA蒸汽的溫度時，冷凝停止；此時載流子表面為“干燥”。此外，在上述處理后，載體表面充電器接近0V。

PFA表面上的IPA冷凝和電荷去除：首先，我們研究了在干燥過程中，IPA蒸汽如何去除靜態(tài)電荷。圖3顯示了IPA蒸汽浸沒時間與PFA載流子電荷勢的關系。為了提高載體溫度，凸輪在超過IPA沸點100°C加熱30min。在這兩種情況下，當用棉布摩擦表面時，靜電荷上升到-26千伏左右。這些結果表明，表面溫度對電荷勢本身沒有影響。然后，這些帶電載流子立即浸入IPA蒸汽中，并測量這兩種情況下表面電位隨時間的下降。

一般材料中的靜電清除機構

IPA蒸汽的電荷清除能力：雖然定性地證明了IPA蒸汽本身不能消除靜電電荷，而凝聚態(tài)IPA具有良好的電荷去除能力，但在本節(jié)中，我們試圖定量地重新評估這一事實。

所采用的實驗程序如下。用紅外燈將IPA液體汽化，并記錄電荷的轉變隨時間的函數(shù)后，將約10ml帶電的IPA液體倒入到Faraday cage中。如果總電荷隨著IPA液體的蒸發(fā)而減小，那么IPA蒸汽具有電荷去除能力。另一方面，如果Faraday cage中的電荷在蒸發(fā)時保持不變，那么IPA蒸汽就沒有去除電荷的能力。

圖5實驗結果顯示，實驗在IPA不同位置和不同電荷下進行了三次。橫軸表示燈照射所經(jīng)過的時間，縱軸表示電容器上的電位下降，相當于Faraday cage中的電荷量。雖然線路終止超過10min，但這些點代表完全蒸發(fā)時間。圖5表明初始電荷沒有減少，因此我們可以說IPA蒸汽沒有去除靜態(tài)電荷的能力。

結果和討論

1）建立了一個Faraday cage，并完成了一個恒定充電系統(tǒng)的開發(fā)。利用該儀器，已經(jīng)成功地進行了靜電的定量測量。

2）研究表明，IPA蒸汽不能從帶電物質中去除靜電電荷。

3）IPA液體能夠同樣很好地去除正、負靜電電荷。

4）從n2氣體和IPA液體中的平行板電容器到IPA液體的電荷轉移量與表面電荷密度成正比。

5）在IPA-HpO二元系統(tǒng)中，在各種水分濃度范圍內保持了電荷去除能力。而當水濃度超過80%時，其能力迅速下降。

6）靜態(tài)電荷從帶電物質快速轉移到IPA液體中。

7）帶電物質的靜電荷去除被認為是通過以下過程發(fā)生的。

審核編輯：符乾江