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摘要
? ? ? 馬蘭戈尼干燥過(guò)程中硅晶圓的接觸標(biāo)記污染與晶片與工藝支架之間接觸區(qū)域的水滯留有關(guān)。用一個(gè)概念模型解決了晶片/支架接觸處留水的形成。提出了一種毛細(xì)管排水技術(shù)方法來(lái)解決接觸點(diǎn)問(wèn)題，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
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介紹
? ? ? 在半導(dǎo)體制造中，硅晶片(或其他半導(dǎo)體材料)通常用一系列濕化學(xué)清洗步驟進(jìn)行處理，為后續(xù)的集成電路制造工藝準(zhǔn)備晶片表面。晶片干燥是最后也是最關(guān)鍵的一步，通過(guò)使產(chǎn)品具有干凈干燥的表面，使?jié)窬砻嬷苽溥^(guò)程有效。在各種晶片干燥技術(shù)中，馬蘭戈尼干燥由于其在許多方面的優(yōu)勢(shì)而被廣泛應(yīng)用。
? ? ? 雖然馬蘭戈尼工藝能有效地干燥晶片表面并保持清潔，但它在晶片和晶片支架之間的接觸區(qū)域遇到了挑戰(zhàn)。本文提出了一種解決接觸標(biāo)記問(wèn)題的新方法，并結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了討論。
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概念模型
? ? ? 如圖2b所示，馬蘭戈尼干燥循環(huán)始于水從大圓柱形容器中緩慢排出。當(dāng)水面通過(guò)細(xì)管的頂部開口時(shí)，與管外的大量水相比，管內(nèi)施加的毛細(xì)作用力減緩了管內(nèi)的排水。因此，當(dāng)大水面移動(dòng)到管底時(shí)，小玻璃管中仍有液體殘留。隨著大水面不斷向低處移動(dòng)，水的表面張力不再能保持小管內(nèi)部的水和外部的大水面之間的液體連續(xù)性。
? ? ? 液體表面發(fā)生破裂，產(chǎn)生兩個(gè)分離的液體。殘留在管道中的水停止排水，最終通過(guò)蒸發(fā)變干。在水滴蒸發(fā)干燥硅表面的過(guò)程中，溶解的硅酸鹽沉淀并形成水痕。
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圖2?示意圖用于解釋晶圓/支架接觸面積(a)的類比，以及Marangoni干燥過(guò)程中接觸區(qū)域的水滯留(b)
實(shí)驗(yàn)
? ? ? 設(shè)計(jì)并制造了一種與毛細(xì)管介質(zhì)集成的專有梳組件。批量晶圓工藝實(shí)驗(yàn)在應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室的GAMATM濕式工作站上進(jìn)行，使用LuCIDTM干燥機(jī)進(jìn)行晶圓干燥。干燥器被設(shè)置為在固定參數(shù)下運(yùn)行典型的馬蘭戈尼工藝，其中槽內(nèi)晶片支架是唯一的變量(即。專有梳子與普通梳子相比)。將各種數(shù)量的200毫米裸硅測(cè)試晶片(作為滿載條件夾在干凈的虛擬晶片中間)作為一批晶片放置到全間距工藝載體上。為了確保在干燥過(guò)程之前硅表面的親水狀態(tài)一致，每個(gè)晶片批次都用SC1/QDR/干法而不是僅用干燥器配方進(jìn)行處理。在工藝運(yùn)行之前和之后，用KLA-坦科SP1檢驗(yàn)測(cè)試晶片，粒子閾值≥100納米，邊緣排除度為2毫米。
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結(jié)果和討論
? ? ??圖4a和4b分別顯示了毛細(xì)管介質(zhì)材料在平坦邊緣表面和緊密幾何形狀的晶片/梳狀接觸上的液滴吸收測(cè)試。觀察到約0.05毫升的水滴(即。~ 4毫米直徑的小球)可以在5秒內(nèi)被介質(zhì)吸收，無(wú)論介質(zhì)是否被水飽和。觀察證實(shí)了毛細(xì)排水概念的可行性。
? ? ? 專有梳組件與常規(guī)梳組件進(jìn)行了對(duì)比測(cè)試，馬蘭戈尼干燥法用于接觸痕發(fā)生率。通過(guò)重疊每個(gè)測(cè)試晶片的“前”和“后”晶片圖來(lái)評(píng)估晶片接觸標(biāo)記發(fā)生率，以識(shí)別特定的接觸標(biāo)記特征。圖5通過(guò)突出接觸標(biāo)記事件的頻率和嚴(yán)重性的接觸標(biāo)記發(fā)生率來(lái)顯示結(jié)果。X軸表示的頻率表示一個(gè)處理批次中有多少測(cè)試晶片顯示出接觸標(biāo)記污染，而Y軸表示的嚴(yán)重程度表示接觸標(biāo)記中顆粒聚集的程度。結(jié)果清楚地表明，使用毛細(xì)管介質(zhì)的梳組件顯著降低了接觸標(biāo)記污染的發(fā)生率。還評(píng)估了專有梳組件的顆粒性能。如圖6所示，在≥100納米、2毫米邊緣排除的情況下檢查的顆粒添加表明，與毛細(xì)管梳組件集成的干燥器是顆粒中性的(平均顆粒添加量= -2，大多數(shù)總添加量低于每個(gè)晶片20個(gè)顆粒)。
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圖5 在LuCID干燥器中使用常規(guī)梳組件(a)和毛細(xì)管梳組件(b)時(shí)接觸痕發(fā)生率的比較
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圖6 使用毛細(xì)管梳子組件的馬蘭戈尼干燥器的粒子性能
結(jié)論
? ? ? 本文進(jìn)行實(shí)驗(yàn)以檢查在馬蘭戈尼干燥過(guò)程中的晶片接觸標(biāo)記問(wèn)題。將液滴保持在晶片/支架接觸區(qū)域的毛細(xì)效應(yīng)可以通過(guò)施加更強(qiáng)毛細(xì)力的排水機(jī)制來(lái)克服。通過(guò)在馬蘭戈尼工藝的干燥槽中集成毛細(xì)管梳組件，在不影響顆粒性能的情況下，顯著降低了晶片接觸痕的發(fā)生率。
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